有關(guān)網(wǎng)絡(luò)畢業(yè)論文--網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量技術(shù)的研究

1、<p>　　網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量技術(shù)的研究</p><p>　　摘 要:網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量是網(wǎng)絡(luò)行為分析的基礎(chǔ)。本文對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的相關(guān)內(nèi)容以及網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的測(cè)量與分析進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的下一步發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞: 網(wǎng)絡(luò)性能 測(cè)量技術(shù) 性能指標(biāo) 分析與研究1.引言隨著Internet技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求空前增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)也變得越來(lái)越復(fù)雜。不斷增加的網(wǎng)絡(luò)用戶和應(yīng)用，導(dǎo)

2、致網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)沉重，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，從而引起網(wǎng)絡(luò)性能下降。這就需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)進(jìn)行提取與分析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行改善和提高。因此網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量便應(yīng)運(yùn)而生。發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瓶頸,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置,并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可能存在的潛在危險(xiǎn)，更加有效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能管理，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的驗(yàn)證和控制，對(duì)服務(wù)提供商的服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行量化、比較和驗(yàn)證，是網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的主要目的。</p><p>　　2.網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的概念</p>

3、<p>　　2.1 網(wǎng)絡(luò)性能的概念網(wǎng)絡(luò)性能可以采用以下方式定義</p><p>　　[1]網(wǎng)絡(luò)性能是對(duì)一系列對(duì)于運(yùn)營(yíng)商有意義的，并可用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、配置、操作和維護(hù)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量所得到的結(jié)果?？梢?jiàn)，網(wǎng)絡(luò)性能是與終端性能以及用戶的操作無(wú)關(guān)的，是網(wǎng)絡(luò)本身特性的體現(xiàn)，可以由一系列的性能參數(shù)來(lái)測(cè)量和描述。2.2 網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的概念對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行度量和描述的工具就是網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)。IETF和ITU-T都各自定

4、義了一套性能參數(shù)，并且還在不斷的補(bǔ)充和修訂之中。2.2.1 性能參數(shù)的制定原則網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的制定必須遵循如下幾個(gè)原則：1) 性能參數(shù)必須是具體的和有明確定義的；2) 性能參數(shù)的測(cè)量方法對(duì)于同一參數(shù)必須具有可重復(fù)性，即在相同條件下多次使用該方法所獲得的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該相同；3) 性能參數(shù)必須具有公平性，即對(duì)同種網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量結(jié)果不應(yīng)有差異而對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量結(jié)果則應(yīng)出現(xiàn)差異；4) 性能參數(shù)必須有助于用戶和運(yùn)營(yíng)商了解他們所使用或提供的IP

5、網(wǎng)絡(luò)性能；5) 性能參數(shù)必須排除人為因素；2.2.2 ITU-T定義的IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)ITU-T對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的定義[2]包括：1) IP包傳輸延遲(Packet Transfer Delay, IPTD)2) IP包時(shí)延變化(</p><p>　　3.2主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量方式最常見(jiàn)的IP網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量方法有兩類:主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量。這兩種方法的作用和特點(diǎn)不同，可以相互作為補(bǔ)充。3.2.1主動(dòng)測(cè)量

6、主動(dòng)測(cè)量是在選定的測(cè)量點(diǎn)上利用測(cè)量工具有目的地主動(dòng)產(chǎn)生測(cè)量流量，注入網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)流的傳送情況來(lái)分析網(wǎng)絡(luò)的性能。主動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)測(cè)量過(guò)程的可控性比較高，靈活、機(jī)動(dòng)，易于進(jìn)行端到端的性能測(cè)量；缺點(diǎn)是注入的測(cè)量流量會(huì)改變網(wǎng)絡(luò)本身的運(yùn)行情況，使得測(cè)量的結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的偏差，而且測(cè)量流量還會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。主動(dòng)測(cè)量在性能參數(shù)的測(cè)量中應(yīng)用十分廣泛，目前大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)都涉及到主動(dòng)測(cè)量。要對(duì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行主動(dòng)測(cè)量，需要一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，這

7、種主動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)一般包括以下四個(gè)部分:測(cè)量節(jié)點(diǎn)（探針）、中心服務(wù)器、中心數(shù)據(jù)庫(kù)和分析服務(wù)器。有中心服務(wù)器對(duì)測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，由測(cè)量節(jié)點(diǎn)執(zhí)行測(cè)量任務(wù)，測(cè)量數(shù)據(jù)由中心數(shù)據(jù)庫(kù)保存，數(shù)據(jù)分析則由分析服務(wù)器完成。3.2.2 被動(dòng)測(cè)量被動(dòng)測(cè)量是指在鏈路或設(shè)備(如路由器，交換機(jī)等)上利用測(cè)量設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而不需要產(chǎn)生多余流量的測(cè)量方法。被動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于理論上它不產(chǎn)生多余流量，不會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)；其缺點(diǎn)在于被動(dòng)測(cè)</p><

8、p>　　4.3 丟包率丟包率的定義是[9]：丟失的IP 包與所有的IP 包的比值。許多因素會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)被丟棄，例如數(shù)據(jù)包的大小以及數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)鏈路的擁塞狀況等。為了評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的丟包率，一般采用直接發(fā)送測(cè)量包來(lái)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)丟包率進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估與預(yù)測(cè)則需要一定的數(shù)學(xué)模型。目前評(píng)估網(wǎng)絡(luò)丟包率的模型主要有貝努利模型、馬爾可夫模型和隱馬爾可夫模型等等[10]。貝努利模型是基于獨(dú)立同分布的，即假定每個(gè)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)被丟棄的

9、概率是不相關(guān)的，因此它比較簡(jiǎn)單但預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度以及可靠性都不太理想。但是，由于先進(jìn)先出的排隊(duì)方式的采用，使得包丟失之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，即在傳輸過(guò)程中，包被丟失受上一個(gè)包丟失的影響相當(dāng)大。假定用隨機(jī)變量Xi 代表包的丟失事件，Xi = 0 表示包丟失，而Xi = 1 表示包未丟失。則第i 個(gè)包丟失的概率為P[Xi|Xi-1, Xi-2,…Xi-n], Xi-1, Xi-2,...Xi-n 取所有的組合情況。當(dāng)N=2 時(shí)，該Markov 鏈

10、退化為著名的Gilbert 模型。隱馬爾可夫模型是對(duì)馬爾可夫模型的改進(jìn)。Maya Yajnik等人所作的172 小時(shí)的測(cè)量試驗(yàn)[11</p><p>　　瓶頸帶寬是指當(dāng)一條路徑（通路）中沒(méi)有其它背景流量時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠提供的最大的吞吐量。對(duì)瓶頸帶寬的測(cè)量一般采用包對(duì)(packet pair)技術(shù)，但是由于交叉流量的存在會(huì)出現(xiàn)“時(shí)間壓縮”或“時(shí)間延伸”現(xiàn)象，從而會(huì)引起瓶頸帶寬的高估或低估。另外，還有包列等其它測(cè)量技術(shù)

11、?？捎脦捠侵冈诰W(wǎng)絡(luò)路徑（通路）存在背景流量的情況下，能夠提供給某個(gè)業(yè)務(wù)的最大吞吐量。因?yàn)楸尘傲髁康某霈F(xiàn)與否及其占用的帶寬都是隨機(jī)的，所以可用帶寬的測(cè)量比較困難。一般采用根據(jù)單向延遲變化情況可用帶寬進(jìn)行逼近。其基本思想是：當(dāng)以大于可用帶寬的速率發(fā)送測(cè)量包時(shí)，單向延遲會(huì)呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，而以小于可用帶寬的速率發(fā)送測(cè)量包時(shí)，單向延遲不會(huì)變化。所以，發(fā)送端可以根據(jù)上一次發(fā)送測(cè)量包時(shí)單向延遲的變化情況動(dòng)態(tài)調(diào)整此次發(fā)送測(cè)量包的速率，直到單向延遲不再

12、發(fā)生增大趨勢(shì)為止，然后用最近兩次發(fā)送測(cè)量包速率的平均值來(lái)估計(jì)可用帶寬瓶頸帶寬反映了路徑的靜態(tài)特征，而可用帶寬真正反映了在某一段時(shí)間內(nèi)鏈路的實(shí)際通信能力，所以可用帶寬的測(cè)量具有更重要的意義。4.5 流量參數(shù)ITU-T提出兩種流量參數(shù)作為參考：一種是以一段時(shí)間間隔內(nèi)在測(cè)量點(diǎn)上觀測(cè)到的所有傳輸成功的</p><p>　　6．結(jié)束語(yǔ)：本文對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量技術(shù)的主要方面進(jìn)行了介紹和分析并對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量的研究重

13、點(diǎn)進(jìn)行了展望。參考文獻(xiàn)[1] ITU-T 建議1.350[2] ITU-T，建議Y1540[3] IETF, RFC2330, "Framework for IP Performance Metrics" Table of Contents 6[4] IETF, RFC2330, "Framework for IP Performance Metrics" Table of Cont

14、ents11[5] IETF, RFC2678, "IPPM Metrics Measuring Connectivity"[5] IETF, RFC2679, "A One-way Delay Metric for IPPM"[6] IETF, RFC2681, "A Round-trip Delay Metric for IPPM"[7] IETF. RFC3393