计算两个主机之间的网络距离

Question

我想计算网络应用程序中两个主机之间"距离"的一些指标。我提出了以下受到 "ping" 启发的天真解决方案。

1. 发送不同大小的UDP数据包。
2. 等待另一个节点的响应。
3. 计算发送和接收之间的时间。
4. 对这些数据进行归一化处理，并计算我的指标。

我希望避免管理原始套接字，但如果这是更好的选择，请告诉我。

你能推荐另一个解决方案吗？

编辑：

我认为我没有表达清楚。我知道什么是TTL和traceroute，但这不是我要寻找的东西。

我正在寻找的是将延迟、带宽和主机之间传统距离结合起来的更好指标（因为我认为单独使用traceroute对于管理协议并不那么有用）。这就是使用类似ping的度量的动机。

- Pedro Montoto García

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网络距离并不等于网络延迟，而你正试图测量的却是网络延迟。 - sanmai

Answer 1

你所寻找的指标定义取决于其目的——有多种方法可以实现，哪种方法最好始终取决于其目的。

一般来说，你正在寻找某些函数distance(A, B)。通常这将是A和B之间带宽和延迟的函数：

distance(A, B) = f(bandwidth(A, B), latency(A, B))

函数f()的形状取决于其目的和应用，即您需要优化的内容。最简单的方法是使用线性函数：

distance(A, B) = alpha * bandwidth + beta * latency

而且，系数alpha和beta将取决于您想要优化什么。 如果您已经测量了一些衡量系统性能的变量，则可以进行统计分析（回归）以找到最佳参数：

performance(A, B) ~ alpha * bandwidth(A, B) + beta * latency(A, B)

请在讲述指标时小心。每个指标都必须满足以下条件：

distance(A, B) + distance(B, C) >= distance(A, C)

在计算机网络中，这并不总是正确的，因为它取决于路由器的决策。

- Tomas

Answer 2

问题是，您是否可以不修改现有协议，或更加勤奋地从现有的请求-响应消息中捕获 RTT细节？如果您修改现有协议，比如添加传输时间戳，您可以在服务器端执行其他分析。如果有来自服务器到客户端的请求-响应，则仍然可以推断出时间。主要思想是，显式添加用于路径延迟测量的附加消息通常高度冗余，只会增加网络交互和复杂性。

- Steve-o

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是的，这正是我想的那样。感谢您提出在协议交换消息时包含度量标准的想法。由于该协议基于UDP，我需要一些可靠的方法来计算超时和服务质量的一般需求。 - Pedro Montoto García

Answer 3

在网络中，"距离"通常是用跳数来衡量的。时间并不能准确地表示距离，因为它容易受到短期拥塞和其他网络问题的影响。查看traceroute以了解如何通过发送具有递增TTL的数据包来按跳数测量距离。

编辑：现在您的问题有了额外的细节 - 延迟和带宽永远无法被有意义地结合成一种通用指标。您可能需要根据应用程序的偏好（延迟 vs 带宽）制定权重。

对我来说，平滑RTT会更好。类似于TCP维护的东西，即RTT的长时间平均值，具有平滑因子以解决异常情况。没有一种好的方法来做到这一点，所以您可能需要搜索“RTT平滑”并尝试其中的几种方法。

- jman

Answer 4

在我看来，这高度取决于您的应用程序的具体细节。

• 一些应用程序对“延迟”更加敏感，而丢失一些数据包是可以接受的，例如VOIP。那么你需要测量响应时间，忽略丢失的数据包。
• 其他应用程序需要快速响应（因此对“延迟”敏感），并且需要重新传输丢失的数据包，但数据量较小 - 那么您需要进行测量，就像您所做的那样
  • 取决于重新传输对您的应用程序的影响，您必须计算：平均值，方差或其他 - 让它成为d
  • 根据可接受的冗余性，您可以将每个数据包发送n次以减少重传。然后制作函数d = f(n)，并比较函数。
• 有些应用程序需要速度优先，而延迟可能非常长（如数小时）。那么您可能会对给定时间段内的“最近t分钟”传输了多少数据进行“滑动窗口”统计，并不断更新该值。

可能还有许多其他指标，包括在可靠性优先时主机之间的冗余连接。因此，这高度取决于应用程序。

- Grzegorz Wierzowiecki

Answer 5

我认为你想要使用数据包的生存时间字段：

生存时间（TTL）

一个八位生存时间字段有助于防止数据报在互联网上持续存在（例如，循环传输）。该字段限制了数据报的生命周期。它以秒为单位指定，但小于1秒的时间间隔会向上舍入为1秒。在实践中典型的延迟中，它已成为跳数字段。每个路由器都会将数据报穿过并将TTL字段减少一。当TTL字段降至零时，数据包将不再被数据包交换机转发并被丢弃。通常，ICMP消息（特别是超时消息）会被发送回发送方，以通知其数据包已被丢弃。接收这些ICMP消息是traceroute工作的核心。

简而言之，您可以发送连续的IP数据包，每次发送时将生存时间减少。一旦您停止收到响应，您就大致知道源主机和目标主机之间必须存在多少跳。

如果您不想自己处理套接字，可以简单地使用ping命令，该命令提供了一个选项，允许您指定ping数据包的生存时间值。

- aroth