CN104022907A - 一种校园网的故障侦测系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种校园网的故障侦测系统与方法，当故障侦测系统从用户界面开始运行以后，系统客户端会定时与服务端进行网络状态测试，当用户网络处于正常时，用户客户端则工作在用户计算机系统的后台，当用户网络处于异常时，N-N诊断模块开始工作，通过提取故障来源的数据和特征值，在服务端案例库中进行检索，一旦特征值与案例库中的信息相匹配，即可诊断出当前的网络故障原因，并通过反馈与报告模块进行信息发送，同时用户侦测客户端就会收到诊断报告，并且通过统计信息库提交到服务端案例库，完整整个诊断的过程，从而具有简单、省时、适用范围广等优点。

Description

一种校园网的故障侦测系统与方法

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种校园网的故障侦测系统与方法。

背景技术

随着网络技术的迅猛发展和广泛应用，给人们带来了革命性了的便捷和高效，不管是工作、生活、学习或者是娱乐时时处处人们都会体会到网络带来的明显优势，同时也深刻地感受到对网络的依赖，此时如果发生网络故障甚至中断，后果将是不可估量的。因此，维持网络的高效稳定地运行便成了网络管理维护工作的重点，而一旦发生故障，如何才能快捷、最高效地将其排除就成了网络管理维护的重中之重。

作为园区网的一种特殊模式——校园网也在互联网的前进大潮中不断成长，变得日趋庞大愈发复杂，不管是从网络规模、网络架构以及复杂程度都产生了巨大的变化，用户数量也比过去有着几何级的增长。同时由于高校校园网用户群体复杂，各类应用十分丰富，服务质量的要求显著提高也给校园网的维护和管理带来了前所未有的挑战。

由于当前网络的复杂度较之以前有了巨大的差异，面向用户的网络应用纷繁复杂，而用户不可见的各种网络设备、传输链路以及网络协议更是种类繁多，一旦发生网络故障一般的用户并不具备排错的专业知识，进而影响故障的快速解决。与此同时，因为用户面对的故障状况有可能是复合型的甚至是欺骗性的，因此他们对于该状况的表述也会不准确，这样会让故障复杂化，扰乱排错的进程，进一步拖延故障排除的时间。

面对如此庞大而复杂的网络，我们现在对于故障查找和排除大多数仍旧采用人工的方式进行，仍旧停留在单凭网络管理人员个人的专业技术和排错经验的层面。与此同时，网络在不断的发展，架构在越发复杂，而每个网络管理人员的个人能力确实参差不齐，这也就给网络故障的迅速侦测和排除带来了不确定性。因此，面对以后网络发展，面对故障纯粹人工侦测排除的方式已经不合时宜，有必要引入人工智能诊断技术，实现网络故障的自动快速高效的侦测。

目前在国内外常用的故障诊断方法有：

①、基于解析模型的方法，如等价空间、状态估计、故障树和参数估计等方法；

②、基于信号处理的方法，如频谱分析、小波分析以及相关分析等；

③、基于知识的智能诊断方法，包括基于规则的推理、基于案例的推理、模糊推理、人工神经网络以及信息融合等故障诊断方法。然而现有的技术均存在以下的缺点：

a、太模式化与机械化：由于现有的故障分析方法均只采用逻辑推理方法对故障进行诊断，比如“IP地址配置错误”这一故障，如果按照传统的逻辑推理方法进行推理，则必须先进行网卡驱动测试，网络电缆连接性测试，然后才进行地址配置测试，反映到故障诊断的实现上来说，这增加了算法的复杂性，如果反映到人工排障上，此举相当于没有“工作经验”的人，在每一次故障排除时均要进行一次诊断，也增加了故障排除的时间；

b、诊断范围有限：现有的方法通常解决园区网核心汇聚区连通性问题，而网络设备的连通性问题通常比较单一，也比较容易解决，或者只解决单一的一系列节点连通性问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种校园网的故障侦测系统与方法，通过采用基于案例库的故障侦测方法来进行高校校园网络中的故障侦测，提高了故障的侦测效率和难度，同时具有简单易行、低成本的特点。

为实现上述发明目的，本发明一种校园网的故障侦测系统，其特征在于，包括：

一用户界面；用于终端用户经过系统接口与服务端建立连接，同时将诊断报告的结果显示给终端用户；

一故障分析模块；接收终端用户的诊断命令，并初步诊断当前网络状态；

一报告与统计模块；针对当前的网络故障生成案例报告，并将生成的案例报告输入到系统更新模块和用户界面，同时存入到统计信息库中；

一统计信息库；临时缓存报告与统计模块生成的案例报告，并定时清空缓存案例；

一N-N诊断模块；结合服务端案例库对当前网络故障详细诊断，判断故障类型，以及是否为新故障；

一系统更新模块；通过队列等待处理将新的故障案例存入到服务端案例库；

一服务端案例库；用于缓存故障案例，并定时清空；

终端用户点击用户界面上的拨号软件，通过系统接口与服务端进行握手连接，从而侦测当前系统的状态，并将侦测的结果通过用户界面显示给终端用户；

当终端用户侦测出当前状态异常时，通过故障分析模块计算故障特征码/值，来判断当前是否存在网络故障；

如果是网络故障，则直接将侦测结果输入到报告与统计模块以及系统更新模块和用户界面，报告与统计模块经过统计处理后缓存到统计信息库，而系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库；

如果不是网络故障，则将侦测结果输入到N-N诊断模块，N-N诊断模块计算出当前系统故障的特征码/值，并将计算结果与服务端案例库中的案例进行匹配，如果能够与服务端案例库中的案例匹配，则再次将侦测结果输入到报告与统计模块以及系统更新模块和用户界面，报告与统计模块经过统计处理后缓存到统计信息库，而系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库；

如果不能够与服务端案例库中的案例匹配，维护人员则将侦测结果在案例库中建立一个新案例，再将新案例输入到系统更新模块和用户界面，系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库。

本发明还提供一种校园网的故障侦测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、终端用户点击用户界面上的拨号软件，通过系统接口与服务端进行握手连接，从而侦测当前系统的状态；

(2)、故障侦测与更新：终端用户侦测出当前状态异常时，通过故障分析模块计算故障特征码/值，并将计算的结果通过用户界面显示给终端用户；当返回结果的延时超过300ms时，则判断当前网络故障，进入步骤(2.1)；当返回结果的延时在300ms以内，则进入步骤(2.2)；

(2.1)、报告与统计模块针对当前的网络故障产生一个案例报告A，将生成的案例报告A输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束；

(2.2)、将故障分析模块计算的故障结果输入到N-N诊断模块，N-N诊断模块计算出当前系统故障的特征码/值，并将计算结果与服务端案例库中的案例进行匹配，如果能够与服务端案例库中的案例匹配，则进入步骤2.2.1)；如果不能够与服务端案例库中的案例匹配，则进入步骤2.2.2)；

2.2.1)、报告与统计模块针对当前的网络故障产生一个案例报告B，将生成的案例报告B输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束；

2.2.2)维护人员将侦测结果在案例库中建立新案例，将新案例输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束；

进一步地，所述系统更新模块对接收案例经队列等待处理的流程为：

1)、系统更新模块读取发送到本模块的案例的故障编码，记录下该案例的客户端信息，再返回一个等待时间给对应的客户端；

2)、当等待时间未到时，客户端继续向系统更新模块发送案例，服务端根据接收的hc判断发送案例是否收到，如果收到案例则直接丢弃，如果未收到则返回步骤1)；当等待时间到来时，系统更新模块将案例存入到服务端案例库。

其中，所述案例的组成结构为：一个案例包括故障ID字段、故障类型字段、发生频率字段、故障信息字段、特征集字段、原因字段和解决办法字段；所述的特征集字段又包括：特征值字节、案例编号字节、计算值字节和字符串字节。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明校园网的故障侦测系统与方法，当故障侦测系统从用户界面开始运行以后，系统客户端会定时与服务端进行网络状态测试，当用户网络处于正常时，用户客户端则工作在用户计算机系统的后台，当用户网络处于异常时，N-N诊断模块开始工作，通过提取故障来源的数据和特征值，在服务端案例库中进行检索，一旦特征值与案例库中的信息相匹配，即可诊断出当前的网络故障原因，并通过反馈与报告模块进行信息发送，同时用户侦测客户端就会收到诊断报告，并且通过统计信息库提交到服务端案例库，完成整个诊断的过程，从而具有简单、省时、适用范围广等优点。

同时，本发明校园网的故障侦测系统与方法还具有以下有益效果：

(1)、本发明克服了当前高中网络故障靠维护人员人工定位，网络维护人员不在需要花费大量的时间来判断故障的源头究竟是网络本身还是用户计算机系统，尤其是对于一些缺乏计算机基础知识的用户，要求他们对网络故障情况进行描述都显得比较困难，在这个问题上双方都消耗大量的时间和精力，因此本发明大大缩短故障侦测时间，提高了工作的效率；

(2)、故障的判断过程中，通过与服务端案例库存储案例进行匹配，提高了故障侦测的准确性；

(3)、本发明将会在每一次进行网络故障检测时优先检查案例库，就好比一个工程师先通过自己的工作经验进行处理，当工作经验无法解决时才通过推理的方式进行处理，克服了现有技术中只能解决单一的一系列节点连通性问题，扩大了故障的侦测范围，同时可以缩短每一次故障检测的平均时间。

附图说明

图1是本发明校园网的故障侦测系统一种具体实施方式架构图；

图2是命令PING获取特征信息的示意图；

图3是命令Tracert获取特征信息的示意图；

图4是命令NSLOOKUP获取特征信息的示意图；

图5是系统更新模块经队列等待处理的流程图；

表1是案例的结构表；

表2是表1所示特征集的结构表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是本发明校园网的故障侦测系统一种具体实施方式架构图。

在本实施例中，如图1所示，本发明校园网的故障侦测系统包括用户界面、故障分析模块、报告与统计模块、统计信息库、N-N诊断模块、系统更新模块、和服务端案例库；

终端用户点击用户界面上的拨号软件，通过系统接口与服务端进行握手连接，从而侦测当前系统的状态，并将侦测的结果通过用户界面显示给终端用户；

当终端用户侦测出当前状态异常时，通过故障分析模块计算故障特征码/值，来判断当前是否存在网络故障；

如果是网络故障，则直接将侦测结果输入到报告与统计模块以及系统更新模块和用户界面，报告与统计模块经过统计处理后缓存到统计信息库，而系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库；

如果不是网络故障，则将侦测结果输入到N-N诊断模块，N-N诊断模块计算出当前系统故障的特征码/值，并将计算结果与服务端案例库中的案例进行匹配，如果能够与服务端案例库中的案例匹配，则再次将侦测结果输入到报告与统计模块以及系统更新模块和用户界面，报告与统计模块经过统计处理后缓存到统计信息库，而系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库；

如果不能够与服务端案例库中的案例匹配，维护人员则将侦测结果在案例库中建立一个新案例，再将新案例输入到系统更新模块和用户界面，系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库。

在本实施例中，本发明还提供了一种校园网的故障侦测方法，包括以下步骤：

(1)、终端用户点击用户界面上的拨号软件，通过系统接口与服务端进行握手连接，从而侦测当前系统的状态；

(2)、故障侦测与更新：终端用户侦测出当前状态异常时，通过故障分析模块计算故障特征码/值，并将计算的结果通过用户界面显示给终端用户；当返回结果的延时超过300ms时，则判断当前网络故障，进入步骤(2.1)；当返回结果的延时在300ms以内，则进入步骤(2.2)；

本实施例中，故障分析模块经常使用的网络命令，包括：采用PING命令测试网络通断与网络质量，如图2所示；采用Tracert命令追踪路由与记录服务端案例库的信息资料，如图3所示；采用nslookup命令或者dig(类Linux系统)测试DNS解析情况，如图4所示；采用rasdial.exe测试PPPoE连接，采用“InodeClient.exe”命令引导用户连接802.1x网络；

(2.1)、报告与统计模块针对当前的网络故障产生一个案例报告A，将生成的案例报告A输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束；本实施例中，为了减轻统计信息库的压力，可以通过网络维护人员设置统计信息库的更新周期，将已经存入到服务端案例库中的案例进行清空；

(2.2)、将故障分析模块计算的故障结果输入到N-N诊断模块，N-N诊断模块计算出当前系统故障的特征码/值，并将计算结果与服务端案例库中的案例进行匹配，如果能够与服务端案例库中的案例匹配，则进入步骤2.2.1)；如果不能够与服务端案例库中的案例匹配，则进入步骤2.2.2)；这样通过采取常用的网络故障检查方法，如SNMP方法与异步告警方法等，可以确认发生网络故障的节点；

2.2.1)、报告与统计模块针对当前的网络故障产生一个案例报告B，将生成的案例报告B输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束；

2.2.2)维护人员将侦测结果在案例库中建立新案例，将新案例输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束；

图5是系统更新模块经队列等待处理的流程图。

本实施例中，如图5所示，当案例输入到系统更新模块后，经队列等待处理的流程为：

1)、系统更新模块读取发送到本模块的案例的故障编码，记录下该案例的客户端信息，再返回一个等待时间给对应的客户端；其中，如表1所示，所述案例的组成结构为：一个案例包括：故障编码字段、故障类型字段、发生频率字段、故障信息字段、特征集字段、原因字段和解决办法字段；如表2所示，所述的特征集字段又包括：特征值字节、案例编号字节、计算值字节和字符串字节。

表1

表2

2)、当等待时间未到时，客户端继续向系统更新模块发送案例，服务端根据接收的hc(数据报头)判断发送案例是否收到，其中，hc中保存有客户端的信息，如果收到案例则直接丢弃，如果未收到则返回步骤1)；当等待时间到来时，系统更新模块将案例存入到服务端案例库。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (4)

1.一种校园网的故障侦测系统，其特征在于，包括： 

一用户界面；用于终端用户经过系统接口与服务端建立连接，同时将诊断报告的结果显示给终端用户； 

一故障分析模块；接收终端用户的诊断命令，并初步诊断当前网络状态； 

一报告与统计模块；针对当前的网络故障生成案例报告，并将生成的案例报告输入到系统更新模块和用户界面，同时存入到统计信息库中； 

一统计信息库；临时缓存报告与统计模块生成的案例报告，并定时清空缓存案例； 

一N-N诊断模块；结合服务端案例库对当前网络故障详细诊断，判断故障类型，以及是否为新故障； 

一系统更新模块；通过队列等待处理将新的故障案例存入到服务端案例库； 

一服务端案例库；用于缓存故障案例，并定时清空； 

终端用户点击用户界面上的拨号软件，通过系统接口与服务端进行握手连接，从而侦测当前系统的状态，并将侦测的结果通过用户界面显示给终端用户； 

当终端用户侦测出当前状态异常时，通过故障分析模块计算故障特征码/值，来判断当前是否存在网络故障； 

如果是网络故障，则直接将侦测结果输入到报告与统计模块以及系统更新模块和用户界面，报告与统计模块经过统计处理后缓存到统计信息库，而系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库； 

如果不是网络故障，则将侦测结果输入到N-N诊断模块，N-N诊断模块计算出当前系统故障的特征码/值，并将计算结果与服务端案例库中的案例进行匹配，如果能够与服务端案例库中的案例匹配，则再次将侦测结果输入到报告与统计模块以及系统更新模块和用户界面，报告与统计模块经过统计处理后缓存到统计信息库，而系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库； 

如果不能够与服务端案例库中的案例匹配，维护人员则将侦测结果在案例库中建立一个新案例，再将新案例输入到系统更新模块和用户界面，系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库。 

2.一种校园网的故障侦测方法，其特征在于，包括以下步骤： 

(1)、终端用户点击用户界面上的拨号软件，通过系统接口与服务端进行握手连接，从而侦测当前系统的状态； 

(2)、故障侦测与更新：终端用户侦测出当前状态异常时，通过故障分析模块计算故障特征码/值，并将计算的结果通过用户界面显示给终端用户；当返回结果的延时超过300ms时，则判断当前网络故障，进入步骤(2.1)；当返回结果的延时在300ms以内，则进入步骤(2.2)； 

(2.1)、报告与统计模块针对当前的网络故障产生一个案例报告A，将生成的案例报告A输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束； 

(2.2)、将故障分析模块计算的故障结果输入到N-N诊断模块，N-N诊断模块计算出当前系统故障的特征码/值，并将计算结果与服务端案例库中的案例进行匹配，如果能够与服务端案例库中的案例匹配，则进入步骤2.2.1)；如果不能够与服务端案例库中的案例匹配，则进入步骤2.2.2)； 

2.2.1)、报告与统计模块针对当前的网络故障产生一个案例报告B，将生成的案例报告B输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束； 

2.2.2)维护人员将侦测结果在案例库中建立新案例，将新案例输入到系统更新模块和用户界面，同时缓存到统计信息库中；系统更新模块再经过队列等待处理后存入到服务端案例库，本次诊断结束。 

3.根据权利要求2所述的校园网的故障侦测方法，其特征在于，所述系统更新模块经队列等待处理的流程为： 

1)、系统更新模块读取发送到本模块的案例编码，记录下该案例的客户端信息，再返回一个等待时间给对应的客户端； 

2)、当等待时间未到时，客户端继续向系统更新模块发送案例，服务端根据接收的hc判断发送案例是否收到，如果收到案例则直接丢弃，如果未收到则返回步骤1)；当等待时间到来时，系统更新模块将案例存入到服务端案例库。 

4.根据权利要求2所述的校园网的故障侦测方法，其特征在于，所述案例的组成结构为：一个案例包括故障ID字段、故障类型字段、发生频率字段、故障信息字段、特征集字段、原因字段和解决办法字段；所述的特征集字段又包 括：特征值字节、案例编号字节、计算值字节和字符串字节。