高速多链路逻辑信道环境下的自适应抽样流测量系统

摘要

随着计算机网络技术的飞速发展，网络主干传输性能的不断提高和网络互联环境的日益复杂化对网络测量技术的研究，特别是被动网络测量技术的研究提出了新的挑战。在大规模高速网络环境下，复杂多样的链路和信道组织方式，巨大的网络流量传输量以及流量在传输行为和内容上的复杂性对网络测量系统的扩展性、测量性能和功能等提出了更高的要求。许多用于早期低速单链路网络环境下测量的测量系统在功能和性能上均已无法有效用于当前高速网络主干传输环境下的测量任务。因此如何在大规模高速网络环境中有效的进行网络测量是当前国内外网络测量研究的一个重要研究内容。 论文以高速网络被动测量为研究背景，对高速大规模网络中的多链路逻辑信道环境下进行有效的网络流信息被动测量技术进行了研究。通过分析多链路逻辑信道网络环境特征以及传统被动流信息测量系统的局限性，论文提出适用于高速网络多链路逻辑信道环境的被动抽样自调节测量系统的系统模型设计，并对自适应流信息抽样和多路数据归并算法进行了研究分析，最终设计和实现用于高速网络多链路逻辑信道网络环境下基于抽样白调节的IP流信息被动测量系统。 论文首先从对多链路逻辑信道网络测量环境特点进行了分析，提出了与多链路逻辑信道测量环境相适应的被动流信息测量的数据流模型，并在此基础上提出了适用于被动自调节抽样流信息测量系统的总体结构设计。在测量系统的系统结构的设计中，论文对测量系统内各功能部分的功能进行定义并各功能部分间的组织关系进行了分析说明。 接着在自适应抽样链路流信息测量的设计中，论文提出了自调节报文抽样和流抽样相结合的自调节抽样流测量的总体结构设计，采用报文抽样和流抽样分别控制测量的cPu资源和内存资源的消耗。设计中，论文提出了基于动态报文计数的报文流速计算和基于阈值检测-趋势触发的报文抽样比自适应调节算法以根据报文流速自动调节报文抽样比和基于抽样一保持流抽样算法思想改进算法和基于概率分布的流抽样控制模型与用抽样点同步抽样的模型参数快速计算算法相结合的自适应流抽样调节算法。在对经过自适应抽样流信息测量中抽样估算和误差分析的讨论中，论文提出了对自调节抽样流信息测量中报文总数和字节总数两个流基本属性的估算值和误差方差计算公式和算法实现。 随后，论文提出了用于多链路逻辑信道下多路链路流信息归并和综合功能实现的具体算法。在对多路流信息归并算法的探讨中，论文提出多哈希索引表轮换策略来实现混合到达的多路流信息按时间片归并功能和基于哈希索引表与链表相结合的数据结构实现信道流记录的快速查询策略。在信道流信息综合策略的讨论中，论文从概率统计和误差分析原理角度对信道流信息中的报文总数、字节总数属性统计值的估算以及总的估算误差的综合进行了推算，提出了相应的综合算法策略与算法实现。 在最后，论文介绍了用于实际网络主干流测量的测量系统的原型实现并对系统设计中的算法和原型系统进行了相关测试。测试结果表明论文提出的用于多链路逻辑信道环境测量的自适应抽样流测量系统的设计达到了预期的功能和性能要求。

目录

文摘

英文文摘

东南大学学位论文独创性声明及使用授权声明

第一章绪论

1.1引言

1.2论文研究背景

1.2.1网络测量技术研究

1.2.2被动抽样流信息测量研究

1.2.3已有的流信息测量系统：NetraMet和NetFlow

1.3论文课题来源和意义

1.3.1论文课题来源

1.3.2论文选题实际意义

1.4论文研究目标和主要研究内容

1.4.1论文研究目标

1.4.2主要研究内容

1.5论文组织结构

第二章用于MLLC的自适应抽样流信息被动测量系统结构

2.1多链路逻辑信道(MLLC)简介

2.1.1 MLLC环境特点

2.1.2 MLLC下被动流信息测量数据流模型

2.2 MLLC下被动流测量分层多机模型

2.2.1分层多机直接模型

2.2.2分层多机优化模型

2.3适用于MLLC的被动抽样自调节流信息测量系统结构

2.3.1被动自调节抽样流信息测量系统的总体结构

2.3.2前端链路流信息监测单元逻辑结构

2.2.3后端信道流信息综合单元逻辑结构

2.4本章小结

第三章自调节抽样链路流信息测量

3.1抽样自调节流测量设计构想

3.1.1抽样自适应调节流测量研究背景

3.1.2抽样自适应流测量总体设计

3.2自适应报文抽样设计

3.2.1自适应报文抽样算法总体设计

3.2.2基于动态报文计数的PPS计算

3.2.3基于阈值检测-趋势触发的报文抽样比自适应调节

3.2.4报文抽样自适应调节算法参数选择

3.3自适应流抽样设计

3.3.1可调节流抽样设计

3.3.2自适应流抽样调节

3.3.3自适应流抽样算法总体流程描述

3.4流统计信息估算与估算误差分析

3.4.1流报文数和字节数估算和估算误差分析

3.4.2测量系统中流信息估算和误差计算

3.5本章小结

第四章多路流信息归并与综合

4.1多路流信息归并综合功能设计要求

4.2多路流信息归并综合设计

4.2.1多路流信息归并策略

4.2.2信道流信息综合与误差分析

4.3多路流信息归并综合算法描述

4.3.1多路流信息归并综合总体设计

4.3.2多路流信息归并算法流程描述

4.3.3信道流信息综合算法流程描述

4.4本章小结

第五章用于MLLC的自适应抽样流信息测量系统实现

5.1流测量系统总体设计

5.1.1测量系统设计需求

5.1.2测量系统总体设计结构

5.2链路流信息监测子系统实现

5.3逻辑信道流信息综合子系统实现

5.4信道流综合信息输出格式

5.5系统开发运行环境

5.6本章小结

第六章系统测试与分析

6.1测试方案设计

6.1.1系统测试目的与测试内容

6.1.2系统测试方案

6.2基于历史流量Trace的测试

6.2.1测试数据与测试平台说明

6.2.2测试实验说明与测试结果分析

6.2.3测试总结

6.3实际网络环境运行测试

6.3.1测试环境说明

6.3.2测试运行状况分析与总结

6.4本章小结

第七章总结与展望

7.1论文工作总结

7.2未来工作展望

致谢

参考文献

作者简介