[发明专利]网络丢包率探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，特别是涉及一种网络丢包率探测方法。

背景技术

近年来，随着计算机网络规模日益扩大，受设备多样性与网络复杂性影响，网络中的不稳定因素也在增加；与此同时，网络流量急剧增长，各类新型业务，如视频会议、视频点播、P2P等，也以极快的速度吞噬着网络资源，人们对网络的可靠性、稳定性和高效性的要求越来越高，对网络的管理提出了严峻的考验。

网络测量——精确地捕捉定量的因特网及其活动的测量数据——作为系统中获取信息的关键环节，其根本目的是全面了解网络行为，总结网络行为的规律，研究制约网络性能提高的因素，为人们正确、高效地管理网络提供了有力的理论依据。按照测量系统所处的位置，网络测量可分为基于路由器的测量、端到端的测量以及路由器协助的测量。当前广泛应用的是路由器测量方法，即在网络节点或者网络节点之间直接主动或被动测量网络性能，但该方法存在着很多潜在的局限，如成本、安全、性能、可行性等。以上这些原因使得需要引进新的测量方法，能够在没有路由节点的配合下，通过端到端的测量来诊断网络性能问题。

网络层析成像，是将医学上的计算机断层成像思想引入到网络测量中，在网络边界上进行端到端的测量，根据网络边界的测量信息来分析和探测网络的内部性能，是一种在没有网络节点协作条件下，通过主动发送探测或被动收集网络内部有用信息的新技术，结合统计学方法能够较准确地探测出网络所有链路的参数。丢包率探测技术作为其中一个分支，是了解网络行为、进行网络控制、消除网络瓶颈、提高网络性能的基础和重要环节，因此具有十分重要的意义。

现有的丢包率探测技术可以采用多播探测或单播探测，基于多播探测的探测技术是指各网络节点使用多播数据包进行探测，通过路径间的相关性信息探测丢包率；而基于单播探测的探测技术是指各节点使用单播数据包进行探测，视算法不同可能需要进行多次探测或特殊形式的探测。

较早的层析成像技术多采用多播探测，R.Caceres等人早在1999年就对其进行了较为系统的研究。基于多播探测的丢包率探测技术通常采用极大似然法进行探测，在探测中需要采用多播探测包探测，精度较高。但是支持多播的网络环境较少，因而这类方法的应用受到较大限制。

为了解决多播探测应用环境受限的问题，可以采用单播探测。公开号为CN102299829A的中国专利申请提供了一种网络故障探测与定位的方法，通过将网络模拟成贝叶斯模型进行概率探测来定位丢包率大的故障链路；公开号为CN101296133A的中国专利申请提供了一种丢包率的推测方法，在网络内部设置监测点，通过极大似然法和期望最大化法探测链路丢包率；公开号为CN1921422A的中国专利申请提供了一种估计丢包率的方法，通过包组模拟多播环境，并通过最小二乘法探测链路丢包率。H.X.Nguyen等人提出的LIA算法是目前较为先进的丢包率探测算法，通过多次探测计算链路丢包率的方差，根据方差探测链路丢包率。但这些算法对探测要求较高，并且计算复杂，不能满足大规模网络探测的需求。

具体来说，上述现有技术存在以下缺陷：

(1)早期基于多播探测的探测算法以及公开号为CN101296133A的中国专利申请提供的丢包率探测算法，其应用环境受限。现有的基于多播探测的丢包率探测算法需要被探测网络内部所有设备支持多播，而大多数网络无法满足这一要求，因而基于多播探测的丢包率探测算法缺乏实用价值。在网络内部设置监测点同样存在这个缺陷。

(2)LIA算法以及公开号为CN1921422A的中国专利申请提供的包组探测法对网络造成负载较重，探测时间长。现有的基于单播探测的丢包率探测技术为了获取网络中的信息而采取了较为复杂的探测模式。例如LIA算法需要对每条路径进行多次探测，包组法需要对每一组路径发送探测包组，也会使每条路经被多次探测，这都将产生较大的网络流量，从而可能人为造成拥塞，对测量结果造成影响。多次探测所需的探测时间也比较长，更容易受到网络内不稳定因素的干扰。

(3)公开号为CN102299829A的中国专利申请提供的方法复杂度较高。实际网络节点规模比较大的情况下，运算时间比较长，已经失去探测的意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何快速、准确、简便地探测丢包率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种网络丢包率探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、使用单播数据包探测网络的拓扑以及每条探测路径的丢包率，并根据所述网络的拓扑和路径的丢包率进行建模；