网络科技论文发表浅谈网络性能测量(2)

　　3.3 测量中的抽样

　　3.3.1 抽样概念

　　抽样,也叫采样,抽样的特性是由抽样过程所服从的分布函数所决定的。研究抽样,主要就是研究其分布函数。对于主动测量,其抽样是指发送测量数据包的过程;对于被动测量来说,抽样则是指从业务流量中采集测量数据的过程。

　　3.3.2 抽样方法

　　依据抽样时间间隔所服从的分布,抽样方法可分为很多种,目前比较常用的抽样方法是周期抽样、随机附加抽样和泊松抽样。周期抽样是一种最简单的抽样方式,每隔固定时间产生一次抽样。因为简单,所以应用的很多。但它存在以下一些缺点: 测量容易具有周期性、具有很强的可预测性、会使被测网络陷入一种同步状态。随机附加抽样的抽样间隔的产生是相互独立的,并服从某种分布函数,这种抽样方法的优劣取决于分布函数:当时间间隔以概率1 取某个常数,那么该抽样就退化为周期抽样。随机附加抽样的主要优点在于其抽样间隔是随机产生的,因此可以避免对网络产生同步效应,它的主要缺点是由于抽样不是以固定间隔进行,从而导致频域分析复杂化。在RFC2330中,推荐泊松抽样,它的时间间隔符合泊松分布,它的优点是:能够实现对测量结果的无偏估计、测量结果不可预测、不会产生同步现象。但是,由于指数函数是无界的,因此泊松抽样有可能产生很长的抽样间隔,因此,实际应用中可以限定一个最大间隔值,以加速抽样过程的收敛。

　　4 性能指标的测量与分析

　　4.1 连接性

　　连接性也称可用性、连通性或者可达性,严格说应该是网络的基本能力或属性,不能称为性能,但ITU-T建议可以用一些方法进行定量的测量。目前还提出了连通率的概念,根据连通率的分布状况建立拟合模型。

　　4.2 延迟

　　延迟的定义是:IP 包穿越一个或多个网段所经历的时间。延迟由固定延迟和可变延迟两部分组成。固定延迟基本不变,由传播延迟和传输延迟构成;可变延迟由中间路由器处理延迟和排队等待延迟两部分构成。对于单向延迟测量要求时钟严格同步,这在实际的测量中很难做到,许多测量方案都采用往返延迟,以避开时钟同步问题。往返延迟的测量方法是:入口路由器将测量包打上时戳后,发送到出口路由器。出口路由器一接收到测量包便打上时戳,随后立即使该数据包原路返回。入口路由器接收到返回的数据包之后就可以评估路径的端到端时延。

　　4.3 丢包率

　　丢包率的定义是:丢失的IP 包与所有的IP 包的比值。许多因素会导致数据包在网络上传输时被丢弃,例如数据包的大小以及数据发送时链路的拥塞状况等。为了评估网络的丢包率,一般采用直接发送测量包来进行测量。对丢包率进行准确的评估与预测则需要一定的数学模型。目前评估网络丢包率的模型主要有贝努利模型、马尔可夫模型和隐马尔可夫模型等等。

　　4.4 带宽

　　带宽一般分为瓶颈带宽和可用带宽。瓶颈带宽是指当一条路径(通路)中没有其它背景流量时,网络能够提供的最大的吞吐量。对瓶颈带宽的测量一般采用包对(packet pair)技术,但是由于交叉流量的存在会出现“时间压缩”或“时间延伸”现象,从而会引起瓶颈带宽的高估或低估。另外,还有包列等其它测量技术。可用带宽是指在网络路径(通路)存在背景流量的情况下,能够提供给某个业务的最大吞吐量。因为背景流量的出现与否及其占用的带宽都是随机的,所以可用带宽的测量比较困难。一般采用根据单向延迟变化情况可用带宽进行逼近。其基本思想是:当以大于可用带宽的速率发送测量包时,单向延迟会呈现增大趋势,而以小于可用带宽的速率发送测量包时,单向延迟不会变化。所以,发送端可以根据上一次发送测量包时单向延迟的变化情况动态调整此次发送测量包的速率,直到单向延迟不再发生增大趋势为止,然后用最近两次发送测量包速率的平均值来估计可用带宽瓶颈带宽反映了路径的静态特征,而可用带宽真正反映了在某一段时间内链路的实际通信能力,所以可用带宽的测量具有更重要的意义。

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