[摘要]監視與測量網絡路徑性能是網絡運營和SLA驗證的重要組成部分，本文描述了端到端路徑性能測量的一般性問題，并提出了利用路徑的延時特性測量網絡穩定性的兩個指標：延時抖動有界比例系數和平均抖動/最大抖動系數，并通過實驗驗證了這兩個參數的有效性。
近年來VoIP、VoD等實時應用在網絡應用中比例大量增加，實時應用需要網絡對其提供服務保證或區分服務，網絡路徑的延時特性和傳輸速率越來越受到人們的重視。網絡延時和有效帶寬直接反映了路徑的性能和對端主機提供的服務等級水平，但它們都是隨時間隨機變化的變量，跟蹤這些路徑特征參數的動態變化可以獲得資源的使用狀況和性能趨勢，并作為網絡路徑性能評價和實時的端到端性能管理的依據。
一、端到端路徑性能問題
端到端性能管理的目標是為用戶提供一條穩定可用的具有一定服務保障的連接。其范圍已超出了流量工程和容量規劃等傳統問題，包括故障發現、路由選擇與配置管理、流量分析等廣泛的內容。對于用戶而言，路徑的延時特性和路徑有效帶寬決定了服務水平，即是否能啟動一次新的連接，在局部節點獲得一定的資源保證，并達到可接受的響應時間。對ISP來說，則還要關心網絡路徑的長期利用率、路由可達性、瓶頸帶寬和其它端到端的性能等屬性和參數。這些參數一般是較為穩定的，其中連通性和路徑穩定性反映了路徑的總體性能，而路徑非對稱性則影響我們對網絡延時的測量。
連通性
連通性指的是IP網絡中主機之間是否能相互到達對方，或者說一個或多個節點之間的下層連接是否可用。連通性描述了網絡的可靠性，是完成網絡業務的基本條件。Ping程序可用于確定網絡上一個遠程設備對本地系統來說是否可達，并有助于在系統之間調試連通性問題。我們可以從測量主機向網絡路徑的目的端定時運行ping，發出ICMP請求并等待有效的ICMP應答，從而確定網絡連接的可用性，并可根據ICMP應答的類型孤立出路由選擇和許多其它網絡故障或問題的來源。因此，連通性是保證路徑性能穩定的基礎。
路徑MTU
MTU是網絡連接中允許一個物理幀傳輸的最大數據量，TCP/IP驅動程序需要知道這個數值以便設置合適的數據包長度，以避免出現不必要的拆分過程。不同網絡的MTU缺省值不一樣，以太網的標準值為1500，而多數ISP提供的撥號網絡的標準值為576。理論上，只要網絡連接穩定性高，MTU越大則傳輸效率越高。但是，如果接收機器所在網絡或傳輸路徑上路由器的MTU小的話，數據幀將不得不再次被拆分，這樣反而降低了效率。因此，優化的MTU應與整條傳輸路徑上最小的MTU值(即路徑MTU)相等。RFC1191描述了路徑MTU的發現機制，通過發送分組在分組頭部設置不分片標志字段并判斷返回ICMP錯誤消息實現。發送的第一個分組的長度與出口MTU相等，每次收到ICMP不能分片錯誤時，就減少分組長度，以下一個最小的MTU值發送。由于MTU值個數總是有限的，因此總可以找到路徑中最小的MTU。所以檢測路徑MTU并設置系統的MTU值，可以減少對IP數據包的分段，提高路徑的傳輸效率。
路由非對稱性
非對稱路由是指往返某一節點的路徑不一致，兩個方向的延時不同，由此在網絡測量，特別是基于源端的測量中造成很多問題。檢測路由的非對稱性目前還非常困難。
路徑穩定性
端到端路徑的穩定性是衡量網絡性能的關鍵性參數，路徑穩定性可以分為路徑的空間穩定性和時間穩定性。其中空間路徑穩定性由路由的規模和模式決定，不穩定的路由可能是由路由不對稱、循環路由、路由振蕩等病態路由行為引起，也可能是連接頻繁中斷引起的。發生率(Prevalence) 和持續性(Persistence)，分別從特定路由的發生頻率和不變性方面定義了穩定性。路徑的時間穩定性則強調了路徑性能與時間變化的關系。本文將從路徑的延時特性和傳輸速率出發，給出路徑穩定性的評價指標，并作為網絡路徑性能評價和實時的端到端性能管理的依據。
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