[发明专利]一种突发背景流环境下单端可用带宽的测量方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种突发背景流环境下单端可用带宽的测量方法，具体涉及一种用于解决可用带宽测量过程中精确度不高、对网络影响较大、测量时间较长的单端可用带宽测量方法，属于网络测量技术领域。

背景技术

近年来，随着光纤传输和高速以太网交换机的广泛应用，网络主干带宽和接入带宽成倍增加，但是网络性能没有随之成倍提升，高时延、低利用率仍然存在，因此通过网络测量来实时检测网络性能尤为重要。而网络可用带宽是网络最基本和最重要的性能指标之一，它不仅反应了端到端网络路径的实际传输能力，还对拥塞控制、路由选择及服务质量(QoS)等具有重要意义，受到越来越多的关注。

端到端路径的可用带宽是指存在背景流量的前提下，一段时间间隔内端到端的路径能提供的最大服务速率。根据探测方式的不同，把可用带宽测量模型分为探测速率模型(PRM，probe rate model)和探测间隔模型(PGM，probe gap model)。PRM基于自诱导拥塞思想,如果发送端探测流的发送速率小于路径可用带宽，那么探测流到达接收端的速率将与源端的发送速率相匹配。反之，探测流会造成网络拥塞，所以，通过寻找发送速率和接收速率开始相等的转折点来测量可用带宽。PGM是利用探测包在发送端和接收端的探测分组之间的时间间隔来估测可用带宽。

这两种模型都假设端到端网络路径上的背景流是包长无限小且流量保持稳定的液体流，但由于网络不断增长分布化、不协作异质的特点，使得实际网络环境下背景流具有突发性，这种基于瓶颈分隔原理的液体流模型中的假设条件在实际测量时难以满足，不能准确地反映实际网络，因此有必要提高在多跳网络环境下测量可用带宽精确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种突发背景流环境下单端可用带宽的测量机制，用于解决多跳网络中由于突发背景流的影响可用带宽测量精度不高的问题。通过本发明，可以有效提高可用带宽的测量精度，降低网络负载，提高测量效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种突发背景流环境下单端可用带宽的测量机制，主要包括探测包列的构造和可用带宽测量方法的改进。

探测包列的构造：探测包列如图2所示，主要由负载包、测量包、定位包组成，每一个探测包列有2个探测单元，每个探测单元包括2个负载包，2个测量包和H个定位包。

负载包用于获得测量包在瓶颈链路前后的时间间隔。相关设置如下：负载包为大小1500B的ICMP包，位于第一个和第二个探测单元中负载包的TTL值分别设为瓶颈链路前一跳和瓶颈链路后一跳，使得负载包在瓶颈链路前后被丢弃，从而获得测量包在瓶颈链路前后的时间间隔。

定位包用于跟踪瓶颈链路的位置变化。相关设置如下：定位包为大小40B的ICMP包，个数由端到端路径跳数决定，定位包的TTL值依次向内递增排列，使得每经过一个路由器就被丢弃，当探测包列到达目的节点时，源节点获得一个时间序列，时间序列中的转折点即为瓶颈链路的位置。

测量包用于确定丢包率。相关设置如下：测量包为大小40B，TTL值默认的ICMP包。在传输的过程中，如果在传输过程中某节点缓冲区已满或者出现网络拥塞等情况，会发生丢包，此时目的节点不会向源节点发送应答报文，因此我们可以通过源节点收到的应答报文的个数来计算丢包率。

可用带宽测量方法的主要步骤如下：

步骤一、确定端到端路径的跳数H：利用traceroute工具获得所测路径中H的个数，确定探测包列中所需的定位包的个数。

步骤二、初始化瓶颈链路的位置O及容量C：利用Pathneck工具得到瓶颈链路的位置O及容量C。

步骤三、设置探测包列中负载包和定位包的TTL值：在构造探测包列结构时将第一个和第二个探测单元中负载包的TTL值分别设为瓶颈链路前一跳(O-1)和瓶颈链路后一跳(O)，定位包的TTL值依次向内递排列。

步骤四、源节点以速率R_u向目的节点发送探测包列，获得测量包在瓶颈链路前后的时间间隔并对其过滤；