基于速率的可用带宽测量分析-计算机应用技术专业论文.docxVIP

RESEARCH ON AVAILABLE BANDWIDTH MEASUREMENT BASED ON PROBING RATE A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Communication and Information System Author: Li Zhaohua Advisor: Prof. Wang Sheng School: Communication Informatio n Engineering 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 摘 要 I I 摘 要 带宽是 Internet 中的一种重要资源，也是诸多网络应用的基础和关键因素。实 时的端到端可用带宽测量反映了网络带宽资源的使用状况，是保障网络服务质量， 优化网络配置，提升网络使用效率的基础。本文研究基于速率的可用带宽测量， 主要工作包括总结和对比分析现有算法；改进现有算法，并提出新的算法；探究 影响测量的重要因素；探讨测量算法和测量系统的改进方法。 本文梳理了现有带宽测量的常用算法，总结了主动测量系统的通用模型和常 见实现方式。整理基于速率算法的思路，提出链路利用率模型，时延参数模型和 包速率模型这三类不同模型。介绍了经典测量算法，并设计实验验证其特性。在 仿真和实际网络中实现了常见的基于速率测量算法，并设计不同实验场景进行对 比测试，总结了三类算法的优缺点。 本文提出了一种在实际网络中测算路径利用率的新方法，解决了在仿真环境 下性能最好的 ABEST 算法在实际网络中失效的问题。基于排序后时延的单调性和 分段特性，使用分段线性拟合得到部分信息，然后构造判断网络闲忙状态的极值 模型，测算路径利用率。新方法让链路利用率类算法在实际网络中得以实现。 本文提出了一种基于排队时延的带宽测量新算法。该算法兼具包速率模型测 量准确和链路利用率模型对网络友好的优点。使用 M/G/1 排队模型建模交换设备， 推出了探测流速率和平均排队时延的数学关系，基于此提出了新的带宽测量算法。 在 NS2 仿真环境下验证了算法的可用性。在实际网络环境下实现新算法时，解决 了时间同步、探测流过载的问题，并分析了探测包长对测量结果的影响。在实际 网络中验证了新算法的功能，并分析了算法的优缺点。 基于前面的研究，讨论了影响算法性能的重要因素，并提出两项改进策略。 设计实验探讨流体流假设对测量的影响，建立模型分析并解释了实验现象；分析 并设计实验验证了隐瓶颈现象对现有算法的影响。引入测量不确定度体现数据质 量，用于更准确地估计参数，并讨论了测量不确定度的选择方法；分析了探测流 速率和测量有效性之间的关系，基于此提出可以提升测量效率并降低对网络影响 的闭环测量。 关键词： 带宽测量，速率，排队时延，链路利用率 AB ABSTRACT II II ABSTRACT Bandwidth is an important resource in the Internet, is also the foundation and key factor of many web applications. End-to-end available bandwidth measurement in realtime reflects the usage status of network bandwidth resource; it is the basis to ensure network quality of service, to optimize the network configuration, to improve efficiency of network usage. This thesis studies th