IP网络测量技术简析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２１ ０ ０年 第 ５期
黑穗
王 海 涛
（ 解放 军理 工大 学通 信工 程 学院 ，江苏省 南 京市 ２ ０ ０ ） １ ０ ７
。
誊 ｜ ０ ０一
摘 要 网络 测 量是从 事 网络 理论 研 究和 工程 开发 的 重要 手段 。 章介 绍 了 Ｉ 文 Ｐ网络 测量
的概 念并 归 纳 了各种 测量 方 法 ， 回顾 了 Ｉ Ｐ网络 测 量 的发展 历程 ， 系统论 述 了 Ｉ Ｐ网络 测量 涉及 的体 系结 构和 关键 技 术 。 包括 网络 性 能测 量 、 网络 流量 测量 和 网络推 测技 术 等 。
等 ） 量。 测 网络边 缘 测量 只需 边缘 主 机 的参与 ，不 需要 网 络 核 心设 备的 配合 ，通 常 借助 于 网络推 测方 法来 获 得 网络 内部 的 相关 参数 。网络边 缘 测量 主要 是对 网
１ ｋ
警ｉ１ ！Ｉ。 ｈ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｔ （． １ ）ｌ Ｉ ｌ＂ ／ｔ ， ｌ ） ㈨ ＿ “ １ ｌ １ ＇ 【 ｌ
不仅 会 占用 网络 资 源 ．而且 会对 网络 本身 的运 行状
况造 成影 响 ，测 量结 果往 往会 有一 定偏 差 。 因此 ， 采 用 主动测 量方 法 应设 法将 对 网络 的影 响减 到最 小 。
被动 测量 在 网络 中 的关键 设备 和 节点上 部 署测 量 装 置捕 获数 据包 并 进行 统计 分析 ，获得 网络 状态 和性 能参 数 。 被动 测量 不 必发 送额 外 的测量 包 ， 不会
参数 。 主动 测量 不依 赖 于被 测对 象 的测量 能力 ， 合 适
端到 端 的 网络性 能测 量 。它 的缺 点是 注入 的探 测包
高质 量 的服务 ， 需要 及 时 、 确 、 面 地 了解 网络 的 准 全
性能 和运 行状 况 ， 网络 实施 有效 管理 。 对 网络测 量就 是针 对这 一需 求提 的 ， 遵 照一 定 的方 法 、 术和 它 技 标准 ． 利用 某 种测 量手 段 和丁具 ． 过测 试 表征 网络 通 状 态 和性 能 的各种 指标 来 了解 网络 的运 行状 况 和性 能优 劣 。 网络测 量 是深 入认 识 网络特 性 的重 要手 段 ， 也 是 实施 流量 Ｔ程 ，进 行 网络管 理 和优 化设 计 的重 要 依据 ，能为从 事 网络 理论 和技 术研 究 以及 工程 开 发 的各 类人 员提 供 帮助 和支 持 。
按照 实施 网络测 量 的位置 ，可将 网络 测量 分为 网络 边缘 测量 和 网络 内部设 备 （ 如交换 机 和路 由器
根 据 测 量过 程 中是 否 向网络 内注 入 探测 包 ， 可
以将 测量 方 式 分 为 主动 测 量 （ｃ ｖ ａｕｅ ｎ ） ａｔ ｅｍｅｓｒｍｅ ｔ ｉ
和 被动 测量 （ａｓ ｅ ｍｅ ｓｒｍｅ ｔ。 ｐ ｓｉ ａｕｅ ｎ） ｖ 主 动测 量根 据测 量 需要 向 网络 中注人 特定 的探 测包 ，通 过 对探 测包 穿越 网络所 发生 的特 性变 化 进
关 键词 网络 测 量 ；主动 测量 ；被 动 测量 ；简单 网络 管理协 议 （ Ｎ Ｓ ＭＰ ；网络 断层扫 描 ）
当前 ，基 于 Ｔ ＰＩ Ｃ ／ Ｐ协 议 的 Ｉ Ｐ网络 是世 界 上 规 模 最 大 、 用 最 广 泛 的 网络 ， 是 Ｉ 应 但 Ｐ网络 存 在 一些 固有 的缺陷 ， 服务质 量 难 以保证 ， 法确 保 网络安 如 无
重 复性 。 同样 的 网络 条 件下 ， 次测 量结 果应 该一 在 多
实 际应 用 中 ，往往 将 主动测 量 与被 动测 量结 合 起来 使 用 ， 者 适合 于 网络性 能测 量 ， 前 后者 适用 于 网
络 流量 测量 。目前 的主 动测 量 工具 主要 基于 Ｔ ＰＩ Ｃ ／ Ｐ
行 分析 ， 到 网络状 态 和性 能参 数 。例如 ， 得 网络测 试 命 令 Ｐｎ ｉｇ通 过发 送 Ｉ ＭＰ （ ｔｒｅ 控 制报 文 协议 ） Ｃ Ｉ ｅｎ ｔ ｎ 探测 包 可 以获得 网络往返 时延 、丢包 率及 连通 性 等
全 等 。 了提 高 网络 资源 利用 率 ， 为 尽可 能 为用 户提供
（ 单 网络 管 理 协议 ） 现 ， 可 以用数 据 包 捕 获方 简 实 也 式实 现 。
１２ 网 络 边 缘 测 量 和 网络 内 部 测 量 ．
说 ， 以从测 量方 式 、 可 测量点 位 置 、 测量 参 与者 、 测量 时 间粒 度等 角 度加 以分 类
１１ 主 动 测 量 和 被 动 测 量 ．
对 网络 自身行 为造 成影 响 ，测 量结 果较 主动 测 量更
为准确 。 是被 动 测量 实 现复 杂 ， 但 只能 获得 网络局 部 数 据 ，其 准确 度依 赖 于测 量装 置 的性能 和统 计分 析
算法 ， 且 还会 带来 隐私 和安全 问题 。 并
网络测 量方 法应 该 满足 ｉ方 面 的要求 ：ａ 稳健 ） 性。 被测 网络 的轻 微变 化 不会使 测 量方 法 失效 Ｉ ） ｂ 可
７
络端 到端业 务性 能进行 测量 ，也 可 以基于 网络流量
特征 日益 复杂 ，因特 网 的网络 测量研 究工 作意义 重 大 ，并 面 临许 多新 的技术 问题 。早在 ２ ０世 纪 ７ ０年
矩 阵估 计方 法来 估测 网络 流量 。端到端 性 能测量是
致 ：Ｃ 准确 性 。 量结 果应 能反 映网络 的 真实情 况 。 ） 测
网络 测 量涉 及对 象复 杂多 样 、 测量 内 容广泛 、 测 量数 据庞 杂 ，需要 多 种测 量方 法予 以支 持 。具体 来
中的 相关 协 议 ，如 Ｉ ＭＰ Ｔ Ｐ （ 输 控 制 协 议 ） Ｃ 、Ｃ 传 和 Ｕ （ ＤＰ 用户 数 据包 协议 ） 。被 动测 量 可 以基 于 Ｓ ＮＭＰ
黑穗
王 海 涛
（ 解放 军理 工大 学通 信工 程 学院 ，江苏省 南 京市 ２ ０ ０ ） １ ０ ７
。
誊 ｜ ０ ０一
摘 要 网络 测 量是从 事 网络 理论 研 究和 工程 开发 的 重要 手段 。 章介 绍 了 Ｉ 文 Ｐ网络 测量
的概 念并 归 纳 了各种 测量 方 法 ， 回顾 了 Ｉ Ｐ网络 测 量 的发展 历程 ， 系统论 述 了 Ｉ Ｐ网络 测量 涉及 的体 系结 构和 关键 技 术 。 包括 网络 性 能测 量 、 网络 流量 测量 和 网络推 测技 术 等 。
等 ） 量。 测 网络边 缘 测量 只需 边缘 主 机 的参与 ，不 需要 网 络 核 心设 备的 配合 ，通 常 借助 于 网络推 测方 法来 获 得 网络 内部 的 相关 参数 。网络边 缘 测量 主要 是对 网
１ ｋ
警ｉ１ ！Ｉ。 ｈ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｔ （． １ ）ｌ Ｉ ｌ＂ ／ｔ ， ｌ ） ㈨ ＿ “ １ ｌ １ ＇ 【 ｌ
不仅 会 占用 网络 资 源 ．而且 会对 网络 本身 的运 行状
况造 成影 响 ，测 量结 果往 往会 有一 定偏 差 。 因此 ， 采 用 主动测 量方 法 应设 法将 对 网络 的影 响减 到最 小 。
被动 测量 在 网络 中 的关键 设备 和 节点上 部 署测 量 装 置捕 获数 据包 并 进行 统计 分析 ，获得 网络 状态 和性 能参 数 。 被动 测量 不 必发 送额 外 的测量 包 ， 不会
参数 。 主动 测量 不依 赖 于被 测对 象 的测量 能力 ， 合 适
端到 端 的 网络性 能测 量 。它 的缺 点是 注入 的探 测包
高质 量 的服务 ， 需要 及 时 、 确 、 面 地 了解 网络 的 准 全
性能 和运 行状 况 ， 网络 实施 有效 管理 。 对 网络测 量就 是针 对这 一需 求提 的 ， 遵 照一 定 的方 法 、 术和 它 技 标准 ． 利用 某 种测 量手 段 和丁具 ． 过测 试 表征 网络 通 状 态 和性 能 的各种 指标 来 了解 网络 的运 行状 况 和性 能优 劣 。 网络测 量 是深 入认 识 网络特 性 的重 要手 段 ， 也 是 实施 流量 Ｔ程 ，进 行 网络管 理 和优 化设 计 的重 要 依据 ，能为从 事 网络 理论 和技 术研 究 以及 工程 开 发 的各 类人 员提 供 帮助 和支 持 。
按照 实施 网络测 量 的位置 ，可将 网络 测量 分为 网络 边缘 测量 和 网络 内部设 备 （ 如交换 机 和路 由器
根 据 测 量过 程 中是 否 向网络 内注 入 探测 包 ， 可
以将 测量 方 式 分 为 主动 测 量 （ｃ ｖ ａｕｅ ｎ ） ａｔ ｅｍｅｓｒｍｅ ｔ ｉ
和 被动 测量 （ａｓ ｅ ｍｅ ｓｒｍｅ ｔ。 ｐ ｓｉ ａｕｅ ｎ） ｖ 主 动测 量根 据测 量 需要 向 网络 中注人 特定 的探 测包 ，通 过 对探 测包 穿越 网络所 发生 的特 性变 化 进
关 键词 网络 测 量 ；主动 测量 ；被 动 测量 ；简单 网络 管理协 议 （ Ｎ Ｓ ＭＰ ；网络 断层扫 描 ）
当前 ，基 于 Ｔ ＰＩ Ｃ ／ Ｐ协 议 的 Ｉ Ｐ网络 是世 界 上 规 模 最 大 、 用 最 广 泛 的 网络 ， 是 Ｉ 应 但 Ｐ网络 存 在 一些 固有 的缺陷 ， 服务质 量 难 以保证 ， 法确 保 网络安 如 无
重 复性 。 同样 的 网络 条 件下 ， 次测 量结 果应 该一 在 多
实 际应 用 中 ，往往 将 主动测 量 与被 动测 量结 合 起来 使 用 ， 者 适合 于 网络性 能测 量 ， 前 后者 适用 于 网
络 流量 测量 。目前 的主 动测 量 工具 主要 基于 Ｔ ＰＩ Ｃ ／ Ｐ
行 分析 ， 到 网络状 态 和性 能参 数 。例如 ， 得 网络测 试 命 令 Ｐｎ ｉｇ通 过发 送 Ｉ ＭＰ （ ｔｒｅ 控 制报 文 协议 ） Ｃ Ｉ ｅｎ ｔ ｎ 探测 包 可 以获得 网络往返 时延 、丢包 率及 连通 性 等
全 等 。 了提 高 网络 资源 利用 率 ， 为 尽可 能 为用 户提供
（ 单 网络 管 理 协议 ） 现 ， 可 以用数 据 包 捕 获方 简 实 也 式实 现 。
１２ 网 络 边 缘 测 量 和 网络 内 部 测 量 ．
说 ， 以从测 量方 式 、 可 测量点 位 置 、 测量 参 与者 、 测量 时 间粒 度等 角 度加 以分 类
１１ 主 动 测 量 和 被 动 测 量 ．
对 网络 自身行 为造 成影 响 ，测 量结 果较 主动 测 量更
为准确 。 是被 动 测量 实 现复 杂 ， 但 只能 获得 网络局 部 数 据 ，其 准确 度依 赖 于测 量装 置 的性能 和统 计分 析
算法 ， 且 还会 带来 隐私 和安全 问题 。 并
网络测 量方 法应 该 满足 ｉ方 面 的要求 ：ａ 稳健 ） 性。 被测 网络 的轻 微变 化 不会使 测 量方 法 失效 Ｉ ） ｂ 可
７
络端 到端业 务性 能进行 测量 ，也 可 以基于 网络流量
特征 日益 复杂 ，因特 网 的网络 测量研 究工 作意义 重 大 ，并 面 临许 多新 的技术 问题 。早在 ２ ０世 纪 ７ ０年
矩 阵估 计方 法来 估测 网络 流量 。端到端 性 能测量是
致 ：Ｃ 准确 性 。 量结 果应 能反 映网络 的 真实情 况 。 ） 测
网络 测 量涉 及对 象复 杂多 样 、 测量 内 容广泛 、 测 量数 据庞 杂 ，需要 多 种测 量方 法予 以支 持 。具体 来
中的 相关 协 议 ，如 Ｉ ＭＰ Ｔ Ｐ （ 输 控 制 协 议 ） Ｃ 、Ｃ 传 和 Ｕ （ ＤＰ 用户 数 据包 协议 ） 。被 动测 量 可 以基 于 Ｓ ＮＭＰ