[发明专利]网络瓶颈检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络技术领域，具体涉及一种网络瓶颈检测方法。

背景技术

检测网络瓶颈并对结果进行分析，可以清楚地了解网络中各个组件运行情况，同时可以将异常组件的运行状况反映给用户，在改进网络性能、提高网络服务质量方面为用户提供依据和合理的建议。因此，对网络瓶颈进行相关分析和研究在网络性能管理的探索中扮演着愈发重要的角色，研究并创新网络瓶颈分析算法对提高网络整体性能的作用举足轻重。在众多性能特征中，带宽、延迟和丢包率是网络性能管理中最常用的三个重要指标，也是产生网络瓶颈的三个主要因素。所以现阶段的网络瓶颈研究主要集中在三个方面，分别是带宽瓶颈测量、延迟瓶颈测量和链路丢包率的测量。下面分别介绍。

1.带宽瓶颈检测技术

带宽瓶颈具体是指限制数据包在网络链路中传播的能力的带宽大小，可以分为链路带宽瓶颈测量和可用带宽瓶颈测量，通常把对链路带宽瓶颈的测量称为瓶颈带宽的测量。

目前对于链路带宽瓶颈的测量主要采用带宽测量的方法，主要分为两类：一类是单包测量方法，基本思想是根据数据包大小与传输时延的线性关系而提出的可变包大小的测量方法进行测量，该方法主要利用不同大小的包的各种最小延迟求逐条链路的带宽然后比较最小带宽，其主要测量工具有Pathchar、Pchar、Clink和Bing等；另一类方法是包对测量方法，基本思想是利用基于背靠背的数据包对的时延间隔和带宽关系而提出的包对测量方法(Packet Pair/Train Dispersion，PPTD)测量链路带宽，该方法背靠背发送两个或多个数据包，根据背靠背数据包由于排队形成的间隔估计瓶颈带宽，主要测量工具有Sprobe，Pathrate，TCPanaly和Nettimer。

可用带宽瓶颈的检测技术主要分为两类，即包速率方法PRM与包间隔方法PGM。PRM是基于“自引入阻塞”概念的一个测量模型，基本思想是通过发送不同速率的数据包所成的线性关系推导出链路的可用带宽，典型的测量工具为Pathload。PGM的基本思想是运用数据包队列在瓶颈链路中传播时间差值与数据包长度的比值来推断可用带宽，相关测量工具有：Spruce、IGI和Delphi。目前最新的可用带宽瓶颈检测技术是Cprobe，它通过传输较短的ICMP数据包队列来估计可用带宽。

带宽瓶颈检测技术方面的专利技术中，申请号为200310113676.3的中国专利申请公开了一种端到端的网络瓶颈带宽测量方法，包括下述步骤：1.初步估算三个测量参数：受测网络路径的环回时延RTT，带宽测量精度范围BIN和一个比真实值偏小的瓶颈带宽左界值；2.发送端发送多组不同包长的测量数据包对，接收端收到测量数据包对后，记录存储测量数据，并发送确认应答；3.接收端分别按不同包长和不同序号把测量数据分组，两两交织进行矩形呈现处理，获得多幅测量样值矩形分布图，然后根据所有分布图中峰的位置分布情况，利用挑峰和滤峰操作找出相对固定的成峰位置，得出瓶颈带宽测量结果值。

2.延迟瓶颈检测技术

网络延迟是网络性能的重要属性之一，它包括排队延迟、传输延迟和传播时延等三个部分。在端到端的测量中，数据包经过路由器节点构成的序列中最大延迟所在的路径定位为端到端的延迟瓶颈，该链路的延迟的大小定位为延迟瓶颈的大小。

对于延迟瓶颈，国内外的研究成果都比较少，但随着语音通讯网络、视频流媒体网络等实时性要求很高的应用的逐渐普及和流行，延迟瓶颈的研究会得到愈来越多的关注。目前已有的主要研究如下：J.C.Bolot利用周期性发送UDP包的方式测量往返延迟，分析了Internet中的端到端的包延迟和丢失行为。S.B.Moon在1998年研究了在一个连续的媒体流中包延迟和包丢失之间的相关性。G.Almes等人在1999年分别对单向延迟和往返延迟概念和测量方法做了详细的介绍。

申请号为200710074656.8的中国专利申请公开了一种多媒体终端音频延迟的测定方法，可以发现音频延迟瓶颈。具体步骤包括：1.完成多媒体终端和与之互通的媒体设备的网络部署后，设置所述多媒体终端内部的测试点以及外部的监测点；2.所述多媒体终端交互平稳后，提取出所述多媒体终端内部的各测试点以及外部的各监测点的音频数据；3.分别读取所述多媒体终端内部的各测试点以及外部的各监测点的音频数据，并且分别根据所述音频数据做出音频延迟估计。

3.丢包率瓶颈检测技术