專利名稱：在tcp流/套接字連接的生命周期中估計發(fā)送方擁塞窗口的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡連接(networking),尤其涉及在TCP流的生命周期中估計發(fā)送方的擁塞窗口。 在計算機網(wǎng)絡連接環(huán)境中，用戶可以安裝并配置監(jiān)測和/或故障診斷工具，用于網(wǎng)絡流量以及網(wǎng)絡安裝及維護的觀測。TCP協(xié)議提供了網(wǎng)絡上的兩個設備之間的可靠傳輸機制。擁塞窗口是TCP協(xié)議棧的一個組成部分，用于發(fā)送方通過識別其網(wǎng)絡擁塞量來對傳送流進行控制，而經(jīng)由通告窗口實現(xiàn)接收方的流控制，在通告窗口中接收方指示其愿意或能夠接收的額外的數(shù)據(jù)量。能夠通過網(wǎng)絡流量的被動觀測來估計發(fā)送設備的擁塞窗口是有益的，到目前為止還沒有實現(xiàn)這種能力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，可以通過網(wǎng)絡流量的觀測來估計發(fā)送方的擁塞窗口大小。根據(jù)本發(fā)明，通過網(wǎng)絡流量的被動觀測來提供擁塞窗口估計。由此，本發(fā)明的一個目的是提供用于估計擁塞窗口的網(wǎng)絡分析的改進系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另一個目的是提供改進的網(wǎng)絡監(jiān)測設備，其在觀測期間測量并報告發(fā)送方的擁塞窗口，以及最小值和最大值。在說明書的結(jié)尾部分特別指出并明確地主張了本發(fā)明的主題。然而，通過參考下面結(jié)合附圖所做的描述可以最佳地理解該結(jié)構(gòu)及操作方法、以及其進一步的優(yōu)點和目的，在附圖中同樣的附圖標記代表同樣的元件。


圖I是具有網(wǎng)絡分析產(chǎn)品在其中交互的網(wǎng)絡的框圖；圖2是用于在TCP流的生命周期中估計擁塞窗口的監(jiān)測設備的框圖；以及圖3是例示對服務器的擁塞窗口估計的流程圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的系統(tǒng)包括用于通過觀測流量來估計TCP流的生命周期中發(fā)送方的擁塞窗口的監(jiān)測系統(tǒng)和方法以及分析系統(tǒng)和方法。參照圖1，其中圖I為具有根據(jù)本文所公開的裝置的網(wǎng)絡的框圖，網(wǎng)絡可以包括多個網(wǎng)絡客戶端10、10’等，這些網(wǎng)絡客戶端通過經(jīng)由與服務器20的交互來發(fā)送和接收網(wǎng)絡流量14而在網(wǎng)絡12上進行通信。流量可以利用各種協(xié)議及協(xié)議格式以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送。網(wǎng)絡分析設備16也連接到網(wǎng)絡，并且可以包括用戶接口 18，其中用戶接口 18使得用戶無論是在安裝位置還是在遠離分析產(chǎn)品網(wǎng)絡附屬設備的物理位置，都能夠與網(wǎng)絡分析設備相交互，以操作該分析設備并從該分析設備獲得數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡分析設備包括硬件和軟件、CPU、存儲器、接口等，以進行操作來連接到網(wǎng)絡并監(jiān)測網(wǎng)絡的流量，同時執(zhí)行多種測試和測量操作，以及發(fā)送和接收數(shù)據(jù)等。當處于遠端時，網(wǎng)絡分析設備典型地通過在和網(wǎng)絡連接的計算機或工作站上運行來操作。分析設備包括分析引擎22，分析引擎22接收分組網(wǎng)絡數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)存儲部24交互。
圖2是測試設備/分析器26的框圖，本發(fā)明通過該測試設備/分析器26而得以實現(xiàn)，其中該設備可以包括通過多個端口將該設備連接到網(wǎng)絡12的網(wǎng)絡接口 28、一個或多個用于操作該設備的處理器30、諸如RAM/R0M 32或持久存儲部34的存儲器、顯示器36、用戶輸入裝置38 (例如，鍵盤、鼠標或其他的定點裝置、觸摸屏等)、可以包括電池或交流電源的電源40、將該設備連接到網(wǎng)絡或其他外部設備(存儲部，其他計算機等)的其他接口 42。在運行過程中，網(wǎng)絡測試設備連接到網(wǎng)絡，并觀測網(wǎng)絡傳輸，以搜集其統(tǒng)計數(shù)據(jù)并估計在TCP流的生命周期中的發(fā)送方的擁塞窗口。圖3是例示本發(fā)明的環(huán)境及運行過程的流程圖?？蛻舳?0”和服務器20’被示出，它們之間具有用于描述客戶端和服務器之間的網(wǎng)絡及流量的空間。監(jiān)測設備44被例示為在網(wǎng)絡中的某個位置觀測網(wǎng)絡流量。在特定實施方式中，監(jiān)測器包括實現(xiàn)該方法、系統(tǒng)和裝置的測試設備。在監(jiān)測器44能夠觀測到進行交互的雙方的情況下，參照所例示的客戶端10”發(fā)出向服務器20’請求數(shù)據(jù)的HTTP GET請求的通信示例，通過觀測客戶端的通告窗口以及如下述所確定的處于活動狀態(tài)的數(shù)據(jù)，按照如下方式估計擁塞窗口?？蛻舳?0”通過發(fā)出同步(Syn)請求而啟動交互，開始建立連接。服務器20’以同步-確認(Syn-Ack)進行答復，并且客戶端10”以確認(Ack)進行響應，確認序列編號。而后客戶端以1000字節(jié)的通告窗口發(fā)出HTTP GET請求。檢查通告窗口是否存在在之前的最大值及最小值之外的值，在這種情況下，值1000是新的最大值(當重新啟動處理時，這些值被初始化為O)，從而該值被存儲為ADV_MAX (在監(jiān)測時段期間的最大通告窗口)以用于以后的報告。接著，服務器以Ack(Ack(251))進行響應，而后在46，開始以兩個100字節(jié)的數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)據(jù)(HTTP 2000K (100B)以及數(shù)據(jù)(100B))，序列編號為I和101。在48，在觀測到來自客戶端的攜帶800B的通告窗口的Ack(Ack(201))之后，并且恰在Ack (201)的處理之前，監(jiān)測器44確定未處理的數(shù)據(jù)量(S_0UT)是200 (201(預期的最大的服務器序列編號)-I (最大的客戶端確認值))。將該值與最小的擁塞窗口值(在該示例中，該值當前為0，表示還沒有設置最小值)進行比對，如果低于當前最小值(或者如果當前最小值為O)，則更新?lián)砣翱谧钚≈?CWND_MIN)。在這個特定示例中，CWND_MIN被設置為200(由于之前沒有設定擁塞窗口最大值(CWND_MAX)，該值同時也是擁塞窗口最大值)。由于在處理ACK(201)之前的先前通告窗口值是1000，其大于所計算出的S_0UT值，所以確定S_0UT的值可以被用作擁塞窗口估計，其在圖3中的50處，用V CWND來表示?，F(xiàn)在，在52，發(fā)送4個100字節(jié)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包(序列編號為201、301、401、501)，在接收到序列301之后，在54，客戶端在54以700B的通告窗口發(fā)送Ack (401)。在56，在處理ACK(401)之前，將S_0UT計算為400(601-已經(jīng)確認的201)。由于先前的通告窗口(800)大于未處理的字節(jié)數(shù)(400，值3_0爪)，在56，可以采用S_0UT值400作為擁塞窗口值(在58，由V CWND表示)。最大擁塞窗口被更新為400，接收方通告窗口最小值變?yōu)?00?，F(xiàn)在最高的已確認的序列被更新為401。在60，服務器再發(fā)送兩個數(shù)據(jù)序列601和701，從而所期望的最大序列編號現(xiàn)在是801，在62，觀測到來自于客戶端的另一 ACK (ACK 601)，具有600B的通告窗口，從而S_0UT被確定為400 (所看到的最高數(shù)據(jù)序列801，減去最高的先前確認ack401)，并且，在64，得到的S_0UT為400 (801-已經(jīng)確認的401)。先前的通告窗口 700大于S_0UT，從而S_0UT值可以被用作擁塞窗口估計，其在66由V CWND表示。先前的通告窗口現(xiàn)在被更新為600，并且最高的已確認序列被更新為601。此時在68，服務器再發(fā)送3個100B的數(shù)據(jù)包(序列編號分別為801、901、1001)，在70，看至Ij ACK (801)，具有400的通告窗口。在72，S_0UT為500 (所期望的最高序列1101減去最高的先前確認的601)。因為先前的600的通告窗口大于5_0爪值(500)，所以S_0UT的值可以被用作擁塞窗口值。CWND_MAX被更新為新的最大值500。此時所觀測到的最高的先前ACK被更新為值801，并且先前的通告窗口被更新為400。 在76，發(fā)送一個額外的數(shù)據(jù)包(序列1101)，并且在77，觀測到具有通告窗口 200的Ack(IOOl)，從而在78確定S_0UT為400 (序列1201減去已確認的801)。因為未處理字節(jié)的值S_0UT(400)等于通告窗口大小，這里S_0UT不用作擁塞窗口估計(在80，由X CffND表示)，從而來自于接收方的通告窗口大小接管了對傳輸限制的控制，而不是由擁塞窗口進行控制。現(xiàn)在所觀測到的最高的先前ACK被更新為值1001，并且先前通告窗口被更新為
200。隨后在服務器接收到Ack(1201)，通告窗口大小為800，但是自從最近的ACK以來，沒有觀測到更高的傳出數(shù)據(jù)序列編號，從而在84，在Ack(1201)之后，S_0UT被計算為200 (所發(fā)送的序列1201-已經(jīng)確認的1001)。因為未處理字節(jié)的值S_0UT(200)等于先前的通告窗口大小200，這里S_0UT不用作擁塞窗口估計(在86，由X CWND表示)，從而來自于接收方的通告窗口大小仍然控制著傳輸限制，而不是由擁塞窗口進行控制。此時所觀測到的最高的先前ACK被更新為值1201，并且先前通告窗口被更新為800。在88，接收到了 Ack(1201)的復本，從而此時S_0UT被確定為O (所發(fā)送的1201-已經(jīng)確認的1201)。由于擁塞窗口值不能為O，該值同樣不用作擁塞窗口估計(在90，由X CffND表不)。在92，再發(fā)送一個數(shù)據(jù)序列1201，并且當接收到Ack(1301)以確認數(shù)據(jù)序列編號1301時，在94，S_0UT為100 (所期望的最高序列1301-已確認的1201)。由于之后立即觀測到來自客戶端的結(jié)束本次連接過程的重置信號(Reset)，該值也不用作擁塞窗口。在對上述交互的監(jiān)測中,最小和最大擁塞窗口大小以及接收方通告窗口大小被確定，并且可以作為監(jiān)測器執(zhí)行的分析的一部分而被報告。在上面的示例中，監(jiān)測器提供了如下分析CWND_MIN發(fā)送方的最小擁塞窗口 200CWND_MAX發(fā)送方的最大擁塞窗口 500ADV_MIN接收方的最小通告窗口&200ADV_MAX發(fā)送方的最大通告窗口 1000所述的測量過程解釋了 “完整窗口 ”的情況，其中未處理的字節(jié)等于通告窗口，并且解釋了當前通告窗口以及邊界條件，例如結(jié)束交互，根據(jù)重置信號(RST)結(jié)束流程，沒有來自發(fā)送方的更多數(shù)據(jù)的指示(FIN)，或者超時。盡管這里所例示的例子被示為測量服務器的擁塞窗口，根據(jù)需要，也可以提供對客戶端的擁塞窗口的相應測量。根據(jù)上述內(nèi)容，該方法和裝置通過網(wǎng)絡流量的觀測，提供了在TCP流的生命周期中對于發(fā)送方的擁塞窗口量的估計。該信息可以用于網(wǎng)絡監(jiān)測中的其他處理和分析。
盡管示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本申請的更廣方面的情況下可以進行各種改動和修改。由此，所附的權(quán)利要求的旨在覆蓋落入本發(fā)明的實質(zhì)精神和范圍內(nèi)的所有改動和修改。
權(quán)利要求
1.一種在TCP流的生命周期中估計發(fā)送方的擁塞窗口的方法，該方法包括以下步驟 觀測來自發(fā)送方的數(shù)據(jù)傳送序列值以及所期望的序列值； 觀測接收方通告窗口以及ACK數(shù)據(jù)，并基于上述接收方通告窗口以及ACK數(shù)據(jù)確定經(jīng)估計的擁塞窗口大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，該方法進一步包括確定在監(jiān)測時段期間所估計的最大擁塞窗口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，該方法進一步包括確定在監(jiān)測時段期間所估計的最小擁塞窗口。
4.一種用于估計發(fā)送方的擁塞窗口的網(wǎng)絡測試設備，該網(wǎng)絡測試設備包括 網(wǎng)絡接口，所述網(wǎng)絡接口用于觀測網(wǎng)絡流量；以及 處理器，所述處理器包括采用所觀測的網(wǎng)絡流量來確定由服務器發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送序列值，確定接收方通告窗口和ACK數(shù)據(jù)，并基于上述接收方通告窗口和ACK數(shù)據(jù)來確定經(jīng)估計的擁塞窗口大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試設備，其中，所述處理器進一步確定在監(jiān)測時段期間所估計的最大擁塞窗口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的網(wǎng)絡測試設備，其中，所述處理器進一步確定在監(jiān)測時段期間所估計的最小擁塞窗口。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在TCP流的生命周期中估計發(fā)送方的擁塞窗口的方法和裝置。網(wǎng)絡監(jiān)測方法及裝置在TCP流/套接字連接的生命周期中估計擁塞窗口，從而提供了有利于網(wǎng)絡性能分析及故障診斷的信息。
文檔編號H04L12/26GK102780612SQ201210194459
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者丹·普雷斯科特, 布魯斯·科斯巴博 申請人:弗蘭克公司