摘要! 文 章 概 述 了 网 络 测 量 的 基 本 概 念 和 基 本 方 法 " 介 绍 了 !"
#$%%$&’()* 对 因 特 网 流 量 的 观 察 结 果 " 探 讨 了 网 络 测 量 模 式 与 测
量技术" 最后介绍了解放军网络技术研究中心在网络测量方面 所展开的研究工作# 关键词! 网 络 测 量 $ 因 特 网 流 量 $ +, 网 络 监 测 工 具
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$单 向 或 往 返 时 延2’丢 包 率$即 分 组 丢 失 率2’带 宽$包 括 容
量 ’(瓶 颈 $带 宽 ’可 用 带 宽2’可 达 性 ’路 由 和 跳 数 ’ 网 络 系统的性能$包括服务器性能’客户性能和网络路径性 能2等 % 当前网络测量的几个重点研究领域包括流量特征’ 网 络 拓 扑 ’性 能 评 价 以 及 路 由 选 择 等 % 分 组 俘 获$使 用 基 于 以 太 网 硬 件 的 &EFGH9G 标 准 和 基 于 ’4- 硬 件 的 &EF0< !
$C2 分 组 长 度 分 布 呈 双 模 态 $ 双 尖 峰 分 布 2 % 许 多 短 分
组 包 括 交 互 式 的 流 量 和 确 认 " 这 类 分 组 约 占 BKN ) 许 多 长分组是批量数据文件传输类型的应用"这些应用使用
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!+ 网 络 测 量 的 概 念
对网络进行研究的最终目的是为了建立高效$稳 定$安全$互操作性强$可预测以 及 可 控 制 的 网 络 "而 网 络测量是获得第一手网络行为指标和参数的最有效的 手段# 在对网络进行测量和测试的基础上建立网络行为 模型" 并用模拟仿真方法搭建从理论到实践的桥梁"是
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理解网络行为的十分有效的途径# 因特网的网络行为与传统电信网有很大差别# 由于 传统电 信 网 使 用 的 是 电 路 交 换 "用 户 在 呼 叫 完 成 后 进 行 通话时"正常情况下 "从用户端所感受到的通信质量一 般都是确定 不 变 的#因 为 网 络 性 能 通 常 符 合 有 关 的 电 信 标 准$"并 且 不 受 其 他 用 户 通 话 情 况 的 影 响 # 如 果 用 户 发 现通信质量突然变坏了" 则表明网络出现了异常情况# 但 对 于 使 用 分 组 交 换 的 %& 网 络 " 情 况 就 很 不 一 样 # 用 户 在传送一连串的分组时 "每一个分组的传送都和当时其 他用户对网络的使用状况密切相关 "每一个分组的传送 所 反 映 出 的 网 络 行 为 都 是 动 态 变 化 的 #这 是 正 常 情 况’# 因 此 "网 络 测 量 对 于 因 特 网 具 有 特 殊 的 意 义 # 网络测量和网络行为分析是高性能协议设计 $网络 设 备 开 发 $网 络 规 划 与 建 设 $网 络 管 理 与 操 作 的 基 础 "同 时也是开发高效能网络应用的基础# 网络测量和网络行 为分析可以为互联网的科学管理和有效控制以及为互 联网的发展与利用提供科学的依据# 从概念上讲"网络测量是收集和分析网络协议运行 性 能 的 手 段"可 以 帮 助 人 们 搞 清 网 络#局 域 网 或 广 域 网’ 有时不 能 正 常 工 作 的 原 因 # 因 此 "当 前 网 络 测 量 已 成 为 网络研究的重点之一# 在 (" 世 纪 )" 年 代 初 期 就 有 人 开 始 研 究 因 特 网 的 测 量 # *))+ 年 美 国 科 学 基 金 会 ,-./’ 系 统 地 进 行 了 因 特 网
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网络测量技术
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中兴通讯 高级论坛
通 信 量 的 较 大 规 模 测 量 ! !""# 年 初 " 美 国 应 用 网 络 研 究 国 家 实 验 室 $%&’%() 在 %*+ 支 持 下 召 开 了 有 关 因 特 网 统 计 与 分 析 的 研 讨 会 ,*-’ ! 此 后 " 依 托 于 美 国 加 州 大 学
中兴通讯 网络测量技术 高 级 论 坛 ’()*+,- /(012,(3(4) 5(674+8+9:(1
尽 可 能 长 的 分 组 !基 于 最 大 传 送 单 元 "! 这 类 分 组 约 占
主动测量方法使用测量设备产生的分组对因特网进行 探测!并测量出其特征!因此主动测量又称为侵扰式测 量 ! 例 如 # ,?@A 用 于 估 计 到 因 特 网 特 定 目 的 地 的 网 络 时 延 ! *<=5;<B84; 用 于 检 测 因 特 网 中 的 路 径 ! ,=4C5C=< 用 于 估计沿某路径的链路容量和时延等"
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在主机上或在网络上)也可以放在不同层次实体的交互 过程中 "如应用程序到主机或网络的交互中 % 因特网的测量有许多常用的指标% 例如"分组时延
圣地亚哥分校超级计算中心的因特网数据分析合作组 织 $0’,1’2 " 对 网 络 测 量 的 相 关 理 论 和 方 法 展 开 了 系 统 性 研 究 ! ,34+ 也 成 立 了 专 门 的 工 作 组 ,55- 来 制 定 ,5 网 络 的 运 行 参 数 ! !""6 年 " 78 59:;<= 的 博 士 学 位 论 文 # 因 特网的端到端动态性能的测量与分析$成为网络测量领 域中的经典文献 %
术2等 方 法 被 广 泛 使 用 % 网络测量可以给从事网络工作的人"比如负责网络 日 常 运 营 维 护 的 ,*5 ’ 网 络 工 程 建 设 的 集 成 商 ’ 网 络 设 备 的生产商’互联网用户和网络研究人员等带来益处 %
$?2 故 障 诊 断
某些网络部件的故障会干扰整个网络的运行"例 如 "广 播 风 暴 ’非 法 分 组 长 度 ’地 址 错 误 ’安 全 性 攻 击 等 " 需要对这些故障进行诊断!
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网络测量技术
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陈 鸣 EFGH4 3D?C 谢 希 仁 EIJH ID ! 95?
K 解 放 军 理 工 大 学 计 算 机 系 " 江 苏 南 京 " (!""!% * L M5N;96>5?6 8P F8>N=659 Q /R- S?DT59<D6U 8P ,@D5?@5 ;?V .5@A?8B8CU Q 4;?WD?C (!""!%Q FAD?; *
量 很 不 均 匀 " 例 如 " ?KN$ 或 @KN2 的 主 机 上 分 布 了 总 流 量 的 "KN$ 或 OKN2 " 这 主 要 是 因 为 使 用 了 客 户 服 务 器 方 式 % 此外 "地理因素也是原因之一 %
$C2 其 他 用 途
网络测量还有许多其他的用途"例如"用于选择服 务 器 D,*5 设 备 " 用 于 验 证 网 络 配 置 " 用 于 设 计 因 特 网 的 新应用"用于配置网络或服务器"用于广域网中的负载 平衡以及用于计费等方面% 网络测量可放在不同的层次上" 如在应用程序上"
身"通信量的组成’协议’应 用 以 及 用 户 等 也 都 在 改 变 % 对现有网络收集的数据仅仅是在因特网演化过程中的 一 个(快 照 $% 不 能 把 通 信 量 的 结 构 视 为 不 变 的 %
$@2 由 于 因 特 网 的 异 构 特 性 " 描 述 聚 合 的 网 络 流 量 特
点很困难% 在因特网中存在着大量不同类型的应用’多 种协议’多种接入技术和多种接入速率"同时用户行为 及因特网本身也是变化的%
$B2 性 能 评 价
网络测量可用来考察某个协议或某个应用在因特 网中的性能水平% 网络测量的详细分析能够帮助确定性 能 (瓶 颈 $% 一 旦 解 决 了 被 确 定 的 性 能 问 题 "就 能 够 研 制 性能更好的新协议%
$B2 分 组 流 量 并 非 均 匀 分 布 % 因 特 网 上 主 机 的 分 组 流
!" 因 特 网 流 量 的 特 点
过 去 ?K 年 间 " 因 特 网 测 量 方 面 取 得 了 很 多 成 果 " 其 中 最 重 要 的 是 08 LEJJE9M;<= 的 观 察 结 果 % 这 些 结 果 虽 然 不 全 面 " 但 却 包 括 了 重 要 的 结 论 % 下 面 给 出 这 些 结 论 . A/ &
$A2 网 络 流 量 特 征 化
网络测量可使 用 统 计 技 术 来 分 析 经 验 数 据 "从 而 提 取出网络应用或网络协议的特征% 流量特征化使设计的 网络协议和网络设备具有更好的特性%
$A2 网 络 流 量 具 有 ( 邻 近 相 关 性 $ 效 应 % 表 明 因 特 网 流
量的模式非完全随机% 因特网流量的结构与用户在应用 层发生的任务有关 "因此网络中传送的各分组并非是独 立的% 邻近相关性包括时间上的邻近相关性和空间上的 邻近相关性 % 在主机级’路由器级和应用级都有该效应%