[发明专利]基于逐跳时间戳标签的网络链路带宽的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络链路的带宽测量方法，确切地说，涉及一种基于逐跳时间戳标签的网络链路带宽的测量方法，属于通信网络的时延测量技术领域。

背景技术

自从通信网络诞生以来，网络性能的测量分析一直是重要的研究方向，它对于人们了解网络行为、提高网络性能、改善服务质量都有着重要意义。同时，对各种底层协议和高层应用来说，了解网络通路上的端到端性能参数有助于实现诸如负载均衡、拥塞控制、QoS路由等服务质量保证目标。然而，随着网络复杂度的增加，精确的网络性能参数测量往往很难实现。网络带宽是表征网络信息传输能力的测度，也是反应网络服务质量的重要参数，在流量工程中起重要作用。如FTP、P2P、VoIP等大量数据交换应用都需要充足、稳定的网络带宽以保证QoS，而带宽测量技术可为QoS检测提供支持。

鉴于带宽测量在评价网络QoS方面具有重要意义，相关技术获得广泛、深入地研究。依据不同划分标准，可对带宽测量进行如下分类：(1)根据是否向网络内部注入探测包，可分为被动测量和主动测量。大多数带宽测量技术采用主动测量方式。(2)按照测量过程是否需要节点路由器的协作，带宽测量技术可分为逐跳的链路带宽测量和端到端的路径带宽测量。(3)按不同的测度，带宽测量可分为链路带宽(Link Capacity)、路径带宽(Path Capacity)和可用带宽(Available Bandwidth)三种测量技术。(4)从测量方法而言，有基于变包序列VPS(Variable Packet Size)的测量方法，基于包分散PTD(Packet TrainDispersion)的测量方法，基于自负载周期流SLoPS(Self-Loading Periodic Stream)的方法，基于网络流量模型的测量方法。

下面分别介绍与本发明相关的三种现有技术的特点和缺陷：

第一种现有技术是通过模拟TCP连接获得通路吞吐量BTC(Bulk TransferCapacity)。这种方法是从传输层的角度进行研究，基本思想是为测量建立一个TCP会话连接，通过该模拟的会话连接获得一些参数，再利用这些参数求出通路的可利用带宽。其隐含的思想是为测量而建立的这个连接必须和原有的背景流量100％占有链路全部带宽，同时在测量时还要求采用类似于TCP连接的拥塞控制算法；并且，为了能够达到TCP拥塞控制过程中的均衡速率(均衡速率是拥塞避免过程中的速率)，端到端的会话时间必须达到10秒以上(因为建立稳定过程需要一定的时间)，这样测量获得的参数才能真实地反映出可利用带宽的大小。但是实际上，因为基于这种方法进行的测量是与TCP层的协议密切相关，并且采用了拥塞控制算法，因而其获得的测量结果反映出的只能是TCP吞吐量，而非可利用带宽。基于这种思想的测量工具有两种：Treno和Cap。实际土，Treno是TCP用于测量的一个简单实现版本，它的单独提出是为了解决不同的TCP版本在测量中的兼容性问题。它可以同时给出两种测量结果：平均速率-整个数据传输过程中的平均速率，均衡速率-Treno在拥塞避免过程中的速率，或者说是一种理想速率，因为它不包括重传定时器溢出RTO(retransmissiontimer overflow)超时和慢启动过程。Cap与Treno类似，只不过在实现上存在一些差异。它的特点之一是要求在收发两端相互配合，这无疑又增加了实际使用起来的难度。

这种现有技术的缺点是：通过模拟TCP连接获得BTC的测量方法必然要消耗掉大量的带宽，如果使用不当，还可能造成网络过载，从而影响到用户业务的正常进行；因此该方法被称为“带宽杀手”。虽然一些实际测量验证了这些工具的准确度比较高，但是，这种测量方法对于带宽的巨大损耗致使其难以得到真正的应用，这也正是它的最大缺点所在。