基于TWAMP協(xié)議的IP網(wǎng)絡(luò)測(cè)量平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析

1、基于TWAMP協(xié)議的IP網(wǎng)絡(luò)測(cè)量平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：隨著社會(huì)的開展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的元素，但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、異構(gòu)性也大大增加，在此背景下如何提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量就成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商所關(guān)心的核心問題，同時(shí)用戶也迫切希望了解所使用網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)和質(zhì)量，以便選擇更適合的效勞商。時(shí)延、抖動(dòng)、帶寬等參數(shù)作為表征網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的參數(shù)，能夠最為直觀地反映網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，對(duì)這幾個(gè)參數(shù)的測(cè)量和分析成為掌握網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵。文章采用當(dāng)下最為成熟的B/S架構(gòu)，設(shè)計(jì)基于TWAMP協(xié)議的測(cè)量平臺(tái)，具有很強(qiáng)的可操作性。并且針對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的離散化處理能夠有效的降低CPU工作強(qiáng)度，提高測(cè)量結(jié)果的精度。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)測(cè)量；B

2、/S架構(gòu)；離散型隨機(jī)變量；TWAMP協(xié)議研究背景隨著社會(huì)的開展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的元素，但是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性、復(fù)雜性提高。與此同時(shí)，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)效勞質(zhì)量要求也越來越高。IP網(wǎng)絡(luò)作為各種應(yīng)用的承載，它的性能對(duì)上層業(yè)務(wù)影響重網(wǎng)絡(luò)測(cè)量分類按照是否向網(wǎng)絡(luò)注入額外測(cè)量數(shù)據(jù)包來劃分，網(wǎng)絡(luò)測(cè)量可以分主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量。主動(dòng)測(cè)量是在網(wǎng)絡(luò)流量中插入特別設(shè)計(jì)的探測(cè)數(shù)據(jù)包，并在數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)后分析探測(cè)數(shù)據(jù)包的特征差異可以得到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和性能參數(shù)，主動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)是是利用測(cè)量工具在選定網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)上插入特定目的數(shù)據(jù)包。主動(dòng)測(cè)量不依賴于測(cè)定對(duì)象本身的測(cè)量能力，具備靈活和可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。而且主動(dòng)測(cè)

3、量并不需要多點(diǎn)協(xié)作，可根據(jù)用戶要求測(cè)量端到端的網(wǎng)絡(luò)性能。被動(dòng)測(cè)量是在關(guān)鍵位置和節(jié)點(diǎn)部署測(cè)量設(shè)備來捕獲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并進(jìn)展統(tǒng)計(jì)分析，通過統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和性能參數(shù)，所以被動(dòng)測(cè)量在鏈路或者設(shè)備上對(duì)經(jīng)過的流量進(jìn)展監(jiān)測(cè)，并不需要注入額外的流量包，這種特點(diǎn)也使得被動(dòng)測(cè)量適合作為設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)流量的測(cè)量方式。綜上所述，本研究采用主動(dòng)測(cè)量方式網(wǎng)絡(luò)測(cè)量性能指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)性能又分為整體性能和節(jié)點(diǎn)性能之分，兩者之間的關(guān)系是統(tǒng)一的。通過對(duì)端到端測(cè)量指標(biāo)的統(tǒng)合分析就可以得到網(wǎng)絡(luò)的整體性能。性能指標(biāo)主要包括以下參數(shù)：1連通性Connectivity。網(wǎng)絡(luò)連通性是指網(wǎng)絡(luò)連通的程度。這一指標(biāo)主要與丟包率相關(guān)，一般網(wǎng)絡(luò)可用性會(huì)

4、會(huì)有一個(gè)閾值，當(dāng)丟包率高于這一數(shù)值時(shí)網(wǎng)絡(luò)判定為不可用，相反那么為網(wǎng)絡(luò)可用。2數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)延DataPacketTransmissionDelay。時(shí)延是指又分為單向時(shí)延和往返時(shí)延。單向時(shí)延是指某一節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)源所發(fā)出的數(shù)據(jù)包時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。往返時(shí)延是指由數(shù)據(jù)源發(fā)送數(shù)據(jù)包到達(dá)指定節(jié)點(diǎn)后，指定節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送反應(yīng)數(shù)據(jù)包，此數(shù)據(jù)包到達(dá)源點(diǎn)是所經(jīng)歷的時(shí)長(zhǎng)。因?yàn)闀r(shí)延是隨時(shí)間變化的，假設(shè)進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)測(cè)量，應(yīng)按照某段時(shí)間的平均值計(jì)算時(shí)延。3丟包率。丟包率是指數(shù)據(jù)源發(fā)出的數(shù)據(jù)包數(shù)量與反應(yīng)數(shù)據(jù)包之間的差值占源數(shù)據(jù)包總量的百分比。測(cè)量平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)無論基于哪種協(xié)議的測(cè)量，都需要經(jīng)歷以5個(gè)環(huán)節(jié)：部署物理節(jié)點(diǎn)設(shè)定測(cè)量目標(biāo)測(cè)量

5、執(zhí)行開場(chǎng)和完畢測(cè)量數(shù)據(jù)分析報(bào)告輸出。測(cè)量平臺(tái)采用B/SBrowser/Server,瀏覽器/效勞器架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。B/S架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是將測(cè)量功能集成到了效勞器上，用戶在有測(cè)量要求時(shí)不需安裝任何客戶端，也不用對(duì)軟件進(jìn)展維護(hù)，只需要用戶端擁有瀏覽器即可使用測(cè)量效勞。測(cè)量平臺(tái)在B/S架構(gòu)下采用3層構(gòu)造：測(cè)量層、效勞器控制層、效勞器數(shù)據(jù)庫層。測(cè)量平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。測(cè)量層：測(cè)量探測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)按照TWAMP協(xié)議執(zhí)行。效勞器控制層：這一層又可以劃分為3個(gè)模塊會(huì)話管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、WEB效勞器模塊。效勞器數(shù)據(jù)庫層：響應(yīng)效勞器控制層的請(qǐng)求。測(cè)量數(shù)據(jù)處理當(dāng)用戶訪問效勞器，使用測(cè)量功能時(shí)，系統(tǒng)開場(chǎng)運(yùn)行。但是測(cè)量這對(duì)的是

6、瞬時(shí)值，并且當(dāng)測(cè)量頻率較高，需要改變數(shù)據(jù)的處理方式。時(shí)延是獨(dú)立的，只受單次測(cè)量影響，所以可以作為離散型隨機(jī)變量處理，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方式進(jìn)展整體運(yùn)算。上述情況可以抽象為數(shù)學(xué)模型：數(shù)據(jù)總和為一個(gè)集合M，包含A、B兩個(gè)子集，A為已計(jì)算的數(shù)據(jù)，B為為計(jì)算數(shù)據(jù)集，其中數(shù)據(jù)均為獨(dú)立不相關(guān)。A集合容量為RA，時(shí)延記為EA，抖動(dòng)為DA，同理B集合樣本容量為RB，時(shí)延記為EB，抖動(dòng)為DB，根據(jù)時(shí)延的定義有：TWAMP協(xié)議測(cè)量實(shí)現(xiàn)的可行性IETFIPPM工作組在08年發(fā)布了雙向主動(dòng)測(cè)量協(xié)議，即RFC5357Atwo-wayActiveMeasurementProtocol，TWAMP。雙向主動(dòng)測(cè)量協(xié)議定義了兩組協(xié)議

7、，其中一組是TWAMP控制TWAMP-control協(xié)議，另外一組是TWAMP測(cè)試TWAMP-test協(xié)議。TWAMP控制協(xié)議的作用是建立并發(fā)起測(cè)量會(huì)話，而且還能夠通過對(duì)對(duì)發(fā)起的測(cè)量會(huì)話或者控制報(bào)文進(jìn)展加密或者身份認(rèn)證，這樣一來就能保證測(cè)試的平安性操作，當(dāng)會(huì)話介紹測(cè)量結(jié)果的取回也是由TWAMP控制協(xié)議完成的。TWAMP測(cè)試TWAMP-test協(xié)議顧名思義就是用發(fā)送與接收網(wǎng)絡(luò)測(cè)量探測(cè)包的方式檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。為了保證探測(cè)報(bào)文傳遞的簡(jiǎn)單高效，TWAMP測(cè)試協(xié)議報(bào)文采用UDP協(xié)議交互。為了保證靈活性，TWAMP體系構(gòu)造由定義的Control-Client、Session-Sender、Server與Se

8、ssion-Reflector等幾不同的實(shí)體組成，而且不同的實(shí)體可以位于一樣的主機(jī)，這就為網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的實(shí)現(xiàn)提供了根底。這些實(shí)體的任務(wù)是負(fù)責(zé)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量中的監(jiān)測(cè)會(huì)話和交換數(shù)據(jù)包，其體系構(gòu)造如圖2所示。結(jié)語由于TEAMP協(xié)議的開放性，所以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的可操行非常強(qiáng)，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)采用離散是隨機(jī)分布模型能夠有效的降低數(shù)據(jù)的運(yùn)算量，減小CPU處理強(qiáng)度，并且采用統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)表達(dá)也能夠準(zhǔn)確的表現(xiàn)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)測(cè)量在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造日益復(fù)雜的今天變得越來越受到重視，無論是運(yùn)營(yíng)商還是用戶，都迫切的需要掌握網(wǎng)絡(luò)的性能和狀態(tài)，因此，網(wǎng)絡(luò)測(cè)量平臺(tái)的研究與開發(fā)具有非常廣泛的意義。參考文獻(xiàn)1談杰，星.網(wǎng)絡(luò)測(cè)量綜述J.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研

9、究，20064：5-8.2凱.一種主動(dòng)檢測(cè)觸發(fā)被動(dòng)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)方法D.：大學(xué)，2004.3怡.網(wǎng)絡(luò)透視中鏈路延遲分布推理法算法D.：工業(yè)大學(xué)，2007.4朱暢華，裴昌幸.網(wǎng)絡(luò)測(cè)量及其關(guān)鍵技術(shù)J.電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，20026：813-818.5周珂.網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)及流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)D.曲阜：曲阜師大學(xué)，2008.6王松波.internet端到端寬帶測(cè)量技術(shù)研究D.:海事大學(xué)，2008.7PAXSONV.End-to-EndroutingbehaviorintheInternetC/IEEE/ACMTransaetionons.8S.A.BASET，H.G.SCHULZRINN

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11、ersityofScienceandTechnology，Tangshan063000，ChinaAbstract：Withthedevelopmentofthesociety，theInternethasbeeanindispensableelementofpeopleslives，atthesametime，networkplexity，heterogeneityalsoincreased，so，HowtoimprovethequalityofthenetworkasacoreissueofconcernforISP.Usersalsoeagertoknowthenetworkstatus

12、andquali，tyinordertochoosemoresuitableISP.Parameterssuchasdel，ayjitter，bandwidthasacharacterizationoftheparametersofthenetworkquality，canbethemostintuitivereflectthenetworkstatus，howtoMeasureandanalysistheseveralparametersbeesthekeytograspthenetworkquality.AdoptsB/Sstructureofthemostmature，measurementplatformdesignbasedonTWAMPagreemen，thaveverystrongmaneuverability.Andinviewofthemeasuremen