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基于IP时间戳选项的网络测量程序的设计与实现

作　者: 秦惠军
导　师: 徐惠民
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 时间戳 ICMP 链路利用率原始套接字 Linux 网络测量
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

网络测量可用来考察某个协议或某个应用在因特网中的性能水平。网络测量的详细分析能够帮助确定性能“瓶颈”。一旦解决了被确定的性能问题，就能够研制性能更好的新协议。下一代因特网网络规模进一步扩大，网络流量高速增长，以及Ipv6、IPv4双协议的使用，网络测量也面临着新的课题。采用主动网络测量技术，利用IP协议的时间戳选项，从源端向目的端发送带有IP时间戳选项的请求回显数据包，该数据包将穿越每一路由器的当前时间记录在IP选项内。目的端应答生成回显数据包，并将原报文中的IP选项数据复制到回显数据包中，发回给源端。对回显数据包中的IP选项数据进行处理和分析计算，就可获得网络状态和性能的信息。本文对linux系统下IP协议和ICMP协议的实现进行了研究，并提出了LUS算法的解决方案，实现了一个网络测量程序，从而能够正确统计网络链路的利用率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章前言  9-13
  1.1 课题背景  9
  1.2 研究内容  9-11
    1.2.1 LUS算法  10
    1.2.2 IP数据的捕获技术  10
    1.2.3 IP数据包解析技术研究  10-11
    1.2.4 实现的难点  11
  1.3 国内外相关研究现状  11
  1.4 论文的主要内容和结构安排  11-13
第二章网络测量综述  13-20
  2.1 网络测量的定义  13-14
  2.2 网络测量指标  14
    2.2.1 ITU-T定义的IP网络性能参数  14
    2.2.2 IETF定义的IP网络性能参数  14
  2.3 网络测量分类与研究进展综述  14-17
    2.3.1 主动测量  15-16
    2.3.2 被动测量  16
    2.3.3 主动测量与被动测量的结合  16
    2.3.4 其他测量方式  16-17
  2.4 网络测量的体系结构  17-18
    2.4.1 数据采集  17-18
    2.4.2 数据管理  18
    2.4.3 数据分析  18
    2.4.4 数据表示  18
  2.5 网络测量的典型应用  18-20
    2.5.1 故障诊断  18
    2.5.2 协议排错  18-19
    2.5.3 网络流量特征化  19
    2.5.4 性能评价  19
    2.5.5 其他用途  19-20
第三章 TCP/IP协议  20-28
  3.1 TCP/IP协议  20-21
  3.2 IP:网际协议  21-23
    3.2.1 IP数据报的格式  21-22
    3.2.2 IP时间戳选项  22-23
  3.3 ICMP:Internet控制报文协议  23-28
    3.3.1 ICMP  24
    3.3.2 ICMP报文格式  24-25
    3.3.3 ICMP时间戳请求与应答  25-28
第四章 Linux操作系统的网络编程  28-48
  4.1 Linux操作系统简介  28-30
    4.1.1 文件系统的总体结构  28-29
    4.1.2 进程  29-30
  4.2 Linux中的TCP/IP网络层次结构  30-34
    4.2.1 BSD套接字接口  31-32
    4.2.2 INET的套接字层  32-33
    4.2.3 IP层  33-34
    4.2.4 网络部分代码  34
  4.3 客户机/服务器编程模型  34-39
    4.3.1 循环服务器:UDP服务器  35
    4.3.2 循环服务器:TCP服务器  35-36
    4.3.3 并发服务器:TCP服务器  36-37
    4.3.4 并发服务器:多路复用I/O  37-39
    4.3.5 并发服务器:UDP服务器  39
  4.4 网络编程数据结构及相关函数  39-48
    4.4.1 套接字  39-42
    4.4.2 Linux中Socket的数据结构  42-43
    4.4.3 基本套接字函数  43-44
    4.4.4 网络字节顺序及其转换函数  44-45
    4.4.5 IP地址转换函数  45-46
    4.4.6 DNS——域名服务相关函数  46
    4.4.7 字节处理函数  46-48
第五章程序设计与实现  48-69
  5.1 程序设计  48-50
    5.1.1 程序的功能说明和显示格式  48-49
    5.1.2 程序的工作流程设计  49-50
  5.2 程序的实现和整体框架介绍  50-61
    5.2.1 头文件(main.h和log.h)  50-51
    5.2.2 主程序部分(main.c)  51
    5.2.3 发送报文函数(send.c)  51-52
    5.2.4 接收报文函数(recv.c)  52-53
    5.2.5 LUS算法部分(statistic.c)  53-57
    5.2.6 记录调试信息函数(log.c)  57
    5.2.7 配置文件(icmp_ping_config)说明  57-58
    5.2.8 makefile文件  58-61
  5.3 程序的实现  61-62
  5.4 程序使用  62-69
    5.4.1 程序使用说明  62-63
    5.4.2 程序的测试和对比  63-65
    5.4.3 程序的测试结果分析  65-69
第六章总结  69-71
  6.1 课题的成功点  69
  6.2 技术展望  69-71
参考文献  71-73
附录1 术语表  73-74
附录2 LUS程序清单  74-99
致谢  99

基于IP时间戳选项的网络测量程序的设计与实现

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