一种IP网络性能测量和评价系统的设计 (2011年)

IP网络性能测量和评价是从事网络理论研究、网络管理和网络工程开发的重要手段。首先概述了国内外IP网络测量技术的研究现状和发展动态，然后给出了一种可扩展的分布式IP网络性能测量和评价系统的设计方案，包括系统层次结构、体系结构和功能结构，描述了系统的关键组件和可以开展的应用。 ### IP网络性能测量和评价系统的设计 #### 一、引言 随着互联网的快速发展，IP网络已成为全球规模最大、应用最为广泛的网络。然而，IP网络自身存在的一些固有问题，如服务质量难以保证、网络安全难以确保等，使得对网络资源的有效利用和为用户提供高质量的服务变得尤为重要。为了及时、准确、全面地了解网络的性能和平稳运行状况，进而实施有效的网络管理，IP网络性能测量和评价技术成为了关键手段之一。 #### 二、国内外研究现状 ##### 2.1 国外研究现状 随着因特网规模的迅速扩大和业务类型的增多，网络流量日益增加，其控制机制和行为特征也变得更加复杂。因此，IP网络性能测量研究的意义显得尤为重要，并面临着许多新的技术挑战。早在20世纪70年代，Vint Cerf就在ARPANET上开始了性能测量项目，但直到90年代初期，IP网络测量研究才逐渐形成体系。从90年代初开始，国外多个研究机构就开始了各种实际测量工作，如： - Vern Paxson自1994年开始研究因特网上端到端的路由行为和数据包动态行为； - NLANR的主动测量项目使用Ping进行双向延迟、丢包率和拓扑的测量； - Surveyor采用IPPM测量标准对因特网路径的端到端单向延迟、分组丢失率及路由跳数等进行测量； - RIPE NCC项目由欧洲的ISP参与，对连接参数进行独立的测量，包括双向延迟、丢包率等； - SPAND测量连接带宽、包损失率等性能。 之后，随着NSF-Networking and Information Technology Research and Development (NITRD)因特网测量工作的推进，国际上成立了多个与网络测量相关的组织，国内也有很多高校开始进行IP网络测量的研究和开发工作。其中最重要的组织是因特网工程任务组(IETF)，此外ITU-T也为满足提供基于IP业务的需要，启动了IP相关的标准化研究。 ##### 2.2 国内研究现状 在国内，随着网络技术的发展，越来越多的科研机构和高校也开始重视IP网络性能测量和评价技术的研究。虽然起步相对较晚，但在过去几年里取得了显著的进步。主要的研究方向包括但不限于： - 针对大规模网络的测量方法和技术； - 网络服务质量(QoS)评估与优化； - 网络安全性评估； - 分布式网络测量系统的设计与实现等。 #### 三、系统设计方案 ##### 3.1 系统总体架构 本设计方案提出了一种可扩展的分布式IP网络性能测量和评价系统，该系统主要包括以下组成部分： - **数据采集模块**：负责收集网络中的原始数据，包括但不限于流量数据、路由信息、延迟信息等。 - **数据分析与处理模块**：对收集的数据进行处理和分析，提取有用的信息。 - **结果展示与报告生成模块**：将分析结果以图表或报告的形式展示给用户。 - **系统管理模块**：用于监控整个系统的运行状态，配置参数，维护系统稳定性等。 ##### 3.2 关键技术与组件 - **主动测量技术**：通过发送探测包来测量网络性能参数，如延迟、丢包率等。 - **被动测量技术**：通过监听网络流量来获取网络性能信息，如流量统计、异常检测等。 - **分布式架构**：采用分布式部署方式，提高系统的可扩展性和鲁棒性。 - **数据融合与分析算法**：通过对多种数据源的数据进行融合分析，提高测量结果的准确性和可信度。 ##### 3.3 应用场景 - **网络运维**：帮助网络管理员及时发现网络故障，进行故障定位和修复。 - **业务优化**：通过对网络性能的持续监测，为优化网络资源配置和服务质量提供依据。 - **学术研究**：为网络理论研究提供实验数据和验证平台。 #### 四、结论 IP网络性能测量和评价系统对于提升网络服务质量、保障网络安全具有重要意义。通过分析国内外研究现状和发展趋势，本设计方案提出了一种可扩展的分布式IP网络性能测量和评价系统，旨在解决现有技术中存在的问题，并为未来的网络管理提供强有力的支持。未来的研究还可以进一步探索更高效的数据采集和分析方法，提高系统的智能化水平，以适应不断变化的网络环境和技术需求。