畢業(yè)論文---校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　學(xué)院（系）： 國際教育學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 工商管理 </p><p>　　完成日期 2012 年 2 月</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p&

2、gt;　　校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化</p><p>　　The Network Performance Analysis and Optimization</p><p>　　in Campus Network</p><p>　　總 計(jì)： 頁</p><p>　　表 格： 個(gè)</p>

3、<p>　　插 圖 ： 幅</p><p>　　校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化</p><p>　?。壅?要］研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能對于提高網(wǎng)絡(luò)的速度、克服網(wǎng)絡(luò)的瓶頸具有十分重要的意義。對網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行分析和評價(jià)，也是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的基礎(chǔ)，因?yàn)橐粋€(gè)真正滿足用戶需求的網(wǎng)絡(luò)必須是一個(gè)高性能的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)性能的研究，對于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的評價(jià)、改善和開發(fā)也具有重要的參考價(jià)值。

4、</p><p>　　本文首先研究并總結(jié)了網(wǎng)絡(luò)性能的定量描述指標(biāo)，找出了影響網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素，求出反映定量指標(biāo)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式是研究網(wǎng)絡(luò)性能的目標(biāo)之一，而概率論、隨機(jī)過程和排隊(duì)論是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能分析的重要數(shù)學(xué)工具。</p><p>　　本文重點(diǎn)對CSMA/CD總線網(wǎng)的性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析和評價(jià)。數(shù)學(xué)分析法、計(jì)算機(jī)模擬法和實(shí)際測量法是三種基本的分析、評價(jià)方法。然后對校園網(wǎng)絡(luò)管理做了進(jìn)一步的概

5、述。</p><p>　　最后，本文根據(jù)CSMA/CD總線網(wǎng)性能分析提出了校園網(wǎng)性能優(yōu)化的幾種建議。對校園網(wǎng)的合理規(guī)劃和建設(shè)具有理論意義和實(shí)踐意義。</p><p>　?。坳P(guān)鍵詞］校園網(wǎng);性能評價(jià);網(wǎng)絡(luò)性能；性能分析</p><p>　　The Network Performance Analysis and Optimization</p><

6、p>　　in Campus Network</p><p>　　Abstract:It is of great significance to study the performance of computer networks in order to raise the network speed and overcome the network bottleneck. The networkperfor

7、mance analysis and evaluation is also the basis of network plan and optimization,for a network that fully fills the requirement of its user should be a high performance one. Meanwhile, the research of network performance

8、 has important reference value for evaluating, improving and developing network protocols.</p><p>　　In this thesis, the performance measures and key factors, which have influence on performance, are studied

9、and summarized. One target to study the network performance is to </p><p>　　find out the mathematical expressions between each measure. Probability, Random Process and Queuing Theory are important and useful

10、 mathematical tools for network analysis.</p><p>　　This thesis mainly analyzes and evaluates the performance of CSMA/CD campus networks.Mathematical analysis, computer simulation and spot testing are three b

11、asic methods for performance analysis and evaluation. Then I give a further outline of the management of campus network.</p><p>　　Finally, this text according to the performance analysis of CSMA/CD to propos

12、e the campus network performance optimized several kinds of suggestions. It also has theoretical significance and realistic significance for the rational program and construction of campus network.</p><p>　　

13、Key words:campus netwok；performance evaluation；network performance;performance analysis</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要………………………………………………………………i</p><p>　　英文摘要……………………

14、…………………………………………ii</p><p>　　第1章 緒論……………………………………………………………1</p><p>　　1.1論文的選題背景及意義………………………………………………4</p><p>　　1.2課題的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢…………………………………………5</p><p>　　1.3本文研究范圍及內(nèi)容組織&l

15、t;/p><p>　　第2章 網(wǎng)絡(luò)性能分析的基本方法…………………………………………………1</p><p>　　2.1網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與網(wǎng)絡(luò)性能……………………………………………………1</p><p>　　2.2網(wǎng)絡(luò)性能分析、評價(jià)的一般方法…………………………………………2</p><p>　　2.2.1測量法……………………………………………………

16、………………2</p><p>　　2.2.2數(shù)學(xué)分析法……………………………………………………………3</p><p>　　2.2.3計(jì)算機(jī)模擬法………………………………………………………………3</p><p>　　2.2.4綜合評價(jià)法…………………………………………………………………</p><p>　　第3章 網(wǎng)絡(luò)性能的量度及定量研究

17、工………………………………………………………</p><p>　　3.1網(wǎng)絡(luò)性能的量度…………………………………………………………6</p><p>　　3.2性能的影響因素…………………………………………………………8</p><p>　　3.2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響……………………………………………………8</p><p>　　3.2.2

18、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的影響…………………………………………………………9</p><p>　　3.2.3其它因素的影響........................................................................................9</p><p>　　3.3常用的定量研究工具...............................

19、...........................................................9</p><p>　　3.3.1概率論與隨機(jī)過程.................................................................................10</p><p>　　3.3.2排隊(duì)論..........

20、...........................................................................................10</p><p>　　3.3.3 Little定律..........................................................................................

21、.....14</p><p>　　第4章局域網(wǎng)性能的分析與評價(jià)...............................................................................17</p><p>　　4.1建立性能模型應(yīng)考慮的幾個(gè)問題.......................................................

22、............17</p><p>　　4.2進(jìn)行性能分析、評價(jià)的主要步驟...................................................................18</p><p>　　4.2.1 建立數(shù)學(xué)模型………………………………………………………………</p><p>　　4.2.2模型的分析……………

23、……………………………………………</p><p>　　4.2.3 模型的分析…………………………………………………………</p><p>　　4.2.4 結(jié)果的統(tǒng)計(jì)、分析及實(shí)際系統(tǒng)的比較………………………………</p><p>　　4.3總線網(wǎng)(CSMA/CD)性能分析評價(jià)...............39</p><p>　　4.3.1系

24、統(tǒng)概況................................................................................................39</p><p>　　4.3.2功能說明.......................................................................................

25、.........41</p><p>　　第5章 校園網(wǎng)絡(luò)性能管理概括…………………………………………………………</p><p>　　5.1校園網(wǎng)簡介……………………………………………………………………</p><p>　　5.2 校園網(wǎng)管理…………………………………………………………6</p><p>　　5.2.1 校園網(wǎng)管理的內(nèi)容…

26、……………………………………………</p><p>　　5.2.2 校園網(wǎng)管理的目標(biāo)及重要性…………………………………………</p><p>　　5.2.3 校園網(wǎng)管理的發(fā)展方向………………………………………………</p><p>　　5.2.4 校園網(wǎng)絡(luò)的性能管理………………………………………………</p><p>　　5.2.5 性能管理

27、的實(shí)現(xiàn)方法………………………………………………</p><p>　　5.2.6 性能管理的目的和功能………………………………………………</p><p>　　5.2.7 反映校園網(wǎng)性能的參數(shù)………………………………………………</p><p>　　第6章 校園網(wǎng)性能優(yōu)化方法...............................................

28、........................................</p><p>　　6.1 概述....................................................................................................................</p><p>　　6.2 幾種網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化

29、技術(shù)....................................................................................</p><p>　　6.2.1 QoS .....................................................................................................

30、......46</p><p>　　6.2.2 組播.........................................................................................................47</p><p>　　6.2.3 虛擬局域網(wǎng)........................................

31、.....................................................47</p><p>　　6.2.4 Web Cache Server...................................................................................48</p><p>　　6.3 校園網(wǎng)性能的優(yōu)化

32、............................</p><p>　　6.3.1 QoS在校園網(wǎng)流量中的應(yīng)用.................................................................48</p><p>　　6.3.2 組播在應(yīng)用系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)...........................................

33、..........................49</p><p>　　6.3.3 VLAN的應(yīng)用.........................................................................................50</p><p>　　6.3.4 Web Cache Serve:技術(shù)的應(yīng)用...............

34、...............................................51</p><p>　　第7章 結(jié)束語.............................................................................................................53</p><p>　　7.1 本文的

35、主要工作...............................................................................................53</p><p>　　7.2 進(jìn)一步的工作......................................................................................

36、..............53</p><p>　　參考文獻(xiàn)...................................................................................................................53</p><p>　　致謝...................................

37、......................................................................................54</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1論文的選題背景及意義</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)性能檢測這一學(xué)科領(lǐng)域從20世紀(jì)80年代起逐漸受到重

38、視，國際上有許多針對網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控問題的研究項(xiàng)目和研究成果，有些得到了廣泛的應(yīng)用。目前主要包括第二代工Internet劃中的Surveyor工程、NSF資助的AMP工程和NIMI工程、Windmill工程等。這些研究項(xiàng)目都著眼于Internet應(yīng)用的未來發(fā)展，即對高速率和高服務(wù)質(zhì)量的強(qiáng)調(diào)。研究主要集中于兩個(gè)方面:主動式網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控和被動式網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控。主動式網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控研究端到端的性能測量和分析優(yōu)化，主要成果有Surveyor軟件系統(tǒng)，可

39、以監(jiān)測端到端的單程延遲。被動式網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控即流量分析，主要成果有Coral/OCXmon監(jiān)測平臺。</p><p>　　隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)用戶不斷的增加要求網(wǎng)絡(luò)安全、可靠。近一段時(shí)間由于計(jì)算機(jī)病毒爆發(fā)網(wǎng)絡(luò)安全危機(jī)等因素，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能不斷下降。這就需要對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能進(jìn)行檢測和分析，及時(shí)改善和提高網(wǎng)絡(luò)性能。</p><p>　　當(dāng)前，Internet性能監(jiān)控

40、的研究正面臨諸多挑戰(zhàn)。國際上有許多針對網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控問題的前沿研究項(xiàng)目正在展開。</p><p>　　隨著我校網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建工程這一項(xiàng)目的建成，快速、先進(jìn)的校園網(wǎng)成為學(xué)校吸引生源、提高競爭力的必不可少的公共服務(wù)體系。遠(yuǎn)程教學(xué)、網(wǎng)上錄取和辦公自動化應(yīng)用己經(jīng)改變了學(xué)校的運(yùn)行方式。新一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如千兆以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)、IP QoS和基于策略的網(wǎng)絡(luò)等)層出不窮，多媒體應(yīng)用正改變著學(xué)校的教學(xué)模式、推動教學(xué)方式的改革，這一切應(yīng)用

41、都要求網(wǎng)絡(luò)安全、可靠。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)智能化的校園網(wǎng)并能擴(kuò)展到城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能分析系統(tǒng)勢在必行。</p><p>　　1.2課題的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　在網(wǎng)管協(xié)議和技術(shù)的開發(fā)中，90年代工Internet的成長起到了關(guān)鍵作用。起初IAB(Internet Architecture Board)試圖采納OSI的管理方案，但當(dāng)時(shí)Internet的規(guī)模增長使得對管理的需求非常緊迫

42、，而OSI管理組正忙于討論OSI管理框架。由于不可能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)OSI管理，IAB要求IETF制定一個(gè)暫時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。IETF在一年以后完成了SNMP(Simple Network Management Protocols)。之后各廠商開始開發(fā)兼容SNMP的產(chǎn)品。雖然SNMP在許多方面表現(xiàn)出低效，它己成為網(wǎng)絡(luò)管理信息交換事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。IETF沒有提供完整的網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，工ETF主要致力于網(wǎng)管協(xié)議和MIB的開發(fā)。</p&g

43、t;<p>　　當(dāng)前主要的網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議都源于ISO (The InternationalOrganization for Standardization)的思想和定義。ISO主要開發(fā)概念性的標(biāo)準(zhǔn)，由于ISO/ OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)沒有相應(yīng)的物理實(shí)現(xiàn)，基于OSI的網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)只能作為開發(fā)實(shí)用體系結(jié)構(gòu)的參考。ITU(International Telecommunication Union)主要針對電信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，對

44、于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理，ITU標(biāo)準(zhǔn)中有許多思想可資借鑒，但卻無法作為完整的體系結(jié)構(gòu)解決方案。工ETF是SNMP的締造者，SNMP規(guī)定了管理信息交換的體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，但是相對于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)而言，SNMP僅僅定義了底層標(biāo)準(zhǔn)，因而也是不完整的。除此之外，其它一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也都各自針對一些局部問題。缺乏透視全局的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)性能管理研究偏向于一隅的主要原因。</p><p>　　1.3本文研究范圍及內(nèi)容組織

45、</p><p>　　本文的研究范圍為校園網(wǎng)，重點(diǎn)分析各種因素，尤其是網(wǎng)絡(luò)流量，訪問協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，某些方法和結(jié)論也同樣適用于城域網(wǎng)。</p><p>　　本文首先研究并總結(jié)了幾個(gè)對網(wǎng)絡(luò)性能最有影響的參數(shù)，找出了影響性能的主要因素并概述了這些性能指標(biāo)間的關(guān)系。然后重點(diǎn)對常用的局域網(wǎng)拓?fù)湟豢偩€網(wǎng)的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與評價(jià)。</p><p>　　為了驗(yàn)證模型的正

46、確性和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，本文最后給出了系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閿?shù)學(xué)分析的結(jié)果一般是在做了一些假定的情況下推倒出來的，與實(shí)際情況是否相符必須進(jìn)行驗(yàn)證。計(jì)算機(jī)模擬提供了一種很好的評價(jià)方法，尤其適用于模型太復(fù)雜、數(shù)學(xué)分析難以得出結(jié)果的情況，把數(shù)學(xué)分析結(jié)果與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果進(jìn)行對比，可以確定模型的正確性。</p><p>　　最后，根據(jù)以上的分析提出了校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化的一些建議。</p><p&g

47、t;　　2 網(wǎng)絡(luò)性能分析的基本方法</p><p>　　2.1網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與網(wǎng)絡(luò)性能</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一是建立網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型。對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化需要對網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行分析，目的是在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)開始之前，就可以有效地設(shè)計(jì)，模擬網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)施之前就能獲得網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)，以便優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)性能，節(jié)省用戶投資。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)性能分

48、析就是分析協(xié)議網(wǎng)絡(luò)性能的影響，分析在執(zhí)行某一確定的協(xié)議時(shí)，網(wǎng)絡(luò)所表現(xiàn)出來的性能情況。性能分析意味著建立和研究數(shù)學(xué)模型，以便盡可能精確地預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的性能。進(jìn)行性能分析和討論應(yīng)當(dāng)以事實(shí)為基礎(chǔ)，即以己知LAN的設(shè)計(jì)方案為對象。性能分析與設(shè)計(jì)過程有關(guān)，通常將幾種不同的設(shè)計(jì)方案及性能同時(shí)加以研究和比較。特定的媒介訪問技術(shù)往往有幾種不同的實(shí)現(xiàn)方案，由此產(chǎn)生不同的性能模型。網(wǎng)絡(luò)性能評價(jià)指在網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)上，對比不同協(xié)議所提供的網(wǎng)絡(luò)性能，為規(guī)劃與設(shè)計(jì)局部

49、網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)性能分析研究的目的，還在于找出協(xié)議中影響網(wǎng)絡(luò)性能的因素，進(jìn)一步改進(jìn)協(xié)議及提高性能的方法。如何根據(jù)用戶要求來選擇和設(shè)計(jì)相應(yīng)的LAN，性能分析的結(jié)論是選擇和設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的指導(dǎo)。</p><p>　　認(rèn)識影響LAN/WAN或工Intranet性能因素及相互關(guān)系，探討其性能分析、評價(jià)方法，建立評價(jià)模型，目的是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置以提高網(wǎng)絡(luò)的性能。開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也要充分考慮軟件協(xié)議對性能的影響。未來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)

50、滿足用戶的各種需求，尤其是多媒體方面的需求。目前的大多數(shù)協(xié)議都難以很好地支持音頻、視頻的快速傳播，研究怎樣提高網(wǎng)絡(luò)的性能，對開發(fā)新一代高性能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很有幫助。</p><p>　　規(guī)劃、設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)和總體結(jié)構(gòu)，建立本單位的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，然后接入Internet，一方面可以方便、快捷地訪問所需的信息資源，另一方面可以把自己的信息快速發(fā)布到網(wǎng)上，和全世界建立密切聯(lián)系。高等院校乃至中、小學(xué)的校園網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)以及城域網(wǎng)的建設(shè)

51、方興未艾，研究網(wǎng)絡(luò)的性能評價(jià)、測試方法，對于確定網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源的配置，加快上網(wǎng)速度，以及節(jié)省投資，提高效率等都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　不管是擴(kuò)充一個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的功能還是規(guī)劃一個(gè)待建的網(wǎng)絡(luò)，都要在滿足用戶使用需求的基礎(chǔ)上使網(wǎng)絡(luò)的配置盡可能最優(yōu)，即應(yīng)該在最優(yōu)可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)瓶頸的地方加大投資，即使設(shè)備昂貴也要購買較好的。規(guī)劃一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)使資源的配置盡可能合理，這是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要做的工作。</p&

52、gt;<p>　　網(wǎng)絡(luò)的性能分析與評價(jià)是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的前提，也是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不可缺少的一個(gè)步驟。首先，對網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行分析、評價(jià)，獲得網(wǎng)絡(luò)性能的總體情況，可以評估、鑒定和驗(yàn)收一個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能。根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，選擇何種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，工作站的個(gè)數(shù)最多可有多少，以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)受哪些限制，擴(kuò)充的余地還有多大等等，這些都要事先進(jìn)行一定的理論分析，單憑經(jīng)驗(yàn)往往很被動。</p><p>　　2.2網(wǎng)絡(luò)性能分析、評價(jià)的一

53、般方法</p><p>　　對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析、評價(jià)的方法很多。簡單的分為定性分析、評價(jià)的定量分析、評價(jià)兩種。所謂定性分析，指的是技術(shù)人員根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對一個(gè)已有或待建的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大致的性能估計(jì)，判斷網(wǎng)絡(luò)配置能否滿足用戶的需要。用這種方法顯然是不準(zhǔn)確的，常常要在安裝或使用過程中動態(tài)的作出一些調(diào)整，以滿足用戶的需求。</p><p>　　定量分析就是運(yùn)用數(shù)學(xué)工具或測量方法找出反映網(wǎng)絡(luò)性能的定量

54、指標(biāo)間的數(shù)值關(guān)系以及某個(gè)或某些變化時(shí)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。相比定性分析，定量分析更精確的反映了網(wǎng)絡(luò)性能的實(shí)際情況，為技術(shù)人員設(shè)計(jì)和規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)提供了更準(zhǔn)確、詳細(xì)的依據(jù)，使決策更科學(xué)。常用的定量分析方法有數(shù)學(xué)分析法、計(jì)算機(jī)模擬法和實(shí)際測量法及綜合評價(jià)法四種。</p><p><b>　　2.2.1測量法</b></p><p>　　測量法指對已建立網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行硬件或軟件直接、實(shí)際的

55、動態(tài)數(shù)據(jù)測試，獲得各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析和評價(jià)?！?】</p><p>　　使用軟件或?qū)I(yè)硬件設(shè)備，對己經(jīng)建立并正常運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計(jì)分析。目前流行的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)測試軟件及設(shè)備均屬于這種情況。一般使用一臺筆記本電腦作為網(wǎng)絡(luò)分析機(jī)。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)測試是保證網(wǎng)絡(luò)高性能、高可靠性和高可用性的基本手段，最典型、最重要的是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析儀，其典型功能是數(shù)據(jù)包的捕捉、協(xié)

56、議的解碼、統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生。用它可以捕捉網(wǎng)上的世界流量、提取流量的特征，據(jù)此對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的流量進(jìn)行模型化和特征化。此外，還可以主動地產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)包施加到網(wǎng)絡(luò)上，分析網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)或?qū)W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行加重測試。像HP的Internet Advisor,WG的Domino等都屬于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析儀。</p><p>　　2.2.2數(shù)學(xué)分析法</p><p>　　分析法指用數(shù)學(xué)表達(dá)式去描述在確定的拓?fù)?/p>

57、結(jié)構(gòu)及通信協(xié)議下，網(wǎng)絡(luò)所表現(xiàn)出來的性能參數(shù)的表達(dá)式，并用分析方法去確定網(wǎng)絡(luò)中各項(xiàng)參數(shù)對性能參數(shù)的影響。【7】</p><p>　　數(shù)學(xué)分析法主要運(yùn)用數(shù)學(xué)公式反映網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)間的關(guān)系。只要得到了每一個(gè)性能的量度與其它量度及影響因素之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能就可以準(zhǔn)確把握了。這對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、優(yōu)化具有重要的意義。</p><p>　　采用數(shù)學(xué)分析法，需要為網(wǎng)絡(luò)建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，把一個(gè)

58、實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)抽象成一個(gè)理論上的相對簡單但又能反映真實(shí)網(wǎng)絡(luò)情況的模型。建立模型的過程中必須做一些合理的假定，否則是很困難的，而且即便建立了模型，其求解也是非常復(fù)雜的，甚至得不到明確的解析解。</p><p>　　數(shù)學(xué)分析法主要運(yùn)用概率論、隨機(jī)過程論和排隊(duì)論等數(shù)學(xué)工具，尤其是排隊(duì)論，是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能分析的有力武器。因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)往往可以等價(jià)于一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.3計(jì)算機(jī)模擬法

59、</p><p>　　模擬法又稱蒙待卡洛((Monte Carlo)方法，即人為地構(gòu)造一個(gè)模型，使其特性參數(shù)恰為所考慮的物理模型的參數(shù)，然后根據(jù)模型借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行隨機(jī)模擬，在很短的時(shí)間內(nèi)就可以模擬出實(shí)際系統(tǒng)需長時(shí)間運(yùn)行而顯現(xiàn)出的系統(tǒng)性能?！?9】</p><p>　　對模擬法而言，就是利用計(jì)算機(jī)在實(shí)際系統(tǒng)所得的模型上進(jìn)行模擬試驗(yàn)，系統(tǒng)模型和復(fù)雜性的限制比較小。模擬法比較適合大型系統(tǒng)的性能預(yù)

60、測。利用模擬法可以較快的達(dá)到對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測的目的，而且花費(fèi)的代價(jià)較小，僅為人工編程模擬程序和上機(jī)運(yùn)行并對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的時(shí)間。</p><p>　　2.2.4綜合評價(jià)法</p><p><b>　　三種方法的比較</b></p><p><b>　　分析法</b></p><p>　　這種方法對系

61、統(tǒng)規(guī)模一般有限制。對于分析模型來說，需要花費(fèi)很大的力氣去解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，而有些問題本身是不能求出解析解的。分析方法的困難在于難以求出解析解，但一旦求出了理論解的話，則所要求的參數(shù)和變量之間的關(guān)系就一目了然了。但當(dāng)所作的假設(shè)太多、太牽強(qiáng)時(shí)，往往又使模型失去了實(shí)際意義?！?9】</p><p><b>　　模擬法</b></p><p>　　模擬結(jié)果和理論值之間，一般

62、是存在誤差的。采用模擬方法不是為了獲取一個(gè)絕對數(shù)值解，而是為了獲得一個(gè)相對的數(shù)值解。模擬法具有其他方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，能迅速對幾種方案進(jìn)行評判，從中選擇最佳方案，而不必去構(gòu)造系統(tǒng)，省時(shí)省力，節(jié)省費(fèi)用，而且靈活性大?！緇9】</p><p><b>　　測量法</b></p><p>　　這種方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確性較高，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)際情況比如響應(yīng)時(shí)間、吞吐量等都能從使用

63、現(xiàn)場實(shí)測得到。測量法對于評價(jià)和鑒定一個(gè)己經(jīng)存在并正常使用的網(wǎng)絡(luò)是非常合適的。但這種方法局限性很明顯，不能在網(wǎng)絡(luò)建立之前預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的性能。測量法易于實(shí)現(xiàn)，但必須進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集，才能對所研究的網(wǎng)絡(luò)得出比較準(zhǔn)確的性能評價(jià)。</p><p>　　另外，對系統(tǒng)性能的評價(jià)還取決于測試設(shè)備與手段，比如說數(shù)據(jù)采集。</p><p>　　根據(jù)用戶的需要綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，給出其綜合性能指標(biāo)。這是一

64、種從用戶角度考慮的方法，主要用于網(wǎng)絡(luò)選型等適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化決策支持系統(tǒng)中。</p><p>　　3網(wǎng)絡(luò)性能的量度及定量研究工具</p><p>　　3. 1網(wǎng)絡(luò)性能的量度</p><p><b>　　1.容量C</b></p><p>　　容量常常被不規(guī)范地稱作速率或速度，它表示單位時(shí)間內(nèi)信道上最多可以傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，

65、用位/秒(bps)或分組/秒(packets / s)來衡量。對于硬件而言容量就是帶寬。容量決定了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量上限。</p><p><b>　　2.吞吐量</b></p><p>　　目標(biāo)站點(diǎn)成功接收的信息量。最大吞吐量也就是系統(tǒng)的容量。理想化的吞吐量等于系統(tǒng)提供的負(fù)載。任何情況下吞吐量只能介于提供的負(fù)載和系統(tǒng)的容量之間。</p><p>&

66、lt;b>　　3.利用率U</b></p><p>　　系統(tǒng)處于忙狀態(tài)的時(shí)間百分比。</p><p><b>　　4.延遲D</b></p><p>　　延遲指的是在計(jì)算機(jī)之間傳輸一位數(shù)據(jù)需要花費(fèi)多少時(shí)間。精確起見，通常需指明最大延遲和平均延遲。延遲可細(xì)分為四種:傳播延遲、交換延遲、使用延遲和隊(duì)列延遲。</p>

67、<p>　　傳播延遲與信號的傳播距離成正比，因信號通過有線或無線信道進(jìn)行，傳播需要時(shí)間。交換延遲是由于網(wǎng)絡(luò)中的電子設(shè)備如集線器、交換機(jī)等在傳輸包之前要等待包的所有數(shù)據(jù)都到達(dá)，而且發(fā)送前選擇下一站也需要時(shí)間。使用延遲是由于競爭共享介質(zhì)造成的，因?yàn)橹挥挟?dāng)介質(zhì)空閑時(shí)才能進(jìn)行通信，像CSMA / CD中的沖突檢測、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的令牌傳遞均需要花費(fèi)一些時(shí)間。所謂隊(duì)列延遲，指的是在包交換中存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程要花一定的時(shí)間。</p>

68、<p><b>　　5.隊(duì)列長度</b></p><p>　　緩沖區(qū)中排隊(duì)隊(duì)列的長度，一般正比于延遲時(shí)間。</p><p><b>　　6.幀的長度L</b></p><p>　　幀長對局域網(wǎng)性能也有一定影響。若幀太長，一是對短信息容易造成浪費(fèi)，二是容易導(dǎo)致交互性能下降。但幀又不能太短，否則可能檢測不出沖突。為

69、靈活起見，常采用可變長度的幀。</p><p><b>　　7.提供的負(fù)載G</b></p><p>　　提供的負(fù)載既包括一個(gè)站點(diǎn)成功發(fā)送的幀，也包括由于沖突或出錯(cuò)需要重發(fā)的幀，是注入到網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際負(fù)載。</p><p><b>　　8.站點(diǎn)的個(gè)數(shù)N</b></p><p>　　當(dāng)每個(gè)站點(diǎn)提供的負(fù)載

70、一定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的總負(fù)載隨站點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加而增加。我們希望網(wǎng)絡(luò)工作在低延遲區(qū)域，避免進(jìn)入高延遲區(qū)域特別是無限延遲區(qū)域，所以有必要確定局域網(wǎng)的性能邊界，這與站點(diǎn)個(gè)數(shù)密切相關(guān)。</p><p><b>　　9.丟失率</b></p><p>　　丟失率對網(wǎng)絡(luò)的性能也有影響，一般由于誤碼或系統(tǒng)擁塞造成。若誤碼率較高，會導(dǎo)致出錯(cuò)和重發(fā)的機(jī)會增多，降低性能。但在局域網(wǎng)中，由于目前硬件

71、的可靠性較高，線路長度有限，誤碼率很低。但即便如此，仍須在幀中加上校驗(yàn)碼，高層協(xié)議亦需要對差錯(cuò)進(jìn)行處理。</p><p>　　3.2性能的影響因素</p><p>　　影響局域網(wǎng)性能的因素很多，比如網(wǎng)卡和集線器的好壞對局域網(wǎng)的性能就有直接的影響。本文討論的是連接的具體設(shè)備無關(guān)的情況，這樣總結(jié)出的模型才一具有一般性。</p><p>　　3.2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響&

72、lt;/p><p>　　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇要考慮網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、可靠性、可擴(kuò)充性和性能。拓?fù)溥x擇是設(shè)計(jì)局域網(wǎng)全部工作的一部分，不能孤立地進(jìn)行。</p><p>　　一般而言，總線/樹型拓?fù)渥顬殪`活，可以說總線形是樹形地一個(gè)特例，樹形是總線的一般化?？偩€/樹形拓?fù)淠苓m應(yīng)較大的范圍，且容易布線。環(huán)形拓?fù)溆刑峁┳畲笸掏铝康臐摿?，缺點(diǎn)是部分故障易使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。星形網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是自然布線，適用于短距離、設(shè)備數(shù)

73、量不太多的情況，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速率的傳輸。</p><p>　　傳輸媒體的選擇是拓?fù)溥x擇是相互關(guān)系的。媒體選擇要考慮系統(tǒng)的容量、可靠性、地理覆蓋范圍和適用環(huán)境等。</p><p>　　3.2.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的影響</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對局域網(wǎng)的性能影響很大。組建一個(gè)局域網(wǎng)首先確定采用支持哪一種協(xié)議的產(chǎn)品。不同協(xié)議各有優(yōu)缺點(diǎn)，一般而言，總線型網(wǎng)有這較好的交互性能而環(huán)

74、形網(wǎng)能滿足大吞吐量的要求。</p><p>　　OSI參考模型將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分成七個(gè)層次，從底向上分別是:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。在局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)鏈路層改為邏輯鏈路控制層((LLC)和媒體訪問控制層(MAC)，而且對于同一個(gè)LLC,提供幾種不同的MAC選擇。MAC可以分為同步、異步兩種，同步又可分為頻分多路和時(shí)分多路;異步又可分為三種，其中時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法適合每個(gè)站點(diǎn)定時(shí)發(fā)送信

75、息的情況;獨(dú)占方式適合連續(xù)數(shù)據(jù)的發(fā)送，一般要對時(shí)間分槽;爭用方式適合突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　3.2.3其它因素的影響</p><p>　　其它因素如穩(wěn)定性、公平性、堅(jiān)定性、故障模式、延遲變化范圍【8】、網(wǎng)絡(luò)使用高峰時(shí)的負(fù)載情況、網(wǎng)絡(luò)的配置狀態(tài)、路由節(jié)點(diǎn)的CPU類型、緩沖區(qū)的數(shù)量和大小、入網(wǎng)報(bào)文的到達(dá)率、主機(jī)要處理的網(wǎng)絡(luò)以外工作的優(yōu)先級等【34】</p><

76、;p>　　3.3常用的定量研究工具</p><p>　　概率論是研究網(wǎng)絡(luò)性能、對模型進(jìn)行分析的最基本的數(shù)學(xué)工具。因?yàn)楦怕收摰难芯繉ο笫谴罅侩S機(jī)現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)與分布規(guī)律，而網(wǎng)絡(luò)中的信息不論其產(chǎn)生還是到達(dá)的時(shí)間都是隨機(jī)的，數(shù)據(jù)包的長度也符合一定的概率分布。隨機(jī)過程論對研究網(wǎng)絡(luò)性能亦有很大的幫助。但適合的數(shù)學(xué)工具是派對論理論，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的信息流和派對論中的顧客流非常類似。</p><p>　　

77、3.3.1概率論與隨機(jī)過程</p><p><b>　　1.指數(shù)分布</b></p><p>　　指數(shù)分布的概率密度函數(shù)為:f(x)=λe-λx λ>0,x>=0</p><p>　　概率分布函數(shù)為:F(x)=1- e-λx</p><p>　　指數(shù)函數(shù)具有無記憶性(或馬爾科夫后效性)&

78、lt;/p><p><b>　　2.泊松過程</b></p><p>　　泊松過程是最基本的到達(dá)過程，泊松分布的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:Pk(t)=(λt)k/k!.e-λ上式表示平均到達(dá)速率為入的泊松過程在時(shí)間t時(shí)間間隔中有k次到達(dá)的概率?？梢宰C明泊松分布的均值和方差均為λt.泊松過程的到達(dá)間隔分布函數(shù)為:A(t)=P(到達(dá)間隔=<t)=1 -e-λx</p>

79、<p>　　上式兩邊對t求導(dǎo)，可得到到達(dá)間隔的概率密度為:a(t)= λe-λx</p><p>　　上式說明了在一個(gè)泊松到達(dá)過程中，顧客的到達(dá)間隔為指數(shù)分布。其逆定理也成立?？梢宰C明:m個(gè)泊松過程的合成仍為泊松過程，此即泊松合成定理。</p><p><b>　　3.3.2排隊(duì)論</b></p><p>　　3.3.2.1排隊(duì)論的

80、基本概念</p><p>　　排隊(duì)論又稱隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論，它廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的基礎(chǔ)理論之一?！?】</p><p>　　排隊(duì)是日常生活中常見的現(xiàn)象。例如，人們到商店去購物，當(dāng)售貨員較少而顧客較多時(shí)就會出現(xiàn)排隊(duì)，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)也有類似的現(xiàn)象。因?yàn)橛?jì)算機(jī)通信網(wǎng)目前大多數(shù)采用分組交換，數(shù)據(jù)信息以分組為單位傳送的，各分組到達(dá)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(即分組交換機(jī))進(jìn)行存儲一轉(zhuǎn)發(fā)的過程中當(dāng)多個(gè)

81、分組要去往同一電路，那么就要進(jìn)行排隊(duì)。</p><p>　　3.3.2.2排隊(duì)系統(tǒng)的基本參數(shù)</p><p>　　排隊(duì)系統(tǒng)的基本參數(shù)包括:顧客到達(dá)率a，服務(wù)員數(shù)目m和服務(wù)員服務(wù)速率b。</p><p>　　(1)顧客到達(dá)率a是單位時(shí)間平均到達(dá)排隊(duì)系統(tǒng)的顧客數(shù)量(具體互計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，a就是單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)分組交換節(jié)點(diǎn)的分組數(shù)量)。a反映了顧客到達(dá)系統(tǒng)的快慢速度，a越大，

82、說明系統(tǒng)的負(fù)載越重。</p><p>　　一般排隊(duì)系統(tǒng)中顧客的到達(dá)是隨機(jī)的，即任意相鄰兩顧客到的時(shí)間間隔Ti是一個(gè)隨機(jī)變量。Ti的統(tǒng)計(jì)平均值T就是顧客到達(dá)的平均時(shí)間間隔，其倒數(shù)即顧客到達(dá)率a，a=1/T，若在觀察時(shí)間t內(nèi)有。n(t)個(gè)顧客到達(dá)，在平穩(wěn)重要條件下，有 a=lim n(t)/t (t趨向于無窮大)</p><p><b>　　(2)服務(wù)員數(shù)目m</b>&l

83、t;/p><p>　　服務(wù)員數(shù)目m就是排隊(duì)系統(tǒng)內(nèi)可以同時(shí)提供服務(wù)的設(shè)備或窗口數(shù)，它表證服務(wù)機(jī)構(gòu)的資源。在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中，m通常指分組交換節(jié)點(diǎn)的輸出信道數(shù)量。</p><p>　　(3)服務(wù)員服務(wù)速率b</p><p>　　服務(wù)員服務(wù)速率b指的是單位時(shí)間內(nèi)由一個(gè)服務(wù)員進(jìn)行服務(wù)所離開排隊(duì)系統(tǒng)的平均顧客數(shù)，對于m=1的單服務(wù)員系統(tǒng)，b就是系統(tǒng)的服務(wù)速率;對于m> 1的多

84、服務(wù)員系統(tǒng)，則系統(tǒng)的服務(wù)速率為m的b次方，即單位時(shí)間內(nèi)接受服務(wù)后離開系統(tǒng)的平均顧客數(shù)為m的b次方。</p><p>　　假設(shè)每個(gè)服務(wù)員的服務(wù)速率均為b，b的倒數(shù)z=1/b就是單個(gè)服務(wù)員對顧客的平均服務(wù)時(shí)間，也就是一個(gè)顧客在系統(tǒng)內(nèi)接受服務(wù)的平均時(shí)間。需要說明的是:在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中，習(xí)慣上用1 / b (bit)表示分組的平均長度(這是用排隊(duì)論分析計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)時(shí)的習(xí)慣表示方法)，分組交換節(jié)點(diǎn)的一個(gè)輸出信道容量為C（b

85、it/s)(即數(shù)據(jù)信息的最大傳輸速率)。由此可以推出，傳送一個(gè)分組的平均時(shí)間，即分組的平均發(fā)送時(shí)間為1/bc(s)，每個(gè)輸出信道發(fā)送分組的速率為c(它對應(yīng)著一個(gè)服務(wù)員的服務(wù)速率均為b )。而對于有m條輸出信道的分組交換節(jié)點(diǎn)(它相當(dāng)于一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng))來說，發(fā)送分組的速率(即系統(tǒng)的服務(wù)速率)。為m的b次方乘以c,總而言之，一般計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中的,bc對應(yīng)著排隊(duì)論中的b。一般一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)由三個(gè)部分組成:顧客、服務(wù)機(jī)構(gòu)和排隊(duì)隊(duì)列。顧客指排隊(duì)服務(wù)的服

86、務(wù)對象，在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流或數(shù)據(jù)包:服務(wù)機(jī)構(gòu)是若干服務(wù)員組成的處理服務(wù)對象的實(shí)體;隊(duì)列是當(dāng)服務(wù)員忙時(shí)，暫時(shí)得不到服務(wù)的顧客在系統(tǒng)中等候服務(wù)而排成的隊(duì)列，隊(duì)列可以有很多個(gè)。</p><p>　　3.3.3 Little定律</p><p>　　Little定律是排隊(duì)論中應(yīng)用最廣的定律之一，適用于各種排隊(duì)系統(tǒng)。其數(shù)學(xué)表</p><p>　　達(dá)式為:N=λT這里N為系統(tǒng)中的

87、平均顧客數(shù)，λ為顧客平均到達(dá)速率，T為顧客在系統(tǒng)的平均等待時(shí)間。上式適用于不同的顧客到達(dá)模式、服務(wù)時(shí)間分布、服務(wù)員個(gè)數(shù)和服務(wù)規(guī)則。</p><p>　　4局域網(wǎng)性能的分析與評價(jià)</p><p>　　4.1建立性能模型應(yīng)考慮的幾個(gè)問題</p><p>　?、僬_地建立模擬模型是模擬法的關(guān)鍵。②當(dāng)不能求出系統(tǒng)的解析解時(shí)，至少有必要性進(jìn)行定性分析，以保證模擬結(jié)果有一理論上

88、的依據(jù)。③注意分析模擬精度，盡量消除影響模擬精度的因素。對模擬結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理，以保證模擬結(jié)果的較高可信度。</p><p>　　局域網(wǎng)的性能受諸多因素的影響，主要有：（1）局域網(wǎng)的地理范圍（2）局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（3）MAC協(xié)議（4）數(shù)據(jù)傳輸速率（5）數(shù)據(jù)包的長度（6）節(jié)點(diǎn)總數(shù)（7）數(shù)據(jù)流的到達(dá)模式、高層協(xié)議的影響等,要在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上盡量簡化模型，防止不可解。</p><p>　　

89、應(yīng)防止數(shù)學(xué)模型與實(shí)際系統(tǒng)之間的偏差太大。</p><p>　　在研究局域網(wǎng)的性能時(shí)，一般假設(shè)物理層保持完全的可操作性，認(rèn)為誤碼率為0可忽略或差錯(cuò)可被高層協(xié)議處理。</p><p><b>　　通常會作以下假定:</b></p><p><b>　　1)誤碼率為0</b></p><p>　　2)傳播

90、時(shí)間遠(yuǎn)小于傳輸時(shí)間</p><p>　　3)重發(fā)等待時(shí)間隨機(jī)且服從均勻分布</p><p>　　4)報(bào)文的產(chǎn)生速率各站相同</p><p><b>　　5)報(bào)文的長度固定</b></p><p>　　4.2進(jìn)行性能分析、評價(jià)的主要步驟</p><p>　　4.2.1.建立數(shù)學(xué)模型</p>

91、;<p>　　1)模型具有三個(gè)特征:首先，模型是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的抽象;其次，模型由分析現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有關(guān)的元素組成;最后，模型能反映元素之間的相互關(guān)系。模型的求解:數(shù)學(xué)分析法、計(jì)算機(jī)模擬法(在系統(tǒng)的模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn))。模型的分類:物理、數(shù)學(xué);靜態(tài)、動態(tài);確定性、隨機(jī)性;連續(xù)性、離散性;線性、非線性等。</p><p><b>　　2)建模的原則:</b></p><p&g

92、t;　　型要有一定的高度，必須反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的本質(zhì)，失真太大就失去了意義：也不可能十分精確，把原型的所有細(xì)節(jié)都包含進(jìn)去，否則難以控制。</p><p>　　模型要足夠簡單，若太復(fù)雜，與實(shí)際系統(tǒng)差不多，則失去意義。建模應(yīng)抓住主要的本質(zhì)的因素。</p><p>　　令模型須反復(fù)修改、完善。根據(jù)評價(jià)結(jié)果，找出不合適的地方及原因，適當(dāng)進(jìn)行改。</p><p>　　現(xiàn)有模型應(yīng)充

93、分利用。</p><p>　　4.2.2模型的分析</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流通常是隨機(jī)的、非均勻的，總之是不確定的，無論數(shù)據(jù)包的到達(dá)時(shí)間按、長度還是處理時(shí)間都是隨機(jī)變量。性能分析要做的工作就是在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上，找出性能的定量參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，比如吞吐量與提供負(fù)載之間的關(guān)系、延遲隨負(fù)載的變化情況等，使用數(shù)學(xué)的工具主要是概率論與排隊(duì)論。</p><p>　

94、　4.2.3模型的評價(jià)</p><p>　　編寫一個(gè)程序，使它的行為和它所描述的模型系統(tǒng)一樣或非常接近，通過統(tǒng)計(jì)、分析這個(gè)程序的運(yùn)行結(jié)果來評價(jià)模型系統(tǒng)的行為。模擬法是一種非常有用的方法，系統(tǒng)模擬的三個(gè)階段是:編制模擬程序、運(yùn)行程序并測試它的行為、對模擬程序的行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在模擬過程中不得不作一些近似，要注意盡可能限制近似的程度。為精確起見，盡可能不能增加程序運(yùn)行的時(shí)間。 </p><p&g

95、t;　　4.2.4結(jié)果的統(tǒng)計(jì)、分析及與實(shí)際系統(tǒng)的比較</p><p>　　抽樣值的平均值稱為抽樣均值，大數(shù)定理指出:如果抽樣次數(shù)足夠多，則抽樣均值就非常接近于所期望的平均值。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，要考慮置信區(qū)間和置信度。</p><p>　　4.3總線網(wǎng)(CSMA/CD)性能分析評價(jià)</p><p><b>　　4.3.1系統(tǒng)概況</b></p

96、><p>　　本文的軟件實(shí)現(xiàn)部分主要完成以下工作:對本文提出的局域網(wǎng)性能模型進(jìn)行程序模擬，以便與數(shù)學(xué)分析結(jié)果相比較，證明性能分析的正確性;對一些重要的定量關(guān)系，繪出與數(shù)學(xué)公式對應(yīng)的圖形或曲線，以便直觀地考察不同參數(shù)之間的關(guān)系及相互影響。對給定的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能分析和評價(jià)，設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)性能分析/評價(jià)系統(tǒng)。分析/評價(jià)系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)用數(shù)學(xué)分析的方法計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)的主要的性能指標(biāo)，然后進(jìn)行性能分析，評價(jià)了該網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)和缺

97、點(diǎn)，并提出了改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的建議，供用戶參考。</p><p>　　軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的一些設(shè)定:</p><p>　　1. CSMA/CD的模擬程序中的重發(fā)時(shí)間不是從均勻分布中單獨(dú)選擇，也不是從二進(jìn)制指數(shù)分布中選擇，而是從隨機(jī)分布中選擇。</p><p>　　2. CSMA/CD的模擬程序中幀服務(wù)策略是FIFO，因?yàn)槭请S機(jī)訪問。</p><p>　　

98、3. CSMA/CD的模擬程序因?yàn)槭请S機(jī)訪問，所以服務(wù)為非窮盡式。</p><p>　　4.只有非持續(xù)型時(shí)隙CSMA/CD的時(shí)延分析結(jié)果由Tobagi和Hunt找出了數(shù)</p><p>　　值解答，其它的沒有。因此，本人設(shè)計(jì)了模擬和解決時(shí)延分析問題。</p><p>　　5.用戶數(shù)無限大，泊松到達(dá)，包括新分組和碰撞分組;</p><p>　　

99、6.任意兩站間傳播時(shí)延為t秒;</p><p>　　7.固定長分組和傳輸時(shí)間P;</p><p>　　8.任何時(shí)候，各站最多只有一個(gè)準(zhǔn)備發(fā)送的分組，包括曾碰撞的;</p><p>　　9.載波偵聽的動作發(fā)生在瞬間，而且發(fā)送到接收中間無倒轉(zhuǎn)時(shí)延;</p><p>　　10.傳輸失敗僅由碰撞造成無噪聲;</p><p>　

100、　11.兩個(gè)分組的任何部分發(fā)生重疊，都會導(dǎo)致破壞性的干擾，故都必須重發(fā);</p><p>　　12.退避策略:采用二進(jìn)制指數(shù)法k=min(10} r), 2的k次方，2t;</p><p>　　13.重發(fā)時(shí)間：從均勻分布中單獨(dú)選擇，從泊松分布中單獨(dú)選擇</p><p>　　14.該模擬模型的定位:為單服務(wù)員，非排隊(duì)系統(tǒng)，為隨機(jī)訪問機(jī)制，僅能根據(jù)到達(dá)的時(shí)間先后進(jìn)行模

101、擬;不排隊(duì)，要么發(fā)送，要么延遲一段時(shí)間，即退避一段時(shí)間。</p><p>　　15.針對各種變化需求，給出網(wǎng)絡(luò)變動后的結(jié)果和影響;</p><p>　　16.使用網(wǎng)絡(luò)圖示工具生成更簡明的報(bào)表;</p><p>　　17.模擬:平均時(shí)延=(等待時(shí)間+傳播時(shí)間+傳送時(shí)間)的總和/發(fā)送幀個(gè)數(shù);</p><p>　　吞吐量=完成傳送的幀長和/時(shí)間；介

102、質(zhì)利用率=有效傳送時(shí)間/總時(shí)間;</p><p>　　18.分析/評價(jià)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)五種協(xié)議:</p><p>　　非持續(xù)型CSMA/CD</p><p>　　非持續(xù)型時(shí)隙CSMAJCD</p><p>　　1一持續(xù)型時(shí)隙CSMA/CD</p><p><b>　　19.評價(jià)方法:</b></p&

103、gt;<p>　　吞吐量:如S>0.36，過大，必然造成延時(shí)增多(負(fù)載過重)</p><p>　　如S趨近于0，過小，延時(shí)少，資源浪費(fèi)嚴(yán)重(負(fù)載過輕)</p><p>　　如0.1<S<0.36，合適，較好利用資源，而又延時(shí)短(負(fù)載合適)</p><p>　　延時(shí):如T>…過慢(由模擬程序確定)</p><p

104、><b>　　如T<…過慢</b></p><p><b>　　如…<T<.…合適</b></p><p>　　介質(zhì)利用率:如u>0.4，過大，造成延時(shí)增多(CSMA/CD)</p><p>　　如u<0.1，過小，資源浪費(fèi)嚴(yán)重;如0.1 <u<0.4，合適;如u>0.

105、8，過大，造成延時(shí)增多;如u<0.05，過小.如0.05<u<0.8，合適;</p><p>　　20. CSMA/CD模擬:</p><p>　　空閑：凡是(發(fā)送時(shí)間一當(dāng)前時(shí)鐘)<t的發(fā)送幀，都應(yīng)準(zhǔn)備;</p><p>　　忙：只要信道忙，凡是準(zhǔn)備好的都應(yīng)退避;</p><p>　　S：凡是(發(fā)送時(shí)間一當(dāng)前時(shí)鐘)&l

106、t;t的發(fā)送幀都應(yīng)準(zhǔn)備;</p><p>　　t:凡是(發(fā)送時(shí)間一當(dāng)前時(shí)鐘)<P的發(fā)送幀都應(yīng)準(zhǔn)備;</p><p>　　沖突:只要信道有沖突阻塞信號，凡是準(zhǔn)備好的都應(yīng)退避;</p><p>　　S:凡是(發(fā)送時(shí)間一當(dāng)前時(shí)鐘)<t的發(fā)送幀，都應(yīng)準(zhǔn)備;</p><p>　　t:凡是(發(fā)送時(shí)間一當(dāng)前時(shí)鐘)<J+t的發(fā)送幀，都應(yīng)準(zhǔn)備

107、;</p><p>　　CSMA/CD模擬系統(tǒng)定時(shí)子程序:準(zhǔn)備的幀應(yīng)為哪些到達(dá)的幀，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)不同時(shí)，對準(zhǔn)備的幀的到達(dá)時(shí)間的約束不同;</p><p><b>　　4.3.2功能說明</b></p><p>　　模擬系統(tǒng)進(jìn)入主用戶界面后，可根據(jù)情況選擇不同功能。對于性能模擬而言，可以進(jìn)行總線網(wǎng)局域網(wǎng)模型的模擬。運(yùn)行前要輸入一些必要的參數(shù)，否則將

108、使用系統(tǒng)的默認(rèn)值，運(yùn)行相應(yīng)時(shí)間后可得出平均延遲等結(jié)果。中間結(jié)果數(shù)據(jù)可保存在數(shù)據(jù)庫中，供統(tǒng)計(jì)分析使用，并與理論計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較，用以評價(jià)模型正確性與可靠性。</p><p>　　繪圖子系統(tǒng)可以繪出一些重要的曲線供直觀地了解性能情況，對于性能的比較提供了很好的依據(jù)。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)性能分析/評價(jià)系統(tǒng)進(jìn)入主界面后，可輸入各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，單擊性能分析按鈕，可完成對給定網(wǎng)絡(luò)的性能分析，單擊

109、提高建議按鈕，可完成提高網(wǎng)絡(luò)性能的各種建議。</p><p>　　5校園網(wǎng)絡(luò)性能管理概述</p><p><b>　　5.1校園網(wǎng)簡介</b></p><p>　　校園網(wǎng)絡(luò)通常是指利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信媒質(zhì)和相應(yīng)的協(xié)議及各類系統(tǒng)管理軟件，將校園內(nèi)計(jì)算機(jī)和各種終端設(shè)備有機(jī)的集成在一起，同時(shí)又通過防火墻與外部的Internet網(wǎng)絡(luò)連接，以用于教學(xué)、科研