[发明专利]高效的大规模单向延迟测量方法及装置

说明书

本申请提出一种高效的大规模单向延迟测量方法和装置，其中，方法包括：利用NTP服务器对网络中所有待测节点进行粗粒度时间同步；使用开源工具对所有待测节点两两之间进行单向延迟测量，得到单向延迟测量结果；使用特定算法对单向延迟测量结果进行时钟同步误差消除，获得精准测量结果。本发明为大规模单向延迟测量提供了新的选择，并大大提高了大规模单向延迟测量的可部署性，能够推进学术界在网络性能领域的研究，也能够推动网络异常诊断、网络性能优化、网络攻击检测等研究领域的发展。

技术领域

本发明涉及延迟测量技术领域，特别涉及一种高效的大规模单向延迟测量方法及装置。

背景技术

随着互联网规模越来越大，拓扑结构越来越复杂，以及网络之上的各种应用越来越多样，网络性能指标测量变得越来越重要。其中，单向延迟(One-way Delay,OWD)是最基础的性能指标之一，许多网络应用对单向时延有较高要求，尤其是一些实时性强的网络应用，例如在线金融交易、视频会议、网络游戏、实时交互直播等。单向时延被定义为接收端接收到探测包中的最后一个bit的时刻与发送端发出第一个bit的时刻之差。在具体实现中，通过记录探测包发送时的时间戳T_snd与接收时的时间戳T_rev来获得单向延迟测量结果(T_rev-T_snd)。因为测量单向时延时分别在源端获得发送时间、目的端获得接收时间，因此在测量时要求两端的时钟是同步的。

目前可用的测量OWD的方法可以分为两类。第一类是先保节点时钟精确同步，然后再测量OWD。已经有几种时钟同步方法可以使用。Internet节点通常使用网络时间协议(NTP)[1]服务进行时间调整。然而，仅使用NTP同步时钟来测量OWD的准确性并不令人满意，因为在与NTP服务器同步时钟时可能存在数十毫秒的误差。

IEEE 1588标准是除NTP之外的另一种时间同步协议。它具有微秒级精度，但仅适用于工业局域网。我们还可以使用原子钟或GPS来获得精确的同步时间。这些设备可以将时钟偏移减少到微秒的数量级。然而，它们成本高昂，且需要安装在每个终端主机上。

第二类方法是在没有时钟同步的情况下测量OWD。具体来说，OWD测量是在时钟未精确同步的多个节点之间进行的。利用测量值之间的关系可以构造约束条件，从而形成约束优化问题。这类方法的主要缺点是复杂度普遍较高，难以应用于大规模实时OWD测量之中。

由于现有精确测量OWD的方法经济成本高或计算成本高，在很多情况下，人们使用往返时间的一半(RTT/2)来表示OWD。然而，由于非对称路由、非对称负载或不同的服务质量配置，这可能会导致重大误差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种高效的大规模单向延迟测量方法，其中包含一个新颖的低复杂度的对时钟不同步导致的误差进行补偿的算法。为大规模单向延迟测量提供了新的选择，平衡了经济开销和计算复杂性。

本发明的第二个目的在于提出一种高效的大规模单向延迟测量装置。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种高效的大规模单向延迟测量方法，包括：

步骤S1，利用NTP服务器对网络中所有待测节点进行粗粒度时间同步；

步骤S2,使用开源工具对所述所有待测节点两两之间进行单向延迟测量，得到单向延迟测量结果；

步骤S3,使用特定算法对所述单向延迟测量结果进行时钟同步误差消除，获得精准测量结果。

另外，根据本发明上述实施例的高效的大规模单向延迟测量方法还可以具有以下附加的技术特征：