（通信与信息系统专业论文）面向sla的运行监测系统主动测量模块的设计与实现.pdf

摘要 摘要 随着网络技术的不断发展和用户需求的不断扩充，新型的网络服务层出不穷， 从某种意义上来说，这些服务的生存与发展在很大程度上取决于该服务的可用性 和与之相配的性能要求，其中性能要求即包括网络性能要求又包括服务性能要求。 实际上，一般用户并不关心服务是如何运行以及如何实现，而只关心自己所感受 到的服务质量。对网络服务质量的期望驱使用户与服务提供商协商特定的服务质 量级别，这通常是通过s l a ( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ) 服务等级协定来实现的。 本论文首先说明了课题研究背景和论文研究的主要内容，即面向s l a 的网络 运行监测系统其中的主动测量模块。s l a 参数的定义和测量是s l a 管理实现的 关键，其中主动测量又是某些参数测量必须采用的方法。第一章、第二章重点介 绍s l a 和主动测量的定义、相关概念以及发展研究现状。s l a 是最近新兴的一 个概念，国内外都有很多机构在进行相关方面的一些研究，研究成果参差不齐。 s l a 的应用从国外来讲要好于国内，不过经过几年的s l a 理念的不断推广，国 内电信服务提供商也清醒地认识到服务质量保证的重要性，其目前已在某些行业 签署s l a 协定并得到很好的支持。到现阶段为止，国内外大多数的网络测量系统 均实现了主动测量功能，主动测量的重要性可见一瞥。 针对本系统中的时延、时延抖动、分组丢失率、连通性等测量参数，如何实 现其概念界定、参数测量，在论文第三章和第四章介绍。其中比较了i t u t 和i e t f 定义的参数，选择主动测量相关参数；介绍了已有的主动测量协议，并给出其优 缺点；提出具体的主动测量实现方案，种是r p i n g ( c i s c o 路由器远程p i n g ) ，需 要提前设置包括测量周期、测量包大小、超时等参数，另外一种是端到端的时延 测量，其有一定的环境限制。在软件实现方面，简要介绍系统的整体架构和主动 测量模块在其中的位置，紧接着在明确具体的监测环境下，按照所提主动测量方 案实施监测并给出监测结果以及统计分析结果。 最后，对本论文工作进行总结，提出了s l a 参数主动测量模块进行进一步研 究的一些看法。 关键词：s l a ( 服务等级协定) ，网络性能，主动测量 a b s t ra c t a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g ya n dt h ec o n t i n u o u s e x p a n s i o no fu s e rn e e d s ，t h en e wn e t w o r ks e r v i c e se n d l e s s i nac e r t a i ns e n s e ，t h e s e s e r v i c e si nt h es u r v i v a la n dd e v e l o p m e n to ft h es e r v i c ed e p e n d sl a r g e l yo nt h e a v a i l a b i l i t ya n dp e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t sw i t ht h em a t c h ，i n c l u d i n gt h ep e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n t so fn e t w o r ks e r v i c ep e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t s ，b u ta l s op e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n t s i nf a c t ，t h eg e n e r a lu s e r s ，t h e ya r en o tc o n c e r n e da b o u th o ws e r v i c e sa r e r u na n dh o wt oa c h i e v e ，a n dc a r eo n l ya b o u tt h e i ro w ns e n s eo ft h eq u a l i t yo fs e r v i c e t h en e t w o r kq u a l i t yo fs e r v i c ed r i v e n b yt h ee x p e c t a t i o n so fu s e r sa n ds e r v i c e p r o v i d e r sc o n s u l t a t i o n ss p e c i f i cq u a l i t yo fs e r v i c el e v e l s ，w h i c ha r eu s u a l l ya d o p t e db y s l a ( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ) t oa c h i e v e i n t h i sp a p e r , f i r s to fa l ln o t et h er e s e a r c hp a p e r so nt h eb a c k g r o u n da n dm a i n c o n t e n t ，o rf o rt h eo p e r a t i o no ft h en e t w o r ks l am o n i t o r i n gs y s t e mw h i c ht h e i n i t i a t i v em e a s u r e m e n tm o d u l e ss l a p a r a m e t e r so ft h ed e f i n i t i o na n dm e a s u r e m e n to f s l am a n a g e m e n ti st h ek e y ，w h i c hi st h ei n i t i a t i v em e a s u r ec e r t a i np a r a m e t e r sm u s t b em e a s u r e db yt h em e t h o d t h ef i r s tc h a p t e r ，t h es e c o n dc h a p t e rf o c u s e so nt h es l a a n da c t i v em e a s u r e m e n t sd e f i n i t i o no ft h ec o n c e p ta n dt h ed e v e l o p m e n to fr e s e a r c h r e l a t e dt ot h es t a t u s q u o s l ai s ar e c e n t l y e m e r g i n gc o n c e p t ，t h e r ea r em a n y i n s t i t u t i o n sa th o m ea n da b r o a di nan u m b e ro fr e l e v a n ts t u d i e s r e s e a r c hr e s u l t sm i x e d a p p l i c a t i o ns l af r o ma b r o a ds h o u l db eb e t t e ri nt e r m so fd o m e s t i c ，b u ta f t e rs e v e r a l y e a r s o f c o n t i n u i n g e f f o r t st o p r o m o t e t h e c o n c e p t o fs l a ，t h ed o m e s t i c t e l e c o m m u n i c a t i o n ss e r v i c ep r o v i d e r sc l e a r l yu n d e r s t a n dt h a tt h ei m p o r t a n c eo f q u a l i t y o fs e r v i c eg u a r a n t e e s ，i ns o m ei n d u s t r i e sh a sb e e ns i g n e ds l a a g r e e m e n ta n da r ew e l l s u p p o r t e d a tt h i ss t a g et od a t e ，m o s to ft h ed o m e s t i ca n di n t e m a t i o n a in e t w o r k m e a s u r e m e n ts y s t e mh a v ea c h i e v e da c t i v em e a s u r e m e n t c a p a b i l i t i e s ，t h ei m p o r t a n c eo f t h ei n i t i a t i v em e a s u r et h a tg l i m p s e i nv i e wo ft h i ss y s t e mi nd e l a y ，d e l a yj i t t e r ，p a c k e tl o s sr a t e ，c o n n e c t i v i t y ，a n d o t h e rm e a s u r e m e n tp a r a m e t e r s ，h o wt oa c h i e v et h e i rd e f i n i t i o n ，m e a s u r e m e n t ，i nt h e i i a bs t r a c t p a p e r st h et h i r dc h a p t e r sa n dt h ef o u r t hi n t r o d u c e d i nw h i c hc o m p a r e do ft h ei t u t a n di e t fd e f i n e d p a r a m e t e r s ，c h o o s er e l a t e dp a r a m e t e r so fa c t i v em e a s u r e m e n t t h e i n i t i a t i v eh a sb e e ni n t r o d u c e dm e a s u r e m e n ta g r e e m e n t ，a n dg i v e si t sa d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e s p u tf o r w a r ds p e c i f i c i n i t i a t i v e st oa c h i e v em e a s u r e m e n tp r o g r a m m e ， a n dt h eo t h e ri sr p i n g ( c i s c or o u t e rr e m o t ep i n g ) ，i n c l u d i n gt h en e e dt os e tu pe a r l y ， s u c ha sm e a s u r e m e n tc y c l e ，m e a s u r i n gp a c k e ts i z ep a r a m e t e r s ，t i m e o u t ，e t c a n o t h e r e n d t o e n dd e l a yi sm e a s u r e d ，t h e r ea f ec e r t a i ne n v i r o n m e n t a lr e s t r i c t i o n s i ns o f t w a r e ， b r i e f e dt h eo v e r a l ls y s t e ma r c h i t e c t u r ea n da c t i v em e a s u r e m e n tm o d u l ei nw h i c ht h e l o c a t i o n ，t h e ni nt h ec l e a ra n ds p e c i f i cm o n i t o r i n go ft h ee n v i r o n m e n t ，i na c c o r d a n c e w i t ht h ei n i t i a t i v eb ym o n i t o r i n ga n dm e a s u r i n gi m p l e m e n t a t i o no ft h ep r o g r a m m ei st o m o n i t o rt h er e s u l t sa n ds t a t i s t i c a la n a l y s i s f i n a l l y ，t os u mu pt h i sp a p e r sw o r k ，t h es l ap a r a m e t e r s o ft h ep r o p o s e d i n i t i a t i v em e a s u r e m e n tm o d u l e sf u r t h e rs t u d ys o m eo ft h ev i e w s k e y w o r d s ：s l a ( s e r v i c e l e v e la g r e e m e n t ) ，n e t w o r kp e r f o r m a n c e ，a c t i v e m e a s u r e m e n t i i i 图目录 图2 1 图2 2 图3 一l 图3 2 图3 3 图3 4 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 1 图4 。1 2 图4 1 3 图4 1 4 图4 1 5 图目录 s l a 生命周期1 1 s l a 主动测量的参数集1 5 i c m p 封装格式2 1 i c m p 报文格式2 1 i p m p 的协议处理实体2 4 通用主动测量模型2 6 系统总体架构3 3 监测软件模块划分3 4 主动测量总流程3 7 网络对象标识树定义3 9 r e m o t e p i n g 基本场景4 0 r p i n g 测量方案流程4 4 测量基本场景4 6 场景1 4 7 场景2 4 7 场景3 4 8 端到端测量流程4 9 测试链路5 3 平均时延5 4 时延抖动5 4 分组丢失率5 5 v i i 表目录 表3 1 表4 1 表4 2 表4 3 表目录 所有类型的i c m p 报文2 2 连接关系表3 5 设备共享信息表3 6 c i s c o p i n g e n t r y 的定义4 3 v i i i 缩略语 i p t d i p d v i p l r s l a s n m p m i b m p q o s n p i s p 缩略语 i pp a c k e tt r a n s f e rd e l a yi p 分组转移时延 i pp a c k e td e l a yv a r i a t i o n i p 分组时延变化 i pp a c k e tl o s sr a t e i p 分组丢失率 s e r v i c el e v e la g r e e m e n t服务等级协定 s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c o l 简单网络管理协议 m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e 管理信息库 m e a s u r e m e n tp o i n t测量点 q u a l i t yo fs e r v i c e服务质量 n e t w o r kp e r f o r m a n c e 网络性能 i n t e r n e ts e r v i c ep r o v i d e r网络服务提供商 i x 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：缝娥。日期：矽莎年加钿 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：嵫导师签名： 日期：卿 第一章前言 第一章前言 近几年网络服务日新月异，其发展变化非常快速，最显著的表现在话音、视 频、关键业务的快速增长，并逐渐成为网络中数据内容的主体。这些业务的发展 促使网络供应商除了定义所提供业务的可用性外，还需要向客户提供服务质量 q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 和安全性等业务保证。另一方面，越来越多的客户也希望 介人业务的管理和监测中，确认服务质量。由此s l a 服务等级协定应运而生。s l a 已经被业界考虑了相当长一段时期了，各种出版物上也出现过很多相关的文章， 国内外都进行了大量s l a 管理方面的不同程度的研究，并在相关领域开始试行。 实施s l a 管理就要求使用者能对当前运行的网络性能进行准确的实时的监控，获 得s l a 规定的网络性能参数，由此对网络性能和服务进行监测和评估。如果网络 出现故障，网络管理应该能够及时诊断故障原因。 1 1 课题研究背景 到现阶段为止国内在s l a 管理方面还没有完备的工具问世，国外有些工具则 已经实现了从传统的系统和网络管理到服务管理的转换。但是这只是一个良好的 开端，这些产品本身也还存在着一些不足。需要在吸收国外产品先进技术的基础 上，开发出一套适合我国国情的新的s l a 性能监测系统，因此作者在研究生学习 期间参与了“面向s l a 的网络运行监测系统的设计与开发的研发型课题。本课 题主要是为了衡量网络的运行性能，系统化地收集和分析网络的性能参数。通过 使用集网络层性能监测、应用服务性能监测、服务器状态监测于一体的分布式网 络性能监测系统，可以让网络管理者随时随地一目了然的了解整个网络的运行状 况，能够帮助网络服务提供商更好地了解自己提供的网络服务，对其进行监测和 管理，从而为用户提供良好的服务质量。本课题研究的成果适合大中型企业、大 专院校的网络乃至骨干网络的管理，既有理论价值又有实际意义。 电子科技大学硕士学位论文 1 2s l a ( 服务等级协定) 的研究现状 1 2 1s l a 的弓i 入 s l a 最早出现在帧中继论坛推出的服务水平定义实施协定中，该协定为帧中 继业务的几个关键特性定义了可接受的参数，如帧传输延时、帧传送率、数据传 送率和服务可用性。它除了向帧中继用户描述了具体的性能和可获得的参数外， 还有一个更加重要的目的，即它使帧中继提供商自信能够满足自身制定的标准， 从而向其客户保证有能力提供可信赖的服务。各种各样的服务提供商紧随其后， s l a 产业开始萌芽。服务等级的保证，通常是以书面s l a 的形式给出的，对于 用户来说，它决定了技术上如何实现以及服务的性能水平。一旦s l a 被制定以后， 运营商就必需测量和报告相关s l a 的性能。 实施s l a ，对用户、网络运营商或服务提供商都有很多益处。 s l a 的实施，对服务提供商和服务的使用者双方都澄清了一些有关服务 质量的定义，把体现q o s 的指标进行量化，避免双方对服务质量标准的歧义理 解。因此s l a 的实施，对澄清双方责权是有利的。s l a 的一个重要内容，就是把 s l a 参数表中体现的网络性能，定期给客户提供系统运行的实际值，并主动报告 违例情况。这种做法可能因为某些s l a 违例带来一些收入上的损失，但有助于促 进网络性能和声誉的提高。 对于成长中的市场，运营商往往采用提供新兴业务和免费试用等营销策 略来培养市场和用户；对于成熟市场，运营商战略重点也渐渐由追求技术优势和 低价竞争转为q o s 的较量。s l a 可以帮助运营商通过量化的q o s 指标向客户提 供更高的服务品质，有助于建立起规范的竞争机制。s l a 也是国际通行的电信服 务评估标准。它通过对服务科学化、规范化的管理来促使服务提供商对用户提供 满意的服务；它承诺只要用户向服务提供商支付相应费用，就将享受到服务提供 商的相应服务。在“客户效益”最大化的同时，实现运营商的收益，达到用户和 服务提供商的双赢局面。 提供s l a 也是企业一种实力的象征和体现。s l a 有助于用户对服务提供 商的具体服务的能力、可靠性及响应速度做出充分、清晰的评估，用户可以使自 己享用的服务品质得到明确的承诺，能够对服务商的性能价格比作出准确判断， 从而更好地为自己创造价值；而服务供应商也可以通过s l a 服务实现自身资源 2 第一章前言 的重新整合，进一步提升品牌竞争力。服务提供商只有具有高品质的网络资源、 流的专业设施、高素质的管理人才和技术力量才能顺利实施s l a 。在电信行业 变革的关键阶段，s l a 必将成为整个行业发展的突围之路。 s l a 不但能使服务提供商与用户更好地沟通，而且也使服务提供商和用户能 更好地管理网络和进程，但s l a 目前仍处在萌芽阶段，而且也没有形成系统的 表示方法。本系统基于常用的体现网络质量的s l a 指标参数的网络监测做了初步 尝试。如何制订s l a 、如何推广s l a 以及如何执行s l a ，这些问题的解决不能 仅依赖于技术手段，还要将管理与技术相结合，才能使s l a 真正成为增强网络 管理、提高网络服务质量的有效途径。 1 2 2s l a 国内外发展现状 最近几年来，s l a 在国外用得十分普遍，从i p 骨干网、v p n 到互联网数据 中心，网络服务提供商都推出了相应的s l a 。据不完全统计，在美国仅1 9 9 7 年 一年内就有3 3 的网络服务提供商与其商业用户签署了s l a ，所有i n t e r n e t 用户中有9 4 认为网络服务提供商提供的s l a 是必不可少的，8 4 的用户表示愿 意为得到网络服务提供商更良好的服务而额外付费。 目前市场上已经基于多种平台的网络服务级别跟踪和报告市场的系统工具。 如r e s p o n s en e t w o r k s 的v e r i s e r v ，i n f o v i s t ac o r p 的i n f o v i s t as y s t e m s ，m i c r o m u s e 的 n e t c o o l ， v i t a l s i g n ss o f t w a r e 的v i t a l s u i t e ，c o n c o r dc o m m u n i c a t i o n s 的n e t w o r k h e a l t hr e p o r t e r , h e w l e t tp a c k a r d 的h pf i r e h u n t e r 等等。 ol n f o v i s t ac o r p 的i n f b s t a 【1 】 i n f o v i s t a 系统是一个管理s l a 的应用程序，它能够对信息系统的各个元素进 行交叉监测，从而得到整个服务等级的综合评价。它采用客户n 务器的模型，代 理至于网络中，用于从不同的元件采集数据，i t 管理者和一些非技术人员就是通 过对这些数据的处理来准备服务质量报告的。有了它的帮助，管理员和i t 管理者 还能够对网络性能进行分析，对他们的系统进行升级。 h e w l e rp a c k a r d 公司的h pf i r e h u n t e r 【2 】 h e w l e t tp a c k a r d 公司的h pf i r e h u n t e r 是一种管理、监测解决方案，可对包括 邮件、新闻及网络在内的i n t e m e t 业务进行主动监测和管理。f i r e h u n t e r 可为每个 测量参数确立基值，利用它可以确立闽值，跟踪服务的偏离和发展趋势，产生阂 电子科技大学硕士学位论文 值警报；实现了整个服务环境的可视化管理和对故障的快速检测及隔离；网络性 能插件可以用于监视骨干网络的性能；能够对i p 网络的时延抖动进行测量和监 视，从而为i p 电话业务的质量保证提供了有力的s l a 工具；同时能根据史料数 据生成信息报告。除此而外，客户业务代表还可快速处理用户呼叫。 1 n p s 的e q o s p r o t 3 】 e q o s p r o 可以为网络使用状况和性能提供足够的数据，使管理员能够从用户 的角度出发，对网络性能进行优化。e q o s p r o 能够对w e b 站点的可用性以及性能 进行监测，将w e b 站点的反应时间分成几个部分，使管理员能够找出造成用户响 应时间很长的具体原因；当w e b 站点不可用或者超出闽值性能降低的时候，它能 以e m a i l 或传呼的形式告知管理员；对f t p , d n s ，h t t p 等应用层服务进行监测； 图形化的界面，方便好用。 v i s u a ln e t w o r k s 的v i s u a li pi n s i g h t 4 1 v i s u a li pi n s i g h t 是第一个从终端用户的角度出发，管理i p 网络和应用服务的 服务管理系统。它包括两个有力的应用组件，能够有效的提供和监测s l a ，提供 终端用户关心的新的服务等级，监测端到端的网络性能。它还提供了各种各样的 工具来测量网络性能，为i p 性能问题提供了实时信息。更重要的是，v i s u a li p i n s i g h t 服务水平管理器是从用户的角度出发，来评价服务质量的。 共享软件m r t g ( m u l t ir o u t e rt r a f f i cg r a p h e r ) 5 j m r t g 是由t o b i a so e t i k e 和d a v er a n d 设计的一个功能强大的基于w e b 的图 形化界面流量统计分析工具，通过调用外部的实用程序完成s n m p 查询、生成 g i f 图形并创建h t m l 页面。自从1 9 9 5 年春m r t g 在i n t e m e t 上免费发布后， 由于其简便易用的特点它非常迅速地普及开来。m r t g 每5 分钟收集一次被监测 设备的流量，具有实时性；并对这些实时收集的数据进行统计分析，给出这些设 备的周、月、年的历史流量记录。 相对来说国内这方面的起步较晚，尚未普遍地开展s l a 服务。目前只有少数 运营商在少数服务的开展过程中提供了s l a 的服务方式。并且中国几大运营商目 前都没有面对所有公众客户开展s l a 服务，只在少数业务对少数大客户提供s l a 服务，如上海电信为上海证券交易所提供s l a ，深圳电信为深圳华为提供s l a ， 甘肃电信兰州分公司也与招商银行兰州分行签订了甘肃省内第一份s l a 协定， 世纪互联网建立了国内首家互联网数据中心率先为国内网络服务产业引入了 4 第一章前言 s l a 以国内某电信公司与某大企业签订的s l a 为例，电信公司向企业承诺提供 四星级和五星级服务质量的保证，企业按照标准定价的1 1 5 1 3 0 为电信公司提 供的2 m b i t sd d n 电路付款，电信公司保证电路参数的质量，如电路可用率、电 路误码率等，并且每月和每季度向企业提供运行分析报告。对于违反参数保证的 行为，运营商将承担赔偿责任。该协定是全国最早的s l a 协定之一，被视为运营 商实力的体现。 1 2 _ 3s l a 带来的挑战和机遇 一些运营商虽然有开展s l a 的规划，但并未真正向公众用户推出，只是在部 分业务环节进行了开展s l a 的准备。如一些运营商声称支持s l a ，并推出一些 针对大客户的业务，但总体来说，从实际运营来看，由于各方面条件的限制并未 全面开展s l a 。制约s l a 发展的因素是多方面的。缺乏s l a 管理经验，运营商 在s l a 管理服务方面没有可依据的规范，开发商也没有规范可参考；s l a 参数 内容定义不清，各运营商与客户之间对s l a 参数指标的具体定义有一定差别，而 且取值范围也没有准确的界限，缺乏统一的标准；由于网络自身的局限、软硬件 条件以及一些无法预测的因素的限制，s l a 品质难以得到有效保障，服务提供商 不愿冒风险；s l a 监测方法杂乱不一，而且测量可能会对网络有一定的影响；s l a 监测主体权威不足，测量结果难以让用户信服；难以在多提供商的情况下进行 s l a 评判以及市场的垄断现象依然存在等原因限制了s l a 的进一步发展。 虽然在s l a 实施方面还有许多不尽人意的地方，但毕竟是大势所趋。随着 电信业务竞争的不断加剧和i p 网络的大量应用以及客户对服务质量的更高要求， i p 网络的s l a 必然会走向规范和普及。 1 3 主动测量的研究现状 到目前为止，人们所做的大多数网络测量项目都涉及到了主动测量。到了 2 0 0 0 年6 月，运行主动测量监视器的源站点有1 1 6 个，其中美国1 1 4 个，新西兰、 挪威各1 个，被测量的目的站点约有1 3 3 4 0 个。到了2 0 0 3 年1 1 月，运行主动测 量监视器的源站点己增加到1 4 0 多个。其目的是为了增强参与站点和用户对高性 能网络运行情况的理解，帮助网络用户和提供商分析问题。 国外开展的主动测量项目有：美国的n i m i t 6 ( n a t i o n a l i n t e m e t m e a s u r e m e n t 电子科技大学硕士学位论文 i n f r a s t r u c t u r e ) s a m i 项目、a m p 7 s ( a c t i v em e a s u r e m e n tp r o g r a m ) l 顷目、s u r v e y o r t 9 】 测量项目、依托于u c s d s d s c ( u n i v e r s i t yo f c a l i f o m i a s a n ，d i e g o ，s u p e r c o m p u t e r c e l l t e r ) 的研究部门c a i d a t l 0 1 ( c o o p e r a t i v ea s s o c i a t i o nf o ri n t e m e td a t aa n a l y s i s ) s k i t t e r ：项, 目、加拿大国家研究机构使用p e r t s c r i p t 、欧洲的p p n c g 1 1 ( p a r t i c l ep h y s i c s n e t w o r kc o o r d i n a t i n gg r o u p ) 项目、i e p m 1 2 1 ( i n t e m e te n d t o e n da n d p r o c e s s m o n i t o r i n g ) 项目、r i p e s 【1 3 1 项目等。在主动测量项目中，测量的范围比被动测量 大得多，可大到全球。如此庞大的测量体系，有可能造成较大的网络负荷，且难 以统一配置和管理。 n i m i s a m i n i m i 是由自然科学基金会发起，是美国b e r k e l e y 大学v e mp a x s o n 编写的 n p d ( n e t w o r kp r o b e d a e m o n ) 软件的改进结构。利用p i n g 、t r a c e r o u t e 、m t r a c e 等工 具进行主动测量，其目标是要建立一个全球化、分布式、大规模i n t e m e t 测量结构， 已经设计出了轻负载、可升级、可动态配置、具有安全验证的测量控针，测量各 种性能参数。 a m p 项目 项目主要目的是为了增强参与站点和用户对高性能网络运行情况的理解，帮 助网络用户和提供商分析问题。它改善网络的高性能行为，通过分配s i t e s 和用户 和帮助诊断网络用户和提供商。使用的测量具有p i n g ，t r a c e r o u t e 等，测量包括端 到端的r t t 、包丢失、拓扑以及吞吐量等性能指标。 s u r v e y o r s u r v e y o r 是一个建立在全球参与站点上的测量平台，部分由n s f 支持， s u r v e y o r 测量i n t e r n e t 的路径性能，包括单向时延、路由损耗、路由测量等，并 研究相应的分析方法与工具，设有5 5 个监测点，在1 8 8 3 条路径上进行单向时延 测量。 c a i d a s k i t t e r 开展网络测量、分析、可视化工具的研发，维护全球因特网平台的健壮性和 可扩放性，受到n s f ( n a t i o n a ls c i e n c ef o u n d a t i o n ) ，d a r p a ( d e f e n s e a d v a n c e d r e s e a r c hp r o je c t sa g e n c y ) ，i s p ( i n t e m e ts e r v i c ep r o v i d e r s ) 矛d 硬件供应商的资助，研 究对象包括i n t e r n e t 拓扑结构、网络负载、网络性能、网络路由，监测正常、异 6 第一章前言 常活动，关注带宽估计，负载刻画，长期趋势识别，以进行流量工程设计、能力 计划、安全迹象检测等。 p e r t s c r i p t 1 4 】 加拿大国家研究机构使用p e r t s c r i p t 跟踪对t r i u m f 感兴趣的节点，每1 0 分 钟检测次分组丢失率，每天收集4 次t r a c e r t 数据并生成网络可视化图。 p p n c g 欧洲的p p n c g 项目，监视全欧洲某些粒子物理研究所的网络端到端性能， 并加以优化。 i e p m i e p m 最主要的是用p i n g e r 对3 0 个监测点，3 0 0 0 个链接进行端到端的网络性 能监测； r i p e s r i p e 是对欧洲运营i p 网络的组织和个人开放的一个合作性机构，目标是确 保泛欧i p 网络运行所必须的管理和技术相互协调，r i p e 通过发送三种不同的 u d p 分组来测量不同链路之间的性能，用g p s 来实现同步。 s k i t t e r 是几个项目中唯一的针对全球i n t e m e t 的测量，s u r v e y o r 更多地用于轻 量级的测量，p i n g e r 使用频繁最高但是对网络影响最小，而a m p 主要用于大数 量的主机对的测试。因此，这几个主动测量项目可以互为补充，均具有不同的目 的性。也就是说，上述的主动测量项目主要是对某一种主动测量方法在一定范围 内的应用。 随着网络性能测试的研究与发展，许多公司、组织或团体等开发出大量的网 络性能测试方面的工具，其中主动测量相关带宽吞吐量方面的有b i n g ，c l i n k ， n e t p e 吒n e t t i m e r , p a t h c h a r , p c h a r , t r e n o ，t t c pa n dn t t c p 等；延迟方面的有p i n g ，f p i n g ， t r a c e p i n g 等；连接的利用率方面的有i p t r a f , l i b p c a p 等。 1 4 论文的组织结构 论文第一章，描述了一下项目研究背景，并且叙述了s l a 相关的国内外的发 展现状以及主动测量的研究现状，引出分析了s l a 管理的机遇和挑战。 7 电子科技大学硕士学位论文 论文第二章，进行s l a 和网络测量的概述，从s l a 定义入手简要叙述了s l a 管理功能和框架，同时针对s l a 中网络测量部分阐述了网络测量基本概念( 包括 网络指标体系、网络测量方法等) ，并根据论文所做研究有针对性的明确主动测量 的各方面特征； 论文的第三章，在第二章主动测量简要概述特征的前提下，详细介绍了主动 测量的通用模型以及目前已有的主动测量协议，并在本章最后把主动测量模块的 测量参数的基本概念和含义一一加以分析阐述。 论文的第四章，简要介绍监测软件系统总体设计，紧接着给出主动测量功能 模块的设计与实现，包括模块的数据结构、软件设计流程等，最后给出软件实际 运行中主动测量部分的实时效果图并加以分析。 论文的第五章，也就是最后一章，总结了本论文的研究成果，并对未来项目 工作进行了展望。 第二章s l a 和网络测量概述 第二章s l a 和网络测量概述 电信管理论坛( t e l e m a n a g e m e n tf o r u m ，t mf o r u m ) 制定了服务等级协定管 理手册【”】，主要目的是为了说明怎样管理服务等级协定以及怎样管理在服务等级 协定中商议的服务质量，给出了服务等级协定的相关术语和定义。本章根据管理 手册内容简要介绍s l a 定义和s l a 管理功能框架。 s l a 参数的定义和测量是s l a 管理实现的重中之重，s l a 参数测量与传统 网络管理测量技术有较为类似的测量方法，当然由于s l a 测量的应用范畴不同， 其在原有的网络测量技术上有一定的延伸。网络测量技术根据划分要求的不同有 不同的分类方式，本章节介绍了最常用的划分并加以解释。同时介绍了网络测量 的指标体系，给出国际标准化组织定义的i p 网络性能参数定义。 2 1s l a 概述 2 1 。1s l a 定义 s l a 是用户和服务提供商签署的正式合同，用来规定服务质量、优先级和责 权。它明确规定了所期望的服务质量的级别，包括所期望的服务的行为和服务质 量的参数。s l a 合同中的指标反映了用户和网络提供商本身对网络性能的“最低 要求”，并将这种要求以一种合法的书面形式给出，它的制定与实施将有助于整个 数据业务服务水平的提高和对数据业务质量的规范化。 s l a 合同包含了用户与服务提供商之间关系的多个方面，内容包括服务的定 义、提供服务的时间、服务质量目标、服务性能的测量方法和时间、向用户报告 的形式、费用、用户和服务提供商各自的责任、处理违约事件的流程以及解决争 端的方法等。 在i n t e m e t 发展的初期，由于网络规模、硬件环境等各种条件的限制，网络 管理的主要内容是有效性管理，如服务是否可用，网络是否正常、节点是否可达 等。但近年来i n t e m e t 发展迅速，网络规模越来越大，用户数量急剧增长，服务 越来越多样化，网络带宽也随之增加，这些变化都对网络管理提出了更高的要求， 9 电子科技大学硕士学位论文 以往仅能提供有效性管理的网络管理已经不能满足当前网络环境的需求，网络管 理的重点已转向用户管理，服务管理以及可接受的服务质量管理。服务提供商 ( i n t e r n e ts e r v i c ep r o v i d e r , i s p ) 掌握用户群的数量以及用户对网络带宽、网络服务 的详细需求，有利于规划及调整网络基础建设、上层服务等，从而提供更好的服 务，吸引更多用户；而一般用户并不关心服务是如何组成的，只关心自身所感受 到的服务质量。对服务质量的期望驱使用户与服务提供商协商特定的服务质量级 别。这就需要通过s l a 来实现的。s l a 从用户的角度出发，把承诺的服务品质 进行量化，也就是制定服务质量的指标。服务质量的每一次提升或新产品的出台 等，都标志着新的