CN1832415A

CN1832415A - 分析通信网络的系统和方法

Info

Publication number: CN1832415A
Application number: CNA2005100230127A
Authority: CN
Inventors: R·M·西尔弗曼
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: Qindarui Co.
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2025-11-14
Also published as: US7769850B2; CN1832415B; US20060153089A1

Abstract

提供了一种系统和方法，用于使用包括诸如设备类型、位置和链接速度的属性的网络资源管理数据，以便模拟网络性能和识别性能问题。本发明提供对于一个或多个网络段(例如一个或多个中继段或端对端)所测量和观察到的性能数据，以便可以实现对网络中减少的性能的识别。此外，本发明可提供基于对网络中的一个或多个部件的计划改变的性能影响的预计。性能度量、查验时间、MIB数据、链接速度、传播延迟、设备等待时间、串行化速率、会话速度、会话利用和其他数据被用于模拟网络以便确定或分离待决问题，并预测对网络的潜在改变的性能影响。

Description

分析通信网络的系统和方法

技术领域

本发明一般涉及用于对通信网络进行基准化和模拟的系统和方法，并更具体地涉及对通信网络进行基准化、监控、故障检修和模拟的系统和方法。

背景技术

诸如路由器的网络设备典型地测量和记录有关已知为“MIB”的内部控制块中它们的部件的有效性和利用的信息。诸如VitalNet^TM和Concorde-Health的网络管理工具读取管理信息库(MIB)控制块内容并记录查验(ping)回波数据包的往返行程次数。这些管理工具还从网络路由器MIB中的SNMP MIB数据中捕获链路利用。典型地把过度利用的链路报告到热图中的基于每周或每月的管理。网络管理人员可以使用这些类型的工具来尝试把数据包丢失或长响应时间的查验事件与MIB控制块内容联系起来，以便发现网络路径内过度利用的、损坏的或失谐的部件。他们还可以使用链路利用数据来与某个利用阈值相比较，以便在尝试阻止利用问题的发生时预先要求额外的能力。用于产生热图、趋势报告和其他的商品级别上的网络服务的这种技术和方法已历经数十年，并且很容易理解。

然而，尚不存在把由所述工具产生的数据映射到对于商业需求的实现的已知方式。例如，依靠这些工具产生的由MIB值导出的热图是可能的性能问题的指示符，但是所述热图无法独立地确定是否存在性能问题或(可能有关商业的特定部分的)特定的链路是否为原因。而且，热图可能无法识别在连接中重度利用高速链路是否为瓶颈，该连接也包括慢得多的、轻度利用的链路。因此，MIB值提供了在沿着网络路径的离散点上的状态的良好理解，但通常不能提供及时的问题解决和对额外能力的有效投入的管理目标所需的端对端性能的理解等级。

除了其目前在端对端网络评估中有限的可用性外，对MIB数据的使用存在其他的局限性。两种这样的局限性在于不精确的设置规范(例如，在MIB中记载不精确的链接速度值)和控制块计数器问题(例如，在某时段内接收的数据包的数量是11,000但计数器只能进到9,999，则计数器复位并且读取1,001而不是11,000)。如果MIB值是不精确的，那么从MIB数据中导出基线和当前网络性能值的效果将受到严重影响。

总而言之，在最好的当前技术中仍存在下列情形：

(a)基于MIB数据的分析很难被外推超出单中继段级别。

(b)由于设置的不精确性或控制块复位问题，单独的MIB值经常不精确。

(c)查验值会不精确地反映用户业务，因为(i)查验是ICMP，而不是TCP协议，以及(ii)在比用户业务低得多的优先级上处理到路由器的查验。

(d)使用查验的端对端分析通常是不精确的，因为(i)当通过查验发现端对端排队延迟时，难于确定在哪个方向和哪个中继段中发生延迟，以及(ii)测试网络的查验数据包的出站和返回路径可能具有不同速度并可能途经不同路径。

查验测量提供对网络性能的端对端视点。网络性能特征在于，对于诸如文件传送的流应用的网络吞吐的性能，以及对于诸如商业交易或询问响应交易的应用的网络响应时间的性能。如通常所捕获的查验测量典型地指示对于交易类型的应用的潜在性能问题，但不针对吞吐类型的应用，因而在网络管理的现有技术中，所述查验测量部分地完善了所经历的管理差距，其中仅仅将使用基于MIB的值。而且，甚至对于交易类型应用的性能的分析，尽管测试发现延长的查验时间是有用的，因为它指示沿着路径的某处出现排队，但该测试不能总是可靠地检测到沿着路径哪里可能出现利用。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了一种模拟网络的方法。该方法包括以下步骤：获得有关一个或多个网络中继段的一个或多个度量，通过所述一个或多个网络中继段的一个或多个度量来计算一个或多个性能评定，以及基于所述计算步骤来运算一个或多个网络中继段的整体基线能力，以便用于特征化一个或多个应用的影响、识别由网络部件所减少的性能以及预计通过更换网络部件所导致的影响中的至少任意一个。

在本发明的另一个方面中，提供了一种管理网络的方法。该方法包括以下步骤：识别将被分析的一个或多个网络路径，并沿着所述一个或多个网络路径从一个或多个网络设备中收集管理信息库(MIB)数据和查验数据。该方法还包括运算来自MIB和查验数据的一个或多个输出。所述输出包括对于一个或多个网络路径的基线和当前可用的流速、一个或多个网络路径的当前可用的会话速度、一个或多个网络路径的等待时间、一个或多个网络路径的当前流利用和沿着一个或多个网络路径的当前排队时间。该方法还包括从所述运算步骤的一个或多个输出中产生一个或多个流应用的基线和当前性能以及一个或多个会话应用的基线和当前性能，以便用于识别沿着一个或多个网络路径的减少的性能。

在本发明的另一个方面中，提供了一种用于模拟网络的系统。该系统包括用于获得有关网络的一部分的度量的装置，用于从一个或多个度量中计算一个或多个性能评定的装置，以及用于基于所述性能评定来运算所述网络的一部分的整体基线能力的装置，以便用于特征化一个或多个应用的影响、识别由网络部件所减少的性能和预计通过更换网络部件所导致的影响中的至少任意一个。

在另一个方面中，提供了一种计算机程序产品，其包括具有包含于媒介中的可读程序码的计算机可用媒介。所述计算机程序产品包括至少一个部分，用于识别将被分析的一个或多个网络路径，沿着一个或多个网络路径从一个或多个网络设备中收集管理信息库(MIB)数据和查验数据。所述计算机程序产品还包括至少一个部分，用于运算所述来自MIB和查验数据的一个或多个下列输出，以便调谐或识别一个或多个网络路径中的问题。所述输出包括对于一个或多个网络路径的基线和当前可用的流速、一个或多个网络路径的当前可用的会话速度、一个或多个网络路径的等待时间、一个或多个网络路径的当前流利用以及沿着一个或多个网络路径的当前排队时间。所述计算机程序还包括至少一个部分，用于从所述运算步骤的一个或多个输出中产生一个或多个流应用的基线和当前性能以及一个或多个对话应用的基线和当前性能，以便用于识别沿着一个或多个网络路径的减少的性能。

附图说明

图1是本发明示例性环境的实施例的框图；

图2A和2B是两个中继段客户端经由路由器到服务器的连接的示例性

实施例；以及

图3-7C是示出了用于使用本发明的步骤的实施例的流程图。

具体实施方式

本发明一般针对使用网络资源管理数据(诸如来自用户文件、跟踪路由和其他探测发现命令或技术，和例如来自网络管理工具VitalNet^TM和Concord e-Health)的系统和方法，所述网络资源管理数据包括属性，诸如设备类型、位置和用于建立网络连接性的数据库模型的链接速度。该模型包括对网络设备和连接它们的通信链路的描述。每个这样的设备-链接-设备的连接被称为“网络中继段”。包括在数据库初始设置中的是可以从中执行网络的基线数学分析的数据；所述数据包括链路终点位置(或距离)、设备位置和设备等待时间。使用彼此隔离并以短脉冲形式发送的较长和较短的查验数据包来执行查验，以提供用于对基线网络性能的分析的数据，所述分析独立于文件并且是基于MIB的基线分析。

通过“网络基线性能”，它典型地意味着在处理正执行单个特定任务的单个新用户的工作时不存在其他用户的网络(即网络路径)的性能。因此，基准化步骤回答了诸如“跨每个端对端网络路径的可能的最佳文件传送速率是多少以及跨每个端对端网络路径的可能的最佳网络级别交易响应时间是多少？”的问题。

除了基线性能之外，新的技术也覆盖对网络的当前性能的分析。“网络当前性能”通常指在处理正执行单个特定任务的单个新用户的工作时包括当前使用网络的用户的情况下的网络性能。因此，确定网络当前性能的步骤回答了诸如“跨每个端对端网络路径的当前可实现的可能的最佳文件传送速率是多少以及跨每个端对端网络路径的当前可实现的可能的最佳网络级别交易响应时间是多少？”的问题。

除了确定网络的基线和当前性能级别之外，本发明的系统和方法允许对网络潜在改变的容易和精确的“假定”模拟，所述改变诸如额外业务的性能上的影响、链接速度增加或客户端和服务器之间的距离的改变。通过提供对由于队列建立、传播延迟或网络业务的慢速串行化或处理而减慢了跨网络连接的整体性能的部件的快速识别，在网络资源管理数据库中建立这样级别的分析能力使问题分析和解决更加便利。

因此，本发明提供了对于一个或多个网络段(例如一个或多个中继段或者端对端)所测量和观察到的性能数据，以便可能实现对网络中减小的性能的识别。此外，本发明可提供基于对网络中一个或多个部件的计划改变的性能影响的预计。

图1是本发明示例环境的实施例的框图，一般地由标号100表示。环境100可以包括性能管理服务器105，用于运行性能跟踪、模拟和基准化软件。此外还包括的可以是仪表板110(即显示器)，用于显示被监控的网络单元和状态；以及性能数据库115，用于在性能管理服务器105的控制下存储性能和状态数据。

示例环境100还可以包括一个或多个网络链路125A-125D连同各种网络部件120A-120I，例如，网络设备、路由器、应用程序、网桥、网关、服务器等等，它们均适合于它们在网络中的位置和功能。根据部件的类型和作用，网络部件125A-125I中的每一个还可以包括由每个网络部件所维护的管理信息库(MIB)。

在本发明中，网络中的每个中继段(也就是，在整个网络中的每个中继段或端对端路径中的每个中继段)可以被分析以提供某个时段中的有关每个中继段的性能的度量。如本领域普通技术人员将认识到的，这些度量可以包括但不局限于以下内容：

-有关中继段的速度，其可以包括理论上和参数上控制的速度。

-传播延迟。

-设备等待时间。

-利用(例如，测量值对理论值的百分比或比率)。

-数据包丢失速率。

-输入字节速率。(特定时间间隔中在设备的网络接口上接收的字节或八位组的数量。所述时间间隔是由网络管理所设置的MIB刷新率，并且典型地被设置为5、10或15分钟。)

-输出字节速率。

-输入数据包速率。(特定时间间隔中在设备的网络接口上接收的数据包的数量。)

-输出数据包速率。

-跨中继段的查验时间，其可以包括对于较小和较大数据包的单独查验时间。

在这些度量中，利用、数据包损失速率、输入/输出字节速率、中继段的查验时间和输入/输出数据包速率相对于时间而变化。其余的度量(即，速度、等待时间、传播延迟等等)通常保持不变，除非可能由网络工程师有意地进行修改。

根据这些度量的值，可以计算给定中继段的性能计算(即一个或多个性能评定)。一旦进行了计算，可以将多个中继段的单独中继段的值结合使用，以便用这样的方式确定网络路径的端对端行为，所述方式是关于提供对网络的不同方面的理解，所述不同方面包括这些：

(i)特征化不同类型的应用并计算它们将如何在网络上执行。

(ii)哪些网络部件可能对减少的性能负有责任(例如瓶颈节点)以及所述部件对于所减少性能的贡献的程度是多少。

(iii)预计网络中任何链路上的任何部件的改变(例如升级或替换)可能会对整个端对端路径的性能有什么影响。

典型地，存在网络来支持分布式应用，它们可以被特征化为运行代码的那些应用程序，其在某个点上需要跨网络将数据传送给对方。典型地，数据传输开始于当例如开放式系统互联(OSI)层7的用户应用程序将数据缓冲并发布“发送”命令时，例如，所述命令把将要跨API(例如OSI层6)传送的数据转发到诸如传输控制协议(TCP)或因特网控制报文协议(ICMP)的功能，以便开始对跨网络传输到对方的数据进行格式化的进程。

应用建档(profiling)可以被用于确定通过应用呈现到网络的业务的特性。采用对行业(LoB)人员有意义的并可通过网络人员测量的方式的应用业务的特征化实例使网络人员能够把网络管理工具所收集的数据转变为关于所述网络符合LoB要求的程度的精确信息。在一个方面中，本发明的系统和方法通过把有关网络部件的数据处理成有关应用性能的有意义的信息而提供相关的网络性能数据给LoB需求。

因为应用建档可以直接关联于与商业需要相关的网络性能，所以通过本发明的系统和方法还提供了应用建档的精确描述。根据本发明，应用可以被建档包括工作单元集，其中每个工作单元集需要将完成特定数量的转向(跨网络的行程)来发送和接收的特定数量的字节。由应用所执行的工作单元的例子包括但不局限于以下内容：

-工作会话单元，包括“m”字节的单次传输和“n”字节的单次接收(例如，TN3270询问/响应)

-多转向的工作会话单元，包括具有全部所传输的“m”字节和所接收的“n”字节的“p”次转向(例如，使用确认和“向下获取”功能的基于SQL的对数据库行的检索)

-工作流单元，包括将被传输的“n”兆字节的数据(例如文件传送应用)

所述系统和方法还提供将被特征化的网络部件，以便可以在下述的一个或多个情况下提供在支持工作的应用单元时对它们性能的计算，所述情况有：

-当呈现新的工作单元时，基线条件是经历零利用时的部件的特征。

-当对部件呈现工作单元时，当前条件是经历当前的(例如已知的)利用级别时的部件的特征。

-假定条件是一个或多个部件的特征，其中出于模拟的目的而计算在已改变条件下的工作单元的性能。

根据本发明，可以基于部件的固定度量(例如，速度、设备等待时间和/或距离)和可变度量(例如，利用、平均数据包大小和/或数据包损失率)执行网络部件性能的运算。而且，在基线、当前和假定条件下执行工作单元的部件的能力可以从部件的固定和可变度量中进行运算。部件的固定度量典型地来源于资源管理数据，并当做出对资源的改变时可进行更改。可变度量可来源于MIB数据，并且每当存在对于MIB的SNMP“获得(get)”时可以被改变，这通常会在大约每5到15分钟发生，但也可以不同。应用简档(profile)特性也可以来源于轨迹、应用业务流分析软件、应用文件或应用设计者。

仪表板的考虑

LoB的管理人员和网络的管理人员可以需要不同的仪表板(例如110)，其根据他们的兴趣领域或关心领域来反映出状态。例如，如果路径中的链路出现故障，而具有足够性能的后续路由正在传送用户业务，则根据网络管理员的观点存在红色条件(即链路故障)，而根据LoB管理员的观点存在绿色或黄色条件。或者，如果存在丢失或延迟的业务，LoB管理员可以看到黄色条件。

由于LoB典型地直接或间接地负担网络费用，LoB的管理通常想要了解在支持他们的商业时的网络有效性。LoB的管理可能想了解，网络以适当的安全级别一致地到达所有需求方，所述安全级别可能由服务级别协定(SLA)强迫实施，用于可靠性、弹性、性能以及成本有效性。

响应于今天的LoB管理需要，如通常所知的，网络管理员可以部署具有链接和部件冗余的防火墙保护的IP网络。通过传输查验(例如回送数据包)和收集MIB数据(例如设备控制块计数器记录)来完成网络性能的测量。通过性能管理服务器105可以控制测量过程，同时例如把结果存储在性能数据库115中。

查验经常用来回答有关可用性和性能的问题，因为当查验无法成功完成它们的往返行程时，这典型地是某个网络部件不可用的结果，而当查验成功时，它们的往返行程时间结果可以被存储和接着进行比较，以便确定在查验传输之时的性能等级。然而，不同于通常为依靠IP网络的TCP协议的用户应用业务，查验是相对于IP的ICMP协议，并易于遭受延迟和丢弃，其无法代表实际的用户业务所经历的性能。除了查验无法提供网络性能和可用性的精确测量的事实之外，查验容易和廉价地执行并代表了网络的性能和可用性，其足以成为有意义的值。

尽管在大多数情况下执行查验来反映端对端性能，但MIB数据反映用户指定时间间隔上跨网络的逐个设备和逐个端口的网络状态。在对于性能和能力管理的特定兴趣中，MIB通过时间间隔来收集和记录业务和丢弃率，借此可以容易地推断资源利用。如果查验丢失，或者如果查验往返路程时间花费了多于通常的时间；则可以沿着查验路径执行MIB分析以确定沿着网络路径的哪个(如果有的话)特定部件遭到丢弃或过度利用。因此，MIB数据独立地或与查验协同作为用于问题、能力和性能分析的基础。

可以根据度量定义网络性能。例如，在上午9:30执行的花费了835ms完成的查验可以与上午7点花费了562ms的查验作比较。利用的峰值为92％或其他预定阈值的链路可以被标记用于升级。而且，指明了web应用响应时间对于工业来说是次等的第三方测量可以触发对边缘网络服务的提供者的呼叫。在所有这些示例中，技术分析员或管理者使用测量作为决定的基础。

本发明的系统和方法通过网络测量来提供用于得出正确推理，不论所述推理是关于问题、调谐、服务等级或模拟计划中的改变。所述系统和方法至少提供下述内容：

-确定对于单个和多个中继段的连接的网络度量，

-运算在其服务的各种应用上的连接度量的合成效应，

-跟随用于全面的、经济的问题解决的算法过程，以及

-提供一种用于精确地确定哪里和何时应投入基础结构的方法。

此外，可以包括能够捕获轨迹以及存储接口上可见的所有数据包的较新工具，从而扩展和最大化对当前的工具投入的使用，同时提供用于投入的有序路径并在所述较新的工具技术可用的位置和时间实现它。而且，所述系统和方法提供用于根据商业需求来调整网络服务等级管理的基础，以及提供用于智能地、精确地和主动地避免问题并解决问题的基础。

收集网络性能数据

网络性能数据典型地来自一个或多个源，其可以包括查验、MIB数据、轨迹数据和用户文档编制。

查验

查验包括由ICMP传输和接收的回波数据包，所述ICMP还计算查验的全部往返行程时间。由于ICMP通常是实际上所有TCP/IP栈的部件，如果用户访问能够传输查验的设备，以及如果查验没有被路由器过滤器所阻塞，则几乎所有的IP设备响应于所述设备的查验。简单说来，查验通常可用于任何地方，它廉价并且易于使用。

一种查验策略是使用通常所知的“跟踪路由”命令来确定路由器的存在和顺序(所述顺序例如沿着某一路径)，并接着基于该确定，将查验从测试站源传输到沿着路径的每个路由器，并接着传输到终点目标。以此方式，能够观察到沿着路径的延迟的形成。

一般而言，如果对目标执行了多个查验，则来自具有最小往返行程时间的那个查验组的查验代表了通过网络的可能的最佳时间，并因此代表了网络特性的基本的基础物理成分。由于到目标的所有的查验经历相同的基础网络物理成分，如果一个查验花费了多于用来遍历网络的最小时间，则所有额外时间包括了等待来自忙碌的网络设施的服务的网络队列时所花费的时间。

尽管查验可以具有大量信息，但也存在应该考虑到的局限性。每个局限性反映了基本事实的某个方面，即查验不是终端用户业务。首先，查验的开销本身可能给网络增加压力。用于测试不良执行以及可能已经被过度利用的网络的查验促成了不良性能。第二，将路由器作为目标或起点的查验测试可能示出了比网络中的实际的用户业务正在接收的等待时间和数据包丢失率高得多的等待时间和数据包丢失率。这种较高的等待时间典型地是因为：不同于由路由器处理的用户业务，到路由器的查验通过路由器的ICMP栈，在ICMP栈中以很低的优先权处理查验。第三，对于到终端站目标的查验测试，如果实际的用户应用正在TCP上运行，则查验测试只能通过测量ICMP性能来模仿端对端性能。而且，用于查验ICMP业务的路由器路径可以不同于用户TCP业务所采用的的路由器路径。第四，典型地，一般每几分钟进行对资源的查验。如果业务的尖峰信号出现持续一分钟或更少，查验可能无法识别它们。此事实使得查验的方法在用于诊断某些高端简档性能问题时不太有效，所述问题诸如佣金交易场所上多点传送微脉冲串(microburst)和影响网站的暂时性业务尖峰信号。

MIB数据

MIB数据典型地驻留在路由器和其它网络设备的控制块中。MIB数据的示例可以包括十五分钟时间间隔内在一个接口上输入字节和输出字节的计数以及对路由器CPU利用的测量。通过SNMP轮询设备MIB，以便收集性能数据用于分析或趋势判断中。

然而，不同于不是用户业务的查验，MIB具有对于包括统计的网络分析员的优点，所述统计是实际用户业务的计数和测量以及设备状态。但是，尽管查验提供用于获得端对端性能描述的快速和容易的方法，但MIB仅给出独立部件的详细视图，而当前不存在从MIB数据中导出端对端性能评估的系统的方法。所述系统和方法提供了分析的方法，用于使用MIB数据来分析通信网络(即，它的端对端网络连接)。此外，所述系统和方法提供了使用查验分析来作为检查机制，以克服公知的MIB数据的不精确性。本发明的再一个目的是使用新的MIB分析方法的结果来克服公知的查验分析中的不精确性。

单个和多个中继段的网络路径的数值分析

本发明的系统和方法提供了执行网络路径的数值分析，包括至少确定沿着路径的速度、长度、设备特性和利用，所述数值分析可以包括单中继段路径的数值分析和/或多中继段路径的数值分析。

单中继段路径分析

单中继段可以是下列两种原因的值。第一，多中继段终端用户连接的任何详细分析典型地需要对部件中继段的了解。第二，能够从它的各个中继段的总和中构建多中继段端对端连接的精确视图。然而，可能需要额外考虑用于确定多中继段连接的网络性能，这在下面的多中继段分析部分中进行描述。

通过以下进一步讨论的四个度量可以特征化单中继段连接的性能。这四个度量包括链接速度、传播延迟、设备等待时间以及利用(其通过数学函数与影响排队的性能相关)。

链接速度

可通过连通性的时钟脉冲来确定链接速度，诸如调制解调器(模拟链路)、数字服务单元(DSU)/信道服务单元(CSU)(数字链路)、网络接口连接(NIC)(LAN)或千兆比特接口转换器(GBIC)(光纤信道)。时钟脉冲速度确定商业机器的链路出站队列上的字节流被分为比特并放置于网络上的速率。把所传输消息的字节转变成比特所花费的时间被称作串行化时间。消息的串行化时间的公式可以在数学上描述为：

(串行化的字节*8)/链接速度＝串行化时间 (等式1)例如，使用19.2kbps的调制解调器跨单中继段网络单向传输的1200字节的消息得出以下的计算：

8*1200＝9600/19200＝0.5秒。

传播延迟

传播延迟与通过示例性的NIC、调制解调器、DSU/CSU或GBIC传播的信号所行进的距离成比例。在广域网中，信号通常以稍微小于光速一半的速度行进，并且用于估计广域网连接的传播延迟的好的公式可以描述为：

(链路距离/186000)*2.1＝传播延迟 (等式2)例如，对于连接纽约城和旧金山(接近2582英里的距离)的数据链路的传播延迟可以计算为：

(2582英里/186000)*2.1＝29ms单向传播延迟(估算)。

设备等待时间

设备等待时间是处理数据包所需要的沿着传输路径的设备的处理时间。对于在连接中间的路由器，数据包处理可以包括接收数据包、执行检查和的处理以及确定通过哪个端口来转发数据包。第一代路由器中，此处理部分由路由器的CPU执行，并且每个数据包的平均处理时间是4ms。近来，路由器处理数据包而不用CPU干涉，而且设备等待时间典型地小于1mc，即使是当使用了诸如QoS(服务优先级排队的质量)的复杂函数时。同样地，在网络的终点，其中TCP或ICMP层可以被包括在传输中，在较早的设备中，3或4ms的设备等待时间曾是普遍的，但在如今的终端设备中，设备等待时间通常远小于1mc。值得注意的例外是当查验路由器的时候。当路由器是查验的目标时，它的处理器典型地涉及处理ICMP数据包，并且这以最低的优先级进行。当路由器被查验时，其通常示出比起它们只是业务的网络中间转发器之时的更高的等待时间和更多的数据包损失比例。

利用

利用影响用户业务，因为当提供服务的设施已经被其他业务所使用时，到达该服务器的新业务典型地必须在队列中等待服务，直到前面的业务已经被处理为止。单中继段连接上的利用的影响是直接了当的。不管通过其他用户使用了什么业务，其对新用户都是不可用的。如果19.2kbps链路的利用是30％，则链路的70％是可用的，因而可用带宽是0.7*19200＝13440bps的可用带宽。基于可用带宽计算性能给出包括串行化时间加排队影响的结果。例如，如果19.2kbps链路利用了50％，则对于进入该中继段的1200字节的数据包的新业务来说，链路上的可用带宽需要的排队和串行化时间是：

0.5*19200＝9600bps可用带宽，

并且由于1200字节的数据包在长度上为9600比特(1200字节*8比特)，并且用于排队加串行化时间的公式是：

消息大小/可用带宽＝排队时间加串行化时间 (等式3)

结果为：

9600比特的消息/9600bps的带宽＝1秒。排队时间加串行化。

而且，由于排队时间加服务时间等于1秒，并且由于链接速度是19200bps，那么当1200字节的消息被串行化为9600比特时，进行串行化花费了0.5秒。由于串行化加排队时间总共为1秒，并且由于串行化部分是0.5秒，则因此排队时间也是0.5秒。

多中继段路径分析

终端用户业务实际上经常变化，并通常在它的端对端网络路径中遍历若干中继段。为了更正确地设置服务等级协定阈值和正确地把数值分析应用到网络数据，了解不同类型的用户应用在多中继段网络中怎样运行可以是必要的。

图2A和2B是经由路由器的两个中继段客户端到服务器的连接的示例性实施例。图2A示出了具有相同速度(即9.6kbps)的两个中继段220和225的两个链路，而图2B示出了类似结构，其具有不同于第一中继段220的速度(即9.2kbps)的速度为19.2kbps的第二中继段230。

参考图2A，如果客户端205的用户传输1200字节的数据包到服务器215，因此跨连接的端对端网络速度(串行化速率)是每秒4800比特。然而，将文件从客户205跨网络传输到服务器的网络速度(串行化速率)是每秒9600比特。

图2A的这两个表面上等同的示例的结果是不同的(原因下面讨论)，这暗示着对于多中继段网络，从端对端的视点来看，不存在对问题的单一的“正确”回答，“网络速度是多少？”其回答取决于应用的类型，并可以不同于常规的、脉冲化的和流应用。这对于服务等级协定具有深刻含义。

对于两个不同示例性应用的不同速度的原因可以用当代的路由器处理数据包的方式来发现。当当代路由器接收数据包时，路由器在处理数据包之前接收整个数据包。路由器可以执行代数检查和处理，以确定是否任何比特已经丢失或被破坏。如果有比特被损坏，则数据包被简单地丢弃。如果没有比特丢失或被破坏，则可以执行某种额外处理以便把数据包路由出正确的端口，沿着路径移动。可以进行进一步的处理，以便处理最大传输单元(MTU)碎片或QoS排队。在较早时，该处理的总和被称作“设备等待时间”，而在最新一代的路由器中，该处理经常在低于毫秒的时间内发生。

尽管低于毫秒的设备等待时间不是显著问题，但路由器在处理数据包之前拖出整个数据包的这个事实是十分显著的，因为这意味着路由器正在执行存储和转发操作。这个含义是，在多中继段的层3网络中，在每个中继段上数据包被重新串行化。因此，可以解释上面图2A的表面上矛盾的结果，因为4800bps的结果来自这样的事实，即，当客户端205传输9600比特的数据包时，存在使它到达路由器210所需的一秒钟的串行化时间。在路由器210接收和处理数据包之后，路由器的调制解调器重新串行化该数据包并把它转发到服务器215。这次重新串行化花费了另一秒。在该示例性网络中，共花费串行化端对端的两秒钟时间来传输9600比特的数据包。执行9600比特的工作的两秒钟的时间意味着端对端串行化速率因此是4800bps。

然而，对于诸如文件传送的流应用，网络的串行化速率接近连接路径中瓶颈设施的速度。在图2A的第二示例中，存在包括两个相等瓶颈的两个9600bps的链路，因而，根据流应用的观点，网络的速度是9600bps。

多中继段网络中的速度的再一个观点是长距离数据包处理(PHOD)。用于PHOD测量的方便手段是1000字节查验的端对端处理，其可以被称作网络的“1k PHOD速度”。作为示例，假设网络具有3000英里的端对端距离，包括两个T1中继段、两个终端站以及在网络中间的路由器，每个上述设备具有500微秒的设备等待时间。假定网络以零利用运行(即其他用户的业务是空的)，则往返行程查验时间和1k PHOD速度可以如下表征。

往返路程时间是“双倍”的单向时间(假定出站和入站路径是相同的)。单向时间包括设备等待时间的总和、传播延迟和单向跨该路径进行的串行化时间。在此情况下，在单向路径中：

总的设备等待时间是3*.0005＝.0015秒；

传播延迟是(3000英里/186000mps)*2.1(调节因子)＝.0339秒；

第一中继段的串行化时间是1000字节*8比特/1536000(典型和已知可用的T1bps)＝.0052秒；

单向路径上的第二中继段的串行化是1000*8/1536000＝.0052秒，则总的单向串行化是.0104秒(第一中继段加第二中继段)；

总的单向查验时间是：.0015+.0339+.0104＝.0463秒。

总的往返行程查验时间是(双倍的单向时间)＝.0926秒；

PHOD速度＝工作量/花费时间。因此，1k数据包的往返行程PHOD是：

1k PHOD速度＝1000字节*双向*8比特/.926＝16000/.0926＝172786bps。

类似地，如果网络为800英里长，但其他所有方面与先前的示例相同，则网络的1000字节单向查验时间将是.0209秒，总的(往返行程)查验时间将是.0418秒，而该连接(除了距离之外都相同)的1k PHOD速度将是382775bps。

网络分析员通常把跨网络的64字节查验结果作为定义的网络的等待时间。由于许多服务等级协定是基于短的查验(通常64字节)的往返行程查验时间，因此独立的短查验代表对于(i)设备等待时间、(ii)串行化、(iii)传播延迟以及(iv)沿着路径排队的沿着路径的往返行程时间。然而，与此相反，出自沿着路径的“大的”查验集的最佳的查验时间代表对于(i)设备等待时间、(ii)串行化以及(iii)传播延迟的往返行程时间，而没有任何排队。

此外，尽管查验提供了会话应用怎样跨网络连接(诸如TN3270询问响应)运行，但独立的查验不会单独提供用于估计流应用(诸如文件传送协议(FTP))的性能和它们在相同连接上的运行的适当方法。上面的基于查验的PHOD速度的计算示例清楚地显示了这种情形——3000英里的网络具有172.8kbps的PHOD速度，而其他相同的800英里的网络具有382.8kbps的PHOD速度，而实际上这些网络中的每一个的流速度(可以处理大文件传送的速度)是相同的，并接近1532kbps的T1速度。

因此，可能断定，跨经过良好调谐的连接的流应用实质上不受中继段数量和距离的影响；反之，查验和会话应用可以对中继段数量和距离高度敏感。当建立和接着测量对服务等级协定的符合程度时，查验至多能够有时精确地代表终端用户体验的一部分，而很少精确地描述全部范围。

通过查看端对端利用可以进一步例示查验的局限性。考虑图2B的示例，其示出了具有不同链接速度(即9.6kbps和19.2kbps)的两个中继段网络220和230。连接的流速度实际上是它的瓶颈设施的速度，所以在该连接中流速度是9.6kbps。通过确定数据包的串行化速率可以计算网络的会话速度，而不用考虑设备等待时间或传播延迟。通过用数据包中的比特数除以该数据包跨网络的总串行化时间可以计算会话速度。不管一般性的损失，考虑1200字节的数据包。对于1.5秒的总的串行化时间，它的9600比特在第一中继段上具有1秒的串行化时间，而在第二中继段上具有0.5秒。因而，根据本发明的网络会话速度是6400bps，如数学上所示为：

执行的工作/串行化时间＝9600比特/1.5秒＝6400bps (等式4)

例如，假设在十五分钟时间间隔期间在网络的9.6kbps的部分(例如链路220)上平均具有0％的利用，而在网络的19.2kbps部分(即链路230)上平均具有50％的利用。那么，根据所述系统和方法，根据会话应用观点的当前可用带宽可以被理解和计算，如以下解释所示。

由于对1200字节的数据包的跨具有0％利用的9.6kbps中继段的串行化时间是1秒，而跨具有50％利用的19.2kbps中继段的串行化时间也是1秒，并且因为当前的可用带宽是9.6kbps(即平均起来19.2kbps设施的50％是对用户可用的)，则根据该示例性的当前利用，对1200字节的数据包的端对端串行化时间是2秒。因此，基于1200字节的数据包的大小：

当前可用的会话速度＝9600比特(完成工作)/2秒(总时间)＝4800bps。 (等式5)

由于网络的会话速度是6400bps(来自等式4)，则会话利用端对端是：

(1-(当前可用的会话速度/会话速度))*100＝

(1-(4800/6400))*100＝25％会话利用 (等式6)

因此，根据流应用的观点，当前可用的网络瓶颈是9600bps，其是对0％利用的9.6kbps中继段(即链路220)当前可用的，并且也是对50％利用的19.2kbps中继段(例如链路230)当前可用的。根据流应用的观点，当前利用是0％，因为网络的流速度＝9600bps，而当前可用的网络速度是9600bps，以使流利用＝(1-(9600/9600))*100＝0。

根据该例示性的示例，网络中继段上的利用所具有的端对端对于流和会话应用业务的影响是很不同的，这意味着，从端对端的观点来看，多中继段网络中不存在代表利用的单个数字。相反，根据本发明，通过分别计算网络的会话速度和流速度来更好地描述利用。

根据SLA观点可以清楚看出，最多反映会话业务行为的方面的查验可以不单独作为用于SLA结构或者对全部的终端用户经验的SLA监控的坚固基础。类似地，从MIB数据推断独立部件的利用对端对端连接的性能上的影响经常是不可能的，并且从MIB数据计算设备等待时间或传播延迟也是不可能的。本系统和方法合并了查验和MIB数据，促进了现有技术，并提供了全面的视点，其协调这些不足和对SLA构造和评估提供声音基础，同时具有提供声音基础用于问题检测、问题分析、调谐和能力规划的优点。

使用MIB数据和查验结果的网络数值分析

为了管理网络，希望了解支持终端用户应用网络的基线能力，和支持终端用户应用的在当前(负载)条件下的网络能力。下述的数据输入提供了确定该信息的基础：

-通过构成路径的特定路由器和端口来管理的网络路径的标识，

-在定时时间间隔内在这些端口上的MIB数据的收集和每个定时时间间隔内的输入和输出的字节以及每个定时时间间隔内丢失的数据包，

-较长和较短长度彼此隔离而采用的查验，较长长度不超过沿着路径的任何接口的MTU大小，以及

-在每个接口上规定(入站和出站)速度的用户文件或MIB数据。

在提供该输入后，本系统和方法提供可以对每个这样的路径来执行的分析，其运算下列输出，包括：

-路径的基线和当前可用的流速度，

-网络的基线和当前可用的会话速度，

-网络的等待时间，包括设备等待时间加沿着路径的传播延迟，

-路径的当前的流利用，

-路径的当前会话利用，以及

-沿着路径的当前排队时间。

根据本发明，上面的输出可以被用作对应用的输入、调谐和能力模拟分析，其具有一个或多个下列输出：

-流应用程序的基线和当前的性能，

-单个和多个转向会话应用的基线和当前性能，

-在基线和当前条件下对流应用程序的调谐，以及

-对以上所有用于用户指定的对服务器或客户端改变的业务的任意组合的“假定”模拟移动、添加和改变用户业务，以及改变链接速度。

为使用MIB和用户文件数据确定多中继段端对端性能，我们使用下列数据和等式。不管一般性的损失，考虑具有中继段a、b、c和d的四中继段网络。令(sa，sb，sc，sd)为沿着网络路径的中继段链接速度的集合。

令(la，lb，lc，ld)为网络中继段的英里长度。在四中继段网络中，将存在端对端跨网络的五个设备。基于当前的技术速度，我们为沿着路径的每个设备设定0.1ms设备等待时间的往返路程。

再一次不管一般性的损失，令每个中继段为半双工的(以便每个中继段上的利用是它累积的入站和出站的利用)，并令(ua、ub、uc和ud)代表沿着网络路径的中继段利用。注意，利用被表示成小数。因此，如果中继段a的利用是60％，则ua＝0.6。

那么，

最小(sa，sb，sc，sd)＝路径流速度，表示为“S”。

1/(1/sa+1/sb+1/sc+1/sd)＝路径会话速度，表示为“C”。

(中继段数+1)*0.1ms＝路径往返路程设备等待时间估算，表示为“L”。

[((la+lb+lc+ld)*2)*2.1]/186,000＝往返路程传播延迟估算，表示为“P”。

上面的S、C、L和P完全从MIB和用户文件中导出，并包括网络的基线性能参数，根据这些参数可以执行基线性能、调谐和假定模拟。作为基线分析的示例，

令sa＝9600，sb＝19200，sc＝19200和sd＝9600(所有的速度为比特每秒)。

令la＝500，lb＝1000，lc＝1000和ld＝500(所有的距离是英里)。

那么，min(9600，19200，19200，9600)＝9600bps＝S。

而且，1/(1/9600+1/19200+1/19200+1/9600)＝3200bps＝C。

而且对于四中继段网络，(5*0.1)＝5ms＝L。

而且(500+1000+1000+500)*2*2.2/186000＝71ms＝P。

在此示例中，S、C、L和P包括网络性能的基线值。

执行对于会话应用(诸如询问响应和事务)和流应用(诸如文件传送、远程盘复制和打印)的性能分析，如下所述：

基线会话应用分析

假设事务包括200字节(即包括8比特的八比特组)的询问和1400字节的响应。则每个事务的字节总数是200+1400＝1600字节＝12,800比特。网络的会话速率C是3200bps，则用于询问响应的总的串行化时间将是12800比特/3200bps＝4秒。

往返行程设备等待时间L＝.005秒，而往返行程传播延迟P＝.071秒。

用于询问响应的总的网络往返行程时间＝4+.005+.71＝4.715秒。该基线值代表用于该询问响应应用的可能的最佳网络响应时间。如果在网络任何部分上存在活动用户，则将产生排队延迟，并且平均响应时间将会增加，在以下这被包括在当前会话性能部分中。

基线流应用分析

网络的基线流速通过S＝9600bps来完全描述。对网络的调谐包括窗口大小分析。对于诸如TCP和SNA的窗口操作协议，基线窗口大小(比特)等于完成往返行程的确认功能所花费的秒数乘以网络的流速。作为示例，如果窗口大小调节确认被包括在1500字节的文件传送数据包中，并且窗口大小调节确认被包括在64字节的响应数据包中，则网络中的确认时间是[(1500+64)字节*8比特/C]+D+P＝3.91+.005+.071＝3.986秒。确认窗口是3.986*S＝3.986秒*9600bps＝38266比特＝4783字节的窗口大小，这是当调谐以允许流应用保持所加载的网络(并因此允许文件传送在尽可能短的时间内完成)时所需的窗口大小。

通常，窗口大小被最佳地表示为允许进入连接中的网络的数据包数。在此示例中，文件传送应用数据包大小是1500字节。由于窗口大小是4783字节，这意味着，可以在确认之间发送的数据包数是窗口大小/该连接上的平均数据包大小＝4783/1500＝3.19数据包。为保持网络的完整，需要将数据包窗口大小取整为4。通过导出支配应用性能的窗口调谐值，能够运算所需的网络设备缓冲器大小的额外网络调谐参数。对使用缓冲器的每个连接运算缓冲器需求估算，如下所示：

[(2*每窗口的数据包数)-1]*连接数据包大小＝对于该TCP连接的缓冲器需求。

上述计算中(2*每窗口的数据包数)-1的部分的原因在于，在“最坏情况”的缓冲情形下，传送完整的窗口，窗口中的第一数据包被确认，但出于某种原因剩余的数据包还保留在网络缓冲器中，并当发送方接收到确认后，发送了另一个完整窗口。在此情况下，在网络中必然缓冲了两倍的数据包窗口减1。在上例中，文件传送连接具有数据包窗口为4以及1500字节的平均数据包大小，因此对于该连接的沿着路径的设备中所需的网络缓冲器的运算是[(2*4)-1]*1500＝10500字节。估算网络设备所需的全部缓冲器需要估算使用设备的连接数及其窗口需求，执行所述的计算并对结果求和。

基线假定方案模拟分析

通过替换任何计划值的改变(诸如增加链路距离和/或链接速度并把这些值应用到所提供的公式中)来容易地完成对网络的潜在基线改变的模拟。因此，通过使用上述新方法来分析链接速度的基础值以及资源管理数据库中的固有距离，可以执行完整的基线网络分析，包括基线调谐和模拟。

当前会话应用分析

网络上的当前会话应用性能的分析可以用与基线会话分析类似的计算来执行。等待时间和传播延迟是不变的。修改串行化计算来反映当前可用的带宽，其是当减去当前平均利用(其它用户的带宽消耗)时的可用带宽的量。根据上例使用这些值，

sa＝9600，sb＝19200，sc＝19200和sd＝9600(所有的速度是比特每秒)，

D＝.005，而P＝.071。支配对当前性能的排队影响的变量是链路利用。假设对于(a，b，c，d)的链路利用(表示为ua，ub，uc和ud)分别是20％、60％、10％和0％。以小数表示，ua＝.2，ub＝.6，uc＝.1以及ud＝0。则对于每个中继段的当前可用网络速度被计算为：

{[(1-0.2)*sa]，[(1-0.6)*sb]，[(1-0.1)*sc]，[(1-0.0)*sd]}＝

(.8*9600)，(.4*19200)，(.9*19200)，(1*9600)＝

(7680，7680，17280，9600)＝当前可用的链接速度。

端对端连接的当前可用会话速率是：

1/[(1/7680)+(1/7680)+(1/17280)+(1/9600)]＝2301bps＝当前可用的会话网络速度。

对于当前可用的会话速率的通用公式是：

1/[(1-(ua*sa))+(1-(ub*sb))+(1-(uc*sc)+(1-(ud*sd))]。

对网络会话应用性能的所有分析将按照以上同样地进行，例外在于将用网络路径的当前可用的会话速度的值来替换网络路径的会话速度。

多个转向会话应用分析

某些事务在完成之前需要多次跨网络的“握手”。这些被称为“多转向”应用。一个示例可能是发送方和接收方之间的跨网络数据库操作，其需要检索多个数据库行，其中所接收的每个行必须在发送方可以传输下一行之前进行确认。

根据本发明的包括多转向的会话应用的性能可以按照如下进行运算和模拟：

i)用户输入每个完整事务(即包括事务的所有转向部分)的全部输入字节(来自客户端)和全部输出字节(来自服务器)。每个完整事务的全部字节被表示成“b”。

ii)用户输入每个事务的转向数，表示成“n”(通常是在3270询问/响应类型的事务中的一个)。

那么，每个事务的可能最佳的网络时间(即在任何中继段上没有排队延迟的基线值)是：

(b*8/C)+(n*(D+P))＝对于包括多转向的任何会话事务的可能的最佳网络响应时间。

在具有h个中继段的网络连接中基于当前条件下的平均事务时间是：

[(每全部事务的字节*8/当前可用的会话速率)+(设备等待时间+传播延迟)]*n＝当前条件下的事务时间。对于普通情况它被表示为：{[b*8/{1/{[(1-(ua*sa)]+[1-(ub*sb)]+…+[1-(uh*sh)]}}]+(D+P)}*n＝在当前网络条件下跨h个中继段的网络路径来执行n转向事务的时间。

在当前网络条件下的流应用性能分析

在上例中，基于当前的利用，网络中继段速度是(7680，7680，17280，9600)＝当前可用链接速度。在该例中网络的当前流速将是：

最小(7680，7680，17280，9600)＝7680bps。

用于窗口大小和缓冲器调谐的所有流分析将按照上面的基线流的情况同样来执行，简单地用当前流速值替换基线流速值。

上述的用于基于MIB和用户文件数据输入的基线和当前网络分析的方法允许容易和精确的端对端网络分析。然而，如果数据输入不正确，则对数据所执行的分析将提供不正确的结果。因此，在方法上，具有检查输入和结果的方法是值得的。这可以通过查验来完成。

查验验证方法

可以跨网络端对端地执行查验分析，以及可以通过当前可用的技术跨网络路径逐个中继段地执行查验分析。不管一般性的损失，在此将使用逐中继段查验的方法描述为一种分析网络以及验证上述的MIB和基于用户文件的分析的技术。

对于将被分析的沿着网络路径的所有中继段，可以从中继段一端的路由器(或其他的层3设备)到中继段另一端的路由器(或其他的层3设备)执行查验。使用公知的技术可以发现沿着路径的MTU大小。(MTU是最大网络数据包大小)。在下面所有的例子中，不会传输大于MTU大小的查验。并且在优选实施例中，在查验期间可以使用数据压缩，以便最小化沿着路径所使用的其他任何网络压缩的影响。

对于沿着路径的每个中继段，按照如下执行测试：在充足的持续时间期间内彼此隔离地发送较长查验和较短查验，以完成下面的(a)和(b)：

(a)使用户确信，对于较长或较短的查验，额外测试将不会产生具有更快往返行程时间的例子(换句话说，使用户确信已经观察到可能最佳的长和短查验的例子)，以及

(b)样本持续时间足够长，以使基于查验样本对平均网络性能值的任何计算将是有意义的。出于使用查验样本来验证MIB运算的分析的目的，查验样本持续时间与MIB收集周期相一致是优选的。

令m为短查验中的字节数(包括头部)。

令p为长查验中的字节数(包括头部)。

令bs为样本时间间隔期间所观察的最短查验时间(秒)。

令bl为样本时间间隔期间所观察的最长查验时间(秒)。

令as为样本时间间隔期间所观察的平均的短查验时间(秒)。

令al为样本时间间隔期间所观察的平均的长查验时间(秒)。

则对于每个中继段“h”，可以执行下列计算：

[(p-m)*2]/(bl-bs)＝查验所测量的中继段速度。查验所测量的中继段速度应该等于MIB或用户文件中继段速度，它们在上面被表示成“sh”。如果它们匹配，则MIB或用户文件值是正确的。如果它们不匹配，必须进行额外的查验以确保已经达到的可能的最佳查验结果，以及必须完成检查以确保查验的发送和返回路径与所述的中继段相同，并且中继段的发送和接收支路具有相同速度。如果所有这些都是好的但仍存在与MIB/文件速度值的不匹配，则MIB/文件值有可能是错误的。在此情况下，如果实际链接速度是所希望的，则MIB值和文件值需要被校正以确保管理工具计算正确地进行工作。如果链接速度不是所希望的，则需要联系通信设施的卖方或管理者以解释(并在适当时修复)所述偏差。在任何情况下，应该产生匹配实际的链接速度的MIB/文件值。

这种处理可以确保中继段的基线速度是所希望的并被正确地提供，以使所有的性能计算是可靠的。在该步骤的完成后，将验证[(p-m)*2]/(bl-bs)＝sh，其中公式的左侧是基于查验的，而右侧是基于MIB/用户文件的。

对于沿着路径的所有中继段，一旦中继段速度“sh”被验证(并在需要时被校正)，则使用查验来验证基于MIB的分析的下一个步骤是计算网络的固定等待时间“F”。固定等待时间是通过查验所确定的沿着网络的全部传播和设备延迟。计算为：

bl-(bl/sh)＝F。

为了验证MIB基线分析，执行检查以确定是否F＝(D+P)。

如果是，则对网络中继段的设备等待时间加传播延迟的查验测试测量匹配了MIB/文件分析，并且基线值是正确的。如果在F和D+P的和之间存在不匹配，则必须确定是否存在查验稳定性的问题(不太可能由于先前步骤中的速度匹配检查)，或者更为可能地，确定网络中继段的实际长度是否长于对基于MIB或文件的值中的链路做出贡献的距离。(还应该验证设备等待时间不是过多的——这样做的一种方法是自身查验或在很短距离内的查验，并确定是否存在延长的查验时间)。通常的情况是，链路的实际距离与所提供的不同，而且按照如下执行对于不正确的MIB/文件距离值的校正：

(F-D)＝P’(其中P’是查验所推导的中继段传播延迟)。

正确链路距离值＝(186000*P’)/(2*2.1)，并且这是应该被用于MIB/文件计算中的校正值。

如果已经确定了设备等待时间值是错误的，则自身查验测试或很短连接内的查验测试将提供校正的设备等待时间值来替换用于对往返程设备等待时间的0.001ms的MIB计算中的MIB/文件计算(经验法则)。

这些步骤提供了一种用于验证和校正基于MIB的网络基线计算输入的方法。在这些步骤完成后，可以非常有把握地执行基线计算。

验证和校正基于MIB的当前网络的评估

出于验证对当前网络的性能的基于MIB的分析的目的，对当前网络评估的查验分析包括(不管一般性损失)以下计算：

al-bl＝查验所检测的网络中继段排队延迟，表示成“pq”。用于校准对当前网络条件的基于MIB的评估的一种方法是，模拟在所述样本时期内的查验结果并查看MIB模拟结果是否匹配于所观察的查验结果。

在网络中继段h的长查验中对于1字节往返路程的基于MIB的计算是：

[(1字节*8*2)/sh]+(D+P)＝bl(真实值，由于先前的校准步骤)令“Tw”表示对于平均等待时间的理论上的排队值。

那么如果对于网络当前条件的MIB和查验结果匹配，则bl+Tw应该等于al，并因此需要确定是否Tw＝al-bl。如果是，则MIB和查验所导出的分析彼此相符，并且模型被校准并进行正确地交叉校验。

可以根据MIB值按如下计算Tw：

1)使用样本时段内的接口上输入和输出的字节来计算中继段利用。(注意，不管一般性损失，假定链路是半双工的)

(输入字节+输出字节)*8/(sh*MIB样本时段内的秒数)＝在样本时段内的中继段利用。

2)计算在样本时段内的中继段h上的平均消息大小：

(输入字节+输出字节)/(输入数据包+输出数据包)＝在样本时段内的中继段h上的平均消息大小。

3)通过排队理论，其中uh表示在样本时段内对中继段h的利用。

uh/(1-uh)＝中继段h的队列上的(中继段h上的平均中继段h的大小的)消息数

4)则队列上平均消息数*8/sh＝Tw。

5)确定是否Tw＝al-bl。如果是，则查验和MIB分析相符，并且每个结果是可靠的。如果不是，则检查MIB计数器的溢出或其他问题，并检查查验结果的任何异常。如果在该样本时段内的检查没有产生针对差异的任何明显原因，则检查其他样本时段以确定对于利用的MIB和查验结果是否曾经匹配。对于不匹配的情况，应该采用MIB值，作为表示与处理实际的终端用户业务相关的系统的实际状态，因为最可能的差异原因在于，由于不影响常规用户业务的低优先级处理，而使该中继段上的查验结果产生偏差。

通过只允许用户改变速度、利用和等待时间字段，可以容易的附加假定模拟。通过使用先前提供的“经验法则”并将结果应用于包括调谐计算的所有计算，也可以容易地添加距离加减因子，所述距离加减因子用于调整传播延迟来反映客户端或服务器的移动，。因此，从MIB和查验数据明显看出，本系统和方法提供全范围的分析和预测性能、调谐和模拟结果。当这种范围的信息可用时，使有序管理显著地更加方便。考虑用户关于性能的抱怨的情况。不论应用是对话式、脉冲式或流式，本发明都能够有序地进行双重验证的分析。

图3是示出了使用本发明的步骤的实施例的流程图，开始于步骤300。图3(以及图4-7C)可以同样代表实现本发明步骤的本发明部件的高级别框图。图3(以及图4-7C)的步骤可以被实现于与适当的硬件相结合的计算机程序代码上。该计算机程序代码可以被存储在存储媒体中，所述存储媒体诸如软盘、硬盘、CD-ROM、DVD-ROM或磁带，以及被存储在存储器存储设备或存储器存储设备的集合中，所述存储器存储设备诸如只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)。此外，可以将所述计算机程序代码经由因特网或其它某种类型的网络传送到工作站。图3(和其他的流程图)的步骤还可以通过图1的实施例来实现。

继续图3，在步骤305，可以获得对于网络部件和/或中继段的度量，以特征化网络的部件和/或部分(或全部)。在步骤310，从包括中继段和端对端性能的度量值中可以运算性能计算。在步骤315，可以建档一个或多个应用，以便通过应用来确定呈现到网络的业务的特性。

在步骤320，基于可以从查验、MIB数据、轨迹数据和/或用户文件导出的网络部件的固定和/或可变的度量，可以识别网络部件并且可以运算和/或收集网络性能数据。在步骤325，通过轨迹或测量可以收集其他网络性能数据，例如，等待时间、延迟、吞吐量。在步骤330，可以模拟网络性能。该模型可以包括一个或多个网络部件的特征、单独中继段、多个中继段、端对端、关联于已减少性能的网络部件、已改变部件的预计效果、应用对网络的影响等等。在步骤335，过程结束。

图4是示出了使用本发明的步骤的实施例的流程图，开始于步骤400。在步骤405，可以获得对于一个或多个网络设备的MIB数据和/或用户文件数据。在步骤410，可以获得对于一个或多个网络设备的查验时间。在步骤415，可以获得对于一个或多个网络设备的轨迹。在可选的步骤420，可以执行一个或多个单中继段分析。在可选的步骤425，可以执行一个或多个多中继段分析。在步骤430，过程结束。

图5是示出了使用本发明的步骤的实施例的流程图，开始于步骤500。在步骤505，可以确定一个或多个链接的速度。在步骤510，可以确定对于一个或多个中继段或端对端的传播延迟。在步骤515，可以确定对于一个或多个网络部件的设备等待时间。在步骤520，可以确定对于网络或部分网络的利用。在步骤525，过程结束。

图6是示出了使用本发明的步骤的实施例的流程图，开始于步骤600。在步骤605，可以确定对于一个或多个中继段或端对端的串行化速率。在步骤610，可以确定对于网络或部分网络的传播延迟。在步骤615，可以确定对于跨一个或多个中继段的一个或多个设备的一个或多个查验值。在步骤620，可以确定经一个或多个多中继段或端对端的PHOD。在步骤625，可以确定网络的会话速度或部分网络的会话速度。在步骤630，可以确定网络的会话式利用或部分网络的会话式利用。在步骤635，可以确定网络问题或者基于从一个或多个计算或一个或多个测量中建立的模型而生成性能预测(例如对于网络中的改变)。在实施例中，通过用测量的和/或运算的性能与对于网络或部分网络的所希望的或预先同意的性能要求相比较，可以实现上述确定或预测。在步骤640，过程结束。

图7A-7C是示出了使用本发明的步骤的实施例的流程图，开始于步骤700。在步骤705，识别用于分析或模拟的一个或多个网络路径(其可能是端对端的)。在步骤710，可以获得对于沿着一个或多个路径的一个或多个网络设备的MIB数据。在步骤715，从一个或多个路径中的一个或多个网络设备中收集查验数据。在可选的步骤720，可以考虑用户文件以确定沿着一个或多个路径的网络特性。在步骤725，可以基准化沿着一个或多个路径的流速。在步骤730，可以基准化沿着一个或多个路径的会话速度。

在步骤735，可以运算沿着一个或多个路径的网络等待时间。在步骤740，可以运算沿着一个或多个路径的流利用。在步骤745，可以运算沿着一个或多个路径的会话利用。在步骤750，可以运算对于沿着一个或多个路径的一个或多个网络设备的当前排队时间。在步骤755，可以生成对于流应用的基线和当前性能。在步骤760，可以生成单个和/或多个转向会话应用的基线和当前性能。在步骤765，可以提供在对于网络窗口大小和网络缓冲器的基线和当前条件下的流应用的调谐建议。

在步骤770，可以提供对于任何计划中的度量参数改变(诸如，速度改变、设备改变、配置改变、已计算度量等等)的组合的假定模拟，以确定沿着一个或多个路径对性能的潜在影响。基于改变一个或多个参数(例如，按照用户请求)和重新运算任何性能计算来对性能模型进行的预计提供了：与网络中的计划改变相比较而言，与基线或已知条件的性能的比较的不同之处。性能模型可以被显示在仪表板或类似的显示设备上。可选地，如果计算证明了与预定的性能标准相比较而言不可接受的性能，则可以识别沿着一个或多个路径的瓶颈点。

尽管已经根据实施例描述了本发明，但本领域技术人员应该认识到，可以在所附权利要求的精神和范围内实施经过修改的本发明。

Claims

1.一种模拟网络的方法，包括以下步骤：

获得有关一个或多个网络中继段的一个或多个度量；

通过所述一个或多个网络中继段的一个或多个度量来计算一个或多个性能评定；以及

基于所述计算步骤来运算一个或多个网络中继段的整体基线能力，以便用于特征化一个或多个应用的影响、识别由网络部件所减少的性能以及预计通过更换网络部件所导致的影响中的至少任意一个。

2.权利要求1的方法，其中所述获得步骤包括下列步骤中的至少任意一个：

确定有关一个或多个中继段的链接速度；

确定有关一个或多个中继段的传播延迟；

确定串行化速率；以及

确定有关一个或多个中继段的设备等待时间。

3.权利要求1的方法，其中所述获得步骤包括下列步骤中的至少任意一个：

确定有关一个或多个中继段的利用率；

确定有关一个或多个中继段的输入字节速率；

确定有关一个或多个中继段的输出字节速率；

确定有关一个或多个中继段的输入数据包速率；

获得管理信息库(MIB)数据；

获得轨迹信息；以及

确定有关一个或多个中继段的查验时间。

4.权利要求1的方法，其中所述计算步骤包括基于链接速度、传播延迟、设备等待时间和利用来执行单中继段分析。

5.权利要求4的方法，进一步包括在基于不止一个单中继段分析的多中继段网络中执行多中继段分析。

6.权利要求5的方法，进一步包括计算多中继段网络的长距离数据包处理(PHOD)。

7.权利要求1的方法，其中所述运算整体基线的步骤包括至少基于会话速度和串行化时间来运算对一个或多个网络中继段的会话利用。

8.权利要求1的方法，其中所述运算整体基线的步骤包括至少基于流速和当前可用的网络速度来运算流利用。

9.权利要求1的方法，其中所述获得步骤获得有关一个或多个网络中继段的一个或多个网络设备的一个或多个度量。

10.权利要求1的方法，进一步包括基于改变有关一个或多个度量的参数来提供预计的性能模型，以便识别所改变参数的潜在影响。

11.一种管理网络的方法，包括以下步骤：

识别将被分析的一个或多个网络路径；

沿着所述一个或多个网络路径从一个或多个网络设备中收集管理信息库(MIB)数据和查验数据；

运算来自管理信息库和查验数据的一个或多个下列输出：

(i)对于一个或多个网络路径的基线和当前可用的流速；

(ii)一个或多个网络路径的当前可用的会话速度；

(iii)一个或多个网络路径的等待时间；

(iv)一个或多个网络路径的当前流利用；

(v)沿着一个或多个网络路径的当前排队时间；以及

从所述运算步骤的一个或多个输出中产生下列中的一个或多个，以便用于识别沿着一个或多个网络路径的减少的性能：

(i)流应用的基线和当前性能；以及

(ii)会话应用的基线和当前性能。

12.权利要求11的方法，进一步包括在基线和当前条件下调谐流应用。

13.权利要求11的方法，进一步包括：

改变有关管理信息库数据、查验数据和用户指定的参数中的至少任意一个的一个或多个参数；以及

通过重复所述运算和产生步骤来预计新的一个或多个输出。

14.一种模拟网络的系统，包括：

用于获得有关网络的一部分的度量的装置；

用于从一个或多个度量中计算一个或多个性能评定的装置；以及

用于基于所述性能评定来运算所述网络的一部分的整体基线能力的输出以便用于特征化一个或多个应用的影响、识别由网络部件所减少的性能以及预计通过更换网络部件所导致的影响的装置中的至少任意一个。

15.权利要求14的系统，进一步包括下列装置中的至少任意一个：

用于确定有关所述网络的一部分的链接速度的装置；

用于确定有关所述网络的一部分的传播延迟的装置；

用于确定所述网络的一部分的串行化速率的装置；以及

用于确定有关所述网络的一部分的等待时间的装置。

16.权利要求14的系统，进一步包括下列装置中的至少任意一个：

用于确定有关所述网络的一部分的利用率的装置；

用于确定有关所述网络的一部分的输入字节速率的装置；

用于确定有关所述网络的一部分的输出字节速率的装置；

用于确定有关所述网络的一部分的输入数据包速率的装置；

用于获得管理信息库(MIB)数据的装置；

用于获得轨迹信息的装置；以及

用于确定有关所述网络的一部分的查验时间的装置。

17.权利要求14的系统，进一步包括用于基于链接速度、传播延迟、设备等待时间和利用来执行单中继段分析的装置。

18.权利要求14的系统，进一步包括用于基于不止一个单中继段分析在多中继段网络中执行多中继段分析的装置。

19.权利要求14的系统，进一步包括用于计算多中继段网络的长距离数据包处理(PHOD)的装置。

20.权利要求14的系统，进一步包括用于至少基于会话速度和串行化时间来运算对所述网络的一部分的会话利用的装置。

21.权利要求14的系统，进一步包括用于至少基于流速和当前可用的网络速度来运算流利用的装置。

22.权利要求14的系统，进一步包括用于获得有关所述网络的一部分的一个或多个网络设备的一个或多个度量的装置。

23.权利要求14的系统，进一步包括用于基于改变有关一个或多个度量的参数来提供预计的性能模型的装置，以便识别所改变参数的潜在影响。

24.权利要求14的系统，其中所述网络的一部分是单中继段、多中继段和端对端路径的其中之一。

25.权利要求14的系统，进一步包括显示整体基线能力的装置。

26.一种计算机程序产品，包括具有包含于媒介中的可读程序代码的计算机可用媒介，所述计算机程序产品包括至少一个部分用于：