基于CERNET的网络测量系统研究与实现

论文摘要

随着互联网规模的日益扩大、网络用户数量的激增和网络新应用的不断出现,了解和掌握互联网的运行特征以及内在本质变得越来越复杂；同时,用户使用网络时经常会遇到服务质量低、网络阻塞严重等现象。由于互联网本身不能直接反馈网络相关的性能参数,因此要提高网络服务质量,科学有效地管理和控制互联网,就必须对网络进行相关测量。本文的主要研究目标是测量网络中的性能参数和路由信息,从而为了解网络运行状况和解决网络故障提供直接依据。首先,介绍了网络测量技术的主要研究领域、国内外最新的研究现状以及测量理论和关键技术。其次,在对网络测量系统进行需求分析和深入研究最新网络测量技术的基础上,确定了本文的测量方法、测量对象、测量参数和测量工具等,设计了一个具有一定协作性、分布式、可扩展的网络测量体系结构,该体系结构主要由服务器端和测量节点两大部分组成,其中测量节点是整个系统测量功能实现部分,包括数据采集、数据存储、数据分析、数据的可视化显示等主要模块。然后,在该体系结构基础上实现了一个基于CERNET网络的测量系统,详细描述了各个模块的功能,并给出每个模块的处理流程及具体实现过程,其中重点分析讨论了数据采集、数据存储和数据显示技术；此外,该系统采用了B／S架构,可以实现不同测量节点之间的协作测量,便于管理和维护；在口令认证方面采用了Sha-256加密算法,增强了整个系统的安全性；同时,系统加入了对IPv6网络的支持,有利于预先分析和发现下一代网络中存在的问题。最后,系统通过在CERNET中进行部署和测试,其实验结果表明该系统能够真实地反映被测网络的运行状况并及时地发现网络中存在的问题,该系统具有很强的扩展性和一定的协作性,同时使用方便、易于管理维护,为校园网络管理者进行网络监测和故障排除提供很好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 网络测量技术的研究领域
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.1.1 NIMI
• 1.4.1.2 IPMA
• 1.4.1.3 NLANR
• 1.4.1.4 CAIDA
• 1.4.1.5 其它
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 本文研究内容和目标
• 1.6 论文组织结构
• 第2章 测量理论及关键技术
• 2.1 网络测量概述
• 2.2 网络测量技术的分类
• 2.2.1 基于测量对象的分类
• 2.2.1.1 网络拓扑发现
• 2.2.1.2 网络流量监控
• 2.2.1.3 网络性能测量
• 2.2.1.4 路由探测
• 2.2.2 基于测量点数量的分类
• 2.2.3 基于测量中是否存在协作性分类
• 2.3 网络测量技术的方法
• 2.3.1 主动式网络测量方法
• 2.3.2 被动式网络测量方法
• 2.4 网络测量相关参数分析研究
• 2.4.1 连通性
• 2.4.2 时延
• 2.4.3 带宽
• 2.4.3.1 带宽概念
• 2.4.3.2 带宽测量技术
• 2.4.4 丢包率
• 2.5 网络测量工具分析
• 2.5.1 路由探测工具分析
• 2.5.2 点到点测量工具分析
• 2.5.3 带宽、可用带宽测量工具分析
• 2.5.4 流量监测工具分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 网络测量系统总体设计
• 3.1 网络测量系统需求分析
• 3.1.1 系统功能需求
• 3.1.2 测量数据的准确性
• 3.1.3 其它方面的需求
• 3.2 系统体系结构
• 3.3 系统功能结构
• 3.3.1 节点管理模块和拓扑显示模块
• 3.3.2 通信模块
• 3.3.3 数据采集模块
• 3.3.4 数据分析处理模块
• 3.3.5 数据存储模块
• 3.3.6 结果可视化显示模块
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统主要功能模块的设计与实现
• 4.1 用户管理模块
• 4.1.1 功能概述
• 4.1.2 主要功能实现
• 4.1.2.1 用户注册管理
• 4.1.2.2 认证加密过程
• 4.2 节点管理模块和拓扑显示模块
• 4.2.1 功能概述
• 4.2.2 主要功能实现
• 4.2.2.1 节点管理
• 4.2.2.2 拓扑显示
• 4.3 通信模块
• 4.3.1 功能概述
• 4.3.2 主要功能实现
• 4.3.2.1 Socket通信
• 4.3.2.2 测量文件上传
• 4.4 数据采集模块
• 4.4.1 功能概述
• 4.4.2 主要功能实现
• 4.4.2.1 时延、丢包率测量
• 4.4.2.2 路径测量
• 4.4.2.3 应用层性能测量
• 4.5 数据存储模块
• 4.5.1 功能概述
• 4.5.2 主要功能实现
• 4.5.2.1 测量节点中测量任务的存储
• 4.5.2.2 已部署节点之间的数据管理
• 4.5.2.3 测量节点的数据存储
• 4.6 数据分析处理模块
• 4.7 结果可视化显示模块
• 4.7.1 功能概述
• 4.7.2 主要功能实现
• 4.7.2.1 时延、丢包率、web性能等测量结果可视化
• 4.7.2.2 路径数据的可视化显示
• 4.8 本章小结
• 第5章 实验与结果分析
• 5.1 系统主要功能测试
• 5.2 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢