《网络分析、测试与优化》课程设计任务书

《网络分析、测试与优化》课程设计任务书一、课程的性质、目的和任务

《网络分析、测试与优化》课程是网络工程专业的一门专业实践课，其主要内容是根据网络系统性能分析研究的指标参数，采用有效的分析研究方法（如：网络流量分析和协议分析等）来对现有网络运行环境进行性能测试与分析，提出网络改进和优化的办法，从而进一步提高网络效率。

二、网络分析、测试与优化的主要原理与方法

一个网络系统性能好坏的技术包括吞吐量、报文平均延迟时间、系统的平均响应时间、系统的报文平均队长、最大工作站数、网络吞吐量的最大距离和可靠性等。从应用系统的设计和网络系统的维护、管理角度来看，用户关心的技术指标是：网络吞吐率（S）、介质利用率（U）和延迟时间（D）。

网络测试监控通过直接对实际运行中的网络系统的各种性能指标或与之相关的量进行直接的测试，从而对网络系统的性能进行评价的方法。为了使测试值具有代表性，可以选择网络系统在比较接近条件的政策运行期间进行测试，例如要测试负载条件下的性能，就应该选择在每天网络使用最防盲的时间内进行测试。

对网络性能进行测试和分析时，首先确定测试范围（对哪个网段测试）；其次是确定测试内容或测试参数（连通性、性能、故障）。

在测试中主要测试网络的流量组成、协议分布和用户行为。网络流量分析时指捕捉网络中流动的数据包，并通过查看包内部数据以及

进行相关的协议、流量分析、统计等来发现网络运行过程中出现的问题，流量分析一般有以下主要功能。

(1)流量监控和分析

流量监控包括对不同粒度的分析对象的流量趋势分析，并可设置报警阀值。可指定监控策略，获取指定时间内分析对象的平均流量、最大流量、平均包数、最大包数、平均Session数、最大Session数等，应可定制流入/流出或双向统计方式。流量监控应支持丰富的统计图表，提供基于监控策略的横向和纵向数据分析和比较。提供对不同应用层协议、TOS和TP的TopN(前N个)等数据。通过对各种分析对象进行流量分析，可以清楚地描述出各分析对象的网络带宽的最大占用者，以便于进行以后的网络管理和用户跟踪。可根据摊分策略对分析对象之间流量进行费用分摊，可以组合不同的分析对象指定摊分策略，根据不同设备出口设定费率、针对用户类型分类统计、根据摊分对象的流量和费用做统计排名等。

(2)异常流量侦测

提供实时流量分析，发现了异常，可在实时中队该异常的策略进行有针对的观测。可针对IP、IP对、AS、AS对、IP段、IP段对、全网的协议、Tos等进行单双向流量和包的TopN实时显示。

(3)记录、存储功能

包括对指定网络流量连续记录和存储，以及对系统访问、侵入过程的进行记录分析。以便于事后进行故障重现，更有效的故障排除。防止偶发性故障再次发生，甚至恶化。

(4)异常报警

当流量超过阀值并持续一定时间以后，以及侦测到异常流量等情况时，可以及时采取措施维护网络的性能。

在测试过程一般采用主动测试或被动测试多网络性能的相关技术指标进行测试：

1、测试方式：

(1)、主动测试

主动测试时在选定的测试点上利用测试工具有目的地主动产生测试流量注入网络，并根据测试数据流的传送情况来分析网络的性能。

(2)、被动测试

被动测试时指在链路或设备(如路由器和交换机等)上对网络进行检测，而不需要产生流量的测试方法。

2、测试参数选取原则

(1)参数必须是具体而明确的。

(2)参数本身可以对高层应用产生影响，且用户可以感知。

(3)参数的定义不依赖于具体的网络技术与拓扑，并用于具体网络无关的术语进行描述。

(4)参数的测试具有可重复性，在相同条件下测试多次应得到相同的测试结果。

(5)参数的测试即通过对于采用相同技术的网络部应该表现出差异性，对采用不同技术的网络应该表现出差异性。

(6)参数的选择应避免引入人为的性能目标。

（7）网络性能的五项基本技术指标：

可应用性(availability)

响应时间(response time)

网络利用率(network utilization)

网络吞吐量(network throughput)

网络带宽容量(network bandwidth capacity)

a.可用性

测试网络性能的第一步是确定网络是否正常工作，最简单的方式是使用ping命令。通过向远端的机器发送icmp echo request，并等待接收icmp echo reply来判断远端的机器是否连通，网络是否正常工作。

Ping命令有非常丰富的命令选项，比如-c可以指定发送echo request的个数，-s可以指定每次发送的ping包大小。

网络设备内部一般有多个缓冲池，不同的缓冲池使用不同的缓冲区大小，分别用来处理不同大小的分组(packet)。例如减缓及中通常具有三种类型的包缓冲：一类针对小的分组，一类针对中等大小的分组，还有一类针对大的分组。为了测试这样的网络设备，测试工具必须要具有发送不同大小分组的能力。Ping命令的-s就可以使用在这种场合

b.响应时间

Ping命令的echo request/reply一次往返所花费时间就是响应

时间。有很多因素会影响到响应时间，如网段的负荷，网络主机的负荷，广播风暴，工作部正常的网络设备等等。

在网络工作正常时，记录下正常的响应时间。当用户抱怨网络的反应时间慢时，就可以将现在的响应时间与正常的响应时间对比，如果两者差值的波动很大，就能说明网络设备存在故障。

c.网络利用率

网络利用率是指网络被使用的时间占总时间(即被使用的时间+空闲的时间)的比例。比如，Ethernet虽然是共享的，但同时却只能有一个报文在传输。因此在任一时刻，Ethernet或者是100%的利用率，或者是0%的利用率。

计算一个网段的网络利用率相对比较容易，但是确定一个网络的利用率比较复杂。因此，网络测试工具一般使用网络吞吐量和网络带宽容量来确定网络中两个节点之间的性能。

d.网络吞吐量

网络吞吐量是指在某个时刻，在网络中的两个节点之间，提供给网络应用的剩余带宽。

网络吞吐量可以帮组寻找网络路径中的瓶颈。比如，即使client 和server都被分别连接到各自的100M的Ethernet连接上，但是如果这两个100M的Ethernet被10M的Ethernet连接起来，那么10M 的Ethernet就是网络的瓶颈。

网络吞吐量非常依赖于当前的网络负载情况。因此，为了得到正确的网络吞吐量，最好在不同时间(一天中的不同时刻，或者一周中