摘 要：本文对网络性能测量的概念、结构模型以及网络性能指标的测量方法进行了系统的介绍，对网络性能测量的方法和分析进行了系统的介绍
关键词：网络性能；测量技术；性能指标；分析研究
1、引言
随着网络新技术、新业务的飞速发展，人们对网络性能的研究越来越重视。不断增加的网络用户和应用，导致网络负担沉重，网络设备超负荷运转，从而网络性能下降。这就需要对网络的性能指标进行提取与分析，对网络性能进行改善和提高，因此网络性能测量便应运而生。发现网络瓶颈,优化网络配置,并进一步发现网络中可能存在的潜在危险，更加有效地进行网络性能管理，提供网络服务质量的验证和控制，对服务提供商的服务质量指标进行量化、比较和验证，是网络性能测量的主要目的。
2、网络性能测量的概念
2.1 网络性能的概念
网络性能是一组对于运营商有意义的，并可用于系统设计、配置、操作和维护的参数进行测量所得到的结果。可见，网络性能是与终端性能以及用户的操作无关的，是网络自身特性的体现，可以由一系列的性能参数来测量和描述。
2.2网络性能结构模型
从空间的角度来看，网络整体性能可以分为两种结构：立体结构模型和水平结构模型。
2.2.1 立体结构模型
IP网络就其协议栈来说是一个层次化的网络，因此，对IP网络性能的研究也可以按照一种自上而下的方法进行。可以以IP层的性能为基础，来研究IP层不同性能与上层不同应用性能之间的映射关系。
2.2.2 水平结构模型
对于网络的性能，用户主要关心的是端到端的性能，因此从用户的角度来看，可以利用水平结构模型来对IP网络的端到端性能进行分析。
3、网络性能测量的基本类型
3.1主动测量与被动测量，主动测量与被动测量相结合
主动测量是通过网络、服务器或应用发送测试流量，以获取与这些对象相关的性能指标。例如，可以向网络发送数据包并不断提高发送速率直至网络饱和，以此来测量网络的最大负载能力。
被动测量是通过监测网络通信状况进行，因此不会影响网络。被动测量通常用于测量通信流量，即经过指定源和目的地之间路由器或链路的数据包或字节数，也可用于获取网络节点的资源使用状况的信息。
主动测量与被动测量各有其优、缺点，而且对于不同的性能参数来说，主动测量和被动测量也都有其各自的用途。因此，将主动测量与被动测量相结合将会给网络性能测量带来新的发展。
3.2分点测量
单点测量：一些测量依赖于在网络的某个点上进行监测。例如要测量一个数据包从主机A到主机B所需的时间，则需使用准确、同步的时钟记录数据包离开主机A和到达主机B的时间。
多点测量：对于大型网络上通信流量的测量，也可考虑在多点监测流量，以收集到数据包通过该网络的详细信息。
3.3分层测量
应用层测量：应用层测量是指在网络的应用中进行数据的综合测量，利用它可以是我们对整个应用的性能有一个清楚地认识，而这是很难从低层测量数据综合得到的。同时应用层测量也能提供客户机和服务器之间、网络链路之间的性能参考。
网络层测量：网络层是OSI参考模型中的第三层，是通过子网的最高层，对于ISP提供的骨干网一般采用网络层测量，以评估其提供的网络链路或路由器、服务器等网络节点的性能。
4、网络性能指标的测量与分析
4.1可用性
可用性是指在某特定时间段内，系统正常工作的时间段占总时间段的百分比，可用性分为：
业务的可用性：对一特定业务，能够发包并收到响应包主机的可用性；能发包（ping）到某一主机，并收到响应包网络的可用性；能从该网络发包到互联网，并收到响应包对于上述情况，都可以通过发送相应的数据包并检测响应包来测试。网络可用性测试对目标主机进行路由跟踪，以确定与目标网络之间的连通性。
4.2 延迟
延迟是指IP 包穿越一个或多个网段所经历的时间。延迟由固定延迟和可变延迟两部分组成。固定延迟基本不变，由传播延迟和传输延迟构成；可变延迟由中间路由器处理延迟和排队等待延迟两部分构成。对于单向延迟测量要求时钟严格同步，这在实际的测量中很难做到，许多测量方案都采用往返延迟，以避开时钟同步问题。往返延迟的测量方法是：入口路由器将测量包打上时戳后，发送到出口路由器。出口路由器一接收到测量包便打上时戳，随后立即使该数据包原路返回。入口路由器接收到返回的数据包之后就可以评估路径的端到端时延。
4.3 丢包率
丢包率是指丢失的IP 包与所有的IP 包的比值。许多因素会导致数据包在网络上传输时被丢弃，例如数据包的大小以及数据发送时链路的拥塞状况等。为了评估网络的丢包率，一般采用直接发送测量包来进行测量。对丢包率进行准确的评估与预测则需要一定的数学模型。目前评估网络丢包率的模型主要有贝努利模型、马尔可夫模型和隐马尔可夫模型等等。
4.4网络吞吐率
网络吞吐率是指在某个时刻，在网络中的两个节点之间提供给网络应用的剩余带宽。网络吞吐率可以帮助寻找网络路径中的瓶颈。它通过监测某特定时间间隔传输的字节数来测量。
5.结束语
高速网络已成为网络发展的必然趋势。由于GB以太网和其他高速网络技术的发展，对流量分组进行直接测量几乎不可能。同时，大量的流量日志也使流量行为分析相当困难。要支持高速网络流测量，最直接也是最核心的目标就是尽量减少测量设备在提取和分析数据时所需的时间，尽看在不影响测量结果的前提下减少处理的报文数目。针对网络流量的测量展开系统性的研究将对Internet行为学方面的研究取得理论突破具有重要意义。
参考文献：
[1] 张宏莉,方滨兴.Internet测量与分析综述[J].软件学报,2003(14).
[2] 裴昌幸.现代通信系统与网络测量[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[3] 曹玉军.以太网性能测量研究[J].湖南科技学院学报，2006（5）.
