基于四元分組的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)性測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龊途W(wǎng)絡(luò)故障診斷中， 能在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變化較大的真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中準(zhǔn)確測定節(jié)點相關(guān)性，為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫茢嗵峁┚W(wǎng)絡(luò) 節(jié)點相關(guān)性測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著因特網(wǎng)規(guī)模的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大的變化。為了更好的使用、管 理和控制網(wǎng)絡(luò)，需要獲取網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0003] 由于因特網(wǎng)具有分散性、異構(gòu)性W及各子網(wǎng)分屬不同ISP的特點，用傳統(tǒng)方法獲得 完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓絹碓嚼щy，例如在IP級拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)中在因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中大約有13%的路由器 對traceroute并不響應(yīng)。同時出于安全的考慮，許多ISP對自己網(wǎng)絡(luò)中的路由器作了特殊限 審IJ，從外部通過當(dāng)前的測量方法無法獲得網(wǎng)內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此人們試圖通過特殊的方式 獲得網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0004] 1996年化rdi基于醫(yī)學(xué)透視的概念提出利用信號處理問題中的透視圖像重建原理 進行網(wǎng)絡(luò)性能和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)推理的網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)，其根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點性能特性的相關(guān)性 來推斷網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。atnasamy和Mc化nne于1999年在網(wǎng)絡(luò)成功傳輸率測量中觀察到了 節(jié)點相關(guān)性的特性，并把基于成功傳輸率測量觀察到的節(jié)點相關(guān)性首先應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)的推斷。研究表明網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的共享鏈路越多，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的特性越相近。
[0005] 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫茢嘀饕?個步驟:①通過端到端的測量獲得端到端的性能參數(shù);② 根據(jù)端到端性能參數(shù)計算出節(jié)點間的相關(guān)性;③根據(jù)節(jié)點間的相關(guān)性推斷網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)。因此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點性能測量和相關(guān)性計算是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫茢嗟闹匾h(huán)節(jié)。
[0006] 論文"基于端到端鏈路利用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法研究"（系統(tǒng)仿真學(xué)報，第18卷增 刊2,2006.8)討論了通過鏈路利用率推斷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆椒?，但該方法只用于網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境， 實際網(wǎng)絡(luò)中鏈路利用率計算較為復(fù)雜，論文"基于端到端報文丟失的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫茢嗨惴ㄑ?究"（信學(xué)報，第28卷第10期，2007年10月）討論了基于報文丟失的拓?fù)渫茢喾椒ǎ摲椒ㄟm 用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重，丟包較多的情況，使用環(huán)境受限。
[0007] 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是:無法在負(fù)載變化較大的真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中測量網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點性能并確定節(jié)點相關(guān)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于四元分組的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)性測定方法，能在網(wǎng)絡(luò) 負(fù)載變化較大的真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中準(zhǔn)確測定節(jié)點相關(guān)性，為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫茢嗵峁┮罁?jù)。
[0009] 實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)解決方案為：
[0010] -種基于四元分組的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)性測定方法，包括如下步驟：
[0011] (10)四元分組測量序列定義：定義四元分組測量序列，包括四元分組測量序列的 的地址、時間間隔和測量編號；
[0012] (20)節(jié)點性能測量：向選定的目標(biāo)節(jié)點發(fā)送四元分組測量序列，根據(jù)目標(biāo)節(jié)點接 收四元分組測量序列的情況，計算目標(biāo)節(jié)點網(wǎng)絡(luò)性能；
[OOU] (30)節(jié)點相關(guān)性計算:根據(jù)目標(biāo)節(jié)點網(wǎng)絡(luò)性能，計算節(jié)點相關(guān)性。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：
[0015] 1、本發(fā)明設(shè)計四元分組序列可同時測量網(wǎng)絡(luò)成功傳輸率和時延抖動，提高了測量 的效率，測量方法適用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載適中和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大的情況；
[0016] 2、本發(fā)明測量的成功傳輸率和時延抖動可計算出節(jié)點相關(guān)性，經(jīng)過綜合計算的節(jié) 點相關(guān)性提高了計算的準(zhǔn)確度，節(jié)點相關(guān)性計算結(jié)果可用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫茢嗖⒖捎糜诰W(wǎng)絡(luò)故 障診斷。
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[001引圖1是本發(fā)明基于四元分組的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)性測定方法的主流程圖。
[0019] 圖2是圖1中四元分組測量序列定義步驟的流程圖。
[0020] 圖3是四元分組序列示例圖。
[0021] 圖4是時延抖動測量原理圖。
[0022] 圖5是根據(jù)時延抖動計算節(jié)點相關(guān)性原理圖。
[0023] 圖6是根據(jù)成功傳輸率計算節(jié)點相關(guān)性原理圖。
【具體實施方式】
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明基于四元分組的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)性測定方法，其特征在于，包括 如下步驟：
[0025] (10)四元分組測量序列定義：定義四元分組測量序列，包括四元分組測量序列的 地址、時間間隔和測量編號；
[0026] 如圖2所示，所述(10)四元分組測量序列定義步驟包括：
[0027] (11)定義目的地址:將由兩個相鄰的緊接分組對組成的四元分組序列表示為^1-yi，x2-y2)，其中xi-yi表示四元分組序列中的第一個緊接分組對，x2-y2表示四元分組序列中 的第二個緊接分組對，緊接分組對xi-yi和緊接分組對的目的地址為(x，y)，其中分組 xi、X2具有相同的目的地址，分組yi、y2具有相同的目的地址；
[0028] (12)定義時間間隔:根據(jù)測量流量限制，設(shè)定四元分組每個序列的長度，根據(jù)網(wǎng)絡(luò) 情況，設(shè)定每個四元分組序列中兩個緊接分組對之間的時間間隔和每個緊接分組對內(nèi)分組 的時間間隔；
[0029] 四個分組的長度相同，并且為了減少測量流量，分組的長度都比較小，例如可W設(shè) 為50B。四元分組序列中兩個緊接分組對之間具有固定的時間間隔，此值可W根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況 設(shè)定(通常為10ms)，而緊接分組對內(nèi)分組的間隔固定并且間隔較小，通常運個時間間隔非 常小W保證兩個分組在相同鏈路所經(jīng)歷的網(wǎng)絡(luò)狀況相同。
[0030] (13)定義測量編號：定義四元分組序列中每個分組的編號、發(fā)送時間和所屬的緊 接分組對序號。
[0031] 在四元分組序列中，每個分組攜帶的信息包括四元分組序列的編號、分組的發(fā)送 時間和分組所屬的緊接分組對序號（I或2)。四元分組序列的序號從I開始，依次遞增，在四 元分組序列內(nèi)第一個緊接分組對序號為1，第二個緊接分組對的序號為2,如圖3所示。
[0032] (20)節(jié)點性能測量：向選定的目標(biāo)節(jié)點發(fā)送四元分組測量序列，根據(jù)目標(biāo)節(jié)點接 收四元分組測量序列的情況，計算目標(biāo)節(jié)點網(wǎng)絡(luò)性能；
[0033] 所述(20)節(jié)點性能測量步驟包括：
[0034] (21)發(fā)送測量序列：選擇所需測量的目標(biāo)節(jié)點，向該目標(biāo)節(jié)點發(fā)送四元分組測量 序列；
[0035] 把要測量的目標(biāo)節(jié)點作為一個集合，把其中的任意兩個節(jié)點作為一個測量節(jié)點 對，向測量節(jié)點發(fā)送四元分組；
[0036] (22)網(wǎng)絡(luò)性能計算:根據(jù)所選目標(biāo)節(jié)點j接收四元分組測量序列的情況，計算該節(jié) 點時延抖動TjxN,如圖4所示為時延抖動測量原理。
[0037] T jxN= [ Tnx2- (To+Ti+NT) ] - [ IW- (To+NT) ] = ( Tnx2-Tnx1 ) -Tl，
[003引式中，T功四元分組序列內(nèi)緊接分組對之間的時間間隔，To為第一個四元分組序列 的時刻，T四元分組序列之間的時間間隔，四元分組序列為(xi-yi，X2-y2)，四元分組序列內(nèi) 的兩個緊接分組對分別為xi-yi和X2-y2;
[0039] 設(shè)四元分組序列為(X廣yi，X2-y2)，四元分組序列內(nèi)的兩個緊接分組對分別為X廣yi 和X2-y2,緊接分組對之間的時間間隔為Tl,緊接分組對內(nèi)的時間間隔設(shè)為0,四元分組序列 之間的時間間隔為T。設(shè)測量源發(fā)送第一個四元分組序列的時刻為T〇(此值在計算中沒有作 用，因此可令To = O),則第一個四元分組序列中四個分組的發(fā)送時間分別為{To，To，To+Ti Jo +TiK第N個四元分組序列的發(fā)送時間To+NT，第N個四元分組序列中分組的發(fā)送時間為{To, To，To巧 1，To 巧i}+NT。
[0040] 設(shè)四元分組序列的目的地址為節(jié)點對(Dx，Dy)，即四元分組序列中分組Xi和分組X2 的目的地址為Dx，四元分組序列中分組yi和分組y2的目的地址為Dy。設(shè)在目的節(jié)點Dx收到測 里分組的時間為Tx , Tx二{ Txl , Tx2 , Tsxl , 了2。，...，Tixl , Tix2 , ... , TnxI , Tnx2 },其中 Tixl , Tix2