[發明專利]一種消除位置誤差的網絡時延測量方法及系統

有效

• 申請號: 201210152326.7
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN103427935A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 陳世強;周旭;覃毅芳;王俊峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所;四川大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L12/26
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

1.一種消除位置誤差的網絡時延值測量方法，該方法用于端到端的網絡時延測量，所述方法包含：

在一次往返測量過程中：

步驟101）源端主機記錄其向目的端主機發送數據包的時間戳信息t_{send_s}；

步驟102）目的端主機記錄其收到源端發送的數據包的時間戳信息t_{recv_d}，然后再記錄其向發送端回應數據包的時間戳信息t_{response_d}；

步驟103）源端收到目的端回應的數據包，并記錄其受到該回應數據包的時間戳信息t_{recv_s}；

步驟104）采用如下公式計算端到端的單向和/或雙向網絡延時值：

路徑正向單向時延：FOWD=t_recvd-t_{send_s}；

路徑反向單向時延：ROWD=t_{recv_s}-t_{response_d}；

路徑往返時延：RTT=(t_{recv_d}-t_{send_s})+(t_{recv_s}-t_{response_d})；

其中，所述步驟101）、102）和103）通過在所述源端和目的端主機的Windows操作系統的微端口驅動和協議驅動間插入NDIS中間層驅動，該驅動層能夠記錄用于測量網絡延時的收/發數據包的時間戳信息。

2.根據權利要求1所述的網絡時延測量位置誤差消除方法，其特征在于，當用于確定路徑正向延時值時上述方法具體包含如下子步驟：

步驟101）當NDIS中間層驅動截獲到一個數據封包時，檢測是否是測量數據包，如果是測量數據包，進入步驟102）進行位置誤差處理；否則直接發往微端口層；

步驟102）對測量數據包進行位置誤差處理，源端主機的NDIS中間層驅動把獲得的系統時間戳插入到待發送數據包負載中用戶數據段的頭4個字節，然后重新計算數據包校驗和，并將該新的封包發往微端口層；

步驟103）目的端主機的NDIS中間層驅動把獲得的系統時間戳減去發送端傳來的時間戳插入到數據包負載中用戶數據段的頭4個字節，并調用例程通知上層協議驅動；

步驟104）目的端測量應用程序從套接字接收緩沖區取回測量數據包，讀取頭4個字節便得到消除測量位置誤差的端到端路徑正向單向時延值。

3.根據權利要求1所述的網絡時延測量位置誤差消除方法，其特征在于，所述收/發數據包的時間戳信息能夠利用內核例程返回的操作系統時鐘的計時獲取，或通過調用內核例程以CPU頻率計數獲取。

4.根據權利要求1所述的消除位置誤差的網絡時延測量方法，其特征在于，所述NDIS中間層驅動有兩種方式處理源端和目的端數據包的發送：一種是把收到的包描述符直接傳遞到下層，稱為重利用；另一種是根據收到的包描述符重建一個新的包描述符，稱為重申請；

其中，所述NDIS中間層驅動獲得的網絡封包結構是一個單向鏈表，所述包描述符相當于整個鏈表的表頭指針。

5.根據權利要求2所述的消除位置誤差的網絡時延測量方法，其特征在于，所述步驟103）進一步包含如下子步驟：

步驟103-1）當目的端主機的物理網卡接收到一個數據包時，觸發中斷，中斷處理程序接管中斷后，調用網卡微端口驅動所注冊的中斷處理例程，微端口驅動把網卡收到的數據拷貝到微端口驅動緩沖區隊列；

步驟103-2）微端口驅動程序盡可能等待更多的數據包到達，并推遲一個隨機時間片后調用相應內核例程通知NDIS中間層驅動處理到達的數據包；

步驟103-3）NDIS中間層驅動把到達的數據包中的所有數據拷貝到一個連續的內存并進行下個步驟的封包處理；

步驟103-4）NDIS中間層驅動獲得目的端接收數據包記錄的時間戳信息，并讀取源端傳來數據包時的時間戳信息，然后將所述兩個時間戳信息做差并將差值重新寫到待回應的數據包；

步驟103-5）NDIS中間層驅動通知其上層的協議驅動，從套接字接收緩沖區取回待回應的數據包，即獲得一個消除測量位置誤差的端到端路徑正向的單向時延值。