劉洪波
(作者單位:國家新聞出版廣電總局五七二臺(tái))
?
傳輸網(wǎng)絡(luò)QoS性能的測試方法
劉洪波
(作者單位:國家新聞出版廣電總局五七二臺(tái))
摘 要:本文主要從影響傳輸網(wǎng)絡(luò)QoS性能的三個(gè)因素著手,論述了評(píng)估其性能優(yōu)劣的方法,以便于建立傳輸效果良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
關(guān)鍵詞:延時(shí)抖動(dòng)丟包率
QoS(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù),為指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力,是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制。確保傳輸網(wǎng)絡(luò)QoS需要從網(wǎng)絡(luò)延遲、抖動(dòng)、丟包率三方面來保障,如何確定它們是否滿足要求呢?本文將依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給出評(píng)估以上三方面因素的具體方法。
1.1 基于ICMP協(xié)議的測量方法
ICMP(Internet Control Message Protocol,互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議)是一種面向無連接的協(xié)議,主要用于在主機(jī)與路由器之間傳輸出錯(cuò)報(bào)告控制信息。PING(Packet Internet Groper互聯(lián)網(wǎng)包探索器),是基于ICMP請(qǐng)求應(yīng)答報(bào)文開發(fā)的軟件,用來診斷網(wǎng)絡(luò)故障,也是用來測量往返時(shí)延最常用的工具。但由于ICMP報(bào)文也是進(jìn)行DOS攻擊的主要方式,許多ICMP報(bào)文被過濾或完全阻塞,于是路由器以限制ICMP回復(fù)速率來避免被消耗過多網(wǎng)絡(luò)帶寬和路由資源,這意味著利用ICMP協(xié)議測量時(shí)延的結(jié)果或許是不可靠的。
1.2 基于UDP協(xié)議的測量方法基于TCP協(xié)議的測量方法
鑒于ICMP存在的問題,可以改用UDP報(bào)文網(wǎng)絡(luò)的測量往返時(shí)延。UDP(User Datagram Protocol,用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)是OSI(Open System Interconnection,開放式系統(tǒng)互聯(lián))參考模型中一種無連接的傳輸層協(xié)議,提供面向事務(wù)的簡單不可靠信息傳送服務(wù)。
需要注意的有,一是UDP報(bào)文要指定端口,在實(shí)際使用時(shí),可以任選一個(gè)即可;二是當(dāng)測量時(shí)發(fā)送的UDP報(bào)文,回復(fù)的不一定也是UDP報(bào)文,也有可能是ICMP報(bào)文;三是UDP報(bào)文最大長度通常應(yīng)小于500Byte;四是UDP報(bào)文沒有固定的擁塞控制算法,所以在使用高峰階段,其報(bào)文速率有可能被限制。
1.3 基于TCP協(xié)議的測量方法
TCP(Transmission Control Protocol,傳輸控制協(xié)議)是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議?;赥CP協(xié)議的測量方法,可以用于前2種方法不能工作的特定環(huán)境。
由于TCP發(fā)送機(jī)制本身的原因,其測量結(jié)果可能遠(yuǎn)大于實(shí)際值,這就要求發(fā)送方在承載TCP報(bào)文時(shí)加入PSH-標(biāo)志,此時(shí)將立即發(fā)送此數(shù)據(jù)報(bào)文而無需等待,所以,在主動(dòng)或被動(dòng)測量時(shí),發(fā)送方和接收方都需要加入PSH標(biāo)志,才能確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。
2.1 浴缸曲線法
衡量傳輸網(wǎng)絡(luò)性能的最終指標(biāo)是BER(Bit Error Ratio,誤碼率),BER是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)分析的目的是確定抖動(dòng)對(duì)BER的影響,系統(tǒng)要求BER低于某個(gè)最大值,通常是10~12。
BER的測試設(shè)備是BERT(Bit Error Ratio Tester,誤碼率測試儀),是由碼型發(fā)生器、誤碼分析儀和系統(tǒng)時(shí)鐘組成。數(shù)據(jù)發(fā)生器把碼型傳送到系統(tǒng)的器件上進(jìn)行處理后,把結(jié)果傳輸?shù)秸`碼分析儀,誤碼分析儀在已經(jīng)碼型上進(jìn)行同步,計(jì)算收到的碼數(shù),并確定哪些碼接收錯(cuò)誤,根據(jù)公式計(jì)算BER值:
誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)
2.2 相噪分析法
測試數(shù)據(jù)信號(hào)的相位噪聲也是抖動(dòng)測試的一種方法。結(jié)合使用抖動(dòng)頻率帶寬高達(dá)100MHz的相位檢測器,和具有覆蓋最高時(shí)鐘頻率一半的相噪專用功能的頻譜分析儀,可以實(shí)現(xiàn)較好的網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的測試效果。
2.3 鑒相法
鑒相法是分析抖動(dòng)最直接的方法。即比較參考時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)鐘的時(shí)間間隔誤差,解調(diào)出數(shù)據(jù)抖動(dòng)隨時(shí)間分布的曲線,通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的帶通濾波器濾波,可以得到特定帶寬內(nèi)的抖動(dòng)幅度。鑒相法的測試設(shè)備是傳輸分析儀。
網(wǎng)絡(luò)丟包率的測試可以采用網(wǎng)絡(luò)性能工具SmartBits。Smartbits依據(jù)數(shù)據(jù)收、發(fā)、分析機(jī)制實(shí)現(xiàn)測試目的。Smartbits各種插卡模塊的接口均能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。根據(jù)測試需要,測試集程序指令某個(gè)或多個(gè)插卡模塊的接口產(chǎn)生數(shù)據(jù)流量并發(fā)送,另一個(gè)或多個(gè)插卡模塊的接口負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù),從而這個(gè)封閉環(huán)體系實(shí)際模擬了一個(gè)通信過程,該過程就是通信數(shù)據(jù)流量的一次性循環(huán)。丟包率的具體測試方法的流程是連接SmartBits機(jī)箱并占用測試端口、設(shè)置丟包率測試參數(shù)、運(yùn)行測試、查看和分析測試結(jié)果。
Ping是Windows、Unix和Linux系統(tǒng)下的一個(gè)命令,也是TCP/IP協(xié)議的一部分。ping命令是一種簡單又快速的分析和判定網(wǎng)絡(luò)通斷及網(wǎng)絡(luò)性能的方法。
應(yīng)用方法是在DOS或者Windows系統(tǒng)的“運(yùn)行”里,輸入Ping空格IP地址,即可以查看當(dāng)次數(shù)據(jù)發(fā)送情況、丟包率、延時(shí)等具體參數(shù)信息。該命令還可以加許多參數(shù)使用,具體是鍵入Ping按回車即可看到詳細(xì)說明。
傳輸網(wǎng)絡(luò)性能直接影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量,確定網(wǎng)絡(luò)傳輸性能各項(xiàng)指標(biāo),并進(jìn)行有效改進(jìn),將會(huì)大大提高接收到的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。希望通過本文的論述,可以幫助相關(guān)技術(shù)人員建立并實(shí)現(xiàn)提高傳輸質(zhì)量的有效解決方案。