专利名称：一种基于层次化协作多主体系统的分布式网络测量方法
技术领域：
本发明涉及计算机网络管理领域，特别涉及一种基于层次化协作多主体系统的分 布式网络测量方法。
背景技术：
网络测量模型一般分为集中式测量模型和分布式测量模型。
传统的网络测量系统大多基于集中式的测量模型。
图1为传统集中式网络测量模 型图。如图1所示，测量系统一般包含中心服务器、测量节点、中心数据库和分析服务器。中 心服务器负责对整个网络测量过程进行管理，包括主动测量和被动测量。测量节点负责执 行具体的测试任务，并将收集到的数据发送到中心数据库进行统计和分析。这种测量方式 采用了典型的C/S结构。
传统集中式网络测量的流程如下
(1)测量节点向服务器发起请求，通过服务器的认证之后，服务器将从策略配置数 据库中获取相应的测试任务，并发送给测量节点；
(2)测量节点依据获取的配置参数实施网络测量；
(3)测量完毕后，测量节点将所获取的测量数据发送给分析服务器，并依据本地的 配置策略选择是否进行睡眠，或直接开始下一次测试循环；
(4)分析服务器对测量节点上传的测量数据进行统计和分析，并将分析结果存储 到中心数据库中，一般来说，分析服务器和中心数据库处于同一个物理服务器上。
(5)中心数据库对外提供查询接口，提供多方查询功能。
分布式网络测量通过在被测节点处安装智能测量程序，由程序自主完成相应的测 量工作。目前没有统一的分布式网络测量结构。测量节点完成测试任务后，测量结果可以 存储在本地进行分析处理，也可以将测量结果发送到集中式分析服务器进行处理。分布式 网络测量避免了将所有的测量工作全部放在服务器上造成服务器负载过重的弊端，减轻服 务器的负担。当网络拓扑结构扩展时，分布式网络测量系统只需要在新增节点上部署测量 程序，以及增加相应的配置信息，即可适应新的网络环境。
随着P2P(Peer to Peer，点到点)技术的出现，分布式网络测量系统逐渐呈现出 P2P化。P2P网络具有以下特点
(1)允许节点动态地加入和退出，在此过程中对系统造成的影响很小，具有极好的 可扩展性；
(2)P2P网络通常都是以自组织的方式建立起来，在部分节点失效时，网络能够自 动调整整体拓扑，保持其他节点间的连通性，具有耐攻击、高容错的优点；
(3)P2P系统具有良好的负载均衡特点。
以一个采用分布式Hash表DHT (Distributed Hash Table)技术作为组网方案的 分布式网络测量系统，以Chord为例，进行分布式网络测量方案的说明。图2为基于Chord 的分布式网络测量系统图。如图2所示，分布式网络测量系统中包含6个测量节点，测量节点通过Chord组网算法构建DHT网络。分布式网络的测量流程以测量节点1为例如下
(1)测量节点1运行DHT组网协议，加入分布式测量网络中；
(2)测量节点1通过执行节点查询协议，查询Chord环中的其他测量节点；
(3)测量节点1向其他被测节点实施测量，获取测量节点1到其他被测节点的链路 性能数据；
(4)测量节点1本地进行数据的分析和处理，并将结果存储于本地数据库中。
查询可以来自Chord环内节点，也可以来自Chord环外节点，如监控服务器。当测 量节点接收到查询时，将检索本地数据库，并返回检索结果。
集中式网络测量模型采用C/S结构，该模型的最大缺点是系统中每个测量节点的 任务都是统一由中心服务器发起和管理，容易造成中心服务器的任务负载过重成为系统的 瓶颈，而且测量节点间不能直接进行数据通信，造成了整个系统的效率低下，并且很难适应 大规模的网络环境。同样，对于集中的分析服务器和中心数据库来说，也同样存在负载重， 效率低的问题。
分布式网络测量虽然解决了中心服务器的瓶颈问题，但是也存在一定的局限性。 首先，分布式网络测量的测试目标往往是测量节点间的端到端链路性能，由于端到端链路 跨域多条子链路，而子链路的状态是实时变化的，因此，端到端测量结果不能准确的反映实 时链路状态；其次，端到端链路测量无法获取各条子链路的性能数据，因此测量结果无法定 位端到端链路的瓶颈区域；最后，由于端到端链路包含多条子链路，因此多条端到端链路具 有重叠子链路的存在，从而在实施端到端测量时，重叠子链路被重复测量，造成了网络负担 加重等问题。发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于层次化协作多主体系统的分布式网络测量方 法。以使用层次化结构实现分布式网络测量，消除传统集中式测量存在的瓶颈问题，同时能 够贴近真实物理网络拓扑，适应大规模网络环境。
为实现上述目的，提供一种基于层次化协作多主体系统的分布式网络测量方法， 该方法采用由多个测量节点组成的协作多主体系统实现分布式网络测量；所述的测量节点 是客户机；该方法的具体步骤包括
步骤1)至少1个所述的测量节点依据自己所处的网络位置按照物理拓扑组成 簇，获得的簇组成所述的层次化协作多主体系统的第一层；
步骤2、第一层的每个簇选出一个簇首作为上一层的测量节点，该测量节点依据 自己所处的网络位置再按照物理拓扑组成簇，获得的簇组成所述的层次化协作多主体系统 的第二层；且第二层的每个簇再选出一个簇首作为上一层的测量节点，以此类推，直至包括 所处物理网络拓扑的最顶层；
步骤幻每一簇内的测量节点仅测量与自己同处一个簇的其他包括簇首在内的 测量节点之间的网络性能参数，并且把网络性能参数传输给该簇的簇首；每一层的簇首作 为上一层的测量节点，也仅测量与自己同处一个簇的其他测量节点之间的网络性能参数， 并且把网络性能参数传输给该簇的簇首，簇首节点通过实施测量，能够获取相邻两层网络 的实时链路状态信息。
该方法还包括步骤4)；所述的步骤4)根据所述的步骤幻中获得的端到端的实 时网络性能参数定位出端到端链路的瓶颈区域。
所述的网络性能参数包括带宽、时延和丢包率。
所述的步骤4)按照式⑴、式⑵和式(3)计算测量节点A11和A21的带宽、时延 和丢包率
权利要求
1.一种基于层次化协作多主体系统的分布式网络测量方法，该方法采用由多个测量节 点组成的协作多主体系统实现分布式网络测量；所述的测量节点是客户机；该方法的具体 步骤包括步骤1)至少1个所述的测量节点依据自己所处的网络位置按照物理拓扑组成簇，获 得的簇组成所述的层次化协作多主体系统的第一层；步骤2)第一层的每个簇选出一个簇首作为上一层的测量节点，该测量节点依据自己 所处的网络位置再按照物理拓扑组成簇，获得的簇组成所述的层次化协作多主体系统的第 二层；且第二层的每个簇再选出一个簇首作为上一层的测量节点，以此类推，直至包括所处 物理网络拓扑的最顶层；步骤幻每一簇内的测量节点仅测量与自己同处一个簇的其他包括簇首在内的测量 节点之间的网络性能参数，并且把网络性能参数传输给该簇的簇首；每一层的簇首作为上 一层的测量节点，也仅测量与自己同处一个簇的其他测量节点之间的网络性能参数，并且 把网络性能参数传输给该簇的簇首，簇首节点通过实施测量，能够获取相邻层网络的实时 链路状态信息。
2.根据权利要求1所述的基于层次化协作多主体系统的分布式网络测量方法，其特征 在于，该方法还包括步骤4)；所述的步骤4)根据所述的步骤幻中获得的端到端的实时网络性能参数定位出端到 端链路的瓶颈区域。
3.根据权利要求1所述的基于层次化协作多主体系统的分布式网络测量方法，其特征 在于，所述的网络性能参数包括带宽、时延和丢包率。
4.根据权利要求2或3所述的基于层次化协作多主体系统的分布式网络测量方法，其 特征在于，所述的步骤4)按照式(1)、式(2)和式(3)计算测量节点A11和A21的带宽、时延 和丢包率
全文摘要
本发明涉及一种基于层次化协作多主体系统的分布式网络测量方法，该方法采用由多个测量节点组成的协作多主体系统实现分布式网络测量。测量节点依据自己所处的网络位置，划分到不同的逻辑层面中。测量节点按照物理拓扑组成簇，簇内测量节点在物理拓扑上邻近，且每个簇具有一个簇首。簇内节点仅测量与自己同处一个簇的其他测量节点的链路信息。簇首可以分别处于两个簇中，在底层簇中的角色为簇首，在上层簇中的角色作为簇内普通节点。因此，簇首节点通过实施测量，能够获取相邻两层网络的实时链路状态信息。同时，簇首节点作为相邻层间测量节点信息交互的桥梁，将相邻层内的网络测量数据进行中转，从而使层内测量节点可以获知层外网络的状态信息。
文档编号H04L29/08GK102035672SQ20101056808
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者唐晖, 慈松, 林涛, 覃毅芳, 谭红艳 申请人:中国科学院声学研究所