用于在增值网业务中测试差别业务的系统和方法

摘要

一种用于确定网络特征的系统，包括：处理器，包括有分组生成组件和分组评估组件；所述分组生成组件用于产生发送测试分组，以传递到所述网络中；所述分组评估组件响应于接收到测试分组，用于确定网络速度和利用；并且一旦检测到网络流式利用不是显著地高，则评估用于第一丢弃模式的所述测试分组序列，所述第一丢弃模式表示实际的丢弃红色速率；和一旦检测到所述网络离散利用显著地高，则评估用于第二丢弃模式的所述测试分组序列，所述第二丢弃模式表示有效的丢弃黄色速率和有效的非丢弃绿色速率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定增值网业务(VANs)的特征的系统和方法，包括帧中继(FR)网络的特征。

背景技术

帧中继(FR)网络由增值网业务(value add network services)的提供商建立，也可以由私人公司建立。其目标是以诱人的价格提供优质服务。FR是“第二层”协议，其可以用作一个或多个更高层协议，诸如TCP和SNA的共享、下层传输媒体。

因为在广域网上进行虚拟电路的帧中继分配，连接到网络的单个连接可以用来连接许多其它位置，从而提供安全、低成本、高性能的连接。这就是增值网(VAN)用户使用帧中继的一个特点，例如通过媒体快速链路(例如，256kbps)将数据中心连接到FR网(包含T1链路)和通过低速链路(例如：56kbps)将许多分公司连接到FR网，从而允许任意到任意的连接。

为了保护其广域网(WAN)，FR VAN提供商会提供保证级业务，称作为专用信息速率(CIR：committed inforamtion rate，或“绿色”帧)，最佳努力(best-effort)、突发串超出(Be)级业务(在CIR与Be之间，或“黄色”帧)，和自动丢弃级业务(在CIR+Be之上，或“红色”帧)。

VAN提供商向较高级业务(绿色帧更多)的用户收费较高，向较低级业务(黄色和红色帧更多)的用户收费较低。这使得用户能够根据他们需要传输的业务量定制他们的成本和业务。

迄今为止，购买增值网业务的用户，诸如帧中继业务的用户还没有办法检查以确定他们接收的业务是否是他们所购买级别的业务。事实上，增值网(VANs)业务的提供商通常并不能够向用户描述实际上是如何为该用户设置帧中继参数的。因此，本领域需要一种可以向帧中继(FR)业务的用户和提供商二者都提供此信息的测试方法。

迄今为止，组合一个提供网络级业务测量的网络查看包括在多方中间协调活动和结果。即使所有方都真诚的操作，也难以实现这种协调，并且努力经常产生显著错误的结果。例如，如果网络设备控制块计数器回绕(wrap)或者以其他方式被损坏，如果输入网络参数错误，诸如转发速度，或者如果对网络组件做出的改变没有准确的记录，就会出现错误。要使其完全准确的这种尝试需要知道整个网络路径中的所有装置，并且提供每一装置上对专用控制块的访问，以计算丢失率(loss rate)和增值网的特征。这种访问控制块的要求难以端到端的实现，特别是在多组织中，以及在非常大的单个组织网络中，因为在这些环境中，不同的组控制网络的子集，并且由于安全、隐私以及政治原因，不允许外部方访问控制块数据。

如在本领域的熟练技术人员中所熟知的，由于错误的用户输入，在配置改变之后改变控制块内容失败(例如56Kbps的链路升级为128Kbps，但是表示链路速度的控制块没有改变)，或者来自链路提供商的错误信息(提供商并没有提供协议中的容量，例如1.544Mbps的T1链路包括24个64Kbps的电路。一种熟知的例子是，T1业务提供商的工作人员未能“打开”T1中的所有链路，从而在某些情况下提供低至64Kbps的速率给用户，而不是1.544Mbps。)，记录进入或存储在控制块中的网络速度的值可能不正确。

没有速度的精确测量，所有的网络测量都是不可信的。例如，如果网络设备的速度特征是不准确的，那么利用(utilization)的所有计算以及丢失率都是错误的，从而产生错误问题确定和容量计划。示例：一份来自电信公司(telco)提供商的128Kbps业务的用户协议。疏忽的或者偶然的，提供商只提供了64Kbps(技术人员只打开了用户所订购的2个64Kbps信道中的一个)。用户不知道电信公司的错误，在他/她的网络管理软件中设置网络速度控制块，指示链路速度是128Kbps。进一步假设在这样设置网络管理软件之后，应用业务以64Kbps的速度流动。虽然实际上是100％的链路利用，但是网络管理软件会报告只有50％的利用，(每秒的数据分组×每分组的字节×8位/128Kbps)＝0.5＝50％。在100％利用的时候，该利用产生较差的响应时间、较差的吞吐量以及分组丢失。这些症状通常的原因是过度利用，但是用户的物理管理软件由于电信公司方提供的错误信息被错误设置，其显示没有利用问题，这就会导致检查产生网络问题的所有错误可能(浪费时间检查线缆、应用特征、调谐、参数设置等)，但是不会有结果。用户不是诊断利用问题并得出正确的方案，而是错误的作结论：由于没有过度利用，一定是硬件存在某些物理问题，或者是调谐或软件功能存在某些问题，并会花费许多时间试图修理这些问题，但是不会有结果。

因此，需要一种系统和方法，其中可以不根据厂商提供的值，而是根据终端用户执行的分析，正确的确定帧中继网络的真实速度、定时、和丢失特征。

通常，当需要在其组件由多方拥有的端到端设备间解决业务级问题时，与其中只有一个资源拥有者的环境相比，获得端到端的完全协作的难度明显增加了。

因此，在本领域中需要提供一种系统和方法，用于确定业务级的端到端网络查看，其不需要各方之间的特殊装置访问或协作，特别是在其中电信公司提供商和终端用户包括多所有者环境的增值网中尤为如此。

发明内容

一种用于确定网络特征的程序存储装置、系统和方法，包括：评估网络流式速度(streaming speed)，以确定网络入口(ingress)访问速度；评估网络流式利用(streaming utilization)，以确定入口点利用；评估网络离散速度(discrete speed)，以确定网络路径速度；评估网络离散利用(discrete utilization)，以确定网络路径利用；当所述入口点利用在到所述网络的测试入口点处基本上为零，并且整个网络路径上的所述网络路径利用较低时，进行测试，以确定网络时间常数(Tc)和自动丢弃(红色)速率；和当所述入口点利用在所述测试入口点处基本上为零，并且所述整个网络路径上的所述网络路径利用较高时，进行测试，以确定网络专用信息速率(绿色)和网络突发串超出(黄色)速率。

从下面所提供的本发明的优选实施例的详细描述，并且参照附图，可以更清楚的看到本发明的其它特征和优势。

附图说明

图1是协议层模型高级别的简图。

图2是广域网上接入点的高级别图解。

图3是通过广域网的多个转发路径和单个转发路径的图解表示。

图4是高级别的系统图解，其描述了在确定网络特征中使用的组件。

图5是本发明用于确定网络特征的方法的流程图表示。

图6是发送分组的图解表示。

图7是接收分组的图解表示。

图8是分组评估数据库的图解表示。

图9是各种突发串传输范例的定时图解表示。

图10是离散和流式利用的测试条件的表格表示。

图11是高级别的系统图解，其描述了机器可读的程序存储装置，确实的实施机器可执行的程序指令，以执行用于确定网络特征的方法。

具体实施方式

根据本发明优选的实施例，提供一种用于确定帧中继(FR)网络特征的系统和方法。这种特征包括帧中继网络的时间常数(Tc)值、专用信息速率(CIR)、突发串超出速率(burst excess rate)(Be)、和接入速度。通过这种方式，提供商或用户可以确定网络的传输特征：绿色帧(不符合丢弃条件)、黄色(符合丢弃条件)帧、和红色(自动丢弃)帧。

通过将测试分组序列传输通过网络，以确定网络丢弃速度；确定网络流式速度；确定网络离散利用；和确定网络流式利用，从而完成对网络特征的确定。

当检测到网络流式利用不是明显的高，发送一组测试分组序列，并评估其丢弃速率，以确定网络的实际丢弃速率。当检测到网络的流式利用明显较高，发送附加测试分组序列，其丢弃模式表示网络的黄色丢弃速率和网络的绿色非丢弃速率。网络的时间常数值和接入速度也被确定，从而提供网络特征和实际描述参数的完全分析。

参照图1，根据OSI模型，7个功能层包括：通过穿过网络云42的通信链路36连接装置20、21的物理层34、35；数据链路层32、33；网络层30、31；传输层28、29；会话层26、27；表示层24、25；和应用层22、23。(参见McDaniel，George.IBM Dictionary of Computing，McGraw Hill，1994，第478页)。每一层概念性的提供下一更高层所使用的功能。物理层34、35是硬件：数据如何(通过电气方式等)通过某个网络媒体36被传输的规定。数据链路层32、33涉及使用物理层34、35将数据从一个机器20移动到一个网络42上的另一机器21。网络层30、31数据链路层将数据从一个机器移动到不同网络上的另一机器。

在这种模式中，当其在多个装置中实施的时候，诸如客户机/服务器，或分公司/分公司、或分公司/数据中心，在对应层之间进行通信：也就是，通过每一层，装置20的链路层22与装置21的应用层23对话，等等。

图1的OSI模型是多层协议中的一个范例。另一范例是具有四层的TCP/IP(包括Telnet)协议，其中应用级对应于该OSI模型的应用层22、表示层24和会话层26；TCP和UDP级对应于网络级30；并且设备驱动程序和接口卡对应于网络层30和物理级34。

帧中继位于多级通信协议模型中的传输级28(TCP/IP模型中的第二层)中。在示范实施例中，测试探头在网络级30、31流动，并且在应用层22和23执行该探头的分析。

在任何增值服务中，都可能有在其中测量服务提供的重复时间周期、或时间常数(Tc)。在帧中继网络中，Tc通常是1或2秒，从而在每一Tc间隔中，就不存在这种障碍，并且测量重新开始。

例如在帧中继中，如果Tc＝2秒，CIR＝30千位每秒(Kbps)，并且网络接入速度是56Kbps，那么在每2秒的网络间隔中，所传输的第1个60,000比特是“绿色”(即有保证的传输)。数字60,000比特是Tc×CIR，或者2×30,000。

本发明的系统和方法可以应用于公用和私用帧中继网络，或任何其它公用(增值)或私用网络，其中通过周期时钟窗对进入广域网的业务准许进行控制，测量每一窗口间隔期间进入广域网的本地业务查找条目，并且通过在每一间隔期间，丢弃对由对进入广域网的业务准许进行管理的系统参数确定的超过业务，对业务进行控制。

帧中继网络44的帧格式为：

FLAG      ADDRESS      INFORMATION      FCS  FLAG

其中Flag是帧的起始和终止定界符，1个八位位组(字节)长。

Address是数据链路连接标识符(DLCI)，其指示该分组会使用的通过该网络的虚拟连接，通常是2个八位位组长(可以是3个或4个)。

Information是通过帧中继网络携带的数据。这个字段的长度可变。例如，根据本发明，该数据可以是任何或所有的SNA分组、TCP/IP分组、LAN分组、或用于测试网络的ICMP(ping)分组。

FCS是帧检查序列，2个八位位组长，其是表示帧的原始比特结构的代数计算。如果该分组中的任何比特变化了或丢失了，那么FCS就不再与帧的内容匹配，并且接收站会丢弃该帧。如果帧中继网络丢弃帧中的所有比特，就简单的不传输该帧。如果帧中的一部分没有传输，那么该帧中的四部分至少要截断(破坏)一部分，并且接收站会丢弃其接收的该部分。

在网络中，红色、黄色和绿色分组的功能一般称为区别业务(Differentiated Service)或DifServ。

根据本发明的示范实施例，时间标记样值连同时间中继实施方式的结构一起用来确定FR网络的特征，包括绿色CIR、黄色BE、和红色BE+CIR的传输速率。

参照图8，使用分组传输序列(不同大小的单个帧或多个帧)来创建时间标记结果数据库98，从其中可以计算网络的特征。表格98包括每一分组的分组ID112、发送时间114、发送大小116、接收时间132、接收大小134和成功接收分组的标志135。该分组ID具有子字段。子字段136指示该测试分组是单独的还是突发串(burst)中的一个分组。如果其是突发串的一个部分，那么字段138包含突发串的ID(数字或字母数字标识符)，并且字段134包含该突发串帧该分组的顺序号。

根据在下列共同未决的美国专利申请中描述的方法，在确定这些特征的过程中，确定网络速度和利用：No.09/267,843，申请日为1999年3月12日，标题为“System and Method for Analyzing and Tuning aCommunications Network”；S/N 09/452,403，申请日为1999年12月1日，标题为“System and Method for Monitoring Performance，Analyzing Capacity and Utilization，and Planning Capacity forNetworks and Intelligent，Network Connected Processes”；S/N09/746,183，申请日为2000年12月21日，标题为“System and Methodfor Determining Network Throughput Speed and StreamingUtilization”；以及S/N 09/746,197，申请日为2000年12月21日，标题为“System and Method for Determining Network Discreteutilization”。此后这些专利申请一起称为Silverman等人的申请。

如在Siiverman等人的申请中更全面的描述，当确定流式利用时，发送测试分组的多个突发串(通常每个突发串10个分组)，并且分析结果。

为了确定离散利用，发送不同长度的单个分组的多个传输(在示范实施例中，不失一般性，使用两种大小的分组，一短一长)，每一分组彼此分离并且不位于突发串中。通过考虑长分组和短分组的最佳端到端往返时间，计算网络离散速度，详细如Klassen和Silverman中所述。从长分组的最佳时间中减去短分组的最佳时间，并从长分组比特的数目中减去短分组比特的数目。所得到的比特之比除以时间就确定了网络离散速度。

网络的流式速度、离散速度、和流式利用提供计算其离散利用的基础。除了这些值之外，在计算离散利用中使用了业务的平均队列等待时间Tw、业务的平均队列等待时间的标准偏差σTw(即sigma Tw)。通过标准统计分析，从多个离散测试ping传输的时间标志数据库记录计算这些队列等待时间值。

网络流式利用(当前所使用的网络的百分比，其对于开始使用沿着端到端连接传输业务的应用的用户不可用。)公式：

网络流式利用＝(网络流式速度/平均网络流式速度)×100这包括重复传输引起的开销。

网络离散速度(这是在网络空闲而没有其它业务，并且不需要进行重发的情况下，数据报业务将以其通过网络的端到端速率。)公式：

网络离散速度＝(长分组比特-短分组比特)/(最佳长时间-最佳短时间)

参照图2，示范FR网络的实施方式包括通过FR网络WAN 42接入数据中心的多个分公司44-46。在该示范实施例中，分公司44-46通过相对较慢的56Kbps的链路52-54接入网络42，数据中心40通过256Kbps的链路51连接FR网络42，并且FR网络WAN 42包括T1和更快的链路。

使用该范例，假定连接51、42、52是全双工通信，分公司44与数据中心40之间的双向吞吐速率的测量等于112Kbps(56Kbps×2＝112Kbps)。本发明的系统和方法的优选实施例确定在连接，也就是52接入网络42的接入点速度。

确定速度的过程也允许确定突发串的平均延迟，并且于是允许确定网络42的流式利用。

如美国专利申请S/N 09/746,183中所述，通过构建“虚拟最佳突发串”来确定速度。通过将从最佳单个分组的锚点(anchor point)构建的虚拟最佳突发串与相对于该锚点的随后第2佳、第3佳和第n佳分组的接收时间进行比较，将虚拟突发串中的比特×2/虚拟突发串的接收时间，就得到双向网络速度。取突发串接收时间的平均值，并然后计算其速度，该速度将小于或等于虚拟最佳突发串的速度，说明什么样的带宽百分比是可用的。从可用的流式带宽和总共流式带宽就可以推出网络的流式利用。

如美国专利申请S/N 09/746,179中所述，确定网络42的离散利用。流式利用表示网络42的多少容量被关于面向吞吐量的应用业务(诸如文件传输)所使用。离散利用描述了有多少网络容量被用于从分公司44向WAN 42中发送单个分组的应用所使用(诸如面向交易的常规业务)。

在所有的情况中，网络42的离散利用大于或等于网络的流式利用。

参照图3，其中描述了通过WAN 42从分公司46的单转发(singlehop)67连接53，和通过WAN 42从分公司44的多转发61、63、65连接52，其通过线51分别发送至或来自数据中心40。在单转发64网络42中，离散和流式利用相等。在超过一个转发的网络中，如果在两个或多个网络转发61-63上有利用，那么离散利用会大于流式利用。这是因为流式业务只是在其影响网络瓶颈速率时才通过利用被降低速率，而离散业务在每一个转发61、63、65(而不只是瓶颈时)都通过利用被降低速率。

离散利用和流式利用之差用来确定帧中继网络的特征。这是从“分公司”站点44测试得到。如上所述，该接入点52是网络的最慢部分。因此在网络的WAN 42的部分或数据中心接入点51中缺少非常高的利用，该接入链路52称为瓶颈。

当已知没有本地利用的时候，通常从这种站点很容易进行测试。例如，分公司44的网络接入利用通常由如下内容来表征：白天期间的在线交易数据业务，接着是在常规工作时间之后，将白天活动的文件传送到数据中心40，接着是在夜间的合并批处理运行之后，从数据中心40上传至所有的分公司44-46。在这些常规通信之间存在中断(例如在夜间上传结束，但是在白天在线处理开始之前)，这期间很少或没有业务。通过在这时执行测试，可以得到零或接近零的流式利用，但是可能具有一些离散利用(其反映出了网络的WAN 42或数据中心40部分中的利用，但是在该连接的最低速接入部分的本地接入部分52却非常少或没有)。

参照图4以及图6-8，分公司44的示范实施例的所选组件包括处理器90，其具有分组生成器组件92和分组评估器组件94。

处理器90使用时间标志时钟组件96，以产生分组的发送时间114和接收时间132。(时间标志时钟96是外部功能，不是包括在分组110中的功能。)分组生成器92向发送缓冲器102产生测试分组110，其通过I/O适配器110在通信链路52上发送到网络42中。发送分组110包括分组ID 112、分组大小116、和数据118，该数据可以包括单窗口数据或多个窗口的突发串数据。这些分组120通过网络42回送到分公司44，进入接收缓冲器104。接收的分组120同发送分组一样，包括报头112、116，以及与数据比特118相同的数据比特122。如果网络42丢弃了任何报头或数据比特124，那么在本发明的优选实施例中，立即丢弃分组120，并不将其转发回分公司44。

作为范例，如果VAN业务提供商在WAN网络42的转发63想要从发送分组110中丢弃数据比特124，那么接下来的网络转发65会接收被截取的分组120，因为比特124已经从该分组中丢失。在下一转发65(或者在该转发失败，就在后面的某个转发)中进行的标准网络校验和(有时候称为奇偶校验检查或循环冗余校验检查)处理将检查出分组120已经被改变(破坏)，并且将不再转发该破坏的分组120。对于成功回送到接收缓冲器104的ping分组110，分组评估器组件94评估所接收到的分组120，对分组数据库98中的字段132、134和137进行更新，并产生网络特征报告106，如此后将更加详细的描述。

在操作中，参照图5，在步骤62中，分组生成器92通过广域网(WAN 42)从本地节点44向目标节点40发送测试分组110。这些分组通过网络42回送，并且在步骤64中，通过分组评估器组件94评估所接收到的分组120，以确定网络42(也就是路径52、42、51)的离散速度和流式速度，并且在步骤66中，确定该路径的离散利用和流式利用。

在步骤68中，评估网络流式利用，以确定其是否高，也就是，网络是否大量被利用。如果不是，流式利用为零或较低，并且在步骤70中，分组评估器94为丢弃模式测试(在优选实施例中，参照数据库98)接收到的突发串，并从这些模式确定时间的红色速率(CIR+Be)。

当检测到的条件是较少的业务或没有业务传送(也就是步骤68确定网络流式利用不高)的时候，突发串分组可以发送进入网络。将网络42设置成自动丢弃超过某一阈值的比特(即出现红色分组)，那么大量连续回送分组110的突发串就会显示出丢弃模式。由此，在步骤72中，确定网络Tc(时间常数)值，以及超过该速率就丢弃帧124的网络自动丢弃速率(也就是红色速率)，其在数学上是CIR速率加上Be速率之和。

知道了Be+CIR之后，可以如下确定Be和CIR。

在步骤66和68中，再次确定网络利用。当发现本地接入利用非常少或者为零但是网络的WAN部分的利用非常高的时候，在步骤76中，在已知两个分公司都不具有任何业务负载的时候，测量分公司44到分公司46的性能。

当在步骤76中，业务突然进入上述环境，预期会出现红色帧丢失，以及可能的附加丢失。附加丢失是符合丢弃条件的黄色分组丢失。在步骤70中的起始测试确定没有黄色分组丢失时会出现这种情况，因为在步骤68中验证了流式利用为零并且离散利用较低，因此没有网络42资源61-63，例如端到端业务繁忙。通过观察这种环境中的丢失，在步骤72中观察并计算红色分组丢失154。在步骤76中，当离散利用较高但是流式利用为零(步骤68，yes分支)的时候，通过观察分公司到分公司的测试，确定该利用在WAN 42中较高，并且在接入点52、53为零(否则，如果在接入点不为零，流式利用也会不为零)。在步骤78中，在这些条件下确定的最大帧丢失率给出网络在该时刻的有效黄色速率。知道了该有效Be速率后，在步骤80中从Be+CIR中减去Be就得到CIR。(这些都是“有效”CIR和Be速率，而不一定是合同规定的速率。由于它们说明了用户实际得到的业务——在网络繁忙时，某些绿色分组被丢弃还是某些黄色分组没有被丢弃。

于是当网络实际繁忙的时候，就确定了网络的实际接入速度、实际红色分组速率、以及网络的有效黄色分组和绿色分组速率。

在上述方式中，使用探头(精确大小和定时的发送测试分组110)确定帧中继网络(或其它VAN特征)，以推出网络的完全基本量度(等待时间、流式速度、流式利用、离散速度、离散利用以及抖动)。

在步骤82中，当在本地节点44没有显著利用的情况下，在步骤84中确定抖动并且在步骤86中相应的修正网络特征确定CIR、Be以及CIR+Be。

抖动表示延时变化的程度——抖动越大，突发业务就越多。在某些情况下，在较低(接近零)的或零利用时测试网络可能是不可能的或不实际的。Siverman等人(上面提到的)描述了在这种条件下基本度量的确定。为了在非少量利用环境下计算网络接入部分(将帧分为绿色、黄色和红色的地方)中的红色和黄色分组丢失速率，在步骤86中对用于确定CIR、Be和Tc的任何测试结果进行代数修改，以说明(account for)其它人使用的容量利用百分比。例如，如果利用为30％，测试占用70％的设备。因此观察到的丢失率就会成为30％，比实际的整体丢失率要低。如果抖动较低，采样就会很快得到稳定的结果。如果抖动较大(其它人使用网络的突发较多)，那么要较长的一段时间才能确定稳定的测试值。

当测量帧中继网络的时候，抖动定义为所观察的成功(非丢弃)离散采样的严时的标准偏差。为了测试实时网络(诸如VoIP，IP语音通信技术)，通过最优观测离散采样与最差观测离散采样之间的增量计算抖动。

通过几个范例描述上述过程的操作。

在第一范例中，使用70字节长的ping。从分公司44通过链路52接入网络42的接入速度是56Kbps(56000bps)。Tc窗设为1秒。CIR设为28Kbps。Be(BURST EXCESS)设为14Kbps。下面的公式成立：

(1)CIR×Tc＝28000×1＝28000＝每Tc窗的绿色比特。

(2)Be×Tc＝14000×1＝14000＝每Tc窗的黄色比特。

(3)(接入速度×Tc)-(每窗口的绿色比特+每窗口的黄色比特)＝(56000×1)-(28000+14000)＝14000＝每Tc窗的红色比特。

这些绿色、黄色、和红色比值具有如下意义。帧中继(VAN)网络具有多个入口点51、52、53、54，其相比于主干(内部)网络部分42通常速度较慢。但是将所有入口点全部加在一起总共的合计速度通常大于主干网的速度。

为了保护主干网42不受冲击，网络有两种方式对其自身进行保护。第一，在每一入口点51-54通过定时器进行定时，设置其用来反复测量时间间隔，通常是1秒或2秒。得到的时间间隔作为时间常数，并用Tc表示。在每一时间常数期间，确定用户业务为绿色、黄色或红色，其意义分别为：绿色业务为保证的发送(网络42会尽一切可能使其通过网络)，黄色业务符合丢弃条件(尽力提交，如果网络中出现堵塞，其可能在堵塞点被丢弃)，红色业务为自动丢弃的(在网络的入口点就将其丢弃，而不管在网络中的任何地方是否出现堵塞)。

网络中业务的最小单元是比特，8个比特形成一个字节。在TCP/IP网络中，业务由数据分组110组成，每一数据分组具有20字节的IP报头，20字节的TCP报头，然后是可变字节数的用户数据118。如果数据分组中的任何比特成为红色(分组110的用户数据部分118的某些比特124已经被丢弃)，那么网络将丢弃整个分组120。

在每一Tc窗期间，当用户将分组传送进入网络中的时候，分组生成器92中的计数器跟踪所传送的比特数目。当窗间隔结束时，计数器归零并重新开始。在每一间隔期间，最多为极限值Be×Tc的第一用户比特为绿色。接着最多为Be×Tc数量的比特为黄色。然后，在Tc窗期间传送的任何其余比特都为红色。

继续该范例，说明了该方法如何评估增值网的工作。分组生成器92产生ping分组110的突发串，其中在已知本地站点44没有其它利用的时候，通过WAN 42和数据中心本地接入链路51发送组件102和I/O适配器100将所述突发串传送进入网络42，到达数据中心站点40。按照Silverman等人的专利评估ping，以确定网络流式速度。(网络流式速度是充满连接的应用，诸如文件传输，接收业务的速度。)

为了测试分公司44，进行从44通过WAN 42达到数据中心站点40的测试。一般说来，数据中心站点对于WAN的入口速度会显著高于任何分公司的速度，并且WAN转发61、63、65的速度都会显著高于WAN 42的边缘位置51-54的入口速度。于是当进行从分公司44到数据中心40进行测试时，分公司对网络的入口链路52成为该连接中的瓶颈链路。结果，通过网络测得的流式速度(其是沿这个连接的瓶颈链路)就是分公司的进入链路52的速度。于是该方法提供的第一步骤用于独立的确定增值网业务的提供商是否提供客户所购买级别的业务——也就是，网络接入速度是否等于或大于合同所规定的速度。

接下来，在步骤64和66中，确定网络离散速度(其为各个分组在端到端网络中处理的速度)和离散利用。可以按照Silverman等人的方式计算离散利用，或者由于在这种情况下简单的只需要出现非常低的离散利用，用于有效测试，从步骤62中传送的单个ping，可以从平均跨网络往返时间减去最佳观测的跨网络往返时间，得出通过网络的平均队列时间。如果流式利用为零，那么就不存在转发61、63、65，它们的利用会使得当前可用速率低于瓶颈链路——其反过来意味着本地链路上的利用为零，这恰好也是瓶颈链路。

如果通过整个连接52、42、51测得的离散利用较低(其可以通过小的端到端队列时间验证)，那么不仅在本地接入链路44上的利用为零，而且该链路上的任何其它地方的利用都很低。因此，如果在离散利用非常低的时候进行测试，那时沿该网络路径就不会出现黄色帧丢弃，这意味着任何帧的丢弃都是因为这些帧120中包含红色(自动丢弃)比特。于是在这种方法中，沿其中本地链路利用为零而其他位置的利用接近零的网络路径，进行红色比特测试。

继续该范例，在步骤64中，吞吐(即流)测量是56000bps，并且Tc设为1秒。CIR是28000，Be是14000。如上所述，这说明在网络42的该入口点52，在每一时间间隔中，第一个14000比特为绿色，接下来的14000比特为黄色，再接下来的14000比特为红色。如果定时器到时，并且只呈现了30000比特，那么前28000比特为绿色，接下来的2000个比特为黄色。如果Tc定时器在该点到时，那么新窗会立即开始，并且接着传送的28000比特为绿色。此后将连同图9一起对其进行描述。

红色帧的测试进行如下。上面说明了到该点为止的测试确定了该网络的接入速度的确是56000比特每秒，并且在网络入口链路没有利用，在网络中的其它地方利用很小。这是通过确定流式利用为零百分比，并且离散利用较低完成的。在这一点，在步骤70中将70字节的ping突发串(不失一般性)传送进入网络。使该突发串不断加长(即每突发串的分组110越来越多)，直到出现以下情况：

1)一个周期没有丢弃；

2)其后为一个周期的丢弃；

3)其后一个周期没有丢弃；

4)其后为一个周期的丢弃；

5)其后一个周期没有丢弃。

不断运行入口点的Tc定时器96。当出现测试突发串的时候，就无法知道测试是从窗中的什么地方开始的。可能是刚刚从开始，或者中间的某个地方，或者靠近窗结尾的地方。图9描述了这些情况。

范例A通过线140描述，其表示1到300个ping分组的连续，线141表征了跨过从时间t＝0到时间t＝3.0的三个Tc窗的六个周期的每一个的丢弃状态。范例B通过线142、143描述，范例C通过线144、145描述。

在范例A中，比特1-50是绿色，并且它们碰巧刚好从Tc窗1的起始t＝0开始传送。每70字节的ping分组有(8×70)＝560比特。因此连续传输的1秒突发串刚好传送56000比特(理论上的，并且不包括帧间的间隙)，这是100个分组。在该范例A中，由于刚好在Tc窗的起始开始传输，第一秒的突发串刚好装入Tc窗1，并且28000个比特(分组1至50)是绿色，然后14000比特(分组51至75)是黄色，再然后14000比特(分组76至100)是红色。如果突发串再继续一秒，同样的重复这种模式，很容易的可以看到周期性的每秒会出现0.25秒(丢弃周期2、4和6)的分组丢失。由此可以推出，Tc为1秒，并且红色速率0.25秒每Tc窗，并且红色速率为0.25×56000＝14000比特。

然而必须注意鉴别模式。如范例B中所示，假设起始一秒突发串在Tc窗已经开始了0.1秒之后开始。如果根据观测一个Tc的数据来计算所观测的红色速率，那么它较低。这是因为1秒的突发串出现在一个Tc窗的0.9秒(因为在测试突发串发送之前已经过去了0.1秒)和下一Tc窗的0.1秒上。在0.9秒的第一窗内，分组1至50是绿色，分组51-75是黄色。在这一时间点上，Tc窗有0.15秒的余留，于是接下来的15个分组(分组79至90)是红色的。在传送完第90个分组之后，Tc时钟启动新的一秒窗，突发串中剩下的10个分组落入Tc窗2中，因此分组90-100是绿色。因此在碰巧在进入Tc窗十分之一秒后开始的一秒突发串测试中，就得到8400比特的红色速率(即在观测的一秒间隔中丢弃的15个红色分组×70字节每分组×8比特每字节)。实际红色速率是14000比特每秒，因此测量不准确，较低。

而且如范例C中所示，如果有一秒的测试刚好在进入Tc窗1中0.5秒后开始，那么前50个分组是绿色，并且刚好在第50个分组传送完之后，在t＝1.0时Tc窗1过期。随着突发串继续，会启动一个新的一秒Tc窗，剩余的50个分组(突发串的第51至100个分组)将是绿色。在该一秒突发串测试中，可观测到红色速率为零，并且推出不准确且人为过高的CIR+Be(绿色速率加黄色速率)。

这些范例说明：使用覆盖仅一个Tc窗时间间隔的突发串进行测试对于检测红色速率或确定Tc窗度时间长度值将会不精确。因此，突发串必须不断加长，以至于达到这样一种模式，其中有：

1)一个周期没有丢弃，随后

2)一个周期的丢弃，随后

3)一个周期没有丢弃，随后

4)一个周期的丢弃，随后

5)一个周期没有丢弃。

至少需要这些量的测试突发串的原因是，相比CIR+Be(如以上范例所示)所表示的，周期1能够有更多绿色和黄色比特，并且相比网络的实际红色速率(如以上范例所示)，周期2能有更少的红色比特。

然而，在周期2结束之后，如果测试突发串继续，那么必然有新的Tc窗刚刚开始，那么周期3代表了网络的绿色加黄色比特速率，周期4代表了网络的红色速率，周期5的开始用于表明包括周期3和4的Tc窗的正末端。

数学上，周期3和4包括一个完整的Tc窗，其中周期4定义了网络的自动丢弃速率，周期3确定了网络的CIR+Be速率，如下：假设：

网络流式速度＝n，

传送的测试分组大小＝b比特(8比特＝1字节)，

周期4中观测到的分组的数目＝r，

周期3中观测到的分组的数目＝s。

那么：

(4)Tc＝(r+s)×b/n。

(5)自动丢弃速率＝(r×b)/Tc。

(6)CIR+Be＝(s×b)/Tc。

自动丢弃速率、Be和CIR速率是以比特每秒表示，而不是比特每Tc窗，这就是为什么计算这些值的时候要除以Tc的原因。

在上述范例中，网络流式速率的测试将说明网络连接是56000比特每秒的链路，周期4说明丢弃了70字节的25个分组，周期3说明了70字节的75个分组都已经成功传送。计算如下：

(7)Tc＝(25+75)×560/56000＝1秒。

(8)自动丢弃速率＝25×560/1＝14000。

(9)CIR+Be＝75×560/1＝42000。

该方法给出了网络Tc和自动丢弃速率的准确测量。该方法也准确给出了网络比特的绿色和黄色比特速率之和，但是还没有给出它们各部分的值。换言之，该方法只确定了CIR+Be的和值，但是还不能确定CIR和Be各自的值。确定CIR和Be的方法描述如下。

一旦确定了网络速度、Tc和自动丢弃(红色)速率，当已知本地入口/出口52业务接近零百分比，但测试发现沿路径(即帧中继网络42中)其它地方的业务较高时，就周期性地探测网络。确定何时这些条件成立的方法如下。

公共网络并不允许终端用户跟踪或接入它们网络中的管理控制块。换言之，网络业务提供商由于安全和隐私的原因，并不允许终端用户携带探密工具进入他们的网络，并且不允许接入他们的网络设备SNMP MIB管理信息基础控制块，其中计数和存储有业务速率和分组丢弃速率以及其它这种数据。因此该方法必须提供一种装置，用于发现什么时候网络的主干网42中的利用非常多，并足以使得网络丢弃黄色分组。

如下描述的方法用于发现测试网络黄色帧丢弃的适当条件。

当网络本地接入点52被其它用户使用的时候，一定不能进行该方法的测试，因为不可能确定出哪些测试分组因为是红色而丢弃，哪些测试分组因为是黄色而丢弃。这是因为来自其它用户的业务会散布到本地接入点上，使得不可能准确的确定产生分组丢失的确切原因。即使如此，应该知道接入链路52是完全利用，但是不可能确定任何一个给定的丢弃测试分组是在接口点自动丢弃的，还是因为其它地方的利用而丢弃的。难以解释清楚是因为来自其它用户的随机业务的干扰。例如，其它用户的业务可以在Tc窗中相对较早到达，并将测试业务推入红色区域。因此网络在此时可以进行非黄色丢弃，但是根据该传输速率，其可能错误的得出丢弃业务的比例较高，并因此测试分组遇到黄色丢弃条件。同样的，来自其它用户的业务可以在Tc窗周期中相对较晚接收业务，并且当观测到要丢弃时，测试分组有可能是被错误的当作红色分组丢弃的黄色丢弃。为了测试网络黄色(和绿色)速率，有必要提供用于确定何时本地利用为零并且远程利用较高的装置。

增值网的共同特征是提供业务质量特征(包括根据用户提供绿色、黄色和红色速率)，其中网络42(通常称为云或网络的主干)中间的各个转发的带宽的速度明显高于终端用户入口点，其中通过所述入口点红色帧被丢弃并且标记为绿色和黄色的帧被准许进入主干网，然后进行相应的处理。

如果通过将否则为空的接入链路填至满容量来执行测试，那么根据范例A和B的周期4中的Tc值，红色帧会被丢弃，然后如果网络42当前负载非常重，那么在主干网中丢弃黄色分组，而绿色帧会成功传送。在这些条件下，周期3中所观测到的速率接近绿色速率。

于是用于确定网络CIR(绿色速率)的方法需要测试何时网络本地入口44利用为零，而网络的WAN部分42中的利用较高。为了确定何时此条件成立并可以进行测试，通过WAN 42从分公司44到分公司45进行测试，其中已知从分公司的入口链路52和53的速度相等，并且相对于WAN 52的链路速率较低。这些要求在实际中是经常出现并很容易确定的要求。如果流式速度测试表明当前可用流式速率等于入口速度52和53，那么链路52和53的利用为零。(根据Silverman等人的专利进行这些测试。)如果在本地入口链路上的利用为零的同时，发现利用为零但是在该相同的端到端路径上离散利用较高，那么所有该利用必须在网络的WAN部分。如果此时通过WAN 52在分公司44与45之间进行测试，并且如果已知自动丢弃(红色)速率，那么进行的任何超过和高于红色速率的分组丢弃是黄色丢弃，其是由于在网络的WAN部分出现堵塞产生的。于是在这些条件下进行测试，以观测在时间上最大的整体丢弃速率。此时每秒的成功传输的速率是绿色速率。

该方法的数学表述如下：当本地入口利用为零并且离散利用较高时进行测试。将会观测到如下模式：

1)一个周期1没有丢弃，随后

2)一个周期2的丢弃，随后

3)一个周期3没有丢弃，随后

4)一个周期4的丢弃，随后

5)一个周期5没有丢弃。

参照图9，在这种情况下，当WAN 42的利用足够高使得所有的黄色分组都被丢弃时，周期3只包括一个Tc窗的绿色帧，并且周期4由一个Tc窗的黄色分组加上红色分组组成。由于Tc已知，并且从该方法以前的步骤确定了红色速率，就容易得出黄色和绿色速率。

假设：

网络流式速度＝n，

所传送的测试分组大小＝b比特(8比特＝1字节)，

周期4中所观测到的分组的数目＝r，

周期3中所观测到的分组的数目＝s，

Tc＝t(在以前的测试中确定)，

自动丢弃速率＝a(在以前的测试中确定)，

CIR是网络的每秒绿色速率

Be是网络的黄色速率

那么

(10)CIR＝(s×b)/t。

(11)Be＝n-(((s×b)/t)-a)。

(12)自动丢弃速率＝(r×b)/Tc。

(13)CIR+Be＝(s×b)/Tc。

自动丢弃速率、Be、和CIR速率的单位是比特每秒，而不是比特每Tc窗，这就是当计算这些值的时候为什么要除以Tc。

在前面的范例中，网络流式速率的测试说明网络连接52是56000比特每秒的链路，周期4说明丢弃了25个70比特的分组，周期3说明75个70比特的分组分别被成功传送。计算如下：

(14)Tc＝(25+75)×560/56000＝1秒。

(15)自动丢弃速率＝25×560/1＝14000。

(16)CIR+Be＝75×560/1＝42000。

Tc时钟连续运行。从而刚好从Tc间隔的开始启动传输的几率接近为零。因此传输会跨过一个Tc间隔窗1的一部分，然后整个的间隔窗2，然后间隔窗3的至少一部分。通常，如果传输跨过n个Tc间隔，那么分组评估器94会评估n-2个相同的模式(周期2与周期3和周期4与周期5)，其被2个少数(或没有)丢弃的模式分组围。

这就是模式，并且其从数学上是精确的，对于时间长度为至少n但是小于n+1个Tc间隔的突发串，将会观测得到至少n-2(并且不超过n)个相同模式的红色分组丢失。

在进一步的范例中，红色速率和Tc的计算如下。

将相继更长的连续分组110突发串传送进入网络42，否则在所述网络中到帧中继网络的本地连接52当前很少或没有其它利用，并且帧中继网络的主干网42中利用也很少或没有。Tc和被测试的自动网络丢弃功能仅仅工作于网络的本地入口部分52。还必须确定除入口部分之外的网络42部分的状态，因为如果在主干网中没有非常高的利用，黄色分组会在非入口主干部分被丢弃。网络测量间隔在每一网络本地入口点独立工作，对固定的时间间隔定时。

如果在被测试的入口点，Tc值设为1秒，并且如果入口速度是56000比特每秒，那么Tc跨过56000比特的间隔。在该相同的入口点，如果Tc值设为2秒，那么Tc跨过112000比特的间隔。

通过经由本地入口点52将短(例如64字节)ping(或其它)分组110的渐长突发串发送进入网络并观察分组丢弃的模式，来对网络进行测试。

为了测量利用，参照Silverman等人的专利，其中描述了网络端到端流式利用与其离散利用之间的区别。具体的，路由器和网络中的其它装置以两种方式之一处理它们接收到的和它们必须转发的分组：或者它们接收整个分组，在转发该分组之前检查其完整性、业务等级和转发路径要求(存储并转发(store-and-forward))；或者它们在接收到报头后立即开始转发该分组(捷径(cut through))。

大多数路由器是存储并转发类型的。这就意味着通过在每一转发要求完整的重新顺序化，沿网络路径的每一路由器延缓了端到端传输的时间。在每一转发的利用会产生另外的队列延迟。利用是所用的时间测量，或者在路由器或其它设备重发分组中经历的延时测量。于是，每一网络转发处的链路速度和利用都会影响单个分组在网络上的响应时间。

不同于单个分组速率，不是在每一网络转发61、63、65处确定业务在网络上的流式速率，而仅仅是在网络中的瓶颈转发时。在瓶颈处的利用会进一步降低流式业务通过网络的有效速率。然而，在除瓶颈之外的点处的利用不会影响通过网络的有效速率，除非它们将链路上的有效速率降低到以前存在的瓶颈速率以下。

例如，如果网络包括一个19200bps和一个9600bps的转发，并且每一转发上的利用为0％，那么通过网络的流式速率将是9600bps。如果9600bps链路的利用为50％，那么网络的当前有效流式速率是4800bps。如果9.6链路有0％的利用并且19200链路有50％的利用，那么19200链路(大概)具有9600bps的有效吞吐，并且网络瓶颈和当前可用的流式速率将仍为9600bps。

考虑到该背景技术，观测到如果测试具有发送选项(包括自动丢弃、最佳努力和保证级业务)的帧中继网络或其它网络，那么：

测试A)如果当网络的本地接入部分利用为零，并且在网络的主干部分利用非常低的时候，通过在接入点将分组突发串发送进入网络来进行测试，那么因为自动丢弃功能，所丢弃的任何分组都不会在主干部分丢弃，而只是在接入点部分丢弃。

这是用来测试网络自动丢弃(红色)速率的方法。

测试B)如果当本地接入链路上的利用为零，但是网络中其它部分利用较高的时候，通过将业务突发串发送进入网络来进行测试，那么该业务突发串将遇到自动丢弃比特和分组的已知本地丢失速率(如测试A中所确定)，并且任何另外的丢失是由于在网络主干中丢弃了最佳努力传送的比特和分组所造成的。

于是测试A和B一起用于测试网络红色(自动丢弃)速率和黄色(最佳努力传送)速率。

必须当网络为空时(即当网络的网络接入部分利用为零，并且主干利用较低的时候)进行测试A。为了确定何时可以进行该测试，进行起始测试，以建立网络的流式和离散利用。根据Silverman等人的专利确定流式利用和离散利用。当流式利用为零百分比，并且离散利用接近零的时候(表示本地利用为零和较低的全局利用)进行测试A。当流式利用为零，但是离散利用较高的时候(表示本地网络接入利用为零以及较高的非本地利用)进行测试B。

红色分组测试的结果不仅取决于网络入口速度、入口利用、Tc窗大小、CIR速率和Be，而且取决于该测试从Tc窗中的何处开始。由于用户没有办法将测试的开始刚好与Tc窗的开始同步，并且由于该测试方法必须确保根据完整窗口上丢弃的测量计算Tc窗大小和网络的自动丢弃(红色)速率，所以该方法基于将越来越长的突发串发送到否则为空的入口点中，直到出现下面的连续模式为止：

第一，一个周期没有分组丢弃，随后

第二，一个周期有分组丢弃，随后

第三，一个周期没有分组丢弃，随后

第四，一个周期有分组丢弃，随后。

在本方法的最经济的实施方式中，从上面的第二和第三周期计算Tc窗的大小和丢弃速率，因为所描述的第二周期刚好覆盖一个周期的自动(红色)分组丢弃，并且第三周期刚好覆盖一个周期(黄色加绿色)成功传送。

任何包含被丢弃比特的分组120被破坏，并且被丢弃。因此对于任何丢弃的分组而言，不知道是丢弃了它的一个、某些还是全部比特。通过使用最小可能的分组大小，测量中的误差最小化了。例如，在56000比特每秒的链路上，如果分组丢失，丢弃了多少比特的不一致性少于网络带宽的1％，因此误差达到最小。

参照图10，总结测试条件。当离散利用较高并且流式利用较高的时候，测试无效。不可能具有较低的离散利用同时具有较高的流式利用，因此不可能进行测试。当离散利用较低，并且流式利用为零时，不丢弃黄色分组，并且进行红色分组的测试。当离散利用较高，并且流式利用较低时，黄色分组和红色分组被丢弃，因此完成了黄色的测试。

相对表示基本上为零，高和低指的是测试产生可使用结果的条件，像通过抖动校正被修改、如上述范例和讨论中所述、和如本领域的普通技术人员会理解的那样，不需要做更精确的说明。

替换实施例

应该理解，虽然此处为了说明已经描述了本发明的特定实施例，但是不脱离本发明的精神和范围可以做出各种修改。特别的参照图11，其在本发明的范围内提供一种计算机程序产品和程序元件，或者程序存储器或存储装置200，诸如固态或流体传输介质、磁性或光学线路、磁带或磁盘等，用于如图所示通过线路202存储可被机器读取的信号，用于控制根据本发明方法的计算机204的操作，诸如主机系统或存储器控制器，和/或根据本发明的系统结构其组件。进一步，该方法的每一步骤可以在普通计算机上执行，诸如在设计为z系列、i系列、x系列和p系列等等的IBM系统上执行，并符合一个或多个、或一个或多个的一部分程序组件、任何编程语言所产生的模块或对象，诸如C++、Java、Pl/l、Fortran等等。并且此外，每一步骤、或实施每一步骤的文件或对象等可以通过特殊用途的硬件或为该用途设计的电路模块执行。

相应的，本发明的保护范围仅仅通过下面的权利要求和它们的相等物来限定。