文档介绍：第四讲 IP网络测量
马满福
9/19/2018
本章内容
一、网络测量的概念
二、测量方法
三、网络性能测量结构
五、测量实现
1、时延测量
2、带宽测量
3、流量测量
4、拓扑测量
六、时钟同步方法
一、网络测量的概念
1、概念
网络性能是一系列对于运营商和用户有意义的、可用于系统设计、配置、操作和维护的参数进行测量所得到的结果。
网络测量就是遵照一定的方法和技术,利用软件和硬件工具来测试或验证表征网络性能的指标的一系列活动的总和。
网络测量包含以下三个要素:测量对象,也就是被测量的节点和链路,以及待测量节点、链路或网络的某种或某些特性;测量环境,包括测量点的选取,测量时间的确定,测量设备、通信链路的类型等;测量方法,也就是针对某一具体的网络行为指标,选取合适的测量方法。
网络测量的概念
测量方法应该满足三个方面的要求:稳健性,即被测网络的轻微变化不会使测量方法失效;可重复性,即同样的网络条件下,多次测量结果应该一致;准确性,即测量结果应该能够反映网络的真实情况。
网络实体是网络测量的对象。网络实体可分为节点和路径。一个节点并不一定是一个简单的物理实体,它可以是一系列的设备(包括一个自治系统、一个交换机或一个虚拟的节点)。一跳路径是从一个节点到另一个节点的单向连结,在2个节点中的路径作为测量端点。
网络测量的概念
2、测量的参数定义
网络性能参数在国际标准化组织 ITU-T(国际电信联盟远程通信标准化组织(ITU-T for ITU munication Standardization Sector)和 IETF 的 IPPMWG(IP Performance Metric Working Group)工作组分别进行。
(1) ITU-T 定义的 IP 网络性能参数
① IP 包传输延迟(IPTD:IP Packet Transfer Delay)
② IP 包延迟变化(IPDV:IP Packet Delay Variation):参考一个估计值
③ IP 包误差率(IPER:IP Packet Error Ratio)
④ IP 包丢失率(IPLR:IP Packet Loss Ratio)
⑤虚假 IP 包率(SIPR:Spurious IP Packet Ratio)
⑥ IP 包吞吐量(IPPT:IP Packet Throughput)
⑦基于字节的 IP 包吞吐量(IPOT:Octet based IP packet throughput)
网络测量的概念
(2) IETF 定义的 IP 网络性能参数
① IP 连通性:连通是网络服务的基本假设。
②单向延迟
③回路延迟
④ IP 包丢失率
⑤ IP 包的延迟变化:IP 包的延迟变化是在RFC3393 中定义的。它基于度量值单向延迟,定义为同一数据流中的 2 个包的单向延迟之差。
从定义可看出,2 个标准化组织制定的网络性能参数包括:延迟,延迟变化,丢包率等。
网络测量的概念
3、测量的误差
(1)网络测量中的误差
精度表示测量工具设计时所允许的最大误差。
准确性是由于测量设备本身固有的局限,而在其结果中引入大量的人为的各种不同类型的偏差。
(2) 测量误差的修正与校准
寻找一些有助于在数据分析中检测误差、错误和错误概念的技术对于测量来说是非常重要的研究方向,这些即为修正或校准技术。网络测量中有四种基本的校准方法:检验特殊数据;自一致性检查;采用多种不同的方法来测量一个对象并比较测量结果;利用人工合成的数据对测量分析系统进行评估。
网络测量的概念
4、网络测量的应用
(1)故障诊断
(2)协议排错
(3)网络流量特征化
(4)性能评价或QoS
(5)其他用途
二、测量方法
1、拓扑测量与性能测量
拓扑测量指的是测量网络的拓扑结构或者逻辑拓扑关系图,以及具有地理信息的拓扑图。
性能测量的内容包括时延、吞吐量、丢包率等,同时可以分析网络的可靠性、稳定性和有效性。
2、单点测量和多点测量
根据测量环境中地点的分布,可以把网络测量分成单点测量和多点测量。
测量方法
3、主动测量与被动测量
主动测量向网络中传送特定的探测包,通过对探测数据包所受网络影响而发生特性变化的分析,得到网络性能参数和网络行为参数。
被动测量通过在网络中的一个或多个网段上借助包捕获器(如sniffer)捕获数据的方式记录网络流量,并对流量进行分析,被动地获知网络行为状况。被动测量不必主动发送测量包,不会对网络的正常流量带来影响,因此又被称为非侵扰式测量。