CN101729296B - 一种以太网流量统计分析的方法和系统 - Google Patents

一种以太网流量统计分析的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以太网流量统计分析的方法，流量分析节点根据任一链路相连的两个流量被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计所述链路上通过的包流量、丢失的包流量以及相应的速率；并按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图；本发明同时还公开了一种以太网流量统计分析的系统；通过本发明的方案，可以对以太网中链路上的流量进行统计分析，准确直观地反映出链路当前状况，且当链路上发生故障或者丢包时，能够快速定位故障位置，有利于提高管理和维护效率。

Description

一种以太网流量统计分析的方法和系统
技术领域
本发明涉及数据通信中的流量统计技术，尤其涉及一种以太网流量统计分析的方法和系统。
背景技术
随着以太网络向着电信级多业务承载方向的发展，特别是一些业务对网络的可靠性、实时性要求越来越高，对以太网流量的监控和管理也越来越重要。对以太网流量进行分析，可以获知以太网的流量分布，达到更好的网络性能和服务，当以太网中出现丢包时，能够快速的发现故障点，并对故障过程进行有效的分析，达到快速故障定位和业务影响评估的目的。
现有技术中，通常是节点统计自身端口的收发包计数、丢包计数和错误包计数等信息，然后将这些统计信息上报给一个流量分析节点；流量分析节点根据各个上报节点的统计信息和统计时间间隔，计算出端口的收发包、丢包和错误包的速率等，将这些信息汇总后，可以形成整个网络的流量信息图，便于直观的对网络流量进行监控和管理。其中，流量分析节点用于统计和分析收集到的流量信息，可以是一个单独的节点或服务器；也可以是一个被统计的节点本身，这种情况下，除流量分析节点外的其他被统计的节点称为流量被分析节点。
当以太网中某条链路出现故障导致业务不通时，该故障链路的流量速率会迅速下降，因此很容易通过网络流量分布图分析出故障所在链路。如图1所示，节点S1、S2和S3都为支持以太网功能的节点，User1、User2和User3为用户节点，这些用户节点通过节点S1、S2和S3进行通信。节点S1、S2和S3分别同流量分析节点A连接，节点S1、S2和S3分别统计自身端口的收发包计数、丢包计数和错误包计数等信息，然后将这些统计信息上报给流量分析节点A，流量分析节点A根据节点的统计信息和统计时间间隔，计算出端口的收发包、丢包和错误包的速率等。例如，当节点S1和S2之间链路出现故障失效时，节点S1端口12的流量速率如图2所示，流量速率在t1时刻很快下降为0，从流量分析节点A上可以观察到节点S1端口12的流量速率迅速下降，就很容易获知节点S1端口12对应的链路发生了故障，而且故障发生时间也可以从图2中看出为t1时刻。
但是，现有技术的以太网流量统计分析方法只能分析到节点端口的流量信息，而无法分析链路的相应数据，无法精确的反映出网络的实际流量。例如，在图3中，节点S1和S2之间的链路出现了故障并没有完全断开，仍然可以传输数据，但是在链路上有大量的丢包，这时，节点S1和S2都无法统计到链路上的包丢失。流量分析节点A统计的节点S1端口12的流量速率图如图4所示，从中可以观察到节点S1端口12的流量速率有所下降，但是该流量速率下降现象也有可能是正常的用户减少收发流导致的，因此，仅仅从节点端口流量速率下降现象不足以说明节点S1端口12对应的链路发生了故障，从图4中无法观察到网络异常，而实际上节点S1和S2之间的联络已经出现了故障。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种以太网流量统计分析的方法和系统，能够准确地反映出链路的当前状况，并能够快速定位故障位置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供的一种以太网流量统计分析的方法，该方法包括：
流量分析节点根据任一链路相连的两个流量被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计所述链路上通过的包流量、丢失的包流量以及通过包流量的速率、丢失包流量的速率；并按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图；
其中，所述端口流量信息包括流量被分析节点端口的收发包计数信息。
上述方案中，所述按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图具体为：按照每次统计出的丢失包流量的速率，以流量被分析节点的上报时间为时间轴构建分析图。
上述方案中，该方法进一步包括：流量分析节点按照设定的发送策略分别向各链路上的两个流量被分析节点发送流量收集请求消息；流量被分析节点收到流量请求消息后，发送流量上报消息，上报各自的端口流量信息。
上述方案中，所述任一链路相连的两个流量被分析节点为第一节点和第二节点；
所述统计所述链路上通过的包流量包括：从第一节点到第二节点的总发包流量、成功发包流量，从第二节点到第一节点的总发包流量、成功发包流量。
上述方案中，所述丢失的包流量包括：从第一节点到第二节点的丢包流量、从第二节点到第一节点的丢包流量。
本发明提供的一种以太网流量统计分析的系统，该系统包括：分析节点和至少一条链路相连的两个被分析节点；其中，
分析节点，用于根据任一链路相连的两个被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计所述链路上通过的包流量、丢失的包流量以及通过包流量的速率、丢失包流量的速率；并按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图；
被分析节点，用于向分析节点上报各自的端口流量信息。
上述方案中，所述分析节点，进一步用于按照设定的发送策略分别向各链路上的两个被分析节点发送流量收集请求消息；
上述方案中所述被分析节点，进一步用于收到流，量请求消息后，发送流量上报消息，上报各自的端口流量信息。
本发明提供的一种以太网流量统计分析的方法和系统，流量分析节点根据任一链路相连的两个流量被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计所述链路上通过的包流量、丢失的包流量以及相应的速率；按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图。如此，可以对以太网中链路上的流量进行统计分析，准确地反映出链路的当前状态，即链路上的收发包、丢包等信息，更好地获知以太网的流量分布；而且，当链路上发生故障或者丢包时，能够快速定位故障位置，并可以对故障影响进行准确地评估，有利于提高管理和维护效率。
附图说明
图1为具有流量统计功能的网络的示意图；
图2为图1所示网络中节点S1端口12的流量速率的统计分析图；
图3为一条链路出现故障但仍可以传输部分数据的的网络的示意图；
图4为图3所示的网络中节点A统计的节点S1端口12的流量速率图；
图5为本发明实现一种以太网流量统计分析的方法的流程示意图；
图6为本发明实现一种以太网流量统计分析的系统的结构示意图；
图7为本发明实施例一的方法的流程示意图；
图8为本发明实施例一中节点S1到S2链路的丢包流量速率的统计分析图；
图9为本发明实施例二中以太环网的结构示意图；
图10为图9所示以太环网中节点S2和S3之间的链路出现故障时的结构示意图；
图11为本发明实施例二的方法的流程示意图；
图12为本发明实施例二中节点S2到S3链路的丢包流量速率的统计分析图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：流量分析节点根据任一链路相连的两个流量被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计所述链路上通过的包流量、丢失的包流量以及相应的速率；按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图。
下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实现以太网流量统计分析的方法，如图5所示，包括以下步骤：
步骤501：在以太网中，设置流量分析节点和流量被分析节点；
其中，所述流量被分析节点至少有两个，为一条链路相连的两个节点；也可以有两个以上，且每个流量被分析节点间都至少有一条链路相连。
步骤502：流量分析节点按照设定的发送策略，分别向各链路上的两个流量被分析节点发送流量收集请求消息；
本步骤中，所述设定的发送策略可以是定时发送，也可以是不定时发送；
步骤503：流量被分析节点收到流量请求消息后，发送流量上报消息，上报各自的端口流量信息；
本步骤中，所述端口流量信息包括流量被分析节点端口的收发包计数信息；
步骤504：流量分析节点根据任一链路相连的两个流量被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计该链路上通过的包流量、丢失的包流量以及相应的速率；
具体的，假设任一链路相连的两个流量被分析节点分别为节点A和节点B，前后两次上报时间间隔为T，所述链路上通过的包流量包括：从节点A到节点B的总发包流量、成功发包流量，从节点B到节点A的总发包流量、成功发包流量；所述丢失的包流量包括：从节点A到节点B的丢包流量、从节点B到节点A的丢包流量。
其中，从节点A到节点B的总发包流量可以由节点A本次上报的端口发包计数减去节点A前一次上报的端口发包计数得到；从节点A到节点B的成功发包流量可以由节点B本次上报的端口收包计数减去节点B前一次上报的端口收包计数得到；从节点A到节点B的丢包流量可以由从节点A到节点B的总发包流量减去从节点A到节点B的成功发包流量得到；
从节点B到节点A的总发包流量可以由节点B本次上报的端口发包计数减去节点B前一次上报的端口发包计数得到；从节点B到节点A的成功发包流量可以由节点A本次上报的端口收包计数减去节点A前一次上报的端口收包计数得到；从节点B到节点A的丢包流量可以由从节点B到节点A的总发包流量减去从节点B到节点A的成功发包流量得到；
将上述链路上通过的包流量、丢失的包流量分别除以时间间隔T，可以得到链路上通过的包流量的速率、丢失的包流量的速率。
步骤505：对所述链路按照每次统计出的丢失包流量的速率，以流量被分析节点的上报时间为时间轴构建分析图，即可直观观察所述链路丢失的包流量的速率变化。
基于上述方法，本发明还提供了一种以太网流量统计分析的系统，如图6所示，该系统包括：分析节点61、被分析节点62；其中，
分析节点61，用于根据任一链路相连的两个被分析节点62前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计所述链路上通过的包流量、丢失的包流量以及相应的速率；按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图；
被分析节点62，至少包括一条链路相连的两个节点，用于向分析节点61上报各自的端口流量信息；这里，所述端口流量信息包括端口的收发包计数信息。
所述分析节点61，进一步用于按照设定的发送策略分别向各链路上的两个被分析节点发送流量收集请求消息；
所述被分析节点62，进一步用于收到流量请求消息后，发送流量上报消息，上报各自的端口流量信息；
下面结合具体实施例详细说明本发明的方法的实现过程和原理。
实施例一：
如图3所示，以太网中设置流量分析节点为节点A，流量被分析节点为节点S1、S2和S3，本实施例中实现以太网流量统计分析的方法如图7所示，包括以下步骤：
步骤701：节点A按照设定的周期T分别向链路上的节点S1、S2、S3发送流量收集请求消息；
步骤702：节点S1、S2、S3收到流量请求消息后，分别发送流量上报消息，上报各自的端口流量信息；
所述节点S1的端口流量信息包括节点S1端口11和端口12的收发包计数信息；所述节点S2的端口流量信息包括节点S2端口21和端口22的收发包计数信息；所述节点S3的端口流量信息包括节点S3端口31和端口32的收发包计数信息；
步骤703：节点A根据任一链路相连的两个流量被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报周期T，统计该链路上通过的包流量、丢失的包流量以及相应的速率；
例如，在某次统计中，节点S1上报端口12的收包计数为R1，发包计数为K1，节点S2上报端口21收包计数为R2，发包计数为K2；在下次统计中，节点S 1上报端口12的收包计数为R3，发包计数为K3，节点S2上报端口21收包计数为R4，发包计数为K4。
那么，节点A收到这些信息后，就可以计算出：节点S1和S2之间的链路在这两次统计时间段之间，从S1到S2的发包的流量为K3-K1，发包流量速率为(K3-K1)/T；成功发送流量为R4-R2，成功发包流量速率为(R4-R2)/T；丢包流量为(K3-K1)-(R4-R2)，丢包流量速率为(K3-K1-R4+R2)/T。从S2到S1的发包的流量为K4-K2，发包流量速率为(K4-K2)/T；成功发送流量为R3-R1，成功发包流量速率为(R3-R1)/T；丢包流量为(K4-K2)-(R3-R1)，丢包流量速率为(K4-K2-R3+R1)/T。依此类推，节点A可以计算出
Figure GDA00001961919100071
链路的流量统计分析信息。
步骤704：对所述链路按照每次统计出的丢失包流量的速率，以流量被分析节点的上报时间为时间轴构建分析图，即可直观观察所述链路丢失的包流量的速率变化；
比如，当节点S1和S2之间的链路出现了故障时，如果链路并没有完全断开，仍然可以传输数据，但是在链路上有大量的丢包，则可以从关于节点S1和S2之间链路的丢包流量的速率的分析图中很容易观察到，如图8所示，从t1时刻开始，节点S1发往节点S2的丢包流量速率大幅上升，表明流量大量丢失，说明节点S1和S2之间链路从时刻t1开始出现了故障，如此，便于管理、维护和故障定位。
实施例二：
以图9为例，图9所示为一个以太环网。以太环网是一种以太网保护技术，由若干个节点连接组成环拓扑的网络，当环上所有链路都为完好时，阻塞环上节点的一个环上端口防止闭环，流量在网络上只有唯一的传输通道，节点S1阻塞了端口11，流量的传输路径为
Figure GDA00001961919100081
当环上链路出现故障时，故障链路相邻节点检测到故障后，阻塞与故障链路相连接的端口，并通知其他节点切换，链路恢复时阻塞的端口则被打开，如图10所示，节点S2和S3之间出现了故障，节点S2阻塞了端口22，节点S3阻塞了端口31，并且通知其他节点切换，节点S 1打开了端口11。
在这个网络中，节点A为流量分析节点，节点S1、S2、S3和S4为流量被分析节点，节点A与节点S1连接，并通过以太环网与其他节点连接；本实施例中实现以太网流量统计分析的方法如图11所示，包括以下步骤：
步骤S101：节点A按照设定的发送策略分别向各链路上的节点S1、S2、S3、S4发送流量收集请求消息；
步骤S102：节点S1、S2、S3、S4收到流量请求消息后，分别发送流量上报消息，上报各自的端口流量信息；
所述节点S1的端口流量信息包括节点S1端口11和端口12的收发包计数信息；所述节点S2的端口流量信息包括节点S2端口21和端口22的收发包计数信息；所述节点S3的端口流量信息包括节点S3端口31和端口32的收发包计数信息；所述节点S4的端口流量信息包括节点S3端口41和端口42的收发包计数信息。
步骤S103：节点A根据任一链路相连的两个流量被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计该链路上通过的包流量、丢失的包流量以及相应的速率；
例如，上报时间间隔为T，在某次统计中，节点S2上报端口22的收包计数为R1，发包计数为K1，节点S3上报端口31收包计数为R2，发包计数为K2；在下次统计中，节点S2上报端口22的收包计数为R3，发包计数为K3，节点S3上报端口31收包计数为R4，发包计数为K4。
节点A收到这些信息后，就可以计算出：节点S2和S3之间的链路在这两次统计时间段之间，从S2到S3的发包的流量为K3-K1，发包流量速率为(K3-K1)/T；成功发送流量为R4-R2，成功发包流量速率为(R4-R2)/T；丢包流量为(K3-K1)-(R4-R2)，丢包流量速率为(K3-K1-R4+R2)/T。从S3到S2的发包的流量为K4-K2，发包流量速率为(K4-K2)/T；成功发送流量为R3-R1，成功发包流量速率为(R3-R1)/T；丢包流量为(K4-K2)-(R3-R1)，丢包流量速率为(K4-K2-R3+R1)/T。依此类推，节点A可以计算出其他各链路的流量统计分析信息。
步骤S104：对所述链路按照每次统计出的丢失包流量的速率以流量被分析节点的上报时间为时间轴构建分析图，即可直观观察所述链路丢失的包流量的速率变化；
例如，当节点S2到S3的链路发生故障时，环网发送保护倒换前后，如图12所示，可以很清晰的观察到保护倒换的过程：节点S2到S3的链路上在t1时刻丢包流量速率大幅上升，表明流量在t1时刻开始大量丢失，即链路出现了故障；接着在t2时刻环网发生了保护倒换，可以看到在t2时刻节点S2到S3的链路上不在有流量丢失。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种以太网流量统计分析的方法，其特征在于，该方法包括：
流量分析节点根据任一链路相连的两个流量被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计所述链路上通过的包流量、丢失的包流量以及通过包流量的速率、丢失包流量的速率；并按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图；
其中，所述端口流量信息包括流量被分析节点端口的收发包计数信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图具体为：按照每次统计出的丢失包流量的速率，以流量被分析节点的上报时间为时间轴构建分析图。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：流量分析节点按照设定的发送策略分别向各链路上的两个流量被分析节点发送流量收集请求消息；流量被分析节点收到流量请求消息后，发送流量上报消息，上报各自的端口流量信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述任一链路相连的两个流量被分析节点为第一节点和第二节点；
所述统计所述链路上通过的包流量包括：从第一节点到第二节点的总发包流量、成功发包流量，从第二节点到第一节点的总发包流量、成功发包流量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述丢失的包流量包括：从第一节点到第二节点的丢包流量、从第二节点到第一节点的丢包流量。
6.一种以太网流量统计分析的系统，其特征在于，该系统包括：分析节点和至少一条链路相连的两个被分析节点；其中，
分析节点，用于根据任一链路相连的两个被分析节点前后两次上报的端口流量信息及上报时间间隔，统计所述链路上通过的包流量、丢失的包流量以及通过包流量的速率、丢失包流量的速率；并按照每次统计出的丢失包流量的速率构建分析图；
被分析节点，用于向分析节点上报各自的端口流量信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分析节点，进一步用于按照设定的发送策略分别向各链路上的两个被分析节点发送流量收集请求消息；
所述被分析节点，进一步用于收到流量请求消息后，发送流量上报消息，上报各自的端口流量信息。
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