网络测量所研究的主要内容就在于通过使用各种工具对网络当前的参数进行测量,并进行相应的分析。网络测量的分类标准有多种,根据测量的方式分为主动测量和被动测量;根据测量点的多少,分为单点测量和多点测量;根据被测量者知情与否,分为协作式测量与非协作式测量;根据测量所采用的协议,分为基于BGP,OSPF等路由协议的测量、基于TCP/IP等网络及传输层协议的测量以及基于SNMP,DNS等应用层协议的测量等;根据测量的内容又可分为拓扑测量与性能测量等。网络中的参数可以主要分为:可用性(Availability)、丢失率(Loss)、延迟(Delay)、吞吐量(Throughput)等几个方面。
随着网络技术的不断进步和网络融合趋势的不断增强,IP网络上开始承载越来越多的传统电信网和电视网上的业务;与此同时,互联网也不断涌现更多的新业务。对于网络应用的测量也越来越受到研究人员的重视。尤其是VoIP业务的应用在Internet网络上发展速度尤其惊人。VoIP协议不断涌现,目前已经在网络中流行的协议包括H.323、MGCP、SIP、SKYPE。VoIP是一个CTI(三网合一)的一个典型应用,它利用现有的数据网Internet作为基础的承载网络,将传统的电信语音信号进行编码,然后在Internet上进行数据通信,完成语音的接续。
出于商业或者安全的目的,我们需要对这种新型的业务进行监督。传统的电信网络监测由于网络是一个树形结构,同时集中控制,非常有利于监测,但是Internet网络存在的结构是网状,同时没有集中控制,所示需要新的设备来完成监督和监测,这是我们设计VoIP监测的出发点。
二、系统描述与评价指标
1.系统描述
某个骨干网络有n条出口,在某一段时间其中流过的数据包设为,其中存在m条VoIP(协议不尽),在经过系统黑盒子分析后得到这m条呼叫记录的元组(),分别是源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口、协议类型、创建时间、呼叫时长。
问题的难点在于IETF为许多应用定义了一些公共的端口(Well-Knownport)用于提供应用标识。不同应用的识别可以通过检测网络报文中的端口号完成。目前绝大多数实际网络之上的应用测量工作采用的也是这种仅仅通过IP报头中的五元组(源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号和协议号)进行识别的方法。
但是,随着互联网技术的不断发展,尤其是VoIP技术的广泛应用,仅仅靠端口号标识已经无法识别网络中的不同应用,这些应用主要是一些使用流媒体技术的新兴应用。另外,由于防火墙的广泛应用,越来越多的应用开始故意的使用一定范围内随机的或者是完全随机的端口,除此之外,有些应用不仅仅会使用非标准化的端口,有的时候还会故意的占用一些特殊的端口(比如说HTTP的80端口),来达到迷惑防火墙的目的。概括来说,目前网络上的应用识别和分类所遇到的困难主要有以下几点:端口的随机化;应用的隐藏;新应用的不断出现;网络贷款的不断提高。
系统的分析不能在传统意义上的五元组匹配的方式进行,而必须使用更为高层的应用层的数据分析。
2.评价指标
我们的目标是设计与实现一种新的网络语音应用层程序的识别与分析系统,这个系统有如下的特点:
(1)线速分析骨干网络数据。电信级系统的基本要求就是在骨干网络上的设备具有高度的稳定性,与峰值流量的稳定性。这个特点保证使得设备无论是串接或者是并行接入骨干网络线路的时候不会对于整体网络的影响。 [Page]
(2)软硬件系统的成本价格。由于Internet通信的特点,要将呼叫进行监控时必须要对整个网络进行布控,因此需要设备台数较多,因此降低单位设备价格对于整个系统的投入十分有利。
三、相关工作:
当前,网络测量已经成为了网络研究人员所关注的热点问题。在国内外,已经有各种组织和研究机构对其进行了大量的研究。这主要包括以下几大方面。
(1)从标准制定方面来看:互联网的标准化组织IETF其下属的IPPMWG、IPFIXWG、PSAMPWG等工作组都在进行有关网络测量的研究。其中IPPM工作负责组织制定了有关的互联网数据传输的质量,性能和可靠性相关指标;IPFIX工作组主要研究IP设备输出数据流信息的相关标准;PSAMP工作组则主要研究通过使用统计学和其它方法进行报文采样的相关标准化工作。
(2)从研究机构来看:比较著名的进行大规模网络测量研究的国际组织有NLANR、CAIDA、PLANETLAB等。这其中美国的应用网络研究国家实验室NLANR(NationalLaboratoryforApplied Network Research)下属的AMP(Active Measurement Project)和PAM(Passive Measurement and Analysis Project)项目对于美国的学术网络进行了大规模的主动测量和被动测量的相关研究,是网络测量领域非常有影响力的项目。CAIDA(Cooperative Association for Internet Data Analysis)是一个由商业,政府和研究机构共同组成的专门从事网络测量相关研究的国际组织,做出了很多有影响力的研究工作,开发了很多网络测量工具,同时该组织也提供相关的试验源数据供研究人员进行分析。PlanetLab项目所关注的重点则主要在Overlay网络之上的相关网络测量。
(3)从学术研究上来看:随着网络测量越来越受到研究人员的重视,这几年来也有大量的相关研究成果产生。国际上比较著名的计算机组织比如说IEEE和ACM都有专门的会议对行这方面的研究进行交流。比较著名的国际会议有ACM组织的SIGCOM会议赞助的IMC(InternetMeasurementConference),PAM(Passive& Active Measurement Workshop)等。除此之外在IPOM、NOMS以及INFOCOM等与网络管理和网络技术研究相关的会议中也有许多相关的学术论文发表,对网络测量及其相关研究做出了很多理论工作。
(4)从VoIP测量技术方面来看:国内外的研究处在一个发展的阶段,各个协议有相关的网络管平台和网管标准来对呼叫进行集中控制.集中起来进行控制的研究目前还是一个盲点.我们的工作利用网络测量技术在VoIP方面进行应用,同时根据VoIP测量本身的特点提出了一个体系结构和核心查找器件,在这方面进行了有益的尝试。