[发明专利]一种端到端网络通信路径中瓶颈链路的度量方法

说明书

本发明涉及一种端到端网络通信路径中瓶颈链路的度量方法，包括S1、捕获探测数据包队列在每一个链路上的平均传输间隔，从而确认拥塞链路；S2、度量拥塞链路的容量；S3、计算拥塞链路的可用带宽；S4、在拥塞链路中找出待测路径的瓶颈链路，并输出它的位置、容量和可用带宽信息。通过发送一组探测数据包队列，该组数据包队列从源节点传送到目标节点，跟踪该队列在每一段链路上的内部数据包传输间隔，捕获探测数据包队列在每一个链路上的平均传输间隔即PPD值，确认拥塞链路；在一个度量周期内，获知端到端通信路径中瓶颈链路的位置、可用带宽、带宽物理容量上限；且基于主动探测机制，无需在网络路径的沿途各节点中安装软件，适用范围广泛。

技术领域

本发明属于计算机网络领域，应用于网络通信行业，具体涉及一种端到端网络通信路径中瓶颈链路的度量方法。

背景技术

度量网络通信路径中的拥塞情况，并获得瓶颈链路的位置、可用带宽、以及带宽上限等信息，是一种非常重要的能力。这种能力，在计算机网络的拥塞控制、流媒体应用、QoS、覆盖型网络，以及流量控制等很多领域都有广泛的应用空间。

现有的算法能够获知瓶颈链路的位置，通信路径的可用带宽，以及通信路径的带宽上限，但却是由不同的度量工具分别获得的。由于不同工具所采用的数学模型，以及探测技术并不兼容，因此当前没有一个技术能够同时度量瓶颈链路的这三个属性。如果运行三款不同的工具，把度量分成三个步骤来做的话，又会生成大量的冗余的探测数据包，且度量时间太长，准确性将下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种端到端网络通信路径中瓶颈链路的度量方法。该方法可在一个度量周期内，获知端到端通信路径中瓶颈链路的位置、可用带宽以及带宽物理容量上限；且本发明基于主动探测机制，无需在网络路径的沿途各节点中安装软件，适用范围广泛。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种端到端网络通信路径中瓶颈链路的度量方法，该方法包括如下步骤：

S1、捕获探测数据包队列在每一个链路上的平均传输间隔即PPD值，从而确认哪些链路是拥塞链路；

S2、度量拥塞链路的容量；

S3、计算拥塞链路的可用带宽；

S4、在拥塞链路中找出待测路径的瓶颈链路，并输出它的位置、容量和可用带宽信息。

进一步的，所述的步骤S1中，队列在各个链路上的平均传输间隔即PPD值的估计方法如下：

定义探测数据包队列包括2N个数据包(1≤N≤255)，每一个数据包的大小都相同(S字节)。每一个方框都是UDP数据包，方框中的数字是该数据包的存活值(Time-To-Live,TTL)，这个值从两边往中间依次递增。

源节点R0以背靠背(back-to-back[Hu03])的方式，尽可能紧凑地把一组数据包队列往目标节点Rn发送过去。当该队列抵达第一个路由器，也就是R1时，队列的头和尾两个数据包由于TTL值为1，就被R1丢弃了，丢弃的同时R1会发送两个ICMP Error包给R0。该队列中其余的探测数据包，在TTL值都被R1减1之后，就被传送到R2。

后续的中间节点(也即路由器)，包括R2在内，会一直重复R1的操作，直到该队列抵达终点Rn。这样下来，每一个中间节点都会给R0发送一对ICMP Error包，源节点记录下来它接收这两个包的时间间隔，即可估计队列在各个链路上的平均传输间隔。

队列在每一个链路上的传输间隔，与队列在该链路上的探测数据包数量成正比；

定义：PPD代表了每两个相邻数据包的最后一个字节间的距离；

队列在链路Li上的间隔是Δ_i，而PPD在Li上的值是pi，则有：