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网络可用带宽测量方法研究

作　者: 文耀
导　师: 王华
学　校: 山东大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 可用带宽 主动测量 自拥塞 包速率模型
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 44次
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内容摘要


基于TCP/IP网络体系结构与协议簇的互联网是20世纪发展最迅速的技术。互联网正日益成为一种高度异构,开放的复杂系统。由于互联网缺乏统一和集中的管理,使我们难以全面理解和掌握网络的运行行为,更难以预测其未来的发展趋势。网络测量是监控、理解和认识网络行为,以及优化、重新规划网络结构和改善网络服务质量的重要手段。可用带宽测量作为网络测量的重要领域,已经被运用在路由选择、访问控制、TCP慢启动、吞吐量控制等方面,成为当前计算机网络领域的研究热点之一。本文首先介绍了带宽测量的基础,包括带宽测量的基本概念、网络测量方法、常用的带宽测量技术以及流行的带宽测量工具。详细阐述了PGM和PRM模型下的IGI/PTR、TOPP、Pathload三种典型的端到端路径可用带宽测量算法。随后剖析影响带宽测量的诸多因素,掌握不同因素对测量精度的影响规律。接着简要介绍了本文实验使用的NS2网络仿真工具的特点和仿真步骤。最后通过分析网络可用带宽测量算法性能及存在问题,在此基础上提出一种端到端可用带宽测量算法iChirp。iChirp基于自拥塞理论,是一种PRM模型下的可用带宽测量算法。采用近似指数分布的动态探测队列结构,其探测流由一系列不同速率的探测包构成,以可用带宽预测值为中心,向两端以近似指数分布扩散。以可用带宽预测值为中心设置关键域,在其中加快采样频率,增加报文密度。能根据反馈自适应的对探测范围和关键域进行调整,加快收敛速度。本文在NS2下进行了模拟仿真实验,在CBR和指数On/Off背景流量下与经典算法pathChirp进行比较,实验结果表明该算法对网络干扰性较小,测量速度较快,能够更加准确的测量出端对端可用带宽。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第1章 绪论  13-16
  1.1 论文背景  13-14
  1.2 本文的主要工作  14-15
  1.3 本文的组织结构  15-16
第2章 带宽测量综述  16-29
  2.1 带宽测量的基本概念  16-19
    2.1.1 段、跳、端对端路径  16
    2.1.2 容量  16-17
    2.1.3 可用带宽  17-18
    2.1.4 TCP吞吐量、批量传输能力  18-19
  2.2 网络测量方法  19-26
    2.2.1 主动测量  19-20
    2.2.2 被动测量  20
    2.2.3 带宽测量技术  20-21
    2.2.4 瓶颈带宽测量  21-24
    2.2.5 可用带宽测量  24-26
  2.3 带宽测量工具  26-28
    2.3.1 链路容量测量工具  26
    2.3.2 路径容量测量工具  26-27
    2.3.3 可用带宽测量工具  27
    2.3.4 TCP吞吐量和BTC测量工具  27-28
  2.4 小结  28-29
第3章 端到端路径可用带宽测量算法  29-38
  3.1 IGI/PTR  29-31
  3.2 TOPP  31-33
  3.3 Pathload  33-37
    3.3.1 Pathload的探测流  33-34
    3.3.2 Pathload时延趋势的判断方法  34-35
    3.3.3 Pathload的探测速率调整算法  35-37
  3.4 小结  37-38
第4章 影响带宽测量准确度的因素  38-47
  4.1 探测报文类型  38-39
  4.2 探测报文大小  39-42
  4.3 背景流量  42-45
  4.4 其他因素  45-46
    4.4.1 主机性能瓶颈  45
    4.4.2 网络路由影响  45-46
    4.4.3 时钟同步误差  46
  4.5 小结  46-47
第5章 一种基于自拥塞理论的可用带宽测量算法  47-55
  5.1 自拥塞的基本原理  47-48
  5.2 探测流的结构  48-52
    5.2.1 探测速率的分布  48-49
    5.2.2 探测速率的高度  49-50
    5.2.3 探测包数量  50-52
  5.3 可用带宽的估算  52-53
  5.4 探测范围的调整和关键域的重定位  53-54
  5.5 iChirp算法过程  54
  5.6 小结  54-55
第6章 NS2实验仿真及分析  55-66
  6.1 网络仿真工具NS2  55-57
    6.1.1 网络仿真概述  55
    6.1.2 主流网络仿真软件比较  55-56
    6.1.3 NS2概述  56-57
  6.2 仿真模型  57-60
  6.3 实验结果及分析  60-65
    6.3.1 测量开销  60-61
    6.3.2 测量精度  61-65
  6.4 本章小结  65-66
第7章 结束语  66-67
参考文献  67-73
致谢  73-74
攻读学位期间发表的学术论文目录  74-75
学位论文评阅及答辩情况表  75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 计算机网络测试、运行
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