UDP流量狀態(tài)模型及其應(yīng)用研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)中的流量由數(shù)以萬計的不同應(yīng)用產(chǎn)生，其構(gòu)成結(jié)構(gòu)會隨應(yīng)用的變化而變化。充分掌握網(wǎng)絡(luò)總體的流量構(gòu)成以及各種成分的變化規(guī)律對網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)行為學(xué)的研究具有重要意義。隨著互聯(lián)網(wǎng)及其流量的快速增長，通過網(wǎng)絡(luò)流量測量來理解網(wǎng)絡(luò)行為是網(wǎng)絡(luò)管理、規(guī)劃和發(fā)展的基礎(chǔ)。
　　通過對2005年以來CERNET江蘇省網(wǎng)邊界流量的觀測以及國內(nèi)外相關(guān)文獻的報道，發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中的UDP流量比例在不斷增高。本論文的研究工作基于這樣一個事實展開，主要研究互聯(lián)網(wǎng)中與

2、UDP流量行為相關(guān)的問題，旨在對當前的高UDP流量現(xiàn)象給出合理解釋的同時，評價在UDP流量比例較高的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用UDP作為傳輸層協(xié)議的流量對使用經(jīng)典的TCP協(xié)議的應(yīng)用的傳輸性能產(chǎn)生的影響，并為高UDP流量的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提出可行的擁塞控制方法。論文的主要研究工作均基于主干網(wǎng)絡(luò)信道上的實測數(shù)據(jù)展開。論文工作主要包括四部分內(nèi)容。
　　論文首先完成了一個面向高速主干網(wǎng)流量的綜合性研究平臺-IPTAS(iptas.edu.cn)，該平臺具有面

3、向主干網(wǎng)的IP trace采集、分析、發(fā)布和管理等功能。目前平臺的IP Trace庫中保存有2005年以來在CERNET江蘇省網(wǎng)邊界定期采集的IP Trace，數(shù)據(jù)總量近40TB，總時長近1000小時，是目前國內(nèi)時間跨度最長、最為完整的IP Trace庫之一。這些數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)行為學(xué)等研究工作提供了珍貴的分析數(shù)據(jù)源。
　　論文隨后對IPTAS提供的Trace數(shù)據(jù)進行了UDP流量與TCP流量的Hurst指數(shù)對比分析和流速分析，

4、結(jié)果表明相同環(huán)境中的UDP流量的Hurst指數(shù)略高于TCP流量，但變化趨勢基本一致;在帶寬條件基本相同的條件下，UDP流量比例會對TCP流速產(chǎn)生影響。
　　在此基礎(chǔ)上，提出了一個面向時間粒度的TCP綜合性能測度-R測度，利用這個測度，采用經(jīng)典的正態(tài)分布檢驗、顯著性檢驗、相關(guān)性分析等統(tǒng)計方法完成了面向?qū)崪y數(shù)據(jù)的UDP流量比例對TCP傳輸性能的影響分析，分析結(jié)果表明UDP流量比例是影響TCP傳輸性能的因素，隨后根據(jù)統(tǒng)計分析的結(jié)果建立了

5、R測度與UDP流量比例和占用帶寬間的經(jīng)驗公式。
　　目前所有的擁塞控制機制均平等處理TCP和UDP報文，對具有自動避讓功能的TCP流量不公平?；谶@一事實，論文在最后提出了一個面向高UDP流量比例環(huán)境的AQM算法SF-RED，該算法通過引入TCP流量與UDP流量的區(qū)分丟包互斥機制，對不同的傳輸層協(xié)議產(chǎn)生差異型的動態(tài)丟包概率。文中對算法和所有相關(guān)參數(shù)進行了詳細的討論，使用Lotka-Volterra競爭模型證明該機制存在穩(wěn)定的平衡點