[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

技術領域

本發明涉及一種互聯網絡時延主動測量誤差消除的方法，特別是經濟、高效的消除測量主機位置誤差的方法。本發明的技術領域是互聯網端到端性能測量與監控，具體涉及一種消除位置誤差的網絡時延測量方法及系統。

背景技術

在互聯網測量與監控領域，路徑時延是衡量網絡性能的關鍵參數之一，也是網絡丟包率、時延抖動、瓶頸帶寬等其它指標測量的基礎。精確的路徑時延測量是一個困難的問題，但它在網絡行為分析、性能監測、網絡應用設計等領域有著廣泛的應用。IETF組織的IP網絡性能指標工作組（IP?Performance?Metrics?Working?Group,IPPM）對路徑時延定義進行了標準化，將其分為往返時延和單向時延。國內外許多研究者針對路徑時延測量提出了大量的實現與改進方法，例如：基于多次正向和反向往返時延估計單向時延的測量方法，基于TCP的往返時延測量方法，基于組播的時延測量方法等等。路徑時延測量的誤差來源主要有兩種：一種是測量主機的時鐘不同步帶來的時鐘誤差；二是因為測量主機記錄的收/發包時間戳不是真實的到達/離開網卡的時刻而產生的位置誤差。這兩類誤差都會導致測量結果中包含由主機處理所帶來的測量誤差，會使評價網絡時延、時延抖動、帶寬等指標性能不準確。因此必須盡可能地消除這兩類誤差，提高路徑時延測量精度。

國內外目前的研究成果集中在解決測量主機時鐘不同步帶來的時鐘誤差的消除問題，依據同步時鐘源分為兩類：一類是基于外部時鐘源的同步，主要包括網絡時間協議（Network?Time?Protocol，NTP）、全球定位系統（Global?Position?System，GPS）、IEEE1588時鐘同步協議。另一類是基于端到端測量的時鐘同步，主要包括在線和離線兩種方式。例如：采用線性規劃算法、凸包算法、聚類算法等方法消除時鐘偏差取得了較為理想的結果，但這些方法都沒涉及測量位置誤差的消除。

同時針對因為測量主機記錄的收/發包時間戳不是真實的到達/離開網卡的時刻而產生的位置誤差問題，目前也有少量研究，主要包括：Endaceg公司生產的專用于數據包捕獲的DAG（Data?Acquisition?and?Generation）采集卡，可以實現捕獲數據包的同時記錄時間戳，但這種方式硬件價格昂貴，不利于普遍部署，并且DAG主要用于高速鏈路的數據包捕獲，是網絡流量工程的基礎硬件，不適于網絡時延主動測量方式的應用；基于Linux環境在網卡驅動程序來記錄時間戳的方法，該方案需要較多地修改Linux網絡設備內核代碼并重新編譯內核，而且不能普遍適應各種類型的網卡；Tcpdump等基于BPF的流量監測工具實現了在Linux系統的設備獨立層記錄收包時間戳，減少了收包的位置誤差，但沒有實現發送位置誤差的消除，也不適宜于主動的時延測量應用設計。

因此到目前為止，還沒有一種便捷的、經濟的、且適合于主動時延測量的位置誤差消除方法。

發明內容

本發明的目的在于，為克服現有技術在測量網絡延時時存在的位置誤差問題，本發明提供了一種消除位置誤差的網絡時延測量方法。

本發明的技術方案基于Windows平臺、且適宜于主動測量方式的網絡端到端時延測量位置誤差消除方法。

為實現上述目的，本發明提供了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_{recv_d}-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})；