◆劉 勇 孫寧偉

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IP組播性能評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)試方法研究

◆劉 勇 孫寧偉

（中國(guó)人民解放軍91655部隊(duì) 北京 100036）

本文根據(jù)前期相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研究成果給出的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的集，分別對(duì)組播應(yīng)用協(xié)議的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)試方法進(jìn)行研究，涉及的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)包括連通性、轉(zhuǎn)發(fā)延遲、開(kāi)銷(xiāo)、時(shí)延抖動(dòng)、丟包率、可用帶寬、數(shù)據(jù)包亂序比。相關(guān)的測(cè)試方法可以為下一步IP組播性能評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。

IP組播；指標(biāo)體系；測(cè)試方法

0 引言

對(duì)指標(biāo)集中的每個(gè)指標(biāo)分別給出定量測(cè)試是分析網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能管理的基礎(chǔ)。本文研究IP組播性能評(píng)價(jià)指標(biāo)集合各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試方法，為組播網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。

1 網(wǎng)絡(luò)組播性能評(píng)價(jià)指標(biāo)定義

根據(jù)不同應(yīng)用類(lèi)型關(guān)注的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的敏感情況分析，本課題研究的性能指標(biāo)概括包括吞吐量、傳輸延遲、傳輸抖動(dòng)、丟包率。

上述性能指標(biāo)的定義與單播性能指標(biāo)的含義具有較大差異，結(jié)合文獻(xiàn)[1]關(guān)于RFC 2432中有關(guān)組播性能指標(biāo)的定義的研究，以及常用的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，對(duì)吞吐量、傳輸延遲（在RFC 2432中稱(chēng)為轉(zhuǎn)發(fā)延遲）、開(kāi)銷(xiāo)、容量、傳輸抖動(dòng)（又稱(chēng)為時(shí)延抖動(dòng)）、丟包率、帶寬、數(shù)據(jù)包亂序比等8類(lèi)13個(gè)性能指標(biāo)。

2 組播應(yīng)用協(xié)議性能評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)試方法研究

初步確定組播的性能測(cè)量指標(biāo)及測(cè)試方法如下：

下列指標(biāo)都是針對(duì)指定屬性組播的，以組播組地址224.0.0.22為例，組播屬性指組播地址以及UDP端口號(hào)。

2.1 連通性測(cè)試

指從作為組播源主機(jī)A到目的主機(jī)B的網(wǎng)絡(luò)路徑上能否正確傳輸組播報(bào)文。

測(cè)試方法：

（3）主機(jī)B向組播地址224.0.0.22發(fā)送IGMP JOIN報(bào)文，組地址，偵聽(tīng)UDP端口，正確接收測(cè)試報(bào)文，則應(yīng)用連通性為是，測(cè)試結(jié)束；如果時(shí)間內(nèi)未收到測(cè)試報(bào)文，則應(yīng)用可連通性為否，測(cè)試結(jié)束。

為了能夠更好的反映網(wǎng)絡(luò)的變化，可以通過(guò)在單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)進(jìn)行該指標(biāo)測(cè)試，從而計(jì)算得到應(yīng)用協(xié)議的連通率，即可連通次數(shù)與測(cè)試次數(shù)的百分比。

2.2 轉(zhuǎn)發(fā)延遲測(cè)試

在組播協(xié)議能夠正確傳輸?shù)臈l件下，組播報(bào)文從組播源主機(jī)A到目的主機(jī)B的網(wǎng)絡(luò)路徑傳輸所經(jīng)歷的延遲時(shí)間。

測(cè)試方法：

（3）主機(jī)B向組播地址224.0.0.22發(fā)送IGMP JOIN報(bào)文，組地址，偵聽(tīng)UDP端口，等待接收組播報(bào)文；

2.3 開(kāi)銷(xiāo)測(cè)試

在組播協(xié)議能夠正確傳輸?shù)臈l件下，目的主機(jī)B從加入組播組到收到組播報(bào)文所經(jīng)歷的延遲時(shí)間。

組播組加入延遲測(cè)試方法：

（3）主機(jī)B向組播地址224.0.0.22發(fā)送IGMP JOIN報(bào)文，組地址，記錄時(shí)間，偵聽(tīng)UDP端口，等待接收組播報(bào)文；

為了能夠更好的反映網(wǎng)絡(luò)的變化，可以通過(guò)在單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)進(jìn)行該指標(biāo)測(cè)試，從而計(jì)算得到組播加入時(shí)延的平均值。

與此相對(duì)應(yīng)，還可以測(cè)試組離開(kāi)延遲。

2.4 時(shí)延抖動(dòng)測(cè)試

在組播協(xié)議能夠正確傳輸?shù)臈l件下，一系列組播報(bào)文從組播源主機(jī)A到目的主機(jī)B的網(wǎng)絡(luò)路徑傳輸所經(jīng)歷的延遲時(shí)間的變化。

（3）主機(jī)B向組播地址224.0.0.22發(fā)送IGMP JOIN報(bào)文，組地址，偵聽(tīng)UDP端口，等待接收組播報(bào)文；

2.5 丟包率測(cè)試

指在應(yīng)用協(xié)議可連通的前提下，從組播源主機(jī)A到目的主機(jī)B的網(wǎng)絡(luò)路徑上傳輸給定長(zhǎng)度組播應(yīng)用報(bào)文，丟包數(shù)與報(bào)文總數(shù)的百分比。該指標(biāo)可以為視頻系統(tǒng)設(shè)置幀速率提供依據(jù)。

測(cè)試方法：

（3）主機(jī)B向組播地址224.0.0.22發(fā)送IGMP JOIN報(bào)文，組地址，偵聽(tīng)UDP端口，等待接收組播報(bào)文；

2.6 可用帶寬測(cè)試

指在組播應(yīng)用協(xié)議可通的前提下，從組播源主機(jī)A到目的主機(jī)B的網(wǎng)絡(luò)路徑上應(yīng)用協(xié)議的可用帶寬，即路徑上可支持的組播協(xié)議報(bào)文最大傳輸速率，單位為字節(jié)/秒（Bbps）。同樣采用自擁塞方法。

測(cè)試方法：

指標(biāo)會(huì)受到客戶(hù)端數(shù)目多少以及客戶(hù)端拓?fù)浞植嫉挠绊?，因此需要在不同客?hù)端數(shù)量和不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行多次測(cè)量。

2.7 數(shù)據(jù)包亂序比測(cè)試

指在應(yīng)用協(xié)議可連通的前提下，從組播源主機(jī)A到目的主機(jī)B的網(wǎng)絡(luò)路徑上傳輸給定長(zhǎng)度組播應(yīng)用報(bào)文，發(fā)生亂序報(bào)文數(shù)與接收到的報(bào)文總數(shù)的百分比。亂序的判定規(guī)則參照通用IP性能指標(biāo)。

測(cè)試方法：

3 結(jié)束語(yǔ)

本文在前期IP組播性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了各類(lèi)指標(biāo)的測(cè)試方法，能夠?yàn)槲磥?lái)網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)的相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

不足之處在于，性能指標(biāo)的測(cè)試方法對(duì)時(shí)鐘準(zhǔn)確性的要求尚未涉及，需要在后續(xù)工作中進(jìn)一步考慮。

[1]孫寧偉，薛蕓，劉勇，趙瑜. IP組播性能評(píng)價(jià)方法研究綜述.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2016.

[2]林闖.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)[M].清華大學(xué)出版社，2001.

[3]陳瑾，吳文峻. 組播性能測(cè)量及其相關(guān)工具[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2001.

[4]楊家海，吳建平等. 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量理論與應(yīng)用[M]，人民郵電出版社，2009.

[5]譚敏強(qiáng).寬帶網(wǎng)絡(luò)上的IP 組播技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2003.

[6]林闖，周文江，田立勤.IP網(wǎng)絡(luò)傳輸控制的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究.電子學(xué)報(bào)，2002.

[7]K. Dubray. Terminology for IP Multicast Benchmarking，Request for Comments：2432，October 1998.

[8]Request for Comments：3918(RFC3918). Methodology for IP Multicast Benchmarking，April 2004.

[9]KRZYSZTOF STACHOWIAK，TYTUS PAWLAK，MACIEJ PIECHOWIAK. Performance Evaluation of Multicast Overlay Routing Protocols. Image Processing & Communication,vol.17,no.1-2,pp.19-32. DOI:10.2478/v10248-012-0012-4.

[10]Stefan Egger and Torsten Braun. Performance Evaluation of Multicast for Small Conferences. Conference Paper in Lecture Notes in Computer Science，January 2003.

[11]M.Nagaratna，V. Kamakshi Prasad，Raghavendra Rao. Performance Evaluation of Mesh-Based Multicast Routing Protocols in MANET’s. International Journal of Advanced Computer Science and Applications. Vol.2，No.7，2011，pp.44-52.

[12]Takeshi Takahashi,Miikka Tammi,Heikki Vatiainen,Rami Lehtonen,Jarmo Harju.Implementation and Performance Evaluation of Multicast Control Protocol.

[13]章淼，徐明偉，吳建平.應(yīng)用層組播研究綜述.清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系網(wǎng)絡(luò)研究所，2003.

[14]林川，施曉秋，胡波等編著.網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試與分析[M].北京：高等教育出版社，2009.

[15]徐朝鋒.下一代互聯(lián)網(wǎng)中組播監(jiān)測(cè)管理技術(shù)的研究及部分實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)，2006.

[16]王棟平.組播SLA性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].東南大學(xué)，2004.

[17]Sarac K,Almeroth K,Supporting Multicast Deployment Efforts:A Survey of Tools for Multicast Monitoring[Z],Mar，2001.

海軍裝備研究院2014年青年科研基金（NAA-J201401-QJ0-ZD001）。