[发明专利]基于主动测量和包间隔模型的网络瓶颈带宽测量方法

摘要

一种基于主动测量和包间隔模型的网络瓶颈带宽测量评估方法，是基于包对(Packet Pair)测量技术原理，利用TCP协议规定的三次握手交互协商方法对AllBest算法进行改进与优化。该方法采用数据包对模型向网络中的对端交替发送两种组合形式的数据包对，发送端根据从发送直至接收到对端返回的TCP响应报文的双向传输时间和包长，对该传输链路的瓶颈带宽进行测试和估算。本发明方法摆脱了ICMP响应报文过长、不能省略对端响应的反馈报文返回发送端的传输时延的缺陷，能够实现单端部署、快速测量传输链路的瓶颈带宽，从而有效提高网络测量的实用性和准确性。

主权项

一种基于主动测量和包间隔模型的网络瓶颈带宽测量评估方法，其特征在于：基于包对(Packet Pair)测量技术原理，利用传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)规定的三次握手交互协商方法，以及采用数据包对模型向网络中的对端交替发送两种组合形式的数据包对，发送端根据从发送直至接收到对端返回的TCP响应报文的双向传输时间和包长，对该传输链路的瓶颈带宽进行测评与估算；所述方法包括下述各个操作步骤：步骤1，设置四个参数Ci、N、RTT1i和RTT2i，并相应配置其初始化数值：首先设置用于存储每次测试后得到的瓶颈带宽估算值Ci的集合C：C＝{Ci|i＝1,2,...,N}，式中，自然数下标i为测量次数的序号，其最大值、即循环测试瓶颈带宽的总次数为N；同时配置该集合C中的各个元素Ci的初始化数值都为0，以供在每次测试后，将测试得到的瓶颈带宽估算值Ci存储于相应位置；再设置发送端首先发送每组包对中的第一个数据包、即大小为1MTU、且字段同步SYN＝1、复位RST＝0、响应ACK＝0的TCP包，从发送端发送直至接收到对端反馈信息的双向传输时间RTT1i；其中，上标i为发送次数、即测量次数的序号，其最大值为N；下标1表示其为每组包对中的第一个包、称之为“小包”；最后设置在发送每组包对中的第一个小包后、再背对背地连续发送两个大小均为1MTU的TCP包时，从发送端发送直到接收到对端反馈信息的双向传输时间RTT2i，其中，此时第一个发送的TCP包的字段SYN＝0、RST＝1、ACK＝0，第二个发送的TCP包的字段SYN＝1、RST＝0、ACK＝0；上标i为发送次数、即测量次数的序号，其最大值为N；下标2表示其为每组包对中的第二个包、称之为由背对背的两个包所组成的“大包”；为避免无线传输过程中，每组包对中背靠背先后发送的两个包的反馈包发生冲撞，并保证第二个包被对端响应和发送端能够得到用于计算瓶颈带宽估算值C的RTT2，发送的每组包对中的单包大小都是字长为MTU的数据包, 且每组包对中的第一个包是TCP RST包，TCP RST包在到达对端时不会被回复；第二个包是TCP SYN包，TCP SYN包到达对端时，都将被回复一个小包；步骤2，向待测端发送每组包对中的第一个“小包”，并等待对端返回反馈报文，再记录每次从发送到接收到反馈报文的双向传输时间RTT1i；步骤3，接着向待测端发送每组包对中的第二个“大包”，并等待对端返回反馈报文，再记录每次从发送到接收到反馈报文的双向传输时间步骤4，按照设定的测试次数N，多次返回和交替执行步骤2与步骤3，并根据测试结果，计算每次测量的传输链路瓶颈带宽估算值式中，RTT1i是步骤2发送的第i组包对中的第一个小包的双向传输时间，是步骤3发送的第i组包对中的大包内的第二个包的双向传输时间，L是发送的数据包的包长，即1MTU的字长；步骤5，从多次测量结果、即瓶颈带宽估算值Ci的集合C中，选取其中位值(median)作为最终测量结果的瓶颈带宽值