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20000字硕士毕业论文基于网络传输协议和超文本传输协议的网络测量

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:20000字
论点:测量,网络,分析
论文概述:

随着Internet使用的日益普及和Internet结构的日益复杂,,网络拥塞和服务质量低等系列问题不断涌现出来。越来越有必要对网络的整体拓扑结构、网络行为和网络运行质量进行深入的了解、

论文正文:

第一章网络测量概述

1. 1论文研究的目的及意义      随着Internet使用的日益普及和Internet结构的日益复杂,,网络拥塞和服务质量低等系列问题不断涌现出来。越来越有必要对网络的整体拓扑结构、网络行为和网络运行质量进行深入的了解、分析,以便于发现网络瓶颈,优化网络配置,提高网络资源利用率,并进一步发现及消除网络中可能存在的潜在危险,构建更为安全可靠的互联网。      为此,需要对大规模网络结构进行动态描述,并根据网络流量的变化分析网络的性能,为加强网络管理、提高网络利用率、防范大规模网络攻击提供技术支持平台。而Internet测量与分析则是收集网络运行参数、分析网络运行性能的重要手段,也是进行高性能协议设计、设备研发、网络规划与建设、高性能应用开发的重要基础,更是对网络结构及运行情况进行数学描述及网络行为控制的重要前提。因此,Internet的测量与分析不仅成为学术界,而且成为企业界和国家政府部门普遍关心的重要问题之一。Internet测量的对象主要包括链路或端到端的时间延迟、带宽、丢包率、吞吐量、突发频率和网络拓扑,并开展网络可靠性、稳定性、可达性等方面的分析。      本文先以NTP ( Network Time Protocol,网络时间协议)为基础,对CERNET( China Education and Research Network,中国教育科研网)中的NTP Servers进行了测量和分析,并对CERNET中NTP Servers的时间精度进行了统计及研究,提供了很好的偏差分析结果,对构建CERNET中时间同步系统具有重要意义。然后,本文以HTTP ( HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议)为基础,对各大常用网站的RTT( Round-Trip Time,往返时延)进行了测量,分析了网站的运行规律,并给出了网站稳定性的评价标准及计算方法,对构建高效稳定的互联网提供了很好的参考依据。1. 2网络测量技术概述2. 1网络测量技术的定义      网络测量技术是指遵照一定的方法和技术,利用软件和硬件工具来测试或验证表征网络性能的指标的一系列活动的总和,可以借鉴物理学中测量物理量的方法。网络测量包含以下3个要素。(1)测量对象:被测量的节点或链路,测量节点、链路或网络的特征,如链路的时延、带宽、丢包率,路由器的路由效率、时延、丢包率,Web服务器的应答延迟、吞吐率、系统容量、最大稳定链接数等;(2)测量环境:包括测量点的选取、测量时间的确定、测量设备、通信链路的类型等;(3}测量方法:针对某一具体的网络行为指标,选取合适的测量方法,测量方法应满足稳健性—被测网络的轻微变化不会使测量方法失效;可重复性—同样的网络条件,多次测量结果应一致;准确性—测量结果应能反映网络的真实情况。1.2.2网络测量技术的分类      网络测量的分类标准有多种。根据测量的方式,分为主动测量和被动测量;根据测量点的多少,分为单点测量与多点测量;根据被测量者知情与否,分为协作式测量与非协作式测量;根据测量所采用的协议,分为基于BGP协议的测量、基于TCP/IP协议的测量以及基于SNMP协议的测量;根据测量的内容,分为拓扑测量与性能测量。    在主动测量方式中,通过向网络中发送数据,观察结果和发送数据所需时间来研究网络的行为。主动测量向网络中发送实际的业务量,利用这些业务量测量反映网络提供给其他用户的服务的参数,包括RTT_和丢包率。到目前为止,人们所做的大多数项目都涉及到主动测量。比如,美国的NIMI}I}(National Internet MeasurementInfrastructure)项目,利用ping tracerouter} mtrace等工具进行主动测量;AMP(activemeasurement program)项目,采用ping进行双向测量,测量RTT、丢包率和拓扑。到了200(〕年6月,运行主动测量监视器的源站点有116个(美国114个,新西兰、挪威各1个),被测量的目的站点约有13 340个。其目的是为了增强参与站点和用户对高性能网络运行情况的理解,帮助网络用户和提供商分析问题;Surveyor是一个建立在全球参与站点上的测量平台,部分由NSF支持。Surveyor测量Internet的路径性能,包括单向延时、损耗、路由测量等,并研究相应的分析方法与工具。设有55个监测点,在I 883条路经上进行单向时延测量;依托于UCSD/SDSC(University ofCalifornia }  San  Diego }  Supercomputer Center)的研究部门CAIDA(CooperativeAssociation for Internet Data Analysis),开展网络测量、分析、可视化工具的研发,维护全球因特网平台的健壮性和可扩放性,受到NSF(National Science Foundation),DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency), ISP(Internet Service Providers)和硬件供应商的资助,研究对象包括Internet拓扑结构、网络负载、网络性能、网络路由,监测正,异常活动,关注带宽估计,负载刻画,长期趋势识别,以进行流量工程设计、能力计划、安全迹象检测等等。加拿大国家研究机构使用Perlscript跟踪对TRIUMF感兴趣的节点。每10分钟检测一次丢包率,每天收集4次tracert数据并生成网络可视化图;欧洲的PPNCG(Particle Physics Network Coordinating Group)项目,监视全欧洲某些粒子物理研究所的网络端到端性能,并加以优化,在主动测量项目中,参考文献Paxson  V  End-to-End  routing  behavior  in  the  Internet.  IEEE/ACM  TransactionsonNetworking. 1997,5(5): 601-615.Bunch H. 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Creating a Scalable Architecture for Internet 目录第章网络测量概述   11论文研究的目的及意义,  12网络测量技术概述。        121网络测量技术的定义      L22网络测量技术的分类      123网络测量技术的体系结构。      124网络测量技术的技术路线与难点问题分析     125网络测量的关键技术7  13网络测量的应用 9  14网络测量的研究现状 1O    15网络测量的发展方向及展望        151针对特定应用的测量,      152无线网络的测量    16论文的研究内容及组织结构 第二章NTP协议和HTTP协议    21时钟同步技术~。。,        211各种时间同步技术介绍        212 NTP概念      213 NTP工作原理。        214 NTP特点~。      215 N\'TP实现模式~    22 NTP时钟同步网-      221 NTP安全机制。          2 2 1 1 NTP访问控            2 2 1 2 NTP认证     222 NTP同步网的规划      223规划内容         2 2 3 1规划时钟源           2 2 3 2规划NTP网络的连接     23  HTTP协议      231  HTTP协议定义        232  HTTP结构,          2 3 2 1通用头域          2322请求消息,”          2 3 2 3响应消息。          2 3 2 4实体第三章基于NTP协议的NTP Server测量与分析  31 NTP Server测量程序的设计与实现。        311系统框架设计          3111系统功能模块        3 1 1 2各功能模块的关系        312系统具体实现”          3121相关协议的格式解析及对应数据结构的构造          3 I 2 2 UI模块的设计          3123发送模块的设          3 1 2 4接收模块的设计-          3 l  2 5数据库操作模块的设计          3 1 2 6数据统计模块的设计,    32 CERNET中NTP Server的测量,。      321 CERNET中IP地址段的处理,        322本地测量机对时~”。        323补差-~~。        324测量””    33测量结果的统计与分析      331 NT,服务器的层级情况,。      332 NT?服务器使用的版本情况      333 NTP服务器的时间精度,。      334 NT\'P服务器的分布情况,      335 CERNET中核心NTI\'服务器情况    34 CERNET中NTP服务器测量的结论,第四章基于HTTP协议的网站侧量    41网站测量工具的设计与实现        411 UI模块的设计        412测量模块的设计      413计时模块的设计    42测量方法-    43测量数据分析    44基于HTTP协议网站稳定性测量的分析第五章总结。