基于四元分组的网络节点相关性测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于网络测量技术领域，特别是一种在网络拓扑分析和网络故障诊断中， 能在网络负载变化较大的真实网络环境中准确测定节点相关性，为网络拓扑推断提供网络 节点相关性测定方法。
【背景技术】
[0002] 随着因特网规模的飞速发展，网络结构也发生了巨大的变化。为了更好的使用、管 理和控制网络，需要获取网络的拓扑结构。
[0003] 由于因特网具有分散性、异构性W及各子网分属不同ISP的特点，用传统方法获得 完整的网络拓扑越来越困难，例如在IP级拓扑发现中在因特网网络中大约有13%的路由器 对traceroute并不响应。同时出于安全的考虑，许多ISP对自己网络中的路由器作了特殊限 审IJ，从外部通过当前的测量方法无法获得网内的拓扑结构。因此人们试图通过特殊的方式 获得网络的拓扑结构。
[0004] 1996年化rdi基于医学透视的概念提出利用信号处理问题中的透视图像重建原理 进行网络性能和拓扑结构推理的网络层析成像技术，其根据网络中节点性能特性的相关性 来推断网络的拓扑结构。atnasamy和Mc化nne于1999年在网络成功传输率测量中观察到了 节点相关性的特性，并把基于成功传输率测量观察到的节点相关性首先应用于网络拓扑结 构的推断。研究表明网络节点的共享链路越多，网络节点的特性越相近。
[0005] 网络拓扑推断主要有=个步骤:①通过端到端的测量获得端到端的性能参数;② 根据端到端性能参数计算出节点间的相关性;③根据节点间的相关性推断网络的拓扑结 构。因此，网络节点性能测量和相关性计算是网络拓扑推断的重要环节。
[0006] 论文"基于端到端链路利用的网络拓扑发现算法研究"（系统仿真学报，第18卷增 刊2,2006.8)讨论了通过链路利用率推断网络拓扑的方法，但该方法只用于网络仿真环境， 实际网络中链路利用率计算较为复杂，论文"基于端到端报文丢失的网络拓扑推断算法研 究"（信学报，第28卷第10期，2007年10月）讨论了基于报文丢失的拓扑推断方法，该方法适 用于网络负载较重，丢包较多的情况，使用环境受限。
[0007] 因此，现有技术存在的问题是:无法在负载变化较大的真实网络环境中测量网络 节点性能并确定节点相关性。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种基于四元分组的网络节点相关性测定方法，能在网络 负载变化较大的真实网络环境中准确测定节点相关性，为网络拓扑推断提供依据。
[0009] 实现本发明目的技术解决方案为：
[0010] -种基于四元分组的网络节点相关性测定方法，包括如下步骤：
[0011] (10)四元分组测量序列定义：定义四元分组测量序列，包括四元分组测量序列的 的地址、时间间隔和测量编号；
[0012] (20)节点性能测量：向选定的目标节点发送四元分组测量序列，根据目标节点接 收四元分组测量序列的情况，计算目标节点网络性能；
[OOU] (30)节点相关性计算:根据目标节点网络性能，计算节点相关性。
[0014] 本发明与现有技术相比，其显著优点：
[0015] 1、本发明设计四元分组序列可同时测量网络成功传输率和时延抖动，提高了测量 的效率，测量方法适用于网络负载适中和网络负载较大的情况；
[0016] 2、本发明测量的成功传输率和时延抖动可计算出节点相关性，经过综合计算的节 点相关性提高了计算的准确度，节点相关性计算结果可用于网络拓扑推断并可用于网络故 障诊断。
[0017] 下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[001引图1是本发明基于四元分组的网络节点相关性测定方法的主流程图。
[0019] 图2是图1中四元分组测量序列定义步骤的流程图。
[0020] 图3是四元分组序列示例图。
[0021] 图4是时延抖动测量原理图。
[0022] 图5是根据时延抖动计算节点相关性原理图。
[0023] 图6是根据成功传输率计算节点相关性原理图。
【具体实施方式】
[0024] 如图1所示，本发明基于四元分组的网络节点相关性测定方法，其特征在于，包括 如下步骤：
[0025] (10)四元分组测量序列定义：定义四元分组测量序列，包括四元分组测量序列的 地址、时间间隔和测量编号；
[0026] 如图2所示，所述(10)四元分组测量序列定义步骤包括：
[0027] (11)定义目的地址:将由两个相邻的紧接分组对组成的四元分组序列表示为^1-yi，x2-y2)，其中xi-yi表示四元分组序列中的第一个紧接分组对，x2-y2表示四元分组序列中 的第二个紧接分组对，紧接分组对xi-yi和紧接分组对的目的地址为(x，y)，其中分组 xi、X2具有相同的目的地址，分组yi、y2具有相同的目的地址；
[0028] (12)定义时间间隔:根据测量流量限制，设定四元分组每个序列的长度，根据网络 情况，设定每个四元分组序列中两个紧接分组对之间的时间间隔和每个紧接分组对内分组 的时间间隔；
[0029] 四个分组的长度相同，并且为了减少测量流量，分组的长度都比较小，例如可W设 为50B。四元分组序列中两个紧接分组对之间具有固定的时间间隔，此值可W根据网络情况 设定(通常为10ms)，而紧接分组对内分组的间隔固定并且间隔较小，通常运个时间间隔非 常小W保证两个分组在相同链路所经历的网络状况相同。
[0030] (13)定义测量编号：定义四元分组序列中每个分组的编号、发送时间和所属的紧 接分组对序号。
[0031] 在四元分组序列中，每个分组携带的信息包括四元分组序列的编号、分组的发送 时间和分组所属的紧接分组对序号（I或2)。四元分组序列的序号从I开始，依次递增，在四 元分组序列内第一个紧接分组对序号为1，第二个紧接分组对的序号为2,如图3所示。
[0032] (20)节点性能测量：向选定的目标节点发送四元分组测量序列，根据目标节点接 收四元分组测量序列的情况，计算目标节点网络性能；
[0033] 所述(20)节点性能测量步骤包括：
[0034] (21)发送测量序列：选择所需测量的目标节点，向该目标节点发送四元分组测量 序列；
[0035] 把要测量的目标节点作为一个集合，把其中的任意两个节点作为一个测量节点 对，向测量节点发送四元分组；
[0036] (22)网络性能计算:根据所选目标节点j接收四元分组测量序列的情况，计算该节 点时延抖动TjxN,如图4所示为时延抖动测量原理。
[0037] T jxN= [ Tnx2- (To+Ti+NT) ] - [ IW- (To+NT) ] = ( Tnx2-Tnx1 ) -Tl，
[003引式中，T功四元分组序列内紧接分组对之间的时间间隔，To为第一个四元分组序列 的时刻，T四元分组序列之间的时间间隔，四元分组序列为(xi-yi，X2-y2)，四元分组序列内 的两个紧接分组对分别为xi-yi和X2-y2;
[0039] 设四元分组序列为(X广yi，X2-y2)，四元分组序列内的两个紧接分组对分别为X广yi 和X2-y2,紧接分组对之间的时间间隔为Tl,紧接分组对内的时间间隔设为0,四元分组序列 之间的时间间隔为T。设测量源发送第一个四元分组序列的时刻为T〇(此值在计算中没有作 用，因此可令To = O),则第一个四元分组序列中四个分组的发送时间分别为{To，To，To+Ti Jo +TiK第N个四元分组序列的发送时间To+NT，第N个四元分组序列中分组的发送时间为{To, To，To巧 1，To 巧i}+NT。
[0040] 设四元分组序列的目的地址为节点对(Dx，Dy)，即四元分组序列中分组Xi和分组X2 的目的地址为Dx，四元分组序列中分组yi和分组y2的目的地址为Dy。设在目的节点Dx收到测 里分组的时间为Tx , Tx二{ Txl , Tx2 , Tsxl , 了2。，...，Tixl , Tix2 , ... , TnxI , Tnx2 },其中 Tixl , Tix2