基于流量測量的網(wǎng)絡(luò)QoS改善若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，它所承載的業(yè)務(wù)也越來越多樣化。特別是隨著多媒體業(yè)務(wù)的興起，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從處理以文本(Text)媒體為主的網(wǎng)絡(luò)向綜合處理文本、聲音(Audio)、圖像(Image)、視頻(Video)等多媒體的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。新興業(yè)務(wù)不僅要求可靠的數(shù)據(jù)傳輸，還要求傳輸過程的實(shí)時(shí)性和可預(yù)見性，這就對互聯(lián)網(wǎng)提出了更高的服務(wù)質(zhì)量要求。但是，由于IP協(xié)議固有的無連接特性和傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)“盡力而為”(Best effort)的服務(wù)原則，使得傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)無

2、法對那些有帶寬(Bandwidth)、延遲(Latency)、延遲抖動(dòng)(Jitter)等特殊要求的用戶提供有效的服務(wù)質(zhì)量保障。同時(shí)，迅猛發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡(luò)帶來了極大的壓力，它要求網(wǎng)絡(luò)管理者必須有效地利用有限的網(wǎng)絡(luò)資源以滿足日益增長的帶寬需求。盡管由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬以及網(wǎng)絡(luò)速度都得到了極大的提高，但需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)卻也幾乎以與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度相同的速度增加，甚至超過網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的速度，這使得網(wǎng)絡(luò)帶寬與網(wǎng)絡(luò)速度依然

3、是一個(gè)瓶頸問題。 為了使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可以提供更高的質(zhì)量保障，業(yè)界開展了大量的研究工作，在網(wǎng)絡(luò)的不同層面上，提出了多種方案。而用戶獲得的服務(wù)質(zhì)量以及網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商可提供的服務(wù)能力都必須通過流量數(shù)據(jù)分析獲得。因此，網(wǎng)絡(luò)流量特性的研究是改善網(wǎng)絡(luò)QoS問題的一個(gè)關(guān)鍵。本文致力于基于流量測量的網(wǎng)絡(luò)QoS改善方面的研究，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1) IP網(wǎng)絡(luò)流量測量的研究：網(wǎng)絡(luò)流量測量是研究網(wǎng)絡(luò)行為的基礎(chǔ)，而理解網(wǎng)絡(luò)行為對于更好地管理

4、網(wǎng)絡(luò)資源，保障服務(wù)質(zhì)量有著重要意義。本文研究了IP網(wǎng)絡(luò)流量測量體系結(jié)構(gòu)及測量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并基于流量監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)對IP網(wǎng)絡(luò)的流量特性進(jìn)行了分析，在協(xié)議分布、報(bào)文長度分布及流量流向等方面得到了一些有意義的結(jié)果，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及技術(shù)研究提供了參考。 2) BE(Best Effort)模式下網(wǎng)絡(luò)QoS的改善：為保證用戶間的帶寬公平性，需要對P2P這類數(shù)據(jù)流量很大的業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬限制。為此，本文將隊(duì)列管理用于主要以帶寬為質(zhì)量要求的業(yè)務(wù)上

5、，提出了BF-RED(Bandwidth-Fair RED)算法，它能夠避免網(wǎng)絡(luò)帶寬被一些數(shù)據(jù)流量很大的連接大量占用，使得網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生擁塞時(shí)能保障各源端公平地共享帶寬，從而保障了網(wǎng)絡(luò)的QoS。 3)IS(IntServ)模式下網(wǎng)絡(luò)QoS的改善：IntServ模型的核心是RSVP，但RSVP作為一個(gè)單向資源預(yù)留協(xié)議，只能為TCP單向數(shù)據(jù)發(fā)送預(yù)留資源，而不能保障ACK確認(rèn)報(bào)文不受反向路徑上的網(wǎng)絡(luò)擁塞影響。為了改進(jìn)RSVP的預(yù)留功能，本

6、文提出一種非對稱的雙向資源預(yù)留協(xié)議ABi-RSVP(Asymmetry Bi-directional RSVP)，它通過測算ACK報(bào)文的長度來確定反向預(yù)留的帶寬，從而實(shí)現(xiàn)改善TCP性能及提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的目標(biāo)。 4)DS(DiffServ)模式下網(wǎng)絡(luò)QoS的改善：在DiffServ機(jī)制中，并未解決如何將剩余帶寬分配給AF的OUT數(shù)據(jù)包和BE數(shù)據(jù)包的問題。通常情況下，AF的OUT數(shù)據(jù)包在與BE數(shù)據(jù)包競爭剩余帶寬時(shí)會占有優(yōu)勢，使得

7、網(wǎng)絡(luò)的公平性受到影響。為了解決這個(gè)問題，本文提出一種名為TD&BF(Traffic Differentiation and Bandwidth Fairness)的隊(duì)列管理算法，它能夠在保證AF業(yè)務(wù)應(yīng)得服務(wù)速率的前提下，將剩余帶寬公平地分配給BE業(yè)務(wù)及AF業(yè)務(wù)，從而保障了業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量。 5)Web2.0下的流量測量與分析： Web2.0已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新趨勢，本文研究了Ajax下web2.0工作的框架及其優(yōu)勢，通過搭建web