专利名称：一种在线检测网络共享拥塞路径的方法
技术领域：
本发明涉及网络技术领域，尤其是一种在线检测网络共享拥塞路径的方法。
背景技术：
目前，网络拥塞将导致网络性能急剧恶化，是网络管理最为关切的问题之一。而多数网络拥塞问题又与共享拥塞有关，因此共享拥塞检测一直是网络领域研究的热点之一。 所谓共享拥塞是指多条端到端路径上的流经过同一条网络拥塞链路，这条链路就是一个共享瓶颈(拥塞)，这些路径就称为共享拥塞的路径。这些共享拥塞的路径相互之间对会有共同的不利影响。识别共享相同瓶颈的路径有助于在多条路径上的流共享控制信息，并基于此在多条流之间进行有效、公平地资源分配。例如，拥塞管理程序对主机上的所有流进行分类，共享同一个瓶颈的流将被划分为同一类。这样可以对不同类的流而不是分别对单个流进行拥塞控制，从而提高了资源的利用效率和流之间的公平性。与此同时，对共享相同瓶颈的路径进行识别和分类可以帮助网络管理者进行负载均衡的决策、协作式的拥塞管理和覆盖网络中的应用层选路。当拥塞发生时，路由器的缓存队列将被填满，路由器开始丢弃分组；由于分组排队时间的增加，整体的转发时延就会增加。当一条链路被多条流共享时，流经的所有流都会受到瓶颈限制的影响。共享拥塞检测就是利用这一现象进行工作的。以往的共享拥塞检测是判断两条网络流是否共享同一条拥塞(瓶颈)链路的过程。共享瓶颈的路径可以用共享拥塞检测技术来识别。然而，现有的共享拥塞检测技术存在以下不足首先，大多数共享拥塞检测技术都要求网络路径有一个相同的端节点(源或目的节点)。这就限制了它们在多源多目的应用上的扩展。其次，所有这些技术都是基于成对(Pairwise)的相关性检测的方式，只是简单地考虑两条路径上承载的流是否共享同一个瓶颈，可扩展性差。第三，这些方法都是批处理的方法，需要获得所有的样本以后才能计算，无法满足实时在线检测的需要。 因此，我们需要一种能够适合多源多目的、低开销的和在线的共享拥塞路径检测方法。
发明内容
本发明的目的是针对目前没有能够适合多源多目的、低开销的和在线的共享拥塞路径检测方法的问题，提出一种在线检测网络共享拥塞路径的方法；该方法首先采用主动测量的方法获得各路径上的单向时延样本；根据主成分分析(PCA)中特征向量和特征值反映出的路径之间的相关性，将每条路径的时延测量数据映射到新的、低维空间中的一个点， 共享拥塞的路径在该空间中对应的点会聚集在一起，并引入一种称为CCIPCA错误！未找到引用源。的方法进行增量计算；然后对空间中的点进行聚类分析，从而准确地识别出共享拥塞的路径。本发明的技术方案是一种在线检测网络共享拥塞路径的方法，其特征是它包括下列步骤A.网络测量步骤设测量的路径条数为m，对于每一条路径，从源节点向目的节点以固定的时间间隔发送UDP探测分组；然后目的节点接收到探测分组后计算单向时延，并将探测分组的时间戳和单向时延值发送给源节点；最后源节点接收到响应分组后记录下时间戳和单向时延作为该路径的一个时延样本；第i条路径在第j个测量间隔的单向时延记为X…将第j个测量间隔得到的所有路径测量的单向时延组成一个向量X(j) = [Xlj, X2J,B.样本零均值处理步骤当一个新的样本χ (η)输入时，即当j = η时，增量地计算(增量地计算是，每输入一个样本就计算一次样本均值，不需要用前面的样本进行计算， 只需要前面样本的均值和当前的输入样本，不需要保存以前的样本)样本均值，按(1)式计算前η个样本的均值为μ (η),
权利要求
1. 一种在线检测网络共享拥塞路径的方法，其特征是它包括下列步骤A.网络测量步骤设测量的路径条数为m，对于每一条路径，从源节点向目的节点以固定的时间间隔发送UDP探测分组；然后目的节点接收到探测分组后计算单向时延，并将探测分组的时间戳和单向时延值发送给源节点；最后源节点接收到响应分组后记录下时间戳和单向时延作为该路径的一个时延样本；第i条路径在第j个测量间隔的单向时延记为χ…将第j个测量间隔得到的所有路径测量的单向时延组成一个向量x(j) = [xlj; x2J,B.样本零均值处理步骤当一个新的样本x(n)输入时，即当j= η时，增量地计算样本均值，按(1)式计算前η个样本的均值为μ (η),
2.根据权利要求1所述的在线检测网络共享拥塞路径的方法，其特征是所述的步骤A 中，单向时延的计算方法为对于每一条路径，在某时刻、，从源节点向目的节点发送一个 UDP探测分组，探测分组中包含发送该分组时的时间戳、，目的节点一旦接收到探测分组， 接收到探测分组的时间为t1;那么探测分组的单向时延为，则记为该路径在、时刻的单向时延为、-、。
3.根据权利要求1所述的在线检测网络共享拥塞路径的方法，其特征是所述的步骤A 中，如果源节点没有接收到对某个探测报文的响应报文，则认为响应的样本丢失，丢失的样本采用线性差值的方法从前后的邻居样本中获得，其计算方法如下假设第k个样本丢失， 其前后有测量值的样本分别为第P个样本\和第q个样本\，那么第k个样本的测量值
4.根据权利要求1所述的在线检测网络共享拥塞路径的方法，其特征是所述的步骤D 中，选取c0 = 85%。
5.根据权利要求1所述的在线检测网络共享拥塞路径的方法，其特征是所述的步骤F 中，聚类步骤将S中每一行看作r维空间中的一个坐标点，用基于密度的带有噪声的空间聚类算法DBkan对这m个坐标点进行聚类，从而完成将m条路径根据共享拥塞情况进行聚类，S中的每一行对应一条路径，一个坐标点就是与之对应的路径的时延序列在r维空间中投影坐标，那么就可以根据DBkan对m个坐标点的聚类结果将m条路径进行分类，在同一类中的路径共享相同的拥塞链路，即为共享拥塞路径。
全文摘要
一种在线检测网络共享拥塞路径的方法，该方法首先采用主动测量的方法获得各路径上的单向时延样本；根据主成分分析中特征向量和特征值反映出的路径之间的相关性，将每条路径的时延测量数据映射到新的、低维空间中的一个点，共享拥塞的路径在该空间中对应的点会聚集在一起；然后对空间中的点进行聚类分析，从而准确地识别出共享拥塞的路径。本发明提出的共享拥塞检测方法是一种可扩展的方法，可以同时分析多条不同源和目的路径的共享拥塞情况，计算复杂性低，可以在较短的时间内正确地识别出改变后的共享拥塞路径，满足在线实时检测的需要。
文档编号H04L12/56GK102546286SQ20111028795
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者李兵, 白华利, 许博, 陈鸣 申请人:中国人民解放军理工大学