ip网络链路时延和带宽利用率的有效测量模型分析

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1、重庆邮电学院硕十论文讨论测量模型、体系、工具等问题，以期对动态路由调整和灵活的网络控制能力提供测量支持。1．1．2IP网络测量技术应该满足的基本要求IP网络对网络测量技术的基本要求：·有效性·高速钡4量·准确性·实时性1．有效性：就是低丌销，是网络测量中研究的重要问题，因为要满足业务级、应用级管理的现代网管系统(NMS)对网络参数的需求，网络测量过程需要相当大的数据量和相当高的数据采集频率连续不断地监测网络状态及变迁，例如，每隔15分钟，以免漏掉相关变化、应用行为或业务可靠性的衰退变化15】。所以，在网络大范围内进行经常性的数据采集

2、、通信、汇总，必然引起大量的网络资源耗费。这意味着，收集网络带宽利用率信息时减少对下层网络的影响是网络测量方法的基本要求【6】。2．高速测量：随着链路传输速率的快速增长以及Internet用户和流量的大量增长，测量技术也必须满足高速测量的要求。3．准确性：对网络控制的粒度越来越来细比如包级别、流级别的控制，而且网络流量的可预测性低，需要测量的数据尽量准确。4．实时性：因为要对网络资源进行实时的调度、控制，要求测量也能及时监测到网络的状态变化。1．2选题背景IP链路带宽利用率是指在一段时间内IP层的吞吐量占总吞吐能力的比重，链路时延就

3、是链路对数据包传输、传播、排队等待的总延迟。链路时延和带宽利用率是IP网络进行监测和控制的两个基本参数，通常两者对于不同类型的应用表现的重要性不相同，实时性业务对时延比较敏感，而大数据量型业务对带宽利用率敏感。但对于网络的一些精细控制，需要同时获取这两个参数，比如很多QoS路由选择算法将网络多条路径的时延和带宽利用率作为输入。而且，同时获取链路时延和带宽利用率信息，可以更加细致的把握网络内部状态，因为同时获取两个参数信息．可以将两者在同一个时间轴上分析，能够发现网络中隐藏的问题，比如出现带宽利用率低但是时延较大的异常情况时，网络管理

4、者可以据此进一步调查。在全网范围以最低开销、及时、准确获取这两个参数，对于合理规划／利用网络资源、平衡网络流量、动态服务器路由、服务等级(SLA)确认、错误．2．重庆邮电‘Z院硕十论文，7故障定位检测等有非常重要的作用17】J⋯，因此研究高速IP网络的带宽利用率和时延测量，对于网络管理和控制及网络发展具有重要的意义。EhU，时延和带宽利用率的测量使用的方法明显不同，较细粒度的带宽利用率依靠被动监测技术，而时延测量需要通过主动探测包。所以要想同时获耿这两个参数，需要研究有效的网络测量模型，在模型中合理运用主动和被动测量技术。另外，有效

5、的网络测量模型对于降低网络测量开销，以及确保网络测量的其他要求具有关键性作用。论文选题是以重庆市科技攻关项目“高速IP网络测量系统”为基础，主要研究内容包括：·网络的有效测量模型研究·流量信息采集技术的研究1．3论文主要工作1．主要研究内容和贡献(1)从IP网络测量的必要性全网测量的基本要求出发，讨论和分析了现有的测量模型存在的开销大、不能同时获得时延和带宽信息、信息采集影响节点转发性能等问题。本文提出_种新的全网测量模型⋯线卡采集代理模型，综合运用了被动监测和主动探测两者的优点，能够同时测量时延和带宽利用率。系统用于带宽利用率测量

6、和时延测量的资源可在更深程度上共享，从而进一步降低了测量开销。(2)证明了最小混和覆盖问题是NP一难的，并提出两个有利于最小化开销的贪心近似算法，仿真验证了算法的有效性。(3)作为模型的实现技术基础，本文提出了线卡采集技术，基于FPGA实现了线卡采集模块的硬件功能仿真，进行了模块级功能测试，结果显示功能与性能达到了设计要求。(4)对整个模型系统进行了仿真测试，结果说明文中模型是可行的。2．主要创新点(1)在现有测量模型的基础上，综合了顶点覆盖和边覆盖的优点，巧妙应用了被动监测和主动探测技术，提出的测量模型能够同时测量时延和利用率这两

7、个不同的参数。(2)针对本文测量模型映射成的两个特定NP-难问题，深入挖掘了其相互关联因素，提出两个具有关联因素的贪心算法，使得最终的算法结果优于直接使用两个无关联的贪心算法结果，为解决这种具有关联关系的NP一难问题提供了一种思路。(3)针对现有网络监测技术在高速网络环境下不能线速统计、影响所在节点转发性能、无法满足大量实时任务对统计结果的实时查询需要等问题，提出的线．3．重庆邮叱学院硕十论文卡采集技术对于网管任务或应用中所需的最普遍、最基本的那些统计任务用FPGA(现场可编程门阵列)实现，可快速、准确、及时地统计，不会对数据包转发

8、性能造成任何负面影响，符合未来路由器技术的发展趋势，也可作为传统测量方法信息采集技术的有效补充。基于FPGA实现，代价小，易于现场升级，增加了采集功能的灵活性。3．论文安排论文按下面章节组织：·第1章：绪论，简单介绍IP网络测量的必要