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somewhere-世界的语言
2023年3月17日发(作者:苹果cpu)第32卷
Vo1.32
第8期
8
计算机工程
Computer Engineering
2006年4月
April 2006
-网络与通信・ 文章维号z 100I -3428(2006)08—-o144_一l3 文献标识码:A 中圈分类号l TP393
基于IPv6的DNS测量
徐桐发 ,张冬慧 ,毕经平 ,吴夤臣
(1.中国科学院国家授时中心,西安710600;2.中国科学院研究生院,北京100080;3,中国科学院计算技术研究所・北京100080;
4.北京师范火学信息科学学院,北京100875)
摘要:应用主动业务探测模式和被动测量相结合的方法测量IPv6 F的DNS,从用户感知角度反映DNS业务的性能状况,克服了传统
DNS测量侧重于DNS服务器或DNS分布式系统性能的局限性 在此基础上开发出测量工具dnsScape,实现了对IPv6下DNS业务的有效
监测。
关健诃:DNS测量;性能指标;测量方法;基于IPv6
DNS Measurement Based on IPv6
XU Tongfa1,2'3
,
ZHANG Donghui ,BI Jingping ,WU Guichen
(1 NationalTinle ServiceCenter,ChineseAcademy ofSciences,Xi’an 710600;2.Graduate School ofChineseAcademy ofSciences
Beijing 100080;3.Institute ofComputing Technology,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080;
4.School of Information Science,Beijing Normal University,Beijing 100875)
[Abstractl A new method which combines passive measurement with active application probing mode is presented to reflect the user-perceived
performance of DNS application based on IPv6.This inethod compensates for the deficiencies of the traditional measurement that can only measure
the performance of the DNS server or the DNS distributed system A tool named dnsScape is developed to monitor the DNS application.
[Key wordsl DNS measurement;Performance metrics;Measurement method;Based Off IPv6
域名系统(DNS)是一个基于客户机//]1 ̄务器模式的分布式
数据管理系统,对应OSI参考模型的应用层,主要作用是进
行主机名和IP地址之间的相互映射。
传统DNS测量侧重于DNS服务器或DNS分布式系统性
能的测量,很少从业务的角度考虑。尽管DNS不像HTTP、
FTP等其他业务那样为用户所熟悉,但它实际上是为HTTP、
FTP等业务提供服务的业务,即基础业务,也需要从业务的
角度进行性能监测,这样才能更有效地为其他业务提供服务。
IPv6网络特别重视服务质量,而用户感知的性能指标正
是服务质量最直观的体现,从业务的角度测量用户感知性能
指标的思想恰好满足了这种需求。
本文基于上述思想,将主动业务探测模式和被动测最相
结合的方法应用于IPv6下的DNS业务性能测量,从用户感
知角度反映DNS业务性能状况,并详细讨论了各个指标的具
体测量过程。
l相关研究
文献f1,2】对DNS进行了大范围长时间的测量,并对测量
结果进行了统计分析。文献【3】对根域名服务器作了大量实验
与研究。这些研究一般采用分析DNS日志或安装测量探针分
析流量的方法,其主要目的是发现DNS的运行规律,为改进
协议打下基础。
有关DNS的测量工具也很多,这些工具侧蘑于对DNS
服务器或者整个DNS分布式系统的性能测量,很少从用户感
知角度反映DNS业务的性能。另外,这些工具通常采用客户
服务器耦合工作模式。不够灵活。本文研究的测培工具采用
面向业务的思想,应用乇动业务探测模式和被动测量相结合
的测量方法,从用户感知角度对DNS性能指标进行测屠。
一l44—
2基本测量思想
网络测量按照数据获取方式,可分为主动测量和被动测
量两种 J。文献【5】中提出了主动业务探测模式,将主动测量
应用于对各种网络业务的监测。通过对DNS工作机制的深入
研究发现,在主动业务探测模式的基础上,综合运用被动测
量,可以克服单纯主动业务探测模式无法了解客户与服务器
数据交互过程的具体细节的局限性,全面准确地测量从用户
感知角度反映DNS业务性能的指标,实现对DNS业务的有
效监测和管理。这种方法的基本思路是:测量工具在客户端
模拟实际的DNS业务发起DNS查询请求,接收服务器返回
的响应。同时,在客户端通过被动抓包的方法记录数据包的
时间,分析整个交互过程。根据这种测量思想进行测量,可
以提供整个DNS业务的运行状况。
3测量方法及实现
RFC1034和RFC1035对DNS作了详细分析。本文仅就
其正向解析进行讨论,其工作过程如图1所示。其中,t一:
客户端应用程序调用解析器,发出DNS查询请求。t2:客户
机网 将DNS请求包送到网络上。t3:DNS服务器网卡收到
DNS请求包 t4:DNS服务器程序从内核收到查询请求包开
始查询响应数据。t5:DNS服务器程序将响应数据返回内核
基金项日:国家自然科学基金资助项目“网络和信息安全重大项日
——大规模互联网网络行为测量和分析方法”(90104006);国家自
然科学基金资助项目(60273021)
作者筒介:徐桐发(1975一),:戈,硕士生,主研方向:网络测量与性
能分析;张冬慧,硕士、实验师;毕经平,博士;吴贵臣,首席研
究员、博导
收稿日期:2005・05・I9 E・mail:tfxu@ict.ac.cn
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t6:DNS服务器的网卡将DNS应答包发往客户端的刚卡。t7:
客户机网卡收到DNS应答包。t8:客户端应用程序收到来自
解析器的应答信息。
客户端 服务嚣端 网络
应用程序 解析器 内核 内核 DNS ̄t务器
tI。 +
_ + I1 ‘\ -
_ ql,-
+ _ t
s
t. .
—
/’ k
J
● 一
● _
田1DNS工作原理时间圈
3.1 DNS性能指标及其意义
为了从用户感知角度反映DNS业务的性能,根据图l,
可以定义如下性能指标:
(1)查询其他服务器时间T 服务器高速缓存中不存在要查询的
记录时,DNS服务器查询其他服务器所需的时间。
(2)用户感知解析时间T 。:从用户应用程序发起查询开始到收到
查询结果所需要的时间,T =t —t.。该指标反映了用户感受到的整个
DNS查询过程所需的时间。
(3)DNS数据包往返时间T DNS数据包在网络中消耗的时间,
T『1=(t7一t )一(t6.t3)。该指标反映了DNS数据包流经的网络状况。
(4)请求次数N:DNS查询请求包发送的次数。该指标从总体上
反映了DNS业务的性能
3.2方法的实现过程
(1)估算查询其它服务器时间指标值
这里通过一种近似算法来估算查询其它服务器时间指标
值T 在说明此算法之前,首先根据图1定义T.=t7一t2,即
客户端网卡感知的DNS解析时间。定义Tk=(t4一t )+(t6一t5),表
示数据包在DNS服务器端网络层和应用层之间传递所消耗
的时间。该算法分两步:
第1步两次调用ge【hos【hyname()函数进行DNS查询,其中第
2次查询是在收到第1次geth0stbyname()函数返回值后立即进行的。
根据DNS解析原理,两次查询的嘲卡感知解析时间T.和T.
分g0为
T _Tn+Tk+Tc+T” (1)
T. =T +Tk +T 一+T 【2)
其中,T 和T ,分别表示两次查询DNS数据包往返时间,Tk和T
分别表示两次查询数据包在服务器端网络层和应用层之间传递消耗
的时间,T 和T -分别表示两次查询高速缓存的时间。 和T 分别
表示名字服务器查询其他服务器的时间。
第2步估算T 由于两次查询的时间间隔较短,可以认为较
短时间内网络和服务器状况是稳定的,即T T +,TkmTk・,T Tc,,
因此 T=T;.T;・≈T .T 。
假设第1次查询时DNS服务器高速缓存中没有相应记
录,需要查询其他名字服务器。那么,第2次查询就不需要
查询其他服务器,从高速缓存中取相应记录即可。则 —O,
T T。
需要说明的是,该算法的前提是第1次查询时高速缓存
中没有要查询的相应记录。否则,计算出来的结果没有意义。
实际测量中,应首先确保这一前提条件成立,然后才能对该
指标估算。
(2)计算用户感知的解析时问指标值
在计算查询其它服务器时I 指标值T 时,测 工具两次
调用了Gethostbyname()函数,取第1次Gethostbyname()函数
开始执行到返回结果时的时间值tl和tH,即可计算T =t8 t J。
(3)估计DNS数据包往返时间T
在主动发送DNS查询请求的同时,发送ECHO类型
ICMP数据包,通过计算这些数据包的往返时问平均值(类
似干PING)来估计T
(4)计算请求次数
测量工具在主动发送DNS查询请求的同时被动抓包,累
计第1次调用gethostbyname0函数时产生的DNS清求包数。
4工具通用性
基于上述测量方法开发的测量工具dnsScape,配置灵活,
通用性好,可满足不同的需求。I刳2利用此测量工具在不同
位置测量用户感知的查询DNS服务器的性能,为系统管理员
合理配置DNS服务器提供参考。图3利用此测帚工具对不同
的DNS服务器测量用户感知的查询性能,帮助用户分析和选
择性能较好的DNS服务器,也可为网络业务提供者优化业务
性能、提高服务质量、开发新业务、合理规划网络提供依据。
圈2 DNS系统管理员应用dnsScape进行测量
DNS JJ ̄务器
网络业务提供青
圈3网络业务提供者应用dnsScape进行测量
5实验
实验环境是计算所网络室的IPv6实验刚 从实验网中选
取一台地址为2001:0250:f007:1::3ab的机器作为探针机,测
量实验网中地址为2001:250:f007:1::12的DNS服务器,共进
行了两次实验。
第1次实验:测量服务器解析17个不同域名(见表1)
的性能,时间从2004年l2月2日9:(1(1一l4:(1(】,l2月3
日9:O()_1 3:O0,共13小时,每半小时测量一个域名,共
获得17组数据,如罔4所示。
表1域名列表
序号 域名 序垮 域名
l |pv6 TCSCa ̄'Ch Microsoit c L】 IO www 10v6 hineI nct
2 ttp r…2 rlP l1 ipv6 c sie I11 ̄ll edu tw
3 wwwipv6 0r kr l2 www m6bone nc c
4 www 6wlnd corn J 3 WWW 6IInk‘1r
5 WWW+freenet6 net J4 www 1211 ro6ix net
6 WWW lpv6 orgtw l 5 WWW navOtf 0嶝
7 WWW.pro_lipv6 org tw l 6 www hs247 con]
8 iilterop.1pv6(】r tw J 7 wWW decDspace6 net
9 WWW ipv6 a ̄;CC net
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9I口目【口目10目I6雷卫lI口 目【n目IblI口目Ib勘9In目I口目Ih目lb
I 2 3 4 5 6 7 8 9 J0 ll I2 l3 l4 15 lo 17
口啊自碰日 醉枉耐l s)一垂 句 狍服务暑黜砥s)口DNs姑 韩鲥主近日d1 rr塔)口 捌t}, 教
圈4童询l7个=嚷名各指标值
测量过程产生的网络平均流量为3.3B/min,不会对网络
性能产生影响。为了避免服务器高速缓存的影响,实验之前
已将高速缓存清空,确保查询其他服务器时间指标值有意义。
从图4可以看出,本次实验测得的用户感知解析时间与
鹰询其它服务器时间值均为秒级。其中有两个域名查询的请
求次数为2次,且所有DNS数据包往返时间均约1ms。这说
明从探针到DNS服务器之间的网络是正常的,瓶颈发生在
DNS服务器查询其他服务器的过程中。产生瓶颈的原因在于
日前v4与v6共存的网络环境采用了隧道机制等技术,使得
数据包的处理需经过许多额外的步骤。由此看来,目前v4
和v6共存的环境下,域名解析延迟较大。
1 K
Il 2l 31 41 5l 61 7I 8I 9I l01_ll l2l l 3l l41 l 51 l6l l 7I 1 81 l 9l
—+一 Hj rl艚 解 时MIm s} -・一DNS数槲{ 仆螺n,j叫(m s)
明5 DNS晨务善2001:250:f007:1":12解析
WWW.nt1.ict.ac.cn的性能
第2次实验:测量DNS服务器200l:250:f007:l::l2解析
WWW.nt1.ict.ac.ca的性能,时间从2004年11月22日21:o0—25
日2l:00。共72小时,工具每分钟运行一次,共得到4 320
组数据,如图5所示。实验产生的网络平均流量为200B/min,
对网络性能不会产生影响。本次实验中,DNS服务器无须查
询其他服务器,因此图中没有查询其他服务器时间指标值。
所测结果中请求次数均为l,也没有在图中标出。
由图5可以看出,用户感知解析时间和DNS数据包往返
时间指标值的变化趋势稳定。这是因为在实验中解析过程不
需要查询其他服务器,且整个查询过程数据包流经的网络环
境是纯lPv6环境下的局域网,没有受到目前过渡时期采用的
隧道技术等相关因素的影响。
6小结
本文介绍了lPv6下的DNS业务测量方法及实现过程。
利用所开发的测量工具在中科院计算所的IPv6实验网中进
行了实际测量和结果分析,测量结果较准确地反映了实验网
的DNS业务性能状况,验证了本文所研究的测量方法的有效
性。该研究对于IPv6网络的平稳运行具有重要的实践意义,
为1Pv6环境下DNS系统的运行维护、IPv6网络业务的性能
优化和研发基于IPv6的新业务打下基础。
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5毕经 F.Internet行为测量与分析研究[D1.北京:中科院研究生院.
2002 06.
(上接第120页)
从核心企业与合作伙伴的关系来看,由于核心企业与卜
游伙伴问依赖性相对较小,因此企业对于供应商有一定的影
响力,可以强迫供应商使用其提供的IOIS系统,从而提高供
应链的整体战略竞争能力。但是由于核心企业与下游伙伴之
间的依赖性相对较大,因此核心企业不能强制要求分销商或
最终顾客来使用lOIS系统,除非让下游伙伴能够体会到使用
lOIS系统的好处。
5结束语
供应链企业之间信息交换的实时性和准确性,是保证供
应链竞争性的萤要条件。由于企业供应链伙伴所处地域分布
广泛且各自拥有独立开发的信息系统,同时供应链组成具有
动态特性,因此要求供应链信息系统既能够支持广域网,又
能够与供应链伙伴的信息系统之间灵活对接。互联网及其相
关技术的出现和发展为供应链信息系统的构建提供了便利条
件,本文从信息交换协议、基于Web的组件开发技术以及跨
企业信息系统集成等3个方面进行的论述,对于建立支持可
动态集成供应链的信息系统具有较高的参考价值。
参考文献
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