UDP流量狀態(tài)模型及其應(yīng)用研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)中的流量由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的不同應(yīng)用產(chǎn)生，其構(gòu)成結(jié)構(gòu)會(huì)隨應(yīng)用的變化而變化。充分掌握網(wǎng)絡(luò)總體的流量構(gòu)成以及各種成分的變化規(guī)律對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)行為學(xué)的研究具有重要意義。隨著互聯(lián)網(wǎng)及其流量的快速增長(zhǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量來(lái)理解網(wǎng)絡(luò)行為是網(wǎng)絡(luò)管理、規(guī)劃和發(fā)展的基礎(chǔ)。
　　通過(guò)對(duì)2005年以來(lái)CERNET江蘇省網(wǎng)邊界流量的觀測(cè)以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道，發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中的UDP流量比例在不斷增高。本論文的研究工作基于這樣一個(gè)事實(shí)展開(kāi)，主要研究互聯(lián)網(wǎng)中與

2、UDP流量行為相關(guān)的問(wèn)題，旨在對(duì)當(dāng)前的高UDP流量現(xiàn)象給出合理解釋的同時(shí)，評(píng)價(jià)在UDP流量比例較高的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用UDP作為傳輸層協(xié)議的流量對(duì)使用經(jīng)典的TCP協(xié)議的應(yīng)用的傳輸性能產(chǎn)生的影響，并為高UDP流量的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提出可行的擁塞控制方法。論文的主要研究工作均基于主干網(wǎng)絡(luò)信道上的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)展開(kāi)。論文工作主要包括四部分內(nèi)容。
　　論文首先完成了一個(gè)面向高速主干網(wǎng)流量的綜合性研究平臺(tái)-IPTAS(iptas.edu.cn)，該平臺(tái)具有面

3、向主干網(wǎng)的IP trace采集、分析、發(fā)布和管理等功能。目前平臺(tái)的IP Trace庫(kù)中保存有2005年以來(lái)在CERNET江蘇省網(wǎng)邊界定期采集的IP Trace，數(shù)據(jù)總量近40TB，總時(shí)長(zhǎng)近1000小時(shí)，是目前國(guó)內(nèi)時(shí)間跨度最長(zhǎng)、最為完整的IP Trace庫(kù)之一。這些數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)行為學(xué)等研究工作提供了珍貴的分析數(shù)據(jù)源。
　　論文隨后對(duì)IPTAS提供的Trace數(shù)據(jù)進(jìn)行了UDP流量與TCP流量的Hurst指數(shù)對(duì)比分析和流速分析，

4、結(jié)果表明相同環(huán)境中的UDP流量的Hurst指數(shù)略高于TCP流量，但變化趨勢(shì)基本一致;在帶寬條件基本相同的條件下，UDP流量比例會(huì)對(duì)TCP流速產(chǎn)生影響。
　　在此基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)面向時(shí)間粒度的TCP綜合性能測(cè)度-R測(cè)度，利用這個(gè)測(cè)度，采用經(jīng)典的正態(tài)分布檢驗(yàn)、顯著性檢驗(yàn)、相關(guān)性分析等統(tǒng)計(jì)方法完成了面向?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)的UDP流量比例對(duì)TCP傳輸性能的影響分析，分析結(jié)果表明UDP流量比例是影響TCP傳輸性能的因素，隨后根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果建立了

5、R測(cè)度與UDP流量比例和占用帶寬間的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　目前所有的擁塞控制機(jī)制均平等處理TCP和UDP報(bào)文，對(duì)具有自動(dòng)避讓功能的TCP流量不公平?；谶@一事實(shí)，論文在最后提出了一個(gè)面向高UDP流量比例環(huán)境的AQM算法SF-RED，該算法通過(guò)引入TCP流量與UDP流量的區(qū)分丟包互斥機(jī)制，對(duì)不同的傳輸層協(xié)議產(chǎn)生差異型的動(dòng)態(tài)丟包概率。文中對(duì)算法和所有相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的討論，使用Lotka-Volterra競(jìng)爭(zhēng)模型證明該機(jī)制存在穩(wěn)定的平衡點(diǎn)