基于應(yīng)用層和傳輸層的網(wǎng)絡(luò)測量分析研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴張和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的極大豐富，準(zhǔn)確地認(rèn)識和評估網(wǎng)絡(luò)本身及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特征，有利于調(diào)整和改進現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施，繼而保障互聯(lián)網(wǎng)健康持續(xù)的發(fā)展。作為當(dāng)前觀測、理解和評估互聯(lián)網(wǎng)這個復(fù)雜巨系統(tǒng)的重要手段，網(wǎng)絡(luò)測量研究正面臨著諸多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
　　目前網(wǎng)絡(luò)測量側(cè)重于揭示網(wǎng)絡(luò)本身或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用瞬時或短期的行為特征，而忽視了針對網(wǎng)絡(luò)特征演變過程的刻畫。有效地度量并描述互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵不斷變化演進的過程，有利于評估新技術(shù)或新協(xié)議對系統(tǒng)

2、的影響，準(zhǔn)確地預(yù)測網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢，是非常具有研究價值而鮮有報道的重要問題之一；其次，單一的小規(guī)模測量難以應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用復(fù)雜度的提高和規(guī)模的擴大。如何針對具體的測量目的來設(shè)計綜合性的測量方案?如何擴大測量規(guī)模?是測量方法設(shè)計上需要解決的關(guān)鍵問題；第三，現(xiàn)有的大量實際的網(wǎng)絡(luò)測量工作從孤立數(shù)據(jù)集入手，刻畫分析網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性，缺乏融合多組數(shù)據(jù)集的研究分析；第四，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)測量研究結(jié)論的呈現(xiàn)較為單一和抽象，人們無法直觀地了解互聯(lián)網(wǎng)，同時也阻礙了研究

3、人員之間的交流互動。如何借助于圖形化手段，全面生動地表達(dá)測量結(jié)果是一個值得討論的問題；此外，網(wǎng)絡(luò)測量關(guān)鍵技術(shù)的探討和理論性研究相對滯后，有待于深入的研究和建設(shè)。
　　針對上述網(wǎng)絡(luò)測量現(xiàn)存的主要問題，本文通過形式多樣的測量實踐，從互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層和傳輸層角度展開研究。論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新如下：
　　1)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特征的持續(xù)性刻畫和測量手段單一、規(guī)模較小是網(wǎng)絡(luò)測量領(lǐng)域亟待解決的兩大問題。本文針對互聯(lián)網(wǎng)的支撐型基礎(chǔ)應(yīng)用—DNS根服務(wù)器

4、系統(tǒng)和熱門的P2P代表性應(yīng)用—EDonkey、迅雷，展開測量研究。通過針對散布在全球各地的分布式DNS根服務(wù)器系統(tǒng)的大規(guī)模長期協(xié)同測量，分析了四年來DNS根服務(wù)器系統(tǒng)基本特征的演變過程，評估了新技術(shù)IPv6和DNSSec(DNS SecurityExtensions，DNS安全擴展機制)在DNS根服務(wù)器系統(tǒng)中的實際部署和運行狀態(tài)，填補了網(wǎng)絡(luò)測量領(lǐng)域尚未針對該系統(tǒng)的大規(guī)模長期測量研究的空白。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明四年以來DNS根服務(wù)器在查詢污染

5、，工作負(fù)載，查詢地理位置分布等基本特性表現(xiàn)出較強的一致性；DNSSec并未獲得廣泛的用戶支持，有待于進一步的推廣和部署。另一方面，針對P2P熱點應(yīng)用，綜合考慮主被動測量的弊端和優(yōu)勢，本文設(shè)計了不同的測量方案，分別研究了EDonkey網(wǎng)絡(luò)中假服務(wù)器行為特征；揭示了迅雷系統(tǒng)的基本構(gòu)架和客戶端的一般工作流程，驗證并評估了迅雷系統(tǒng)的“盜鏈”行為。在揭示相關(guān)應(yīng)用特征的同時，對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用新協(xié)議設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)流量管理等具有一定的實際意義。
　　2)針

6、對融合多組數(shù)據(jù)集的分析研究較少的現(xiàn)狀，本文一方面從多組骨干網(wǎng)數(shù)據(jù)集入手，揭示了UDP流特征隨P2P應(yīng)用興起所發(fā)生的變化；另一方面，從傳輸層和應(yīng)用層兩個角度，分析比較了國內(nèi)外校園網(wǎng)數(shù)據(jù)集的基本特征，并且評估了基于常見流量特征的分類模型在不同數(shù)據(jù)集上的效用。實驗結(jié)果表明Sizes類(分組包大小)特征的分類效果明顯優(yōu)于其他流特征。
　　3)針對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化較為單一抽象的現(xiàn)狀，設(shè)計了基于AJAX技術(shù)的數(shù)據(jù)可視化交互式系統(tǒng)平臺，不僅實現(xiàn)了