用於ip網絡的大規模網絡性能測量系統和方法
2024-01-25 06:19:15 2
專利名稱：用於ip網絡的大規模網絡性能測量系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種大規模網絡性能測量系統和方法，確切地說，涉及一種用於IP網絡主動測量的大規模網絡性能測量系統和方法，用於解決現有IP網絡中，因防火牆及網絡地址轉換NAT而產生的跨網網絡測量的測量範圍小、測量拓撲單一、實時性差和擴展性差的多種缺點，屬於數據通信的技術領域。
背景技術：
自從網際網路誕生以來，網絡性能的測量技術也隨之產生。40餘年來，人們不停地研究如何測量網絡性能與測量網絡的各種新方法，以適應快速發展與擴張中的網際網路。在這期間產生了許多結構設計和性能都非常優良的網絡性能測量系統，並在網絡調優，網絡建設與規劃中都產生了深遠的影響。·網絡研究的目的，是建立高效穩定，安全可控的網絡。網絡性能測量是獲得網絡中各項實時性能指標參數的最有效方法。然後，基於測量結果搭建模型，對測量數據進行分析，有利於人們深入理解網絡，預測網絡的發展，解決網絡潛在問題。所以說，網絡測量是收集和分析網絡協議的運行性能、幫助人們獲得網絡各項性能指標參數的數值、進而排查網絡問題的有效手段。網絡性能測量包括以下三個要素測量對象包括網絡節點、鏈路或應用等，測量節點、鏈路或網絡傳輸的各種性能包括鏈路的傳輸時延、吞吐率、丟包率，路由器的路由效率、時延、丟包率，Web伺服器的應答延遲、吞吐率、系統容量和最大穩定連結數等。測量環境包括測量點的選取、測量時間的確定、網絡探針和通信連路的類型等。測量方法針對每個網絡的網絡性能指標，都要執行下述操作先選取適宜的測量方法，該測量方法至少應滿足穩健性被測網絡的動態變化，不會使測量方法失效；其次，應滿足可重複性同樣的網絡條件，多次測量結果應保持一致；再次，應滿足準確性測量結果應能反映網絡的真實情況。由於網際網路與傳統電信網的差別，分組交換的通信質量會在通信過程中不斷發生變化。因此，對於網際網路而言，網絡性能測量具有更重要的意義。20世紀90年代起，許多機構開始研究和設計網際網路性能的測量系統。1995年美國科學基金會(NSF)對當時的網際網路通信進行了較大規模的系統測量。1996年初，美國應用網絡研究國家實驗室(NLANR)召開了有關網際網路統計與分析的研討會ISMA。此後，依託於美國加州大學聖地牙哥分校超級計算中心的網際網路數據分析合作組織(CAIDA)對網絡測量的相關理論和方法進行了系統性的研究。IETF也成立了專門工作組IPPM來制定網絡的運行參數。1997年V. Paxson博士發表的論文《An Architecture for Large-scale Internet Measurement》已經成為網絡性能測量領域的經典文獻。根據CAIDA的統計，美國關於網際網路的公開、非公開的性能測量測量系統共有21個(其中公開的15個，非公開的6個)。我國也有許多大學和科研機構參與其中。清華大學的大規模網際網路性能測量模型(LIPM)，西安交通大學的網際網路性能測量系統(NAPM)提出了應用探針和區域探針的概念。北京航空航天大學的可定製的網絡測量基礎構架(CNMI)是利用Java平臺的優勢，使得系統易於開發與部署。西安電子科技大學提出的分布式網絡測量基礎架構(DNMAI)，並開發出了嵌入式的測量節點。除此之外，還有日本的MAWI，歐洲的PPNCG測量項目等等。但是，現有技術存在著如下問題(一)配置複雜，由於現有的系統多為研究型系統，其主要的使用者為科研人員，並且其使用的測量設備比較特殊，所在網絡大多需要進行專門調整，不易操作。(二)無法穿越NAT網關，測量拓撲結構受限制。由於現有的測量方法尚未考慮NAT網關的作用，現有機制無法越過NAT網關進行有效通信。使得測量內網變得十分困難。(三)成本過高，難以商用。由於現有的測量系統主要基於伺服器作為測量設備，使得成本過高。現實推廣比較困難或規模受到成本制約無法形成大規模測量。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供一種用於IP網絡的大規模網絡性能測量系統和方法，本發明採用過新的測量系統構架及其通信機制，使得網絡性能測量系統能夠完成大規模網絡的網內測量與跨網絡測量，具有很好的實時性及可擴展性。為了達到上述目的，本發明提供了一種用於IP網絡的大規模網絡性能測量系統，其特徵在於所述系統是由呈伺服器與客戶端架構的位於核心網的伺服器與位於被測網絡中的多個網絡探針所組成的；其中伺服器，由具有海量網絡數據處理能力的計算機或伺服器組成，用於生成測量任務，並與網絡探針進行交互通信，下發測量任務和獲取測量結果，並對網絡探針上傳的測量結果進行匯總和呈現；設有用戶接口模塊、任務調度模塊、通信模塊和資料庫四個部件；網絡探針，由具有網絡測量能力、並能與伺服器交互通信和呈分布式集群的嵌入式設備或計算機組成，用於接收和執行來自伺服器的測量任務，並將測量結果上報伺服器；該網絡探針執行、完成的網絡測量以主動網絡測量為主通過向網絡中發送數據、觀察傳輸狀況、所需時間和結果來判斷網絡狀態；設有通信模塊、任務調度模塊和測試模塊三個部件。為了達到上述目的，本發明還提供了一種採用本發明大規模網絡性能測量系統的測量方法，其特徵在於所述方法包括下列操作步驟步驟1，網絡探針的初始註冊將網絡探針設置於被測網絡後，向伺服器註冊；步驟2，網絡探針執行網絡測量網絡探針與伺服器周期交互通信，獲取測量任務，執行主動網絡測量操作，再將測量結果發送給伺服器。本發明具有下述優點(一)受NAT及防火牆影響很小由於本發明系統採用周期性地從子網向核心網發起連接請求的通信策略，因此，能夠穿過NAT提交測量結果，並獲得下一次測量任務。並且，由於連接是由高優先級網絡向低優先級網絡發起的，對防火牆策略的影響也非常小。(二)實時性強，服務質量QoS有保證發送和返回的報文都符合標準的網絡服務報文規範(如HTTP協議等)，使得路由器易於實現其QoS保證，提高了通信質量，提升了測量數據的實時性。(三)測量範圍大，可跨網測量，測量拓撲靈活多變由於網絡探針分布於各個子網中，可以測量不同子網之間的網絡性能。因此，本發明系統的網絡測量方式非常靈活，擺脫了以往星形的測量拓撲的限制。(四)系統容量大，可擴展性好使用大規模的網絡探針時，可以使用多個伺服器進行負載均衡，提高了系統的容量。
圖I是本發明用於IP網絡的大規模網絡性能測量系統結構組成示意圖。圖2是本發明大規模網絡性能測量系統的測量方法操作步驟流程圖。
圖3是本發明測量方法中的網絡探針初始註冊階段流程圖。圖4是本發明測量方法中的網絡探針與伺服器的周期通信過程。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。本發明是一種用於IP網絡的大規模網絡性能測量系統，其設計初衷是要使其擁有更大的測量範圍，更好的可擴展性，以及更好的實時性。下面參見圖1，介紹本發明系統的結構組成，設有兩種部件呈伺服器與客戶端架構的位於核心網的伺服器與位於被測網絡中的多個網絡探針。系統運行時，由伺服器產生測量任務並下發至各個網絡探針，再由網絡探針完成實際的網絡測量，並反饋給伺服器進行匯總處理。其中，伺服器是具有海量網絡數據處理能力的計算機或伺服器，用於生成測量任務，並與網絡探針進行交互通信，下發測量任務和獲取測量結果，並對網絡探針上傳的測量結果進行匯總和呈現；設有用戶接口模塊、任務調度模塊、通信模塊和資料庫四個部件；各個部件的功能是用戶接口模塊負責使用WEB頁面方式經由通信模塊與用戶交互獲取用戶的測量需求，並將其轉換為有效的數據格式存入資料庫；當用戶查詢測量結果時，從資料庫中查詢完成的測量結果，以數據或圖表方式向用戶呈現。任務調度模塊負責將用戶的測量需求轉換為多個測量任務，並根據每個網絡探針的測量任務負載狀況，以動態調整方式給網絡探針下發測量任務；即從資料庫取出測量任務後，對其進行實時動態排序而形成測量任務序列，並分別存入每個網絡探針的任務隊列中，等待與網絡探針通信時，經由通信模塊發送給對方。通信模塊設有用戶接口和網絡探針接口，分別負責與用戶和網絡探針交互通信。其中的用戶接口有兩個作用接收用戶的測量請求，並將其轉換為突發或周期性的測量任務，再存儲於資料庫中；以及在用戶訪問伺服器時，將測量結果通過數據或圖表方式呈現給用戶，並根據用戶查詢向用戶傳送測量數據。網絡探針接口負責網絡探針之間的交互通信從任務調度模塊中取出該網絡探針的測量任務並封裝後，發送給該網絡探針；同時，將來自網絡探針的測量結果進行數據處理後，存入資料庫中。此時的通信使用超文本傳輸協議HTTP (Hypertext Transfer Protocol),以保證服務質量QoS和便利於靈活配置防火牆測量過程中，由網絡探針定期發起傳輸控制協議TCP (Transmission ControlProtocol)連接，通過域名方式連接伺服器，使得該系統能夠穿越網關的網絡地址轉換NAT(NetworkAddress Translation),進行最大程度的跨網絡測量。且因採用域名訪問方式,使得伺服器能夠在域名系統DNS (Domain Name System)層實現負載均衡,並保證伺服器的IP位址能夠實現切換與遷移。網絡探針使用HTTP POST方式將測量任務和測量結果放入小型數據封裝格式的數據包載荷內發送給伺服器；再由伺服器向網絡探針返回HTTP響應的數據包，以免出現嵌入式網絡探針出現內存不足的現象。資料庫負責設置多個數據表，分別用於存儲來源於各個相應模塊的包括用戶、網絡探針、測量任務和測量結果的多種信息，並將測量任務提供給任務調度模塊進行調度與分配，以及接收通信模塊提交的測量結果。網絡探針是由具有網絡測量能力、並能與伺服器交互通信和呈分布式集群的嵌入式設備或計算機組成，用於接收和執行來自伺服器的測量任務，並將測量結果上報伺服器。 該網絡探針執行、完成的網絡測量以主動網絡測量為主通過向網絡中發送數據、觀察傳輸狀況、所需時間和結果來判斷網絡狀態。設有通信模塊、任務調度模塊和測試模塊三個部件，各個部件功能如下通信模塊負責與伺服器周期交互通信，獲取伺服器的測量任務後，將其轉存於任務調度模塊的任務隊列中；同時，接收測試模塊發回的測量結果，並存儲於臨時緩存區，以便下一次與伺服器通信時，將其上報給伺服器。任務調度模塊負責根據任務優先級對測量任務進行調度與分配後，交給測試模塊進行網絡測量。測試模塊負責接收來自任務調度模塊的測量任務，並接受任務調度模塊的控制，主動進行網絡測量；所述測量任務內容包括測量網絡節點之間的延遲(PING)和路由(TRACER0UTE)，域名的解析結果(即DNS查詢)。本發明系統的網絡性能測量的主體是呈分布式集群的網絡探針，它作用主要有兩個先是採用特殊通信機制與伺服器通信，獲取測量任務，並將測量結果返回給伺服器；然後是進行網絡測量，主要是主動網絡測量，通過向網絡中發送數據，觀察傳輸狀況與結果，以及所需時間來判斷網絡的狀態。參見圖2，介紹本發明大規模網絡性能測量系統測量方法的操作步驟步驟1，網絡探針的初始註冊將網絡探針設置於被測網絡後，向伺服器註冊(參見圖3)。該步驟I中，網絡探針執行下列操作內容(11)先根據非易失存儲器中的標誌位判斷是否該網絡探針已經存儲了配置的IP位址，若是，則執行後續步驟(12);否則，跳轉執行步驟(13)。(12)根據非易失存儲器中設置的IP位址，調用網絡協議棧的網絡接口配置函數設置IP參數，完成設置後，跳轉執行步驟(16)。(13)判斷IP網絡內是否設置執行動態主機設定協議DHCP (Dynamic HostConfiguration Protocol)的伺服器，如果有，則執行後續步驟(14);否則，跳轉執行步驟
(15)。(14)根據DHCP的規範，自動執行IP位址配置操作；且在執行配置操作過程中，任何一個步驟執行失敗，就轉入執行後續步驟(15);只有完成配置操作後，跳轉執行步驟
(16)。該步驟包括下列操作內容(14A)網絡探針向伺服器發起並建立TCP連接；(14B)網絡探針將包括各自的ID號、網絡配置的註冊信息封裝於TCP包，再發送給伺服器；伺服器接收到網絡探針的註冊信息包後，根據其ID對資料庫進行檢索，如果發現該網絡探針未註冊，則開闢新的表項，完成註冊操作；如果發現該網絡探針以前曾經註冊過，則更新其信息，完成註冊 過程；(14C)伺服器向網絡探針返回包含註冊成功信息的TCP包，如果該網絡探針還有其需要完成的測量任務，則本次通信TCP包還包含第一次測量任務列表；(14D)網絡探針接收到伺服器的返回信息後，結束註冊過程。(15)用戶採用人工配置方式為網絡探針配置IP位址包括開啟一個網絡頁面與用戶進行交互配置，或用戶加入網絡探針默認的IP位址相同的子網內、訪問該網頁而為網絡探針配置IP位址，或用戶通過調試接口與串口為網絡探針配置IP位址；完成IP位址的人工配置後，執行後續步驟(16 )。(16)向伺服器提交註冊信息，並根據反饋信息判斷是否註冊成功；若註冊失敗，則通知用戶註冊失敗，並返回執行步驟(11)，重新註冊；若註冊成功，則保存IP位址配置信息，以備下次重啟時進行自我配置。步驟2，網絡探針執行網絡測量網絡探針與伺服器周期交互通信，獲取測量任務，然後執行主動網絡測量操作，再將測量結果發送給伺服器。該步驟2包括下列操作內容(21)網絡探針向DNS伺服器查詢得到伺服器的IP位址後，向伺服器發起TCP連接，以使雙方建立連接。(22)連接建立後，網絡探針將上一次測量結果包含於HTTP數據包中，再發送給伺服器；所述測量結果數據使用資料交換語言JSON (Javascript Object Notation)進行格式化，並置於HTTP POST報文載荷中。(23)伺服器接收到網絡探針的測試結果後，從資料庫中該網絡探針的任務隊列中取出下一周期的測量任務，再使用JSON對其進行格式化後，置於HTTP返回報文中，發送給網絡探針。(24)網絡探針接收到測量任務的報文後，從JSON格式中解析數據，再存入任務隊列，並結束本次TCP連接。(25)網絡探針根據接收到的測量任務進行主動網絡測量操作；直到設置的周期時間達到後，返回執行步驟(22)，網絡探針與伺服器交互通信，將本次測量結果包含於HTTP數據包中，發送給伺服器；然後開始新的測量周期。此時，網絡探針執行的主動網絡測量包括下列操作內容(25A)網絡探針使用控制報文協議 ICMP (Internet Control Message Protocol)的回顯請求/應答(Echo Request/Reply)功能和定時器,對某個IP位址的目標進行往返傳輸時延的測量，得到網絡節點間的時延(PING)數值；(25B)網絡探針使用ICMP的回顯請求/應答功能，以及IP數據包中每次遞增設置的存活時間TTL (Time To Live)欄位來測量到達目標的路由。
因TTL欄位每經過一個路由器減1，當抵達某一路由器的IP數據包中的TTL數值歸O時，該路由器會向數據包的發送地址發送包含TTL超時錯誤的ICMP包，以供網絡探針從返回的錯誤指示數據包中解析出該TTL數值對應的路由器的地址，以及到達該路由器的跳數，得到目標地址與網絡探針之間路由器IP位址序列的列表。(25C)網絡探針根據自動獲取的DNS伺服器地址和DNS伺服器的解析結果，比較各個網絡的域名解析情況，得到不同網絡中域名解析的測量結果。參見圖4，介紹該步驟中網絡探針與伺服器的周期通信過程(31)網絡探針向DNS伺服器查詢，得到伺服器的IP位址後，向伺服器發起80埠的TCP連接。(32)建立連接後，網絡探針將上一次測量結果包含在HTTP數據包中發送給服務 器。其中數據使用JSON格式並置於HTTP POST報文的載荷中。(33)伺服器接收到網絡探針的測試結果後，從資料庫中該網絡探針的任務隊列中取出下一周期的測量任務，使用JSON對其進行格式化後，置於HTTP返回報文中，發送給網絡探針。(34)網絡探針接收到測量任務的報文後，將從JSON格式中解析出測量任務與數據，存入任務隊列後，結束本次TCP連接。(35)網絡探針根據接收到的測量任務進行網絡測量操作。(36)到達設置的周期時間，再次開始執行步驟(31)的操作，與伺服器進行交互通 目。本發明已經進行了多次實施試驗，現在簡要說明仿真實施試驗情況由一臺Linux伺服器作為伺服器，並將其放置於公網中，開放它的TCP/80埠作為網絡探針的服務埠。採用多個嵌入式設備或計算機作為該系統的網絡探針，將其放置於各個私有網絡中，這些網絡均與公網相連接，網絡之間可能有NAT及防火牆。在Linux伺服器上部署Apache Web Server作為通信模塊,用於應答網絡探針的請求。並添加PHP模塊作為用戶接口模塊。使用MySQL作為資料庫。嵌入式網絡探針部署在目標網絡中，其具有網絡接口和ARM控制器，並部署了嵌入式協議棧模塊作為基礎，在其上開發了網絡通信模塊，任務調度模塊以及具有主動網絡測量功能的測試模塊。實施試驗運行時，維持多個測量任務隊列和測量結果隊列。通過定時器觸發與伺服器的周期性通信，兩者通信之前，網絡探針先組成標準的HTTP包，將測量結果從隊列中取出後，再放置在數據包的載荷中，通過嵌入式TCP/IP協議棧與伺服器建立起TCP連接，然後向伺服器發送生成的HTTP包。伺服器收到該包後，將新的測量任務封裝為HTTP包返回給網絡探針。網絡探針收到含有測量任務的包後，解析數據並存入測量隊列。然後斷開本次TCP連接。在下一次定時器超時前，網絡探針執行測量任務。本發明的實施試驗是成功的，實現了發明目的。
權利要求
1.一種用於IP網絡的大規模網絡性能測量系統，其特徵在於所述系統是由呈伺服器與客戶端架構的位於核心網的伺服器與位於被測網絡中的多個網絡探針所組成的；其中 伺服器，由具有海量網絡數據處理能力的計算機或伺服器組成，用於生成測量任務，並與網絡探針進行交互通信，下發測量任務和獲取測量結果，並對網絡探針上傳的測量結果進行匯總和呈現；設有用戶接口模塊、任務調度模塊、通信模塊和資料庫四個部件； 網絡探針，由具有網絡測量能力、並能與伺服器交互通信和呈分布式集群的嵌入式設備或計算機組成，用於接收和執行來自伺服器的測量任務，並將測量結果上報伺服器；該網絡探針執行、完成的網絡測量以主動網絡測量為主通過向網絡中發送數據、觀察傳輸狀況、所需時間和結果來判斷網絡狀態；設有通信模塊、任務調度模塊和測試模塊三個部件。
2.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述伺服器的各個部件功能如下 用戶接口模塊，負責使用WEB頁面方式經由通信模塊與用戶交互獲取用戶的測量需求，並將其轉換為有效的數據格式存入資料庫；當用戶查詢測量結果時，從資料庫中查詢完成的測量結果，以數據或圖表方式向用戶呈現； 任務調度模塊，負責將用戶的測量需求轉換為測量任務，並根據每個網絡探針的測量任務負載狀況以動態調整方式給網絡探針下發測量任務，即從資料庫取出測量任務後，對其進行實時動態排序而形成測量任務序列，並分別存入每個網絡探針的任務隊列中，在與網絡探針通信時，經由通信模塊發送給對方； 通信模塊，設有用戶接口和網絡探針接口，分別負責與用戶和網絡探針交互通信當網絡探針與伺服器通信時，從任務調度模塊中取出該網絡探針的測量任務並封裝後，發送給該網絡探針；同時，將來自網絡探針的測量結果進行數據處理後，存入資料庫中；並在用戶訪問伺服器時，將測量結果通過數據或圖表方式呈現給用戶，並根據用戶查詢向用戶傳送測量數據； 資料庫，負責設置多個數據表，分別用於存儲來源於各個相應模塊的包括用戶、網絡探針、測量任務和測量結果的多種信息，並將測量任務提供給任務調度模塊進行調度與分配，以及接收通信模塊提交的測量結果。
3.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述網絡探針的各個部件功能如下 通信模塊，負責與伺服器周期地交互通信，獲取伺服器的測量任務後，將其轉存於任務調度模塊的任務隊列中；同時，接收測試模塊發回的測量結果，並存儲於臨時緩存區，以便下一次與伺服器通信時，將其上報給伺服器； 任務調度模塊，負責根據任務優先級對測量任務進行調度與分配後，交給測試模塊進行網絡測量； 測試模塊，負責接收來自任務調度模塊的測量任務，並接受任務調度模塊的控制，主動進行網絡測量；所述測量任務內容包括測量網絡節點之間的延遲PING和路由TRACEROUTE，域名的解析結果、即DNS查詢。
4.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述伺服器的通信模塊網絡探針接口與網絡探針之間的交互通信使用超文本傳輸協議HTTP，以保證服務質量QoS和便利於靈活配置防火牆測量過程中，由網絡探針定期發起傳輸控制協議TCP連接，通過域名方式連接伺服器，使得該系統能夠穿越網關的網絡地址轉換NAT，進行最大程度的跨網絡測量；且因採用域名訪問方式，使得伺服器能夠在域名系統DNS層實現負載均衡，並保證伺服器的IP位址能夠實現切換與遷移；網絡探針使用HTTP POST方式將測量任務和測量結果放入小型數據封裝格式的數據包載荷內發送給伺服器；再由伺服器向網絡探針返回HTTP響應的數據包，以避免出現嵌入式網絡探針出現內存不足的現象。
5.一種採用權利要求I所述的大規模網絡性能測量系統的測量方法，其特徵在於所述方法包括下列操作步驟 步驟1，網絡探針的初始註冊將網絡探針設置於被測網絡後，向伺服器註冊； 步驟2，網絡探針執行網絡測量網絡探針與伺服器周期交互通信，獲取測量任務，執行主動網絡測量操作，再將測量結果發送給伺服器。
6.根據權利要求5所述的測量方法，其特徵在於所述步驟I中，網絡探針執行下列操作內容 (11)先根據非易失存儲器中的標誌位判斷是否該網絡探針已經存儲了配置的IP位址，若是，則執行後續步驟(12);否則，跳轉執行步驟(13)； (12)根據非易失存儲器中設置的IP位址，調用網絡協議棧的網絡接口配置函數設置IP參數，完成設置後，跳轉執行步驟(16)； (13)判斷IP網絡內是否設置執行動態主機設定協議DHCP的伺服器，如果有，則執行後續步驟(14);否則，跳轉執行步驟(15) (14)根據DHCP的規範，自動執行IP位址配置操作；且在執行配置操作過程中，任何一個步驟執行失敗，就轉入執行後續步驟(15);只有完成配置操作後，跳轉執行步驟(16)； (15)用戶採用人工配置方式為網絡探針配置IP位址包括開啟一個網絡頁面與用戶進行交互配置，或用戶加入網絡探針默認的IP位址相同的子網內、訪問該網頁而為網絡探針配置IP位址，或用戶通過調試接口與串口為網絡探針配置IP位址；完成IP位址的人工配置後，執行後續步驟(16); (16)向伺服器提交註冊信息，並根據反饋信息判斷是否註冊成功；若註冊失敗，則通知用戶註冊失敗，並返回執行步驟(11)，重新註冊；若註冊成功，則保存IP位址配置信息，以備下次重啟時進行自我配置。
7.根據權利要求6所述的測量方法，其特徵在於所述步驟(14)包括下列操作內容 (14A)網絡探針向伺服器發起並建立TCP連接； (14B)網絡探針將包括各自的ID號、網絡配置的註冊信息封裝於TCP包，再發送給伺服器；伺服器接收到網絡探針的註冊信息包後，根據其ID對資料庫進行檢索，如果發現該網絡探針未註冊，則開闢新的表項，完成註冊操作；如果發現該網絡探針以前曾經註冊過，則更新其信息，完成註冊過程； (14C)伺服器向網絡探針返回包含註冊成功信息的TCP包，如果該網絡探針還有其需要完成的測量任務，則本次通信TCP包還包含第一次測量任務列表； (14D)網絡探針接收到伺服器的返回信息後，結束註冊過程。
8.根據權利要求6所述的測量方法，其特徵在於所述步驟2包括下列操作內容 (21)網絡探針向DNS伺服器查詢得到伺服器的IP位址後，向伺服器發起TCP連接，以使雙方建立連接； (22)連接建立後，網絡探針將上一次測量結果包含於HTTP數據包中，再發送給伺服器；所述測量結果數據使用資料交換語言JSON進行格式化，並置於HTTP POST報文載荷中； (23)伺服器接收到網絡探針的測試結果後，從資料庫中該網絡探針的任務隊列中取出下一周期的測量任務，再使用JSON對其進行格式化後，置於HTTP返回報文中，發送給網絡探針； (24)網絡探針接收到測量任務的報文後，從JSON格式中解析數據，再存入任務隊列，並結束本次TCP連接； (25)網絡探針根據接收到的測量任務進行主動網絡測量操作；直到設置的周期時間達到後，返回執行步驟(22)，網絡探針與伺服器交互通信，將本次測量結果包含於HTTP數據包中，發送給伺服器；然後開始新的測量周期。
9.根據權利要求6所述的測量方法，其特徵在於所述步驟(25)中，網絡探針執行的主動網絡測量包括下列操作內容 (25A)使用控制報文協議ICMP的回顯請求/應答功能和定時器，對某個IP位址的目標進行往返傳輸時延的測量，得到網絡節點間的時延數值； (25B)使用ICMP的回顯請求/應答功能，以及IP數據包中每次遞增設置的存活時間TTL (Time To Live)欄位來測量到達目標的路由；因TTL欄位每經過一個路由器減1，當抵達某一路由器的IP數據包中的TTL數值歸O時，該路由器會向數據包的發送地址發送包含TTL超時錯誤的ICMP包，以供網絡探針從返回的錯誤指示包中解析出該TTL數值對應的路由器的地址，以及到達路由器的跳數，得到目標與網絡探針之間的路由器IP位址序列的列表; (25C)根據自動獲取的DNS伺服器地址，以及DNS伺服器的解析結果，比較各個網絡的域名解析情況，得到不同網絡中域名解析的測量結果。
全文摘要
一種用於IP網絡的大規模網絡性能測量系統和方法，系統由呈伺服器與客戶端架構的位於核心網的伺服器與位於被測網絡的多個網絡探針組成，伺服器是有海量網絡數據處理能力的計算機或伺服器，用於生成測量任務，再與網絡探針交互，下發測量任務和獲取測量結果，並對網絡探針上傳的測量結果進行匯總和呈現。網絡探針是呈分布式集群的嵌入式設備或計算機，用於接收和執行伺服器的測量任務，主要執行主動網絡測量，並上報測量結果。本發明系統能夠穿過NAT提交測量結果，並獲得下一次測量任務；且對防火牆策略的影響非常小。此外，測量數據的實時性強，服務質量有保證，測量範圍大，可跨網測量，測量拓撲靈活多變，系統容量大，可擴展性好推廣前景看好。
文檔編號H04L12/26GK102891779SQ20121037009
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者徐立人, 叢群 申請人:北京網瑞達科技有限公司