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基于路由器的网络测量协议的研究与实现

作　者: 张洪利
导　师: 任新华
学　校: 太原理工大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 网络性能测量主动式测量 IP测量协议时延测量
分类号: TP393.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

从上个世纪九十年代开始,以Internet为代表的计算机网络得到了飞速的发展,用户对网络资源的需求也空前增长,网络规模变得越来越庞大,结构变得越来越复杂。不断增加的网络用户和应用,导致网络负担沉重,网络设备超负荷运转,从而引起网络性能下降。这就需要对网络的性能指标进行提取与分析,进而对网络性能进行改善和提高。因此网络性能测量这一技术便应运而生。网络性能测量的主要目的是发现网络瓶颈,优化网络配置,并进一步发现网络中存在的潜在危险,更加有效地进行网络性能管理,提供网络服务质量的验证和控制,对网络服务提供商的服务质量进行量化、比较,进而为用户提供更好的服务。IP测量协议(IP Measurement Protocol,IPMP)是一种基于路由器的、简单高效的主动式网络测量协议,其简洁高效的特点,使其在网络测量方面有着广泛的应用前景。本文主要对IP测量协议进行探讨与研究。本文首先对主要的网络测量技术及协议进行了介绍,包括OWDP、ICMP等,然后对IP测量协议的原理进行了详细的介绍,并分析了该协议的特点,最后针对其不足,提出了几点改进意见。对IP测量协议的改进主要包括以下三个方面:一是针对一次申请最大IPMP回应请求/应答报文的空间(556字节)会造成很多空闲的流量在网络上传输的问题,提出了一个测量数据包在传输过程中动态申请空间的方法;二是针对使用单个分组携带不了一次测量的全部信息的问题,在研究国内外科研成果的基础上,通过修改IP回应请求/应答报文格式,改进了一种使用多个分组来携带测量信息的方法;三是针对其不能准确的反映数据包在路由器中的排队时延的问题,提出了在路由器接收和发送数据包时分别记录下IP地址和时间的方法,提高了测量的准确性。最后,在NS2上对IP测量协议进行了仿真实验。实验结果显示在使用改进后的IP测量协议进行网络测量时,当转发路由器的个数小于44时,测量数据的传输量比使用原来的IP测量协议进行网络测量时有了较为明显的减少。当中间转发路由器的个数大于44时,虽然测量数据的传输量比使用原来的IP测量协议进行网络测量时略有增大,但这种代价的付出是以记录下测量数据包所经过的全部中间转发路由器的路由信息为条件的。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-14
  1.1 课题背景和研究意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文的研究内容及主要工作  12
  1.4 论文的组织结构  12-14
第二章网络测量技术概述  14-25
  2.1 网络测量概述  14-21
    2.1.1 网络性能测量的目标  14-15
    2.1.2 网络性能测量的分类  15-17
    2.1.3 网络性能测量的参数  17-20
    2.1.4 网络测量系统的体系结构  20-21
  2.2 主要的网络测量工具  21-24
    2.2.1 路由信息测量  21-22
    2.2.2 点到点测量工具  22
    2.2.3 流量监视工具  22-23
    2.2.4 吞吐量测量  23
    2.2.5 统计分析工具  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章主要网络测量技术分析  25-34
  3.1 现有的主要网络测量协议及技术  25-31
    3.1.1 ICMP(Internet Control Message Protocol)  25-27
    3.1.2 Traceroute  27-28
    3.1.3 OWDP(One way delay and package loss protocol)  28-31
  3.2 现有的主要路由测量技术分析  31-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章 IP测量协议的分析与研究  34-47
  4.1 IP测量协议定义的报文格式  34-37
  4.2 IP测量协议的工作原理  37-39
  4.3 IP报文的处理  39-40
    4.3.1 测量主机的处理  39
    4.3.2 响应系统的处理  39-40
    4.3.3 转发系统的处理  40
  4.4 关于IP测量协议的一些讨论  40-42
    4.4.1 拒绝服务攻击  40-41
    4.4.2 关于校验和的讨论  41
    4.4.3 最小的实施代价  41-42
  4.5 IP测量协议的特点及分析  42-46
    4.5.1 IP测量协议的优点  42
    4.5.2 IP测量协议的分析  42-46
  4.6 本章小结  46-47
第五章 IP测量协议的设计与实现  47-64
  5.1 NS2网络仿真工具简介  47-49
  5.2 一些约定  49
  5.3 定义的数据结构  49-50
  5.4 修改后的 IP处理模块  50-53
  5.5 IPMP处理模块介绍  53-59
    5.5.1 主要算法说明  53-54
    5.5.2 IPMP处理模块的程序流程图  54-55
    5.5.3 算法的实现  55-59
  5.6 其他的一些设置  59-60
  5.7 实验分析  60-63
  5.8 本章小结  63-64
第六章结论与展望  64-66
  6.1 主要工作的回顾与总结  64-65
  6.2 未来工作的展望  65-66
参考文献  66-68
致谢  68-69
攻读学位期间发表的学术论文  69

基于路由器的网络测量协议的研究与实现

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