本文關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)際性能的態(tài)勢(shì)感知研究

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【摘要】：性能態(tài)勢(shì)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有網(wǎng)絡(luò)性能狀態(tài)的綜合,對(duì)其進(jìn)行感知即是全面地、持續(xù)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)部分的性能進(jìn)行監(jiān)測(cè),使用戶(hù)和運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)能力或網(wǎng)絡(luò)的整體性能有全面、準(zhǔn)確的理解。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,它所承載的越來(lái)越多的業(yè)務(wù)已經(jīng)滲透到了人們生活的方方面面。為了提供穩(wěn)定、高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),網(wǎng)絡(luò)管理特別是性能管理越發(fā)重要。性能態(tài)勢(shì)感知是性能管理的重要任務(wù)之一,對(duì)于它的研究有重要意義。性能態(tài)勢(shì)感知所使用的測(cè)量方法追求監(jiān)測(cè)的拓?fù)涓采w性,可以容忍較低的可用性,但是要求較低的測(cè)量成本。而性能管理目前主要使用的測(cè)量方法是面向性能診斷的,具有針對(duì)性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn),追求測(cè)量結(jié)果的可用性,因此可以容忍高的測(cè)量成本。這些現(xiàn)有的性能測(cè)量方法對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能態(tài)勢(shì)感知并不完全適用。因此,本文的研究目的是提出一個(gè)面向具有一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能態(tài)勢(shì)感知的方法。它通過(guò)使用被動(dòng)測(cè)量技術(shù)擺脫主動(dòng)測(cè)量平臺(tái)所需的部署和維護(hù)成本,并使用目前的各種主干網(wǎng)路由器已經(jīng)普遍支持并能高效采集的抽樣流記錄作為數(shù)據(jù)源,以達(dá)到覆蓋性的監(jiān)測(cè)以及較低的測(cè)量成本。本文包含三部分內(nèi)容,其中前兩部分對(duì)應(yīng)態(tài)勢(shì)感知中的態(tài)勢(shì)覺(jué)察,最后一部分內(nèi)容對(duì)應(yīng)于態(tài)勢(shì)投射。本文第一部分為基于抽樣流記錄的RTT估計(jì)。在分別分析了當(dāng)套接字緩沖區(qū)大于和小于BDP時(shí)TCP塊狀流的傳輸特性后,本文為AIMD型TCP流記錄和非AIMD型TCP流記錄分別建立了在上述兩種情況下的RTT估計(jì)模型。同時(shí),分別給出了通過(guò)兩類(lèi)流記錄來(lái)區(qū)分這兩個(gè)情況的簡(jiǎn)單方法。在估計(jì)RTT時(shí),本文只是用了流記錄中的持續(xù)時(shí)間與總報(bào)文數(shù),因此該方法同樣適用于抽樣流記錄,大幅降低了源數(shù)據(jù)的采集和處理成本。實(shí)驗(yàn)表明,本文的方法在使用合適的抽樣流記錄的情況下,與現(xiàn)存的基于全抽樣的報(bào)文trace的估計(jì)結(jié)果差距較小,滿(mǎn)足性能態(tài)勢(shì)感知的要求。本文第二部分為基于被動(dòng)測(cè)量的RTT值使用網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)來(lái)推斷節(jié)點(diǎn)間路徑的時(shí)延。雖然使用被動(dòng)測(cè)量的數(shù)據(jù)有許多好處,但是由于它的限制,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層析成像時(shí)有兩個(gè)問(wèn)題需要解決:一是被動(dòng)測(cè)量所使用的流量經(jīng)過(guò)的路徑由路由表決定,不能根據(jù)測(cè)量需要進(jìn)行更改,因此網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)相關(guān)的方程可能有無(wú)限多組解;二是由于未采集到相關(guān)的流量或者測(cè)量錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致某些數(shù)據(jù)發(fā)生缺失,使得網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)不可行。本文分別使用提出的DDSP算法和壓縮感知相關(guān)的方法來(lái)解決上述問(wèn)題,使得可以使用被動(dòng)采集的低成本的RTT數(shù)據(jù)來(lái)推測(cè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部路徑的時(shí)延。實(shí)驗(yàn)表明DDSP算法得到的路徑中長(zhǎng)度較短的路徑已經(jīng)能覆蓋絕大多數(shù)鏈路。同時(shí),在各種各樣數(shù)據(jù)缺失情形下以及存在較多異常值的情況下,本文的方法仍然能取得較高的準(zhǔn)確性。本文第三部分為基于加權(quán)部分最大可滿(mǎn)足性問(wèn)題(WPM-SAT)的網(wǎng)絡(luò)性能異常的定位。之前的性能定位方法不是有應(yīng)用場(chǎng)景的限制,就是不能很好得適用于性能異常定位。基于上述內(nèi)部路徑性能推測(cè)方法所獲得的路徑異常值,本文提出一個(gè)定位可能存在性能異常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的方法。它使用WPM-SAT對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行建模,然后通過(guò)求解這個(gè)問(wèn)題來(lái)定位可能的性能異常的設(shè)備。由于WPM-SAT問(wèn)題是一個(gè)NP難問(wèn)題,標(biāo)準(zhǔn)的算法在某些情況下執(zhí)行時(shí)間可能會(huì)過(guò)長(zhǎng),因此本文還提出一個(gè)多項(xiàng)式時(shí)間復(fù)雜性的近似算法,作為對(duì)標(biāo)準(zhǔn)算法的補(bǔ)充。該方法不需要內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的配合,對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜏y(cè)量路徑?jīng)]有要求,同時(shí)實(shí)驗(yàn)表明相較于以往的故障定位的方法,該方法在執(zhí)行時(shí)間相似的情況下,取得了更高的準(zhǔn)確率,因此更為適合進(jìn)行性能異常定位。本文對(duì)性能的態(tài)勢(shì)感知進(jìn)行了初步的探索。基于本文的方法,管理員能使用較低的成本獲得與性能診斷工具近似的結(jié)果,并能定位可能的性能異常,實(shí)現(xiàn)對(duì)具有一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能態(tài)勢(shì)感知。因此,本文的方法滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)際性能感知的要求,并對(duì)后續(xù)研究有一定的啟發(fā)作用。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP393.0

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