網(wǎng)絡(luò)工程概論第9章-網(wǎng)絡(luò)性能分析(新)課件

1、第9章 網(wǎng)絡(luò)性能分析9.1 網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)9.2 網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量9.3 自相似過(guò)程9.4 擁塞控制 9.5 擁塞相變9.6 細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型1本章學(xué)習(xí)要求：掌握：網(wǎng)格的基本目的和要求。掌握：網(wǎng)絡(luò)性能結(jié)構(gòu)模型。掌握：網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量方法。掌握：自相似過(guò)程的概念、數(shù)學(xué)描述、以及特性。掌握：擁塞控制和擁塞相變的概念。了解：細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型的概念。29.1 網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)9.1.1 性能參數(shù)的制定原則9.1.2 ITU-T定義的IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)9.1.3 IETF定義的IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)9.1.4 網(wǎng)絡(luò)性能結(jié)構(gòu)模型39.1.1 性能參數(shù)的制定原則9.1.1 性能參數(shù)的制定原則性能參數(shù)必須是具體的和有明確定義的；性能參

2、數(shù)的測(cè)量方法對(duì)于同一參數(shù)必須具有可重復(fù)性，即在相同條件下多次使用該方法所獲得的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該相同；性能參數(shù)必須具有公平性，即對(duì)同種網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量結(jié)果不應(yīng)有差異而對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量結(jié)果則應(yīng)出現(xiàn)差異；性能參數(shù)必須有助于用戶(hù)和運(yùn)營(yíng)商了解他們所使用或提供的IP網(wǎng)絡(luò)性能；性能參數(shù)必須排除人為因素。49.1.2 ITU-T定義的IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)ITU-T對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的定義包括：IP包傳輸延遲(Packet Transfer Delay, IPTD)。IP包時(shí)延變化(IP Packet Delay Variation, IPDV)。IP包誤差率(IP Packet Error Rate IPER)。IP包丟失

3、率(IP Packet Lass Rate, IPLR)。虛假I(mǎi)P包率(Spurious IP Packet Rate)。流量參數(shù)(Flow Related Parameters)。業(yè)務(wù)可用性(IP Service Availability)。59.1.3 IETF定義的IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)IETF 將性能參數(shù)稱(chēng)為“度量 (Metric)”。由IPPM (IP Performance Metrics)工作組來(lái)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)性能方面的研究及性能參數(shù)的制定。IETF對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的定義包括：IP連接性。IP包傳送時(shí)延。IP包丟失率。IP包時(shí)延變化。流量參數(shù)。69.1.4 網(wǎng)絡(luò)性能結(jié)構(gòu)模型從空間的角度來(lái)看

4、，網(wǎng)絡(luò)整體性能可以分為兩種結(jié)構(gòu)：立體結(jié)構(gòu)模型和水平結(jié)構(gòu)模型。立體結(jié)構(gòu)模型IP網(wǎng)絡(luò)就其協(xié)議棧來(lái)說(shuō)是一個(gè)層次化的網(wǎng)絡(luò)，因此，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)性能的研究也可以按照一種自上而下的方法進(jìn)行?？梢砸訧P層的性能為基礎(chǔ)，來(lái)研究IP層不同性能與上層不同應(yīng)用性能之間的映射關(guān)系。水平結(jié)構(gòu)模型對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的性能，用戶(hù)主要關(guān)心的是端到端的性能，因此從用戶(hù)的角度來(lái)看，可以利用水平結(jié)構(gòu)模型來(lái)對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的端到端性能進(jìn)行分析。79.2 網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量1. 測(cè)量包：網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量中，影響測(cè)量結(jié)果的一個(gè)重要因素就是測(cè)量數(shù)據(jù)包的類(lèi)型。（1）P類(lèi)型包 類(lèi)型P是對(duì)IP包類(lèi)型的一種通用的聲明。只要一個(gè)性能參數(shù)的值取決于對(duì)測(cè)量中采用的包的類(lèi)型，那么參數(shù)

5、的名稱(chēng)一定要包含一個(gè)具體的類(lèi)型聲明。（2）標(biāo)準(zhǔn)形式的測(cè)量包 在定義一個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)時(shí)，應(yīng)默認(rèn)測(cè)量中使用的是標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型的包。比如可以定義一個(gè)IP 連通性度量為：“IP 某字段為0的標(biāo)準(zhǔn)形式的P 類(lèi)型IP 連通性”。在實(shí)際測(cè)量中，很多情況下包長(zhǎng)會(huì)影響絕大多數(shù)性能參數(shù)的測(cè)量結(jié)果，包長(zhǎng)的變化對(duì)于不同目的的測(cè)量來(lái)說(shuō)影響也會(huì)不一樣。82.主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量方式（1)主動(dòng)測(cè)量 主動(dòng)測(cè)量是在選定的測(cè)量點(diǎn)上利用測(cè)量工具有目的地主動(dòng)產(chǎn)生測(cè)量流量，注入網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)流的傳送情況來(lái)分析網(wǎng)絡(luò)的性能。主動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)測(cè)量過(guò)程的可控性比較高，靈活、機(jī)動(dòng)，易于進(jìn)行端到端的性能測(cè)量；缺點(diǎn)是注入的測(cè)量流量會(huì)改變網(wǎng)絡(luò)本身的運(yùn)

6、行情況，使得測(cè)量的結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的偏差，而且測(cè)量流量還會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。92.主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量方式（2) 被動(dòng)測(cè)量 被動(dòng)測(cè)量是指在鏈路或設(shè)備(如路由器，交換機(jī)等)上利用測(cè)量設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而不需要產(chǎn)生多余流量的測(cè)量方法。被動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于理論上它不產(chǎn)生多余流量，不會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)；其缺點(diǎn)在于被動(dòng)測(cè)量基本上是基于對(duì)單個(gè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)，很難對(duì)網(wǎng)絡(luò)端到端的性能進(jìn)行分析，并且可能實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)量過(guò)大，另外還存在用戶(hù)數(shù)據(jù)泄漏等安全性和隱私問(wèn)題。被動(dòng)測(cè)量非常適合用來(lái)進(jìn)行流量測(cè)量。102.主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量方式（3)主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量的結(jié)合 主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量各有其優(yōu)、缺點(diǎn)，而且對(duì)于不同的性能參數(shù)來(lái)說(shuō)

7、，主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量也都有其各自的用途。因此，將主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量相結(jié)合應(yīng)用將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量帶來(lái)新的發(fā)展。113.性能指標(biāo)的測(cè)量與分析(1) 連接性(2) 延遲(3) 丟包率(4) 帶寬 (5) 流量參數(shù)129.3 自相似過(guò)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中信息流的自相似現(xiàn)象，是相關(guān)研究的最早發(fā)現(xiàn)。Leland等人在20世紀(jì)90年代初期首先研究了網(wǎng)絡(luò)中信息流的分布特征，并在1994年發(fā)表的研究論文中指出：Ethernet局域網(wǎng)中傳輸?shù)男畔涞竭_(dá)時(shí)間在時(shí)間尺度上具有某種程度的自相似性，而且具有時(shí)間上的長(zhǎng)相關(guān)性或突發(fā)性，這對(duì)傳統(tǒng)上人們普遍使用Poisson模型來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞教岢隽颂魬?zhàn)。139.3.1自相似的數(shù)學(xué)描述設(shè) 是一個(gè)靜止隨機(jī)過(guò)程，Xt表示第t個(gè)單位時(shí)間里到達(dá)的