基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，具體涉及基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和速率的高速膨脹，P2P下載、網(wǎng)絡(luò)流媒體在線視頻等各類P2P類的應(yīng)用占用了大量的帶寬資源，導(dǎo)致?lián)砣麊栴}日益嚴(yán)重。如果缺乏控制和有效管理，寶貴的帶寬資源常被惡意的、非關(guān)鍵應(yīng)用所占用，致使而大部分用戶正常的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用卻無法保證。因此，網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)迫在眉睫。
[0003]傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有sFlow和Netflow兩種:
[0004]sFlow采用數(shù)據(jù)流隨機(jī)采樣技術(shù)，可提供完整的第二層到第四層，甚至全網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的流量信息，可以適應(yīng)超大網(wǎng)絡(luò)流量(如大于lOGbit/s)環(huán)境下的流量分析，讓用戶詳細(xì)、實(shí)時(shí)地分析網(wǎng)絡(luò)傳輸流的性能、趨勢(shì)和存在的問題。
[0005]Netflow可以提供網(wǎng)絡(luò)流量的會(huì)話級(jí)視圖，記錄下每個(gè)TCP/IP事務(wù)的信息。一個(gè)NetFlow流定義為在一個(gè)源IP地址和目的IP地址間傳輸?shù)膯蜗驍?shù)據(jù)包流，且所有數(shù)據(jù)包具有共同的傳輸層源、目的端口號(hào)。針對(duì)路由器送出的NetFlow數(shù)據(jù)，可以利用NetFlow數(shù)據(jù)采集軟件存儲(chǔ)到服務(wù)器上，以便利用各種NetFlow數(shù)據(jù)分析工具進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
[0006]傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)方法大多通過采樣的方法來計(jì)算網(wǎng)絡(luò)流量的大小以及交換機(jī)端口吞吐量，然而，針對(duì)如今的lOGbps和40Gbps的網(wǎng)絡(luò)中，這些傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式顯得太慢，主要體現(xiàn)在:
[0007](1)在當(dāng)前10G端口的交換機(jī)上，即使是實(shí)時(shí)采集也只能提供每秒幾百個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，按照這種速率，最快也需要幾秒鐘才能計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。
[0008](2)監(jiān)測(cè)程序通常運(yùn)行在交換設(shè)備或路由設(shè)備的CPU上，因此采集的數(shù)據(jù)先要送到本地交換設(shè)備或路由設(shè)備的本地CPU，然后再發(fā)送到采集器，這種方法在傳送時(shí)間和傳送帶寬上都受到了本地CPU的處理能力以及PCI通道的限制。另外，由于通過交換設(shè)備本地的CPU進(jìn)行采集，因此將數(shù)據(jù)包在交換機(jī)中的輸入端口、輸出端口等信息，作為附加信息和數(shù)據(jù)包一起被送到CPU進(jìn)行處理和分析，這些附加信息對(duì)于分析交換設(shè)備的狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)狀況是必須的。
[0009]由于速度慢，導(dǎo)致不能應(yīng)對(duì)當(dāng)前的一些網(wǎng)絡(luò)事件，比如鏈路失效，虛擬機(jī)迀移，大數(shù)據(jù)的移動(dòng)等等。因?yàn)檫@些都是由網(wǎng)絡(luò)的短暫的事件引起的，如果不能足夠快的發(fā)現(xiàn)而采取措施，那么很可能在響應(yīng)之前已經(jīng)消失，這可能會(huì)導(dǎo)致頻繁的擁塞的發(fā)生，以及網(wǎng)絡(luò)狀況的不穩(wěn)定，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能嚴(yán)重的降低。因此通常在一些網(wǎng)絡(luò)核心區(qū)域，比如數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)都采取只使用一半帶寬的做法來避免引起擁塞，這種低效的帶寬使用方法，大大提升了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商的投資費(fèi)用。同時(shí)，通過人工運(yùn)維對(duì)網(wǎng)絡(luò)問題做出響應(yīng)越來越困難，比如網(wǎng)絡(luò)擁塞的動(dòng)態(tài)控制和解決等。
[0010]有鑒于此，急需對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)和自動(dòng)管理、運(yùn)維方式進(jìn)行改進(jìn)，以提高速度，并節(jié)省和降低投資費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于現(xiàn)在的高速網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)反應(yīng)慢、投資費(fèi)用高的問題。
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為提供一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)方法劃分為控制層和基礎(chǔ)設(shè)備層，所述控制層與所述基礎(chǔ)設(shè)備層采用開放的統(tǒng)一接口進(jìn)行交互，基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:
[0013]若干帶有端口鏡像功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，設(shè)置在所述基礎(chǔ)設(shè)備層，利用該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口鏡像功能將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的若干被監(jiān)測(cè)端口的流量完全的復(fù)制到該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的鏡像端P ;
[0014]采集器，設(shè)置在所述控制層，連接所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的鏡像端口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行流量分析；
[0015]控制器，設(shè)置在控制層，根據(jù)采集器的流量分析的結(jié)果，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做出相對(duì)應(yīng)的設(shè)置，所述控制器包含有完整的路由表和轉(zhuǎn)發(fā)表，用于管理配置網(wǎng)絡(luò)和部署協(xié)議。
[0016]在上述方案中，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置一個(gè)鏡像端口作為采集端口，采集該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在一個(gè)監(jiān)測(cè)端口的流量。
[0017]在上述方案中，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為交換機(jī)。
[0018]本發(fā)明還提供了一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟:
[0019]采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)方法將網(wǎng)絡(luò)劃分為控制層和基礎(chǔ)設(shè)備層，所述控制層設(shè)置有控制器，所述控制器包含有完整的路由表和轉(zhuǎn)發(fā)表，用于管理配置網(wǎng)絡(luò)和部署協(xié)議，所述基礎(chǔ)設(shè)備層僅具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，所述控制層與所述基礎(chǔ)設(shè)備層采用開放的統(tǒng)一接口進(jìn)行交互；
[0020]將基礎(chǔ)設(shè)備層中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的若干被監(jiān)測(cè)端口的流量完全的復(fù)制到該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的鏡像端口，通過鏡像端口采集數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行流量分析；
[0021]根據(jù)流量分析的結(jié)果，通過所述控制器對(duì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做出對(duì)應(yīng)的配置和設(shè)置。
[0022]在上述方案中，當(dāng)監(jiān)測(cè)端口的流量超過鏡像端口的帶寬時(shí)，仍然采集鏡像端口的數(shù)據(jù)包。
[0023]在上述方案中，所述流量分析采用基于序號(hào)的流量估算方法進(jìn)行。
[0024]在上述方案中，分析TCP流量時(shí)，所述序號(hào)為數(shù)據(jù)包在流量中的偏移號(hào)；分析UDP流量時(shí)，所述序號(hào)為應(yīng)用層承載協(xié)議自帶的序列號(hào)。
[0025]在上述方案中，利用可調(diào)整的時(shí)間窗口選取數(shù)據(jù)包集中的一個(gè)時(shí)間段進(jìn)行流量的速率估算。
[0026]在上述方案中，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為交換機(jī)。
[0027]本發(fā)明，利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的鏡像端口作為采集端口，直接將鏡像端口和采集器的端口進(jìn)行互聯(lián)，大大降低了數(shù)據(jù)傳送的時(shí)延，提高了數(shù)據(jù)傳送的性能和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高效的、快速的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和流量采集，可以在幾百微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)吞吐量的估算，可以很快的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)事件的響應(yīng)，減少網(wǎng)絡(luò)意外事件的發(fā)生，降低網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)費(fèi)用，更易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我管理和自我治理。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明中基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理圖；
[0029]圖2為本發(fā)明的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明中基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的說明。
[0032]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:若干帶有端口鏡像功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及采集器和控制器。
[0033]本發(fā)明中的網(wǎng)絡(luò)采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)方法劃分為控制層和基礎(chǔ)設(shè)備層，若干帶有端口鏡像功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置在基礎(chǔ)設(shè)備層，這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備僅具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。采集器和控制器設(shè)置在控制層，控制器包含有完整的路由表和轉(zhuǎn)發(fā)表，用于管理配置網(wǎng)絡(luò)和部署協(xié)議，控制層與基礎(chǔ)設(shè)備層采用開放的統(tǒng)一接口進(jìn)行交互。
[0034]本實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為帶有端口鏡像功能的交換機(jī)10，利用端口鏡像功能將交換機(jī)10中某一個(gè)被監(jiān)測(cè)端口的流量完全的復(fù)制到鏡像端口，實(shí)現(xiàn)流量采集；采集器20將采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)；控制器30根據(jù)采集器20分析的結(jié)果，對(duì)交換機(jī)10做出相對(duì)應(yīng)的設(shè)置。
[0035]在交換機(jī)10中通?？梢耘渲枚鄠€(gè)鏡像端口，為了成本的考慮，交換機(jī)10配置一個(gè)鏡像端口作為采集端口，采集其他