利用Ping拨打测试实现数据网端到端的带宽测试
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5Q
设计网
利用
Ping
拨打测试实现数据网端到端的带宽测试
作者：罗志明
刘丕东
（
2008-1-28)
[
关键词
]
数据网
带
宽
摘要
提出利用数据综合网管二期
系统的<
/p>
Ping
拨打测试模块实现数据网端到
端
的带宽测试方法，
给出了依照现网数据进行测试的结果，
对目前
流行的带宽测
试方法进行了可行性探讨。
随着中国移动各种数据业务的开展
，对于端到端用户的服务质量保证
得到
了越来越多的重视。
很多业务的开展都要得到足够的端到端可用带宽的保证，
对
于运营商来说，
核心运营网络优化工作的基础
必然是基于端到端的带宽测量。
对
现
有实际带宽容量的测量不仅对于评估网络工程质量有一定的意义，
而且还影响
到网络扩容以及资源利用率。
市场上现有网管产品在带宽测量上功能较单一
，
价
格也
非
常昂贵，不适合集中网管的要求。针对这一需求，目前在中国移动数据
综合网管二期项目
中已经部署了
Ping
时延拨打测试的模块，该模块主要用于对
数据设备
和业务主机是否在线进行测
试来自
并且获取端
到端的时延情况。<
/p>
在这种情况下，山西移动利用现有的网管模块，提出了一种利用
Ping
拨打
测试来实现数据网端到端带宽测试的方法。
这种方法应用了流量工程里的可变包
长探测的方法，
< br>能够实现端到端路径上每一跳
（
hop
< br>）
的带宽估计。
值得一提的<
/p>
是，
只要对网管系统拨打测试模块进行较少改造即可实现这一测试
方法，
因此性
价比十分优越。
1
、改进探测方法
1.1
可变包长探测方法
可变包长探测方法利用了
Ping<
/p>
测试的结果，
主要是为了测试路径
上每一跳
的容量带宽。
网络管理员可以直接
读取路由器或者交换机的端口信息来获取这类
信息，但是对于端到端的网络容量以及未在
管理范围内的网络容量就无从得
知
了
，而且在实际网络环境下，理论的端口信息与实际带宽容量相差较大。另外，
最终用户和
服务提供商只能通过带宽估计而无法直接获取网络容量参数。
对于工
程
上的线路质量和网络瓶颈这类问题，运营商也只能通过
带宽估计来发现，这
在实际网络环境中有很大的不便。
可变包长探测主要是从源端到路径
上的任一设备发送不同大小的包，
通过
计算往返时延与包大小的函数关系来获取路径各段带宽容量的方法。具体来说，
首先利
用
IP
包头的
TTL
< br>域
（工作原理和常用的
Tracerouter
工具
一样）
，
强制
包在一个特定的跳上超时。这一跳的路由器将丢弃该探测包，并利
用
Internet
控制消息协议（
I
CMP
）的超时错误报文发回源设备。源设备
就获取到了路径设
备信息，
然后就可以发送
Ping
测试包，
通过接收到的
< br>ICMP
报文计算出到这一跳
的往返时延。
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往返时延由三部分组成，第一部分
是数据包被发送到线路上的时延，
这部
分时延和包的大小有关，
假如数据包的长度为
L
，
带宽为
C
，
则发送时延为
T=L/C
；
第二部分是信号的传输时延，在数量级上目前基本上都达到了光速级
< br>别，与包
的大小无关，只要不改变路径，这部分时延就不会改变；第三部分是排队
时延，
主要与路由器交换机的缓存有关，由于网络内数据包的数量很多，可能会在
某
个路由器缓存内排队等待发送，这种现象
将导致排队时延。
可变包长探测方法就是从源设备端节点向路径上的每一个三层设备发
送大
小固定的很多包，
该方法假设至少有一个
包可以避免排队时延，
那么该往返时延
肯定是不包含排队时延的
。
因此，
我们可以认为在这些包中具有最小往返时延的
包只包含了发送时延和传输时延。
我们设定发
送
L
长度的数据包时，
第
i
跳最小
的往返时延为
Ti
（
L
）：
（
1
）
这里
Ck
是第
k
跳的容量，ɑ
< br>是与包大小无关的时延，
β
i
是
该一次
函数的
斜率，
。
因此有：
（
2
）
这就是可变包长探测方法的数学表
达，即通过求出某一跳所在两个设
备的
往返时延函数的斜率，从斜率上计算出该跳的容量带宽。
在对
Ping
拨打测试模块改造的基础上，
我们进行了现网测试，
得
到的测试
结果如图
1
所示。该测试是对网内某台三层交换机进行拨打测试，包的大小从
100
字节增至
1400
字节（注
意最大字节数不能超过硬件设备的最大传输
单元，
否则将导致硬件拆包重组），增长步长为
100
字
节，每次测试
32
个包，如果网
络较忙
，一般采用
128
个数据包进行统计。经过测试发现，随着包的
大小
线性
增加，最小往返时延也呈线
性递增状态。