CN102804713B - 用于监测网络服务质量的方法和设备 - Google Patents

Abstract

当出于QoS监视的目的在应用层捕获包时，需要将QoS监视器绑定至媒体播放器的相同IP地址和端口。但是，由于单播重复绑定问题，被QoS监视器接收到的单播包将不会被媒体播放器接收到，这意味着QoS监视器将影响媒体播放器的运转。本发明提供了一种方案，当QoS监视器接收到单播包时，会将所述包转发给媒体播放器的套接字。为了保证转发的包能够被媒体播放器的套接字接收到，QoS监视器将单播包的目的IP地址替换为本地主机地址（127.0.0.1）。根据本发明，QoS监视器能够嗅探媒体播放器而不干扰媒体播放器的正常运转。

Description

用于监测网络服务质量的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于监测网络服务质量（QoS）的方法和设备。

背景技术

在TCI/IP通信网络中，需要在不同主机上的两个应用之间建立会话以进行通信，所述会话通常包括源IP地址和端口以及目的IP地址和端口。当对于特定会话建立主机时（所述主机是一种应用编程接口，应用可以通过该编程接口访问TCP/IP协议栈以执行程序间通信），就可以通过所述主机接收或发送会话中的包。

对于应用层的TCP/IP网络QoS监视器，通常的想法是将监视器的嗅探应用（sniffingapplication）的套接字（socket）绑定至需要被监控的应用的相同目的IP地址和端口。

SO_REUSEADDR是通用套接字选项之一，可以完全复制绑定：如果一对IP地址和端口已经绑定至一个套接字，则如果传输协议支持此特征的话，该对IP地址和端口可以被绑定至另一套接字。通常只有对于UDP（用户数据报协议）套接字才支持此特征。

在多播中使用该特征可以让一个或多个应用在相同的主机上同时运行多次。当地址是广播IP地址或组播IP地址的UDP数据报时，多个应用的每个绑定的套接字都能够接收到数据报的一个拷贝。但是，地址是单播地址的数据报却只能被传送至一个套接字。如果有多个套接字与单播数据报相匹配，哪个套接字会接收到该数据报取决于实施情况。也就是说，在单播会话的绑定的套接字中，只有一个不确定的套接字可以接收到该单播包。这个问题被称作单播重复绑定问题（UDBP）。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种根据TCP/IP协议两个套接字绑定的应用的通信方法，其中两个应用的套接字绑定至相同的IP地址和端口。所述方法在任一应用包括：当检测到其套接字中接收到单播包时，将单播包的目的IP地址替换为本地主机（localhost）地址（127.0.0.1）并转发所述单播包。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于媒体播放器的服务质量监视器。所述服务质量监视器的套接字绑定至所述媒体播放器以用于捕获发送至所述媒体播放器的媒体包。所述监视器包括：用于检测捕获的媒体包是否为单播包的装置；和用于将捕获的单播包的目的IP地址替换为本地主机地址（127.0.0.1）并转发所述包的装置。

附图说明

通过结合附图对本发明的详细说明，本发明的上述及其他方方面、特征和优势将变得更为清楚，其中：

图1是现有技术中媒体播放器和QoS监视器的组播重复绑定的内部运转机制的示意图；

图2是现有技术中媒体播放器和QoS监视器的单播重复绑定的内部运转机制的示意图；

图3是根据本发明实施方式的QoS监测过程的示意图；

图4是为QoS监视器创建重复绑定过程的流程图；

图5是显示了音频和视频包分别的过程的示意图；和

图6是根据本发明实施方式的通过QoS监视器监视媒体播放器的视频QoS过程的流程图。

具体实施方式

在下文中将对本发明的实施方式的各个方面进行说明。为了说明的目的，将对具体的结构和细节进行阐述以提供更好的理解。但是，本领域普通技术人员可以理解，可以不采用所述具体细节来实施本发明。

为了提高媒体应用或服务的QoE（用户体验质量）评价的精确性，需要监视和测量通信网络的QoS（服务质量）。存在某些已知的QoS测量方法，都需要嗅探（sniff）相关包。然后就可以跟踪并分析捕获的包以获得实时QoS度量（metrics），例如PLR（丢包率）、PLF（突发丢包频率）等。

可以在TCP/IP协议栈的不同层上捕获媒体包。例如，可以通过BPF（BSD（Berkeley软件分布）包过滤器）在数据链路层捕获原始包。但是，根据称为应用层分帧（ALF）的架构原理，该原理的基础是应用能更好地理解其需求，优选在应用层嗅探媒体包。

当出于QoS监视的目的在应用层捕获包时，需要将QoS监视器绑定至媒体播放器的相同IP地址和端口。在这种情况下，绑定的QoS监视器不干扰媒体播放器的操作非常重要。

但是，由于上述UDBP，当QoS监视器进行嗅探时，媒体播放器可以正常播放组播会话，但是却不能正常播放单播会话。上述情况分别示于图1和图2中。图1是现有技术中媒体播放器和QoS监视器的组播重复绑定的内部运转机制的示意图。如图1所示，当包到达时，媒体播放器和QoS监视器将分别获得包的一个拷贝。图2是现有技术中媒体播放器和QoS监视器的单播重复绑定的内部运转机制的示意图。如图2所示，绑定的设备中只有其一能够接到单播包，在图2（a）为QoS监视器，在图2（b）中为媒体播放器。即，由QoS监视器捕获的单播包将无法被媒体播放器接收到，这意味着QoS监视器将影响到媒体播放器的操作。

考虑到上述问题，提出了一种方案，当QoS监视器接收到单播包时，会将所述包转发给媒体播放器的套接字。图3是根据本发明实施方式的QoS监测过程的示意图。如图3所示，当QoS监视器检测到其（主）套接字301接收到单播包时，其将此单播包转发至媒体播放器的绑定（从属）套接字302。为了保证转发的包能够由媒体播放器所接收，QoS监视器需要保持端口不变并将所述包的目的IP地址替换为本地主机（localhost）地址（127.0.0.1）。如果还使用目的IP地址，则转发的包将再次被QoS监视器自身所接收到，而不是媒体播放器的套接字。

下面将详细说明根据本发明实施方式在应用层嗅探媒体播放器的QoS监视器的操作。

为了监视媒体播放器的媒体包，QoS监视器需要将其套接字绑定至与媒体播放器相同的目的IP地址和端口。图4为QoS监视器创建重复绑定过程的流程图。

如图4所示，在步骤S401，QoS监视器通过调用函数socket(AF_INET，SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP)创建数据报套接字，该函数返回套接字ID以供其他套接字函数引用。

接下来，QoS监视器在步骤S403设置接收器缓存器大小并在步骤S405通过变元（arguments）分别为SO_RCVBUF和SO_REUSEADDR的setsocketopt()调用允许重新使用会话IP和端口。

在步骤S407，QoS监视器通过bind()调用将其套接字绑定至与媒体播放器相同的目的IP地址和端口。

在当前多媒体通信中，通常音频和视频包以不同端口在不同的会话中传输。因此，QoS监视器将通过不同的主套接字分别接收音频和视频包，并（在需要时）将所述音频和视频包转发至媒体播放器的各自的从属套接字。所述过程示于图5中。

图6是根据本发明实施方式的通过QoS监视器监视媒体播放器的视频QoS过程的流程图。

如图6所示，在步骤S601，QoS监视器首先创建RTP（实时传输协议）报头日志文件以及全部QoS标准日志文件。

在步骤S603，QoS监视器通过利用select()调用监视此套接字以判断是否有单播包到达。如果结果为“是”，QoS监视器在步骤S605通过此包到达的套接字的类型判断是否接收到的是视频包。本领域普通技术人员可以理解，如果上述结果为“否”，即接收到组播或广播包，将不采用本发明的实施方式的方法，而是进行通常的过程。

如果步骤S605的结果为“是”，在步骤S607，监视器将单播视频包的目的IP地址替换为本地主机地址（127.0.0.1）并将该包转发至媒体播放器的视频套接字。如果步骤S605的结果为“否”，在步骤S609，监视器将单播音频包的目的IP地址替换为本地主机地址（127.0.0.1）并将该包转发至媒体播放器的音频套接字。

由于本实施方式的QoS监视器用于评价媒体播放器的视频QoS，对于捕获的视频包，QoS监视器将分析该包以更新QoS度量的统计数据。具体而言，在步骤S611，监视器将RTP报头和到达时间戳记录到日志文件并且在步骤S613其利用RTP报头中的序列号来确定丢包并例如将统计数据积累到StatData数据结构中，该数据结构用于积累例如包括PLR、PLL、PLF和PDR的统计数据。

在本实施方式中，QoS监视器将接收到的单播音频包直接转发至音频从属套接字。但是，本领域普通技术人员可以理解，如果需要，也可以对音频包进行分析。

如图6所示，如果在步骤S601、S605、S605和S609的任何之一中出现差错，在步骤S615中将关闭RTP报头日志文件。

上文结合媒体播放器的QoS监视器对本发明的原理进行了说明。但是，本领域普通技术人员可以理解，本发明可以应用于所有两个绑定应用的情况以克服上述的单播重复绑定问题。

可以理解，在本发明的原理和范围内，可以对所述实施方式进行多种修改和进行其他设置，本发明大范围由所附权利要求所限定。

Claims (2)

1.一种根据TCP/IP协议的两个套接字绑定的应用的通信方法，其中两个应用的套接字绑定至相同的IP地址和端口，其中所述两个套接字绑定的应用包括媒体播放应用和用于嗅探和评估所述媒体播放应用的服务质量的监视器应用，所述方法包括：

监视器应用当检测到其套接字中接收到单播包时，将单播包的目的IP地址替换为本地主机地址并转发所述单播包，其中监视器应用保持端口不变。

2.一种用于媒体播放器的服务质量监视器，所述服务质量监视器的套接字绑定至媒体播放器的套接字以用于捕获发送至所述媒体播放器的媒体包，所述服务质量监视器包括：

用于监测捕获的媒体包是否为单播包的装置；和

用于当检测到其套接字中接收到单播包时将单播包的目的IP地址替换为本地主机地址并转发所述单播包的装置，

其中服务质量监视器保持端口不变。