基于流量測量的網絡QoS改善若干關鍵問題研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網的飛速發(fā)展，它所承載的業(yè)務也越來越多樣化。特別是隨著多媒體業(yè)務的興起，互聯(lián)網已經從處理以文本(Text)媒體為主的網絡向綜合處理文本、聲音(Audio)、圖像(Image)、視頻(Video)等多媒體的網絡轉變。新興業(yè)務不僅要求可靠的數(shù)據傳輸，還要求傳輸過程的實時性和可預見性，這就對互聯(lián)網提出了更高的服務質量要求。但是，由于IP協(xié)議固有的無連接特性和傳統(tǒng)IP網絡“盡力而為”(Best effort)的服務原則，使得傳統(tǒng)互聯(lián)網無

2、法對那些有帶寬(Bandwidth)、延遲(Latency)、延遲抖動(Jitter)等特殊要求的用戶提供有效的服務質量保障。同時，迅猛發(fā)展的網絡應用所產生的大量數(shù)據給網絡帶來了極大的壓力，它要求網絡管理者必須有效地利用有限的網絡資源以滿足日益增長的帶寬需求。盡管由于網絡技術的發(fā)展，網絡帶寬以及網絡速度都得到了極大的提高，但需要通過網絡傳輸?shù)臄?shù)據卻也幾乎以與網絡發(fā)展速度相同的速度增加，甚至超過網絡發(fā)展的速度，這使得網絡帶寬與網絡速度依然

3、是一個瓶頸問題。 為了使現(xiàn)有網絡可以提供更高的質量保障，業(yè)界開展了大量的研究工作，在網絡的不同層面上，提出了多種方案。而用戶獲得的服務質量以及網絡供應商可提供的服務能力都必須通過流量數(shù)據分析獲得。因此，網絡流量特性的研究是改善網絡QoS問題的一個關鍵。本文致力于基于流量測量的網絡QoS改善方面的研究，主要研究內容和創(chuàng)新點如下： 1) IP網絡流量測量的研究：網絡流量測量是研究網絡行為的基礎，而理解網絡行為對于更好地管理

4、網絡資源，保障服務質量有著重要意義。本文研究了IP網絡流量測量體系結構及測量系統(tǒng)的實現(xiàn)，并基于流量監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據對IP網絡的流量特性進行了分析，在協(xié)議分布、報文長度分布及流量流向等方面得到了一些有意義的結果，為網絡規(guī)劃及技術研究提供了參考。 2) BE(Best Effort)模式下網絡QoS的改善：為保證用戶間的帶寬公平性，需要對P2P這類數(shù)據流量很大的業(yè)務進行帶寬限制。為此，本文將隊列管理用于主要以帶寬為質量要求的業(yè)務上

5、，提出了BF-RED(Bandwidth-Fair RED)算法，它能夠避免網絡帶寬被一些數(shù)據流量很大的連接大量占用，使得網絡在發(fā)生擁塞時能保障各源端公平地共享帶寬，從而保障了網絡的QoS。 3)IS(IntServ)模式下網絡QoS的改善：IntServ模型的核心是RSVP，但RSVP作為一個單向資源預留協(xié)議，只能為TCP單向數(shù)據發(fā)送預留資源，而不能保障ACK確認報文不受反向路徑上的網絡擁塞影響。為了改進RSVP的預留功能，本

6、文提出一種非對稱的雙向資源預留協(xié)議ABi-RSVP(Asymmetry Bi-directional RSVP)，它通過測算ACK報文的長度來確定反向預留的帶寬，從而實現(xiàn)改善TCP性能及提高網絡帶寬利用率的目標。 4)DS(DiffServ)模式下網絡QoS的改善：在DiffServ機制中，并未解決如何將剩余帶寬分配給AF的OUT數(shù)據包和BE數(shù)據包的問題。通常情況下，AF的OUT數(shù)據包在與BE數(shù)據包競爭剩余帶寬時會占有優(yōu)勢，使得

7、網絡的公平性受到影響。為了解決這個問題，本文提出一種名為TD&BF(Traffic Differentiation and Bandwidth Fairness)的隊列管理算法，它能夠在保證AF業(yè)務應得服務速率的前提下，將剩余帶寬公平地分配給BE業(yè)務及AF業(yè)務，從而保障了業(yè)務服務質量。 5)Web2.0下的流量測量與分析： Web2.0已經成為互聯(lián)網發(fā)展的新趨勢，本文研究了Ajax下web2.0工作的框架及其優(yōu)勢，通過搭建web