CN101707554A - 一种获得网络流量分布的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种获得网络流量分布的方法和装置，其中，所述方法包括：计算所述网络的路由拓扑；在所述网络的边缘采集所述网络端到端的数据流量；根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。通过在所述网络的边缘采集网络端到端的数据流量，大大减轻了对网络正常运行的影响；同时，根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。

Description

一种获得网络流量分布的方法和装置
技术领域
本发明涉及网络通信领域，特别是涉及一种获得网络流量分布的方法和装置。
背景技术
目前流量统计常用的技术有IETF的IPFIX(IP Flow Information Export，IP流信息输出)以及设备厂商的Netflow/cFlow/sFlow/jFlow/Netstream，都是采用流量探针的形式，通过统计经过某一台路由器的报文，得出经过这台路由器的流量信息，它们的基本原理类似，下面以Netstream为例进行说明。
NetStream的网络架构主要包括NDE(NetStream Data Exporter，网流数据输出器)、NSC(NetStream Collector，网流数据收集器)和NDA(NetStreamData Analyzer，网络数据分析器)，其关系如图1所示。其中，路由器作为NDE的角色，负责流量数据的采集和输出；NSC负责收集和存储NDE发来的流量统计数据；NDA从NSC中提取用户感兴趣的数据进行分析，分析的结果为上层应用(如流量疏导)提供依据。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在如下问题：
现有的流量统计的技术都是基于单台设备/端口/接口的来进行测量，当利用现有技术来获得全网流量分布时，会在网络中产生太多的流量数据，对网络正常运行冲击很大。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种获得网络流量分布的方法和装置，以解决现有技术在获得网络流量分布时对网络的正常运行造成很大冲击的问题。
本发明实施例提供了一种获得网络流量分布的方法，包括：
计算所述网络的路由拓扑；
在所述网络的边缘采集所述网络端到端的数据流量；
根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
本发明实施例还提供了一种获得网络流量分布的装置，所述装置包括：
计算模块，用于计算网络的路由拓扑；
采集模块，用于在所述网络的边缘路由器和/或汇聚路由器上采集所述网络端到端的数据流量；
流量分布获取模块，用于根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
本发明实施例的获得网络流量分布的方法和装置，由于在所述网络的边缘采集网络端到端的数据流量，因此，大大减轻了对网络正常运行的影响；同时，根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布，实现了获得网络流量分布的目的。
附图说明
图1是现有NetStream的网络架构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的方法流程示意图；
图3是本发明实施例的一个应用场景；
图4是本发明又一个实施例提供的方法流程示意图；
图5是本发明实施例中在ECMP情况下获取数据流实际路径的示意图；
图6本发明实施例的又一应用场景；
图7～图11是本发明实施例提供的装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。
图2为本发明一个实施例提供的一种获得网络流量分布的方法流程示意图，包括：
S101，计算所述网络的路由拓扑；
所述网络可以为全网，也可以为某个网际协议IP地址前缀对应的局部网段。
S102，在所述网络的边缘采集所述网络端到端的数据流量；
S103，根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
在本发明的实施例中，也可以先执行S102，再执行S101；或者S101和S102同时执行。
本实施例的获得网络流量分布的方法，由于在所述网络的边缘采集网络端到端的数据流量，因此，大大减轻了对网络正常运行的影响；同时，根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布，实现了获得网络流量分布的目的。
为更详细的说明本发明的实施例提供的方法，下面结合图3～图6做进一步的介绍。
图3为本发明的实施例的一个具体应用场景。在本场景中，所述网络包括至少两个AS(Autonomous System，自治系统)。以本场景为例，介绍本发明实施例提供的又一种获得网络流量分布的方法，如图4所示，包括：
S201，计算所述网络中AS内部的路由拓扑。
具体的，为了获得AS内部的路由拓扑，可以与AS内的路由器建立逻辑连接，例如IGP(Interior Gateway Protocol，内部网关协议)会话，通过监听AS内部的IGP路由消息，获得AS内部的路由拓扑。
可选的，当每个AS包括若干个域时，可以先计算AS内部各个域的路由拓扑，将这些域的路由拓扑进行拼合就可以得到AS内部的路由拓扑。例如，为了获得某一个域内的路由拓扑，可以在该域内设置一个路由探针。路由探针通过与该域内的其他路由器建立逻辑连接，就能够获取该域内的路由拓扑。
S202，计算所述网络中AS间的路由拓扑。
对于AS间的路由拓扑，可以与AS内的BGP(Border Gateway Protocol，边界网关协议)路由器建立逻辑连接，例如IBGP(Internal Border GatewayProtocol，内部边界网关协议)会话，通过监听BGP路由消息来获得AS间的路由拓扑。例如，可以采用以下两种方式中的任意一种来与BGP路由器建立IBGP会话：
1)与所述网络内所有BGP路由器建立全连接的IBGP会话；
2)与所述网络内BGP路由反射器以及非客户BGP路由器建立IBGP会话；
在第二种方式中，只与网络内的BGP路由反射器以及非客户BGP路由器建立IBGP会话，能够减少全连接的IBGP会话数量。
计算得到上述AS内的路由拓扑和上述AS间的路由拓扑后，即可计算得到如S101中所述的网络的路由拓扑。
当然，图4仅仅是一个具体的应用场景，当网络中只有一个AS时，只需计算AS内的路由拓扑，即可得到整个网络的路由拓扑。
S203，在所述网络的边缘路由器和/或汇聚路由器上布置流量探针，采集所述网络端到端的数据流量。
在本实施例中，所述流量探针可以根据数据报文中的源IP地址、目的IP地址、源AS、目的AS等信息，采集从边缘路由器和/或汇聚路由器开始的端到端的数据流量。
经过S201～S203，即可得到所述网络的路由拓扑，以及所述网络端到端的数据流量。此时，即可根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
在本实施例中，根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布，具体包括：
S204，根据所述网络的路由拓扑，计算所述网络端到端的路径向量；
在本实施例中，可以采用如下的方法计算所述网络端到端的路径向量：
(1)根据前述通过监听IGP路由消息得到的网络中AS内部的路由拓扑，以每台设备为起点，运行SPF(Shortest Path First，最短路径优先)算法，得出从每边缘路由器到达每个AS内部路由前缀的路径，以及任意两个设备间的最短路径；
(2)监听BGP路由消息，得到AS出口设备(与其他AS连接的设备，例如，与其他AS连接的BGP路由器)从其他AS学习到的路由前缀。结合(1)中得到的设备间最短路径，即可得出从每个边缘路由器经AS出口设备到达每个AS外部路由前缀的路径；
(3)根据(1)得到的每个边缘路由器到达每个AS内部路由前缀的路径以及(2)得到的每个边缘路由器到达每个AS外部路由前缀的路径，就能够得到所述网络端到端的路径向量。
通常情况下，所述网络端到端的路径向量可以表示为矩阵形式，如表1所示：
表1
  PE1   PE2 …… PEN
  PE1   PV11   PV12 …… PV1N
  PE1   PE2 …… PEN
  PE2   PV21   PV22 …… PV2N
  ……   ……   … …… ……
  PEN   PVN1   PVN2 …… PVNN
其中的PVij表示从所述网络的边缘路由器PEi到PEj所经过的路径。
可选的，如图5所示的场景中，当边缘路由器A和F之间存在ECMP(EqualCost Multi-path，等开销路径)时，可以根据所述网络的路由拓扑，计算从边缘路由器A到边缘路由器F所经过的所有分支路径(本场景中，即为P1和P2)和分支路由器(本场景中，即为B)；在分支路由器B上，根据经过边缘路由器A和边缘路由器F的任意业务流的IP地址对(源IP地址，目的IP地址)，查询与所述IP地址对对应的输出端口标识Port_ID；根据所述Port_ID，得到该业务流实际的路径向量。例如，在本场景中，Port_ID为Port_1，则得到边缘路由器A与边缘路由器F之间的路径向量为A-B-C-D-F。
S205，根据所述网络端到端的路径向量和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
具体的，在本实施例中，可以根据所述网络端到端的路径向量，将所述网络端到端的数据流量分配到所述网络的各条链路上，获得所述网络的流量分布。
以图6所示的场景为例。本场景中，通过网络端到端的路径向量得出：A到E依次经过“A-C-D-E”，由B到F依次经过“B-C-D-F”。而由流量采集得到的网络端到端的数据流量为：从路由器A到E的流量为3M，由B到F的流量为5M。由于每条链路承载的流量等于该链路上经过的数据流量的总和，因此，在图6所示的场景中，每条链路上承载的流量大小分别为：A-C(3M)，B-C(5M)，C-D(3M+5M＝8M)，D-E(3M)，D-F(5M)。
可选的，在本实施例中，如果所计算的路由拓扑是某个IP地址前缀对应的网络路由拓扑，则获得的网络流量分布也是该IP地址前缀对应的网络流量分布。
采用本发明的又一实施例提供的获得网络流量分布的方法，由于在所述网络的边缘路由器和/或汇聚路由器部署流量探针采集网络端到端的数据流量，因此，减少了在网络中部署流量探针的数量，大大减轻了对网络正常运行的影响；同时，根据所述网络的路由拓扑获得所述网络端到端的路径向量，结合所述网络端到端的路径向量以及所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布，实现了获得网络流量分布的目的。
采用本发明提供的上述方法获得网络的流量分布后，还可以生成网络流量分布图，例如，以不同的标识(颜色、线条的粗细等)，指代承载不同流量的链路。通过将网络的流量分布转化成直观的流量分布图，使得维护人员能够直观的看到需要维护的网络的流量分布图，降低了对维护人员的专业要求。并且，维护人员还能够根据获得的所述网络的流量分布，制定出路由调整策略，快速疏导流量并减少运营成本，保证全网的高效运转。
本发明实施例还提供了一种获得网络流量分布的装置，如图7所示，包括：
计算模块710，用于计算网络的路由拓扑；
采集模块720，用于在所述网络的边缘采集所述网络端到端的数据流量；
流量分布获取模块730，用于根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
可选的，如图8所示，上述计算模块710包括：
第一计算单元711，用于计算所述网络中AS内部的路由拓扑。
可选的，如图9所示，上述计算模块710还包括：
第二计算单元712，用于计算所述网络中AS间的路由拓扑。
进一步的，如图10所示，上述流量分布获取模块730包括：
路径向量单元731，用于根据所述计算模块710得到的所述网络的路由拓扑，计算所述网络端到端的路径向量；
流量分布单元732，根据所述路径向量单元731得到的网络端到端的路径向量和所述采集模块720得到的所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
当边缘路由器之间存在等开销路径时，所述路径向量单元731包括：
第一子单元，用于根据所述路由拓扑，计算所述边缘路由器之间的所有分支路径和分支路由器；
第二子单元，用于在分支路由器上根据经过所述边缘路由器的任意业务流的IP地址对，查询与所述IP地址对对应的输出端口标识；
第三子单元，用于根据所述输出端口标识，得到所述边缘路由器之间的路径向量。
可选的，如图11所示，所述获得网络流量分布的装置还可以包括：
流量分布图生成模块750，用于在所述流量分布获取模块730获得所述网络的流量分布后，生成所述网络的流量分布图。
疏导模块770，用于根据所述流量分布获取模块730获得的网络流量分布，对所述网络进行流量疏导。
在实际使用中，获得网络流量分布的装置可以有多种不同的部署方式：采用集中式部署时，上述装置可以获得整个AS内的网络流量并进行疏导；采用分布式部署时，可以在每个域旁接一个上述装置，以便能够获得所述域的网络流量。
本实施例的装置，大大减轻了对网络正常运行的影响；同时，根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布，实现了获得网络流量分布的目的。
由于本发明实施例的装置实施例与获得网络流量分布方法实施例的相似内容比较多，因此描述的比较简略，相关之处请相互参见，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：计算所述网络的路由拓扑；在所述网络的边缘路由器和/或汇聚路由器上采集端到端的数据流量；根据所述网络的路由拓扑和所述端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。所述存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序.而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素.在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素.
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种获得网络流量分布的方法，其特征在于，包括：
计算所述网络的路由拓扑；
在所述网络的边缘采集所述网络端到端的数据流量；
根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述网络的路由拓扑，包括：
计算所述网络中自治系统AS内部的路由拓扑。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算所述网络的路由拓扑，还包括：
计算所述网络中AS间的路由拓扑。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布，包括：
根据所述网络的路由拓扑，计算所述网络端到端的路径向量；
根据所述网络端到端的路径向量和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当边缘路由器之间存在等开销路径时，所述根据所述网络的路由拓扑，计算所述网络端到端的路径向量，包括：
根据所述路由拓扑，计算边缘路由器之间的所有分支路径和分支路由器；
在分支路由器上根据经过所述边缘路由器的任意业务流的网际协议IP地址对，查询与所述IP地址对对应的输出端口标识；
根据所述输出端口标识，得到所述边缘路由器之间的路径向量。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络端到端的路径向量和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布，包括：
根据所述网络端到端的路径向量，将所述网络端到端的数据流量分配到所述网络的各条链路上，获得所述网络的流量分布。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得所述网络的流量分布后，还包括：
生成所述网络的流量分布图；和/或
根据所述网络的流量分布，对所述网络进行流量疏导。
8.一种获得网络流量分布的装置，其特征在于，所述装置包括：
计算模块，用于计算网络的路由拓扑；
采集模块，用于在所述网络的边缘采集所述网络端到端的数据流量；
流量分布获取模块，用于根据所述网络的路由拓扑和所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
第一计算单元，用于计算所述网络中自治系统AS内部的路由拓扑。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块还包括：
第二计算单元，用于计算所述网络中AS间的路由拓扑。
11.如权利要求8-10中任一项所述的装置，其特征在于，所述流量分布获取模块包括：
路径向量单元，用于根据所述计算模块得到的所述网络的路由拓扑，计算所述网络端到端的路径向量；
流量分布单元，根据所述路径向量单元得到的网络端到端的路径向量和所述采集模块得到的所述网络端到端的数据流量，获得所述网络的流量分布.
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，当边缘路由器之间存在等开销路径时，所述路径向量单元包括：
第一子单元，用于根据所述路由拓扑，计算所述边缘路由器之间的所有分支路径和分支路由器；
第二子单元，用于在分支路由器上根据经过所述边缘路由器的任意业务流的网际协议IP地址对，查询与所述IP地址对对应的输出端口标识；
第三子单元，用于根据所述输出端口标识，得到所述边缘路由器之间的路径向量。
13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
流量分布图生成模块，用于在所述流量分布获取模块获得所述网络的流量分布后，生成所述网络的流量分布图；和/或
疏导模块，用于根据所述流量分布获取模块获得的网络流量分布，对所述网络进行流量疏导。
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