支持互联网高带宽实时视频应用的可扩展测量方法

摘要

支持互联网高带宽视频应用的可扩展测量方法属于网络性能测试方法技术领域，其特征在于：新增测试服务器利用IP地址到自治域号码的查询方法、自治域号码到域名的查找方法和测试性能排序，可以将各自治域内具有最优测试性能的服务器作为沿传输路径上各自治域提供自动测量的首选服务器。用户通过域名映射服务，可以找到各个自治域中可提供某项测量服务的测量服务器。用户采用服务器与客户机系统应用系统结合的主动模式和反射模式，有效地实现了网络与应用互通的测量方法，统一了视频应用用户、应用系统工程师和网络工程师对网络问题的描述语言。建立全时自动、分布式自主测量的环境，为测量者提供了基于命令行的数据报告及基于视频/音频的主观评价。

主权项

一种支持互联网高带宽实时视频应用的可扩展测量方法，包含依次实现的以下步骤：步骤(1)：初始化用户A和用户B分别在各自测量客户端MCA、MCB上安装数字视频传输系统DVTSA、DVTSB以及测量客户机系统dvping；在用户A、用户B各自所在的子网内分别安装带有DVTS测量服务器系统dvmcast的测量服务器MSA、MSB；在沿用户A到用户B，或者用户B到用户A的双向传输路径上的各个自治域内分别安装至少一台上述的测量服务器；该测量过程包括两种工作模式：主动模式和反射模式；主动模式：测量服务器端命令行中配置以下参数：IPv4版本或IPv6版本的协议、无循环/循环播放、指定DVTS视频文件名、单播目的地址和目标端口号/组播组地址及目标端口号，以便该测量服务器读取存储的DVTS视频文件，并以DVTS的视频流方式发到指定的目的地址，供经认证用户接收并显示相应的DVTS应用程序的音频和视频流；客户端命令行中配置以下参数：测量服务器地址及端口号；反射模式：测量服务器端命令行中配置以下参数：IPv4版本或IPv6版本，接收任意源组播的组地址，接收特定源组播的源地址和组地址，接收端口号以及目标端口号，以便该测量服务器把收到的实时DVTS视频流反射回发送主机；测量客户机系统dvping用以模拟产生与真实的DVTS视频流传输特征相同的随机数据流，以便与该测量服务器相结合，测量承载高带宽应用时的单向和双向网络性能，所述随机数据流采用了具有与DVTS的5+元组相同传输特征的数据流来作为用户端主动测量的“探针”，其中5+元组传输特征是：源IP地址、目标IP地址、源传输端口、目标传输端口、传输协议、传输报文格式，该随机数据流具有以下报文格式：IP头，包括对端的IP地址和本机地址；UDP头，包括指定的对端端口和本机指定或随机选择的端口；RTP头，包括时间截，用于计算丢包、延时和传输速率；DV-DIF块，其中的数据随机产生，块的数量取决于议定的传输速率；客户端命令行中配置以下参数：测量服务器地址及端口号；沿用户A到B或沿用户B到A数据传输路径上的M个自治域内分别部署了一台测量服务器MSj，j＝1、2、3......M；考虑A、B所在子网内的测量服务器，沿A至B方向，分别是：MSA，MS1，......MSM-1，MSM，MSB；每台测量服务器连入互联网，静态配置或动态获得新增测量服务器的IP地址为x.y.z.w；在每台测量服务器上安装多种测量工具的服务器端模块及其对应的自动注册功能模块；在注册管理服务器上安装域名服务模块，使之具有testtool.foo.bar子域的域名服务的功 能，提供形如*.testtool.foo.bar的域名解析服务；同时，在注册管理服务器上安装与上述多种测量工具的服务器端模块对应的客户端模块；将路由器的边界网关协议BGP路由表导入与之相连的查询服务器QS1，查询服务器QS1的域名是test1.foo.bar，QS1注册到其上一级域名服务器，其域名是＊.foo.bar，用以完成用户对A和B之间传输路径上沿各自治域内边界路由器的IP地址e.f.g.h所构成的h.g.f.e.test1.foo.bar的文本域域名解析服务，从而查找到对应的自治域号码as＊＊＊；在数据库服务器DB上安装SQL数据库系统，以测量服务器IP地址、域名、自治域号码、可提供的测量功能、性能指标、注册时间这些数据项组成的记录格式保存已注册测量服务器的有关参数；步骤(2)：新增测量服务器开机运行，以特定形式构成的域名格式向注册管理服务器发送请求认证和注册信息，构成为：注册特定字符.可提供的测量功能.次高级域名.最高级域名，格式为：reg.testtool.foo.bar；步骤(3)：注册管理服务器分析查询日志，对符合上述域名格式的请求，可初步确定其可能是能提供testtool功能的新增测量服务器，且其IP地址为x.y.z.w，将其IP地址通知数据库服务器DB暂存并纪录该服务器可能提供的测量功能；不符合的，将其忽略；步骤(4)：数据库服务器DB查询在册的注册数据库列表，如果该地址不在列表中，或离上次注册时间24小时以上，执行步骤(5)；如果该地址已在列表中，且离上次注册时间24小时以内，认为其已经完成注册，执行步骤(11)；步骤(5)：注册管理服务器根据该新增测量服务器可能提供的测量功能，调用自己相应的测量功能客户端模块，对具有以上IP地址的测量服务器进行所设定的功能测试及性能测试；若同一自治域内有多台测量服务器，注册管理服务器将对多台测量服务器分别进行功能测试及性能测试；步骤(6)：如果通过了功能测试，注册管理服务器向查询服务器QS1查询该IP地址对应的自治域号码as＊＊＊；如果没有通过功能测试，注册管理服务器通知数据库服务器将该IP地址删除；步骤(7)：将查到的以IP地址、自治域号码这些数据项组成的记录存入数据库服务器注册数据库中，并根据同一自治域内多台测量服务器的所设定的同一测量功能的测试性能进行排序，将最优性能者作为该自治域首选测量服务器提供服务；步骤(8)：将步骤(6)中查询服务器QS1查到的自治域号码，采用自治域号码到测量服务器IP地址的查找方法，向注册管理服务器逐个地发出由所得到的自治域号码和注册管理服务器域名共同构造的新域名as＊＊＊.testtool.foo.bar，同时发出域名解析请求，获得具有该IP 地址的测量服务器的域名；步骤(9)：数据库服务器DB将以(测量服务器IP地址，自治域号码，域名，可提供的测量功能，性能指标，注册时间)记录格式保存已注册测量服务器的有关参数，正式写入注册数据库列表；步骤(10)：数据库服务器DB定期对在册的测量服务器进行轮询，完成功能测试及性能测试，通过功能测试的，保持原来记录；不能通过功能测试的，删除原来记录，更新注册数据库列表；步骤(11)：重复步骤(1)-(9)，将多个新增测量服务器的有关信息存入数据库服务器的注册数据库中；步骤(12)：用户A在本地主机上使用路由跟踪traceroute网络测量工具获得从用户A到用户B网络传输路径上所经过的各自治域边界路由器相应端口的一系列网络IP地址a.b.c.d；步骤(13)：根据以上一系列网络IP地址，构造新的域名d.c.b.a.testtool.foo.bar，向注册管理服务器发出域名解析请求，得到沿路各自治域内最优测量服务器的IP地址；步骤(14)：用户A按以下步骤向用户B所在子网内的测量服务器MSB进行从用户A到用户B的网络双向传输性能测量；步骤14.1.用户A通过测量客户端MCA向测量服务器MSB的通用网关接口CGI发送请求进行各种网络性能测量的命令，CGI收到后，启动身份认证模块，对用户身份进行认证；步骤14.2用户A身份认证通过后，通过登录测量服务器MSB的网页选择该测量服务器与DVTS结合的主动测量模式，MSB读取存储的DVTS视频文件，将DVTS视频文件发送至用户A；步骤14.3用户A在MCA上启动DVTS标准接收程序，接收和显示DVTS视频数据流，测量服务器MSB将传输时间段内网络传输速率的监控数据曲线发送给用户A；步骤14.4用户A身份认证通过后，通过登录测量服务器MSB的网页选择该测量服务器与测量客户机系统dvping结合的反射测量模式；步骤14.5用户A在MCA上启动运行DVTS测量客户机系统dvping，配置有关参数，向测量服务器MSB发送模拟真实视频随机数据流；步骤14.6测量服务器MSB在收到该随机数据流后，将该数据流发送回用户A；步骤14.7用户A根据公式计算双向丢包、延时和传输速率，将计算机结果显示在MCA上；步骤14.8用户A通过登录测量服务器MSB的网页选择该测量服务器与DVTS结合的反 射测量模式；步骤14.9用户A架设DVTS系统外设，将实时采集的真实视频流数据发往测量服务器MSB，MSB收到该实时视频数据流后将该视频流发送回用户A；步骤14.10用户A在MCA上启动DVTS标准接收程序，接收并显示DVTS实时视频流；用户A按照步骤(14)完成各种测量方法，若其中的任何一项测量性能满足要求，就可以成功启动用户A与用户B之间的DVTS应用；若性能不能满足要求，则执行下一步骤；步骤(15)：用户A按以下步骤进行逐点故障诊断：步骤15.1用户A通过测量客户端MCA与除MSB外的最靠近用户B的测量服务器MSM进行如步骤(14)中所述的双向性能测量，若性能满足要求，便判断故障发生在部署了测量服务器MSM的自治域到用户B之间的网络段；步骤15.2若性能不满足要求，用户采用由步骤(14)中所述方法，检查由用户A到距用户A更近的测量服务器MSM-1这一网络段双向传输性能，若性能满足要求，则判断故障发生在部署测量服务器MSM-1的自治域到用户B之间的网络段；步骤15.3以步骤15.1，15.2类推，用户A依次完成与离用户A距离由远至近的MSM-2，MSM-3，，......MSA的测量，直到发现故障所在的网络段为止；步骤15.4与离用户A最近的故障所在的自治域内的网络管理员联系，协调解决网络传输瓶颈问题；步骤15.5从离用户A最近的故障点开始，由A向B，逐点与各自治域网络管理员协调，解决故障点，直至所有网络传输瓶颈解决；如果用户A到用户B的传输路径与用户B到用户A的传输路径相同，则由用户A发起的到用户B的双向测量完成后，也就完成了用户A收发双向视频应用的传输的测量，同时也完成了用户B到用户A发收双向视频应用的传输测量；步骤(16)：成功启动用户A与用户B之间的DVTS应用；如果用户A到用户B的传输路径与用户B到用户A的传输路径不相同，执行步骤(17)；步骤(17)：同理，仿照步骤(12)-(16)，可完成用户B到用户A沿数据包传输路径上故障段的发现与解决，从而完成用户B到用户A发收双向视频应用的传输测量。