淺談通訊網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化體系

栗楠

【摘 要】伴隨著社會科學(xué)發(fā)展需求，網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化是網(wǎng)絡(luò)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的保證，本文以中國教育與研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)主干網(wǎng)為例，從流量通訊工程入手，提出了對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的檢測和控制進(jìn)行了檢測、評估和控制的方法，為基于 多協(xié)議標(biāo)簽路由（MPLS）的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化體系實(shí)施提供了理論支持?！娟P(guān)鍵詞】通訊網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測；性能優(yōu)化；體系

【中圖分類號】TP393.09 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0118-01

一、概述

一般來說，通訊工程的基礎(chǔ)非流量工程莫屬，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分，其直接與網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控和優(yōu)化掛鉤。其主要指的是：從Internet 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行角度處理大型 IP 網(wǎng)絡(luò)的性能監(jiān)測與控制問題，主要包括性能檢測、評估和Internet流量統(tǒng)計(jì)和控制。本文主要從被動(dòng)方面針對 CERNET 的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營模式，提出了有效的性能測試方案，實(shí)現(xiàn)了其端與段之間的性能測量和相互評估，為其基于 MPLS 的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測與評估提供了理論基礎(chǔ)。

二、網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測和控制系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要以 RFC 的規(guī)定為準(zhǔn)則，為用戶提供簡潔明了的服務(wù)說明，使其便于衡量和進(jìn)行選擇，此外，系統(tǒng)在同一網(wǎng)絡(luò)主干道上的測量應(yīng)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，確保測量的一致和結(jié)果的有效性。該系統(tǒng)模式下要盡量避免主動(dòng)測量帶來的干擾，如果主動(dòng)測量的周期與被測對象的變動(dòng)一致，那么只可能測得一種結(jié)果；而且，主動(dòng)測量還可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入受干擾的“同步狀態(tài)”。

2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)性能測試系統(tǒng)主要在 IP 網(wǎng)絡(luò)的各主要節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖 1 基于流量工程的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1 監(jiān)測子系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)性能測量是開展網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測與控制活動(dòng)的重要基礎(chǔ)，其測量所得的數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與評估的根本依據(jù)，包括常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)，MonitorServer上的天氣預(yù)報(bào)服務(wù)，主干道節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)延遲、數(shù)據(jù)吞吐以及丟包率等重要信息，并依此而對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況進(jìn)行評估。

對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的監(jiān)測主要分為主動(dòng)式監(jiān)測和被動(dòng)式監(jiān)控兩種方法，主動(dòng)式監(jiān)測主要是定時(shí)地向被監(jiān)測主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包，檢測其網(wǎng)絡(luò)延遲、數(shù)據(jù)吞吐量等。主動(dòng)式監(jiān)測有助于及早地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，得出結(jié)論，并最終解決問題。被動(dòng)式監(jiān)控是指在特定的主機(jī)或站點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，以持續(xù)地監(jiān)測相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，此種方法的監(jiān)測周期由規(guī)律性測量和針對性測量兩方面來決定。規(guī)律性測量是指以固定的時(shí)間間隔來對監(jiān)測對象進(jìn)行測量分析，這樣的測量能夠完整地反映出線路的流通狀況；針對性測量是指針對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中出現(xiàn)的特定異常情況進(jìn)行專門數(shù)據(jù)采集和分析，結(jié)合規(guī)律性監(jiān)測的數(shù)據(jù)來解決所遇到的問題。

2.2.2 分析子系統(tǒng)

分析子系統(tǒng)是根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析的模塊，其分析對象主要包括一下五個(gè)方面：其一，端與端之間的路由聯(lián)通問題，進(jìn)行雙向監(jiān)測，以分析是否存在路由阻塞、循環(huán)、擺動(dòng)等病狀；其二，網(wǎng)絡(luò)瓶頸分析，測量網(wǎng)絡(luò)瓶頸寬帶流通量，確定瓶頸問題原因；其三，信息包的丟失調(diào)查：如果在網(wǎng)絡(luò)輸送中發(fā)生信息包丟失的問題，要及時(shí)分析原因，是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)負(fù)載過大還是惡意程序攔截等其它因素，或者根本只是因?yàn)榻邮照邽榘l(fā)送相關(guān)消息；信息包輸送的延遲：要分析最大延遲和最小延遲，是發(fā)送與接受的雙向延遲，還是某一方的單向延遲，以此還可以確定網(wǎng)絡(luò)的寬帶流通量；最后，綜合分析，分析以上所有檢測結(jié)果的相關(guān)性。

2.2.3 優(yōu)化與控制子系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化主要是根據(jù)以上面的測量和分析結(jié)果為參考，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所存在的漏洞和不足進(jìn)行評估，并進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)時(shí)優(yōu)化要求對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行盡快解決，時(shí)間范圍要求嚴(yán)格，具體方法包括隊(duì)列的管理，IGP/BGP，MPLS，RSVP 等技術(shù)。

該系統(tǒng)采用 MPLS 技術(shù)進(jìn)行子系統(tǒng)優(yōu)化。MPLS（Multi-Protocol Lable Switching）：多協(xié)議標(biāo)簽路由。主要針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的路由問題，包括、實(shí)時(shí)傳輸慢、網(wǎng)路延遲多等弊端。傳統(tǒng)的 IP 網(wǎng)絡(luò)每一跳（hop）都需對 IP 分組進(jìn)行路由決策，導(dǎo)致路由器成為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i。而網(wǎng)絡(luò)中的第二層數(shù)據(jù)鏈路層具有高速快捷性。MPLS 研究了一種第二層信息流通與第三層路由轉(zhuǎn)發(fā)相結(jié)合的模式，既利用了第二層數(shù)據(jù)鏈高質(zhì)量的優(yōu)勢，同時(shí)利用路由器的靈活便捷功能，形成一種高效的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化模式。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程包括：對于CERNET主干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（包括與國際網(wǎng)絡(luò)及國內(nèi)各網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行實(shí)時(shí)的流量統(tǒng)計(jì)監(jiān)控；以曲線圖形式實(shí)時(shí)將測量結(jié)果顯示在網(wǎng)絡(luò)上；對測量結(jié)果進(jìn)行全面細(xì)致的分析；利用上述的 MPLS 技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)性能欠佳的路段進(jìn)行完善和修復(fù)；分級收取相關(guān)費(fèi)用。

三、測試結(jié)果

（1）丟包率與響應(yīng)時(shí)間的測量。以 CERNET 總節(jié)點(diǎn)到東北地區(qū)分節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果為例，如圖 2：

在該項(xiàng)測量中，TCP 及 UDP 數(shù)據(jù)包大小均為 1KB，發(fā)送窗口和接受窗口大小均為 16KB。數(shù)據(jù)吞吐量測量時(shí)間間隔為 20 分鐘，以免測量太繁影響網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，間隔太長又得不出有效結(jié)果。

結(jié)束語

綜上所述，該系統(tǒng)是根據(jù) IETF 定義的 MPLS 技術(shù)對主干道節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測、分析和優(yōu)化，顯著提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。通過這個(gè)系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)對相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有效管理，還能為網(wǎng)絡(luò)模式設(shè)計(jì)者提供有價(jià)值的參考。