多徑路由網(wǎng)絡(luò)層析成像.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)層析成像是一種網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)，能夠在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)不提供測量協(xié)作的情況下，通過端到端測量的方式推斷出鏈路時(shí)延分布等目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)層析成像不僅適用于普通網(wǎng)絡(luò)用戶，對于網(wǎng)絡(luò)管理者而言，也是一種重要的網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控措施。然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的快速增長以及大量新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)的一些特征正逐漸發(fā)生著變化。一種典型的情況是網(wǎng)絡(luò)流量均衡技術(shù)會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中引入多徑路由，使得在端節(jié)點(diǎn)間可存在多條可用路徑，在改變傳統(tǒng)單源網(wǎng)絡(luò)樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同時(shí)，也對網(wǎng)絡(luò)

2、層析成像等網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)提出新的要求。本文針對多徑路由網(wǎng)絡(luò)這種新網(wǎng)絡(luò)場景，在多徑路由網(wǎng)絡(luò)識(shí)別、多徑路由網(wǎng)絡(luò)端到端測量路徑定位、多徑路由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫茢?、多徑路由網(wǎng)絡(luò)擁塞鏈路診斷等四個(gè)主要方面進(jìn)行了多徑路由網(wǎng)絡(luò)層析成像方法研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對多徑路由網(wǎng)絡(luò)識(shí)別問題，首先通過對端到端報(bào)文到達(dá)順序進(jìn)行概率建模，在理論上證明報(bào)文無亂序傳輸概率具有路由區(qū)分性，即單徑路由情形下的報(bào)文無亂序傳輸概率對多徑路由情形表現(xiàn)出一致的大小關(guān)系。

3、然后基于網(wǎng)絡(luò)端到端報(bào)文到達(dá)順序測量，提出一種既能夠分辨多徑路由網(wǎng)絡(luò)又能夠用于識(shí)別多徑路由類型的探測方案。理論分析結(jié)果表明，所提多徑路由網(wǎng)絡(luò)識(shí)別方案能夠取得非常低的檢測失效概率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證所提方案的有效性；⑵針對多徑路由網(wǎng)絡(luò)測量路徑定位問題，提出一種定位端節(jié)點(diǎn)對間探測流測量路徑的網(wǎng)絡(luò)層析成像方案。對于一個(gè)給定的單源多徑路由網(wǎng)絡(luò)，所提方案首先計(jì)算并在端節(jié)點(diǎn)對間部署使路徑測量覆蓋失敗概率不高于給定門限時(shí)所需最少數(shù)量的測量流。然后，根據(jù)探測流

4、路徑時(shí)延性能相似性識(shí)別出處于同一測量路徑上的探測流。最后，提出并證明探測流測量路徑能夠被唯一定位時(shí)目標(biāo)拓?fù)渌枰獫M足的一個(gè)充分條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提方案對探測流測量路徑的定位效果良好；⑶針對多徑路由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫茢鄦栴}，首先利用圖割的方法在理論上證明單源多徑路由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌鶎?yīng)的非樹型拓?fù)淠軌虮环纸鉃橐粋€(gè)樹型拓?fù)浜鸵粋€(gè)多源單徑路由拓?fù)?，并以此說明單源多徑路由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目杀孀R(shí)性。其次通過網(wǎng)絡(luò)端到端報(bào)文到達(dá)順序測量方式，提出一種能夠檢測路徑間共享

5、圖割情況的探測方案。然后基于該端到端探測方案，進(jìn)一步提出用于單源多徑路由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓髯油負(fù)涠说蕉寺窂阶R(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)所提方案具有良好的識(shí)別性能；⑷針對多徑路由網(wǎng)絡(luò)擁塞鏈路診斷問題，首先理論證明單源多徑路由網(wǎng)絡(luò)鏈路時(shí)延方差具有可識(shí)別性。然后基于從網(wǎng)絡(luò)端到端測量數(shù)據(jù)中提取的額外時(shí)延性能約束信息以及額外路徑擁塞程度差異性量化信息，將單源多徑路由網(wǎng)絡(luò)擁塞鏈路識(shí)別問題歸納為約束最優(yōu)化問題，并提出一系列相應(yīng)的求解算法。由于從測量數(shù)據(jù)中提取更多的