基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )測量系統設計與實(shí)現

　　互聯(lián)網(wǎng)從誕生之日起就受到了人們的青睞。人們希望利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)改變其生活方式，事實(shí)上，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的長(cháng)足發(fā)展，已經(jīng)影響并改變了傳統的生活、工作和學(xué)習等方式?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)明可以說(shuō)是人類(lèi)發(fā)明史最偉大的杰作[1]，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )規模的日益擴大、互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數量激增和新的網(wǎng)絡(luò )應用不斷出現，用戶(hù)對互聯(lián)網(wǎng)資源的需求也急速增加，這就使得網(wǎng)絡(luò )經(jīng)常出現服務(wù)質(zhì)量(QoS)低、網(wǎng)絡(luò )阻塞嚴重等現象[2]。尤其對于校園網(wǎng)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)校園網(wǎng)絡(luò )日益規?；蛷碗s化，其用戶(hù)數量通常過(guò)萬(wàn)，當校園網(wǎng)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)公網(wǎng)（中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò )、中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )、中國電信網(wǎng)絡(luò )等）時(shí)一般會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )阻塞嚴重甚至會(huì )出現訪(fǎng)問(wèn)不可達等現象。在這些情況下，如何提高校園網(wǎng)用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò )管理人員面臨的重要問(wèn)題。要有效地解決這些問(wèn)題，首先就需要對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行測量，然后根據測量結果分析、改進(jìn)網(wǎng)絡(luò )中存在的問(wèn)題。

　　本文所述測量系統主要是基于校園網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現一個(gè)具有分布式、可擴展性的網(wǎng)絡(luò )測量平臺。利用各種測量方法和測量工具，測量校園網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)公網(wǎng)和其他校園網(wǎng)絡(luò )各種相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )性能參數。從而獲得網(wǎng)絡(luò )的狀態(tài)信息，掌握和分析校園網(wǎng)絡(luò )中各種性能參數，研究校園網(wǎng)多出口環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化問(wèn)題，為校園網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)化提供有價(jià)值的參考。

　　1 網(wǎng)絡(luò )測量技術(shù)

　　對于網(wǎng)絡(luò )測量技術(shù)的研究始于20世紀70年代，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )中出現的各種難以預測的問(wèn)題日益增多，網(wǎng)絡(luò )測量技術(shù)也越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注。對于網(wǎng)絡(luò )測量，目前沒(méi)有一個(gè)統一的定義，人們只是形象地將網(wǎng)絡(luò )測量描述為利用一些有效的方法和成熟的技術(shù)，通過(guò)使用軟硬件工具來(lái)測試了解網(wǎng)絡(luò )的運行狀態(tài)、獲得網(wǎng)絡(luò )性能參數和網(wǎng)絡(luò )行為指標等一系列活動(dòng)的總稱(chēng)[3-4]。網(wǎng)絡(luò )測量技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：測量方法、測量對象、測量工具和測量結果的可視化等[5]。

　　1.1 測量方法

　　由于測量方法分類(lèi)較多，本文僅介紹幾種最基本、最常用的分類(lèi)方法[6]。根據測量環(huán)境中測量節點(diǎn)數目的多少，可以分為基于單點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )測量和基于多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )測量；根據被測者是否知情，可以分為協(xié)作式網(wǎng)絡(luò )測量和非協(xié)作式網(wǎng)絡(luò )測量；根據被測節點(diǎn)的位置，可以分為端到端的網(wǎng)絡(luò )測量和分布式的網(wǎng)絡(luò )測量；根據測量的行為方式，可以分為主動(dòng)式網(wǎng)絡(luò )測量和被動(dòng)式網(wǎng)絡(luò )測量。

　　主動(dòng)式網(wǎng)絡(luò )測量方法是測量源節點(diǎn)向目標鏈路或者目標節點(diǎn)發(fā)送探測數據包，然后根據返回的網(wǎng)絡(luò )性能參數來(lái)研究和分析網(wǎng)絡(luò )的行為。主動(dòng)測量方法非常易于在網(wǎng)絡(luò )測量中實(shí)現，而且能以更加直接的方式來(lái)分析網(wǎng)絡(luò )，可以全面掌握整個(gè)測量網(wǎng)絡(luò )的行為特征。但是，主動(dòng)測量方法也存在一定的缺陷，該方法在測量的過(guò)程中需要向網(wǎng)絡(luò )中注入特定的探測流量，導致了網(wǎng)絡(luò )中流量的增加。雖然探測流量很小，但是如果控制不當，也會(huì )在增加網(wǎng)絡(luò )負荷的同時(shí)對網(wǎng)絡(luò )性能結果產(chǎn)生一定的影響。

　　被動(dòng)式網(wǎng)絡(luò )測量方法是通過(guò)在網(wǎng)絡(luò )中特定的節點(diǎn)上安裝探針和數據采集器等來(lái)收集流經(jīng)該節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )流量，然后進(jìn)行分析，提取業(yè)務(wù)特征進(jìn)而獲得網(wǎng)絡(luò )性能數據。被動(dòng)測量方法主要是通過(guò)在一個(gè)特殊點(diǎn)觀(guān)察網(wǎng)絡(luò )的行為，不會(huì )增加和修改網(wǎng)絡(luò )的數據，對于網(wǎng)絡(luò )負荷基本上沒(méi)有影響，能夠較為準確地反應網(wǎng)絡(luò )中的性能。但是，從被動(dòng)測量方法中捕獲得到的包難以甚至不可能包括想要的某些信息，被動(dòng)測量方法的適用范圍較小，并且難以實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )整體的理解和網(wǎng)絡(luò )端到端行為的理解，因此，被動(dòng)測量方法主要用在帶寬測量和流量測量等方面。另一方面，由于被動(dòng)測量方法可以直接獲得該節點(diǎn)上的數據，可能會(huì )造成信息泄露等安全方面的問(wèn)題。