計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)評(píng)估研究

文/李猛，鄆城中醫(yī)醫(yī)院

隨著企業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)長(zhǎng)足發(fā)展，但同時(shí)存在不少問題，如很多網(wǎng)絡(luò)交付使用后運(yùn)行中存在很多問題，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，網(wǎng)絡(luò)投資巨大，為保證網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目完工后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)收十分必要。目前國(guó)內(nèi)尚無可操作性網(wǎng)絡(luò)性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)LU KE等網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)使用管理經(jīng)驗(yàn)提供網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)工具，IETF發(fā)布關(guān)于網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的性能基準(zhǔn)測(cè)試，但無響應(yīng)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。不能很好的達(dá)到規(guī)范網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)的目的，在網(wǎng)絡(luò)性能標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行研究，介紹一些工作思路，以期引起更多的同行關(guān)注網(wǎng)絡(luò)性能研究，提高我國(guó)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試技術(shù)水平。

1 網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)評(píng)估內(nèi)容

目前山東計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以以太網(wǎng)為主，標(biāo)準(zhǔn)制定針對(duì)以太網(wǎng)制定。實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)有很大的差異，如何制定操作性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)難點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)應(yīng)面向綜合布線系統(tǒng)，性能統(tǒng)計(jì)分析與統(tǒng)計(jì)分析局限性。

首先考慮網(wǎng)絡(luò)由線纜、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行基于綜合布線合格，應(yīng)對(duì)布線進(jìn)行測(cè)試，保證布線符合標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)際測(cè)試中，網(wǎng)絡(luò)的利用率，網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤率等對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有很好的指標(biāo)作用。網(wǎng)絡(luò)的利用率平均值達(dá)到40%性能下降，正常的網(wǎng)絡(luò)利用率平均值不能超過40%。網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)過多錯(cuò)誤幀會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)性能，分析錯(cuò)誤幀有利于網(wǎng)絡(luò)故障定位。如發(fā)現(xiàn)有延遲碰撞可能違反了IEEE8 02.3規(guī)范，播率過大戶影響網(wǎng)絡(luò)性能，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)避免廣播風(fēng)暴，網(wǎng)絡(luò)碰撞過多會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)效率。

最初通過收集實(shí)際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)制定網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)中統(tǒng)計(jì)分析反映數(shù)據(jù)鏈路層狀況，難以解決子網(wǎng)劃分是否正確，路由設(shè)置問題，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包丟失情況，網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制能力。解決相關(guān)問題是考察網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)用戶最關(guān)心網(wǎng)絡(luò)端到端的吞吐量問題，吞吐量支配應(yīng)用持續(xù)時(shí)間，決定用戶感覺性能。通過統(tǒng)計(jì)分析難以檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)端吞吐量。

2 基于路徑的網(wǎng)絡(luò)性能基準(zhǔn)測(cè)試

許多基于路徑的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)屬性依賴于測(cè)量用數(shù)據(jù)包類型，一個(gè)聯(lián)通性度量依賴于測(cè)試數(shù)據(jù)被發(fā)送到普通的端口，或使用無效的IP校驗(yàn)碼，引入P類型的概念，可以討論通常的P類型連通性，一些度量可能大量使用P類型定義，一個(gè)度量值依賴數(shù)據(jù)包類型，度量名稱包括定義類型，可以不定義連通性，以IP端口-HT-TP連通性度量，必須選擇測(cè)量用類型數(shù)據(jù)包。

引入連通性可以檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連通狀況，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分情況，通過連通性測(cè)試可測(cè)試防火墻等功能，難以用其他方式測(cè)試，連通性定義未指明特定類型，根據(jù)實(shí)際定義使用P類型，如測(cè)試防火墻時(shí)HTTP數(shù)據(jù)包可通過防火墻。取樣時(shí)使用泊松有效，取樣原因是看被測(cè)量度量中存在類型的變差，可能與網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點(diǎn)有關(guān)，平常的收集樣本方法在固定時(shí)間間隔單獨(dú)測(cè)量，周期取樣簡(jiǎn)單，但如果檢測(cè)度量展現(xiàn)為周期性，可能出現(xiàn)觀測(cè)僅為周期行為一部分，重復(fù)周期性擾亂可能放大影響。

合理的途徑是基于隨機(jī)取樣，樣本被隨機(jī)產(chǎn)生間隔分離，隨機(jī)取樣非發(fā)生在固定時(shí)間間隔內(nèi)，泊松取樣能滿足以上條件。如G(t)為有比率λ，可以證明G(t)=1-cxp(-λ*t)，新樣本達(dá)不到預(yù)期，取樣行動(dòng)影響網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)為漸進(jìn)無偏差，不傾向于產(chǎn)生同步，可收集具有周期行為測(cè)量值。按泊松過程定義樣本避免自同步影響，捕獲無偏差的樣本，泊松過程受網(wǎng)絡(luò)影響，測(cè)試包非依照泊松分布達(dá)到Ds t,.

端到端主機(jī)延遲與閾值相差很大，延遲不確定使得支持許多實(shí)時(shí)應(yīng)用困難，對(duì)傳輸層協(xié)議支持高帶變寬困難.最小值提供穿越路徑低負(fù)載下延遲指示。通過測(cè)試路徑延遲發(fā)現(xiàn)設(shè)置不正確路由，延遲過大可能是路由設(shè)置問題，延遲可以體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制能力，多數(shù)路徑延遲小于5ms,延遲大表明網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，一條經(jīng)交換設(shè)備路徑延遲起伏不大，網(wǎng)絡(luò)利用率較高延遲差別較大。值能指示網(wǎng)絡(luò)持續(xù)擁塞程度，往返延遲中包括設(shè)備響應(yīng)時(shí)間，服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響很大。

端到端時(shí)間包丟失大于閾值應(yīng)用不能執(zhí)行，數(shù)據(jù)包丟失多傳輸協(xié)議支持高帶寬困難。數(shù)據(jù)包丟失取均值，是計(jì)算的數(shù)據(jù)包丟失率。用戶最關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中端到端吞吐量，吞吐量支配應(yīng)用持續(xù)時(shí)間，選擇好的度量衡量網(wǎng)絡(luò)性能十分重要。很多研究者研究網(wǎng)絡(luò)吞吐量同延遲丟失率關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)吞吐量同延遲有密切的關(guān)系。RFC2581定義TCP執(zhí)行使用標(biāo)準(zhǔn)擁塞控制算法，文檔在運(yùn)行時(shí)允許很大的自由，使用擁塞控制算法進(jìn)行最新進(jìn)展。傳輸算法為吞吐量度量標(biāo)準(zhǔn)化帶來困難，允許多樣性導(dǎo)致不同執(zhí)行產(chǎn)生度量不可對(duì)比性，吞吐量度量必須比IETF協(xié)議更緊密的定義。

實(shí)際工作中很多用戶對(duì)系統(tǒng)的文檔不重視，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造時(shí)無響應(yīng)參考文檔，增加對(duì)重要文檔的要求，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案等。

3 實(shí)踐實(shí)施效果

山東地方標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)評(píng)在2000年由技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布實(shí)施，對(duì)山東新聞大廈信息系統(tǒng)及對(duì)家網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，得到良好的效果。證明方案具有可操作性，地方性標(biāo)準(zhǔn)有待在實(shí)踐中證明其正確性，使其在實(shí)踐中不斷完善。