网络测量技术地研究

1、 I 摘摘 要要 因特网作为人们改造世界的一大成果 其日新月异的发展速度以及给人们带来的便捷性可以让有史以来任何一项发明创造大为减色 然而因特网的发展是以其不断扩充的规模和日益增加的复杂性为代价的作为认识网络行为特征的一项努力网络流量工程这一学科便应运而生了网络流量工程被定义为网络工程的一个方面它通过网络流量的测量建模描述和控制试图达到特定的服务和性能上的目标网络测量是网络流量工程的重要组成部分测量是对网络行为的观察和评估并力图发现影响网络外部特征的主导因素 要设计管理和利用好网络必须有效地获取性能特征方面的准确数据网络性能测量技术是准确而有效地获取性能特征数据的唯一手段通过对网络实际和有效带宽数据包的延迟和丢失等的测量以及对网络拥塞数据的突发性等运行状况的监测获得网络性能特征的准确数据从而对网络的设计管理和应用起到非常重要的作用 论文首先介绍了网络测量领域的研究现状 重点分析介绍了国际上有关网络测量基础设施的一些主要项目进展情况及国内研究情况接着介绍了网络性能测量相关内容重点介绍了网络性能测量方法主动测量和被动测量性能指标定义 带宽是网络的一种重要资源本文介绍了当前存在的主要带宽估测

2、算法及不足并对 pathchar 算法作了比较深入的研究 在以上研究的基础上论文详细分析了国际上现有的网络测量体系结构模型提出一种实用的网络测量体系结构并实现测量系统原型数据采集部分主要介绍被动采集中的数据包捕获技术基于 WinPcap 采集共享以太网网段内的数据采用文件存储和数据库存储相结合的存储方式数据库按协议层次存储数据包 关键词关键词网络流量工程网络性能测量带宽测量网络监控被动式测量 II Abstract As one of the greatest achievements of mans construction of the world, Internet would impair the excellence of any invention of human history for its dramatic developing speed and the convenience brought to people. However, all these are achieved through its ever enlarging scale and growin

3、g complexity. Internet traffic engineering is introduced as one of the efforts to fight against this complexity. Internet traffic engineering is defined as one aspect of network engineering, whose goal is to enhance the performance and service level of operational network through the measurement, characterization, modeling, and control of Internet traffic. Network measurement is a vital part of network traffic engineering. The objective of measurement is to observe and evaluate network behavior,

4、 in order to trace the key elements that influence the characteristics of Internet. It is necessary to obtain performance data correctly and effectively for well designing, managing and applying network. Performance measurement technology is the only effective way to obtain performance data correctly and effectively. It obtained networks correct performance characteristics by measuring the available bandwidth, delay and lost of packets, and monitoring the congest and traffic fluctuation etc. It

5、is the base of designing, managing and applying network and very important for them. This paper firstly introduces the status quo of the network measurement field, focuses mainly on the development of some major projects about Network Measurement Infrastructure worldwide and the situation in China. Secondly, the relative contents about the network measurement are also proposed, we intensively introduce the two methods of network measurement: active measurement and passive measurement. Whats more

6、 we give the definition of the Performance Metrics. Bandwidth is an important resource of networking, in this paper we introduce the major algorithms of measuring bandwidth and their defects, we present a relatively deeper study on the pathchar algorithm. Based on the above study, this paper give a particular analysis about the popular architecture models for the network measurement worldwide, and proposes an architecture for network measurement which is adapt to practical use, meanwhile, we imp

7、lement the system III archetype. In the part of data collection, we describe packet capture of passive collection, collect and share the data within the ethernet section based on WinPcap. In this model, We combine two ways to store the data we collected: the file and the database, then put the packets that we gathered into database according to different levels of protocol. Key wordsTraffic EngineeringIP Performance MeasurementBandwidth Measurement Network MonitoringPassive Measurement 郑州轻工业学院硕士

8、学位论文 1 第一章第一章 绪绪 论论 近年来以 TCP/IP 为主要协议的 Internet 技术飞速发展网络的规模不断扩大网络上的流量爆炸式增长 Internet 已经渗透到社会的各个领域 成为现代社会最重要的基础设施之一但是由于 Internet 发展的特殊性人们对于 Internet 的流量模型网络行为性能指标等都缺乏理解和精确的描述对网络测量技术的研究明显滞后于网络及其应用的快速发展 1.1 研究背景和意义 1.1 研究背景和意义 在计算机网络诞生之初由于其规模较小环境相对简单网络用户也比较可信网络中出现的多数问题基本可以通过不断积累的经验得到解决但是随着网络尤其是Internet 的飞速发展网络的规模不断扩大网络的复杂性急剧上升网络的异构性愈来愈剧烈网络测量和分析诊断己经成为人们认识网络了解网络更好的使用网络的重要手段互联网运营商要在了解网络性能的基础上合理分配网络资源提高网络利用率互联网服务提供商需要通过配置网络性能测量系统来监测网络行为特征从而配置应用系统使之提供更高的服务质量网络用户需要一定的标准和手段以测量应用系统的网络性能从而确定应用系统提供的网络服务质量状况以此

9、作为选择满足不同需求服务质量的应用系统的依据 愈来愈多的应用需求急需完善的网络测量分析评价系统和各种测量工具 但是目前计算机网络领域的现状是网络测量分析领域的发展远远落后于计算机网络自身的发展具体表现在以下几个方面目前虽然己经制定了一些网络性能评价指标但是这些指标还远不能构成一个完善的系统并且对于不断出现的各种新的应用而言还没有标准化的指标出现现有的评价网络性能的手段主要还是用于评价早期小规模网络的纯数学方法如概率方法 传统的以经验为主解决网络问题的方法既不可靠又过分依赖于人 而现有的测量工具也难以满足对于各种不同应用进行精确测量的需求 Internet 迅猛发展与网络测量分析领域相对滞后的现状使互联网这个庞大而重要的有机体变得越来越不可预期 随着网络应用范围的迅速扩大和应用程度的深入 用户越来越多 Internet 变得越来越庞大复杂 一些特殊的应用(如视频会议 IP 电话 远程教育等)对当今的 Internet提出特殊的服务质量要求等这些都对网络的设计管理和应用提出严峻的挑战要设计管理和利用好网络必须有效地获取性能特征方面的准确数据网络性能测量技术郑州轻工业学院硕士学位论文 2 是准确而有效地获取性能特征数据的唯一手段通过对网络实际和有效带宽数据包的延迟和丢失等的测量以及对网络拥塞数据的突发性等运行状况的监测获得网络性能特征的准确数据从而对网络的设计管理起着非常重要的作用通过性能测量对网络的性能特征有了清楚认识和准确把握我们才能真正有效地利用它 随着 Internet 重要性的日益提高和网络结构的日益复杂也越来越有必要对网络的整体拓扑结构和网络行为进行深入的了解分析以利于发现网络瓶颈优化网络配置并进一步发现网络中可能存在的潜在危险为此需要对大规模网络结构进行动态描述并根据网络流量的变化分析网络的性能为加强网络管理提高网络利用率防范大规模网络攻击提供技术平台网络行为模型的研究包括网络行为指标体系测量与测试方法指标参数测量与测试结果分析与模型化以及模型验证和基于模型的应用其中精确高效的网络行为测量与测试是网络行为研究的基础网络的高带宽异构性和复杂性造成网络测试与测量的困难因此网络测量测试监控与管理技术成为人们急待解决的难题 网络测量技术的研究对协议工程网络设备开发网络规划设计网络操作管理都是至关重要的 1)网络测量技术是及时了解网络运行状态 检测网络

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