多徑路由網(wǎng)絡層析成像.pdf

1、網(wǎng)絡層析成像是一種網(wǎng)絡測量技術，能夠在目標網(wǎng)絡不提供測量協(xié)作的情況下，通過端到端測量的方式推斷出鏈路時延分布等目標網(wǎng)絡參數(shù)。網(wǎng)絡層析成像不僅適用于普通網(wǎng)絡用戶，對于網(wǎng)絡管理者而言，也是一種重要的網(wǎng)絡性能監(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的開發(fā)和應用，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)絡流量均衡技術會在網(wǎng)絡中引入多徑路由，使得在端節(jié)點間可存在多條可用路徑，在改變傳統(tǒng)單源網(wǎng)絡樹型拓撲結構的同時，也對網(wǎng)絡

2、層析成像等網(wǎng)絡測量技術提出新的要求。本文針對多徑路由網(wǎng)絡這種新網(wǎng)絡場景，在多徑路由網(wǎng)絡識別、多徑路由網(wǎng)絡端到端測量路徑定位、多徑路由網(wǎng)絡拓撲推斷、多徑路由網(wǎng)絡擁塞鏈路診斷等四個主要方面進行了多徑路由網(wǎng)絡層析成像方法研究。
　　本研究主要內容包括：⑴針對多徑路由網(wǎng)絡識別問題，首先通過對端到端報文到達順序進行概率建模，在理論上證明報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)出一致的大小關系。

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

4、路徑時延性能相似性識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目標拓撲所需要滿足的一個充分條件。實驗結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)絡拓撲推斷問題，首先利用圖割的方法在理論上證明單源多徑路由網(wǎng)絡拓撲所對應的非樹型拓撲能夠被分解為一個樹型拓撲和一個多源單徑路由拓撲，并以此說明單源多徑路由網(wǎng)絡拓撲的可辨識性。其次通過網(wǎng)絡端到端報文到達順序測量方式，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，進一步提出用于單源多徑路由網(wǎng)絡拓撲各子拓撲端到端路徑識別算法。實驗結果證實所提方案具有良好的識別性能；⑷針對多徑路由網(wǎng)絡擁塞鏈路診斷問題，首先理論證明單源多徑路由網(wǎng)絡鏈路時延方差具有可識別性。然后基于從網(wǎng)絡端到端測量數(shù)據(jù)中提取的額外時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)絡擁塞鏈路識別問題歸納為約束最優(yōu)化問題，并提出一系列相應的求解算法。由于從測量數(shù)據(jù)中提取更多的