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【論文摘要：主動(dòng)測(cè)量；被動(dòng)測(cè)量；抽樣測(cè)量

【論文摘要摘要：網(wǎng)絡(luò)流量性能測(cè)量是網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)管理的一個(gè)重要組成部分，為網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)提供了重要信息，問時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)流量具體建模、分析的必要前提和手段。網(wǎng)絡(luò)流量的測(cè)量方法分為主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量。兩種測(cè)量方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，分別用于不同的場(chǎng)合。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的測(cè)量展開系統(tǒng)性的探究將對(duì)Internet行為學(xué)方面的探究取得理論突破具有重要意。

網(wǎng)絡(luò)流量性能測(cè)量和分析涉及許多關(guān)鍵技術(shù)，如單向測(cè)量中的時(shí)鐘同步新問題，主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量的抽樣算法探究，多種測(cè)量工具之間的協(xié)同工作，網(wǎng)絡(luò)測(cè)量體系結(jié)構(gòu)的搭建，性能指標(biāo)的量化，性能指標(biāo)的模型化分析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)未來狀態(tài)進(jìn)行趨向猜測(cè)，對(duì)海量測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘或者利用已有的模型（petri網(wǎng)、自相似性、排隊(duì)論）探究其自相似特征，測(cè)量和分析結(jié)果的可視化，以及由測(cè)量所引起的平安性新問題等等。

1.在IP網(wǎng)絡(luò)中采用網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)

1.1合理規(guī)劃和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能

為更好的管理和改善網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)管理者需要知道其網(wǎng)絡(luò)的流量情況和盡量多的流量信息。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集和分析，給出具體的鏈路和節(jié)點(diǎn)流量分析報(bào)告，獲得流量分布和流向分布、報(bào)文特性和協(xié)議分布特性，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、路由策略、資源和容量升級(jí)提供依據(jù)。

1.2基于流量的計(jì)費(fèi)

現(xiàn)在lSP對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)絕大多數(shù)還是采用固定租費(fèi)的形式，這對(duì)一般用戶和ISP來說，都不是一個(gè)好的選擇。采用這一形式的很大原因就是網(wǎng)絡(luò)提供者不能夠統(tǒng)計(jì)全部用戶的準(zhǔn)確流量情況。這就需要有方便的手段對(duì)用戶的流量進(jìn)行檢測(cè)。通過對(duì)用戶上網(wǎng)時(shí)長(zhǎng)、上網(wǎng)流量、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)以及目的網(wǎng)站數(shù)據(jù)分析，擺脫目前單一的包月制，實(shí)現(xiàn)基于時(shí)間段、帶寬、應(yīng)用、服務(wù)質(zhì)量等更加靈活的交費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用狀況監(jiān)測(cè)和分析

了解網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用狀況，對(duì)探究者和網(wǎng)絡(luò)提供者都很重要。通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用監(jiān)測(cè)，可以了解網(wǎng)絡(luò)上各種協(xié)議的使用情況（如www，pop3，ftp，rtp等協(xié)議），以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的使用情況，探究者可以據(jù)此探究新的協(xié)議和應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)提供者也可以據(jù)此更好的規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)。

1.4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀況

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量變化的突發(fā)性特性，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀況，能實(shí)時(shí)獲得網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前運(yùn)行狀況，減輕維護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)。能在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或擁塞時(shí)發(fā)出自動(dòng)告警，在網(wǎng)絡(luò)即將出現(xiàn)瓶頸前給出分析和猜測(cè)。現(xiàn)在隨著Internet網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)中也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)黑客攻擊、病毒泛濫的情況。而這些網(wǎng)絡(luò)突發(fā)事件從設(shè)備和網(wǎng)管的角度看卻很難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常讓網(wǎng)絡(luò)管理員感到棘手。因此，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)性的異常流量分析將有助于網(wǎng)絡(luò)管理員發(fā)現(xiàn)和解決新問題。

1.5網(wǎng)絡(luò)用戶行為監(jiān)測(cè)和分析

這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)提供者來說非常重要，通過監(jiān)測(cè)訪問網(wǎng)絡(luò)的用戶的行為，可以了解到摘要：

1）某一段時(shí)間有多少用戶在訪問我的網(wǎng)絡(luò)。

2）訪問我的網(wǎng)絡(luò)最多的用戶是哪些。

3）這些用戶停留了多長(zhǎng)時(shí)間。

4）他們來自什么地方。

5）他們到過我的網(wǎng)絡(luò)的哪些部分。

通過這些信息，網(wǎng)絡(luò)提供者可以更好的為用戶提供服務(wù)，從而也獲得更大的收益。

2.網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量有5個(gè)要素摘要：

測(cè)量時(shí)間、測(cè)量對(duì)象、測(cè)量目的、測(cè)量位置和測(cè)量方法。網(wǎng)絡(luò)流量的測(cè)量實(shí)體，即性能指標(biāo)主要包括以下幾項(xiàng)。2.1連接性

連接性也稱可用性、連通性或可達(dá)性，嚴(yán)格說應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)的基本能力或?qū)傩裕荒芊Q為性能，但I(xiàn)TU-T建議可以用一些方法進(jìn)行定量的測(cè)量。

2.2延遲

對(duì)于單向延遲測(cè)量要求時(shí)鐘嚴(yán)格同步，這在實(shí)際的測(cè)量中很難做到，許多測(cè)量方案都采用往返延遲，以避開時(shí)鐘同步新問題。

2.3丟包率

為了評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的丟包率，一般采用直接發(fā)送測(cè)量包來進(jìn)行測(cè)量。目前評(píng)估網(wǎng)絡(luò)丟包率的模型主要有貝努利模型、馬爾可夫模型和隱馬爾可夫模型等等。

2.4帶寬

帶寬一股分為瓶頸帶寬和可用帶寬。瓶頸帶寬是指當(dāng)一條路徑（通路）中沒有其他背景流量時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠提供的最大的吞吐量。

2.5流量參數(shù)

ITU－T提出兩種流量參數(shù)作為參考摘要：一種是以一段時(shí)間間隔內(nèi)在測(cè)量點(diǎn)上觀測(cè)到的所有傳輸成功的IP包數(shù)量除以時(shí)間間隔，即包吞吐量；另一種是基于字節(jié)吞吐量摘要：用傳輸成功的IP包中總字節(jié)數(shù)除以時(shí)間間隔。

3.測(cè)量方法

Internet流量數(shù)據(jù)有三種形式摘要：被動(dòng)數(shù)據(jù)（指定鏈路數(shù)據(jù)）、主動(dòng)數(shù)據(jù)（端至端數(shù)據(jù)）和BGP路由數(shù)據(jù)，由此涉及兩種測(cè)量方法摘要：被動(dòng)測(cè)量方法和主動(dòng)測(cè)量方法然而，近幾年來，主動(dòng)測(cè)量技術(shù)被網(wǎng)絡(luò)用戶或網(wǎng)絡(luò)探究人員用來分析指定網(wǎng)絡(luò)路徑的流量行為。

3.1主動(dòng)測(cè)量

主動(dòng)測(cè)量的方法是指主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)包去探測(cè)被測(cè)量的對(duì)象。以被測(cè)對(duì)象的響應(yīng)作為性能評(píng)分的結(jié)果來分析。測(cè)量者一般采用模擬現(xiàn)實(shí)的流量（如WebServer的請(qǐng)求、FTP下載、DNS反應(yīng)時(shí)間等）來測(cè)量一個(gè)應(yīng)用的性能或者網(wǎng)絡(luò)的性能。由于測(cè)量點(diǎn)一般都靠近終究端，所以這種方法能夠代表從監(jiān)測(cè)者的角度反映的性能。

3.2被動(dòng)測(cè)量

被動(dòng)測(cè)量是在網(wǎng)絡(luò)中的一點(diǎn)收集流量信息，如使用路由器或交換機(jī)收渠數(shù)據(jù)或者一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備被動(dòng)地監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)鏈路的流量。被動(dòng)測(cè)量可以完全取消附加流量和Heisenberg效應(yīng)，這些優(yōu)點(diǎn)使人們更愿意使用被動(dòng)測(cè)量技術(shù)。有些測(cè)度使用被動(dòng)測(cè)量獲得相當(dāng)困難摘要：如決定分縮手縮腳一所經(jīng)過的路由。但被動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)使得決定測(cè)量之前應(yīng)該首先考慮被動(dòng)測(cè)量。被動(dòng)測(cè)量技術(shù)碰到的另一個(gè)重要新問題是目前提出的要求確保隱私和平安新問題。

3.3網(wǎng)絡(luò)流量抽樣測(cè)量技術(shù)

選擇部分報(bào)文，當(dāng)采樣時(shí)間間隔較大時(shí)，細(xì)微的網(wǎng)絡(luò)行為變化就無法精確探測(cè)到。反之，抽樣間隔過小時(shí)，又會(huì)占用過多的帶寬及需要更大的存儲(chǔ)能力。采樣方法隨采樣策略的不同而不同，如系統(tǒng)采樣或隨機(jī)采樣；也隨觸發(fā)采樣事件的不同而不同。如由報(bào)文到達(dá)時(shí)間觸發(fā)（基于時(shí)間采樣），由報(bào)文在流中所處的位置觸發(fā)（基于數(shù)目采樣）或由報(bào)文的內(nèi)容觸發(fā)（基于內(nèi)容采樣）。為了在減少采樣樣本和獲取更精確的流量數(shù)據(jù)之間達(dá)到平衡。

4.結(jié)語

高速網(wǎng)絡(luò)已成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨向。由于GB以太網(wǎng)和其他高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)流量分組進(jìn)行直接測(cè)量幾乎不可能。同時(shí)，大量的流量日志也使流量行為分析相當(dāng)困難。要支持高速網(wǎng)絡(luò)流測(cè)量，最直接也是最核心的目標(biāo)就是盡量減少測(cè)量設(shè)備在提取和分析數(shù)據(jù)時(shí)所需的時(shí)間，盡看在不影響測(cè)量結(jié)果的前提下減少處理的報(bào)文數(shù)目。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的測(cè)量展開系統(tǒng)性的探究將對(duì)Internet行為學(xué)方面的探究取得理論突破具有重要意義。