| 题名 | 网络拓扑和带宽实时度量技术研究 |
| 作者 | 周辉 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-01-11 |
| 授予单位 | 中国科学院软件研究所 |
| 授予地点 | 软件研究所 |
| 关键词 | 网络性能 可用带宽 拓扑结构 主动探测 ICMP 全景快照 网络验证 |
| 其他题名 | Study of the Real-Time Measurement Approach on Network Topology and Bandwidth |
| 中文摘要 | 在过去的二十年中，互联网取得了巨大的成功。互联网的成功，很大程度上归功于它简单易行的通信模式：一个节点只需要按照指定的协议发送和接收数据包，而不必了解负责传输数据的网络是如何运行的。互联网从设计之初至今，都没有显式地提供一种协议以支持节点去感知周围的网络。 尽管互联网的通信模式简单易行，但如果反过来要求一个节点去获知其所处网络的运行状态，那将是非常困难的。而最近五年中，越来越多的新需求开始涌现，迫切要求提高单一节点感知网络的能力。例如，网络管理员需要实时地度量局部网络的拥塞情况，从而升级或更新设备。安全工具需要能够快速感知网络中流量的异常变化，从而提供有效的预警。越来越多的流媒体传输应用，都要求感知端到端可用带宽的变化，从而实时调整数据传输策略，以期达到最佳的视频效果。我们的调查和实验都表明：传统的网络监控工具，已经无法满足网络管理和新型网络应用的需求。 开发单个节点对网络的感知能力，构造实时的网络性能度量系统，从而获知网络的状态参数，并优化对网络的使用方式，具有非常高的研究价值和应用前景。本文以主动探测技术为基础，从可用拓扑结构和带宽的度量入手，研究如何提高节点的网络感知能力，并在以下五个方面做出创新性贡献： (1) 度量端到端瓶颈属性的BNeck。提出了度量瓶颈链路的物理带宽、可用带宽及位置的算法，并据此实现了BNeck。这是第一个能够并发度量多个瓶颈属性的系统，我们的NS2 仿真和大规模网络实验都表明：BNeck 能够快速且准确地度量瓶颈链路的物理带宽、可用带宽和位置。 (2) 研究可用带宽度量的分类、原理及问题。在大量实验数据的基础上，分析了十三个常见度量系统的工作原理及软件实现，将其分为单双终端系统两类，进而总结了系统中普遍存在的十类基本问题。 (3) 拓扑结构度量工具TopDetect。为了获知网络的拓扑结构，我们开发了TopDetect。TopDetect 运行在单一节点上，通过发送IP 包触发路由器的ICMP 报错机制，从而获知周边存在的路由器，并据此构造网络拓扑。试验证明：在LAN 和WAN 中，TopDetect 都能实现高达80%的覆盖率。 (4) 网络拓扑和带宽的度量系统RichMap。RichMap 允许我们以图的方式浏览网络的拓扑结构，及其上所有链路的可用带宽。为了开发RichMap，我们整合了BNeck和TopDetect 中的数据探测功能，并优化探测数据包构建算法、ICMP 收集和绘图模块，从而确保拓扑探测和带宽度量高效地重叠在一起。 (5) 大规模网路试验及数据分析。分析在企业网和校园网内安装、调试和运行BNeck、TopDetect 及RichMap 时收集到的数据，得到很多有价值的结论。特别是分析了拓扑探测中采样偏差问题，反向路由中背景数据流对度量精度的影响，以及不同路由器缓存算法对探测数据包队列的干扰。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-03-17 |
| 页码 | 163 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.iscas.ac.cn/handle/311060/5872]  |
| 专题 | 软件研究所_中科院软件所_中科院软件所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周辉. 网络拓扑和带宽实时度量技术研究[D]. 软件研究所. 中国科学院软件研究所. 2008. |
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