可用带宽测量的TCP友好性仿真分析

以发送包链为特征的可用带宽测量会产生较大探测流量而影响网络性能.设计了三种具有不同包链长度的测量模式模拟典型的包链发送策略,仿真分析了可用带宽测量的TCP友好性.发现可用带宽测量的TCP友好性并不理想,原因在于探测流会增大TCP流的时延及丢包而触发TCP的拥塞控制机制.仿真中最大降低TCP数据传输量近16%;且太长或过短的包链发送策略对TCP性能有更大影响.在Pathoad这一典型可用带宽测量工具中的分析结果进一步验证了该结论,且得出了Pathload的应用策略.     

自相似网络的时延抖动性能仿真分析

自相似性对网络性能产生了影响是当前的研究热点。建立了一种基于FBM的自相似网络排队时延抖动分析模型,重点讨论了自相似流量作为输入时对排队系统的时延抖动的影响。对理论分形流量和实际测量流量进行了仿真实验,验证了结果的正确性和有效性。实验结果表明：自相似流量长相关强弱的程度对排队系统时延抖动特性具有非常不同的影响,尤其是在缓存较大的情况下。同时,还发现网络流量中长相关发生作用时状态转变与排队系统本身的参数也有关,这是新的发现,对实时业务的网络性能评价具有重要的参考意义。     

基于排队分析的端到端路径可用带宽的测量

端到端路径可用带宽是衡量网络性能的重要指标.目前,大多数对可用带宽测量的研究都集中在自拥塞方法上,但自拥塞方法会严重影响路径上的原有流量,因此,提出了一种基于模型的方法,将Internet视为一个具有单一服务单元且服务两种流量(探测流量和背景流量)的排队系统,通过分析探测流量离开排队系统的过程,在路径的负载与探测流量离去间隔的变异系数之间建立了对应关系,并在此基础上获得可用带宽值.与自拥塞方法相比,不会造成路径拥塞且具有较好的准确性.     

基于包对采样的IP网络时延变化测量方法

时延变化是反映网络路径负载特征的IP网络性能指标．基于路径排队模型，发现时延变化对负载的反映受探测包发送时间间隔影响．因参考时延选取不当及采样方式限制，现有方法所测时延变化只粗略反映路径负载．提出了包对采样方法选取恰当参考时延，避免采样方式限制，增强了时延变化反映路径负载的能力；同时确定了探测包发送时间间隔的下界．对一条Internet路径的实测验证了包对采样所测时延变化对路径负载的较强反映能力和探测包发送时间间隔对这种反映能力的影响．     

端到端的可用带宽测量方法

目前绝大多数带宽测量方法都是基于网络瓶颈分隔原理的,在此基础上形成了基于包对/包队列的各种容量/可用带宽探测方法.但是,这类方法的测量结果不能超过源节点的最大发送速率,因此无法在高带宽环境中使用.另外,目前的可用带宽测量理论均没有考虑背景流的不同路由对测量方法所产生的影响.全面分析了背景流的路由对可用带宽测量的影响.在此基础上,基于蒙特卡洛(Monte Carlo)随机抽样的思想,提出了一种与现有测量方法截然不同的探测理论.该方法用随机发送单个小探测报文取代了目前的探测理论所依赖的包对/包队列,其测量范围不受源节点最大发送速率的限制.分析及实验表明,该方法不仅可以计算整条路径的可用带宽,也可以计算各段链路的容量和空闲率,进而分析得到各路由节点上的流量变化,以及各链路上对应的不同类型的背景流的分布.     

大规模高速网络流量测量研究

随着互联网的发展,理解网络行为对于网络管理、规划和发展都有重要意义,网络流量测量是研究网络行为的基础。根据网络测量流量的不同,测量方法分为主动测量和被动测量,每种测量方法有其应用背景和优缺点。为了从不同角度研究网络行为需要定义不同的测度,IETF的IPPM工作组现已经定义了一整套用于流量行为测量的测度。根据测量的环境和应用背景的区别,国外不同的研究机构建立了不同的测量体系结构和测量工具。同时,由于网络带宽越来越大,全流量测量和分析研究越来越困难,为了解决这一问题,近几年,流量抽样测量研究现已成为高速网络流量测量的研究重点。     

一种改进离群区间计算的PRM带宽测量算法

主动式网络路径可用带宽测量是目前网络路径带宽测量使用的主要方法,与被动式网络路径可用带宽测量相比,具有更高的灵活性且部署方便。为解决主动式网络路径可用带宽测量定义不明确、通用性不强、协议不规范和结果不准确等问题,规范定义了探测通信协议和报文结构,建立了较为完整、统一和规范的主动式网络路径可用带宽测量框架,提出了序列时延增加度和基于序列时延增加度的离群区间计算方法,改进了网络背景流量分析方法,降低了背景流量对网络路径可用带宽测量的干扰,最后使用NS2仿真对比验证了该算法的有效性。     

基于时延探测机制的Ad Hoc网络时间同步协议

基于预约和动态时隙分配的MAC协议能够为实时业务传输提供良好的QoS保证,其关键技术之一是如何实现节点间的同步。通过分析影响时间同步性能的6类时延,构造了一种基于时延探测方式的Ad Hoc网络时间同步协议(DMC-TS协议),协议通过发送和转发少量的探测码来完成节点间时延的测定。由于协议中时延探测过程和时间校正过程相互分离,可以减轻网络的冲突和负担,有利于降低时延探测的时效性要求。分析及仿真表明,DMC-TS协议实现简单,精度能够和TPSN协议相比拟。     

一种基于回归模型的路径矩阵研究

研究了相关的路径矩阵模型,提出了一种基于回归分析的路径矩阵模型,该模型的核心有三点：一是采用主动注入IPMP探测包对的方法获得时延;二是根据M/M/1排队模型采用最小二乘方法获得回归方程,避免了繁琐的计算,只需测量时延即可获得流量;三是采用主动测量方法获得路径,最终获得全网的路径矩阵。证明了该方法的有效性,并给出了仿真结果。     

一种速率自调节可用带宽测量算法

可用带宽是网络路由、网络服务质量、流量工程等方面的一个关键参数。目前很多研究方法都基于PGM模型和PRM模型,但这两种方法大都假设背景流量速率为固定比特流,不适用于低带宽的测试。提出一种端值自调节可用带宽测量算法,该算法充分考虑了低链路带宽的情况。通过对排队延时的处理、探测分组列速率端值自适应调节,实现了端到端可用带宽快速准确的测量。实验结果表明,该算法具有良好的测量效果,尤其在低带宽条件下较其它同类算法提高了测量准确性,加快了测量速度并减小了对网络的影响。     

JitterPath: Probing Noise Resilient One-Way Delay Jitter-Based Available Bandwidth Estimation

Measurement of end-to-end available bandwidth has received considerable attention due to its potential use in improving QoS. Available bandwidth enables the sending rate to adapt to network conditions, so that packet loss, caused by congestion, can be significantly reduced before error control mechanisms are finally employed. To this end, we propose a probing noise resilient available bandwidth estimation scheme, called JitterPath, which is adaptive to both the fluid and bursty traffic models. Two key factors, one-way delay jitter and accumulated queuing delay, are both exploited to predict the type of queuing region for each packet pair. Then, the bottleneck utilization information included in the joint queuing regions is estimated and used to quantify the captured traffic ratio, which indicates the relationship between the probing rate and available bandwidth. The contributions of our method are as follows: 1) JitterPath can work without being restricted to fluid traffic models; 2) since JitterPath does not directly use the bottleneck link capacity to calculate the available bandwidth, it is feasible for use in a multihop environment with a single bottleneck; and 3) JitterPath inherently reduces the impact of probing noises under the bursty cross traffic model. Extensive simulations, Internet experiments, and comparisons with other methods were conducted to verify the effectiveness of our method under both single-hop and multihop environments     

面向实时应用的可用带宽自适应测量方法*

设计了一种快速的自适应端到端路径可用带宽测量方法——AABw。它具有以下几个特点：针对背景流量突发性和负载状况,自适应地动态调整探测包串（probing packets train）的长度;改进了探测包串发送速率的调节方法,既保证了算法快速收敛的特点,又更能适用于背景流量突发的情况,提高了实时带宽测量的精确度;改进了判断单向延时趋势的算法。仿真实验表明,该算法能准确快速地测量出端到端可用带宽,适用于实时应用环境。     

一种适用于IPv6的高效瓶颈带宽测量方法

提出了一种下一代网络的瓶颈带宽测量方法——IPv6-pckt-pr。该方法在OPNET仿真环境下,以自相似业务流为背景流量,给探测报文赋予相同的流标签,同时将其业务类别设置为最高级,通过发送不等长的探测包对测量端到端瓶颈带宽。分析与实验表明,该方法的测量结果准确度较好,分布比较集中,测量时间较短,并能有效减少测量带宽。     

One-way queuing delay measurement and its application on detecting DDoS attack

This paper presents a novel approach to measure and estimate end-to-end one-way queuing delay in a network, which carries information about traffic characteristics and congestion properties. The measurement results can be used to describe the normal behavior of the network and detect distributed denial-of-service attacks (DDoS attacks). The measurement does not require any synchronization between the two measurement ends. Pairs of probe packets are sent from the source to the destination and intra-gaps between the probes are separately measured at the two ends. By performing an iterative Fourier-to-time reconstruction algorithm on the measured intra-gaps, distribution of the end-to-end one-way queuing delay is estimated. The packet loss rate and delay jitter are simultaneously measured as well. The simulations and experiments are conducted to validate the approach.     

非均匀业务流下的片上网络缓冲区分配算法*

针对片上网络的非均匀业务流,提出一种基于模拟退火遗传算法的缓冲区资源分配算法,对系统的有限缓冲区资源的分配问题进行了研究。该算法建立在二维Mesh结构的片上网络通信模型基础上,根据各节点间的业务流特征,估计出节点中各输入通道的负载大小,再根据其负载情况采用模拟退火遗传算法进行缓冲区资源的分配,从而使整个网络的平均延时性能最优。实验中设置了不同的热点位置和热度,结果表明,该算法可以更合理地分配缓冲区资源,有效降低数据包的传输延时。在单热点通信流量下,热度为100%和300%时,可分别降低传输延时32.58% ~ 65.29%和35.54% ~ 70.38%;在双热点通信流量下,可降低传输延时52.02% ~ 70.43%。同时,该算法具有良好的收敛性。     

Controlling mean queuing delay under multi-class bursty and correlated traffic

This paper presents an adaptive queue management scheme to maintain queuing delay in a router at a required level based on a comprehensive analytical model under aggregated Internet traffic flows from various traffic classes. The proposed scheme uses a closed-loop feedback control mechanism to constrain the average queuing delay by regulating traffic arrival rate implicitly through a movable queuing threshold. A discrete-time queuing model is developed to derive the relationship between average queuing delays and queuing thresholds based on a traffic model that models aggregated Internet traffic through superposition of N MMBP-2 arrival processes. The queuing threshold is adjusted dynamically with reference to the relationship derived in the analytical model and also feedback of average queuing delay measurement. Packets are dropped dynamically with respect to the changes of queuing threshold and the packet loss events serve as implicit congestion indicators. Matlab is used to perform queuing analysis and simulation. Statistical evaluation is performed to show the efficiency and accuracy of the analytical and simulation results.     

高速路由器中一种有效的组播交换排队机制

许多Internet新业务产生的网络流量都属于组播类型．高速路由器中组播交换队列设计是解决组播数据在复杂网络中有效传输的关键问题之一．理想情况下,为保证服务的公平性及有效性,不应该在排队和调度时对组播和单播人为地进行区分．在二者共存的情况下,如何进行公平地排队、交换是亟待解决的问题．基于共享存储交换结构,提出了一种有效的组播交换队列设计方案,同时提供了相应的与组播比例和平均扇出相关的缓存管理机制和队列调度算法．仿真结果表明,与在Cisco高端路由器中广泛应用的ESLIP设计方案相比,在输入负载大于80％的重负载环境中,该系统能够获得更低的平均时延和更小的系统丢包率．     

Platoon架构下VANETs车间通信过程及性能分析

智能车辆编组platoon的稳定运行需要车辆间实时可靠的信息传输来保证.针对应用专用短程通信（DSRC）技术来实现车载自组织网路（VANETs）车间通信的platoon架构,提出了一种车间通信网络性能的分析方法,分别对platoon组内智能车辆间通信和多个platoons组间通信的过程进行了分析.该方法采用长度有限的M/G/1/K排队模型分析数据包到达媒体访问控制（MAC）层的排队过程,得到不同网络负载下缓冲区排队状态的平稳分布;并且在缓冲区可能处于空闲状态时,利用Markov模型分析方法得到不同车辆位置的车间通信性能.研究结果表明：网络数据流量、信道条件、MAC层缓冲区排队过程、争用信道退避过程以及platoon参数对车间通信的包传输时延和包丢失概率等网络性能有显著影响,数值分析结果验证了专用短程通信技术下的车间通信具有较小的信息传输延时,能够满足platoon稳定运行的要求.     

On-demand multicast routing protocol with efficient route discovery

In this paper, we introduce an efficient route discovery mechanism to enhance the performance and multicast efficiency of On-Demand Multicast Routing Protocol (ODMRP). Our framework, called limited flooding ODMRP, improves multicasting mechanism by efficiently managing flooding mechanism based on delay characteristics of the contributing nodes. In our model, only the nodes that satisfy the delay requirements can flood the Join-Query messages. We model the contributing nodes as M/M/1 queuing systems. Our framework considers the significant parameters in delay analysis, including random packet arrival, service process, and random channel access in the relying nodes, and exhibits its best performance results under high traffic load. Simulation results reveal that limited flooding ODMRP drastically reduces the packet overhead under various simulation scenarios as compared to original ODMRP.