[发明专利]一种消除位置误差的网络时延测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种互联网络时延主动测量误差消除的方法，特别是经济、高效的消除测量主机位置误差的方法。本发明的技术领域是互联网端到端性能测量与监控，具体涉及一种消除位置误差的网络时延测量方法及系统。

背景技术

在互联网测量与监控领域，路径时延是衡量网络性能的关键参数之一，也是网络丢包率、时延抖动、瓶颈带宽等其它指标测量的基础。精确的路径时延测量是一个困难的问题，但它在网络行为分析、性能监测、网络应用设计等领域有着广泛的应用。IETF组织的IP网络性能指标工作组（IP Performance Metrics Working Group,IPPM）对路径时延定义进行了标准化，将其分为往返时延和单向时延。国内外许多研究者针对路径时延测量提出了大量的实现与改进方法，例如：基于多次正向和反向往返时延估计单向时延的测量方法，基于TCP的往返时延测量方法，基于组播的时延测量方法等等。路径时延测量的误差来源主要有两种：一种是测量主机的时钟不同步带来的时钟误差；二是因为测量主机记录的收/发包时间戳不是真实的到达/离开网卡的时刻而产生的位置误差。这两类误差都会导致测量结果中包含由主机处理所带来的测量误差，会使评价网络时延、时延抖动、带宽等指标性能不准确。因此必须尽可能地消除这两类误差，提高路径时延测量精度。

国内外目前的研究成果集中在解决测量主机时钟不同步带来的时钟误差的消除问题，依据同步时钟源分为两类：一类是基于外部时钟源的同步，主要包括网络时间协议（Network Time Protocol，NTP）、全球定位系统（Global Position System，GPS）、IEEE1588时钟同步协议。另一类是基于端到端测量的时钟同步，主要包括在线和离线两种方式。例如：采用线性规划算法、凸包算法、聚类算法等方法消除时钟偏差取得了较为理想的结果，但这些方法都没涉及测量位置误差的消除。

同时针对因为测量主机记录的收/发包时间戳不是真实的到达/离开网卡的时刻而产生的位置误差问题，目前也有少量研究，主要包括：Endaceg公司生产的专用于数据包捕获的DAG（Data Acquisition and Generation）采集卡，可以实现捕获数据包的同时记录时间戳，但这种方式硬件价格昂贵，不利于普遍部署，并且DAG主要用于高速链路的数据包捕获，是网络流量工程的基础硬件，不适于网络时延主动测量方式的应用；基于Linux环境在网卡驱动程序来记录时间戳的方法，该方案需要较多地修改Linux网络设备内核代码并重新编译内核，而且不能普遍适应各种类型的网卡；Tcpdump等基于BPF的流量监测工具实现了在Linux系统的设备独立层记录收包时间戳，减少了收包的位置误差，但没有实现发送位置误差的消除，也不适宜于主动的时延测量应用设计。

因此到目前为止，还没有一种便捷的、经济的、且适合于主动时延测量的位置误差消除方法。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术在测量网络延时时存在的位置误差问题，本发明提供了一种消除位置误差的网络时延测量方法。

本发明的技术方案基于Windows平台、且适宜于主动测量方式的网络端到端时延测量位置误差消除方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种消除位置误差的网络时延值测量方法，该方法用于端到端的网络时延测量，所述方法包含：

在一次往返测量过程中：

步骤101）源端主机记录其向目的端主机发送数据包的时间戳信息t_{send_s}；

步骤102）目的端主机记录其收到源端发送的数据包的时间戳信息t_{recv_d}，然后再记录其向发送端回应数据包的时间戳信息t_{response_d}；

步骤103）源端收到目的端回应的数据包，并记录其受到该回应数据包的时间戳信息t_{recv_s}；

步骤104）采用如下公式计算端到端的单向和/或双向网络延时值：

路径正向单向时延：FOWD=t_{recv_d}-t_{send_s}；

路径反向单向时延：ROWD=t_{recv_s}-t_{response_d}；

路径往返时延：RTT=(t_{recv_d}-t_{send_s})+(t_{recv_s}-t_{response_d})；