互联网端到端服务质量的测量

发布时间：2017-07-07 02:01

  本文关键词：互联网端到端服务质量的测量

  更多相关文章： 被动网络测量 探针 单向性能指标

【摘要】：随着互联网的快速普及,互联网运行的稳定性和服务质量变得愈发重要,这促使通过网络测量客观评价网络服务质量的需求变得越来越迫切。通过网络测量,了解网络的运行情况,才能够对网络资源进行更好的优化配置和管理。 很多网络应用对于网络的依赖并不是双向的,比如网络视频服务、FTP文件传输服务,这些服务更多的依赖于一个方向的网络服务质量。通过单向网络测量可以计算出双向的网络性能指标,但反过来不行。测量单向网络性能的难度比仅测量双向网络性能难度更高。为得到互联网真实的运行状态,测量系统必须尽可能小的影响被测网络。被动测量,也被称作非侵扰式测量,在网络应用正常运行过程中实时捕获端到端通信的两台计算机的网卡发送和接收的数据,分析得出各项网络指标。为客观评价网络的服务质量,本文采用的测量方法是被动测量,测量的内容是互联网端到端的单向网络指标。 互联网中有许多设备是在封闭的局域网中,通过出口网关的NAT功能共享外网的IP地址与外部网络进行通信。因为NAT会修改网络层和传输层的协议头,被动的单向的网络测量方式无法简单地得出发送数据包和接收数据包之间的对应关系。本文对捕获的数据包进行必要的修正后计算数据包的摘要,将其作为数据包的标识,解决了收发数据包对应关系确定的问题。 计算端到端网络指标,被动测量的数据包捕获程序仅需捕获端到端通信的两主机间的数据包,这需经过源地址过滤。局域网的内网IP地址会被NAT修改成外网IP地址,在包过滤的时候必须使用转换后的IP地址进行源地址过滤。本文通过局域网主机和远端主机建立的一次TCP连接,使远端主机获得该局域网主机的外网IP地址。 网络测量需长时间运行以实时的监测两个端到端设备主机间的正常通信,这会产生大量的原始数据,本文使用了重复标记和分段计算网络指标的算法解决了大规模数据分析的问题。 根据提出的解决方案设计并实现了一个被动测量系统,测量了杭州阿里云主机和北京教育科研网主机之间的单向网络指标,验证了方案的可行性。
【关键词】：被动网络测量 探针 单向性能指标
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.06
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 选题背景11
• 1.2 研究现状11-12
• 1.3 论文研究内容12-13
• 1.4 研究意义13-14
• 1.5 本文组织结构14
• 1.6 本章小结14-15
• 第二章 端到端网络测量的相关技术15-26
• 2.1 TCP/IP协议15-17
• 2.2 网络地址转换17
• 2.3 网络Socket编程17-18
• 2.3.1 Socket中重要的概念18
• 2.3.2 客户端和服务器模式18
• 2.4 PCAP报文捕获库18-19
• 2.5 网络测量的含义19-22
• 2.5.1 测量内容的简介19-20
• 2.5.2 网络测量的分类20-21
• 2.5.3 常用的网络测量工具21-22
• 2.5.4 网络测量的体系结构22
• 2.6 时间同步的问题22-25
• 2.6.1 UTC时间22-23
• 2.6.2 时钟同步的方法23-24
• 2.6.3 GPS原理24
• 2.6.4 NTP原理24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 第三章 系统设计26-48
• 3.1 功能模块划分和系统架构26-30
• 3.1.1 应用场景26-28
• 3.1.2 探针28-29
• 3.1.3 控制台29
• 3.1.4 通信协议29-30
• 3.1.5 GPS时间校正模块30
• 3.2 探针和控制台的通信协议30-33
• 3.2.1 启动数据采集报文30-31
• 3.2.2 过滤模式报文31
• 3.2.3 IP地址告知远端监听端口报文31-32
• 3.2.4 探针工作状态查询和报告报文32
• 3.2.5 数据获取报文32
• 3.2.6 测量停止报文32
• 3.2.7 数据包信息报文32-33
• 3.3 网络测量流程33-41
• 3.3.1 命令行启动控制台34
• 3.3.2 获取过滤模式34-35
• 3.3.3 数据包特征提取35-40
• 3.3.4 探针状态查询40
• 3.3.5 获取采集数据40-41
• 3.3.6 控制台接收数据41
• 3.3.7 停止测量41
• 3.3.8 网络性能指标的计算41
• 3.4 网络指标的计算41-47
• 3.4.1 重复标记42-44
• 3.4.2 单向时延计算44-46
• 3.4.3 单向丢包计算46
• 3.4.4 单向时延抖动计算46
• 3.4.5 单向速率计算46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 系统实现48-56
• 4.1 通信协议48-49
• 4.2 探针49-51
• 4.2.1 服务监听进程49
• 4.2.2 服务提供进程49-51
• 4.3 控制台51-52
• 4.3.1 用户交互线程51-52
• 4.3.2 数据接收线程52
• 4.4 网络指标计算52-55
• 4.4.1 重复标记53
• 4.4.2 单向时延计算53-54
• 4.4.3 单向丢包计算54
• 4.4.4 单向时延抖动54-55
• 4.4.5 单向速率计算55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 系统测试与结果分析56-60
• 5.1 系统测试与结果展示56-59
• 5.1.1 单向时延58
• 5.1.2 单向速率58-59
• 5.1.3 单向时延抖动59
• 5.2 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-64
• 致谢64-65
• 发表论文65

【参考文献】

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本文编号：528461