基于主动测量的IP网络端到端性能瓶颈定位研究

论文摘要

随着Internet的迅速发展，VOD、视频会议等各种业务的不断增加，人们对网络速度的要求变得越来越高。端到端性能测量研究是了解连接性能状况，发现网络瓶颈，网络资源分配和负载均衡的重要手段，可以帮助网络运营商更加准确地了解影响网络速度原因，定位网络瓶颈，从而为下一代Internet的高效设计提供科学依据。本文主要工作如下： 1) 网络层端到端路径瓶颈的测量研究 带宽和延迟是影响IP网络端到端路径速度的重要因素。在描述了延迟瓶颈和带宽瓶颈的基本概念之后，通过调研现有带宽测量方法，并进行相关实验，实现了一种路径带宽瓶颈测量工具；文中还利用traceroute工具的实现方法，并加以改进实现了一种改进的瓶颈延迟测量方法，并说明了在测量中需要考虑的一些问题。 2) 应用层端到端业务性能瓶颈的测量研究 网络应用层性能是衡量用户对网络服务质量感知的一种非常重要的方法，因为用户通常在使用各种网络应用过程中对网络服务质量进行评价。通过应用层端到端业务性能测量可以更好的定位网络出现异常或者故障时，性能瓶颈的所在。基于应用层业务仿真技术，本文提出一种应用层端到端业务性能瓶颈测量方法。基于该方法实现了HTTP，EMAIL，TELNET以及FTP的应用层端到端业务性能瓶颈测量工具，并以HTTP端到端性能瓶颈测量工具为例，详细分析了HTTP业务测量的具体过程，并在此基础上开展HTTP业务性能瓶颈测量实验和结果分析。 3) IP网络端到端性能瓶颈测量与分析系统的设计与实现 通过对端到端性能瓶颈测量指标体系、测量方法和手段的研究，设计实现了IP网络端到端性能瓶颈测量与分析系统，该系统由测量探针和控制分析中心两部分组成。系统采用了分布式测量和集中式分析的系统结构，能够支持网络层和应用层端到端性能瓶颈的监测分析。系统具有良好的扩展性和部署灵活性，可以方便的部署到小型或者大型网络中实现网络端到端性能的统一监测分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 网络端到端性能瓶颈定位的研究及其意义
• 1.3 本论文主要工作概述
• 1.4 论文基本结构
• 第2章 网络层端到端路径瓶颈测量与分析
• 2.1 基本概念
• 2.1.1 网络延迟定义
• 2.1.2 延迟瓶颈定义
• 2.1.3 带宽瓶颈定义
• 2.2 带宽瓶颈测量
• 2.2.1 相关研究工作
• 2.2.2 带宽瓶颈测量方法
• 2.2.3 算法局限性分析
• 2.3 延迟瓶颈测量
• 2.3.1 测量原理
• 2.3.2 工具实现
• 2.3.3 算法改进
• 2.4 测量中需考虑的一些问题
• 2.4.1 路由问题
• 2.4.2 Poisson采样
• 2.4.3 时间戳问题
• 2.4.4 其他问题
• 2.5 延迟瓶颈和带宽瓶颈的关系
• 2.6 本章小结
• 第3章 应用层端到端业务性能瓶颈测量与分析
• 3.1 引言
• 3.2 测量原理
• 3.3 HTTP业务性能测量
• 3.3.1 HTTP协议和工作过程
• 3.3.2 HTTP业务性能测量指标
• 3.3.3 HTTP业务性能瓶颈测量的实现
• 3.4 HTTP业务性能瓶颈测量实验及分析
• 3.4.1 实验方案
• 3.4.2 性能分析
• 3.4.2.1 HTTP延时分布总体特征
• 3.4.2.2 TCP连接时间与 HTTP GET时间分布特征
• 3.5 本章小结
• 第4章 IP网络端到端性能瓶颈测量分析系统实现
• 4.1 引言
• 4.2 Net-BTMS系统结构及特点
• 4.3 Net-BTMS系统模块
• 4.3.1 控制分析中心
• 4.3.2 测量探针
• 4.4 Net-BTMS系统运行实验
• 4.4.1 探针和任务配置管理
• 4.4.2 端到端性能测量实验
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 参加的主要项目和发表的主要论文