基于通用PC平臺(tái)的流量測(cè)量方法的研究與評(píng)估.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量是了解網(wǎng)絡(luò)流量特征的重要手段之一。網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)分析可以獲取網(wǎng)絡(luò)行為特征，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)異常狀況，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瓶頸，并根據(jù)詳細(xì)的流量信息實(shí)現(xiàn)故障定位和恢復(fù)。
　　 從實(shí)現(xiàn)方法的角度，目前所存在的流量測(cè)量方法可分為兩大類(lèi)：基于硬件的測(cè)量方法和基于通用PC平臺(tái)測(cè)量方法?；谟布臏y(cè)量方法由于在高速鏈路的環(huán)境下具有了巨大的性能優(yōu)勢(shì)，一般為大型開(kāi)發(fā)商和運(yùn)營(yíng)商所用。但是因?yàn)槠鋬r(jià)格比較昂貴，大多數(shù)的中小企業(yè)還是選用基于通用PC的流量監(jiān)測(cè)方法

2、。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)速率的不斷提高，基于通用PC平臺(tái)的流量監(jiān)測(cè)因?yàn)槭艿讲僮飨到y(tǒng)和硬件性能的限制，不能滿(mǎn)足高速鏈路流量監(jiān)測(cè)的需求。目前作為流量測(cè)量研究熱點(diǎn)的流采樣技術(shù)和高速鏈路數(shù)據(jù)包捕獲技術(shù)在通用PC平臺(tái)下同樣也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。本文深入調(diào)研了網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)方法，分析了基于通用PC的流采樣技術(shù)和高速鏈路的數(shù)據(jù)包捕獲技術(shù)，主要工作如下：
　　 (1)提出了混合采樣的大流估計(jì)方法。針對(duì)目前基于通用PC平臺(tái)流量測(cè)量方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)維護(hù)和存儲(chǔ)每流狀

3、態(tài)的問(wèn)題。本文結(jié)合自適應(yīng)采樣方法，提出了一種混合采樣的大流估計(jì)方法，即通過(guò)預(yù)測(cè)當(dāng)前流量狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)采樣概率和設(shè)置流大小閥值來(lái)判斷和識(shí)別大流對(duì)象以提高采樣的準(zhǔn)確性并減少存貯空間。理論上給出了算法的流大小的無(wú)偏估計(jì)，相對(duì)誤差的上界以及時(shí)間和空間復(fù)雜度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示算法能夠很好的調(diào)節(jié)采樣概率，準(zhǔn)確的識(shí)別大流對(duì)象。
　　 (2)評(píng)估了基于通用PC的高速鏈路數(shù)據(jù)包捕獲方法。常用數(shù)據(jù)包捕獲方法有Libpcap,libpcap_mmap，基于

4、內(nèi)核的數(shù)據(jù)包捕獲方法以及基于共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)包捕獲方法。然而由于操作系統(tǒng)和硬件的影響，不同的捕獲方法在可操作性和實(shí)際應(yīng)用上有所不同。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)這四種數(shù)據(jù)包捕獲方法進(jìn)行評(píng)估，并且分析了NAPI模式和中斷模式對(duì)數(shù)據(jù)包捕獲方法的影響。實(shí)驗(yàn)表明流量大且小包多的環(huán)境下，NAPI模式對(duì)數(shù)據(jù)包捕獲有很大的改善，而當(dāng)大包多的情況下特別是256Bytes以上的數(shù)據(jù)包比較多的時(shí)候，采用中斷的方式捕包性能更高。
　　 (3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了流量監(jiān)測(cè)分析