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1、安徽建筑工业学院电子与信息工程学院 毕业设计（论文）课题名称：基于NS2环境下网络宽带测量的研究与实现 负载周期流法 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 摘 要： 可用带宽是网络路由、网络服务质量、流量工程等方面的一个关键参数。本论文介绍了网络带宽测量与分析的主要研究内容,以及国内外相关领域的研究现状。其中，重点对基于包速率模型的可用带宽测量技术进行了研究，并对一些主要的带宽测量工具进行了介绍，提出了现有可用带宽测量技术存在的一些问题。 最后利用NS2 平台实现了专用网试验平台下基于包速率（PRM）可用带宽测量的仿真技术。在解释层仿真测量时分别通过时延和吞吐量两个指标实现了包
2、速率模型的仿真；在编译层仿真时，通过时延实现包速率模型的仿真，通过大量的仿真结果分析，证明在NS2环境下使用包速率模型（PRM）进行可用带宽测量仿真是一种切实可行的方案。关键字：带宽测量 可用带宽 负载周期流 PRM NS2仿真Abstract: Available bandwidth of network routing, network quality of service, traffic engineering, etc. is a key parameter. This paper describes the network bandwidth measurement and ana
3、lysis of the main contents and status of foreign-related research in the field. Among them, the key rate model based on packages available bandwidth measurement techniques are studied, and some major bandwidth measurement tools are introduced, presented the current available bandwidth measurement te
4、chniques exist some problems. Finally, NS2 platform of the private network test platform based packet rate (PRM) available bandwidth measurement of simulation technology. Layer simulation in the interpretation of measurements by time delay and throughput, respectively, the two indexes for the simula
5、tion in the package rate; layer emulation at compile time, packet rate achieved by delay model simulation, by analyzing a large number of simulation results show that the NS2 environment using the package rate model (PRM) for available bandwidth measurement simulation is a feasible option. Key words
6、：Bandwidth Measurement, Available bandwidth, Package rate model, PRM, NS2 simulation 目录第一章 引言 - 5第二章 绪论 - 6 2.1 网络带宽测量的研究背景及意义 - 6 2.2 国内外研究现状 - 7 2.3 网络带宽测量面临的挑战 - 7第三章 带宽测量的理论研究 - 9 3.1 相关概念 - 9 3.2 带宽测量的分类 - 10 3.2.1 主动测量和被动测量 - 11 3.2.2 端到端带宽测量和链路带宽测量 - 12 3.2.3 链路带宽测量、路径带宽测量和可用带宽测量 - 12第四章 带宽测量
7、技术 - 134.1 变包测量模型 - 134.2 包对模型 - 144.3 包间隔模型 PGM- 154.4 包速率模型 PGM - 16 第五章 基于包速率模型的可用带宽测量技术 - 18 5.1 包速率模型（PRM）原理 - 18 5.2 PGM 可用带宽测量的算法 - 185.2.1 自感应的拥塞法 - 18 5.2.2 负载周期流法 - 19 5.3 PRM 模型的优势与不足- 20第六章 基于NS2平台的PRM模型可用带宽测量仿真研究 - 216.1 NS平台简介 - 216.2 NS平台的运行- 226.2.1 NS的安装 - 22 6.2.2 NS软件包、模块的组成 - 236
8、.2.3 NS的运行 - 246.3 NS现有网络元素与工作机制 - 256.3.1现有网络元素 - 256.3.2 工作机制 - 266.4 TCL语言和OTCL语言- 276.4.1 TCL语言简介 - 27 6.4.2 OTCL语言简介 - 276.5 基于PRM模型可用带宽测量的仿真实现 - 316.5.1 仿真场景 - 316.5.2 仿真过程 - 316.5.3 仿真后期处理 - 366.6 通过时延计算可用带宽的仿真实现 - 396.6.1 编译层实现的方法 - 396.6.2 具体步骤 - 396.6.3 仿真与后期分析 - 43第七章 结束语 - 44谢辞 - 45参考文献
9、- 46第一章 引言随着Internet得到越来越广泛的应用，网络性能也越来越受到关注，影响网络性能的因素很多，带宽就是其中最重要的因素之一。对于网络运营商来说，可以根据带宽的状况来指导网络维护和运行、扩容规划工作；对于网络协议和应用的开发者来说，可以根据网络带宽的状况优化其协议和应用的性能，如根据带宽的状况决定一个http服务器的放置位置；网络用户也可以根据带宽选择合适的服务器，如流媒体服务器或代理的选择；同样对移动计算来说，移动用户也可以根据带宽的不同来选择不同网络接口和服务，这些都有助于网络性能的提高。可见，通过优化带宽的使用和分配可以提升网络性能，而网络带宽测量为人们了解带宽的状况提供
10、了可能。 带宽测量存在着许多潜在的应用：比如overlay 网络中路由多播树的建立；内容分发网中最优服务器的选择；流媒体应用中最佳的编码速率；网络服务器多镜像选择；p2p网络中应用层拓扑的建立；VPN用户对所租用网络带宽的自主监测；网络运营维护和瓶颈故障检测；基于速率的拥塞控制；基于策略的接纳控制以及异构无线网络的移动切换性能优化等。围绕带宽测量这一课题，国际上许多科研机构和大学也已经开展了研究工作，开发了大量的测量工具，虽然这些工具的实现各异，但按采用的技术大体可以分为几类：一是基于变包测量模型，主要用于测量链路带宽；另一种是基于包对测量模型，可以直接测出一条路径上的瓶颈带宽；还有一类是基于
11、包间隔模型和包速率模型，主要用于测量可利用带宽。根据本人研究的课题，下面将主要系统的介绍基于包速率模型的端到端可用带宽的测量研究。第二章 绪论2.1 网络带宽测量的研究背景及意义 近年来以TCP/IP为主要协议的Internet技术飞速发展，网络的规模不断扩大，网络上的流量爆炸式增长。Internet已经渗透到社会的各个领域，成为现代社会最重要的基础设施之一。但是，由于Internet发展的特殊性，人们对于Internet的流量模型、网络行为、性能指标等都缺乏理解和精确的描述，对网络测量技术的研究明显滞后于网络及其应用的快速发展。特别是，实时业务和多媒体应用等新业务不断增加，对网络的服务质量（
12、QoS）提出了更高的要求。如何在Internet上提供QoS保证是近几年学术界和产业界共同关心的热点问题。人们提出了一系列的QoS保证框架，不论是在应用层的负载均衡或传输层的综合服务（IntServ）和区分服务（DiffServ），还是网络层的流量工程（Traffic Engineering）和QoS Routing，都是以对网络运行状态进行测量并将信息有效发布为基础的。此外，Internet规模日益膨胀，如何对网络带宽进行有效的管理、规划和利用是网络设计者、管理者和使用者共同关心的问题。Internet是一个商业性的基础设施，所有接入Internet的用户都要付费给为他们提供接入服务的Int
13、ernet服务提供商（ISP）而衡量ISP提供接入服务的优劣通常取决于ISP为用户所提供接入带宽的大小，因为高带宽通常意味着高速度和较高的服务质量保证。在这种前提下，网络带宽的监测成为因此，ISP服务商和接入用户迫切需要解决的问题：接入用户需要检查他们是否获得了ISP服务商所允诺提供的接入带宽：ISP服务商也需要带宽测量工具来规划他们的带宽分配，以避免链路拥塞和提高链路利用率。此外，网络带宽的测量在提高应用程序性能、研究新的拥塞控制算法和建立高性能多播路由树等方面，也具有重要意义。研究Internet网络性能测量方法是了解网络行为，采取措施进行网络控制，实施QoS保证，提高网络性能的重要环节和
14、前提基础，具有十分重要的意义。2.2 国内外研究现状对网络行为观测与研究的系统讨论源于一次有关Interact统计与测量分析的研讨会(ISMA)，是在1996年初美国应用联网研究国家实验室(NLANR)与Beloote在美国NSF支持下召开的。在此之后，依托于美国加州大学圣迭戈分校超级计算中心(SDSC)的CAIDA(Internet数据分析联合会)对网络测量的相关理论和方法展开了系统性的研究。IM也成立了专门的工作小组IPPM(IP Performance Metrics)来制定IP网络的运行参数。目前国外许多组织和机构，如美国应用网络研究国家实验室NLANR、因特网数据分析合作组织CAID
15、A、Stanford大学和美国的NIMI等，对带宽测量已经或正在进行大量的研究，并取得了一些成果。与国外相比，国内对可用带宽测量技术的研究起步晚一些，但现在已经有很多大学和公司对带宽测量都进行了不同程度的研究。国内一些高校和研究所，如中国科学院计算技术研究所、信息产业部电信传输研究所、北京邮电大学、湖南大学等，也在进行带宽测量的研究。目前形成的可用带宽测量方法和测量工具比较多，但由于可用带宽与背景流量相关，其值随链路上流量的变化而变化，是一个动态的概念，要准确测量它非常困难，因此，如何准确的测量可用带宽是一个具有挑战性的问题，也是网络技术的研究热点之一。2.3 网络带宽测量面临的挑战评价网络性
16、能有很多指标，包括网络容量、丢包率、可用带宽、延时、背景流量等。随着网络的飞速发展，网络应用更加关心的是自己可以使用的带宽，即可用带宽。在过去的十几年中，研究者们一直不懈地努力提高端到端的可用带宽测量算法的精度和速度，然而，可用带宽本身具有动态变化的特性，受到很多因素的影响，可用带宽测量面临诸多挑战：1）背景流量的突发特性：造成了可用带宽的动态性，给测量带来了很大困难，需要采用一定的技术缓和背景流量的突发性给测量结果造成的偏差。2）可用带宽测量技术的实际应用性：即要求可用带宽测量准确性和可操作性，而且测量时间短，开销低，从而能在实际网络应用程序中集成，达到测量可用带宽的真正目的。3）多瓶颈链路
17、模型的可用带宽测量：现有的可用带宽测量技术都是基于单瓶颈链路模型，用于多瓶颈链路环境时，测量结果就会出现一定的偏差。4）时间精度问题：现有的可用带宽测量技术都是基于时间信息统计分析，因此，最小时间粒度(时间精确度)是限制可用带宽测量精度的一个非常重要的因素。如果最小时间粒度比测量的间隔还大，那么可获得的时间间隔就是最小时间粒度；如果最小时间粒度比两个包的时间间隔大，就认为这两个包同时到达。第三章 带宽测量的理论研究3.1 相关概念 由于对于带宽的各种指标国际上还没有统一的定义，各种文献中提到的也不尽相同，因此有必要先对各种指标给予说明。 链路带宽：即链路容量，指的是链路在物理设计上能够达到的最
18、大数据传输速率，一般是一个固定值。瓶颈带宽：两个节点之间路径上的最小的链路带宽，它表示一条路径的最大传输速率。对于大多数网络来说，两个主机之间的瓶颈带宽不会改变，也不受网络流量的影响。如果表示一条从源端S到目的端D的通路，n表示路径的跳数，表示第i条链路 , 表示的链路带宽，那么通路的瓶颈带宽可用如下公式表示: （1）链路的可利用带宽：链路上未被竞争流占用的剩余带宽。按公式 1，如果(01)表示的利用率，链路的可利用带宽=(1-)。通路的可利用带宽：一条路径中最小的链路可利用带宽。通路的可利用带宽可用如下公式表示： （2）窄链路：瓶颈带宽所在的链路。紧链路：通路的可利用带宽所在的链路。 瓶颈带
19、宽表示的是一个连接传输数据的速度的上限，可利用带宽表示的是一个连接实际传输数据的速度，可利用带宽不可能超过瓶颈带宽，而且受瓶颈带宽和通路流量的限制，但是由于可利用带宽受网络中已有流量的影响，窄链路和紧链路并不一定在同一位置，因而瓶颈带宽和通路的可利用带宽并没有必然的联系。如图3.1，瓶颈带宽是，而通路的可利用带宽是。图中阴影部分表示网络中的已有流量， 表示第i条链路的链路带宽，表示第i条链路的可利用带宽。 图3.1 可利用带宽和瓶颈带宽可利用带宽受网络流量影响随时间变化因而它的测量有实时性要求，而对于链路带宽和瓶颈带宽来说它们一般不会发生变化，测量也没有实时性要求。具体来说是要测量那个指标要根
20、据不同的情况来定，对于那些对延迟有要求并且长时间占有网络的应用，可能更关心瓶颈带宽。而那些对平均吞吐量有要求的应用可能更关心可利用带宽。通过测量瓶颈带宽可以为可利用带宽测量提供基础，而已知端到端链路径和各链路带宽，则可以知道瓶颈带宽。本文中在以下部分中所说的可利用带宽如未特殊标明所指的是通路的可利用带宽。3.2 带宽测量的分类依据不同的划分标准，可对带宽测量技术进行如下分类：按照是否向网络内部注入探测包，可分为主动测量(Active Measurement)和被动测量(Passive Measurement)，如图3.2所示。按测量过程是否需要节点路由器的协作，带宽测量技术分为链路带宽测量和端
21、到端的路径带宽测量方式；按照不同的测度，带宽测量可分为链路带宽(Link Capacity)、路径带宽(Path Capacity)和链路可用带宽(Available Bandwidth)测量技术。带宽测量主动测量端到端逐跳瓶颈带宽可利用带宽链路带宽被动测量图3.2 带宽测量分类3.2.1主动测量和被动测量主动测量：通过发送测量包来获取网络性能数据。主动测量可以获得用户感兴趣的端到端的网络状况和网络行为，具有灵活方便、可操作性强等优点。主动量通过分析探测数据包和响应数据包来获取相应的性能参数。主动测量基本结构如图3.3所示，探测流的源端称为发送端，目的端称之为接收端。主动测量结构包括两部分：发
22、送端的监测设备和接收端的监测设备。图3.3 主动测量组件结构被动测量：使用接入网络的探针来记录和统计链路上数据包的网络特性。被动测量不必发送主动测量包，也不会占用网络带宽，对网络影响较小，可以获得更为准确的测量结果。被动测量如图3.4所示：图3.4 被动测量方式示意图由于被动测量利用网络的探针来测量网络的链路，这样必然要有大量的现实测量工具以及网络测量的权限。相比较而言，被动测量不够灵活可能会因为不能收集到足够的样本而无法完成测量过程。主动测量可以根据需要随时发送测试包完成测量过程，但是测试包的存在会干扰网络带宽数据，并且由于测试包在网络中行为的不可控性会造成无效的测量数据，降低测量精度。由于
23、主动测量的灵活性更加满足实际需要，因此更多的研究集中在这一方面。3.2.2 端到端带宽测量和链路带宽测量 端到端带宽测量是对源、目的节点两端之间的网络路径的带宽参数进行测量，包括端到端的瓶颈带宽测量和端到端的可用带宽测量；而链路带宽测量主要是测量网络路径上各段链路的带宽参数，着重于测量链路的带宽值。3.2.3 链路带宽测量、路径带宽测量和可用带宽测量链路带宽测量是对某条链路的最大发送速率的测量；路径带宽是最窄链路的物理带宽；可用带宽表示在网络路径中有背景流量存在的情况下，网络路径还能给端到端之间提供的最大吞吐量。可用带宽是随链路状态和已有网络负载状态动态变化的，反映了某时间段内路径发送数据的真
24、正能力，在实际中更具有指导意义。第四章 带宽测量技术4.1 变包测量模型 变包测量模型（variable packet size， VPS）最初由和Steve Bellovin，Van Jacobson在其测量工具pathchar中提出用以测量链路带宽。它假设传输延迟和包大小成线性关系；路由器只进行存储转发；所有连接是单通道的；并且链路上的通讯没有引起测试包排队。由于数据包的转发延时分为：排队时延，传输时延，传播时延，处理时延等几个部分。传播时延由传输媒介的物理性质所决定，对于一定的传输媒介，传播时延是固定的；传输时延是由发送数据包长与带宽共同决定的，大小等于二者的比值; 处理时延一般非常小往
25、往可以忽略不计。根据上面的假设，一个数据包k在经过了l1条链路到达第l个路由器时，它的到达时间可以表示为:其中表示数据包从源端发出时的时间，表示的是数据包的大小，表示第i个链路的带宽，表示的是数据包在第i个链路的传播时延，C代表了处理时延可以认为C0。通过上式得知可以通过测量时延计算出某一链路的带宽。如在源端节点进行测量可以采取类似pathchar的方法，通过向目的端发送一列相同大小的数据包，在目的端接收到测量包后发回确认包，源端收到确认包后计算往返时延RTT，多次变换测量包的大小重复这一过程，根据包大小和延迟的关系计算得到链路带宽。VPS虽然可以测量逐跳链路的带宽但测量速度比较慢而且需要发送
26、大量的数据包，这会必然会增加网络的负载。依赖于确认包和往返延迟将会出现两次排队、正反链路不对称等问题而且更容易受网络中竞争流的影响，因而没有单向延迟的方法好。而单向延迟的方法需要在各个路由器配置软件这往往不实际。 基于这一模型的典型工具有：Pathchar, Clink, Pchar, pipechar等。4.2 包对模型包对（packet pair）是指两个等长的背靠背的测量数据包，该模型的基本测量原理如图4.2所示，在FIFO排队网络中，如果数据包的大小是s1个字节，瓶颈带宽的大小为字节/秒，那么，数据包通过瓶颈时的时延为。如果在发送端发送两个s1个字节的数据包，使它们之间的发送时间间隔，
27、它们将会在瓶颈链路处产生排队，假设它们在后继网络中不产生排队，它们到达接收端时的时间间隔。可以用下面的公式表示： 流方向 = 图4.2 包对模型根据测量原理可知，要测量出瓶颈带宽需要满足： 即：表示的是发送端发送包对的速率，在有的文献中称其为潜在带宽。由公式可知能够测量的瓶颈带宽的大小受潜在带宽的限制，要想测量高速率的瓶颈带宽必须减少数据包对发送的时间间隔，也就是要提高数据包发送速率。 另外根据测量软件的配置为，包对也有基于接收端的包对（Receiver Based Packet Pair ，RBPP）和基于发送端的包对（Sender Based Packet Pair SBPP）之分。RBP
28、P在接收端记录包对的到达时间，需要在接收端配置软件。SBPP通过往返时间（RTT）计算包对的时间，它需要返回确认信息，因而确认信息对带宽的正确性就产生了影响，SBPP更容易部署，但准确性要差。有人又提出了仅仅基于接收端的包对(Receiver Only Packet Pair，ROPP)的方法，它与 RBPP相比更容易部署，但它不记录数据包发送的时间，准确性要比RBPP差。 受网络中竞争流的影响，包对到达目的端的时间间隔可能被压缩或拉长而产生“噪声”， 因而怎样对数据进行分析处理将直接影响到结果的准确性，难点在于怎样滤掉由其它包引起的“噪声”。目前，不同的测量工具提出了许多不同的滤波方法如：潜
29、在带宽滤波法、直方图统计法、联合交叉滤波法、核密度估计法等等，但还没有方法能够很好的解决这一问题。另外包对必须按时发送且时间间隔足够小，以使它们能够在瓶颈链路处排队，这点在大的瓶颈带宽测量中是个问题，而且可以测量的瓶颈带宽的大小受潜在带宽的限制。还有该方法要求路由器采用FIFO排队规则，对其他排队规则是不适用的，如果路由器采用的是公平排队规则该方法测量的将是可利用带宽。 基于这一模型的典型工具有Bprobe，Nettimer，Pathrate，Sprobe等。4.3 包间隔模型PGM包间隔模型PGM通过考察探测数据包对或包序列通过路径后数据包之间的间隔变化，得到背景流量与探测流的关系，进而获得
30、可用带宽，包间隔模型如图4.3所示。 探测数据包 背景流量瓶颈链路 图4.3 PGM模型设数据包发送时的时间间隔为，到达接收端时的时间间隔为，背景流量的速率为Rc，瓶颈带宽的大小为C，数据包在瓶颈带宽处的传输时延为c ，并且受背景流影响在到达瓶颈时队列不为空，则可用带宽为：根据公式可知，若路径的瓶颈带宽C已知，则只需测量发送端和接收端包对或包序列之间的间隔，就可求出可用带宽A。PGM需要已知路径的瓶颈带宽，若瓶颈带宽未知，其测量需要额外的开销，且其测量误差可进一步传播到可用带宽的测量中，另外PGM假设窄链路和紧链路为同一链路，但当两者不是同一链路时会出现较大的测量误差。4.4 包速率模型 PR
31、M1包速率模型（The probe rate model , PRM）基于自感应的拥塞原理测量可利用带宽：当数据包的发送速率小于可利用带宽时，数据包到达接收端时的接收速率就会等于发送速率；反之，当发送速率大与可利用带宽速率时，数据包在网络中就会发送排队产生延迟，接收速率将会小于发送速率，因此可以通过观察这种速率的变化来测量可利用带宽。 基于这一模型的典型工具有Pathload，TOPP，Pathchirp等。2.Pathload使用了负载周期流法（Self-Loading Periodic Streams ，SloPS ）测量可利用带宽，自负载周期流指的是由多个大小相同的测量包组成的序列，它在
32、源端以一定的速率发送周期流到目的端并且根据目的端的反馈信息调整发送速率，在目的端观测包延迟的变化来测量可利用带宽，并且对统计数据采用二进制的方法进行处理。它需要收发两端相互配合，提供的结果是一个可利用带宽的范围，范围的中间值表示的是平均可利用带宽。 2000年，B. Melander等人提出了包对序列法（Trains of Packet Pairs ，TOPP），它的基本思想是:以递增的速率向目的节点发送包对组成的队列,如果包对的发送速率大于可利用带宽，包对就会在产生排队，它们到达接收端时的时间间隔就会被拉大，因而可以根据不同包对的输入输出速率之间的关系来判断可利用带宽。另外TOPP还可以用来
33、估计瓶颈带宽，但如果窄链路和紧链路不在同一位置结果会偏大。在下一章我将会详细讲解基于包速率模型的可用带宽测量技术。第五章 基于包速率模型的可用带宽测量技术5.1 包速率模型（PRM）原理PRM模型的基本思想是通过判断数据包所受干扰的程度可得到发送速率与可用带宽的关系，调整已知的发送速率就可不断逼近可用带宽，该思想称为自拥塞原则。而PRM模型的带宽测量技术正是建立在自拥塞思想上的。一般来讲，如果在网络端到端路径上，源端以小于可用带宽的速率周期性的发送探测报文，那么接收端收到的探测报文的平均端到端时延应该可以维持在一个常值（即固定的端到端传输时延）上，使得接收端收到探测报文的速率应该和发送端的发送
34、速率总体上相匹配；如果进一步增大探测报文的发送速率，直到与可用带宽速率相等时，探测报文到达接收端时的平均时延也应该维持在同样的常值上，报文到达速率还应该和发送端发送速率基本相匹配，如果再进一步增大发送速率，那么在接收端就能明显地感受到由于网络排队时延而导致的端到端时延增大，且探测报文接收速率不在与发送速率相匹配。因而，整个探测过程中引起端到端传输时延增大的转折点的探测保温发送速率就应当对应于端到端可用带宽。5.2 PRM可用带宽测量的算法 通过判断数据包所受干扰的程度可得到发送速率与可用带宽的关系，调整已知的发送速率就可以不断被、逼近可用带宽。判断这种干扰的方法主要分为两种：一种是根据数据包发
35、送速率和接收速率的变化测量可用带宽，这种方法称为包对序列法(Trains ot Packet Pairs，TOPP)；另一种是根据数据包单向延迟的变化测量可用带宽，这种方法称为负载周期流法(SelfLOadIng Pe rIodIC St reamsSLoPS)。5.2.1 自感应拥塞法假设网络路径上所有路由器的排队模式都是FIFO，背景流处于平稳状态，背景流的平均速率变化比较慢，并且在单个测量周期中保持稳定，则若路径的瓶颈带宽为C，可用带宽为A，平均背景流量Rc =C-A，以逐渐增加的探测流量R。发送若干数据包，当R。A时，数据包接受速率Rm为：即：PRM将使得R。Rm 的最大的R。看作是端
36、到端的可用带宽A，从公式还可以估算出瓶颈带宽C，如图5.1所示。 图5.1 TOPP模型如图，TOPP模型中横轴表示探测保温发送速率，纵轴表示探测报文传输时延，当探测报文发送速率小于链路带宽时，传输时延相对固定，且由于网络物理特性决定；当探测报文发送速率大于链路带宽时，网络出现排队现象，传输时延增大，则导致时延增大的发送速率转折点A处对应的速率即代表了链路带宽。TOPP还可以用来估计瓶颈带宽，但如果窄链路和紧链路不在同一位置结果会偏大。5.2.2 负载周期流法SloPS测试方法原理是由发送端发出一定速率的数据包，接收端计算单向延迟变化情况。当发送端的发送速率小于可用带宽时，单向延迟在某个值附近
37、波动，如图5.2(a)；当发送端的发送速率大于可用带宽时，单向延迟出现明显的增长趋势，如图5.2(b)。SLoPS通过分析这种单向延迟的变化趋势来分析探测速率与可用带宽的关系，最后发现可用带宽。0 图5.2 单向延迟变化PRM方法不需要已知瓶颈带宽，但背景流突发性可能使上述关于干扰、发送速率与可用带宽关系的判断失真，从而带来测量误差；同时不断逼近的过程并不等价于测量的精度不断提高，算法的收敛条件与运行时间不易确定。5.3 PRM模型的优势与不足PRM模型一般具有较好的测量特性，如测量结果较为精确、能适应不同的网络状态等；但由于测量结果的获得是通过引起网络拥塞而得到的，因而它有一个显著的缺点，即
38、测量过程本身会影响网络状态和已有流量特征，导致网络不稳定和服务质量下降。第六章 基于NS2 平台的PRM模型可用带宽测量仿真研究6.1 NS平台简介NS是由美国DARPA资助的VINT项目中的一项成果，作为事件驱动的虚拟试验床，提供精确到数据包的一系列行为的仿真。它完全开放源码，可进行二次开发，并且其真实性和可靠性高居世界仿真软件前列，在国内外有极高的知名度。本文介绍了NS对通信协议的仿真机制，讨论了网络可用带宽测量技术，以及如何利用NS在其编译层和解释层实现专用网试验平台下可用带宽测量的仿真技术。在解释层仿真测量时分别通过时延和吞吐量两个指标实现包速率（PRM）模型的仿真；在编译层仿真时，修
39、改c+编写的NS核心模组，通过时延实现包速率（PRM）模型的仿真，并探索了使用变速发包模型对探测报文机制的进一步改进。通过大量的仿真结果分析，证明在NS环境下使用包速率（PRM）模型进行可用带宽测量仿真是一种切实可行的方案。基于NS2网络仿真工具对专用网络试验平台进行可用带宽测量的仿真。随着互联网的快速发展，以及使用范围的推广，网络的效率、可靠性和公平性成为人们越来越重视的话题。与网络效率和公平性直接相联系的就是对于网络资源的分配、调度。所以，在传输控制的资源管理中，可用带宽的测量、分配非常重要。在早期，当新的可用带宽测量算法或者是协议完成时，研究人员多借助实验或是数学分析的方式来验证它，但是随着互联网的不断发展，网络环境也越来越复杂，搭建一个新的实验环境相当昂贵，而且由于特定协议、算法对特定环境的依赖性，高昂代价搭建的网络很可能在以后的学习研究中没有作用，而采用数学分析的方法，一方面由于网络和协议的复杂性难以分析；另外就算分析方法有了，往往也会带来很大的工作量。NS作为一款基
