計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能評測

朱秀娟 葉娜 李彪

摘 要：計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由眾多計算機和通訊設(shè)備，按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接而成的信息集合系統(tǒng)，通過各種軟件、硬件協(xié)調(diào)工作來滿足人們的功能需求。本文簡要介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)分析了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評測方法和性能指標(biāo)，具有很強的實際意義。

關(guān)鍵詞：計算機；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；性能；評測

計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由眾多計算機和通訊設(shè)備，按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接而成的信息集合系統(tǒng)，通過各種軟件、硬件協(xié)調(diào)工作來滿足人們的功能需求。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)成為人們生活中不可或缺的部分，與此同時，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，人們對系統(tǒng)的性能要求也越來越高，如何實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有效評測成為技術(shù)人員的研究熱點。本文簡要介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)分析了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評測方法和性能指標(biāo)，具有很強的實際意義。

1 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件設(shè)備

一個完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要有硬件部分和軟件部分組成，硬件是一切功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)和前提，主要包括路由器、網(wǎng)卡、交換機、集線器、無線電臺等等。路由器是不同網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的工具，能夠?qū)崿F(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸，從而組成更大的網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)卡又稱作網(wǎng)絡(luò)適配器，用來連接計算機和網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備；交換機主要實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸方式有無碎片直輸、存儲轉(zhuǎn)發(fā)和直通三種方式；無線電臺是無線網(wǎng)絡(luò)中的工具，一般用在遠(yuǎn)程傳輸，在現(xiàn)代通訊中應(yīng)用越來越廣泛。

1.2 資源子網(wǎng)和通訊子網(wǎng)

一般情況下，根據(jù)邏輯功能的不同，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)分為資源子網(wǎng)和通訊子網(wǎng)。資源子網(wǎng)用來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享和提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，由計算機系統(tǒng)、連接設(shè)備、終端控制器和各種軟件信息資源組成。通訊子網(wǎng)負(fù)載對信息進(jìn)行傳輸、傳接、加工和變換，由網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備和相關(guān)軟件組成。

2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能測評方法

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能是網(wǎng)絡(luò)自身的特性，與終端用戶及用戶操作無關(guān)，主要表征系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)維護(hù)性能的好壞。評測所涉及的內(nèi)容很多，如測量方式是被動還是主動，發(fā)送測量包是什么類型的，對發(fā)送與截取測量實行何種采用方式等等。

2.1 主動與被動測量

主動測量是指測試人員通過向服務(wù)器發(fā)送測試包，以獲取相關(guān)性能指標(biāo)，這種測試方法的優(yōu)點就是對硬件設(shè)備要求很低，不依賴于被測對象，但卻會給網(wǎng)絡(luò)增加額外通訊負(fù)荷，在一定程度上測試效果。被動測量方式對硬件要求比較高，依賴測量鏈路上的通訊流量或被測節(jié)點的負(fù)載，通過檢測服務(wù)器性能、資源使用、用戶端業(yè)務(wù)性能來判斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的好壞。在通常情況下，為了取得最佳評測效果，網(wǎng)絡(luò)性能評測采取主被動混合測量的方法。

2.2 單點測試與多點測試

根據(jù)測量點數(shù)的不同，可以分成單點和多點測試方法。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期，測量人員一般采用單點測試方法，它具有很強的網(wǎng)絡(luò)測探能力，但搜集的信息量有限，不能應(yīng)用于現(xiàn)代復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，多點測量方式應(yīng)用而生，尤其是多點主動測量，能有效測量大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和交叉路由信息。

2.3 應(yīng)用層測量與網(wǎng)絡(luò)層測量

應(yīng)用層測量主要為了對網(wǎng)絡(luò)商提供的業(yè)務(wù)進(jìn)行性能對比，用來測量客服機和服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)鏈路之間的性能參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)層測量技術(shù)是隨著通訊濾波技術(shù)發(fā)展而生的新型傳測量技術(shù)，能有效評估網(wǎng)絡(luò)鏈路、路由器、服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的性能。

3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能評測的指標(biāo)與分析

評價一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的好壞的指標(biāo)很多，主要包括以下幾點：

3.1 連通性

連通性是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本指標(biāo)和屬性，表述連通性的參數(shù)主要有時間透明性參數(shù)和語意透明性參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)時延、時延抖動是表征連通性的主要指標(biāo)。語意透明性反應(yīng)了業(yè)務(wù)的可用性，成為考核網(wǎng)絡(luò)性能的一個重要參數(shù)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)帶寬

帶寬是衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的重要參數(shù)，指單位時間內(nèi)物理鏈路能傳輸?shù)淖畲蟊忍刂?，也可以稱作傳輸速度。它可以分為可用帶寬和瓶頸帶寬，可用帶寬指在網(wǎng)絡(luò)路徑存在流量的情況下，能夠提供給業(yè)務(wù)的最大吞吐量，瓶頸帶寬則反映了路徑的靜態(tài)特征，指通路中沒有背景流量時網(wǎng)絡(luò)能提供的最大吞吐量。

3.3 IP包性能指標(biāo)

IP包性能是評價網(wǎng)絡(luò)性能最重要指標(biāo)之一，包括IP包時延變換、IP包傳輸時延、誤差率、丟失率等等，許多因素會導(dǎo)致數(shù)據(jù)包出錯，對數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確評估和預(yù)測需要借助一定的數(shù)學(xué)模型，常用的方法有HMM模型、DHMM模型、貝努力模型等等。

3.4 流量參數(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、業(yè)務(wù)量高突發(fā)性，建立流量模型變得越來越重要。早期主要借鑒PSTN流量模型來描述網(wǎng)絡(luò)流量，后來基于自相似模型的流量建模研究和應(yīng)用得到大力發(fā)展，如小波理論及布朗運動模型等。流量參數(shù)是網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)，流量抽樣測量研究已成為高速網(wǎng)絡(luò)流量測試的研究重點。

綜上所述，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能測量技術(shù)還值得大力研究，比如：性能指標(biāo)的量化問題、測量與分析結(jié)果的可視化、海量數(shù)據(jù)的分析方法和測量體系的構(gòu)建等等，相信隨著計算機技術(shù)發(fā)展和相關(guān)理論的完善，人們對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的認(rèn)識會更加深刻，也會不斷提高計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各項性能。

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