专利名称：一种基于tcp的网络性能测量诊断方法及系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及计算机网络流量监测分析技术领域，特别是涉及一种基于TCP的网 络性能测量诊断方法及系统。
背景技术：
目前网络带宽的不断增加，但是网络性能却没有同步提升，随着网络技术的发 展，用户对于网络速度的要求不断提高，性能问题逐渐变的越来越严重。TCP承载了 Internet中绝大多数的流量，它自适应的重传机制为上层应用提供方便的同时也隐藏了下 层协议的错误，并且滑动窗口的特性也容易引起错误症状缩放的问题。快速、有效地定 位TCP性能瓶颈是解决网络性能问题的关键。因此，如何针对TCP性能瓶颈进行测量分 析是一个迫切需要解决的问题。目前所采用的性能测量方法主要包括以下两类主动测量测量系统产生探测数据包并注入网络中，观测探测数据包的行为和 到达时间，估计网络性能指标。主动测量使用方便，比较适合端到端的网络性能测量。 由于该方法不涉及用户的网络信息，所以对用户而言是很安全的。被动测量直接采集通过交换机/路由器上的端口镜像、物理光纤链路上的分 光或者是特定设备导出所得到的流量数据，而不需要将任何附加的流量送入到被测网络 中。被动测量是非入侵式的，对网络造成的影响很小。发明人经过对现有主动测量和被动测量的研究发现，主动测量在测量过程中增 加了网络的潜在负载，对网络造成较大影响；主动测量容易引起Heisenberg效应，即额 外的流量可能会干扰网络，并使结果分析产生偏差；而被动测量则容易捕获敏感流量， 侵犯用户的安全和隐私；并且被动测量只能获得网络局部数据，无法了解网络的整体情 况；因此亟需一种网络性能的测量诊断方法来解决现有技术中主动测量与被动测量过程 中存在的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种基于TCP的网络性能测量诊断方法及系统，有效的解决 了现有技术中主动测量与被动测量过程中存在的问题。技术方案如下一种基于TCP的网络性能测量诊断方法，包括接收客户端发送的测试请求和目标性能参数；依据所述测试请求向所述客户端发送探测流量，进行TCP网络性能测量并捕获 背景数据包对所述TCP网络性能测量的结果进行校对；依据TCP性能模型和所述目标性能参数，分析所述经过校对的TCP网络性能测
量结果；汇总所述TCP网络性能测量过程中的测量数据及所述TCP网络性能测量分析结 果，生成TCP网络性能测量的诊断报告。
上述的方法，优选的，在所述接收客户端发送的测试请求和目标性能参数前， 还包括所述客户端建立进行TCP性能测量的通信信道，所述通信信道包括控制信道 和测试信道。上述的方法，优选的，所述客户端通过控制信道发送测试请求和目标性能参 数；通过所述测试通道接收探测流量。上述的方法，优选的，所述TCP网络性能测量包括初始扫描过程、丢包率测 量过程和瓶颈队列测量过程；所述初始扫描过程是寻找排队开始和拥塞出现时对应的滑动窗口的过程；所述丢包率测量过程是测量排队开始前丢包率的过程；所述瓶颈队列测量过程是在最大滑动窗口附近进行细粒度扫描，准确的确定拥 塞出现时的滑动窗口大小。上述的方法，优选的，所述分析经过校对的TCP网络性能测量结果的过程包 括分析客户端主机配置、分析网络路径瓶颈和分析测试一致性。上述的方法，优选的，所述诊断报告包括测试环境的描述、目标性能参数与测 试性能参数的对比评估，客户端和网络路径瓶颈的诊断结果与相应诊断原因解释。一种基于TCP的网络性能测量诊断系统，包括接收单元、测量单元、校对单元、分析单元和诊断报告生成单元；其中所述接收单元用于接收客户端发送的测试请求和目标性能参数；所述测量单元用于依据所述接收单元接收的测试请求向所述客户端发送探测流 量，进行TCP网络性能测量；所述校对单元用于捕获背景数据包，对所述测量单元测量的结果进行校对；所述分析单元用于依据TCP性能模型和所述接收单元接收的目标性能参数，分 析经过所述校对单元校对的TCP网络性能测量结果；所述诊断报告生成单元用于汇总所述测量单元进行TCP网络性能测量过程中的 测量数据及所述分析单元对TCP网络性能测量结果进行分析得到的分析结果，生成TCP 网络性能测量的诊断报告。上述的系统，优选的，所述测量单元包括初始扫描子单元、丢包率测量子单 元和瓶颈队列测量子单元；所述初始扫描子单元用于寻找排队开始和拥塞出现时对应的滑动窗口 ；所述丢包率测量子单元用于测量排队开始前的丢包率；所述瓶颈队列测量子单元用于在最大滑动窗口附近进行细粒度扫描，确定准确 的拥塞出现时的滑动窗口大小。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本发明提供的基于TCP的网络性能 测量诊断方法及系统，能够测量网络中重要的TCP性能指标数据速率、往返时间和丢 包率，并根据设定的目标性能，参考TCP模型，对网络中基于TCP的流量性能进行深入 分析和诊断，给出性能优化建议以及诊断报告。本申请实施例提供的基于TCP网络性能 测量诊断方法及系统，有效解决了 TCP隐藏底层错误、错误症状与往返时间成比例的问 题；降低了探测流量对网络背景流量的干扰，显著提高了对于本地链路错误的敏感度。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或 现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的 前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的基于TCP的网络性能测量诊断方法的流程图；图2为本申请实施例提供的基于TCP的网络性能测量诊断方法的一详细流程 图；图3为本申请实施例提供的TCP网络性能测量的工作流程图；图4为本申请实施例提供的TCP性能分析的工作流程图；图5为本申请实施例提供的基于TCP的网络性能测量诊断系统；图6为本申请实施例提供的基于TCP的网络性能测量诊断系统的一详细结构流 程图；图7为本申请实施例提供的基于TCP的网络性能测量诊断系统的一实例示意 图；图8为本申请实施例提供的初始扫描的工作流程图；图9为本申请实施例提供的丢包率测量和瓶颈队列测量的工作流程图；图10为本申请实施例提供的采样过程的工作流程图；图11为本申请实施例提供的客户端主机配置分析流程图；图12为本申请实施例提供的丢包率分析流程图；图13为本申请实施例提供的瓶颈队列分析流程图；图14为本申请实施例提供的测试一致性检验流程图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案。下面将结合本申请实施例中 的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请 保护的范围。首先对本申请实施例中所需要的术语进行定义，如下数据速率指一段扫描时间内发送方成功地向接收方传输的字节数，也成为吞吐量。往返时间(RTT)从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认， 总共经历的时延。丢包率指丢失的数据包与发送的数据包总数的比值。瓶颈队列指网络路径上的瓶颈处(路由器或交换机)用来维持排队数据包的缓 存空间。滑动窗口在任意时刻，发送方都维持了一个连续的允许发送的帧的序号，称为发送窗口；同时，接收方也维持了一个连续的允许发送的帧的序号，称为接收窗口； 为了清楚的表述测量过程，本发明中的滑动窗口特指发送窗口。最大滑动窗口 本发明把网络拥塞出现时对应的窗口大小定义为滑动窗口的最 大值，即最大滑动窗口。步长在每个扫描周期，滑动窗口增加的数据包数据称为步长。根据频率的增 长，可以分为可变步长和固定步长。TCP性能模型Mathis于1999年提出了 TCP性能模型，它采用周期丢包模型进 行推导，得到带宽与时延及丢包率的关系等式
权利要求
1.一种基于TCP的网络性能测量诊断方法，其特征在于，包括 接收客户端发送的测试请求和目标性能参数；依据所述测试请求向所述客户端发送探测流量，进行TCP网络性能测量并捕获背景 数据包对所述TCP网络性能测量的结果进行校对；依据TCP性能模型和所述目标性能参数，分析所述经过校对的TCP网络性能测量结果；汇总所述TCP网络性能测量过程中的测量数据及所述TCP网络性能测量分析结果， 生成TCP网络性能测量的诊断报告。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收客户端发送的测试请求和目 标性能参数前，还包括所述客户端建立进行TCP性能测量的通信信道，所述通信信道包括控制信道和测 试信道。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述客户端通过控制信道发送测试请求 和目标性能参数；通过所述测试通道接收探测流量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述TCP网络性能测量包括初始扫 描过程、丢包率测量过程和瓶颈队列测量过程；所述初始扫描过程是寻找排队开始和拥塞出现时对应的滑动窗口的过程； 所述丢包率测量过程是测量排队开始前丢包率的过程；所述瓶颈队列测量过程是在最大滑动窗口附近进行细粒度扫描，准确的确定拥塞出 现时的滑动窗口大小。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分析经过校对的TCP网络性能测 量结果的过程包括分析客户端主机配置、分析网络路径瓶颈和分析测试一致性。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述诊断报告包括测试环境的描述、目 标性能参数与测试性能参数的对比评估，客户端和网络路径瓶颈的诊断结果与相应诊断 原因解释。
7.—种基于TCP的网络性能测量诊断系统，其特征在于，包括 接收单元、测量单元、校对单元、分析单元和诊断报告生成单元； 其中所述接收单元用于接收客户端发送的测试请求和目标性能参数；所述测量单元用于依据所述接收单元接收的测试请求向所述客户端发送探测流量， 进行TCP网络性能测量；所述校对单元用于捕获背景数据包，对所述测量单元测量的结果进行校对； 所述分析单元用于依据TCP性能模型和所述接收单元接收的目标性能参数，分析经 过所述校对单元校对的TCP网络性能测量结果；所述诊断报告生成单元用于汇总所述测量单元进行TCP网络性能测量过程中的测量 数据及所述分析单元对TCP网络性能测量结果进行分析得到的分析结果，生成TCP网络 性能测量的诊断报告。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述测量单元包括初始扫描子单 元、丢包率测量子单元和瓶颈队列测量子单元；所述初始扫描子单元用于寻找排队开始和拥塞出现时对应的滑动窗口；所述丢包率测量子单元用于测量排队开始前的丢包率；所述瓶颈队列测量子单元用于在最大滑动窗口附近进行细粒度扫描，确定准确的拥 塞出现时的滑动窗口大小。
全文摘要
本申请公开了一种基于TCP的网络性能测量诊断方法，包括接收客户端发送的测试请求和目标性能参数；依据所述测试请求向所述客户端发送探测流量，进行TCP网络性能测量并捕获背景数据包对所述TCP网络性能测量的结果进行校对；依据TCP性能模型和所述目标性能参数，分析所述经过校对的TCP网络性能测量结果；汇总所述TCP网络性能测量过程中的测量数据及所述TCP网络性能测量分析结果，生成TCP网络性能测量的诊断报告。本申请实施例提供的基于TCP网络性能测量诊断方法及系统，有效解决了TCP隐藏底层错误、错误症状与往返时间成比例的问题；降低了探测流量对网络背景流量的干扰，显著提高了对于本地链路错误的敏感度。
文档编号H04L29/06GK102014030SQ20101061975
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者张广兴, 文吉刚, 蔡歌, 袁小坊 申请人:湖南神州祥网科技有限公司