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优化端至端SLA 的代价分析
优化端至端SLA 的代价分析
摘要 文章提出了优化端至端SLA 的代价模型。模型分析了在一定的网络流量下如何以最小的链路带宽和
路由器缓冲获得满意的网络吞 量、单向延迟以及丢包率。文章最后 于网络仿真器ns-2 给出了代价模型
的一个具体实现。
关键词 :代价;带宽;缓冲;吞 量;单向延迟;丢包率;ns-2
1 引言
上世纪九十年代中期以来,随着互联网和公司网络的增长,Internet 上的商业活动日
益增多,包括政府机关、科研机构、大型企业以及一般消费者,他们已逐渐利用 于Internet
的网络服务作为其商业活动的一种手段,因此网络服务管理和用户管理已成为Internet 管
理的重点。其中网络服务管理的研究重点也已从网络有效性 (连通性)管理转到可接受的
服务质量管理 (Quality of Service,QoS )。
为了给用户提供端到端的服务质量保证,服务提供商同用户通过SLA (Service Level
Agreements )来协商 QoS 级别。SLA 是服务提供商和用户之 为相互协商的QoS 级别签
订的一个服务期望行为和QoS 参数的合同。
SLA 参数的定义还没有一个公共的标准,IETF 的IPPM 工作组定义了三个常用的SLA 参
数:吞 量、单向延迟、丢包率。
吞 量:实际传输带宽,可以用每秒的字节数来记。FTP,VoIP,视频点播等应用都需
有足够的吞 量。
单向延迟:IP 包经过A、B 两点时的时间差。对于VoIP 来讲,延迟越大失真也就越大。
丢包率:在A 点出现,在B 点未出现的IP 包占在A 点出现的所有包的百分比。丟包率
越大,报文重传率也就越高、单向延迟越大、听觉失真也越严重。
随着网络上应用的增多,用户对 QoS 的要求也越来越高,网络服务提供商必须从软件
和硬件两个不同的角度去提高网络的服务性能。
软件方面可以增加或修改某些网络协议,譬如增加DiffSer,改变路由器转发算法。
硬件方面可以增加网络瓶颈处的带宽或关键路由器缓冲队列长度等网络参数来改善网
络性能,但不能一味增加,这样花费太大,如何以最小的代价增加硬件性能来满足用户的
QoS 需求这是文章研究的重点。
文章依据最优化理论,在一定的网络流量下,通过增加网络瓶颈处的带宽或关键路由器
缓冲队列长度建立了优化三种SLA 参数 (吞 量、单向延迟、丟包率)的代价模型,并 于
网络仿真器ns-2 给出了一个实现此模型的方法。
2 网络仿真器ns-2 简介:
在过去的十几年 ,internet 上的应用越来越多,应用上的一些特殊需求导致了许多新
的协议和算法出现。这些需求包括服务质量的支持,组播传输,网络安全,移动网络,以及
策略管理。对新的协议和算法的开发和评估需要涉及许多设计方面的问题。尽管可以在实验
室、宽区域的测试床或定制的仿真器对他们进行小范围的评估,但是建造测试床和试验环境
相当昂贵,并且很难重新配置,此外,重复某些网络现象也是很困难的,例如无线电波干扰,
基金项目:本文受国家863 课题“2001AA 112060 资助。 作者简介:葛立青,硕士研究生,主要研究方向
为网络行为学。程光,博士研究生,主要研究方向为网络行为学。龚俭,工学博士,教授,博士生导师,
主要研究方向包括网络管理、网络安全、网络行为学等。
因此要比较和评估协议设计需要付出巨大的努力。
为了用模拟的方法进行协议设计,研究人员常常在小范围的拓扑结构和简单静态的假设
下对单个的协议进行模拟。创建一个全面的先进的网络模拟环境因为很高的花费而难以实
现。因为这个限制,不同工作组的模拟结果就缺乏标准和难以重复。因此需要一个被广泛使
用的多协议网络仿真器。ns –2 就是这样的多协议网络仿真器。
ns-2 是 VINT(Virtual InterNetwork Testbed)工程研究组为网络研究人员进行新的互联网协议
的设计和部署提供的先进的仿真工具,ns-2 具有以下特征:
1. 抽象(abstract) :不同的仿真粒度能适应不同细节和不同层次的仿真。研究者能在许多
不同的网络层次来对协议进行研究。范围可从一个单一协议到许多数据流的聚合以及
许多协议的交互。
2. 仿效(emulation ):大多数模拟试验仅仅是用仿真器 的协议和算法。而仿效允许一个
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