專利名稱：可測量分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)實驗與測量技術(shù)，尤其涉及一種具有測量功能的分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)流量生成與網(wǎng)絡(luò)測量的作用在于根據(jù)應(yīng)用場景的需要，生成一定特性的網(wǎng)絡(luò)流量并發(fā)送到實驗網(wǎng)絡(luò)，并對實驗網(wǎng)絡(luò)的性能進行測量，以評價、驗證和分析實驗網(wǎng)絡(luò)中所使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、算法或設(shè)備的性能。
目前，國外已有一些流量生成器(Traffic generator)和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。但它們不具有對網(wǎng)絡(luò)進行測量的功能，而且未采用分布式結(jié)構(gòu)，不易控制和擴充。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有測量功能的分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)，本發(fā)明采用分布式結(jié)構(gòu)，由一個控制端控制多個發(fā)送端進行網(wǎng)絡(luò)流量生成，同時亦可選取多個不同的接收端。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的可測量分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)包括有1個控制端、多個發(fā)送端和多個接收端，其中，控制端與多個發(fā)送端和多個接收端通過網(wǎng)絡(luò)互相連接；多個發(fā)送端和多個接收端通過網(wǎng)絡(luò)互相連接。其發(fā)送端和接收端的個數(shù)可根據(jù)生成網(wǎng)絡(luò)流量的大小增減。本發(fā)明采用分布式結(jié)構(gòu)，從而有著控制靈活，易于擴充的特點，能夠在生成網(wǎng)絡(luò)流量的同時對網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)進行測量。


圖1是本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)圖；圖2是本系統(tǒng)各功能模塊之間的控制流和數(shù)據(jù)流圖；圖3是本系統(tǒng)控制端運行時的界面截圖；圖4是本系統(tǒng)所使用報文的類型、傳輸方向及功能列表。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細的說明參照圖1，可測量分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)(以下簡稱本系統(tǒng))的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。本系統(tǒng)由1個控制端、多個發(fā)送端和多個接收端構(gòu)成，它們相互之間通過網(wǎng)絡(luò)互連，其中，控制端與多個發(fā)送端和多個接收端通過網(wǎng)絡(luò)互相連接；多個發(fā)送端和多個接收端通過實驗網(wǎng)絡(luò)互相連接。發(fā)送端和接收端的個數(shù)可以根據(jù)要生成網(wǎng)絡(luò)流量的大小靈活增減。
控制端、發(fā)送端和接收端上運行有操作系統(tǒng)和專用控制軟件。用戶通過控制端對本系統(tǒng)的各種參數(shù)進行設(shè)置，包括發(fā)送端和接收端的個數(shù)以及IP地址、要生成網(wǎng)絡(luò)流量的大小、協(xié)議類型及目標(biāo)端口號、網(wǎng)絡(luò)流量報文大小、測量網(wǎng)絡(luò)性能的時間周期。這些參數(shù)被作為控制命令的一部分發(fā)往各個發(fā)送端。發(fā)送端根據(jù)收到的控制命令生成控制端要求的報文并通過實驗網(wǎng)絡(luò)向接收端發(fā)送。接收端監(jiān)聽來自控制端和發(fā)送端的報文，根據(jù)報文類型的不同，給予應(yīng)答。與此同時，本系統(tǒng)測量并計算實驗網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延和丟包率，并以曲線的形式顯示在控制端界面上。
圖2顯示了本系統(tǒng)各功能模塊之間的控制流和數(shù)據(jù)流的傳輸。
控制端包括兩個功能模塊控制模塊和用戶界面模塊?？刂颇K位于控制端的下層，它采用多線程機制，在運行時創(chuàng)建2個線程控制線程和信息接收線程?？刂凭€程從用戶界面模塊獲得用戶輸入的各發(fā)送端的IP地址、接收端的IP地址和端口號、網(wǎng)絡(luò)流量報文大小等參數(shù)后，向各個發(fā)送端和接收端發(fā)送控制命令，如請求各發(fā)送端開始發(fā)送、請求各發(fā)送端返回當(dāng)前傳輸時延、請求接收端返回當(dāng)前已發(fā)送/接收的報文個數(shù)、請求發(fā)送端停止發(fā)送、請求接收端停止接收等。信息接收線程專門用來接收發(fā)送端和接收端反饋到控制端的各種信息，如各發(fā)送端返回的發(fā)送確認(rèn)、當(dāng)前傳輸時延、停止確認(rèn)等；接收端返回的已發(fā)送和接收的報文個數(shù)、停止確認(rèn)等。信息接收線程根據(jù)接收到的報文類型，向用戶界面模塊傳遞不同的消息，由用戶界面進行處理并將結(jié)果顯示出來。用戶界面模塊位于控制端的上層，提供給用戶一個圖形化的使用界面。通過該界面，用戶可以管理發(fā)送端和接收端的列表，并為網(wǎng)絡(luò)流量生成設(shè)置要生成網(wǎng)絡(luò)流量大小、網(wǎng)絡(luò)流量報文大小、協(xié)議類型及端口號等參數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)流量生成啟動后，該模塊按照預(yù)定的時間周期通過控制模塊向發(fā)送端和接收端發(fā)出請求統(tǒng)計數(shù)據(jù)的命令報文，根據(jù)收到的測量結(jié)果顯示各種性能數(shù)據(jù)，并繪制傳輸時延和丟包率曲線。
發(fā)送端可運行在多臺計算機上，也采用了多線程結(jié)構(gòu)，在運行時創(chuàng)建2個線程服務(wù)線程和流量生成線程。服務(wù)線程接收來自控制端的各種控制命令，進行相應(yīng)處理并返回結(jié)果。流量生成線程平時處于睡眠狀態(tài)，當(dāng)服務(wù)線程收到來自控制端的啟動發(fā)送命令后，將喚醒流量生成線程。流量生成線程根據(jù)收到的控制命令中所包含的參數(shù)(接收端地址、端口號、網(wǎng)絡(luò)流量報文大小、發(fā)送頻率等)生成報文并發(fā)送到接收端。
接收端啟動后監(jiān)聽來自控制端和發(fā)送端的報文，在收取報文的同時對報文個數(shù)、時間等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。若接收到來自控制端的控制命令，如請求返回當(dāng)前已發(fā)送/接收的報文個數(shù)、請求停止本次接收等，則做出相應(yīng)處理；若接收到來自發(fā)送端的報文，則周期性地將接收到的報文反饋回發(fā)送端以便其計算傳輸時延。
本系統(tǒng)能夠在生成網(wǎng)絡(luò)流量的同時測量并計算出實驗網(wǎng)絡(luò)的丟包率和傳輸時延。這兩個參數(shù)的計算分別按照以下方法進行。
1).丟包率的計算在本系統(tǒng)中，丟包率的測量和計算需要考慮兩個因素。首先，由于有多個發(fā)送端和接收端，因此需要對各發(fā)送端/接收端所發(fā)送/接收的報文個數(shù)進行累計；其次，要按設(shè)定的時間周期實時測量丟包率并顯示曲線，因此需要計算一個測量周期內(nèi)的丟包率。
設(shè)本系統(tǒng)有N個發(fā)送端和M個接收端，截止到時刻t累計發(fā)送的總報文數(shù)為St，累計接收到的總報文數(shù)為Rt。系統(tǒng)的上一個測量時刻為t-1，則在時刻t系統(tǒng)的丟包率計算公式為Lt=(St-St-1)-(Rt-Rt-1)St-St-1×100%]]>St和Rt的計算公式為St=Σt=1NSit]]>Rt=Σj=1Mrjt]]>其中Sit為發(fā)送端i截止到時刻t累計發(fā)送的報文個數(shù)，rjt為接收端j截止到時刻t累計接收到的報文個數(shù)。
發(fā)送端在發(fā)送報文時，對每一個報文都進行編號，接收端每接收到一個報文，就進行累加。這樣，接收端根據(jù)當(dāng)前已收到的報文就可以獲得發(fā)送端當(dāng)前已發(fā)送的報文數(shù)和本身已接收到的報文數(shù)。將這兩個數(shù)據(jù)反饋到控制端后，就可以計算出丟包率。
2).傳輸時延的計算與丟包率的計算類似，傳輸時延的計算同樣要考慮多發(fā)送端/接收端和實時傳輸時延兩個因素。
為了便于計時，發(fā)送端生成網(wǎng)絡(luò)流量時發(fā)出的每個報文中都帶有時間戳，該時間為發(fā)送該報文的時刻，接收端在收到發(fā)送端的報文后，就定期地將接收到的報文反饋回發(fā)送端。發(fā)送端在收到接收端的反饋報文后，取出系統(tǒng)當(dāng)前時間。從而根據(jù)取出的系統(tǒng)當(dāng)前時間和反饋回報文攜帶的時間戳來計算出傳輸時延。這樣計算出來的是單個報文的傳輸時延，如要計算平均傳輸時延，則可以對在一個時間間隔內(nèi)獲取的多個報文傳輸時延求平均值即可。
設(shè)Pt為時刻t-1到時刻t之間所傳輸報文的總數(shù)，對第k個報文，發(fā)送該報文的時刻為TSk，收到該報文的時刻為TRk，則系統(tǒng)在時刻t的傳輸時延計算公式為Dt=Σk=1P1(TRk-TSk)Pt=Σk=1PtTRk-Σk=1PtTSkPt]]>在傳輸時延的計算中應(yīng)剔除傳輸過程中丟失的報文，因此，上式中報文個數(shù)Pt為接收到的報文個數(shù)。
本系統(tǒng)的發(fā)送端使用了精度為1us的高分辨率時鐘來獲取精確的傳輸時延。本系統(tǒng)測量所得到的傳輸時延指的是端到端的傳輸時延。
圖3為本系統(tǒng)控制端運行時的界面截圖。
本界面截圖顯示的是一個實施例，可分兩部分。左邊又分為兩塊，上面部分顯示的是發(fā)送的數(shù)據(jù)包即報文總數(shù)量、發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小、接收的數(shù)據(jù)包總數(shù)量、總丟包率、累計網(wǎng)絡(luò)時延、接收主機地址、接收主機端口、當(dāng)前流量等信息；下面部分顯示的是各個發(fā)送端主機地址和其對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)時延值。右邊顯示了兩個曲線圖，上邊的是丟包率統(tǒng)計曲線(橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為丟包率百分比)；下邊的是當(dāng)前平均網(wǎng)絡(luò)時延統(tǒng)計曲線(橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為當(dāng)前平均網(wǎng)絡(luò)時延值)。
圖4是本系統(tǒng)所使用報文的類型、傳輸方向及功能列表。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1、能夠在生成網(wǎng)絡(luò)流量的同時對網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)進行測量；2、本系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，由一個控制端控制多個發(fā)送端進行網(wǎng)絡(luò)流量生成，同時亦可選取多個不同的接收端，從而有著控制靈活，易于擴充的特點；3、本系統(tǒng)可以根據(jù)要求生成各種不同的協(xié)議報文，除一般的UDP，TCP協(xié)議報文外，還可生成OSPF，RIP，ARP等協(xié)議報文；4、本系統(tǒng)提供友好的圖形用戶界面，并把對實驗網(wǎng)絡(luò)的測量結(jié)果以曲線的形式表現(xiàn)出來，使人一目了然。
權(quán)利要求
1.一種可測量分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于還包括有1個控制端、多個發(fā)送端和多個接收端，其中，控制端與多個發(fā)送端和多個接收端通過網(wǎng)絡(luò)互相連接；多個發(fā)送端和多個接收端通過實驗網(wǎng)絡(luò)互相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可測量分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)，其特征在于發(fā)送端和接收端的個數(shù)可根據(jù)生成網(wǎng)絡(luò)流量的大小增減。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可測量分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)，其特征在于控制端包括兩個功能模塊控制模塊和用戶界面模塊；其中控制模塊位于控制端的下層，在運行時創(chuàng)建控制線程和信息接收線程，控制線程從用戶界面模塊獲得用戶輸入的各發(fā)送端的IP地址、接收端的IP地址和端口號、網(wǎng)絡(luò)流量報文大小等參數(shù)后，向各個發(fā)送端和接收端發(fā)送控制命令；信息接收線程專門用來接收發(fā)送端和接收端反饋到控制端的各種信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可測量分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)，其特征在于發(fā)送端在運行時創(chuàng)建2個線程服務(wù)線程和流量生成線程；其中服務(wù)線程接收來自控制端的各種控制命令，進行相應(yīng)處理并返回結(jié)果；流量生成線程平時處于睡眠狀態(tài)，當(dāng)服務(wù)線程收到來自控制端的啟動發(fā)送命令后，將喚醒流量生成線程，流量生成線程根據(jù)收到的控制命令中所包含的參數(shù)，即接收端地址、端口號、網(wǎng)絡(luò)流量報文大小、發(fā)送頻率等生成報文并發(fā)送到接收端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可測量分布式網(wǎng)絡(luò)流量生成系統(tǒng)，屬于網(wǎng)絡(luò)實驗與測量技術(shù)。本系統(tǒng)由1個控制端、多個發(fā)送端和多個接收端構(gòu)成，它們相互之間通過網(wǎng)絡(luò)互連。用戶通過控制端設(shè)定參數(shù)、啟動或停止網(wǎng)絡(luò)流量的生成以及查看測量得到的網(wǎng)絡(luò)性能曲線?？刂贫送ㄟ^向各發(fā)送端和接收端發(fā)送控制命令實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。在啟動網(wǎng)絡(luò)流量生成后，各個發(fā)送端按照用戶設(shè)定的參數(shù)向接收端連續(xù)發(fā)送報文，這些報文通過實驗網(wǎng)絡(luò)到達接收端，與此同時，本系統(tǒng)測量并計算實驗網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延和丟包率，并以曲線的形式顯示在控制端的界面上。
文檔編號H04L12/26GK1571372SQ20041002611
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者劉軼, 崔華力, 田敏, 劉曉彬, 張興軍 申請人:西安交通大學(xué)