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重要网络技术度量及改善方法  

2008-11-25 22:34:26|  分类: 网络 |  标签: |举报 |字号 订阅

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管理学上有句名言,想要改善,先去测量。网络绩效的改善能够降低成本、提高生产力,并延缓代价不菲的硬件升级。下文中,将为你介绍一些最主要的网络绩效度量,它们代表什么,以及如何测量并改善它们。

  单路延时(One-Way Delay)

  单路延时是指每个数据包抵达目的地所花费的时间。一般情况下,单路延时是由两方面所组成:

  - 传播延时:指数据包从发送端到接收端所花费的时间。传播延时通常由线路的物理长度和媒介的传播速度而定。 铜线和光纤上的传播速度所差不多,一般都是光速的三分之二。

  - 串行延时:指数据包被转换成串行传输单元(即比特)所花费的时间。它通常由数据包大小乘以传导媒介的负载量所得到,一般以比特/每秒的形式表示。

  比如在路由器这样一个网络节点中,一个数据包或许会遇到转发延时,即节点读取转发信息所花费的时间。当数据包等待输出端口可用时,列队延时也会发生。

  从A点到B点的单路延时可以通过发送带有时间戳的数据包来进行测量,记录从A点发送到B点所需的时间。AB两端的计时器必须通过NTP(网络时间协议)之类的标准来保持一致。

  改善单路延时是完善网络设计的一个重要部分,它能够将数据包传输的物理距离最优化。至于节点延时,则可以通过选择具有快速转发运算能力和承载高峰数据爆发流量能力的节点来降低,做到列队延时最小化,同时也可考虑合理减少网络中的节点数量。

  往返时间(Round-Trip Time)

  往返时间是指从A点到B点的来回时间加上B点响应的时间。对于基于Windows的传输协议,比如TCP,往返时间影响了可达到的最大吞吐量。同时,往返时间也会直接影响互动应用的响应,比如音频与视频传输。

  往返时间通常以ping和fping工具测量,即发送ICMP(互联网控制信息协议)通讯请求到一个目的地,并测量获得响应的时间。

  此外,还可以通过改善与接收节点相关的流程来加快往返时间,即应用能够优化B点的响应软件。

  抖动延时(Jitter)

  抖动延时是指一个理想环境下,数据包实际抵达时间和理论抵达时间之间的差异。产生抖动的原因包括数据包传输堵塞,以及网络节点上处理资源的负荷等。

  测量抖动延时的工具与测量单路延时的工具想通。在实时应用中(比如音频与视频会议系统上),抖动延时是一个比较重要的参数。这类系统通常会使用抖动缓冲来降低抖动延时的影响:数据包被暂存在抖动缓冲中,直到在顺序上轮到它时,才继续传输。

  丢包(Packet Loss)

  丢包是指数据包在传输到目的地以前丢失。存在丢包的原因主要有两种:

  - 堵塞:当流量冲高时,数据包被暂存在节点缓冲中,但由于缓冲的容量有限,因此当缓冲存满后,某些数据包就会丢失或剔除。缓冲溢出可以说是网络中的一个常见问题。

  - 出错:当遇到线路干扰或其它障碍时,数据包或许会在传输过程中出错。这类出错的数据包往往会在接收端通过校验算法侦测到,然后加以忽略。

  解决丢包的办法之一是重新传输,但在实时应用中,重新传输是无意义的,因为重新传输音频或视频数据包会打乱抵达次序。而出错数据包的忽略则会影响到接收端的信息损失。

  测量丢包的办法一般是先向某一目标地发送一连串数据包,然后跟踪传输中的丢包数量。基本上路由器和其它网络节点都会带有计数器来追踪数据包丢失的数量。

  由于流量堵塞而引起的丢包可以通过升级网络节点的缓冲来解决。但要注意,大容量的缓冲往往也会对单路延时和往返时间造成负面影响。

  数据包再排序(Packet Reordering)

  IP并不能保证数据包会严格按照发送时的顺序依次抵达。由于数据包在跨网络传输时会经过不同的路由,因此排序混乱就有了发生的可能性,有时候,大型的数据包在传输中也会被小型数据包赶超。对于那些没有使用传输协议的网络(比如TCP或STCP),再排序会产生严重的影响。

  数据包再排序可以通过发送一串数据包,然后比较它们的发送与抵达顺序来校验。此外,也可以通过降低网络并行,或使用网络节点来锁定数据包的路径降低数据包再排序的现象。

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