[发明专利]基于单包列同时进行可用带宽测量与紧链路定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络性能测量领域，特别涉及一种基于单包列同时进行可用带宽测量与紧链路定位的方法。

背景技术

可用带宽指在不影响背景流传输速率的情况下，链路还能为其他流提供的最大数据传输速率。各段链路中可用带宽最小的链路称为这条路径的紧链路(Tight Link)。紧链路的可用带宽也就是这段路径的可用带宽。端到端路径可用带宽是动态描述网络路径传输能力的重要参数，它能有效评估一条网络路径的实际承载能力和性能优劣。可用带宽和紧链路状况反映网络性能状况，对于监测网络性能、诊断网络运行状况、优化网络性能具有重要意义。可用带宽测量和紧链路定位对于拥塞控制、路由选择、流媒体应用、服务器的动态选择及服务质量(QoS)验证等应用具有重要意义。

根据探测方式的不同，目前的可用带宽测量方法可分为包对法、包列法及基于模型的可用带宽测量方法。包对技术(Packet Pairs)利用包对在传输过程中的时间间隔(Dispersion Time)的变化来估计可用带宽。包对技术衍生出了很多的算法和工具，如Spruce、IGI、Delphi、LinkPPQ等。包对技术测量可用带宽需基于紧链路和窄链路为同一链路的假设，该假设不成立时测量误差可能很大。包列技术通过发送一列或多列探测包得到可用带宽值，其原理是通过自负载的方法发送数据包使路径拥塞，通过分析包列中探测包的单向时延变化来估计可用带宽值。采用包列技术的典型方法有：Pathload、PathChirp、PTR，、YAZ、abget等。包列技术测量可用带宽的健壮性和稳定性比较强，但测量负载往往比较大。基于模型的测量方法也是可用带宽测量领域的一个重要方向，基本思想是将复杂的网络进行简化建模，通过发送少量的探测流收集路径信息后结合模型估测路径可用带宽，该方法对网络本身状态和背景流影响较小，但当模型不能准确刻画流量特征时，测量精度将难以保证。

目前比较著名的紧链路定位方法有BFind，DRPS，STAB，Pathneck。BFind方法是通过连续发送UDP数据流导致网络拥塞，并从traceroute测得的每条链路的往返时延(RTT)中推算紧链路位置。然而，BFind方法在一次定位过程中产生大量负载包，其入侵度不容忽视。DRPS方法是将数据包周期流性质与数据包挡板原理相结合，通过改变速率的切换时间来控制链路拥塞，在接收端通过拥塞识别技术来定位紧链路，它的缺点在于依赖于可用带宽测量，致使其定位精度直接受到可用带宽测量精度的影响。STAB方法通过测量子路径的可用带宽来进行紧链路定位，但它用pathChirp算法估计子路径可用带宽，测量精度不高且健壮性不足，从而影响紧链路定位精度。Pathneck方法采用了递归包列(RPT)技术确定紧链路的位置，它无需知道子路径或整条路径的可用带宽，便可以得到比较准确的定位结果，但它基于ICMP协议，若路径上的节点不开启ICMP功能则无法定位紧链路。

此外，有一种基于紧链路定位的可用带宽测量的方法Pathtrait，它先定位出紧链路，再测量紧链路处的链路可用带宽。Pathtrait同Pathneck一样需要路径上的节点开启ICMP功能，其可用带宽测量依赖于紧链路定位结果，若紧链路定位错误，则可用带宽测量结果将直接受到影响。

尽管存在多种定位紧链路的方法和测量可用带宽的方法，但仅有STAB在紧链路定位过程中可以同时得到可用带宽测量值。不过由于STAB采用pathChirp算法估计子路径可用带宽，测量精度不高且健壮性不足，致使可用带宽测量精度和紧链路定位精度都不高，且STAB需多次发送探测包列才能完成一次测量，其测量负载较大，测量时间较长。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于单包列同时进行可用带宽测量与紧链路定位的方法。