基于主动方式的可用带宽测量方法研究
发布时间：2022-01-25 17:21
随着网络技术的不断发展,现有网络体系越来越庞大且复杂,这使得理解各种网络行为变得困难,从而导致网络管理的难度增加,网络安全所面临的挑战也愈发凸显。正是由于这些原因,网络领域的研究者希望通过网络测量技术更好地理解网络行为,预测网络发展趋势。网络链路的可用带宽测量是网络性能测量的重要环节,对网络链路可用带宽的精确测量有助于我们更好地了解网络环境,而且可以在路由选择、网络拥塞控制和网络故障定位等场景提供有价值的信息,还可以督促互联网服务提供商提供有保障的服务。对于网络可用带宽的测量一般采用主动测量的方式。现有的网络可用带宽测量方法都存在许多问题,比如要求在测量期间背景流量恒定,测量速度较慢,测量入侵性过高以及在高速复杂的网络环境中精确度低等。这些问题导致现有的测量方法都无法满足当下的需要,所以亟待新的可用带宽测量方法的提出。针对上述问题,本论文从算法原理的角度对现有的可用带宽测量方法进行全面的调研,分析其测量原理存在的问题。通过搭建高度可靠可控的网络测试平台,将现有工具放到测试平台上进行实验性探究,从实际的运行情况分析各个可用带宽测量工具的性能效果。实验结果发现现有的可用带宽测量工具难以从测...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
探测流形状
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-21-3.2现有工具实验结果基于现有的两种主要的测量模式探测速率模型和探测间隔模型，本次实验分别选取两种测量模式中比较具有代表性的工具进行测试，其中属于探测速率模型的是Pathload和pathChirp，属于探测间隔模型的是Spruce和IGI/PTR。3.2.1Pathload实验结果Pathload在每条探测流中发送100个探测包。为了防止探测包过小而在第二层被补0，以及探测包过大被分片，每个探测包的大小最小为96个字节，而最大为一个MTU，也就是1500字节。发送时间根据每轮的速率和探测包大小计算得出。在轮探测中，发送12条相同速率的探测流。Pathload在窄链路容量为10Mbps时测量结果如图3-2所示。a)无背景流量时测量结果b)背景流量为3Mbps时测量结果c)背景流量为5Mbps时测量结果d)背景流量为8Mbps时测量结果图3-2窄链路容量为10Mbps时Pathload测量结果在图3-2中，绿色直线代表真实可用带宽值，蓝色线条表示Pathload测量结果的下限，红色线条代表Pathload测量结果的上限。在不同的条件下分别进行50次测量，得到50组结果。当窄链路容量为100Mbps时，Pathload处于不可用状态，会出现长时间迭代无法报告测量结果的情况。具体原因是当窄链路容量为100Mbps时，该工具，
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-22-没办法按照算法要求的速率发送数据包，当瓶颈链路容量为100Mbps时，如图3-3所示,当算法要求以100.10Mbps（第二行）的速率发送探测数据包时，实际上的发送速率只能达到40.44Mbps（第七行），主要的原因在于发送时间没办法控制在要求的大校图3-3窄链路容量为100Mbps时Pathload测量过程1而当接收端检测到40.44Mbps的速率不会引起单向时延的增加时，在下一轮则要求增加发送速率到两倍（80Mbps+），如图3-4所示。图3-4窄链路容量为100Mbps时Pathload测量过程2由于发送时间仍然无法控制到要求的时间，真实探测速率只能达到32.69Mbps，然后就形成了一个恶性循环，虽然每轮都要求加大探测速率，最后实际上的探测速率一直在减小，故而工具一直迭代运行得不到最终结果。而传输时间达不到要求的原因是传输周期T设置不合理，比如在图3-3中，为了得到100.10Mbps的探测速率，探测包的大小设置为973字节（加上UDP头和IP头是1001字节），传输周期设置为80微秒，而当瓶颈链路容量为100Mbps时，1001字节大小的数据包在瓶颈链路上的传输时间就已经超过80微秒，再加上传输过程中的其他时延，所以当然不能达到理想的的探测速率。Pathload在窄链路容量为1000Mbps时测量结果如图3-5所示。其中在图
【参考文献】：
期刊论文
[1]IP网络性能测量研究现状和进展[J]. 胡治国,田春岐,杜亮,关晓蔷,曹峰. 软件学报. 2017(01)
[2]改进IGI的可用带宽测量方法[J]. 王雷,杨帆. 北京邮电大学学报. 2008(05)
[3]可用带宽度量系统中的若干基本问题[J]. 周辉,李丹,王永吉. 软件学报. 2008(05)
[4]网络可用带宽的高精度测量算法[J]. 刘星成,何莉,余顺争. 电子学报. 2007(01)
[5]网络测量综述[J]. 谈杰,李星. 计算机应用研究. 2006(02)
[6]集成学习:Boosting算法综述[J]. 于玲,吴铁军. 模式识别与人工智能. 2004(01)
[7]Internet测量与分析综述[J]. 张宏莉,方滨兴,胡铭曾,姜誉,詹春艳,张树峰. 软件学报. 2003(01)
博士论文
[1]基于主动和被动测量的网络测量技术、模型和算法研究[D]. 蔡志平.国防科学技术大学 2005
本文编号：3608939
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
探测流形状
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-21-3.2现有工具实验结果基于现有的两种主要的测量模式探测速率模型和探测间隔模型，本次实验分别选取两种测量模式中比较具有代表性的工具进行测试，其中属于探测速率模型的是Pathload和pathChirp，属于探测间隔模型的是Spruce和IGI/PTR。3.2.1Pathload实验结果Pathload在每条探测流中发送100个探测包。为了防止探测包过小而在第二层被补0，以及探测包过大被分片，每个探测包的大小最小为96个字节，而最大为一个MTU，也就是1500字节。发送时间根据每轮的速率和探测包大小计算得出。在轮探测中，发送12条相同速率的探测流。Pathload在窄链路容量为10Mbps时测量结果如图3-2所示。a)无背景流量时测量结果b)背景流量为3Mbps时测量结果c)背景流量为5Mbps时测量结果d)背景流量为8Mbps时测量结果图3-2窄链路容量为10Mbps时Pathload测量结果在图3-2中，绿色直线代表真实可用带宽值，蓝色线条表示Pathload测量结果的下限，红色线条代表Pathload测量结果的上限。在不同的条件下分别进行50次测量，得到50组结果。当窄链路容量为100Mbps时，Pathload处于不可用状态，会出现长时间迭代无法报告测量结果的情况。具体原因是当窄链路容量为100Mbps时，该工具，
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-22-没办法按照算法要求的速率发送数据包，当瓶颈链路容量为100Mbps时，如图3-3所示,当算法要求以100.10Mbps（第二行）的速率发送探测数据包时，实际上的发送速率只能达到40.44Mbps（第七行），主要的原因在于发送时间没办法控制在要求的大校图3-3窄链路容量为100Mbps时Pathload测量过程1而当接收端检测到40.44Mbps的速率不会引起单向时延的增加时，在下一轮则要求增加发送速率到两倍（80Mbps+），如图3-4所示。图3-4窄链路容量为100Mbps时Pathload测量过程2由于发送时间仍然无法控制到要求的时间，真实探测速率只能达到32.69Mbps，然后就形成了一个恶性循环，虽然每轮都要求加大探测速率，最后实际上的探测速率一直在减小，故而工具一直迭代运行得不到最终结果。而传输时间达不到要求的原因是传输周期T设置不合理，比如在图3-3中，为了得到100.10Mbps的探测速率，探测包的大小设置为973字节（加上UDP头和IP头是1001字节），传输周期设置为80微秒，而当瓶颈链路容量为100Mbps时，1001字节大小的数据包在瓶颈链路上的传输时间就已经超过80微秒，再加上传输过程中的其他时延，所以当然不能达到理想的的探测速率。Pathload在窄链路容量为1000Mbps时测量结果如图3-5所示。其中在图
【参考文献】：
期刊论文
[1]IP网络性能测量研究现状和进展[J]. 胡治国,田春岐,杜亮,关晓蔷,曹峰. 软件学报. 2017(01)
[2]改进IGI的可用带宽测量方法[J]. 王雷,杨帆. 北京邮电大学学报. 2008(05)
[3]可用带宽度量系统中的若干基本问题[J]. 周辉,李丹,王永吉. 软件学报. 2008(05)
[4]网络可用带宽的高精度测量算法[J]. 刘星成,何莉,余顺争. 电子学报. 2007(01)
[5]网络测量综述[J]. 谈杰,李星. 计算机应用研究. 2006(02)
[6]集成学习:Boosting算法综述[J]. 于玲,吴铁军. 模式识别与人工智能. 2004(01)
[7]Internet测量与分析综述[J]. 张宏莉,方滨兴,胡铭曾,姜誉,詹春艳,张树峰. 软件学报. 2003(01)
博士论文
[1]基于主动和被动测量的网络测量技术、模型和算法研究[D]. 蔡志平.国防科学技术大学 2005
本文编号：3608939
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/ydhl/3608939.html
