1、第9章 網絡性能分析9.1 網絡性能參數9.2 網絡性能測量9.3 自相似過程9.4 擁塞控制 9.5 擁塞相變9.6 細胞自動機模型1本章學習要求：掌握：網格的基本目的和要求。掌握：網絡性能結構模型。掌握：網絡性能測量方法。掌握：自相似過程的概念、數學描述、以及特性。掌握：擁塞控制和擁塞相變的概念。了解：細胞自動機模型的概念。29.1 網絡性能參數9.1.1 性能參數的制定原則9.1.2 ITU-T定義的IP網絡性能參數9.1.3 IETF定義的IP網絡性能參數9.1.4 網絡性能結構模型39.1.1 性能參數的制定原則9.1.1 性能參數的制定原則性能參數必須是具體的和有明確定義的；性能參

2、數的測量方法對于同一參數必須具有可重復性，即在相同條件下多次使用該方法所獲得的測量結果應該相同；性能參數必須具有公平性，即對同種網絡的測量結果不應有差異而對不同網絡的測量結果則應出現差異；性能參數必須有助于用戶和運營商了解他們所使用或提供的IP網絡性能；性能參數必須排除人為因素。49.1.2 ITU-T定義的IP網絡性能參數ITU-T對IP網絡性能參數的定義包括：IP包傳輸延遲(Packet Transfer Delay, IPTD)。IP包時延變化(IP Packet Delay Variation, IPDV)。IP包誤差率(IP Packet Error Rate IPER)。IP包丟失

3、率(IP Packet Lass Rate, IPLR)。虛假IP包率(Spurious IP Packet Rate)。流量參數(Flow Related Parameters)。業務可用性(IP Service Availability)。59.1.3 IETF定義的IP網絡性能參數IETF 將性能參數稱為“度量 (Metric)”。由IPPM (IP Performance Metrics)工作組來負責網絡性能方面的研究及性能參數的制定。IETF對IP網絡性能參數的定義包括：IP連接性。IP包傳送時延。IP包丟失率。IP包時延變化。流量參數。69.1.4 網絡性能結構模型從空間的角度來看

4、，網絡整體性能可以分為兩種結構：立體結構模型和水平結構模型。立體結構模型IP網絡就其協議棧來說是一個層次化的網絡，因此，對IP網絡性能的研究也可以按照一種自上而下的方法進行。可以以IP層的性能為基礎，來研究IP層不同性能與上層不同應用性能之間的映射關系。水平結構模型對于網絡的性能，用戶主要關心的是端到端的性能，因此從用戶的角度來看，可以利用水平結構模型來對IP網絡的端到端性能進行分析。79.2 網絡性能測量1. 測量包：網絡性能測量中，影響測量結果的一個重要因素就是測量數據包的類型。（1）P類型包 類型P是對IP包類型的一種通用的聲明。只要一個性能參數的值取決于對測量中采用的包的類型，那么參數

5、的名稱一定要包含一個具體的類型聲明。（2）標準形式的測量包 在定義一個網絡性能參數時，應默認測量中使用的是標準類型的包。比如可以定義一個IP 連通性度量為：“IP 某字段為0的標準形式的P 類型IP 連通性”。在實際測量中，很多情況下包長會影響絕大多數性能參數的測量結果，包長的變化對于不同目的的測量來說影響也會不一樣。82.主動測量與被動測量方式（1)主動測量 主動測量是在選定的測量點上利用測量工具有目的地主動產生測量流量，注入網絡，并根據測量數據流的傳送情況來分析網絡的性能。主動測量的優點是對測量過程的可控性比較高，靈活、機動，易于進行端到端的性能測量；缺點是注入的測量流量會改變網絡本身的運

6、行情況，使得測量的結果與實際情況存在一定的偏差，而且測量流量還會增加網絡負擔。92.主動測量與被動測量方式（2) 被動測量 被動測量是指在鏈路或設備(如路由器，交換機等)上利用測量設備對網絡進行監測，而不需要產生多余流量的測量方法。被動測量的優點在于理論上它不產生多余流量，不會增加網絡負擔；其缺點在于被動測量基本上是基于對單個設備的監測，很難對網絡端到端的性能進行分析，并且可能實時采集的數據量過大，另外還存在用戶數據泄漏等安全性和隱私問題。被動測量非常適合用來進行流量測量。102.主動測量與被動測量方式（3)主動測量與被動測量的結合 主動測量與被動測量各有其優、缺點，而且對于不同的性能參數來說

7、，主動測量和被動測量也都有其各自的用途。因此，將主動測量與被動測量相結合應用將會給網絡性能測量帶來新的發展。113.性能指標的測量與分析(1) 連接性(2) 延遲(3) 丟包率(4) 帶寬 (5) 流量參數129.3 自相似過程計算機網絡中信息流的自相似現象，是相關研究的最早發現。Leland等人在20世紀90年代初期首先研究了網絡中信息流的分布特征，并在1994年發表的研究論文中指出：Ethernet局域網中傳輸的信息包，其到達時間在時間尺度上具有某種程度的自相似性，而且具有時間上的長相關性或突發性，這對傳統上人們普遍使用Poisson模型來表示網絡傳輸的方式提出了挑戰。139.3.1自相似的數學描述設 是一個靜止隨機過程，Xt表示第t個單位時間里到達的