可用带宽测量方法研究

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1、摘要摘要近年来以TCP／IP为主要协议的口网络呈指数速度增长，同时网络应用及网络用户也在不断的增加，在网络规模及网络上的流量急剧增长的同时网络也变得越来越复杂。目前网络基础设施和结构呈现复杂性和多样性，但是并没有一个中心管理机制对网络进行管理，因此人们无法对网络的内部结构、网络性能、运行状态等进行精确的了解。为了了解网络内部的结构和状态，研究人员采用了网络测量的方法。网络测量包括拓扑、延迟、带宽等等网络参数，网络可用带宽作为了解网络运行状态的一个重要参数，已成为一个网络测量的热点。其可应用到网络性能测量、分析、诊断、网络媒体、网

2、络应用和网络安全等领域。目前，网络路径可用带宽的测量技术主要基于两种模型：PGM(ProbeGapModel)及PRM(ProbeRateModel)。前者是基于对网络路径数据流统计的直接计算方法；后者通过高速发送不同速率数据包流以此迭代检测拥塞临界点。两种模型都有其不足之处。PGM是基于两点假设：第一，待测网络路径中网络窄链路与紧链路为同一链路；第二，测量包对的第二个包到达瓶颈链路时第一个包还没有离开。但是这样的假设在实际网络中是很难满足的，由于这个假设的限制，该模型在可用带宽测量中有其固有的不足；而PRM模型需通过不断高速发

3、送大量数据流，以迭代检测拥塞临界点的方式得到可用带宽值，在真实网络测量时，测量过程中需要消耗大量带宽，将会影响正常的网络数据传输。本文提出了基于非线性回归分析的可用带宽测量方法。该方法理论上克服了PGM模型的假设限制。同时其克服了PRM模型本身在测量过程中产生的测量数据包对网络造成影响，算法迭代导致的周期过长和实时测量精度低的问题。同时我们在实验室环境下，在10Mbps及100Mbps网络环境下对该工具与当前的主要工具从测量准确性及平均网络消耗等方面进行了性能的比较，本研究课题提出的基于非线性回归分析的可用带宽测量方法具有更高的

4、准确性及相对较低的网络消耗。关键词网络测量；主动测量；可用带宽；非线性回归ABS丁RACTABSTRACTWi廿lexplosiveexpandingofIntemet,thestructureofIntemetisbecomingmoreandmorecomplex．Itishardtoaccessandacquireinformationaboutthenetworkbehavior．NetworkmeasurementiscrucialtounderstandingtheIntemetnetworkbehaviorandI

5、ntemetperformance．Anditcallusetodesignappropriatecontrolmechanismsforbetternetworkperformance．Thisthesisfocusesonafundamentalmeasurementofnetworkperformanceparameter：availablebandwidth．Bothinwirednetworkandwirelessnetwork，anaccurate，light1cadandshorttimeestimateofthe

6、availablebandwidthalonganetworkpathareusefulinmanyapplications．Availablebandwidthestimationmayhelpusertooptimizerouteselectioninoverlaynetwork，automaticallyadjustthetransportbit．rateforvideoandaudiostreaminmultimedianetworkapplication，accesspointadjustmentinwirelessn

7、etwork．Severalmeasurementtechniquesandtoolsbasedonprobegapmodel(PGM)andtheproberatemodel(PRM)havebeendeveloped．ThePGMisbaseontheassumptionsthatthetightlinkinthenetworkpathisthenarrowlinkandthequeueofbottleneckrouterisnotemptybetweendepartureofthefirstprobeandthearriv

8、alofthesecondprobe．Andthecapacityofthelinkneedstobemeasuredwithcapacitymeasurementtoolfirstly．PGMandPRMarebothmeasureavailablebandw