專利名稱:用于表征基于分組的網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于評(píng)價(jià)基于分組網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在基于分組的網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)常需要檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)具體節(jié)點(diǎn)之間的通信。該檢測(cè)一般可以通過(guò)從多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的第一節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求其他節(jié)點(diǎn)環(huán)回(loop-back)該第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送的檢測(cè)分組來(lái)進(jìn)行。所述第一節(jié)點(diǎn)基于收到的回來(lái)的檢測(cè)分組，從而不僅可以確定與其他節(jié)點(diǎn)通信，而且還可以確定分組的往返行程時(shí)間。
網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議，例如ARPA網(wǎng)際協(xié)議(IP，Internet Protocol)，也可提供使用環(huán)回檢測(cè)分組確定可達(dá)性和往返行程時(shí)間的功能。因此，在IP網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)間控制報(bào)文協(xié)議(ICMP，Internet Control Message Protocol)允許控制消息和信息消息(包括回顯請(qǐng)求(echo request)消息和回顯答復(fù)(echo reply)消息)在IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分中在不同主機(jī)的IP軟件和網(wǎng)關(guān)之間傳送。ICMP允許的其他消息包括時(shí)間戳請(qǐng)求消息和時(shí)間戳答復(fù)消息，這些消息使得可以在通行的兩個(gè)方向上進(jìn)行通行時(shí)間估算。某些計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)允許用戶使用名為“ping”的命令發(fā)送ICMP回顯請(qǐng)求，用戶能夠指定要確定往返行程時(shí)間的檢測(cè)分組的數(shù)量和大小。
還應(yīng)注意，在ARPA傳輸控制協(xié)議(TCP，Transmission ControlProtocol)中，不斷地進(jìn)行類似的測(cè)量作為傳輸控制進(jìn)程的一部分。更具體地說(shuō)，測(cè)量分組傳輸與收到從終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)回來(lái)的確認(rèn)之間的往返行程時(shí)間；該往返行程時(shí)間不斷地平均為平滑的往返行程時(shí)間估算值，然后使用該估算值來(lái)控制回傳超時(shí)參數(shù)(RTO，Retransmissions Time-out Parameter)。
美國(guó)專利第5,477,531號(hào)提供了用來(lái)檢測(cè)基于分組的網(wǎng)絡(luò)的方法和設(shè)備。這種方法檢測(cè)基于分組的網(wǎng)絡(luò)以確定該網(wǎng)絡(luò)上第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的分組傳輸?shù)奶匦裕龇椒òㄒ韵虏襟E在這些節(jié)點(diǎn)之間傳輸分組，在一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收分組，以及使分組的傳輸和接收相關(guān)聯(lián)以獲得表示傳輸特性的相關(guān)數(shù)據(jù)，其特征在于，這些分組作為序列傳輸，其中這些分組利用對(duì)于該序列變化的一個(gè)參數(shù)而使得相互之間具有預(yù)定關(guān)系。獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)這種預(yù)定關(guān)系是敏感的，使得能夠確定從單個(gè)分組的流通中不能觀測(cè)到的傳輸特性。
美國(guó)專利申請(qǐng)第2002/0080726號(hào)提供了用于確定網(wǎng)絡(luò)吞吐率(throughput rate)和數(shù)據(jù)流利用率的系統(tǒng)和方法。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)選擇性地發(fā)送和接收多個(gè)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估信號(hào)(或者說(shuō)校驗(yàn)用檢測(cè)分組)。響應(yīng)于這些評(píng)估信號(hào)，選擇性地確定和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估參數(shù)。響應(yīng)于這些參數(shù)，排隊(duì)理論分析確定網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間和吞吐量特性，包括數(shù)據(jù)流的容量、利用率和性能。具體地說(shuō)，這種方法使用不同大小的ICMP Echo分組的均勻脈沖串，這些脈沖串被發(fā)送到去往期望終點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路徑上的各主機(jī)。隨后對(duì)ICMPEcho Reply響應(yīng)進(jìn)行分析，該分析對(duì)分組如何被操作并且經(jīng)歷網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)行了一些假設(shè)，具體地說(shuō)，要求分組沒(méi)有丟失并且以與傳輸順序相同的順序到達(dá)。
上述美國(guó)專利和美國(guó)專利申請(qǐng)都傳輸ICMP分組來(lái)表征網(wǎng)絡(luò)路徑。處理這種類型的分組可能與其他協(xié)議不同，這是由于，例如ICMP速率限制、協(xié)議專用路由與阻塞、以及反分布式拒絕服務(wù)(DDOS，DistributedDenial of Service)措施。此外，尋址處于源與終點(diǎn)之間的中間主機(jī)的傳輸分組經(jīng)常采用與該終點(diǎn)的路徑相當(dāng)?shù)牧磉x路由，于是導(dǎo)致源-終點(diǎn)路徑的表征錯(cuò)誤。另外，這些形式的評(píng)估技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)路徑中的非對(duì)稱性敏感。
一種用于表征網(wǎng)絡(luò)的算法是分組對(duì)技術(shù)，該技術(shù)旨在根據(jù)連續(xù)發(fā)送的兩個(gè)大小相同的探測(cè)分組之間的離差(dispersion)估算出網(wǎng)絡(luò)路徑的容量。例如，這種技術(shù)旨在估算沿網(wǎng)絡(luò)路徑的帶寬和瓶頸的存在。所述方法估算兩個(gè)分組之間的相對(duì)間隔并且對(duì)收集的這種指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這種技術(shù)廣為人知，它源自于Robert Crovella和Mark Crovella所著的“Measuring Bottleneck Link Speed in Packet-Switched Networks”，Performance Evaluation，(“測(cè)量分組交換網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸鏈接速率”，性能計(jì)算)，第27-8卷，第297-318頁(yè)，1996年10月出版。然而，因?yàn)榉纸M對(duì)離差技術(shù)的精度低，尤其是存在背景流量(cross traffic)時(shí)，因而它們受到了批評(píng)。
另一種能夠用于網(wǎng)絡(luò)分析的算法是基于分組列車(packet-train based)的算法。具體地，基于分組列車的工具關(guān)注分組列車內(nèi)的分組離差，具有減少了統(tǒng)計(jì)方差的優(yōu)點(diǎn)。此外，它們通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加載并分析對(duì)該裝載的阻力確定背景流量。基于分組列車的算法測(cè)量每個(gè)車廂(其是所述列車的子組件，包括多個(gè)分組)的到達(dá)時(shí)間，而不測(cè)量各單個(gè)分組的到達(dá)時(shí)間(在利用分組對(duì)離差的例子中是要計(jì)算的)。基于分組列車的算法能夠調(diào)整車廂的大小以適應(yīng)與高速網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)時(shí)間分辨率或者定時(shí)器分辨率，而基于分組對(duì)離差的算法通常依賴于它們能夠以怎樣的精度測(cè)量在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的單個(gè)分組的時(shí)序。美國(guó)專利申請(qǐng)第2002/0080726描述了一種基于分組列車的方法。
第三種截然不同的算法采用一種被稱為隨尾(tailgating)的方法，其中通常在大的分組之后立即發(fā)送小的分組，這兩個(gè)分組作為一對(duì)發(fā)送。已知由于較大的分組在每一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)上需要較長(zhǎng)的串行化時(shí)間，因而大分組通常限制隨后的較小分組的傳輸。在沿到達(dá)終點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路徑的一些點(diǎn)上，去除較大分組(通常使用生存時(shí)間(TTL，Time To Live)終止的機(jī)制)，而較小的分組將單獨(dú)完成其旅程。這種方法應(yīng)用在現(xiàn)有技術(shù)中，例如Kevin Lai和Mary Baker在Measuring Link Bandwidths Using ADeterministic Model Of Packet Delay，SIGCOMM(使用確定的分組延遲模型計(jì)算鏈路帶寬，美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)通信專業(yè)組)，283-294，2000中研究與公開(kāi)的，并且用被稱為“網(wǎng)絡(luò)計(jì)時(shí)器(nettimer)”的原型手段表述。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是通常消耗較小的網(wǎng)絡(luò)帶寬，不依賴于與處理ICMP分組的路由器的行為一致性，并且不依賴于確認(rèn)的及時(shí)遞送。然而，據(jù)知這種技術(shù)具有較低的精度。
分組列車與分組對(duì)離差衍生出的混合方法在Attila Pasztor和DarrylVeitch所著的Active Probing using Packet Quartets，Proceeding of theInternet Measurement Workshop 2002 (使用四重分組的活動(dòng)探測(cè)，Internet計(jì)量工作室學(xué)報(bào)2002)，ACM SIGCOMM中公開(kāi)。這種混合方法也提供了一種手段用于IP網(wǎng)絡(luò)的采樣。在該方法中，TTL終止用來(lái)終止“四重分組(packet quartet)”序列中的分組，從而提供了一種獲得與中間路徑跳(hop)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)的方法。這種方法使用了兩對(duì)隨尾分組，使得可以從較大分組終止之后剩余的兩個(gè)分組之間的分組對(duì)離差中獲益。為了產(chǎn)生這些帶寬特性，獲得最大帶寬和延遲變化分析技術(shù)的分析焦點(diǎn)明確地優(yōu)先集中在延遲最小值方案上。因此，為了確定可適用的分析，該技術(shù)分析了特定行為的延遲分布，從而潛在地導(dǎo)致需要多種分析方法。這種估算技術(shù)的缺點(diǎn)是高速測(cè)量被認(rèn)為是一個(gè)問(wèn)題。
因此，需要用來(lái)表征IP網(wǎng)絡(luò)端對(duì)端路徑的新的方法和設(shè)備，并具有克服與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題的能力。
提供上述背景信息的目的是給出申請(qǐng)人認(rèn)為的、可能與本發(fā)明有關(guān)的已知信息。不應(yīng)認(rèn)為，也不應(yīng)解釋為，承認(rèn)前述的任何信息構(gòu)成了相對(duì)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供用于表征基于分組的網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的方法和設(shè)備。依據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于表征基于分組的網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的方法，所述方法包括如下步驟生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組，每一個(gè)有序分組組包括兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組和一個(gè)或更多個(gè)載荷分組，所有所述分組都設(shè)置成沿由源主機(jī)和終點(diǎn)主機(jī)限定的共用端對(duì)端路徑傳輸，其中所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組設(shè)置成經(jīng)過(guò)所述端對(duì)端路徑到預(yù)定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定節(jié)點(diǎn)為沿所述端對(duì)端路徑的任何節(jié)點(diǎn)；從所述源主機(jī)沿所述共用端對(duì)端路徑傳輸所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組；收集與所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的傳輸有關(guān)的數(shù)據(jù)；以及分析所述數(shù)據(jù)，從而顯現(xiàn)所述端對(duì)端路徑的特性。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于表征基于分組的網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的裝置，每一個(gè)有序分組組包括兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組和一個(gè)或更多個(gè)載荷分組，所有所述分組都設(shè)置成沿由源主機(jī)和終點(diǎn)主機(jī)限定的共用端對(duì)端路徑傳輸，其中所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組設(shè)置成經(jīng)過(guò)所述端對(duì)端路徑到預(yù)定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定節(jié)點(diǎn)為沿所述端對(duì)端路徑的任何節(jié)點(diǎn)；用于從所述源主機(jī)沿所述共用端對(duì)端路徑傳輸所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的裝置；用于收集與所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的傳輸有關(guān)的數(shù)據(jù)的裝置；以及用于分析所述數(shù)據(jù)從而顯現(xiàn)所述端對(duì)端路徑的特性的裝置。
依據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上記錄有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序是用來(lái)執(zhí)行一種用于表征基于分組的網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的方法，所述方法包括如下步驟生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組，每一個(gè)有序分組組包括兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組和一個(gè)或更多個(gè)載荷分組，所有所述分組都設(shè)置成沿由源主機(jī)和終點(diǎn)主機(jī)限定的共用端對(duì)端路徑傳輸，其中所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組設(shè)置成經(jīng)過(guò)所述端對(duì)端路徑到預(yù)定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定節(jié)點(diǎn)為沿所述端對(duì)端路徑的任何節(jié)點(diǎn)；從所述源主機(jī)沿所述共用端對(duì)端路徑傳輸所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組；收集與所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的傳輸有關(guān)的數(shù)據(jù)；以及分析所述數(shù)據(jù)，從而顯現(xiàn)所述端對(duì)端路徑的特性。
圖1為起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)路徑的示意圖，起點(diǎn)與終點(diǎn)之間包括許多第3層設(shè)備，例如路由器或者網(wǎng)關(guān)。
圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述的限定組件的網(wǎng)絡(luò)路徑的示意圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述的有序分組組的示意圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所述的有序分組組的示意圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述的有序分組組沿網(wǎng)絡(luò)路徑從源主機(jī)傳輸?shù)浇K點(diǎn)主機(jī)并且信息傳送到接收主機(jī)的示意圖。
圖6為Van Jacobson圖表，表示如何按照分組通過(guò)的段的容量變化改變分組的時(shí)間分布。
圖7為Van Jacobson圖表，表示標(biāo)記分組的間隔如何反映沿網(wǎng)絡(luò)路徑直至并包括載荷分組終止處的節(jié)點(diǎn)的瓶頸或阻力的影響。
圖8圖示了標(biāo)記分組和載荷分組有序組，表示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述的每一個(gè)分組識(shí)別器。
圖9為示意圖，顯示了有序分組組中第四分組的往返行程時(shí)間(RTT)與行程總時(shí)間(TTT)之間的差。
圖10為示意圖，顯示了計(jì)算到跳h的IP網(wǎng)絡(luò)的單向比特率需要的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)具有相關(guān)載荷和標(biāo)記以及它們的傳輸和接收計(jì)時(shí)。
圖11為示例柱狀圖，顯示了使用本發(fā)明的采樣步驟確定的往返行程時(shí)間(RTT)，其中的變化取決于被監(jiān)測(cè)的分組所經(jīng)受的背景流量。該示例柱狀圖包括該示例的RTT的最小值、平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差的近似識(shí)別。
圖12a為當(dāng)沒(méi)有背景流量時(shí)在網(wǎng)絡(luò)的特定區(qū)域中的最大可用比特率的示例的示意圖。
圖12b為當(dāng)存在背景流量時(shí)在相同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的可用傳輸比特率的示例的示意圖。
具體實(shí)施方式定義術(shù)語(yǔ)“源主機(jī)(source host)”用來(lái)定義分組傳輸始發(fā)的網(wǎng)絡(luò)位置或節(jié)點(diǎn)，以表征網(wǎng)絡(luò)路徑的起點(diǎn)。
術(shù)語(yǔ)“終點(diǎn)主機(jī)(destination host)”用來(lái)定義這樣的網(wǎng)絡(luò)位置或節(jié)點(diǎn)，該網(wǎng)絡(luò)位置或節(jié)點(diǎn)相對(duì)于特定的源主機(jī)定義了端對(duì)端路徑。
術(shù)語(yǔ)“目標(biāo)主機(jī)(target host)”用來(lái)定義將收集與其有關(guān)的特征的網(wǎng)絡(luò)位置或節(jié)點(diǎn)。目標(biāo)主機(jī)可以處于源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間，并且任選地可以是終點(diǎn)主機(jī)。
術(shù)語(yǔ)“接收主機(jī)(sink host)”用來(lái)定義在該處收集的有關(guān)于所傳輸?shù)姆纸M的狀態(tài)的信息的網(wǎng)絡(luò)位置或節(jié)點(diǎn)。該接收主機(jī)可以是網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點(diǎn)，包括源主機(jī)、終點(diǎn)主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)或者不在該將被表征的路徑上的節(jié)點(diǎn)。
術(shù)語(yǔ)“分組(packet)”用來(lái)定義在基于分組的網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔?。取決于許多標(biāo)準(zhǔn)(包括例如網(wǎng)絡(luò)容量和大小實(shí)用性)，分組的大小可以有很大的變化。分組為在互聯(lián)網(wǎng)或者任何其他分組交換網(wǎng)絡(luò)上起點(diǎn)與終點(diǎn)之間路由的單位數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)一個(gè)文件或者其他類型的信息在分組交換網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，該文件可以被分解成“數(shù)據(jù)塊”或者分組，該“數(shù)據(jù)塊”或者分組的大小對(duì)于在網(wǎng)絡(luò)中路由是有效率的。
術(shù)語(yǔ)“載荷分組(load packet)”和“載荷(load)”可互換地用來(lái)定義在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)姆纸M，所述分組提供了對(duì)網(wǎng)絡(luò)加載以便產(chǎn)生某種響應(yīng)的手段。載荷分組可以在沿通向指定終點(diǎn)主機(jī)的路徑的預(yù)定數(shù)目的節(jié)點(diǎn)阻礙(node traverse)或“跳”之后終止。
術(shù)語(yǔ)“標(biāo)記分組(marker packets)”和“標(biāo)記(markers)”可互換地用來(lái)定義在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)姆纸M，用于標(biāo)志或標(biāo)記與其一起傳輸?shù)妮d荷。標(biāo)記分組用來(lái)標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)對(duì)與其關(guān)聯(lián)的載荷的傳輸?shù)捻憫?yīng)。標(biāo)記分組對(duì)預(yù)定的終點(diǎn)主機(jī)進(jìn)行尋址。標(biāo)記分組可以到達(dá)終點(diǎn)主機(jī)，或者任選地，如果最初與之關(guān)聯(lián)的載荷分組已經(jīng)在之前終止，那么標(biāo)記分組可在達(dá)到預(yù)定的跳數(shù)之后終止。
術(shù)語(yǔ)“第三層(layer 3)”用來(lái)定義提供路由信息、尋址以及使信息能夠在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)钠渌嚓P(guān)服務(wù)的通信模型的網(wǎng)絡(luò)層。例如，在普遍參考的稱為開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI，Open Systems Interconnection)的多層通信模型中，第三層是例如與獲知網(wǎng)絡(luò)中的鄰近節(jié)點(diǎn)的地址、選擇路由、服務(wù)質(zhì)量、以及識(shí)別輸入消息并將其從本地主機(jī)域轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸層(第四層)相關(guān)的，其中傳輸層確保了消息的安全到達(dá)并且提供了可選的錯(cuò)誤檢查機(jī)制和數(shù)據(jù)流控制。雖然應(yīng)注意第三層可能專用于具體的協(xié)議，但假定還可以用第三層的定義來(lái)定義在任何另外的基于分組的通信模型中的可比操作層。
術(shù)語(yǔ)“第三層設(shè)備(layer 3 device)”用來(lái)定義在被稱為網(wǎng)絡(luò)層的基于分組的通信模型的第三層上運(yùn)行的設(shè)備。第三層設(shè)備例如可以包括路由器，或者本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易理解的其他與網(wǎng)絡(luò)層相適應(yīng)的設(shè)備。
術(shù)語(yǔ)“段(segment)”用來(lái)定義在第三層上作出響應(yīng)的鄰近主機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)路徑部分，其中所述主機(jī)可以是源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)、接收主機(jī)或者終點(diǎn)主機(jī)。段進(jìn)一步包括一臺(tái)能夠當(dāng)作段的開(kāi)始或者末尾的主機(jī)。
短語(yǔ)“高速網(wǎng)絡(luò)(high seed network)”用來(lái)定義一種能夠以超過(guò)10/100Mbps的速率運(yùn)行的分組交換網(wǎng)絡(luò)，或者更一般地說(shuō)，能夠以超過(guò)目前普通局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)的速率運(yùn)行的分組交換網(wǎng)絡(luò)。
除另有定義外，這里使用的所有科技術(shù)語(yǔ)都具有與本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員一般理解相同的含義。
本發(fā)明提供了一種裝置，用于在獨(dú)立地操作終端主機(jī)時(shí)，實(shí)時(shí)地、非侵入式地表征分組交換網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑以及端與端之間的所有段，并且不需要為操作而遠(yuǎn)距離部署代理。本發(fā)明可以被有效地描述為一種不用滿載網(wǎng)絡(luò)容量或測(cè)量返回路徑的單端技術(shù)或有效的單向測(cè)量技術(shù)。它可以在一定條件范圍內(nèi)靈活地運(yùn)行，或者在存在速率限制和反DDOS(分布式拒絕服務(wù))機(jī)制時(shí)運(yùn)行。本發(fā)明還可以表征網(wǎng)絡(luò)路徑在非ICMP(網(wǎng)間控制報(bào)文協(xié)議)協(xié)議(比如UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)和TCP(傳輸控制協(xié)議))，以及協(xié)議/應(yīng)用專用行為識(shí)別方面的效果，例如傳輸成形和速率限制。本發(fā)明還是可以升級(jí)的，使其能夠表征高速網(wǎng)絡(luò)的傳輸路徑。
本發(fā)明提供了一種用來(lái)表征源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間的路徑的方法和設(shè)備，包括表征源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)路徑的每一個(gè)響應(yīng)段。本發(fā)明包括第一階段數(shù)據(jù)采集，其中通過(guò)發(fā)送和接收大小、數(shù)量和協(xié)議可能改變的專用有序分組組實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路徑的采樣，其中所有分組都從源主機(jī)發(fā)出并且都尋址終點(diǎn)主機(jī)。這些有序分組組包括有策略地排列的標(biāo)記分組和載荷分組，其中所述載荷分組通常在源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間的預(yù)定節(jié)點(diǎn)處終止。在特定有序分組組的載荷分組終止之后，與之相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記分組提供了捕捉與直到這些載荷分組終止的網(wǎng)絡(luò)特性有關(guān)的信息的手段。與這些有序分組組和網(wǎng)絡(luò)的相互作用有關(guān)的信息在接收主機(jī)處被收集，該接收主機(jī)可以是也可以不是沿源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)路徑的節(jié)點(diǎn)。對(duì)所收集信息的隨后分析能夠表征沿源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)路徑的每一段。通過(guò)在有序分組組的特征與所收集的信息之間進(jìn)行相關(guān)，本發(fā)明可以并入對(duì)所收集信息的進(jìn)一步分析，從而使能了這樣的手段，該手段在采樣過(guò)程中對(duì)所使用的有序分組組的特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)可以使采樣和對(duì)網(wǎng)絡(luò)路徑的表征最佳化。本發(fā)明提供了一種利用多種協(xié)議的手段，從而提供了一種手段，用于選擇對(duì)特定協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)，同時(shí)提供了一種用于跟隨有序分組組并評(píng)估網(wǎng)絡(luò)對(duì)有序分組組的響應(yīng)的手段。
參照?qǐng)D1，圖1示出了起點(diǎn)10與終點(diǎn)30之間的可能網(wǎng)絡(luò)路徑，其中該路徑可以通過(guò)多個(gè)第三層設(shè)備(例如路由器20)分成許多段。針對(duì)本發(fā)明，圖2示出了源主機(jī)50與終點(diǎn)主機(jī)60之間的路徑，其中在源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間有多個(gè)第三層設(shè)備或者目標(biāo)主機(jī)70。本發(fā)明還并入了接收主機(jī)80，其中接收主機(jī)可以是沿網(wǎng)絡(luò)路徑上的任何一臺(tái)主機(jī)或者可以是所評(píng)價(jià)的路徑之外的節(jié)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，有序分組組開(kāi)始于源主機(jī)50并尋址終點(diǎn)主機(jī)60。這些有序分組組的配置和它們與網(wǎng)絡(luò)的相互作用使得能夠沿著從源主機(jī)到終點(diǎn)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)路徑，確定有關(guān)于每一臺(tái)目標(biāo)主機(jī)70的特性。與采樣會(huì)話期間有序分組組的傳輸有關(guān)的信息在接收主機(jī)80處接收，用于分析。
與網(wǎng)絡(luò)連接的是一個(gè)或更多個(gè)用來(lái)沿路徑發(fā)送有序分組組并在它們已經(jīng)經(jīng)過(guò)該路徑后接收該有序分組組或?qū)ζ漤憫?yīng)的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，有序分組組由分組定序器始發(fā)，沿著路徑傳輸?shù)椒瓷潼c(diǎn)，然后再回傳至分組定序器，并且在這個(gè)實(shí)施例中，分組定序器可以位于源主機(jī)。在另選實(shí)施例中，分組定序器位于源主機(jī)，用來(lái)收集傳輸檢測(cè)數(shù)據(jù)，而另一個(gè)分組定序器可以位于接收主機(jī)，用來(lái)收集與有序分組組或?qū)ζ漤憫?yīng)的接收有關(guān)的信息。分組定序器能夠記錄有關(guān)于發(fā)送分組的時(shí)間的信息和收到返回的分組時(shí)間的信息。分組定序器還能夠收集例如有關(guān)于傳輸?shù)姆纸M類型和收到的分組類型的信息。采樣階段所收集的全部信息都看作是檢測(cè)數(shù)據(jù)。
另外，與網(wǎng)絡(luò)連接的還有分析系統(tǒng)，該分析系統(tǒng)用來(lái)接收檢測(cè)數(shù)據(jù)并執(zhí)行期望的分析，如果需要，還包括采樣分析的調(diào)整和修改。該分析系統(tǒng)可以包括經(jīng)編程的計(jì)算機(jī)，也可以以硬件配置，或者是本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易理解的其他計(jì)算系統(tǒng)的形式。分析系統(tǒng)可以與分組定序器寄存于相同的設(shè)備，或者位于相同的位置，或者任選地，在物理上與分組定序器分立。例如，分析系統(tǒng)和分組定序器都可以位于源主機(jī)，其中該源主機(jī)還可以起到接收主機(jī)的作用。分組定序器和分析系統(tǒng)的位置由選擇的源主機(jī)和接收主機(jī)決定。
采樣階段采樣技術(shù)結(jié)合了“載荷和標(biāo)記”的使用，其中某些分組起到“加載”網(wǎng)絡(luò)以產(chǎn)生某一響應(yīng)的作用，而其他分組起到“標(biāo)記”該響應(yīng)并返回接收主機(jī)用來(lái)分析的作用。可能有多種載荷和標(biāo)記的圖案(pattern)配置，其中改變配置可以針對(duì)特定的特性來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)行采樣。如圖3所示，最普通的配置包括散布有標(biāo)記分組110的載荷分組100的有序組。雖然圖3示出了相鄰標(biāo)記之間載荷的數(shù)量是相等的，但這不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是一種限制，而僅僅是有序分組組的較普通配置的一個(gè)實(shí)施例。某些特性可以使載荷與標(biāo)記相區(qū)分，比如報(bào)頭值、協(xié)議和大小，其中標(biāo)記的數(shù)量和位置取決于具體實(shí)現(xiàn)。所述標(biāo)記使得可以跟蹤整個(gè)有序分組組的位置和行為，而不會(huì)導(dǎo)致需要系統(tǒng)開(kāi)銷和需要跟蹤每一個(gè)所傳輸?shù)姆纸M的缺點(diǎn)。此外，可以注意到，在很多實(shí)例中，引起來(lái)自網(wǎng)絡(luò)路徑的響應(yīng)和觀測(cè)該響應(yīng)都是不能實(shí)現(xiàn)的。例如，如果沿網(wǎng)絡(luò)路徑發(fā)送的所有分組都為ICMPEcho配置，那么相對(duì)于其他協(xié)議，沿網(wǎng)絡(luò)路徑的速率限制機(jī)制將可能改變?cè)撀窂降捻憫?yīng)。然而，發(fā)送其他協(xié)議，可能難于觀測(cè)期望的響應(yīng)。因此，為了產(chǎn)生所需響應(yīng)，通過(guò)在所需協(xié)議的有序分組組內(nèi)嵌入產(chǎn)生可容易地觀測(cè)響應(yīng)的分組，可以在期望條件下觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)路徑的功能，然后表征其功能性。
參照?qǐng)D4，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，有序分組組的第一種配置包括跟隨著一系列載荷分組110的第一標(biāo)記分組100A和最后的第二標(biāo)記分組100B。在該配置中，在前的標(biāo)記分組和隨后的標(biāo)記分組提供了一種標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)路徑對(duì)其間的載荷分組的響應(yīng)的手段。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)記分組與載荷分組的大小相同，但是，例如為了確定在期望的采樣會(huì)話期間使用的標(biāo)記大小的最佳選擇，可以調(diào)整該配置。標(biāo)記分組通常為ICMP Echo分組，然而，它們同樣可以使用其他協(xié)議(比如UDP或者TCP)來(lái)定義，其中可以基于網(wǎng)絡(luò)路徑的實(shí)現(xiàn)和期望的特性決定協(xié)議的選擇。標(biāo)記通常尋址終點(diǎn)主機(jī)，然而也可以選擇沿網(wǎng)絡(luò)路徑的其他節(jié)點(diǎn)作為標(biāo)記的期望終點(diǎn)。此外，標(biāo)記還可以在終點(diǎn)之前的某一節(jié)點(diǎn)處終止，然而在這種情況下中，載荷分組在前一節(jié)點(diǎn)終止。例如，這種行為可能引起來(lái)自標(biāo)記分組終止處的節(jié)點(diǎn)的一些響應(yīng)。另外，為了識(shí)別用于接收有關(guān)于該有序分組組的傳輸?shù)男畔?例如ICMPEcho答復(fù)分組)的期望位置，還可以對(duì)標(biāo)記進(jìn)行配置。在本發(fā)明中，該期望位置為接收主機(jī)，其中接收主機(jī)可以是沿正被表征的網(wǎng)絡(luò)路徑的節(jié)點(diǎn)或者在該網(wǎng)絡(luò)路徑的外部。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，載荷分組的大小相同并且通常被創(chuàng)建為從源主機(jī)到鄰近目標(biāo)主機(jī)的局部路徑或者段所允許的最大大小MTU(最大傳輸單位)?？墒褂萌魏螀f(xié)議(例如ICMP，UDP或者TCP)配置該載荷，然而在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用UDP配置載荷。在載荷的配置過(guò)程中，它們尋址終點(diǎn)主機(jī)，然而在某種條件下，沿路徑的其他節(jié)點(diǎn)也可能選作該參數(shù)。另外，為了使載荷可以在沿正在表征的網(wǎng)絡(luò)路徑的特定第三層節(jié)點(diǎn)或者目標(biāo)主機(jī)處終止，載荷在它們的IP報(bào)頭配置有賦予特定數(shù)值的TTL(存活時(shí)間)值。例如，配置有TTL＝1的載荷將終止在第一跳或者第三層設(shè)備阻礙(device traverse)，而配置有TTL＝2的載荷分組將終止在第二跳。一旦載荷在預(yù)定跳處終止，有關(guān)該載荷與直至該跳的網(wǎng)絡(luò)路徑的相互作用的信息將隨后傳送到接收主機(jī)。非常重要并需要注意的是，兩個(gè)特定標(biāo)記分組之間的一個(gè)或更多個(gè)載荷分組配置有相同的TTL數(shù)值。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采樣階段開(kāi)始于對(duì)沿通向所選的終點(diǎn)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)路徑上的各第三層節(jié)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別。該識(shí)別過(guò)程可以使用例如第三層跟蹤路由機(jī)制，以確定所識(shí)別的終點(diǎn)的可達(dá)性和其間節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。隨后，包含載荷和標(biāo)記的一系列分組發(fā)送到終點(diǎn)主機(jī)，載荷上設(shè)置了TTLExpiry(TTL終止)，以使它們?cè)诓煌哪繕?biāo)主機(jī)上終止。在一個(gè)實(shí)施例中，載荷可以包括任何優(yōu)選協(xié)議(例如UDP)的分組，并且標(biāo)記可以包括ICMPEcho分組。終止載荷能夠致使發(fā)生終止處的目標(biāo)主機(jī)生成ICMP TTLExpiry消息，然后將這些消息轉(zhuǎn)發(fā)到預(yù)先指定的接收主機(jī)。例如，如果使用ICMP生成這些標(biāo)記，則這些標(biāo)記將繼續(xù)到達(dá)終點(diǎn)主機(jī)，并導(dǎo)致ICMPEcho答復(fù)分組回送到接收主機(jī)。任選地，所述標(biāo)記可能在載荷終止的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)處終止，然后有關(guān)標(biāo)記的TTL Expiry消息回送到接收主機(jī)。通過(guò)對(duì)與有序分組組的傳輸開(kāi)始時(shí)間相關(guān)的信息、以及與接收主機(jī)所得消息和答復(fù)的接收時(shí)間相關(guān)的信息進(jìn)行收集和分析，可以評(píng)估出源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)路徑的每一段的特性。在一個(gè)實(shí)施例中，源主機(jī)還可以是接收主機(jī)，而在另選實(shí)施例中，終點(diǎn)主機(jī)是接收主機(jī)。如果不是這種情況，標(biāo)記和載荷可以被設(shè)定以確定一個(gè)用于消息和答復(fù)分組傳輸?shù)牧硗獾慕邮罩鳈C(jī)。在這種情況下，考慮基于該另外的接收主機(jī)位置的消息和答復(fù)分組的傳輸時(shí)間的時(shí)間增加和減小，還需要例如使用全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)使傳送和接收定時(shí)同步，以獲得等同的精度。
在另一實(shí)施例中，為了從終點(diǎn)主機(jī)生成錯(cuò)誤響應(yīng)，通過(guò)以其他協(xié)議對(duì)標(biāo)記進(jìn)行編排可以實(shí)現(xiàn)用于獲得對(duì)標(biāo)記分組的響應(yīng)的等同機(jī)制。例如，標(biāo)記可以使用UDP協(xié)議編排并被設(shè)置為使用終點(diǎn)主機(jī)上的非活動(dòng)端口。該UDP標(biāo)記分組可以生成ICMP Port Unreachable(ICMP端口不可達(dá))響應(yīng)。然而，在任何實(shí)施例中，都應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)載荷分組的協(xié)議的選擇獨(dú)立于對(duì)標(biāo)記分組的協(xié)議的選擇。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明生成的有序分組組的傳輸?shù)氖纠Ｓ行蚍纸M組150在源主機(jī)50處創(chuàng)建，并且尋址終點(diǎn)主機(jī)60，其中載荷分組設(shè)置為T(mén)TL等于2，而標(biāo)記分組位于載荷分組的前后。該有序分組組穿過(guò)第一目標(biāo)主機(jī)70A(在該處，分組的TTL減量)，然后沿著第二段到達(dá)第二目標(biāo)主機(jī)，在這里載荷分組終止，并且有關(guān)它們沿網(wǎng)絡(luò)路徑的傳輸?shù)男畔?70被發(fā)送到用于收集并繼而進(jìn)行分析的預(yù)定接收主機(jī)80。作為示例，該信息可以是來(lái)自第二個(gè)目標(biāo)主機(jī)70B的ICMP TTL Expiry消息的形式。與初始發(fā)送的有序分組組相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記分組繼續(xù)沿網(wǎng)絡(luò)路徑到達(dá)終點(diǎn)主機(jī)60，在這里它們被反射到用于收集并繼而進(jìn)行分析的預(yù)定接收主機(jī)80。作為示例，該信息可以以ICMP Echo答復(fù)分組的形式返回到起點(diǎn)的主機(jī)。在該示例中，這些標(biāo)記分組提供與有序分組組和網(wǎng)絡(luò)之間直至并且包括第二個(gè)目標(biāo)主機(jī)70B的相互作用有關(guān)的信息，第三目標(biāo)主機(jī)70C可以不影響返回信息的計(jì)時(shí)與間隔測(cè)量，因?yàn)樵撃繕?biāo)主機(jī)不會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)標(biāo)記分組之間間隔的變化。在載荷分組終止之后，如果這些標(biāo)記分組中的一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)經(jīng)歷了背景流量，而其他標(biāo)記分組保持原樣，那么標(biāo)記分組之間的間隔可能改變。
隨著載荷分組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路徑，它們受到所經(jīng)過(guò)或者穿過(guò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的其他方面的影響。例如，網(wǎng)絡(luò)路徑中的帶寬收縮、反向通信以及各種變化能夠干擾載荷，并因而干擾與之關(guān)聯(lián)的標(biāo)記。例如，針對(duì)載荷數(shù)、分組大小、往返行程時(shí)間、行程總時(shí)間、分組丟失、間隔以及排序，相對(duì)于來(lái)自源主機(jī)的原始分組，測(cè)量TTL Expiry分組和EchoReply分組返回接收主機(jī)的定時(shí)分布。該數(shù)據(jù)能夠提供一種評(píng)價(jià)上述這些方面的效果和其他網(wǎng)絡(luò)特性的手段。
圖6示出了低容量段對(duì)之前沿較高容量段傳輸?shù)臉?biāo)記分組與載荷分組的間隔的影響。該影響以Van Jacobson圖的形式表述。分組之間的間隔可以在路徑上出現(xiàn)帶寬收縮之處引入。如圖6所示，有序分組組在到達(dá)低容量段210之前的高容量段200內(nèi)間隔緊密。一旦到達(dá)低容量區(qū)域，分組傳輸速率就會(huì)降低，從而致使相鄰分組之間間隔增加。一旦到達(dá)隨后的高容量段220，該分組通常不能減小在穿過(guò)低容量段過(guò)程中產(chǎn)生的間隔，因此分組之間的間隔表示了網(wǎng)絡(luò)路徑兩個(gè)不同段的傳輸速度之間的相互關(guān)系。然而，在沿網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了背景流量的情況下，分組之間的間隔可能改變，其中，如果這種因素僅影響了有序分組組中的一些分組而不是全部分組，那么該因素可能減小這些分組之間的間隔，其中背景流量可以導(dǎo)致受影響分組的延遲增加?？梢詸z測(cè)背景流量的存在及其對(duì)分組的影響，使得可以將受到背景流量影響的分組與沒(méi)有遇到背景流量的分組相區(qū)分。
圖7示出了載荷分組穿過(guò)低容量段210之后終止后的標(biāo)記110的可感知間隔，以及與終止有關(guān)的消息170的產(chǎn)生。以這種方式，標(biāo)記110之間的間隔能夠表示例如沿到終點(diǎn)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)路徑直至并包括與有序分組組關(guān)聯(lián)的載荷分組終止處的節(jié)點(diǎn)的瓶頸的影響。
如果載荷分組終止處的目標(biāo)主機(jī)為瓶頸或者在其后，那么從載荷所終止的點(diǎn)開(kāi)始，標(biāo)記分組可保持其間的間隔，同時(shí)繼續(xù)到達(dá)終點(diǎn)主機(jī)。在某種情況下，標(biāo)記分組可以使到達(dá)終點(diǎn)主機(jī)的行程均衡而不受任何其他現(xiàn)象(例如隨后的瓶頸和背景流量)的影響。從終點(diǎn)主機(jī)反射回來(lái)的標(biāo)記分組同樣可以使到達(dá)接收主機(jī)的行程不受其他現(xiàn)象的影響。在標(biāo)記沒(méi)有遇到其他可感知的影響的情況下，標(biāo)記答復(fù)能夠以代表載荷終止處的節(jié)點(diǎn)的分組間間隔到達(dá)接收主機(jī)，從而提供一種表征網(wǎng)絡(luò)路徑段的手段。在標(biāo)記分組的間隔足夠大的情況中，載荷分組終止后穿過(guò)的低容量段不能影響標(biāo)記分組的間隔。在這種情況中，第一標(biāo)記分組在低容量段傳輸速度的減小不能導(dǎo)致第二標(biāo)記分組的進(jìn)一步延遲，因而標(biāo)記分組之間的間隔在載荷分組終止之后能夠保持恒定。標(biāo)記分組之間的間隔通常不會(huì)減小，然而，如果例如背景流量與其中一個(gè)標(biāo)記分組相互作用而不與另一個(gè)作用，那么標(biāo)記分組之間的間隔可能發(fā)生減小。
作為示例，在標(biāo)記答復(fù)的分布中，由于在隊(duì)列中彼此相遇而進(jìn)行通信競(jìng)爭(zhēng)并被延遲了的標(biāo)記與標(biāo)記答復(fù)，或者已經(jīng)丟棄的標(biāo)記與標(biāo)記答復(fù)可以與那些已返回的、沒(méi)有受到網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)一步影響的標(biāo)記答復(fù)相隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)收到了與終止的載荷有關(guān)的所有答復(fù)，并且標(biāo)記處于它們?cè)谠紓鬏斨械捻樞驎r(shí)，將基于具有最小行程總時(shí)間(TTT)的標(biāo)記，來(lái)選擇用于最大比特率分析的來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)。其他分析可能具有其他的數(shù)據(jù)選擇要求。為了顯示有關(guān)網(wǎng)絡(luò)路徑的更寬范圍的特性，可以維持并分析針對(duì)載荷和標(biāo)記的答復(fù)分組的分布。這些特性可以基于比如分組大小、分組計(jì)數(shù)、協(xié)議和TTL等參數(shù)，這些參數(shù)在有序分組組初始傳輸時(shí)已經(jīng)設(shè)定。通過(guò)對(duì)有關(guān)初始傳輸?shù)臉?biāo)記答復(fù)的分布、有關(guān)傳輸?shù)男畔⒁约坝嘘P(guān)載荷的終止和終止消息接收的分析，從源主機(jī)到預(yù)定終點(diǎn)主機(jī)之間的端對(duì)端網(wǎng)絡(luò)路徑可以逐“跳”或者逐段地表征。該網(wǎng)絡(luò)路徑的特性包括這樣的指標(biāo)，該指標(biāo)包括單向最大比特率、單向傳輸延遲、單向延遲變量和單向可用比特率。
根據(jù)以上所述，清楚了基于分組的網(wǎng)絡(luò)的速率容量不會(huì)影響本發(fā)明采樣階段收集用于隨后分析的相關(guān)信息的能力，從而使得即使對(duì)高速網(wǎng)絡(luò)也能表征整個(gè)網(wǎng)絡(luò)路徑。一個(gè)典型的限制因素是有序分組組可以安全地放置在網(wǎng)絡(luò)路徑上的精度，其中所述因素取決于源主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC，Network Interface Card)。為了提供期望的特性水平，必須能夠?qū)IC進(jìn)行充分控制，以便收集的有關(guān)響應(yīng)的傳輸和接收的時(shí)間的數(shù)據(jù)具有足夠的精度。
實(shí)現(xiàn)表征的分析階段可以根據(jù)預(yù)定的一系列有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)路徑能力和以所需方式在網(wǎng)絡(luò)上布置所需分組的能力的假設(shè)，來(lái)限定實(shí)現(xiàn)表征的分析階段。因此對(duì)于這種分析，可以假定存在一種用于分組制備和傳輸?shù)臋C(jī)制，能夠降低操作系統(tǒng)和其他限制進(jìn)程對(duì)傳輸速率的影響，從而作為鄰近系列的一部分被發(fā)送的分組在時(shí)間上分開(kāi)得最小。因此，來(lái)自源主機(jī)的有序分組組的傳輸速率主要由源主機(jī)的NIC的最大傳輸容量限制。該參數(shù)例如由第二層規(guī)格(例如對(duì)于高速以太網(wǎng)為100Mbps)以及可能存在于IP網(wǎng)絡(luò)的任何第三層影響來(lái)限定。
盡管下面執(zhí)行分析的程序采用了傳送特定的有序分組組，但是本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易理解如何使用另選設(shè)置的有序分組組擴(kuò)展所提供的步驟順序來(lái)確定所需的指標(biāo)，因而同樣被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖8示出了一個(gè)有序分組組，該有序分組組將用來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采樣并且提供了對(duì)網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)行期望分析所需的原始數(shù)據(jù)，其中識(shí)別了有序分組組中的每一個(gè)分組的身份。被稱為載荷分組Li的連續(xù)傳輸?shù)姆纸M系列(其中i為此系列中的指數(shù)并且等于1～n之間的整數(shù))被設(shè)置為當(dāng)以源主機(jī)NIC的最大傳輸容量傳輸時(shí)，這些分組之間的間隔最小。該有序分組組還包括兩個(gè)附加的分組，其中一個(gè)在載荷分組之前另一個(gè)在載荷分組之后，并且這兩個(gè)附加分組被分別稱為標(biāo)記分組M0和M1。相對(duì)于載荷，這些標(biāo)記同樣連續(xù)傳輸，其中標(biāo)記分組與鄰近的載荷分組之間的間隔被最小化。
可以經(jīng)由受評(píng)估的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送各分組，將終點(diǎn)主機(jī)指定為從源主機(jī)可訪問(wèn)的具體IP地址，將源主機(jī)指定為接收主機(jī)。與兩個(gè)標(biāo)記分組關(guān)聯(lián)的TTL參數(shù)可以設(shè)置為最大允許值，例如TTL＝255，而與各載荷分組關(guān)聯(lián)的TTL參數(shù)例如設(shè)置為整數(shù)值h(0＜h＜256)。雖然載荷分組通常在源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間的目標(biāo)主機(jī)終止，但這種結(jié)構(gòu)通常允許標(biāo)記分組到達(dá)終點(diǎn)主機(jī)。在特定的有序分組組中，每一個(gè)載荷分組的TTL值都賦予相同的數(shù)值，然而與其他有序分組組中的載荷分組關(guān)聯(lián)的TTL值是經(jīng)變化的，因此應(yīng)當(dāng)把它看作對(duì)應(yīng)不同目標(biāo)主機(jī)的變量。當(dāng)h值小于源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間路徑上的第三層跳數(shù)目時(shí)，載荷分組Li將會(huì)終止，并且由目標(biāo)主機(jī)將“TTL終止”信息發(fā)送到接收主機(jī)，從而針對(duì)每一個(gè)終止的載荷分組發(fā)送一條消息。在本實(shí)施例中，源主機(jī)與接收主機(jī)是相同的，然而這可能不是實(shí)際情況，因而需要糾正所收集的信息來(lái)考慮另選的配置。與特定有序分組組關(guān)聯(lián)的標(biāo)記分組將傳送到終點(diǎn)主機(jī)而不管關(guān)聯(lián)的載荷分組是否終止。一旦到達(dá)了終點(diǎn)主機(jī)，該終點(diǎn)主機(jī)將向接收主機(jī)發(fā)送響應(yīng)分組(例如以Echo Reply分組的形式)，其中對(duì)于每一個(gè)標(biāo)記分組都發(fā)送一個(gè)Echo Reply。在另選的實(shí)施例中，標(biāo)記分組可以向終點(diǎn)主機(jī)請(qǐng)求ICMP端口不可達(dá)分組，或者標(biāo)記分組可以向終點(diǎn)主機(jī)之前的一些節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求TTL Expiry分組。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用一種特性化了的針對(duì)UDP協(xié)議的協(xié)議限定載荷分組，并且該載荷分組具有相同的大小SL。標(biāo)記分組為ICMP Echo分組，并且都具有相同的大小SM，該大小可能與載荷分組的大小SL不同。從載荷分組終止處的目標(biāo)主機(jī)發(fā)送到接收主機(jī)的ICMP TTL Expiry分組可具有另一大小SE，該大小可能比較小，例如64字節(jié)。從終點(diǎn)主機(jī)發(fā)送到接收主機(jī)的ICMP Echo答復(fù)分組與原始ICMP Echo標(biāo)記分組具有相同的大小SM。
在另選的實(shí)施例中，各標(biāo)記分組可能具有不同的大小，致使ICMPEcho答復(fù)標(biāo)記分組從終點(diǎn)主機(jī)發(fā)送到接收主機(jī)，并與它們各自的原始ICMP Echo標(biāo)記分組的大小相同。在另外的實(shí)施例中，標(biāo)記分組可能為某一其他的協(xié)議(比如UDP)，并且不管它們的原始大小都可以生成從終點(diǎn)主機(jī)到接收主機(jī)的ICMP端口不可達(dá)分組，該分組大小比較小，例如64字節(jié)。
在一個(gè)實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)端對(duì)端采樣和網(wǎng)絡(luò)路徑分析以及為了實(shí)現(xiàn)逐段地表征所選的基于分組的網(wǎng)絡(luò)路徑，下面提供了以下的步驟順序。選擇目標(biāo)主機(jī)，可選地，可以確定第三層跳的數(shù)目H以及源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間的所有可見(jiàn)第三層跳的相應(yīng)IP地址，從而識(shí)別源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間的所有目標(biāo)主機(jī)。隨后，多個(gè)序列的相鄰的載荷分組和標(biāo)記分組的有序組被發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)的IP地址。與不同的有序分組組的載荷分組關(guān)聯(lián)的終止變量TTL可以設(shè)置為在1～H范圍內(nèi)的某值，從而使得可以收集來(lái)自源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間直至并包括終點(diǎn)主機(jī)的所有目標(biāo)主機(jī)的數(shù)據(jù)。所有分組的傳輸時(shí)間都針對(duì)各探測(cè)分組記錄在源主機(jī)上，而每一個(gè)收到的終止或答復(fù)分組的返回分組時(shí)間都記錄在接收主機(jī)上，其中將有關(guān)發(fā)送分組和從其返回的所得返回信息的各定時(shí)聯(lián)系起來(lái)以進(jìn)行分析。對(duì)于特定TTL值，對(duì)分組序列內(nèi)的每一個(gè)分組的定時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且對(duì)于每一個(gè)TTL值，一旦記錄了足夠的統(tǒng)計(jì)，該統(tǒng)計(jì)就可以用來(lái)獲得與特定TTL值識(shí)別的目標(biāo)主機(jī)相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)的范圍。該過(guò)程可以導(dǎo)致針對(duì)每一個(gè)單獨(dú)跳確定的指標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)路徑采樣階段的結(jié)果包括統(tǒng)計(jì)值的收集，該統(tǒng)計(jì)值歸結(jié)于所采樣的端對(duì)端網(wǎng)絡(luò)路徑內(nèi)的每一個(gè)所選的目標(biāo)主機(jī)。與采樣階段中所傳輸?shù)妮d荷分組關(guān)聯(lián)的TTL值提供了一種使收集的信息與特定目標(biāo)主機(jī)具有相關(guān)性的手段。因此，各目標(biāo)主機(jī)都能夠與TTT的統(tǒng)計(jì)數(shù)值相關(guān)聯(lián)，所述TTT可以定義為從源主機(jī)開(kāi)始傳送序列中的第一個(gè)分組直到接收主機(jī)完成對(duì)該序列的特定分組的確認(rèn)接收為止的時(shí)間。另外，每一個(gè)目標(biāo)主機(jī)都能夠與來(lái)自TTT分布的結(jié)論相關(guān)聯(lián)，比如丟失和重新排序。
單個(gè)分組的定時(shí)可以基于在傳輸?shù)脑粗鳈C(jī)上當(dāng)分組完全離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)接口時(shí)的本地時(shí)間與在接收主機(jī)上當(dāng)完全收到確認(rèn)分組時(shí)的本地時(shí)間之間的差異。在一個(gè)實(shí)施例中，定時(shí)是相對(duì)于所發(fā)送和接收的分組的“尾沿”。該測(cè)量值可以被稱為RTT(往返行程時(shí)間)并且與TTT有關(guān)，其中RTT等于TTT減去第一個(gè)分組傳輸直到相關(guān)分組所需的時(shí)間。圖9在一張標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間表中示出了序列組中第四個(gè)分組的TTT與RTT之間的關(guān)系，其中時(shí)間沿圖的縱軸增加。
在采樣階段中，根據(jù)收集的信息確定了表1中每一個(gè)標(biāo)識(shí)出的符號(hào)代表的值。表1介紹了描述應(yīng)用于所采樣的分組統(tǒng)計(jì)的分析所需要的術(shù)語(yǔ)。每一個(gè)指標(biāo)采取適當(dāng)過(guò)濾并應(yīng)用到分組定時(shí)的分布上，以便僅挑選出符合條件的樣本。例如，在前標(biāo)記和在后標(biāo)記的TTT最小值可以要求兩個(gè)數(shù)值來(lái)自相同的有序分組組。表1中定義的數(shù)值能夠評(píng)估有關(guān)基于分組的網(wǎng)絡(luò)的段的特性，包括單向最大比特率、單向傳輸延遲、單向延遲變量和單向可用比特率。
下面，考慮以下假設(shè)，提供了以下根據(jù)一個(gè)實(shí)施例獲得這些特性的過(guò)程。接收主機(jī)與源主機(jī)是相同的。當(dāng)載荷分組為UDP并且它們的TTL設(shè)置為使限定的目標(biāo)主機(jī)比終點(diǎn)主機(jī)遠(yuǎn)時(shí)(例如與載荷分組關(guān)聯(lián)的TTL值大于源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間的跳數(shù))，終點(diǎn)主機(jī)將產(chǎn)生ICMP端口不可達(dá)確認(rèn)分組。返回路徑的等待時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)路徑的邊界部分相稱，并且為使各目標(biāo)主機(jī)收集的信息具有統(tǒng)計(jì)顯著性，已經(jīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了足夠的采樣。假定一旦載荷分組終止，標(biāo)記分組就相互獨(dú)立，因此它們不會(huì)在網(wǎng)絡(luò)路徑上的第三層設(shè)備隊(duì)列中相遇，或者，即使它們相遇，該情況可以被探測(cè)到并且受影響的分組也會(huì)被正確地分析。
表1
單向比特率正如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易理解的那樣，單向比特率可以認(rèn)為是比特在起點(diǎn)與終點(diǎn)之間單向傳輸?shù)淖畲笏俾省Ｈ鐖D6所示，當(dāng)有序分組組中的所有分組到達(dá)比特率瓶頸(例如低容量段)時(shí)，鄰近分組尾沿之間的時(shí)間間隔將會(huì)增大。在沒(méi)有任何其他影響(例如隨后的網(wǎng)絡(luò)容量減少或者背景流量)的情況下，該特性的間隔將持續(xù)。后面的收縮(例如進(jìn)一步減小網(wǎng)絡(luò)容量)可能帶來(lái)分組之間更大的間隔。一旦與特定有序分組組關(guān)聯(lián)的載荷終止，與之關(guān)聯(lián)的兩個(gè)標(biāo)記分組尾沿之間的相對(duì)間隔就會(huì)保持固定并且代表載荷終止時(shí)刻存在載荷。因此，例如假定載荷分組終止后標(biāo)記分組之間有充分的間隔并且不存在背景流量對(duì)其中一個(gè)標(biāo)記分組的影響，則所述標(biāo)記的間隔可以作為網(wǎng)絡(luò)路徑到達(dá)但不超過(guò)所關(guān)聯(lián)的載荷的終止點(diǎn)的性質(zhì)的殘余指示(residual indication)。
可以增加或減少標(biāo)記之間的間隔的情況同樣增加了有關(guān)標(biāo)記分組響應(yīng)的傳輸與接收之間的總時(shí)間。通過(guò)選擇最小時(shí)間Λ0和Λ1，端對(duì)端傳輸并且沒(méi)有遇到任何其他通信的分組最可能用來(lái)評(píng)估單向比特率。收集充足的統(tǒng)計(jì)樣本可以確保這些分組中的至少一對(duì)的最小時(shí)間代表該特性作為第一序列評(píng)估。網(wǎng)絡(luò)對(duì)其他參數(shù)(例如分組大小、載荷數(shù)目和協(xié)議)的敏感性可以進(jìn)一步改善網(wǎng)絡(luò)路徑的表征。
例如，參照?qǐng)D10，圖10示出了計(jì)算單向比特率所需數(shù)據(jù)的示意性表述。與該有序分組組的載荷分組有關(guān)的TTL被設(shè)置為h，因此它們?cè)诖┻^(guò)目標(biāo)主機(jī)h后終止，并且TTL Expiry分組105被發(fā)送到指定的接收主機(jī)。直到載荷終止的點(diǎn)的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)乃俾?單向比特率Bmax)可以被計(jì)算為兩個(gè)標(biāo)記(包括標(biāo)記的尾沿之間的所有標(biāo)記的部分)之間的比特總數(shù)，并且定義如下 單向傳輸延遲正如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易理解的那樣，單向傳輸延遲可以定義為在IP網(wǎng)絡(luò)中假想的零字節(jié)分組從源主機(jī)傳輸?shù)浇K點(diǎn)主機(jī)所用的時(shí)間。對(duì)于本發(fā)明，TTL Expiry的確認(rèn)從目標(biāo)主機(jī)返回的最小RTT代表了分組完成從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)并且返回的往返行程的傳輸時(shí)間。分組在各中間節(jié)點(diǎn)串行化的時(shí)間包括在這些RTT時(shí)間中，其中串行化時(shí)間是分組大小的函數(shù)。在一些情況下，發(fā)送的分組的大小可能與收到的分組的大小不同。對(duì)于一個(gè)零字節(jié)的分組，從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)的傳輸時(shí)間可以是該零字節(jié)分組的RTT的一半，這是因?yàn)橛捎谠摲纸M大小為零字節(jié)并且假設(shè)返回路徑對(duì)稱，沒(méi)有考慮有關(guān)串行化的時(shí)間。
在一個(gè)實(shí)施例中，假設(shè)載荷分組按順序到達(dá)目標(biāo)主機(jī)，第一載荷分組L1的第一最小時(shí)間α1應(yīng)該是最小的。該值包含第一標(biāo)記分組M0和第一載荷分組L1傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)的時(shí)間，加上與L1終止相關(guān)聯(lián)的TTLExpiry分組返回到接收主機(jī)的時(shí)間，其中α1可以如下地確定α1=t1-wayprop+tser(S(M0))+tser(S(Li))+t1-wayprop+tser(S(L1-expiry))---(2)]]>=2×tprop+tser(SL+SM+SE)---(3)]]>其中tprop為單向傳輸時(shí)間，tser(Sx)為SX大小的分組的單向串行化時(shí)間。
因此，通過(guò)改變載荷分組的大小SL，或者標(biāo)記分組大小SM，在采樣階段中可以產(chǎn)生RTT最小值α1的數(shù)值范圍。假設(shè)α1與分組大小SX線性相關(guān)，對(duì)于零字節(jié)大小的分組SX＝0，它的α1的映射數(shù)值可以通過(guò)下列公式計(jì)算，接下來(lái)單向傳輸可以估計(jì)為α1(0)/2。
α1(0)＝α1(Slarge)-Slarge×[(α1(Slarge)-α1(Ssmall))/(Slarge-Ssmall) (4)其中α1(SX)為值SX＝SL+SM+SE的最小TTT，并且SL與SM二者具有不同的大小，因而Slarge＞＞Ssmall。
單向延遲變量正如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易理解的那樣，單向延遲變量可以定義為分組沿特定路徑的傳輸時(shí)間范圍，并且可能與系統(tǒng)中出現(xiàn)的“抖動(dòng)”有關(guān)。該指標(biāo)代表分組延遲的分布。例如，在繁忙的網(wǎng)絡(luò)中，隨著背景流量的水平在網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)變化，各分組可能表現(xiàn)出獨(dú)特的延遲。在本發(fā)明的情況下中，單向延遲變量定義為分組從源主機(jī)傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)的所用時(shí)間的變化，因?yàn)樗梢詮囊幌盗械挠行蚍纸M組中的特定分組隨時(shí)間的TTT分布中推斷。
在本發(fā)明采樣階段提取的載荷的TTT值τi可以表示其分布的關(guān)鍵指標(biāo)。圖11示出了在簡(jiǎn)化的單個(gè)分組的情況下(在這種情況下，RTT等于τ0，僅包含一個(gè)分組的有序分組組的TTT值)RTT的典型分布，其中x軸代表RTT，單位毫秒(ms)，而y軸代表特定RTT的出現(xiàn)頻率。另外，還示意性地表示了該典型分布的最小時(shí)間300、平均時(shí)間310和標(biāo)準(zhǔn)偏差320。該RTT分布可以是例如分組大小或者分組類型的函數(shù)。有序分組組的TTT值τi的分布在本質(zhì)上是相似的，并且可以從單獨(dú)的RTT分布中導(dǎo)出。
代表單向延遲變量整體分布的近似單值表達(dá)可以等于變量系數(shù)CoV，該變量系數(shù)定義如下 其中所選的標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均值通常針對(duì)第一個(gè)載荷分組或者最后一個(gè)載荷分組的TTT而言。
該單向延遲變量還可相對(duì)于所發(fā)送載荷分組的大小或者數(shù)量來(lái)表示。然而，TTT平均值的使用包括了對(duì)有關(guān)返回路徑性質(zhì)的假定，即它與邊境路徑在等待時(shí)間上是對(duì)稱的，并且限制作用(比如反向通信或者協(xié)議專用速率限制)在返回路徑上可以忽略。
單向可用比特率單向可用比特率可以用來(lái)描述應(yīng)用中可用的最大比特率Bmax的百分比。在背景流量和其他隨時(shí)間變化的限制作用存在時(shí)，可用比特率通常隨時(shí)間變化?？捎帽忍芈实娜魏沃笜?biāo)表示隨時(shí)間的粗略打磨(coarse-graining)或者平均。本發(fā)明所考慮的可用比特率的值表示在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)采樣的整個(gè)過(guò)程中可用比特率的平均值?？捎帽忍芈实钠骄礎(chǔ)i(T)可以定義如下
Ai(T)=BmaxT∫0T(1-λ(t))dt---(6)]]>其中λ(t)為關(guān)于時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，表示背景流量占據(jù)總?cè)萘康姆謹(jǐn)?shù)。
應(yīng)當(dāng)注意，網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)際上是離散的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻分組都不能部分地占據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈路。當(dāng)在時(shí)刻t路徑無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的背景流量時(shí)，函數(shù)λ(t)賦值為0，而當(dāng)路徑包含背景流量時(shí)，賦值為1。當(dāng)該粗略打磨的周期T遠(yuǎn)大于任何分組沿網(wǎng)絡(luò)路徑傳遞到給定點(diǎn)所需的時(shí)間時(shí)，可以有效地近似認(rèn)為λ(t)是連續(xù)的。
假定特定的端對(duì)端路徑提供了從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)的單向比特率Bmax(推導(dǎo)的Bmax)，則第一個(gè)標(biāo)記分組M0的尾沿與最后一個(gè)標(biāo)記分組M1的尾沿之間的時(shí)間可以涉及該最大比特率。如果假定可用比特率為最大比特率的簡(jiǎn)分?jǐn)?shù)x×Bmax，那么分?jǐn)?shù)x將決定從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)傳遞相同量的數(shù)據(jù)所需總時(shí)間的增加，并且定義如下發(fā)送的比特總數(shù)＝Bmax×(t1-t0)＝Bavail×(t2-t0) Bavail＝Bmax×x (7)其中可以用最小TTT(α)和平均TTT(τ)來(lái)表達(dá)分?jǐn)?shù)x＝(t1-t0)/(t2-t0)，因此x＝α/τ。
作為示例，圖12示出了可用比特率和最大比特率之間比較的示意圖。具體地，當(dāng)在一部分網(wǎng)絡(luò)中不存在背景流量時(shí)，可用比特率將是最大比特率，并且如圖12(a)所示，第一個(gè)標(biāo)記分組的尾沿與最后一個(gè)標(biāo)記分組的尾沿之間的時(shí)間表示為t1-t0。如圖12(b)所示，在存在背景流量時(shí)，可用比特率為最大比特率的分?jǐn)?shù)，第一個(gè)標(biāo)記分組的尾沿與最后一個(gè)標(biāo)記分組的尾沿之間的時(shí)間表示為t2-t0。可以注意到，t2大于t1，因此，在存在背景流量時(shí)，相同量信息的傳遞時(shí)間將增加。
取決于采取的假設(shè)以及包含的網(wǎng)絡(luò)影響，可用比特率Bavail可以用有序分組組中載荷的第一個(gè)分組和最后一個(gè)分組來(lái)定義，或者用標(biāo)記分組來(lái)定義。因?yàn)榉聪蛲ㄐ呕蛘咂渌拗谱饔枚紳撛诘貙?duì)傳輸分組的傳遞敏感，所以載荷的第一個(gè)分組可能是最具代表性的。任選地，可以假定載荷的存在可以使反向通信的變化率穩(wěn)定并且最后一個(gè)載荷分組的使用是合理的。使用標(biāo)記分組需要一些關(guān)于經(jīng)過(guò)目標(biāo)主機(jī)的限制作用的假設(shè)，因?yàn)闃?biāo)記的平均TTT與最小RTT不同，可能包括一些沿網(wǎng)絡(luò)路徑的在載荷終止之后的附加的瞬時(shí)延遲。應(yīng)當(dāng)注意，使用平均TTT意味著有關(guān)相對(duì)于邊境路徑的返回路徑性質(zhì)的假設(shè)可適用于給定的情況。
自適應(yīng)采樣和測(cè)試流程正如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易理解的那樣，基于分組的網(wǎng)絡(luò)路徑的性質(zhì)可以是略微變化的?？赡茚槍?duì)表征過(guò)程所占用的時(shí)間優(yōu)化路徑和其元素的表征。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)使用自適應(yīng)采樣和相關(guān)分析的應(yīng)用，可以最優(yōu)化采樣過(guò)程。這種自適應(yīng)采樣過(guò)程從評(píng)估預(yù)定的指示器開(kāi)始，這可以通過(guò)使用非最佳采樣技術(shù)產(chǎn)生。隨后，為了改進(jìn)采樣技術(shù)，進(jìn)行一個(gè)或更多個(gè)自適應(yīng)操作。最后，為了確定是否已經(jīng)進(jìn)行了充分的采樣以將被評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)路徑表征到期望的精度水平，使用了收斂過(guò)程。
在一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)過(guò)程檢查原始分組定時(shí)以及次最佳采樣技術(shù)的圖案的丟失值，其中這些圖案稱為指示器。從采樣的觀點(diǎn)出發(fā)，這些指示器使得能夠決定另選的采樣技術(shù)(測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)路徑將以一種改進(jìn)的方式響應(yīng)該技術(shù))。該自適應(yīng)過(guò)程可以反復(fù)地對(duì)采樣技術(shù)進(jìn)行更替或者自適應(yīng)，直到可以確定對(duì)測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)路徑最有效的采樣技術(shù)。另外，可以針對(duì)與測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)路徑的一個(gè)跳，與其他跳隔絕地進(jìn)行自適應(yīng)過(guò)程，或者可以任選地基于網(wǎng)絡(luò)路徑跳的整個(gè)序列或子序列進(jìn)行自適應(yīng)過(guò)程。
在一個(gè)實(shí)施例中，采樣結(jié)果中存在指示器可以表示已經(jīng)使用了次最佳采樣技術(shù)。可替換地，在采樣結(jié)果中的零指示器可以表示采樣技術(shù)對(duì)測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)路徑的表征是有效的。在特定采樣結(jié)果中還可能有多個(gè)指示器，多個(gè)指示器可以表示多重次最佳采樣技術(shù)的參數(shù)，或者多個(gè)指示器可以表示單一的更專用的次最佳采樣技術(shù)的參數(shù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)操作限定了對(duì)采樣技術(shù)及其參數(shù)的變化，其中每一操作都可以設(shè)計(jì)為對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境組的調(diào)節(jié)和補(bǔ)償。單一操作或者多個(gè)操作可以運(yùn)用于采樣技術(shù)。此外，例如一項(xiàng)操作可以重復(fù)地使用，或者交替地逆向使用，其中此操作的效果被取消以產(chǎn)生相反的作用，從而例如提供了一種從測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)中展現(xiàn)所需效果的手段。
在一個(gè)實(shí)施例中，存在于特定采樣技術(shù)的采樣結(jié)果的特定組中的一個(gè)或更多個(gè)指示器的組可以決定用于產(chǎn)生更加有效的采樣技術(shù)的操作。例如，基于上述指示器，一項(xiàng)操作或者多項(xiàng)操作可以應(yīng)用于當(dāng)前的采樣技術(shù)參數(shù)。例如，自適應(yīng)過(guò)程可以繼續(xù)監(jiān)視次最佳采樣技術(shù)指示器的采樣結(jié)果，并隨后對(duì)該采樣技術(shù)反復(fù)地進(jìn)行操作，直到發(fā)現(xiàn)最有效的技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，僅當(dāng)充足的證據(jù)表明該自適應(yīng)將產(chǎn)生更精確的結(jié)果時(shí)，才對(duì)采樣技術(shù)進(jìn)行自適應(yīng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行了收斂性過(guò)程，其中這種過(guò)程是一種自適應(yīng)分析，該分析可以檢查為了精確確定網(wǎng)絡(luò)性能特性所需的穩(wěn)定性而收集的樣本。該收斂性過(guò)程可以確定已經(jīng)收集的測(cè)試樣本的數(shù)量是否足以獲得穩(wěn)定性，并且如果不能獲得，該收斂性過(guò)程可以指示大約還需要多少測(cè)試樣本以獲得穩(wěn)定性。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在自適應(yīng)過(guò)程中，可以保持過(guò)去的自適應(yīng)的歷史記錄，并且在自適應(yīng)過(guò)程中，該歷史記錄可以在對(duì)采樣技術(shù)參數(shù)作出變化之前查閱。在一些情況中，被設(shè)計(jì)用來(lái)影響的采樣技術(shù)參數(shù)的自適應(yīng)可能不會(huì)對(duì)隨后的采樣產(chǎn)生期望的作用。當(dāng)指示器以及隨后的一項(xiàng)或多項(xiàng)自適應(yīng)操作不產(chǎn)生期望的作用時(shí)，該自適應(yīng)過(guò)程可以限制對(duì)其執(zhí)行自適應(yīng)的指示器的重要性。以這種方式，該自適應(yīng)過(guò)程降低所選指示器的影響，該指示器在過(guò)去對(duì)于受評(píng)價(jià)的特定網(wǎng)絡(luò)路徑已經(jīng)失效。
指示器指示器是采樣結(jié)果中不理想的特性或者圖案，代表了一種或更多種次最佳采樣技術(shù)。采樣結(jié)果中的零指示器可以表示該采樣技術(shù)對(duì)測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)路徑的表征是有效的。然而，采樣結(jié)果中的零指示器僅表示該采樣技術(shù)僅對(duì)限定的指示器表示的特征組有效，也就是說(shuō)沒(méi)有不理想的特征。
在一個(gè)實(shí)施例中，次最佳采樣技術(shù)參數(shù)或者網(wǎng)絡(luò)壓力的幾個(gè)指示器可能來(lái)自原始分組定時(shí)和丟失的值，所述網(wǎng)絡(luò)壓力或者是有意的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制或者是無(wú)意的網(wǎng)絡(luò)缺陷。這些指示器包括，但不是全部包括標(biāo)記重排、標(biāo)記壓縮、載荷重排、標(biāo)記丟失率、載荷丟失率、報(bào)告的網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤、慢的端主機(jī)以及這些條件的特定組合。
下面提供一種從采樣過(guò)程中收集的數(shù)據(jù)確定這些指示器的方法，然而容易理解，可以獲得每一個(gè)指示器的替換的定義。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中隨尾標(biāo)記通過(guò)引導(dǎo)標(biāo)記時(shí)，標(biāo)記重排發(fā)生。因此，通過(guò)比較引導(dǎo)標(biāo)記分組和隨尾標(biāo)記分組的接收時(shí)間可以提供標(biāo)記重排指示器，其中較小隨尾標(biāo)記的接收時(shí)間表示網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中標(biāo)記改變的位置。
標(biāo)記壓縮是標(biāo)記重排的較緩和形式，其中標(biāo)記分組被壓縮，即使得其相互更接近，但是不改變接收次序。將引導(dǎo)標(biāo)記和隨尾標(biāo)記在傳輸時(shí)間上的差異與這些相同分組之間在接收時(shí)間上的差異進(jìn)行比較，可以提供標(biāo)記壓縮指示器。在預(yù)定的閾值內(nèi)較小接收時(shí)間的變化量，可以表示與隨尾標(biāo)記相比，引導(dǎo)標(biāo)記在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中被不相稱地延遲了。
在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中，當(dāng)載荷分組改變次序時(shí)，發(fā)生載荷重排。載荷重排指示器可以被認(rèn)為是與標(biāo)記重排指示器同義，只不過(guò)是基于載荷分組定時(shí)。
標(biāo)記分組丟失指示器可以是一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組中丟失的觀測(cè)結(jié)果，而載荷丟失指示器可以是一個(gè)或更多個(gè)載荷分組中丟失的觀測(cè)結(jié)果。
此外，報(bào)告的網(wǎng)絡(luò)條件可以是來(lái)自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者第三層設(shè)備的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤或者網(wǎng)絡(luò)壓力的明白指示。這些報(bào)告的網(wǎng)絡(luò)條件指示器在基于分組的網(wǎng)絡(luò)中通常但不限于采用ICMP消息的形式。
慢的端主機(jī)指示器可以定義為隨尾標(biāo)記分組與引導(dǎo)標(biāo)記分組TTT之差，與最后載荷分組與最前載荷分組TTT之差的比，其中比值充分大于1時(shí)可以表示慢的端主機(jī)。
在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于基于分組丟失的指示器，當(dāng)從初始發(fā)送分組直到經(jīng)過(guò)合理量的時(shí)間而沒(méi)有收到確認(rèn)答復(fù)分組時(shí)，認(rèn)為分組丟失。在將分組分類為丟失之前的合理量時(shí)間的界定可以由測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)路徑?jīng)Q定，并且可以在普通基于分組的網(wǎng)絡(luò)情況中極大地變化。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易理解，有一些眾所周知的用于確定所期望分組經(jīng)過(guò)時(shí)間的機(jī)制，這些機(jī)制可以用來(lái)定義合理量的時(shí)間。在另選實(shí)施例中，否定確認(rèn)可以用來(lái)判斷分組的丟失。
自適應(yīng)操作在一個(gè)實(shí)施例中，利用自適應(yīng)操作來(lái)優(yōu)化活動(dòng)的采樣技術(shù)，并且自適應(yīng)操作可以有以下的調(diào)整，該調(diào)整例如包括改變載荷數(shù)、改變載荷大小、改變標(biāo)記大小、逐漸改變標(biāo)記大小、逐漸改變載荷大小、改變載荷分組參數(shù)、改變標(biāo)記分組參數(shù)以及改變迭代數(shù)量。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)操作定義為1)通過(guò)在一定限度內(nèi)增加或者減少載荷數(shù)目的方式改變載荷數(shù)目，而可以改變對(duì)測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)路徑的需求。增加載荷數(shù)將產(chǎn)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)主機(jī)的更多需求，而減少載荷數(shù)具有相反的效果。2)通過(guò)在一定限度內(nèi)增加或者減少載荷大小來(lái)改變載荷大小，可以避免一些類型的分組過(guò)濾和避免干擾采樣過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)缺陷狀況。3)通過(guò)在一定限度內(nèi)增加或者減少標(biāo)記大小來(lái)改變標(biāo)記大小，可以改變對(duì)測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)路徑和終點(diǎn)主機(jī)的需求。例如，增加標(biāo)記大小對(duì)端主機(jī)和將端主機(jī)連接到其余網(wǎng)絡(luò)路徑的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生更多需求。4)逐漸改變標(biāo)記分組大小可以要求獨(dú)立地改變引導(dǎo)標(biāo)記和隨尾標(biāo)記的大小，以在引導(dǎo)標(biāo)記小于隨尾標(biāo)記時(shí)引起向前的斜率，或者在引導(dǎo)標(biāo)記大于隨尾標(biāo)記時(shí)引起向后斜率。以這種方式改變標(biāo)記分組大小可獨(dú)立改變各標(biāo)記分組的生存性以及定時(shí)特性。5)逐漸改變載荷分組大小可以在載荷組內(nèi)對(duì)所有的分組引起向前或向后的斜率。以這種方式改變載荷分組大小可以改變載荷分組作為一個(gè)整體的生存性以及定時(shí)特性。6)改變載荷分組參數(shù)可以在運(yùn)用各種探測(cè)分組設(shè)置時(shí)探究網(wǎng)絡(luò)特性。可以改變的載荷分組參數(shù)包括，例如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型等。具有不同分組參數(shù)的載荷分組可能使用到達(dá)相同主機(jī)的不同網(wǎng)絡(luò)路徑，可能具有不同的響應(yīng)定時(shí)和丟失特性，還可能應(yīng)用了不同的網(wǎng)絡(luò)策略。7)改變標(biāo)記分組參數(shù)可以在運(yùn)用各種探測(cè)分組設(shè)置時(shí)與端主機(jī)的響應(yīng)配合探究網(wǎng)絡(luò)特性?？梢哉{(diào)節(jié)的標(biāo)記參數(shù)包括，例如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、生存時(shí)間以及協(xié)議專用參數(shù)(比如端口號(hào))。具有不同分組參數(shù)的標(biāo)記分組可使用到達(dá)目標(biāo)主機(jī)的不同網(wǎng)絡(luò)路徑，可能具有不同的目標(biāo)主機(jī)響應(yīng)定時(shí)和丟失特性，還可能應(yīng)用了不同的網(wǎng)絡(luò)策略。8)改變所執(zhí)行的、用以計(jì)算高層網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)(例如可用帶寬、單向比特率和單向傳輸延遲)的迭代數(shù)量和/或樣本數(shù)量。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采樣時(shí)，同樣不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行過(guò)度采樣，此時(shí)需要該自適應(yīng)操作。例如，過(guò)多采樣可能將遠(yuǎn)程影響并入性能測(cè)量值以及不必要的檢測(cè)時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)通信。相反的是，過(guò)少的樣本數(shù)量不可能獲得網(wǎng)絡(luò)真實(shí)的性能，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估的精確度低。
下表描述了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指示器、所需的預(yù)設(shè)條件和自適應(yīng)過(guò)程的響應(yīng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在沒(méi)有滿足所需的預(yù)設(shè)條件時(shí)，可以有針對(duì)存在于采樣結(jié)果中的特定指示器的已定義的響應(yīng)。在這種情況下，自適應(yīng)過(guò)程的歷史記錄可以用來(lái)確定最有效的次最佳檢測(cè)方法，例如可以用來(lái)表征正在評(píng)估的網(wǎng)絡(luò)。
表2
收斂在一個(gè)實(shí)施例中，與自適應(yīng)過(guò)程關(guān)聯(lián)的收斂過(guò)程提供了一個(gè)或更多個(gè)有關(guān)于精確網(wǎng)絡(luò)性能表征所需的采樣數(shù)量的評(píng)估量，并且還可以確定是否進(jìn)行了足夠的采樣。例如，網(wǎng)絡(luò)采樣過(guò)度或網(wǎng)絡(luò)采樣不足都是不期望的。例如，如果進(jìn)行了過(guò)多的采樣，采樣處理可能無(wú)意中獲得可能影響網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的遠(yuǎn)程影響并且不必要地增加了檢測(cè)時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。相反的是，如果進(jìn)行了過(guò)少的采樣，從這些樣本中獲得的網(wǎng)絡(luò)性能表征將會(huì)有較大的置信區(qū)間，降低了計(jì)算結(jié)果的有效性，即它的精度。
在一個(gè)實(shí)施例中，收斂過(guò)程可以估算采樣期間與其自身有關(guān)的收斂指示器。在一個(gè)實(shí)施例中，有三個(gè)與網(wǎng)絡(luò)性能表征有關(guān)的收斂指示器，每一個(gè)收斂指示器可以捕捉非瞬時(shí)特性、瞬時(shí)特性或者診斷特性之一的穩(wěn)定性，其中非瞬時(shí)特性或者指標(biāo)不隨時(shí)間改變，瞬時(shí)特性或者指標(biāo)隨時(shí)間變化，而診斷特性可以形成有關(guān)網(wǎng)絡(luò)功能異常的推斷基礎(chǔ)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在設(shè)定一些合理的漸近值之前，可以監(jiān)視收斂指示器接近它均衡值的速率。為了確定所選收斂指示器相對(duì)于采樣速率的變化速率，本發(fā)明在此方面的實(shí)現(xiàn)是基于收斂指示器的當(dāng)前統(tǒng)計(jì)值與以前值的比較。例如，如果系列中特定分組的最小傳輸時(shí)間對(duì)于最后的x次采樣沒(méi)有變化，那么基于這些最小值的任何測(cè)量都將認(rèn)為相對(duì)于預(yù)期值是穩(wěn)定的。
在一個(gè)實(shí)施例中，這三個(gè)收斂指示器是單獨(dú)基于分組定時(shí)和丟失分布的，并且不需要更高層信息或者訪問(wèn)大量歷史記錄信息。上述瞬時(shí)網(wǎng)絡(luò)特性指示器是所選分組(通常為最后的載荷分組或隨尾標(biāo)記分組)的RTT或TTT的平均值。上述非瞬時(shí)網(wǎng)絡(luò)特性指示器是一個(gè)分組或者混合分組(通常為標(biāo)記分組)的最小分組的TTT變化量。上述診斷網(wǎng)絡(luò)特性指示器是特定樣本中分組系列的各載荷分組和標(biāo)記分組的分組丟失分布。
在一個(gè)實(shí)施例中，收斂過(guò)程包括五個(gè)階段，其中對(duì)每一個(gè)新樣本調(diào)用前三個(gè)階段，而剩余的兩個(gè)階段周期性的或者根據(jù)要求調(diào)用。以這種方式劃分階段能夠允許具有更高計(jì)算要求的函數(shù)被以更低頻率調(diào)度，從而降低對(duì)收斂分析的整體計(jì)算要求。具體地，針對(duì)相對(duì)于累積樣本的穩(wěn)定性，收斂過(guò)程在整個(gè)采樣期間檢查收斂指示器。當(dāng)累積的樣本的分布精確地估算出總體分布時(shí)，該樣本分布被認(rèn)為已經(jīng)收斂。因此，當(dāng)樣本分布已經(jīng)收斂時(shí)，增加新樣本到該分布將不能明顯改變?cè)摲植肌?br> 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，收斂的五個(gè)階段是1)百分比變化函數(shù)；2)二進(jìn)制串編碼器；3)熵編碼器；4)熵分析函數(shù)；以及5)收斂指示器穩(wěn)定性函數(shù)。
收斂的第一階段是由百分比變化函數(shù)提供的，該百分比變化函數(shù)比較樣本與存在的收集樣本結(jié)合前后的收斂指示器。此外，可以組合一個(gè)或更多個(gè)百分比變化函數(shù)以形成用于收斂的這一階段的綜合百分比變化函數(shù)。例如，針對(duì)非瞬時(shí)網(wǎng)絡(luò)特性的樣本百分比變化的實(shí)現(xiàn)可以包括計(jì)算引導(dǎo)標(biāo)記和隨尾標(biāo)記的最快TTT時(shí)間之間的百分比變化，和可以作為整體百分比變化函數(shù)的兩個(gè)收斂指示器之間的最大百分比變化。
收斂的第二階段是由二進(jìn)制串函數(shù)(該二進(jìn)制串函數(shù)對(duì)0和1的串進(jìn)行編碼)提供的，把單個(gè)的數(shù)位添加到用于所收集的各樣本的串中。當(dāng)特定樣本的百分比變化函數(shù)結(jié)果大于預(yù)定的閾值時(shí)，該函數(shù)添加1，否則添加0。
收斂的第三階段是由熵編碼器提供的，該熵編碼器從二進(jìn)制串中刪除冗余信息以產(chǎn)生熵串。當(dāng)進(jìn)行采樣時(shí)，二進(jìn)制串為使用游程長(zhǎng)度編碼方法形式編制的熵。任選地，可以用任何熵編碼器來(lái)代替游程長(zhǎng)度編碼器。在另一個(gè)實(shí)施例中，采樣實(shí)現(xiàn)熵編碼器不需要逆向轉(zhuǎn)換，于是在執(zhí)行收斂過(guò)程中可以改進(jìn)時(shí)間和空間要求。
收斂的第四階段是由熵分析函數(shù)提供的，該熵分析函數(shù)比較包含在熵串較早部分中的熵的量，確定包含在熵串較晚部分中的熵的量。通過(guò)檢測(cè)在熵編碼的串中的這些部分的長(zhǎng)度可以估計(jì)在串不同部分中的熵的量。相對(duì)于輸入的串長(zhǎng)度，較長(zhǎng)的熵串表示了較多的熵，而較短的串則表示了較少的熵。例如，當(dāng)全部樣本穩(wěn)定時(shí)，串的末端包含較少的熵。
收斂的最后階段是通過(guò)評(píng)估收斂指示器穩(wěn)定性(檢測(cè)在二進(jìn)制串末端的相對(duì)于串剩余部分的熵)提供的。
在一個(gè)實(shí)施例中，收斂指示器穩(wěn)定性評(píng)估的樣本實(shí)現(xiàn)將串分成最小的熵串和剩余串。該最小熵串通過(guò)在熵串中搜尋包含最后二進(jìn)制數(shù)位并且包含最少量的熵的子串而發(fā)現(xiàn)。剩余字符串與最小熵串的熵值之比構(gòu)成熵比。熵比可以任選地映射到函數(shù)上，該函數(shù)將熵比轉(zhuǎn)換成適當(dāng)比例百分比收斂值。在該實(shí)現(xiàn)中，該比值可以映射到如下形式的二次函數(shù)上 在另選實(shí)施例中，收斂指示器穩(wěn)定性的樣本實(shí)現(xiàn)計(jì)算出游程長(zhǎng)度編碼串?dāng)?shù)值的第一統(tǒng)計(jì)矩和第二統(tǒng)計(jì)矩，也就是游程長(zhǎng)度矩(run-lengthmoment)。最后游程長(zhǎng)度值與游程長(zhǎng)度矩的正3-sigma值之比構(gòu)成了熵比。然后該熵比映射到如下形式的函數(shù)上(9)比值＝收斂％測(cè)試流程邏輯在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)試流程可以修改為自適應(yīng)采樣過(guò)程的反饋過(guò)程的一部分，其中采樣階段的結(jié)果可能更改隨后選擇的采樣參數(shù)以及以后采樣對(duì)象的選擇。
該測(cè)試流程邏輯能夠控制對(duì)自適應(yīng)操作所述的機(jī)制和收斂。這種邏輯還可以識(shí)別并消除測(cè)量過(guò)程的冗余、條件、選項(xiàng)或其他不適宜實(shí)現(xiàn)測(cè)試目的的情況。
在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)試流程邏輯需要在完成測(cè)試平衡之前估算源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間的連通性。關(guān)于參數(shù)化，因?yàn)槌^(guò)了路徑MTU的分組通常丟失，因而從源主機(jī)到終點(diǎn)主機(jī)的路徑MTU的測(cè)量值建立了可以有效地被使用的最大分組大小。例如，在復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)中，針對(duì)分組丟失圖案，可探測(cè)并識(shí)別網(wǎng)絡(luò)路徑中的速率限制，因而采樣階段自適應(yīng)以避免或者考慮所探測(cè)到的速率限制的影響。另外，例如采樣階段中一個(gè)或更多個(gè)指示器的緩慢收斂或者沒(méi)有收斂可能引起選擇最佳采樣模式的自適應(yīng)循環(huán)。
變型例應(yīng)該理解，雖然出于說(shuō)明的目的在此描述了本發(fā)明具體的實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變化。具體地說(shuō)，提供用于根據(jù)本發(fā)明的方法控制計(jì)算機(jī)的操作和/或構(gòu)成本發(fā)明系統(tǒng)的組件的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或程序元件，或存儲(chǔ)機(jī)器可讀的信號(hào)的程序存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)裝置(比如固體或流體傳送介質(zhì)、磁芯纜或光纜、帶或盤(pán)等)，都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
此外，該方法的各步驟可以在任何通用計(jì)算機(jī)(比如PC機(jī)、服務(wù)器等上)執(zhí)行，并且與由任何編程語(yǔ)言(比如C++、Java、Pl/l等)生成的一個(gè)或更多個(gè)程序單元、模塊或?qū)ο?或其一部分)相對(duì)應(yīng)。另外，每一步，或者完成所述步驟的文件或?qū)ο蟮?，可以由為此目的設(shè)計(jì)的專用硬件或者電路模塊執(zhí)行。
如此描述了本發(fā)明的實(shí)施例，很明顯這些實(shí)施例可以以多種方式變化。這些變型不應(yīng)被認(rèn)為脫離了本發(fā)明的精神和范圍，并且所有對(duì)本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的改變都包括在所附權(quán)利要求
的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于表征基于分組的網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的方法，所述端對(duì)端路徑包括兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述方法包括如下步驟a)生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組，每一個(gè)有序分組組包括兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組和一個(gè)或更多個(gè)載荷分組，所有所述分組都設(shè)置成沿由源主機(jī)和終點(diǎn)主機(jī)限定的共用端對(duì)端路徑傳輸，其中所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組設(shè)置成經(jīng)過(guò)所述端對(duì)端路徑到預(yù)定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定節(jié)點(diǎn)為沿端對(duì)端路徑的任何節(jié)點(diǎn)；b)從所述源主機(jī)沿所述共用端對(duì)端路徑傳輸所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組；c)收集與所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的傳輸有關(guān)的數(shù)據(jù)；以及d)分析所述數(shù)據(jù)，從而顯現(xiàn)所述端對(duì)端路徑的特性。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述收集數(shù)據(jù)的步驟在接收主機(jī)進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，所述接收主機(jī)是源主機(jī)。
4.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，所述接收主機(jī)是所述端對(duì)端路徑外的節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的步驟包括用生存時(shí)間值配置所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組。
6.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的步驟包括配置所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組，以產(chǎn)生來(lái)自所述預(yù)定節(jié)點(diǎn)的端口不可到達(dá)響應(yīng)。
7.如權(quán)利要求
5所述的方法，其特征在于，所述端對(duì)端路徑包括位于所述源主機(jī)和所述終點(diǎn)主機(jī)之間的一個(gè)或更多個(gè)目標(biāo)主機(jī)，并且設(shè)置所述生存時(shí)間值，以使所述一個(gè)或更多個(gè)載荷在所述一個(gè)或更多個(gè)目標(biāo)主機(jī)中的一個(gè)主機(jī)上終止。
8.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的步驟包括使用選自ICMP、UDP和TCP的協(xié)議配置所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組和所述兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組。
9.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的步驟包括用生存時(shí)間值配置所述兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組，以使所述兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組在到達(dá)所述終點(diǎn)主機(jī)之前終止，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組的終止發(fā)生在所述標(biāo)記分組穿過(guò)預(yù)定節(jié)點(diǎn)之后。
10.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述收集數(shù)據(jù)的步驟包括收集與所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組從所述源主機(jī)傳輸有關(guān)的時(shí)間數(shù)據(jù)，以及在接收主機(jī)處與對(duì)所述有序分組組的答復(fù)的接收有關(guān)的時(shí)間數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求
10所述的方法，其特征在于，在收集了統(tǒng)計(jì)顯著性量的時(shí)間數(shù)據(jù)之前一直執(zhí)行收集數(shù)據(jù)的步驟。
12.如權(quán)利要求
10所述的方法，其特征在于，所述分析所述數(shù)據(jù)的步驟包括評(píng)估所述兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組和所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組中的一個(gè)或更多個(gè)分組的行程總時(shí)間、最小行程總時(shí)間、最大行程總時(shí)間、平均行程總時(shí)間、行程總時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)偏差以及丟失率中的一個(gè)或更多個(gè)。
13.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組包括第一個(gè)標(biāo)記分組，隨后是一個(gè)或更多個(gè)載荷分組，再后是第二個(gè)標(biāo)記分組。
14.如權(quán)利要求
13所述的方法，其特征在于，所述分析所述數(shù)據(jù)的步驟包括確定單向比特率。
15.如權(quán)利要求
13所述的方法，其特征在于，所述分析所述數(shù)據(jù)的步驟包括確定單向傳輸延遲。
16.如權(quán)利要求
13所述的方法，其特征在于，所述分析所述數(shù)據(jù)的步驟包括確定單向延遲變量。
17.如權(quán)利要求
13所述的方法，其特征在于，所述分析所述數(shù)據(jù)的步驟包括確定單向可用比特率。
18.如權(quán)利要求
14所述的方法，其特征在于，所述單向比特率Bmax基本上被確定如下Bmax＝(n×SL+SM+)/(Λ1-Λ0)其中n是載荷分組的數(shù)目，SL是一個(gè)載荷分組的大小，SM是一個(gè)標(biāo)記分組的大小，Λ1是所述第二個(gè)標(biāo)記分組的最小行程總時(shí)間，以及Λ0是所述第一個(gè)標(biāo)記分組的最小行程總時(shí)間。
19.如權(quán)利要求
16所述的方法，其特征在于，所述單向延遲變量基本上通過(guò)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)偏差的變量系數(shù)和第一個(gè)載荷分組或最后一個(gè)載荷分組的行程總時(shí)間的平均值確定。
20.如權(quán)利要求
18所述的方法，其特征在于，所述單向可用比特率Bavail基本上被確定如下Bavail＝Bmax×[(t1-t0)/(t2-t0)]其中(t1-t0)為在最大比特率時(shí)所述第一個(gè)標(biāo)記分組的尾沿與最后一個(gè)標(biāo)記分組的尾沿之間的時(shí)間，(t2-t0)為在可用比特率時(shí)所述第一個(gè)標(biāo)記分組的尾沿與最后一個(gè)標(biāo)記分組的尾沿之間的時(shí)間。
21.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，修改步驟包括確定一個(gè)或更多個(gè)指示器，并且基于所述一個(gè)或更多個(gè)指示器修改所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)。
22.如權(quán)利要求
21所述的方法，其特征在于，修改所述參數(shù)的步驟是從包括改變載荷分組數(shù)目、改變載荷分組大小、改變標(biāo)記分組大小、逐漸改變標(biāo)記分組大小、逐漸改變載荷分組大小、改變載荷分組協(xié)議、改變標(biāo)記分組協(xié)議以及改變終點(diǎn)主機(jī)的組中選擇的。
23.如權(quán)利要求
21所述的方法，其特征在于，修改所述參數(shù)的步驟以迭代方式執(zhí)行，以獲得最佳的采樣過(guò)程。
24.如權(quán)利要求
1所述的方法，還包括評(píng)估所收集的數(shù)據(jù)的收斂性的步驟。
25.如權(quán)利要求
24所述的方法，其特征在于，評(píng)估收斂性的步驟包括如下步驟百分比變化函數(shù)評(píng)估、二進(jìn)制串函數(shù)評(píng)估、熵編碼、熵分析函數(shù)評(píng)估以及收斂指示器穩(wěn)定性評(píng)估。
26.一種用于表征基于分組的網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的設(shè)備，所述設(shè)備包括a)用于生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的裝置，每一個(gè)有序分組組包括兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組和一個(gè)或更多個(gè)載荷分組，所有所述分組都設(shè)置成沿由源主機(jī)和終點(diǎn)主機(jī)限定的共用端對(duì)端路徑傳輸，其中所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組設(shè)置成經(jīng)過(guò)端對(duì)端路徑到預(yù)定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定節(jié)點(diǎn)為沿端對(duì)所述端路徑的任何節(jié)點(diǎn)；b)用于從所述源主機(jī)沿所述共用端對(duì)端路徑傳輸所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的裝置；c)用于收集與所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的傳輸有關(guān)的數(shù)據(jù)的裝置；以及d)用于分析所述數(shù)據(jù)從而顯現(xiàn)所述端對(duì)端路徑的特性的裝置。
27.如權(quán)利要求
26所述的設(shè)備，還包括一種用于基于所收集的數(shù)據(jù)自適應(yīng)修改所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的生成的裝置，所述用于自適應(yīng)修改的裝置用來(lái)優(yōu)化所述端對(duì)端路徑的特性。
28.如權(quán)利要求
26所述的設(shè)備，還包括一種用于評(píng)估所收集的數(shù)據(jù)的收斂性的裝置。
29.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括其上記錄有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序用來(lái)執(zhí)行一種用于表征基于分組的網(wǎng)絡(luò)的端對(duì)端路徑的方法，所述方法包括如下步驟a)生成一個(gè)或更多個(gè)有序分組組，每一個(gè)有序分組組包括兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記分組和一個(gè)或更多個(gè)載荷分組，所有所述分組都設(shè)置成沿由源主機(jī)和終點(diǎn)主機(jī)限定的共用端對(duì)端路徑傳輸，其中所述一個(gè)或更多個(gè)載荷分組設(shè)置成經(jīng)過(guò)所述端對(duì)端路徑到預(yù)定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定節(jié)點(diǎn)為沿端對(duì)端路徑的任何節(jié)點(diǎn)；b)從所述源主機(jī)沿所述共用端對(duì)端路徑傳輸所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組；c)收集與所述一個(gè)或更多個(gè)有序分組組的傳輸有關(guān)的數(shù)據(jù)；以及d)分析所述數(shù)據(jù)，從而顯現(xiàn)所述端對(duì)端路徑的特性。
專利摘要
本發(fā)明提供一種表征源主機(jī)與終點(diǎn)主機(jī)之間每一段網(wǎng)絡(luò)路徑的方法和設(shè)備。本發(fā)明包括通過(guò)發(fā)送和接收特定的預(yù)定有序分組組來(lái)收集數(shù)據(jù)，該有序分組組是可以改變大小、數(shù)量和協(xié)議的，該分組從源主機(jī)發(fā)送并尋址終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。這些分組組包括策略排列的標(biāo)記分組和載荷分組。載荷分組通常在預(yù)定節(jié)點(diǎn)終止，而標(biāo)記分組完成到達(dá)終點(diǎn)的傳輸。在載荷分組終止后，標(biāo)記分組提供了一種捕獲能夠?qū)χ钡竭@些載荷分組終止的各段進(jìn)行表征的信息的手段。此外，分析收集的信息使得能夠調(diào)節(jié)分組組的特性，從而使網(wǎng)絡(luò)路徑的采樣和表征最優(yōu)化。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1998186SQ20058000810
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年2月4日
發(fā)明者洛基·喬根森, 克里斯托弗·R·諾里斯 申請(qǐng)人:阿派倫特網(wǎng)絡(luò)股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan