一种端到端可用带宽监测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种端到端可用带宽监测方法和系统，其中，该方法包括：在探测端部署以预设速率发送探测流量的发包器，在目的端部署收包、计算并反馈接收速率的应答代理；利用控制器按照预设测量程序动态改变探测流量的探测速率，指挥发包器发包探测，并根据应答代理反馈的接收速率计算实时可用带宽测量结果；利用控制器将实时可用带宽测量结果存入本地数据库；利用本地数据库存储可用带宽的历史测量结果，比较实时可用带宽测量结果和可用带宽的历史测量结果，以可视化监控可用带宽的动态变化趋势。本发明专利技术可以提高检测的实时性，能够在保证精确性的同时大大降低可用带宽测量的入侵性，能够进行网络异常诊断以及网络攻击事件检测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种端到端可用带宽监测方法和系统


[0001]本专利技术涉及流量检测
，尤其涉及一种端到端可用带宽监测方法和系统。

技术介绍

[0002]在计算机网络中，可用带宽指的是链路或者网络路径上未使用的最大带宽。它能够反映网络路径上当前的传输能力以及负载情况(在路径总容量已知的情况下)。对于大流量应用(例如video、VR、AR等)，本专利技术总是希望能尽可能使用路径上的带宽资源同时又不引发拥塞，这就需要本专利技术实时准确的感知路径上的可用带宽。此外可用带宽测量在动态服务器和代理选择、覆盖网络的自适应路径规划等场景中也有着重要的作用。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]一般来讲，带宽监测需要满足实时性高，准确性高，入侵性小的特点。在实时性方面，现有的某些工具单次测量持续时间过长，需要几十秒甚至几分钟的测量时间才能获得结果(比如Pathload)，入侵性与探测流量开销相关，一般认为，流量开销越大，入侵性越强。但实际上入侵性不光与开销的绝对值相关，还与开销占路径总容量的相对值有关。比如1MB的开销对于10Mbps的链路和1Gbps的链路，明显前者受到的影响更大。此外低入侵性和高准确性往往不可同时兼顾，想要降低入侵性，就要减少探测包。探测包越少，受测量过程中的噪声的影响越大，越是无法保证测量精度。为此，本专利技术的目的在于大大缩短这一时间，将测量持续时间降低至秒级，能够在保证精度的情况下就可能降低探测开销，在高精度和低入侵性之间取得平衡，而提出一种端到端可用带宽监测方法。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提出一种端到端可用带宽监测系统。
[0006]为达上述目的，本专利技术一方面提出了一种端到端可用带宽监测方法，包括：
[0007]在探测端部署以预设速率发送探测流量的发包器，在目的端部署收包、计算并反馈接收速率的应答代理；利用控制器按照预设测量程序动态改变所述探测流量的探测速率，指挥所述发包器发包探测，并根据所述应答代理反馈的所述接收速率计算实时可用带宽测量结果；利用所述控制器将所述实时可用带宽测量结果存入本地数据库；利用所述本地数据库存储所述可用带宽的历史测量结果，比较所述实时可用带宽测量结果和所述可用带宽的历史测量结果，以可视化监控可用带宽的动态变化趋势。
[0008]另外，根据本专利技术上述实施例的端到端可用带宽监测方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0009]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述可用带宽为预设时间τ内的平均值：
[0010][0011]其中，AB为可用带宽，u(t)＝1或0表示在t时刻是否正在使用此链路，等式(a)为计
算时间间隔τ期间使用时间所占的比例。
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，根据所述探测流量是否大于所述可用带宽出现两种情况，包括：
[0013]第一情况：R
snd
≤C
tight
‑
R
cross
，未引发拥塞，则R
snd
≤R
rcv
；
[0014]第二情况：R
snd
>C
tight
‑
R
cross
，出现拥塞，则R
snd
>R
rcv
；
[0015]其中，R
snd
为探测流量发送速率，R
rcv
为探测流量接收速率，R
cross
为链路上交叉流量速率。
[0016]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，基于所述第二情况流量遵循FIFO原则，则第一收包速率为：
[0017][0018]AB
cur
＝C
tight
‑
R
cross
，得到AB
cur
的表达式：
[0019][0020]根据第二探测速率R
snd2
进行第二次探测获得等式：
[0021][0022]联立等式(2)、(3)和(4)计算当前路径上的可用带宽，获得测量结果：
[0023][0024]其中，AB
cur
为路径可用带宽当前测量值，R
snd1
为第一发包速率，R
rcv2
为第二收包速率。
[0025]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述测量程序，包括：初始化、快衰减、慢增长、双探测和存结果阶段。
[0026]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述初始化阶段，包括：获得可用带宽测量的启动速率，所述启动速率的选择包括：若用户指定启动速率，则使用用户指定值；否则，若所述本地数据库中包含历史测量结果，则依据所述历史测量结果计算启动测量速率；若用户未指定且所述本地数据库无历史测量结果，通过ADR测量获取初始探测速率。
[0027]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述快衰减阶段，包括：在前一轮探测的所述探测流量接收速率的基础上降低所述探测流量发送速率。
[0028]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述慢增长阶段，包括：通过每次乘以一个大于1的因子增长所述探测速率，获得一个大于所述可用带宽的探测速率。
[0029]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述双探测阶段，包括：利用所述大于所述可用带宽的探测速率进行第一探测，获得第一接收速率；利用所述第一接收速率进行第二探测，得到第二接收速率；将所述第一接收速率和所述第二接收速率联立构成方程组，求解得到当前的可用带宽。
[0030]本专利技术实施例的端到端可用带宽监测方法，能够在保证精度的情况下就可能降低探测开销，在高精度和低入侵性之间取得平衡。
[0031]为达到上述目的，本专利技术另一方面提出了一种端到端可用带宽监测系统，包括：探测端和目的端，其中，所述探测端包括：控制器、发包器和本地数据库，所述目的端包括：应
答代理，其中，
[0032]所述控制器，用于解析监控任务的参数，根据所述监控任务的参数预设时段触发测量任务以调用所述发包器，同时确定当前的探测速率；
[0033]所述发包器，用于发起所述测量任务，与所述目的端上的应答代理建立TCP连接同步所述探测速率的测量参数，并向所述目的端的应答代理开放的UDP端口发送构造好的探测包并接收回复；
[0034]所述本地数据库，用于在测量可用带宽时，为所述控制器提供所述可用带宽的历史测量结果，以作为所述探测速率的参考；
[0035]所述应答代理，用于开放预设的TCP端口，若所述测量参数满足预设条件，则开启所述UDP端口并向所述探测端的发包器发送告知信号，为所述探测包的收发做准备。
[0036]本专利技术实施例的端到端可用带宽监测系统，能够在保证精度的情况下就可能降低探测开销，在高精度和低入侵性之间取得平衡。
[0037]本专利技术的有益效果为：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端到端可用带宽监测方法，其特征在于，包括以下步骤：在探测端部署以预设速率发送探测流量的发包器，在目的端部署收包、计算并反馈接收速率的应答代理；利用控制器按照预设测量程序动态改变所述探测流量的探测速率，指挥所述发包器发包探测，并根据所述应答代理反馈的所述接收速率计算实时可用带宽测量结果；利用所述控制器将所述实时可用带宽测量结果存入本地数据库；利用所述本地数据库存储所述可用带宽的历史测量结果，比较所述实时可用带宽测量结果和所述可用带宽的历史测量结果，以可视化监控可用带宽的动态变化趋势。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可用带宽为预设时间τ内的平均值：其中，AB为可用带宽，u(t)＝1或0表示在t时刻是否正在使用此链路，等式(a)为计算时间间隔τ期间使用时间所占的比例。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述探测流量是否大于所述可用带宽出现两种情况，包括：第一情况：R
snd
≤C
tight
‑
R
cross
，未引发拥塞，则R
snd
≤R
rcv
；第二情况：R
snd
>C
tight
‑
R
cross
，出现拥塞，则R
snd
>R
rcv
；其中，R
snd
为探测流量发送速率，R
rcv
为探测流量接收速率，R
cross
为链路上交叉流量速率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述第二情况流量遵循FIFO原则，则第一收包速率为：AB
cur
＝C
tight
‑
R
cross
，得到AB
cur
的表达式：根据第二探测速率R
snd2
进行第二次探测获得等式：联立等式(2)、(3)和(4)计算当前路径上的可用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家海，刘耀忠，李城龙，何林，王之梁，潘龙，宋光磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：