随着互联网繁荣发展,其架构组织变得越发复杂,网络设备数量和规模也越发巨大。互联网的管理原则是分域而治,各ISP对所管理的网络自治域通常会有不同的Qo S策略和安全策略,使得不同协议的网络应用即便在相同的网络路径下仍可能得到不同的网络性能体验。由于传统的网络性能测量工具的探测报文通常基于ICMP报文或TCP控制报文如SYN、ACK、RST等实现,因此难以真实反映互联网应用的实际网络体验。此外,传统的主动测量工具的探测报文还存在开销过大、可测性能参数较为单一等诸多缺点,为网络测量的实际部署带来非常大的局限性。针对上述问题,本文提出了一种基于优化探针方法的网络性能测量工具TCPProbe。与传统网络性能测量工具不同,该工具通过构造合法的TCP数据报文作为探测报文进行测量,因而测量结果能准确反映数据报文路径的性能指标情况。该工具借助互联网主流业务WEB服务如HTTP和HTTPS协议来构造探测报文,支持同时测量多个网络性能指标,如往返时延、单向丢包率、单向乱序率等。TCPProbe同时支持协作式测量模式和非协作式测量模式,可以覆盖多种测量场景。其中,非协作式测量模式主要面向HTTPS应用协议,通过内存BIO的方式关联Open SSL库与原始套接字,实现HTTPS报文的构造与解析以及TLS/SSL的握手机制,从而构造合法的HTTPS Request报文作为探测报文进行测量;协作式测量模式则面向TCP传输层协议,通过设计一套完整的报文交互协议以及部署代理服务端程序的方式,以对探测端发来的探测报文做出正确的响应来完成测量工作。代理服务端基于线程池和I/O多路复用架构实现,尽可能降低服务端处理时延对测量结果的影响。由于TCPProbe只需读取报文的报头信息即可完成测量,配合Libpcap库的报文过滤器可以只捕获测量路径上的报文,因此运行内存可以控制在30MB以内,能轻量化部署、运行在小内存的网络终端设备上。最后,本文围绕TCPProbe的功能正确性、性能指标以及测量结果的准确性进行测试。其中,协作式测量模式部署在局域网环境下进行测试,测试结果表明该模式内存占用较小,测量结果具有较高的准确性;非协作式测量模式则部署在互联网环境下测试,测试结果表明性能表现较优,具备一定的互联网业务网络性能测量能力。