專利名稱：用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)測量方法，確切地說，涉及一種用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介 入式測量節(jié)點及其測量方法，屬于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自組織網(wǎng)絡(luò)原來只是特指無線自組織網(wǎng)絡(luò)(Adhoc網(wǎng)絡(luò))，但是，隨著P2P 等具有明顯自組織特性的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)，自組織網(wǎng)絡(luò)的概念也逐漸寬泛化，不但包 括通常所指的無線自組織網(wǎng)絡(luò)，而且包括具有自組織特性的P2P文件傳輸網(wǎng)絡(luò)。 而且，戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)(battlefieldnetwork)、車載網(wǎng)絡(luò)(VANET)、傳感器網(wǎng)絡(luò)(Sensor Network)等都屬于無線自組織網(wǎng)絡(luò)。無線自組織網(wǎng)絡(luò)具有下述獨特性能
網(wǎng)絡(luò)的獨立性相對于常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)，自組織網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別是可以在任 何時刻、任何地點，快速構(gòu)建起一個通信網(wǎng)絡(luò)。它的建立不依賴于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò) 通信設(shè)施(如無線自組織網(wǎng)絡(luò))，或現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)無法感知其存在(如P2P網(wǎng)絡(luò))， 具有一定的獨立性。
網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)處于動態(tài)變化中在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中，移動節(jié)點可以在網(wǎng) 中隨意移動。節(jié)點的移動會導(dǎo)致節(jié)點之間的鏈路增加或消失，節(jié)點之間的關(guān)系 不斷發(fā)生變化。在P2P網(wǎng)絡(luò)中也是如此，節(jié)點能夠自由地加入或退出，造成了 網(wǎng)絡(luò)拓樸的變化較為頻繁。因此，自組織網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)處于不斷的變化中， 而且，變化的方式和速度都是不可預(yù)知的。如何評價自組織網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，也 將成為一個研究的熱點。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的能力在自組織網(wǎng)絡(luò)中，各個節(jié)點在發(fā)送和接收 數(shù)據(jù)的同時，還能夠為其它節(jié)點中轉(zhuǎn)、路由和交換數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)的分布式特性在自組織網(wǎng)絡(luò)中沒有中心控制節(jié)點，主機通過分布式 協(xié)議互聯(lián)。 一旦網(wǎng)絡(luò)的某個或某些節(jié)點發(fā)生故障，其余的節(jié)點仍然能夠正常工作。由于當(dāng)前的大多數(shù)通信系統(tǒng)，包括電信通信網(wǎng)絡(luò)和部分Internet的服務(wù)都 是集中式的，所以對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的許多功能必須重新設(shè)計，才能夠應(yīng)用于分布式 環(huán)境中。例如，尋址和認(rèn)證。
由于無線自組織網(wǎng)絡(luò)的拓樸架構(gòu)始終處于動態(tài)變化中，使得如何為其部署 測量探針帶來了很大難度。例如(參見圖l)，要在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中部署兩臺 移動測量設(shè)備A、 B，就很難保證這兩臺移動測量設(shè)備A、 B能夠隨時跟隨著被 測目標(biāo)節(jié)點A、 B—起移動。實際上，有線的自組織網(wǎng)絡(luò)也存在同樣問題。如 P2P網(wǎng)絡(luò)，因其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠自由地加入或退出，沒有相對穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié) 構(gòu)，同樣也很難部署測量探針。因此，如果被測節(jié)點能夠具備自動執(zhí)行測量的 功能，即將測量設(shè)備的測量軟件內(nèi)置于測量目標(biāo)節(jié)點，就不會存在測量設(shè)備無 法緊跟著測量目標(biāo)節(jié)點移動的情況了 。
另外，在進行無線自組織網(wǎng)絡(luò)的端到端測量過程中，難以獲得被測路徑上 不固定存在的中間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息，例如路由信息等。對于現(xiàn)有的測量技 術(shù)，若需獲得中間節(jié)點的信息，就要將預(yù)定的測量協(xié)i義或測量部件事先部署到 中間節(jié)點上。然而，自組織網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓樸處于動態(tài)變化中，不可能實現(xiàn)預(yù)先 部署。所以，現(xiàn)有的測量技術(shù)，已經(jīng)不能滿足在動態(tài)變化的自組織網(wǎng)絡(luò)中，獲 取某條路徑上中間節(jié)點瞬時信息的需求。
例如，IPMP協(xié)議( 一種路由器協(xié)作的主動測量協(xié)議)需要在路由器上預(yù)先 部署IPMP協(xié)議，該路由器才能參與到測量中來。而在自組織網(wǎng)絡(luò)中，沒有專 門的交換和路由設(shè)備，完全由移動節(jié)點自己來完成路由和交換數(shù)據(jù)的功能。即 它們在作為一個終端節(jié)點完成發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的任務(wù)的同時，也為其他網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點充當(dāng)中轉(zhuǎn)路由器和交換設(shè)備的角色。
法預(yù)測哪些節(jié)點會擔(dān)當(dāng)測量目標(biāo)節(jié)點的中繼設(shè)備，也就無法部署或執(zhí)行現(xiàn)有的 類似于IPMP協(xié)議，即依賴于路由器的參與和協(xié)作來進行主動測量的測量協(xié)議 來獲得有效的中間節(jié)點的信息。
綜上所述，目前還沒有獲得對自組織網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)中間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能進行測量的方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點及 其測量方法，該介入式測量節(jié)點作為一種新的測量裝置，為解決自組織網(wǎng)絡(luò)中 的測量探針難以部署、被測路徑上沒有固定設(shè)置的中間節(jié)點、從而難于獲得中 間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息等問題，提供了一種新的、行之有效的測量機制，即介 入式測量，并引入了可交互網(wǎng)絡(luò)概念，以各個節(jié)點之間進行交互的反饋互動方
式，為自組織網(wǎng)絡(luò)提供一種新的測量方法；且該測量方法也可作為一種新的測 量模式應(yīng)用于其他通信網(wǎng)絡(luò)。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了 一種用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點， 其特征在于所述介入式測量節(jié)點是一種能夠為其它節(jié)點路由和交換數(shù)據(jù)、并 且具備測量能力的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，該介入式測量節(jié)點能夠?qū)ζ渌?jié)點的數(shù)據(jù)進行處 理和重定向，能夠響應(yīng)其它節(jié)點發(fā)起的測量請求，協(xié)助采集網(wǎng)絡(luò)中不斷變化的 路由信息或其他信息，以供人們了解網(wǎng)絡(luò)拓樸的瞬態(tài)和常態(tài)；所述介入式測量 節(jié)點包括下述軟件功能模塊
應(yīng)用層處理模塊，由收發(fā)模塊和執(zhí)行機構(gòu)所組成，其中收發(fā)模塊負(fù)責(zé)完成 數(shù)據(jù)傳輸和交換，執(zhí)行機構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行和完成介入式測量數(shù)據(jù)報文中攜帶的包括 單向和雙向時延、單向和雙向丟包、瓶頸帶寬的測量任務(wù)；
UDP處理模塊，負(fù)責(zé)讀取和設(shè)置與IP層通信的控制信息；
IP處理模塊，負(fù)責(zé)設(shè)置和讀取IP選項中的標(biāo)志位，控制介入式測量數(shù)據(jù)報 文的;虎向。
所述介入式測量節(jié)點藉由網(wǎng)絡(luò)中的各個介入式測量節(jié)點之間相互反饋、通 力合作，共同完成測量行為；并對上游節(jié)點的控制〗故出響應(yīng)，動態(tài)收集網(wǎng)絡(luò)性 能信息，這些測量節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)是交互式的，被稱之為"可交互網(wǎng)絡(luò)"； 所述可交互網(wǎng)絡(luò)中的各個測量節(jié)點根據(jù)其本身收集到的其它節(jié)點的反饋信息， 來指導(dǎo)其之后的行為和動作。所述介入式測量節(jié)點使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是在應(yīng)用數(shù)據(jù)報文的IP頭部的IP選 項中和應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭部分別增設(shè)標(biāo)志位，其中IP選項中的標(biāo)志位是傳遞數(shù)據(jù) 的中間節(jié)點在IP層判斷采取哪種方式傳輸和處理數(shù)據(jù)的依據(jù)，應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭
中的標(biāo)志位則由測量節(jié)點中的UDP處理模塊負(fù)責(zé)處理，用于在IP選項中設(shè)置 標(biāo)志位；應(yīng)用層數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)中還攜帶使用介入式測量方法能夠執(zhí)行的包括單 向和雙向時延，單向和雙向丟包，瓶頸帶寬的測量任務(wù)。
所述應(yīng)用層處理模塊中的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)有下述結(jié)構(gòu)，以形成節(jié)點處理報文的 能力
核心層，作為執(zhí)行機構(gòu)的處理中心，用于完成從詞法分析到語義分析完整 的編譯、解釋功能，并負(fù)責(zé)執(zhí)行包括數(shù)組、循環(huán)、過程命令的內(nèi)建命令的功能；
應(yīng)用擴展層，負(fù)責(zé)執(zhí)行包括發(fā)送測量報文、執(zhí)行測量任務(wù)、統(tǒng)計測量結(jié)果 的具體測量命令；
通用擴展層，負(fù)責(zé)對獲取當(dāng)前節(jié)點的IP地址、獲取當(dāng)前時間的網(wǎng)絡(luò)和操作
系統(tǒng)的通用4喿作的處理。
所述執(zhí)行機構(gòu)具有下述性能，以便能夠完成包括時延或其他對時間開銷敏
感的測量任務(wù)，并使得其測量結(jié)果具有實用意義
健壯性，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文較多的情況時仍然能正常工作； 無狀態(tài)性，報文到達的先后次序不影響最終的執(zhí)行結(jié)果； 無記憶性，只根據(jù)當(dāng)前到達的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)或該數(shù)據(jù)中標(biāo)明的狀態(tài)，判
斷對該數(shù)據(jù)應(yīng)選擇執(zhí)行的分支操作，對此前到達的任何數(shù)據(jù)不作存儲處理；
能夠?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)和代碼的副本進行修改，并能夠?qū)⑿律傻臄?shù)據(jù)和代
碼放到報文中，發(fā)給下一個節(jié)點；
一定的實時性能，以保證該執(zhí)行機構(gòu)的工作效率，優(yōu)化自身的運行機制。 所述介入式測量節(jié)點作為網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點，它是#4居IP選項內(nèi)容對數(shù)據(jù)報
文采取下述三種傳輸方式
直接轉(zhuǎn)發(fā)(DT， Direct Transfer),中間節(jié)點對數(shù)據(jù)不做任何處理，在網(wǎng)絡(luò)
層直接將數(shù)據(jù)路由到下一個目的節(jié)點，或在數(shù)據(jù)鏈路層直接將其交換到下一個車IT出端口；
拷貝轉(zhuǎn)發(fā)(CT, C叩y Transfer),中間節(jié)點截獲來自上游節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)后， 在轉(zhuǎn)發(fā)或交換出去之前，先在IP層拷貝一份，并將該拷貝直接向上發(fā)送到應(yīng)用 層，原IP凄i:據(jù)包則繼續(xù)向前發(fā)送；
處理轉(zhuǎn)發(fā)(MT， Modify Transfer),中間節(jié)點截獲來自上游節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)， 將該數(shù)據(jù)報文中的可讀信息剝離出來進行分析處理后，再決定如何處理該數(shù)據(jù)； 該方式不但能夠修改數(shù)據(jù)報文的目的地址和涉及尋址、定向的控制信息，而且 能對數(shù)據(jù)報文中攜帶的數(shù)據(jù)信息進行處理、添加、刪減若修改報文的目的地 址，即對該報文進行重定向操作；若對報文的數(shù)據(jù)信息進行處理，則將自己感 知到的網(wǎng)絡(luò)狀況寫入到由其轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報文中，從而采集到被測路徑上不固定 存在的中間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息；且在處理轉(zhuǎn)發(fā)過程中，能夠根據(jù)處理結(jié)果， 生成其它的與所述報文原始版本不同的新報文，衍生和變換出報文的其他轉(zhuǎn)發(fā) 方式。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種采用上述介入式測量節(jié)點的測量方 法，其特征在于用戶給源節(jié)點輸入一個測量任務(wù)，開始進行的測量操作包括 下列步驟
(1) 在源端節(jié)點執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行測量任務(wù)，進行開始測量的操作創(chuàng)建應(yīng) 用層數(shù)據(jù)包，分別設(shè)置應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭、UDP報文頭和IP報文頭，建立連接；
(2) 在中間節(jié)點如果該節(jié)點支持介入式測量方式，則該節(jié)點根據(jù)報文中 的IP選項中的標(biāo)志位DT/CT/MT,分別執(zhí)行相應(yīng)的傳輸方式，執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)4亍 測量任務(wù)，進行采集中間節(jié)點信息的操作；如果該節(jié)點不支持介入式測量方式， 將該報文直接轉(zhuǎn)發(fā)給下一節(jié)點；
(3) 在目的節(jié)點不再查看IP選項，直接將報文交付上層處理，然后， 由執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行測量任務(wù)，完成協(xié)助測量的操作或結(jié)束測量的操作。
所述步驟(1 )進一步包括下列^喿作內(nèi)容
(11)執(zhí)行機構(gòu)開始進行測量操作執(zhí)行機構(gòu)先要判斷出當(dāng)前節(jié)點是源節(jié) 點，且當(dāng)前時間不早于在測量任務(wù)中指定的測量開始時間，才開始進行測量；(12)應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊創(chuàng)建應(yīng)用層數(shù)據(jù)包，設(shè)置應(yīng)用層數(shù)據(jù)
報文頭，并在該數(shù)據(jù)報文頭中設(shè)置下述三種類型之一的標(biāo)志位直接轉(zhuǎn)發(fā)DT、 拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT和處理轉(zhuǎn)發(fā)MT;然后，將數(shù)據(jù)包遞交給傳輸層；
(13 ) UDP處理模塊在應(yīng)用層數(shù)據(jù)包外添加UDP報文頭，再查看應(yīng)用層 數(shù)據(jù)報文頭，根據(jù)其中的標(biāo)志位創(chuàng)建從UDP到IP的控制信息，將該標(biāo)志位中 攜帶的DT/CT/MT的控制信息和數(shù)據(jù)包一起傳遞給IP層；
(14) IP處理4莫塊在傳輸層數(shù)據(jù)包外添加IP 4艮文頭，再根據(jù)收到的UDP 控制信息，設(shè)置IP報文中的選項字段的標(biāo)志位為DT、 CT、或MT后，將數(shù)據(jù) 包發(fā)向網(wǎng)絡(luò)。
所述步驟(2)中，如果該節(jié)點支持介入式測量方式，則進一步包括下列操 作內(nèi)容
(21 )該節(jié)點的IP處理模塊先查看IP選項中的標(biāo)志位，若為直接轉(zhuǎn)發(fā)DT, 則執(zhí)行對應(yīng)的路由協(xié)議，為數(shù)據(jù)報文尋找下一跳節(jié)點；若為拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT,則將 數(shù)據(jù)報文復(fù)制一份，遞交上層，同時將原報文轉(zhuǎn)發(fā)出去；若為處理轉(zhuǎn)發(fā)MT， 則將報文直接遞交上層，等待上層處理結(jié)束，交還IP層后，再向前轉(zhuǎn)發(fā)；
(22 )對MT數(shù)據(jù)包和CT的拷貝數(shù)據(jù)包先創(chuàng)建/人IP到UDP的控制信息， 以便將數(shù)據(jù)包遞交UDP傳輸層；UDP傳輸層為該數(shù)據(jù)包設(shè)置端口號后，即將 其遞交應(yīng)用層；
(23 )應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后，交給執(zhí)行機構(gòu)，由執(zhí) 行機構(gòu)先判斷當(dāng)前節(jié)點是否為中間節(jié)點，如果是中間節(jié)點，則執(zhí)行機構(gòu)采集中 間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息，如能夠獲得該中間節(jié)點的路由表，需要將該路由表添 加到報文的相應(yīng)字段中；如果不是中間節(jié)點，結(jié)束該流程操作；
(24)應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后，若為拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT,則 對該報文中攜帶的信息進行相應(yīng)處理后丟棄；若為處理轉(zhuǎn)發(fā)MT，則再向下層 發(fā)送，即交還給IP層網(wǎng)絡(luò)向前轉(zhuǎn)發(fā)。
所述步驟(3)進一步包括下列操作內(nèi)容
(31)應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后，交給執(zhí)行機構(gòu)，由執(zhí)行機構(gòu)對該報文中攜帶的測量任務(wù)執(zhí)行相關(guān)操作；
(32) 執(zhí)行機構(gòu)先判斷當(dāng)前節(jié)點為目的節(jié)點后，再判斷當(dāng)前時間是否早于 測量結(jié)束時間；如果滿足該條件，則執(zhí)行機構(gòu)進行協(xié)助測量的操作在測量包 括單向時延或單向丟包的單向網(wǎng)絡(luò)性能信息時，統(tǒng)計測量結(jié)果；在測量包括雙
向時延或雙向丟包的雙向網(wǎng)絡(luò)性能信息時，將測量數(shù)據(jù)報文發(fā)回給源節(jié)點，以 供源節(jié)點統(tǒng)計測量結(jié)果；
(33) 執(zhí)行機構(gòu)繼續(xù)判斷當(dāng)前時間是否晚于測量結(jié)束時間，以1^更執(zhí)行結(jié)束 測量任務(wù)的操作，并拆除連接。
本發(fā)明介入式測量節(jié)點的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)筒單，使用便利，工作可靠，其 中的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置有編譯、解釋機構(gòu)及對其測量功能的擴展、對網(wǎng)絡(luò)/操作系 統(tǒng)調(diào)用的封裝。并在該基礎(chǔ)上形成節(jié)點處理報文的能力。作為一種創(chuàng)新的測 量裝置，為解決自組織網(wǎng)絡(luò)中的測量探針難以部署、被測路徑上沒有固定設(shè) 置的中間節(jié)點、從而難于獲得網(wǎng)絡(luò)性能信息等許多難題，提供了一種新的、 4亍之有效的測量才幾制介入式測量，并引入了可交互網(wǎng)絡(luò)概念，以各個節(jié)點 之間進行交互的反饋互動方式，為自組織網(wǎng)絡(luò)提供一種新的介入式測量方法。 其中轉(zhuǎn)發(fā)方式的改變使得中間節(jié)點能夠收到報文，加上執(zhí)行機構(gòu)能夠提供測 量和網(wǎng)絡(luò)/操作系統(tǒng)的支持，使得本發(fā)明介入式測量節(jié)點能將其節(jié)點采集到的 網(wǎng)絡(luò)測量信息(如，路由表信息等)附加到報文中向目的節(jié)點傳送。
本發(fā)明測量方法具有以下特點三種傳輸方式的if爭層性，通過在傳輸層查 看應(yīng)用層報文頭設(shè)置的標(biāo)志位，并向IP傳輸層傳遞控制信息設(shè)置IP選項的方 式，達到根據(jù)應(yīng)用層協(xié)議報文的內(nèi)容設(shè)置IP選項的跨層控制。IP層需要先查看 IP選項再運行路由協(xié)議。應(yīng)用層則由其執(zhí)行機構(gòu)對數(shù)據(jù)進行處理。而且，該測 量方法也可作為 一種新的測量^t式應(yīng)用于其他通信網(wǎng)絡(luò)。


圖1是測量設(shè)備很難保證跟隨被測節(jié)點一起移動的示意圖。 圖2是本發(fā)明介入式測量節(jié)點結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖3是本發(fā)明介入式測量節(jié)點中的執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖4是本發(fā)明介入式測量節(jié)點^f吏用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成圖。 圖5是本發(fā)明介入式測量節(jié)點執(zhí)行介入式測量的直接轉(zhuǎn)發(fā)方式示意圖。 圖6是本發(fā)明介入式測量節(jié)點執(zhí)行介入式測量的拷貝轉(zhuǎn)發(fā)方式示意圖。 圖7是本發(fā)明介入式測量節(jié)點執(zhí)行介入式測量的處理轉(zhuǎn)發(fā)方式示意圖。 圖8是本發(fā)明介入式測量節(jié)點執(zhí)行介入式測量方法的操作步驟流程圖。 圖9是本發(fā)明介入式測量節(jié)點執(zhí)行介入式測量方法中的源節(jié)點操作流程圖。
圖10是本發(fā)明介入式測量節(jié)點執(zhí)行介入式測量方法中的中間節(jié)點流程圖。 圖11是本發(fā)明介入式測量節(jié)點執(zhí)行介入式測量方法中的目的節(jié)點流程圖。 圖12本發(fā)明介入式測量節(jié)點中的執(zhí)行機構(gòu)操作流程圖。 圖13是本發(fā)明進行介入式測量的 一 實施例示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作
進一步的詳細描述。
本發(fā)明提出一種新的測量體系架構(gòu)，下面先介紹本發(fā)明涉及的概念"介入 式測量"的應(yīng)用來源。所謂"介入式"是相對于"非介入式"而言的，現(xiàn)有的 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點基本都屬于"非介入式"測量節(jié)點。
本發(fā)明用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點，是一種能夠為其它節(jié)點路由和 交換數(shù)據(jù)、并且具備測量能力的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，該介入式測量節(jié)點能夠?qū)ζ渌?jié)點 的數(shù)據(jù)進行處理和重定向，能夠響應(yīng)其它節(jié)點發(fā)起的測量請求，協(xié)助采集網(wǎng)絡(luò) 中不斷變化的路由信息或其他信息，以供人們了解網(wǎng)絡(luò)拓樸的瞬態(tài)和常態(tài)。如 果節(jié)點無法"介入"到網(wǎng)絡(luò)中，就無法參與到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，更不能完成其 測量任務(wù)。
參見圖2，介紹介入式測量節(jié)點的結(jié)構(gòu)組成，它包括下述軟件功能模塊 應(yīng)用層處理模塊，由收發(fā)模塊和執(zhí)行機構(gòu)所組成，其中收發(fā)模塊負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)傳輸和交換，執(zhí)行機構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行和完成介入式測量數(shù)據(jù)報文中攜帶的包括
單向和雙向時延、單向和雙向丟包、瓶頸帶寬的測量任務(wù)； UDP處理模塊，負(fù)責(zé)讀取和設(shè)置與IP層通信的控制信息； IP處理模塊，負(fù)責(zé)設(shè)置和讀取IP選項中的標(biāo)志位，控制介入式測量數(shù)據(jù)報
文的5虎向。
參見圖3，介紹本發(fā)明應(yīng)用層處理模塊中的執(zhí)行機構(gòu)的功能軟件組成架構(gòu)， 以便以此能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點處理報文的能力，執(zhí)行和完成數(shù)據(jù)包中攜帶的測量任務(wù)
核心層，它是執(zhí)行機構(gòu)的處理中心，用于完成從詞法分析到語義分析完整 的編譯、解釋功能，并負(fù)責(zé)執(zhí)行內(nèi)建命令(包括數(shù)組、循環(huán)、過程命令等)的
功能；
應(yīng)用擴展層，負(fù)責(zé)對包括發(fā)送測量報文、執(zhí)行測量任務(wù)、統(tǒng)計測量結(jié)果的 具體測量命令的執(zhí)行、操作；
通用擴展層，負(fù)責(zé)對獲取當(dāng)前節(jié)點的IP地址、獲取當(dāng)前時間的網(wǎng)絡(luò)和操作 系統(tǒng)應(yīng)用的通用才喿作的處理。
需要說明的是，執(zhí)行機構(gòu)必須獲取當(dāng)前節(jié)點的IP地址和操作系統(tǒng)當(dāng)前的時 間，然后據(jù)此，才能夠控制測量命令的正確纟丸行。例如，測量單向時延和雙向 時延測量雙向時延的目的節(jié)點需要執(zhí)行將報文往回發(fā)送的功能，再由源節(jié)點 統(tǒng)計時延值；而測量單向時延時，直接由目的節(jié)點統(tǒng)計時延值。因此，當(dāng)節(jié)點 收到報文時，執(zhí)行機構(gòu)先要判斷是執(zhí)行記錄時延值的操作，還是執(zhí)行將報文發(fā) 回給源節(jié)點的操作；為此，必需知道該節(jié)點的IP地址來進行判斷。又如，獲取 當(dāng)前IP地址來判斷是否為中間節(jié)點，從而決定是否要采集該節(jié)點的路由信息； 并將獲取的路由信息，附加到介入式測量報文的末尾傳送出去。 本發(fā)明的該執(zhí)行機構(gòu)具有下述性能 健壯性，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文較多的情況時仍然能正常工作； 無狀態(tài)性，報文到達的先后次序不影響最終的執(zhí)行結(jié)果； 無記憶性，只根據(jù)當(dāng)前到達的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)或該數(shù)據(jù)中標(biāo)明的狀態(tài)，判 斷對該數(shù)據(jù)應(yīng)該選擇執(zhí)行的分支操作，對此前到達的任何數(shù)據(jù)不作存儲處理；能夠?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)和代碼的副本進行修改，并能夠?qū)⑿律傻臄?shù)據(jù)和代
碼放到報文中，發(fā)給下一個節(jié)點；
一定的實時性能。以保證該執(zhí)行機構(gòu)的工作效率，優(yōu)化自身的運行機制。 因為在每個轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的中間節(jié)點(包括不參與測量的中間節(jié)點)，都需要 執(zhí)行報文中攜帶的控制命令，以判決自己是否要做出動作響應(yīng)。這樣勢必對網(wǎng) 絡(luò)中的數(shù)據(jù)包傳播時延造成一定的影響。因此，執(zhí)行機構(gòu)必需提供一定的實時 性，以保證其運行效率，加快執(zhí)行速度，優(yōu)化自身的運行機制。也只有在保證 執(zhí)行機構(gòu)具備上述性能的前提下，由該節(jié)點的執(zhí)行機構(gòu)參與的包括時延或其它 對時間開銷較為敏感的參數(shù)的測量結(jié)果才有實用價值和意義。否則，只能將相 關(guān)節(jié)點處于直接轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式(即不需執(zhí)行機構(gòu)參與的模式下)。
本發(fā)明的介入式測量節(jié)點藉由網(wǎng)絡(luò)中的多個同樣的介入式測量節(jié)點之間相 互反饋、通力合作，共同完成測量行為；并對上游節(jié)點的控制做出響應(yīng)，動態(tài) 收集網(wǎng)絡(luò)性能信息，這些測量節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)是交互式的，被稱之為"可 交互網(wǎng)絡(luò)"。另夕卜，該可交互網(wǎng)絡(luò)中的各個測量節(jié)點根據(jù)其本身收集到的其它節(jié) 點的反饋信息，來指導(dǎo)其之后的行為和動作。這種反饋交互方式，不論對網(wǎng)絡(luò) 性能信息的采集，或是無線網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量QoS都是極有意義的。
由于介入式測量方法使得網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點參與到數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)中，因此， 流的有向邊變得很豐富。因此，本發(fā)明介入式測量節(jié)點作為網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點時， 它將根據(jù)數(shù)據(jù)包中的IP選項內(nèi)容對數(shù)據(jù)報文采取下述三種傳輸方式
直接轉(zhuǎn)發(fā)Direct Transfer (參見圖5):與非介入式測量節(jié)點一樣，數(shù)據(jù)流的 中間節(jié)點對數(shù)據(jù)不做任何處理，在網(wǎng)絡(luò)層直接將數(shù)據(jù)路由到下一個目的節(jié)點， 或在數(shù)據(jù)鏈路層直接將其交換到下一個輸出端口 。
拷貝轉(zhuǎn)發(fā)Copy Transfer (參見圖6),與非介入式測量不同，中間節(jié)點截獲 來自上游節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)后，在轉(zhuǎn)發(fā)或交換出去之前，先在IP層拷貝一份，并 將該拷貝向上發(fā)送到應(yīng)用層，原IP數(shù)據(jù)包則繼續(xù)向前發(fā)送；
處理轉(zhuǎn)發(fā)Modify Transfer (參見圖7 )，與非介入式測量不同，中間節(jié)點截獲 來自上游節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)報文中的可讀信息剝離出來進行分析處理后，再決定下一步如何處理該數(shù)據(jù)。該方式不但能夠修改數(shù)據(jù)報文的目的地址 和涉及尋址、定向的控制信息，而且能對數(shù)據(jù)報文中攜帶的數(shù)據(jù)信息進行處理、
添加、刪減若修改報文的目的地址，即對該報文進行重定向操作；若對報文 的數(shù)據(jù)信息進行處理，則將自己感知到的網(wǎng)絡(luò)狀況寫入到由其轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報文 中，從而采集到被測路徑上不固定存在的中間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息；且在處理 轉(zhuǎn)發(fā)過程中，能夠根據(jù)處理結(jié)果，生成其它的與所述報文原始版本不同的新報 文，衍生和變換出報文的其他轉(zhuǎn)發(fā)方式，也就對該轉(zhuǎn)發(fā)方式實現(xiàn)了功能擴展。
通過這種轉(zhuǎn)發(fā)方式，使得人們能夠采集到被測路徑上，不固定存在的中間 節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息。因為，在移動的中間節(jié)點為數(shù)據(jù)源節(jié)點路由、交換數(shù)據(jù) 的同時，也將自己感知到的網(wǎng)絡(luò)狀況，寫入了它轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報文中。
為了實現(xiàn)上述三種轉(zhuǎn)發(fā)方式，必須獲得沿途各個節(jié)點的支持，需要數(shù)據(jù)傳 送時經(jīng)過的節(jié)點，在執(zhí)行具體的路由協(xié)議選路、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之前，根據(jù)IP選項來 決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)方向。
為此，本發(fā)明介入式測量方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是在應(yīng)用數(shù)據(jù)報文的報文頭部增 設(shè)標(biāo)志位，以區(qū)別三種不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式。執(zhí)行測量任務(wù)的用戶正是通過設(shè)置應(yīng) 用數(shù)據(jù)報文頭部的標(biāo)志位，來控制采用哪種轉(zhuǎn)發(fā)方式進行測量。
參見圖4，介紹本發(fā)明數(shù)據(jù)^t艮文的結(jié)構(gòu)組成在應(yīng)用數(shù)據(jù)寺艮文的IP頭部和 應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭部分別增設(shè)標(biāo)志位，其中IP選項中的標(biāo)志位是傳遞數(shù)據(jù)的中間 節(jié)點在IP層判斷采取哪種方式傳輸和處理數(shù)據(jù)的依據(jù)，應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭中的標(biāo) 志位則由測量節(jié)點中的UDP處理模塊負(fù)責(zé)處理，用于在IP選項中設(shè)置標(biāo)志位， IP選項內(nèi)容是傳遞數(shù)據(jù)的中間節(jié)點在IP層判斷采取哪種方式傳輸和處理數(shù)據(jù) 的依據(jù)。應(yīng)用層數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)中還攜帶使用介入式測量方法能夠執(zhí)行的包括單 向和雙向時延，單向和雙向丟包，瓶頸帶寬的測量任務(wù)。
本發(fā)明還提供了一種采用介入式測量節(jié)點的測量方法，參見圖8，介紹當(dāng) 用戶給源節(jié)點輸入一個測量任務(wù)，開始進行的測量操作所包括的下列步驟
步驟l、在源端(數(shù)據(jù)的發(fā)送節(jié)點)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行測量任務(wù)，進行開始測 量的操作創(chuàng)建應(yīng)用層數(shù)據(jù)包，分別設(shè)置應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭、UDP報文頭和IP報文頭，建立連接。
參見圖9，介紹該步驟1的具體操作內(nèi)容
(11 )執(zhí)行機構(gòu)開始進行測量操作執(zhí)行機構(gòu)先要判斷出當(dāng)前節(jié)點是源節(jié) 點，且當(dāng)前時間不早于在測量任務(wù)中設(shè)定的測量開始時間，才開始進行測量；
(12)應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊創(chuàng)建應(yīng)用層數(shù)據(jù)包，設(shè)置應(yīng)用層數(shù)據(jù) 報文頭，并在該數(shù)據(jù)才艮文頭中設(shè)置下述三種類型之一的標(biāo)志位直接轉(zhuǎn)發(fā)DT (Direct Transfer)、拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT (Copy Transfer)和處理轉(zhuǎn)發(fā)MT (Modify Transfer);然后，將數(shù)據(jù)包遞交給傳輸層；
(13 ) UDP處理才莫塊在應(yīng)用層數(shù)據(jù)包外添加UDP報文頭，再查看應(yīng)用層 數(shù)據(jù)報文頭，根據(jù)其中的標(biāo)志位創(chuàng)建從UDP到IP的控制信息，將該標(biāo)志位中 攜帶的DT/CT/MT的控制信息和數(shù)據(jù)包一起傳遞給IP層；
(14) IP處理模塊在傳輸層數(shù)據(jù)包外添加IP報文頭，再根據(jù)收到的UDP 控制信息，設(shè)置IP報文中的選項字段的標(biāo)志位為DT、 CT、或MT后，將數(shù)據(jù) 包發(fā)向網(wǎng)絡(luò)(可用UDP或TCP,這里以UDP為例)。
步驟2、在數(shù)據(jù)傳送過程中的中間節(jié)點在節(jié)點的IP層先比較它是否到達 目的節(jié)點；然后，如果該節(jié)點支持介入式測量方式，則該節(jié)點根據(jù)報文中的IP 選項中的標(biāo)志位DT/CT/MT,分別執(zhí)行相應(yīng)的傳輸方式，并由執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行 測量任務(wù)；如果該節(jié)點不支持介入式測量方式，將該報文直接轉(zhuǎn)發(fā)給下一節(jié)點。
當(dāng)節(jié)點支持介入式測量方式，參見圖10,介紹該步驟2的具體操作內(nèi)容
(21 )該節(jié)點的IP處理模塊先查看IP選項中的標(biāo)志位，若為直接轉(zhuǎn)發(fā)DT, 則執(zhí)行對應(yīng)的路由協(xié)議，為數(shù)據(jù)報文尋找下一跳節(jié)點；若為拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT,則將 數(shù)據(jù)報文復(fù)制一份，遞交上層，同時將原報文轉(zhuǎn)發(fā)出去；若為處理轉(zhuǎn)發(fā)MT， 則將報文直接遞交上層，等待上層處理結(jié)束，交還IP層后，再向前轉(zhuǎn)發(fā)；
(22) 對MT數(shù)據(jù)包和CT的拷貝數(shù)據(jù)包先創(chuàng)建從IP到UDP的控制信息， 以便將數(shù)據(jù)包遞交UDP傳輸層；UDP傳輸層為該數(shù)據(jù)包設(shè)置端口號后，即將 其遞交應(yīng)用層；
(23) 應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后，交給執(zhí)行機構(gòu)，由執(zhí)行機構(gòu)對該報文中攜帶的測量任務(wù)執(zhí)行相關(guān)操作后，將測量結(jié)果添加到報文的
相應(yīng)字段中；
(24)應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后，若為拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT,則 對該報文中攜帶的信息進行相應(yīng)處理后丟棄；若為處理轉(zhuǎn)發(fā)MT，則再向下層 發(fā)送，即交還給IP層網(wǎng)絡(luò)向前轉(zhuǎn)發(fā)。
步驟3、在目的節(jié)點不再查看IP選項，直接將報文交付上層處理，然后， 由執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行測量任務(wù)，對該報文中攜帶的命令或可執(zhí)行代碼完成協(xié)助測量 的操作或結(jié)束測量的操作。參見圖12，介紹該步驟3的具體操作內(nèi)容 (31) 應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后， 交給執(zhí)行機構(gòu)，由執(zhí) 行機構(gòu)對該報文中攜帶的測量任務(wù)執(zhí)行相關(guān)操作；
(32)執(zhí)行機構(gòu)先判斷當(dāng)前節(jié)點為目的節(jié)點后，再判斷當(dāng)前時間是否早于 測量結(jié)束時間；如果滿足該條件，則執(zhí)行機構(gòu)進行協(xié)助測量的操作在測量包 括單向時延或單向丟包的單向網(wǎng)絡(luò)性能信息時，統(tǒng)計測量結(jié)果；在測量包括雙 向時延或雙向丟包的雙向網(wǎng)絡(luò)性能信息時，將測量數(shù)據(jù)報文發(fā)回給源節(jié)點，以 供源節(jié)點統(tǒng)計測量結(jié)果；
(33 )執(zhí)行機構(gòu)繼續(xù)判斷當(dāng)前時間是否晚于測量結(jié)束時間，以便執(zhí)行結(jié)束 測量任務(wù)的操作，并拆除連接。
本發(fā)明已經(jīng)在有關(guān)科研課題中進行了試驗實施，實施過程中，首先搭建、 實現(xiàn)了完整的介入式測量節(jié)點，并用該介入式測量節(jié)點進行了介入式測量方式 的試驗，在試驗中，使用介入式測量方式在MANET網(wǎng)絡(luò)中進行時延、丟包、 瓶頸帶寬等端到端網(wǎng)絡(luò)性能測量，同時，該介入式中間節(jié)點能夠?qū)χ修D(zhuǎn)報文攜 帶的介入式測量命令進行解讀，自主地向中轉(zhuǎn)報文填入路由表等網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息， 從而達到了獲取中間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)狀況的發(fā)明目的。
實驗的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖13所示，在網(wǎng)絡(luò)中部署3臺以上支持介入式測量的移 動終端，數(shù)據(jù)傳送方向如圖中箭頭所示。由測量源節(jié)點A向測量目標(biāo)節(jié)點C發(fā) 送數(shù)據(jù)，三臺機器的移動符合隨機路點模型。覆蓋范圍是只能覆蓋相鄰節(jié)點， 不能跨節(jié)點覆蓋。在某個時刻，測量源節(jié)點A需要通過測量中間節(jié)點B向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)。 各個節(jié)點都支持介入式測量，中間節(jié)點能夠?qū)⒙酚尚畔⒏郊拥綔y量報文的數(shù)據(jù) 字段中而發(fā)送給目的節(jié)點。
例如，測量單向時延，并在沿途節(jié)點采集路由信息，轉(zhuǎn)發(fā)方式為處理轉(zhuǎn)發(fā) MT,傳輸層(可用UDP或TCP,這里以UDP為例)的具體流程如下
在測量源節(jié)點A(數(shù)據(jù)的發(fā)送節(jié)點)，先創(chuàng)建測量報文，設(shè)置應(yīng)用層數(shù)據(jù)報 文頭，并在報文頭中設(shè)置標(biāo)志位MT后，在該報文中記錄發(fā)送的時間戳，再將 數(shù)據(jù)包遞交給傳輸層。
在傳輸層，添加UDP報文頭；查看應(yīng)用層數(shù)據(jù)的報文頭，再根據(jù)標(biāo)志位創(chuàng) 建從UDP到IP的控制信息，將標(biāo)志位中攜帶為MT的控制信息傳遞給IP層。
第三步是在IP層添加IP報文頭；根據(jù)收到的控制信息，設(shè)置IP報文中的 選項字段，并發(fā)向網(wǎng)絡(luò)。
在測量中間節(jié)點B (數(shù)據(jù)的中間節(jié)點)，先在IP層查看IP選項為處理轉(zhuǎn) 發(fā)MT,則將報文直接遞交上層，等待上層處理結(jié)束并交還IP層后，再向前轉(zhuǎn) 發(fā)。因為IP選項設(shè)為MT,當(dāng)報文遞交給應(yīng)用層，將調(diào)用執(zhí)行機構(gòu)解析并執(zhí)行 報文中攜帶的測量命令，獲取當(dāng)前路由表，并將其附加到報文的數(shù)據(jù)字段的末 尾后，向目的節(jié)點發(fā)送。
到達測量目的節(jié)點C (數(shù)據(jù)的目的節(jié)點)，在IP協(xié)議查看目的地址時可知 已到達目的節(jié)點，直接向上層遞交，執(zhí)行機構(gòu)獲取當(dāng)前節(jié)點的IP地址，判斷當(dāng) 前節(jié)點是為目的節(jié)點，則計算時延值(收到報文時間減發(fā)送報文時間)，并將時 延值和路由表信息記錄到結(jié)果文件中。
總之，本發(fā)明的實施試驗是成功的，實現(xiàn)了發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1、一種用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點，其特征在于所述介入式測量節(jié)點是一種能夠為其它節(jié)點路由和交換數(shù)據(jù)、并且具備測量能力的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，該介入式測量節(jié)點能夠?qū)ζ渌?jié)點的數(shù)據(jù)進行處理和重定向，能夠響應(yīng)其它節(jié)點發(fā)起的測量請求，協(xié)助采集網(wǎng)絡(luò)中不斷變化的路由信息或其他信息，以供人們了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞乃矐B(tài)和常態(tài)；所述介入式測量節(jié)點包括下述軟件功能模塊應(yīng)用層處理模塊，由收發(fā)模塊和執(zhí)行機構(gòu)所組成，其中收發(fā)模塊負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)傳輸和交換，執(zhí)行機構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行和完成介入式測量數(shù)據(jù)報文中攜帶的包括單向和雙向時延、單向和雙向丟包、瓶頸帶寬的測量任務(wù)；UDP處理模塊，負(fù)責(zé)讀取和設(shè)置與IP層通信的控制信息；IP處理模塊，負(fù)責(zé)設(shè)置和讀取IP選項中的標(biāo)志位，控制介入式測量數(shù)據(jù)報文的流向。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點，其特征在于 所述介入式測量節(jié)點藉由網(wǎng)絡(luò)中的各個介入式測量節(jié)點之間相互反饋、通力合 作，共同完成測量行為；并對上游節(jié)點的控制做出響應(yīng)，動態(tài)收集網(wǎng)絡(luò)性能信 息，這些測量節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)是交互式的，被稱之為"可交互網(wǎng)絡(luò)"；所述 可交互網(wǎng)絡(luò)中的各個測量節(jié)點根據(jù)其本身收集到的其它節(jié)點的反饋信息，來指 導(dǎo)其之后的行為和動作。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點，其特征在于 所述介入式測量節(jié)點使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是在應(yīng)用數(shù)據(jù)報文的IP頭部的IP選項中 和應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭部分別增設(shè)標(biāo)志位，其中IP選項中的標(biāo)志位是傳遞數(shù)據(jù)的中 間節(jié)點在IP層判斷采取哪種方式傳輸和處理數(shù)據(jù)的依據(jù)，應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭中的 標(biāo)志位則由測量節(jié)點中的UDP處理模塊負(fù)責(zé)處理，用于在IP選項中設(shè)置標(biāo)志 位；應(yīng)用層數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)中還攜帶使用介入式測量方法能夠執(zhí)行的包括單向和 雙向時延，單向和雙向丟包，并瓦頸帶寬的測量任務(wù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點，其特征在于所述應(yīng)用層處理模塊中的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)有下述結(jié)構(gòu)，以形成節(jié)點處理報文的能力 核心層，作為執(zhí)行機構(gòu)的處理中心，用于完成從詞法分析到語義分析完整的編譯、解釋功能，并負(fù)責(zé)執(zhí)行包括數(shù)組、循環(huán)、過程命令的內(nèi)建命令的功能； 應(yīng)用擴展層，負(fù)責(zé)執(zhí)行包括發(fā)送測量報文、執(zhí)行測量任務(wù)、統(tǒng)計測量結(jié)果的具體測量命令；通用擴展層，負(fù)責(zé)對獲取當(dāng)前節(jié)點的IP地址、獲取當(dāng)前時間的網(wǎng)絡(luò)和操作 系統(tǒng)的通用^f乘作的處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點，其特征在于 所述執(zhí)行機構(gòu)具有下述性能，以便能夠完成包括時延或其他對時間開銷敏感的 測量任務(wù)，并使得其測量結(jié)果具有實用意義健壯性，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文較多的情況時仍然能正常工作； 無狀態(tài)性，報文到達的先后次序不影響最終的執(zhí)行結(jié)果； 無記憶性，只4艮據(jù)當(dāng)前到達的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)或該數(shù)據(jù)中標(biāo)明的狀態(tài)，判斷對該數(shù)據(jù)應(yīng)選擇執(zhí)行的分支操作，對此前到達的任何數(shù)據(jù)不作存儲處理；能夠?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)和代碼的副本進行修改，并能夠?qū)⑿律傻臄?shù)據(jù)和代碼放到報文中，發(fā)給下一個節(jié)點；一定的實時性能，以保證該執(zhí)行機構(gòu)的工作效率，優(yōu)化自身的運行機制。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點，其特征在于 所述介入式測量節(jié)點作為網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點，它是根據(jù)IP選項內(nèi)容對數(shù)據(jù)"^艮文采 取下述三種傳輸方式直接轉(zhuǎn)發(fā)Direct Transfer,中間節(jié)點對數(shù)據(jù)不做任何處理，在網(wǎng)絡(luò)層直接將 數(shù)據(jù)路由到下一個目的節(jié)點，或在數(shù)據(jù)鏈路層直接將其交換到下一個輸出端口 ；拷貝轉(zhuǎn)發(fā)Copy Transfer,中間節(jié)點截獲來自上游節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)后，在轉(zhuǎn) 發(fā)或交換出去之前，先在IP層拷貝一份，并將該拷貝直接向上發(fā)送到應(yīng)用層， 原IP數(shù)據(jù)包則繼續(xù)向前發(fā)送；處理轉(zhuǎn)發(fā)Modify Transfer,中間節(jié)點截獲來自上游節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)，將該 數(shù)據(jù)"t艮文中的可讀信息剝離出來進行分析處理后，再決定如何處理該凝:據(jù)；該方式不但能夠修改數(shù)據(jù)報文的目的地址和涉及尋址、定向的控制信息，而且能對數(shù)據(jù)報文中攜帶的數(shù)據(jù)信息進行處理、添加、刪減若修改報文的目的地址， 即對該報文進行重定向操作；若對報文的數(shù)據(jù)信息進行處理，則將自己感知到 的網(wǎng)絡(luò)狀況寫入到由其轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報文中，從而采集到被測路徑上不固定存在 的中間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息；且在處理轉(zhuǎn)發(fā)過程中，能夠根據(jù)處理結(jié)果，生成 其它的與所述報文原始版本不同的新報文，衍生和變換出報文的其他轉(zhuǎn)發(fā)方式。
7、一種采用權(quán)利要求1所述的用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點的測量方 法，其特征在于用戶給源節(jié)點輸入一個測量任務(wù)，開始進行的測量操作包括 下列步驟(1) 在源端節(jié)點執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行測量任務(wù)，進行開始測量的操作創(chuàng)建應(yīng) 用層數(shù)據(jù)包，分別設(shè)置應(yīng)用層數(shù)據(jù)報頭、UDP報文頭和IP報文頭，建立連接；(2) 在中間節(jié)點如果該節(jié)點支持介入式測量方式，則該節(jié)點根據(jù)報文中 的IP選項中的標(biāo)志位DT/CT/MT,分別執(zhí)行相應(yīng)的傳輸方式，執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行 測量任務(wù)，進行采集中間節(jié)點信息的操作；如果該節(jié)點不支持介入式測量方式， 將該報文直接轉(zhuǎn)發(fā)給下一節(jié)點；(3) 在目的節(jié)點不再查看1P選項，直接將報文交付上層處理，然后， 由執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行測量任務(wù)，完成協(xié)助測量的l乘作或結(jié)束測量的^喿作。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于所述步驟(l)進一步 包括下列操作內(nèi)容(11) 執(zhí)行機構(gòu)開始進行測量操作執(zhí)行機構(gòu)先要判斷出當(dāng)前節(jié)點是源節(jié) 點，且當(dāng)前時間不早于在測量任務(wù)中設(shè)定的測量開始時間，才開始進行測量；(12) 應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊創(chuàng)建應(yīng)用層數(shù)據(jù)包，設(shè)置應(yīng)用層數(shù)據(jù) 報文頭，并在該數(shù)據(jù)報文頭中設(shè)置下述三種類型之一的標(biāo)志位直接轉(zhuǎn)發(fā)DT、 拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT和處理轉(zhuǎn)發(fā)MT;然后，將數(shù)據(jù)包遞交給傳輸層；(13 ) UDP處理模塊在應(yīng)用層數(shù)據(jù)包外添加UDP報文頭，再查看應(yīng)用層 數(shù)據(jù)報文頭，根據(jù)其中的標(biāo)志位創(chuàng)建從UDP到IP的控制信息，將該標(biāo)志位中 攜帶的DT/CT/MT的控制信息和數(shù)據(jù)包一起傳遞給IP層；(14) IP處理模塊在傳輸層數(shù)據(jù)包外添加IP報文頭，再根據(jù)收到的UDP 控制信息，設(shè)置IP報文中的選項字段的標(biāo)志位為DT、 CT、或MT后，將數(shù)據(jù) 包發(fā)向網(wǎng)纟各。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于所述步驟(2)中，如 果該節(jié)點支持介入式測量方式，則進一步包括下列操作內(nèi)容(21 )該節(jié)點的IP處理;漠塊先查看IP選項中的標(biāo)志位，若為直接轉(zhuǎn)發(fā)DT， 則執(zhí)行對應(yīng)的路由協(xié)議，為數(shù)據(jù)報文尋找下一跳節(jié)點；若為拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT,則將 數(shù)據(jù)報文復(fù)制一份，遞交上層，同時將原報文轉(zhuǎn)發(fā)出去；若為處理轉(zhuǎn)發(fā)MT, 則將報文直接遞交上層，等待上層處理結(jié)束，交還IP層后，再向前轉(zhuǎn)發(fā)；(22 )對MT數(shù)據(jù)包和CT的拷貝數(shù)據(jù)包先創(chuàng)建從IP到UDP的控制信息， 以便將數(shù)據(jù)包遞交UDP傳輸層；UDP傳輸層為該數(shù)據(jù)包設(shè)置端口號后，即將 其遞交應(yīng)用層；(23 )應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后，交給執(zhí)行機構(gòu)，由執(zhí) 行機構(gòu)先判斷當(dāng)前節(jié)點是否為中間節(jié)點，如果是中間節(jié)點，則執(zhí)行機構(gòu)采集中 間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息，如能夠獲得該中間節(jié)點的路由表，需要將該路由表添 加到報文的相應(yīng)字段中；如果不是中間節(jié)點，結(jié)束該流程操作；(24)應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后，若為拷貝轉(zhuǎn)發(fā)CT,則 對該報文中攜帶的信息進行相應(yīng)處理后丟棄；若為處理轉(zhuǎn)發(fā)MT，則再向下層 發(fā)送，即交還給IP層網(wǎng)絡(luò)向前轉(zhuǎn)發(fā)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7.所述的測量方法，其特征在于所述步驟(3)進一步 包括下列操作內(nèi)容(31) 應(yīng)用層處理模塊中的收發(fā)模塊收到數(shù)據(jù)包后，交給執(zhí)行機構(gòu)，由執(zhí) 行機構(gòu)對該報文中攜帶的測量任務(wù)執(zhí)行相關(guān)操作；(32) 執(zhí)行機構(gòu)先判斷當(dāng)前節(jié)點為目的節(jié)點后，再判斷當(dāng)前時間是否早于 測量結(jié)束時間；如果滿足該條件，則執(zhí)行機構(gòu)進行協(xié)助測量的操作在測量包 括單向時延或單向丟包的單向網(wǎng)絡(luò)性能信息時，統(tǒng)計測量結(jié)果；在測量包括雙 向時延或雙向丟包的雙向網(wǎng)絡(luò)性能信息時，將測量數(shù)據(jù)報文發(fā)回給源節(jié)點，以供源節(jié)點統(tǒng)計測量結(jié)果；(33)執(zhí)行機構(gòu)繼續(xù)判斷當(dāng)前時間是否晚于測量結(jié)束時間，以便執(zhí)行結(jié)束 測量任務(wù)的操作，并拆除連接。
全文摘要
一種用于自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量節(jié)點，包括應(yīng)用層處理模塊、UDP處理模塊和IP處理模塊，是一種能為其它節(jié)點路由和交換數(shù)據(jù)、并具備測量能力的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，它能對其他節(jié)點的數(shù)據(jù)進行處理和重定向，能響應(yīng)其它節(jié)點發(fā)起的測量請求，協(xié)助采集網(wǎng)絡(luò)中不斷變化的路由或其他信息，以供人們了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞乃矐B(tài)和常態(tài)；當(dāng)介入式測量節(jié)點為網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點時，能夠根據(jù)IP選項內(nèi)容對數(shù)據(jù)報文采取三種傳輸方式直接轉(zhuǎn)發(fā)、拷貝轉(zhuǎn)發(fā)和處理轉(zhuǎn)發(fā)，使得中間節(jié)點能夠接收報文；介入式測量節(jié)點由其應(yīng)用層處理模塊的執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行測量任務(wù)和獲得網(wǎng)絡(luò)/操作系統(tǒng)的支持，采集中間節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能信息附加到報文中向目的節(jié)點傳送，完成自組織網(wǎng)絡(luò)的介入式測量。
文檔編號H04L29/06GK101304345SQ200810115688
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者崔毅東, 利 焦, 程時端, 欽 趙, 金躍輝, 錢蘇苗, 闕喜戎 申請人:北京郵電大學(xué)