對網絡行為進行測量和分析

陳剛 鮑劍洋 丁穎


  網絡系統(tǒng)與人體系統(tǒng)一樣,會生病,會出現(xiàn)各種故障。因此,我們需要了解網絡的運行環(huán)境、網絡應用和服務的實際工作狀況,為應用和技術的改進提供參考,以此提高網絡服務和應用的效率和效果。




  隨著網絡技術的日新月異,網絡的性能也不斷提高,用戶和網絡應用逐漸增多。然而,這種擴張使網絡在可擴展、安全、服務質量和創(chuàng)新性的應用等方面也面臨新的挑戰(zhàn)。目前,與網絡的蓬勃發(fā)展不相符的是,對網絡運行的客觀規(guī)律的研究還缺乏系統(tǒng)的概念和方法,因此無法對網絡性能和功能的改善提供可量化的依據。




  究竟如何為網絡“把脈”呢?目前,可以通過對網絡行為進行測量和分析的手段,去了解網絡運行環(huán)境的網絡應用和服務的實際工作狀況,為應用和技術的改進提供參考,從而提高網絡服務和應用的效率和效果。




  掌握了網絡規(guī)律和運行情況,就能夠幫助ISP或ASP根據網絡的性能更好地為用戶提供服務; 了解網絡系統(tǒng)存在的不足和問題,就可以及時了解和排除網絡設備或軟件出現(xiàn)的故障,例如,對路由病理的研究等。




  本文介紹網絡測量方法和主動測量的數據分析方法。



1.網絡測量方法




  網絡測量方法主要分為兩種:被動測量和主動測量。




  被動測量和主動測量的區(qū)別在于,前者是被動地在網絡上接收流經的數據包,而不會對網絡造成任何的負載;后者則是主動地向對方發(fā)出測試數據包,根據數據包在網絡上的傳輸情況來判斷網絡的性能。被動測量提供了單獨連接或者節(jié)點的性能描述,而主動測量則是針對位于一條路徑上的幾個連接和節(jié)點的性能。




  被動測量組件包括了報文sniffer工具、邊緣路由器所生成的流級別的流量統(tǒng)計表,以及另外一臺用于查詢路由信息的空閑的頂級路由器。




  主動測量組件則包括了由那些被置于主路由器中心的測量機器組成的網絡。這些機器交換測試流量,并收集全天的丟包率、延遲和連通性統(tǒng)計。然后將這些測量數據存入一個高性能數據倉庫。這些數據可以被用于流量工程、性能調試、網絡操作和以性能為目的所進行的測試。




  被動測量方法的實現(xiàn)相對簡單,在此不做更多介紹。




  而主動測量方法因為要涉及到測試位置的選取、測量機器的安置、數據采集的選擇、高性能數據倉庫的設計、數據挖掘和各性能參數的關聯(lián)等數據分析過程,以及最終結論的定義,所以實施起來相對復雜。




2.主動測量




  主動測量數據分析技術是由AMP(Active Measurement Project)組織提出的數據分析方法,其目標是對主動測量數據提供基本的了解和分析,并利用這些數據對網絡的連通性有更好的理解。




  主動測量是基于RTT測量,而不是對單程延遲的測量。因為RTT測量更易于實現(xiàn),而且不會依賴外部設備去同步兩臺監(jiān)視器的時間。另外,有的測量方法是使用全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器來同步主機的時間。但是這些系統(tǒng)過于昂貴而且難于安裝,并且獲得的額外信息也很有限,因此并不普及。




  具體來說, RTT測量是通過類似Ping的程序,每隔一定時間進行一次。該程序對每臺主機發(fā)送ICMP響應包,然后等待ICMP的回應包,記錄每個站點的測量延遲。




  發(fā)現(xiàn)或者診斷一個站點故障的最好方法之一就是,查看RTT圖標的起伏狀況。這些起伏表明了路由或者配置上的變化所引起兩個站點間RTT的改變情況。



  另外一點,就是要查看丟包率。如果一個站點的丟包率過高,那么它可能出現(xiàn)硬件損壞,這種分析是非;镜。如果要對一個站點的性能有進一步理解,就要通過比較它同其他站點的連通性來獲得。




  比如,你的日常鏈路出現(xiàn)的擁塞是否也同樣出現(xiàn)在其他站點上?你的連接回程時間是多少?它們是否相當好或者在你的本地網絡出現(xiàn)某些問題導致RTT不穩(wěn)定?另外,還需要查看擁塞曲線的形狀:它們是否平滑?它們是否比其他站點的擁塞更大?如果圖中顯示擁塞曲線,那么它是如何影響你的流量的?




  通常我們認為,高性能網絡應當具備低RTT值和不太顯著的擁塞曲線。需要檢查的一個環(huán)節(jié)是TCP堆棧內的TCP窗口尺寸,它會對在這些網絡上進行高速通信的可行性產生極大影響。再有,你還應考慮到,在周五中午,日常連接同vBNS連接有多大的區(qū)別?




摘自《計算機世界》
   

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