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《北京邮电大学》 2007年
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基于流量测量的网络QoS改善若干关键问题研究

杨洁  
【摘要】: 随着互联网的飞速发展,它所承载的业务也越来越多样化。特别是随着多媒体业务的兴起,互联网已经从处理以文本(Text)媒体为主的网络向综合处理文本、声音(Audio)、图像(Image)、视频(Video)等多媒体的网络转变。新兴业务不仅要求可靠的数据传输,还要求传输过程的实时性和可预见性,这就对互联网提出了更高的服务质量要求。但是,由于IP协议固有的无连接特性和传统IP网络“尽力而为”(Best effort)的服务原则,使得传统互联网无法对那些有带宽(Bandwidth)、延迟(Latency)、延迟抖动(Jitter)等特殊要求的用户提供有效的服务质量保障。同时,迅猛发展的网络应用所产生的大量数据给网络带来了极大的压力,它要求网络管理者必须有效地利用有限的网络资源以满足日益增长的带宽需求。尽管由于网络技术的发展,网络带宽以及网络速度都得到了极大的提高,但需要通过网络传输的数据却也几乎以与网络发展速度相同的速度增加,甚至超过网络发展的速度,这使得网络带宽与网络速度依然是一个瓶颈问题。 为了使现有网络可以提供更高的质量保障,业界开展了大量的研究工作,在网络的不同层面上,提出了多种方案。而用户获得的服务质量以及网络供应商可提供的服务能力都必须通过流量数据分析获得。因此,网络流量特性的研究是改善网络OoS问题的一个关键。本文致力于基于流量测量的网络QoS改善方面的研究,主要研究内容和创新点如下: 1)IP网络流量测量的研究:网络流量测量是研究网络行为的基础,而理解网络行为对于更好地管理网络资源,保障服务质量有着重要意义。本文研究了IP网络流量测量体系结构及测量系统的实现,并基于流量监测系统的监测数据对IP网络的流量特性进行了分析,在协议分布、报文长度分布及流量流向等方面得到了一些有意义的结果,为网络规划及技术研究提供了参考。 2)BE(Best Effon)模式下网络QoS的改善:为保证用户间的带宽公平性,需要对P2P这类数据流量很大的业务进行带宽限制。为此,本文将队列管理用于主要以带宽为质量要求的业务上,提出了BF-RED(Bandwidth-Fair RED)算法,它能够避免网络带宽被一些数据流量很大的连接大量占用,使得网络在发生拥塞时能保障各源端公平地共享带宽,从而保障了网络的QoS。 3)IS(IntServ)模式下网络QoS的改善:IntServ模型的核心是RSVP,但RSVP作为一个单向资源预留协议,只能为TCP单向数据发送预留资源,而不能保障ACK确认报文不受反向路径上的网络拥塞影响。为了改进RSVP的预留功能,本文提出一种非对称的双向资源预留协议ABi-RSVP(Asymmetry Bi-directional RSVP),它通过测算ACK报文的长度来确定反向预留的带宽,从而实现改善TCP性能及提高网络带宽利用率的目标。 4)DS(DiflServ)模式下网络QoS的改善:在DiffServ机制中,并未解决如何将剩余带宽分配给AF的OUT数据包和BE数据包的问题。通常情况下,AF的OUT数据包在与BE数据包竞争剩余带宽时会占有优势,使得网络的公平性受到影响。为了解决这个问题,本文提出一种名为TDBF(Traffic Differentiation and Bandwidth Fairness)的队列管理算法,它能够在保证AF业务应得服务速率的前提下,将剩余带宽公平地分配给BE业务及AF业务,从而保障了业务服务质量。 5)Web2.0下的流量测量与分析:Web2.0已经成为互联网发展的新趋势,本文研究了Ajax下web2.0工作的框架及其优势,通过搭建web2.0下的网络流量测试平台,比较了传统网站与Web2.0网站在流量特征方面的差别,并对Web2.0典型业务的流量特征进行了分析。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN915.06

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