CN111181798B - 网络时延测量方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种网络时延测量方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：从网络时延测量装置获取到的客户端与服务器之间传输的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包；对每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域；根据各地域的网络时延数据，得到各地域的网络时延统计结果，各地域的网络时延数据包括该地域中所有对SYN包和ACK包的到达时差，每一对SYN包和ACK包的到达时差为该SYN包和该ACK包到达网络时延测量装置的时间差。本申请实施例提供的网络时延测量方法、装置、电子设备及存储介质，提高了网络时延测量结果的准确性和实时性。

Description

网络时延测量方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种网络时延测量方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

网络时延测量是分析网络行为进而优化改善网络服务质量的重要手段。通常采用主动ICMP(Internet Control Message Protocol，控制报文协议)协议探测的方式来测量网络时延，即网络时延测量装置主动向服务器发送测试数据包来测量网络时延。上述方法需要在待测量网络中额外发送测试数据包，增加了待测量网络的负载性能，导致测量结果不准确。

发明内容

本申请实施例提供一种网络时延测量方法、装置、电子设备及存储介质，提高了网络时延测量结果的准确性。

一方面，本申请一实施例提供了一种网络时延测量方法，包括：

从网络时延测量装置获取到的客户端与服务器之间传输的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包；

对所述多对中每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域；

根据各所述地域的网络时延数据，得到各所述地域的网络时延统计结果，各所述地域的所述网络时延数据包括所述地域中所有对SYN包和ACK包的到达时差，每一对SYN包和ACK包的到达时差为所述SYN包和所述ACK包到达所述网络时延测量装置的时间差。

一方面，本申请一实施例提供了一种网络时延测量装置，包括：

获取模块，用于从网络时延测量装置获取到的客户端与服务器之间传输的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包；

翻译模块，用于对所述多对中每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域；

统计模块，用于根据各所述地域的网络时延数据，得到各所述地域的网络时延统计结果，各所述地域的所述网络时延数据包括所述地域中所有对SYN包和ACK包的到达时差，每一对SYN包和ACK包的到达时差为所述SYN包和所述ACK包到达所述网络时延测量装置的时间差；

可选地，统计模块，还用于针对每个地域的网络时延数据，根据IP地址翻译得到的运营商信息，将所述地域的网络时延数据按对应的运营商信息分别进行统计，得到所述地域中各运营商的网络时延统计结果。

可选地，统计模块，具体用于针对每一地域，分别统计所述地域的网络时延数据在不同数据流方向上的分布结果，得到所述地域的网络时延统计结果，所述网络时延数据对应的数据流方向根据所述网络时延数据对应的SYN包和ACK包的数据流方向确定，所述数据流方向包括客户端流向服务器的方向和服务器流向客户端的方向。

可选地，统计模块，具体用于：针对每一地域，根据所述地域的各网络时延数据对应的时间数据，确定属于同一单位统计时长内的网络时延数据的平均值，将各单位统计时长内的平均值按时序排列，得到所述地域的网络时延统计结果，所述时间数据根据确定网络时延数据的SYN包或ACK包到达所述网络时延测量装置的时刻确定。

可选地，报警模块，用于根据各所述地域的网络时延统计结果，确定各所述地域的网络质量是否异常；对网络质量异常的地域进行报警处理。

可选地，报警模块，还用于切换网络质量异常的地域内的客户端接入服务器的网络。

可选地，获取模块，具体用于计算各网络流对应的五元组的哈希值，其中，具有相同五元组的数据包属于同一网络流；根据各网络流对应的哈希值，按预设的抽样率抽取出多个网络流；从抽取出的网络流的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包。

一方面，本申请一实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现上述任一种方法的步骤。

一方面，本申请一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述任一种方法的步骤。

本申请实施例提供的技术方案，通过直接获取网络中实际传输的数据包来获得网络时延数据，不会增加网络的性能负载，不影响正常业务数据包的传输，因此，获得的网络时延数据能够准确反映真实的网络质量，并根据数据包的IP地址对应的地域，对网络时延数据按地域分别进行统计，通过统计同一地域内大量的网络时延数据，提高对各区域的网络质量的测量准确度，同时，实现了对多个地域的网络质量的实时监测。此外，由于上述方法不会增加网络的性能负载，因此，获取数据包的时间间隔可设置到更细粒度的秒级，甚至毫秒级，从而能够越快的得到测量结果，提高测量网络时延的实时性，进而能够缩短对异常网络的报警时间，同时，还能够提供细粒度的网络时延测量结果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的网络时延测量方法的应用场景示意图；

图2为本申请一实施例提供的网络时延测量方法的流程示意图；

图3为通过TCP三次握手过程计算网络时延的原理图；

图4A为本申请一实施例提供的展示网络时延统计结果的示意图；

图4B为本申请一实施例提供的展示网络时延统计结果的示意图；

图4C为本申请一实施例提供的展示网络时延统计结果的示意图；

图5为本申请一实施例提供的获得多对匹配的SYN包和ACK包的流程示意图；

图6为本申请一实施例提供的网络时延测量装置的结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

为了方便理解，下面对本申请实施例中涉及的名词进行解释：

终端设备，可以安装各类应用，并且能够将已安装的应用中提供的对象进行显示的设备，该电子设备可以是移动的，也可以是固定的。例如，手机、平板电脑、各类可穿戴设备、车载设备、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、销售终端(point ofsales，POS)或其它能够实现上述功能的电子设备等。

ICMP(Internet Control Message Protocol)，控制报文协议，是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。

传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

SYN(Synchronize Sequence Numbers，同步序列编号)包，是TCP/IP建立连接时发送的包含握手信号的数据包。在客户端和服务器之间建立正常的TCP网络连接时，客户机首先发出一个SYN包，服务器使用SYN+ACK应答表示接收到了这个SYN包，最后客户机再以ACK包响应，这样在客户端和服务器之间才能建立起可靠的TCP连接。

ACK(Acknowledge character，确认字符)包，即在接收方成功的接收到数据后回复的标识确认收到数据的数据包。

附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

在具体实践过程中，常采用主动ICMP协议探测的方式来测量网络时延，即网络时延测量装置主动向服务器发送测试数据包来测量网络时延。当发送测试数据包的频率较高时，会额外增加待测量网络中传输的数据包数量，从而增加待测量网络的负载性能，导致测量结果不准确，无法反映真实的网络时延。而当发送测试数据包的频率较低时，又无法获取到更细粒度的时间间隔内的网络时延，例如，每分钟发送一次测试数据包，则仅能获取到分钟级别的网络时延，且基于测试数据包得到的网络时延仅能反映发送测试数据包时的网络时延情况，无法得到其他时刻的网络时延情况，降低了测量精度和准确度。此外，随着网络中流量整形设备的不段增加，网络对传输的数据包的控制力越来越强，例如，通过流量整形设备可以设置各类数据包的传输优先级，如小包优先传输、ICMP优先传输、或TCP无载荷报文优先传输等，这使得传统的ICMP测试网络质量可信度下降。综上所述，通过上述主动测量网络时延的方法获得的测量结果无法反映真实的网络时延。

此外，本申请的发明人发现，实际应用中，上述网络时延测量装置通过接入对应的网络，来模拟该网络中的客户端向服务器发送测试数据包，因此，一次测试过程中只能测量到网络时延测量装置所接入的网络对应的网络时延，无法得到与服务器连接的所有网络的网络时延，单次可测量范围太小，需要多次接入的不同网络才能获取到不同网络的网络时延，操作复杂。

为此，本申请的发明人考虑到，通过网络时延测量装置直接获取客户端与服务器之间传输的数据包，从获取的数据包中获得多对匹配的SYN包和ACK包；然后，对每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域；根据各地域的网络时延数据，得到各地域的网络时延统计结果，各地域的网络时延数据包括该地域中各所有对SYN包和ACK包的到达时差，每一对SYN包和ACK包的到达时差为该SYN包和该ACK包到达网络时延测量装置的时间差。上述方法通过直接获取网络中实际传输的数据包来获得网络时延数据，不会增加网络的性能负载，不影响正常业务数据包的传输，因此，获得的网络时延数据能够准确反映真实的网络质量，并根据数据包的IP地址对应的地域，对网络时延数据按地域分别进行统计，通过统计同一地域内大量的网络时延数据，提高对各区域的网络质量的测量准确度，同时，实现了对多个地域的网络质量的实时监测。此外，由于上述方法不会增加网络的性能负载，因此，获取数据包的时间间隔可设置到更细粒度的秒级，甚至毫秒级，从而能够越快的得到测量结果，提高测量网络时延的实时性，进而能够缩短对异常网络的报警时间，同时，还能够提供细粒度的网络时延测量结果。

在介绍完本申请实施例的设计思想之后，下面对本申请实施例的技术方案能够适用的应用场景做一些简单介绍，需要说明的是，以下介绍的应用场景仅用于说明本申请实施例而非限定。在具体实施时，可以根据实际需要灵活地应用本申请实施例提供的技术方案。

首先参考图1，其为本申请实施例提供的网络时延测量方法的应用场景示意图。该应用场景包括多个客户端101(包括客户端101-1、客户端101-2、……客户端101-n)、网络102(包括网络102-1、……网络102-m)、服务器103和网络时延测量装置104。其中，客户端101可通过其所在地域内的任意一个网络102与服务器103连接，以获取服务器103提供的网络服务，如网络直播服务、数据查询服务、云计算服务等，客户端101包括但不限于桌面计算机、移动电话、移动电脑、平板电脑、媒体播放器、智能可穿戴设备、智能电视等电子设备。服务器103可以是一台服务器、若干台服务器组成的服务器集群或云计算中心。上述应用场景中的网络102是指不同地域的运营商提供的网络，同一地域包含至少一个运营商，例如，网络102-1可以是北京的电信运营商提供的网络，网络102-2可以是北京的联通运营商提供的网络，网络102-3可以是广东省的电信运营商提供的网络，北京的客户端可通过网络102-1或网络102-2连接服务器103并获取相应的网络服务，广东省的客户端可通过网络102-3连接服务器103并获取相应的网络服务。

网络时延测量装置104可获取经过服务器103的网络出口处的数据包，即获取各客户端101与服务器103之间传输的数据包，从获取的数据包中获得多对匹配的SYN包和ACK包，然后，对每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域，针对每一对SYN包和ACK包，通过计算该SYN包到达网络时延测量装置的时刻和该ACK包到达网络时延测量装置的时刻之间的差值，得到该对SYN包和ACK包的到达时差；根据各地域的网络时延数据，得到各地域的网络时延统计结果，各地域的网络时延数据包括该地域中包含的所有对SYN包和ACK包的到达时差。

当然，本申请实施例提供的方法并不限用于图1所示的应用场景中，还可以用于其它可能的应用场景，本申请实施例并不进行限制。对于图1所示的应用场景的各个设备所能实现的功能将在后续的方法实施例中一并进行描述，在此先不过多赘述。

为进一步说明本申请实施例提供的技术方案，下面结合附图以及具体实施方式对此进行详细的说明。虽然本申请实施例提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。

下面结合图1所示的应用场景，对本申请实施例提供的技术方案进行说明。

参考图2，本申请实施例提供一种网络时延测量方法，包括以下步骤：

S201、从网络时延测量装置获取得到的客户端与服务器之间传输的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包。

具体实施时，网络时延测量装置包括设置在服务器网络出口处的分光器和高速抓包网卡。网络时延测量装置可通过设置在服务器网络出口处的分光器和高速抓包网卡来获取客户端与服务器之间传输的数据包，分光器用于复制经过网络出口处的数据包，高速抓包网卡用于获取经分光器复制的数据包。实际应用中，可将高速抓包网卡设置为混杂模式，以获取所有经过高速抓包网卡的数据包，高速抓包网卡可采用基于DPDK(Data PlaneDevelopment Kit，数据平面开发套件)技术开发的高速抓包网卡。

具体实施时，由于后续计算网络时延时仅需要SYN包和ACK包，因此，还需要从高速抓包网卡获取到的数据包中过滤出SYN包和ACK包。具体地，可通过解析数据包的协议包头，获取协议包头中的TCP_flag字段，根据TCP_flag字段过滤出SYN包和ACK包。其中，TCP_flag字段中的字段SYN(同步)表示开始会话请求，TCP_flag字段中的字段ACK(应答)表示发来的数据已确认接收无误，当TCP_flag字段中的SYN＝1，ACK＝0时，表示该数据包为SYN包，当TCP_flag字段中的SYN＝0，ACK＝1时，表示该数据包为ACK包。

具体实施时，针对过滤出的SYN包和ACK包，可通过协议包头中的五元组、TCP_seq(发送序号)确定出匹配的SYN包和ACK包。具体地，当一个SYN包和一个ACK包的五元组相同，且ACK包的发送序号比SYN包的发送序号大1时，表示该SYN包和该ACK包属于同一次TCP握手，即表示该SYN包和该ACK包匹配。参考图3，客户端发送SYN包，并配置该SYN包的发送序号(seq)为x；服务器收到客户端发送的SYN包后，向客户端发送SYN_ACK包，并配置SYN_ACK包的发送序号(seq)为y，确认序号(ack)为x+1；客户端在收到SYN_ACK包后，向服务器发送ACK包，并配置该ACK包的发送序号(seq)为x+1，确认序号(ack)为y+1。

本申请实施例中的五元组包括源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端口和传输层协议。

S202、对经步骤S201获取的每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域。

具体实施时，一对SYN包和ACK包的五元组相同，因此，可根据一对SYN包和ACK包中任一数据包的五元组确定出客户端的IP地址，本步骤中仅需要对客户端的IP地址进行翻译。具体地，SYN包和ACK包的数据流方向包括客户端流向服务器的方向和服务器流向客户端的方向，以SYN包为例，当SYN包的数据流方向为客户端流向服务器的方向，则该SYN包的五元组中的源IP地址为客户端的IP地址，目的IP地址为服务器的IP地址；当SYN包的数据流方向为服务器流向客户端的方向，则该SYN包的五元组中的源IP地址为服务器的IP地址，目的IP地址为客户端的IP地址。

具体实施时，可通过查讯IP地址表的方式对每一对SYN包和ACK包的IP地址进行翻译，IP地址表中记录了各IP地址对应的地域。其中，IP地址表中的每个IP地址对应的地域可精确到省级、市级或区级，例如，IP地址61.144.226.XXX对应的地域为广东省深圳市宝安区，120.64.191.XXX对应的地域为北京市。

S203、根据各地域的网络时延数据，得到各地域的网络时延统计结果，各地域的网络时延数据包括该地域中所有对SYN包和ACK包的到达时差，其中，每一对SYN包和ACK包的到达时差为该SYN包和该ACK包到达网络时延测量装置的时间差。

本申请中，将数据包(包括SYN包和ACK包)到网络时延测量装置的时刻称为到达时间，由于网络时延测量装置前端用于获取数据包的分光器和高速抓包网卡设置在服务器的网络出口处，因此，到达时间可近似为数据包到达服务器的网络出口处的时间，即到达服务器的时间。参考图3，其为通过TCP三次握手过程计算网络时延的原理图，可将一对SYN包和ACK包到达目的IP地址的时间差作为网络时延。本申请中将同一对SYN包和ACK包到达网络出口处的之间差(即SYN包的到达时间和ACK包的到达时间的差值)近似作为这对SYN包和ACK包到达目的IP地址的时间差，以得到每一对SYN包和ACK包对应的网络时延。然后，基于每一对SYN包和ACK包对应的地域，对属于相同地域的网络时延数据进行汇总统计，得到各地域的网络时延统计结果。

具体实施时，可通过如下方式得到各地域的网络时延统计结果：针对每一地域，根据该地域的各网络时延数据对应的时间数据，确定属于同一单位统计时长内的网络时延数据的平均值，将各单位统计时长内的平均值按时序排列，得到该地域的网络时延统计结果。

其中，时间数据是根据确定网络时延数据的SYN包或ACK包的到达时间确定的。具体地，可将SYN包的到达时间或ACK包的到达时间作为网络时延数据对应的时间数据。需要说明的是，若采用SYN包的到达时间作为网络时延数据对应的时间数据，则所有的网络时延数据均采用其对应的SYN包的到达时间作为时间数据；若采用ACK包的到达时间作为网络时延数据对应的时间数据，则所有的网络时延数据均采用其对应的ACK包的到达时间作为时间数据。具体实施时，针对每个地域的网络时延数据，可按照时间数据对该地域的网络时延数据进行排序，得到网络时间数据对应的时间序列，以方便后续处理。

具体实施时，可根据测量精度以及测量实时性的要求设置单位统计时长，本申请实施例不作限定。当然，实际应用过程中，选择的单位统计时长应当大于实际的网络时延，一般网络时延普遍小于200ms，选择的单位统计时长越小，就能越快的得到测量结果，提高测量实时性，从而缩短对异常网络的报警时间，同时，还能够提供细粒度的网络时延测量结果。例如，当测量精度以及测量实时性要求达到分钟级时，单位统计时长可设置为1分钟，即求1分钟内该地域内的所有网络时延数据的平均值，作为这1分钟内该地域的网络时延，即从网络发生异常到检测到网络异常需要1分钟的时间，即最快能在发生网络异常后1分钟进行报警；当测量精度要求达到秒级时，单位统计时长可设置为1秒，即求1秒内该地域内的所有网络时延数据的平均值，作为这1秒内该地域的网络时延，即从网络发生异常到检测到网络异常需要1秒的时间，即最快能在发生网络异常后1分钟进行报警，真正实现实时报警处理。

以单位统计时长为1秒为例，针对每个地域的网络时间数据对应的时间序列，计算时间序列中每一分钟内的所有网络时延数据的平均值，作为这1秒内该地域的网络时延，最终得到如图4A所示的以秒为统计单位的网络时延统计结果，网络时延统计结果包括入方向(即客户端流向服务器的方向)的网络时延统计结果和出方向(即服务器流向客户端的方向)的网络时延统计结果。

当然，如果不限制存储的网络时延统计结果的数据量，也可以直接存储各地域的网络时间数据对应的时间序列，作为各地域的网络时延统计结果。

具体实施时，可以根据IP地址翻译结果中最细粒度的地域进行统计。例如，IP地址对应的地域为广东省深圳市宝安区，其中最细粒度的地域为宝安区，则将这个IP地址对应的网络时延数据统计到宝安区内；若IP地址对应的地域为广东省广州市，其中最细粒度的地域为广州市，则将这个IP地址对应的网络时延数据统计到广州市内。相应地，当查询统计结果时，可按照省、市、区之间的层级关系，通过合并区级地域的网络时延统计结果，得到市级地域的网络时延统计结果，通过合并市级地域的网络时延统计结果，得到省级地域的网络时延统计结果。

本申请实施例的网络时延测量方法，通过直接获取网络中实际传输的数据包来获得网络时延数据，不会增加网络的性能负载，不影响正常业务数据包的传输，因此，获得的网络时延数据能够准确反映真实的网络质量，并根据数据包的IP地址对应的地域，对网络时延数据按地域分别进行统计，通过统计同一地域内大量的网络时延数据，提高对各区域的网络质量的测量准确度，同时，实现了对多个地域的网络质量的实时监测。此外，由于上述方法不会增加网络的性能负载，因此，获取数据包的时间间隔可设置到更细粒度的秒级，甚至毫秒级，从而能够越快的得到测量结果，提高测量网络时延的实时性，进而能够缩短对异常网络的报警时间，同时，还能够提供细粒度的网络时延测量结果。

具体实施时，通过高速抓包网卡获取的数据包数量较大且杂乱，可先对数据进行预处理，以提高后续网络时延计算的处理效率。具体地，可通过如下方式对数据包进行预处理：

第一步、按照各数据包的到达时间，在各数据包的自定义包头内添加到达时间。

这样，计算网络时延时，可直接从自定义包头中获取数据包的到达时间。

第二步、解析各数据包的协议包头，从协议包头中提取出相关数据，将提取的相关数据写入各数据包的自定义包头。

这样，后续在执行过滤数据包、匹配SYN包和ACK包、计算网络时延、以及IP地址解析等步骤时，均可以直接从自定义包头中获取需要的数据。其中，相关数据包括但不限于：网络五元组、TCP_seq、TCP_ack、TCP_flag等字段信息。

第三步、由于只需要获取SYN包和ACK包进行处理，可根据自定义包头里的TCP_flag字段信息过滤出SYN包和ACK包。

第四步、为了控制参与后端计算网络时延的数据包的数量，对通过第三步过滤出的SYN包和ACK包进行随机抽样，抽样得到SYN包和ACK包参与计算网络时延。

计算网络时延时，需要基于同一网络流中的SYN包和ACK包才能得到针对该网络流的网络时延数据，即属于同一网络流的SYN包和ACK包才能配对。一个客户端与一个服务器之间建立的网络连接即对应一个网络流，同一时段内可获取到多个网络流的数据包。为此，可通过随机抽取多条网络流的方式，既控制参与后端计算网络时延的数据包的数量，又保证能够从参与计算的数据包中找到匹配的SYN包和ACK包。

具体地，参考图5，可通过如下方式获得多对匹配的SYN包和ACK包：

S501、计算各网络流对应的五元组的哈希值，其中，具有相同五元组的数据包属于同一网络流。

具体地，可通过任一HASH(哈希)函数计算五元组对应的哈希值，每一网络流对应唯一的哈希值。

S502、根据各网络流对应的哈希值，按预设的抽样率抽取出多个网络流。

具体地，可利用取模因子N对各网络流对应的哈希值进行取模操作，得到各网络流对应的哈希值的余数，抽取与随机数r相等的余数对应的网络流。其中，取模因子N为大于0的整数，r为整数且0≤r<N，r是随机变换的数值，以保证抽样的随机性。

例如，取模因子N＝100时，假设当前时间段获取到10000条网络流的数据包，利用取模因子N对这10000条网络流对应的哈希值进行取模操作，即将这10000条网络流划分成100组，根据当前时间段内确定的随机数r₁，从这100组中抽取出余数与随机数r₁相同的一组网络流，作为抽样结果。假设下一时间段获取到20000条网络流的数据包，则利用取模因子N对这20000条网络流对应的哈希值进行取模操作，即将这20000条网络流划分成100组，根据当前时间段内确定的随机数r₂，从这100组中抽取出余数与随机数r₂相同的一组网络流，作为抽样结果。

具体实施时，为了方便调节抽样量，可设置抽样率这一参数。在抽取出一组网络流的基础上，根据抽样率，从抽取出的这一组网络流中抽取一定数量的网络流，作为抽样结果。例如，抽样率为10％，则从抽取出的一组网络流中随机抽取出10％的网络流，作为抽样结果。上述抽样率可由人工进行设定调节，也可以根据当前时间段内抽取的网络流或数据包的数量进行调节，若抽取的网络流或数据包的数量较大时，可调低抽样率，若抽取的网络流或数据包的数量较小时，可提高抽样率，抽样率的具体调节方式可根据实际应用场景确定，此处不作限定。

S503、从抽取出的网络流的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包。

实际应用中，若后端计算网络时延的设备具有足够的运算能力，也可以不进行第四步抽样，即基于所有过滤出的SYN包和ACK包来计算网络时延。

第五步、对抽样得到的SYN包和ACK包进行格式化处理，以使SYN包和ACK包的数据格式满足后端计算网络时延的设备对输入数据的要求。

具体实施时，可通过如下方式计算每一对SYN包和ACK包的到达时间的差值：将抽样得到网络流中的SYN包存储到第一临时数据表中，将抽样得到网络流中的ACK包存储到第二临时数据表中；通过联合查询的方式，从两个临时数据包中查找到匹配的SYN包和ACK包；计算查找到的匹配的SYN包和ACK包的到达时间的差值，得到网络时延数据。

具体地，可通过join查询的方式，查找到五元组相同且发送序号相差1的SYN包和ACK包，作为一对匹配的SYN包和ACK包，并计算每一对匹配的SYN包和ACK包的自定包头中的到达时间的差值得到网络时延数据。进一步地，还可以对超过异常值的网络时延数据进行剔除处理，以剔除一些明显的错误数据，提高统计结果的准确性。

进一步地，在分地域统计的基础上，还可以对同一地域中各运营商的网络的网络时延数据分别进行统计，以获得各运营商的网络时延统计结果。为此，本申请实施例的方法还包括如下步骤：针对每个地域的网络时延数据，根据IP地址翻译得到的运营商信息，将该地域的网络时延数据按对应的运营商信息分别进行统计，得到该地域中各运营商的网络时延统计结果。

具体地，IP地址表中还记录了各IP地址对应的运营商信息，可通过查讯IP地址表的方式得到每一对SYN包和ACK包对应的运营商信息。

例如，运营商A、B、C分别为北京市的客户端提供网络设备，在得到针对北京市的网络时延数据的基础上，可根据各网络时延数据对应的运营商信息，按运营商A、B、C，对北京市的网络时延数据进行划分，得到北京市的运营商A对应的网络时延统计结果，北京市的运营商B对应的网络时延统计结果，以及北京市的运营商C对应的网络时延统计结果。这样，可实现对不同运营商的网络质量进行监测。

进一步地，客户端与服务器之间传输的数据包括两个数据流方向：客户端流向服务器的第一方向(即入方向)和服务器流向客户端的第二方向(即出方向)，每个方向传输所需的网络时延可能不同，为此，在上述任一实施例的基础上，可对两个数据流方向分开进行统计，得到每个数据流方向上的网络时延统计结果。

具体地，针对每一地域，分别统计该地域的网络时延数据在不同数据流方向上的分布结果，得到该地域的网络时延统计结果。其中，网络时延数据对应的数据流方向根据该网络时延数据对应的SYN包和ACK包的数据流方向确定，若确定出该网络时延数据的SYN包和ACK包的数据流方向为第一方向，则该网络时延数据对应的数据流方向为第一方向，若确定出该网络时延数据的SYN包和ACK包的数据流方向为第二方向，则该网络时延数据对应的数据流方向为第二方向。

进一步地，若某一地域内包括多个运营商，还可以统计各运营商分别在第一方向和第二方向上的网络时延统计结果。针对该地域内的每个运营商，分别统计该运营商的网络时延数据在不同数据流方向上的分布结果，得到该运营商在该地域内的网络时延统计结果。

实际应用中，可以时间序列的形式存储各地域以及各运营商对应的网络时延统计结果。用户可通过网络时延测量装置提供的查询接口输入查询条件，网络时延测量装置基于存储的各地域或各运营商对应的网络时延统计结果，查询到符合条件的网络时延统计结果并展示。其中，查询条件包括时间长度、地域和运营商。

参考图4A，用户可通过查询界面输入查询条件，此处输入的查询条件包括5分钟、电信、北京，点击查询按钮后将查询条件发送给网络时延测量装置，网络时延测量装置从存储的统计结果中查询到5分钟内北京市电信的网络时延统计结果，根据查询到的网络时延统计结果绘制曲线图，并在用户的终端设备上展示，曲线图的横轴为时间，纵轴为网络时延，这样用户可以直观地获知北京市电信在5分钟内的网络时延情况，当用户将操作光标移动至曲线上的某一点时，可展示该点处的时间信息以及网络时延数据。若统计了两个数据流方向的网络时延情况，还可以绘制两个数据流方向对应的曲线并展示，参考图4A，分别展示了5分钟内北京市电信在入方向(即第一方向)和出方向(即第二方向)上的网络时延统计结果。

实际应用中，当用户希望查询该服务器的网络出口处的整体网络时延数据时，用户可仅输入时间长度这一查询条件，例如5分钟，点击查询按钮后将查询条件发送给网络时延测量装置，网络时延测量装置从存储的统计结果中查询到5分钟内所有地域的网络时延统计结果，根据查询到的网络时延统计结果绘制曲线图，得到如图4B所示的曲线图。

实际应用中，网络时延测量装置还可以存储每个网络流对应的网络时延数据，这样用户还可以根据IP地址查询到各客户端与服务器之间的网络时延情况。参考图4C，用户可通过查询界面输入查询条件，此处输入的查询条件包括5分钟、电信、广东和客户端A的IP地址，点击查询按钮后将查询条件发送给网络时延测量装置，网络时延测量装置从存储的统计结果中查询到5分钟内广东省电信网络中的客户端A的网络时延统计结果，根据查询到的网络时延统计结果绘制曲线图，并在用户的终端设备上展示，曲线图的横轴为时间，纵轴为网络时延，这样用户可以快速精准地查询到每个客户端的网络时延情况。

在上述任一实施例的基础上，可以根据网络时延统计结果，确定是否需要进行报警处理。具体地，根据各地域的网络时延统计结果，确定各地域的网络质量是否异常；对网络质量异常的地域进行报警处理。

具体实施时，针对每一地域，可根据当前时刻前预设时长内该地域的网络时延统计结果，确定该地域的网络质量是否异常。例如，可计算当前时刻前预设时长内该地域的网络时延统计结果的平均值，当平均值超过预设的第一异常值时，确定该地域的网络质量异常，并进行报警处理。或者，可从当前时刻前预设时长内该地域的网络时延统计结果中确定出网络时延数据的峰值，当峰值超过预设的第二异常值时，确定该地域的网络质量异常，并进行报警处理。或者，可从当前时刻前预设时长内该地域的网络时延统计结果中确定出超过第三异常值的网络时延数据，若超过第三异常值的网络时延数据的数量超过预设数量，确定该地域的网络质量异常，并进行报警处理。当然，确定某一地域的网络质量是否异常的方式不限于上述列举的方式。

具体实施时，针对每个地域，还可以根据各运营商的网络时延统计结果，确定各运营商的网络质量是否异常，对网络质量异常的运营商进行报警处理。检测运营商的网络质量是否异常的方式可参考检测各地域的网络质量的方式，不再赘述。

具体实施时，可通过与网络时延测量装置连接的报警系统进行报警处理。报警系统可包括报警服务器和报警终端，报警服务器可以是一台服务器、若干台服务器组成的服务器集群或云计算中心，报警终端可以是专用的报警设备，或运维人员、监管人员等使用的终端设备。网络时延测量装置确定出网络质量异常的地域或运营商后发送给报警服务器，报警服务器生成相应的报警信息，将报警信息发送给预先配置好的接收报警信息的报警终端，报警终端展示接收到的报警信息。若报警终端为专用的报警设备，可直接在报警设备的显示屏上弹出报警窗口，在报警窗口中展示网络异常的地域或运营商的相关信息以及网络时延统计结果，同时可通过终端设备发出报警提示音。若报警终端为运维人员、监管人员等使用的终端设备，如智能手机等，可通过邮件、短信、电话等任意一种通讯方式将报警信息发送至报警终端，以提醒运维人员或监管人员尽快进行相关处理，运维人员或监管人员可通过邮件、短信中的内容查看到网络异常的地域或运营商的相关信息以及网络时延统计结果。

本申请实施例的网络时延测量方法可实现秒级监测，因此，能够实时监测各地域或各运营商的网络时延，实现秒级报警处理。

基于上述针对网络质量异常的检测，本申请实施例的方法还包括如下步骤:切换网络质量异常的地域内的客户端接入服务器的网络。具体切换的方式，可根据使用的网络切换技术等确定，本申请实施例不作限定。

例如，实际应用中，同一地域内通常包含多个运营商提供的网络，单个运营商也可能为同一地域的提供多个网络，该地域的客户端可通过任一网络接入服务器。在此基础上，当检测到网络质量异常的地域或运营商时，可切换网络质量异常的地域内的客户端接入服务器的网络。例如，某一地域中存在两个可用的网络Net₁和Net₂，若检测到网络Net₁的网络质量异常，则可将该地域的网络切换为Net₂，切换网络后，该地域的客户端通过网络Net₂接入服务器。

例如，实际应用中，还可通过BGP(Border Gateway Protocol，边界网关协议)网络访问跨地域实时切换技术，实现对跨地域的网络间的网络出口的灵活切换和调度，提高网络架构的冗余能力。结合上述和“BGP网络访问跨地域实时切换”技术和本申请实施例中的网络时延测量方法，可实现跨地域的网络自动切换，提高网络抗灾能力。例如，当检测到华南电信的网络质量异常时，可通过BGP网络访问跨地域实时切换技术，将华南电信的访问请求流量切换至网络质量正常的华东电信，即使用华南电信的客户端可通过华东电信的网络接入服务器，从而正常获取到相应的网络服务。

如图6所示，基于与上述网络时延测量方法相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种网络时延测量装置60，包括获取模块601、翻译模块602和统计模块603。

获取模块601，用于从网络时延测量装置获取到的客户端与服务器之间传输的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包。

翻译模块602，用于对获得的多对SYN包和ACK包中的每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域。

统计模块603，用于根据各地域的网络时延数据，得到各地域的网络时延统计结果，各地域的网络时延数据包括该地域中所有对SYN包和ACK包的到达时差，每一对SYN包和ACK包的到达时差为该SYN包和该ACK包到达网络时延测量装置的时间差。

可选地，统计模块603，还用于针对每个地域的网络时延数据，根据IP地址翻译得到的运营商信息，将所述地域的网络时延数据按对应的运营商信息分别进行统计，得到所述地域中各运营商的网络时延统计结果。

可选地，统计模块603，具体用于针对每一地域，分别统计所述地域的网络时延数据在不同数据流方向上的分布结果，得到所述地域的网络时延统计结果，所述网络时延数据对应的数据流方向根据所述网络时延数据对应的SYN包和ACK包的数据流方向确定，所述数据流方向包括客户端流向服务器的方向和服务器流向客户端的方向。

可选地，统计模块603，具体用于：针对每一地域，根据所述地域的各网络时延数据对应的时间数据，确定属于同一单位统计时长内的网络时延数据的平均值，将各单位统计时长内的平均值按时序排列，得到所述地域的网络时延统计结果，所述时间数据根据确定网络时延数据的SYN包或ACK包的到达网络时延测量装置的时刻确定。

可选地，报警模块604，用于根据各地域的网络时延统计结果，确定各地域的网络质量是否异常；对网络质量异常的地域进行报警处理。

可选地，报警模块604，还用于切换网络质量异常的地域内的客户端接入服务器的网络。

可选地，获取模块601，具体用于计算各网络流对应的五元组的哈希值，其中，具有相同五元组的数据包属于同一网络流；根据各网络流对应的哈希值，按预设的抽样率抽取出多个网络流；从抽取出的网络流的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包。

本申请实施例提的网络时延测量装置与上述网络时延测量方法采用了相同的发明构思，能够取得相同的有益效果，在此不再赘述。

基于与上述网络时延测量方法相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备具体可以为服务器、服务器集群或云服务器等。如图7所示，该电子设备70可以包括处理器701和存储器702。

处理器701可以是通用处理器，例如中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

存储器702作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器可以包括至少一种类型的存储介质，例如可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器、随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)、静态随机访问存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，PROM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、带电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。存储器是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。本申请实施例中的存储器702还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置，用于存储程序指令和/或数据。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于储存为上述电子设备所用的计算机程序指令，其包含用于执行上述弹幕处理方法的程序。

上述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NAND FLASH)、固态硬盘(SSD))等。

以上，以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请实施例的方法，不应理解为对本申请实施例的限制。本技术领域的技术人员可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种网络时延测量方法，其特征在于，包括：

从网络时延测量装置获取到的客户端与服务器之间传输的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包；

对所述多对中每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域；

针对每一地域，根据所述地域的各网络时延数据对应的时间数据，确定属于同一单位统计时长内的网络时延数据的平均值，将各单位统计时长内的平均值按时序排列，得到所述地域的网络时延统计结果，所述时间数据根据确定网络时延数据的SYN包或ACK包到达所述网络时延测量装置的时刻确定，各所述地域的所述网络时延数据包括所述地域中所有对SYN包和ACK包的到达时差，每一对SYN包和ACK包的到达时差为所述SYN包和所述ACK包到达所述网络时延测量装置的时间差；

根据各所述地域的网络时延统计结果是否超过设定门限值，确定各所述地域的网络质量是否异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

针对每个地域的网络时延数据，根据IP地址翻译得到的运营商信息，将所述地域的网络时延数据按对应的运营商信息分别进行统计，得到所述地域中各运营商的网络时延统计结果。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

针对每一地域，分别统计所述地域的网络时延数据在不同数据流方向上的分布结果，得到所述地域的网络时延统计结果，所述网络时延数据对应的数据流方向根据所述网络时延数据对应的SYN包和ACK包的数据流方向确定，所述数据流方向包括客户端流向服务器的方向和服务器流向客户端的方向。

4.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，还包括：

对网络质量异常的地域进行报警处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

切换网络质量异常的地域内的客户端接入服务器的网络。

6.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，通过如下方式获得多对匹配的SYN包和ACK包：

计算各网络流对应的五元组的哈希值，其中，具有相同五元组的数据包属于同一网络流；

根据各网络流对应的哈希值，按预设的抽样率抽取出多个网络流；

从抽取出的网络流的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包。

7.一种网络时延测量装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于从网络时延测量装置获取到的客户端与服务器之间传输的数据包中，获得多对匹配的SYN包和ACK包；

翻译模块，用于对所述多对中每一对SYN包和ACK包进行IP地址翻译，得到每一对SYN包和ACK包对应的地域；

统计模块，用于针对每一地域，根据所述地域的各网络时延数据对应的时间数据，确定属于同一单位统计时长内的网络时延数据的平均值，将各单位统计时长内的平均值按时序排列，得到所述地域的网络时延统计结果，所述时间数据根据确定网络时延数据的SYN包或ACK包到达所述网络时延测量装置的时刻确定，各所述地域的所述网络时延数据包括所述地域中所有对SYN包和ACK包的到达时差，每一对SYN包和ACK包的到达时差为所述SYN包和所述ACK包到达所述网络时延测量装置的时间差；

报警模块，用于根据各所述地域的网络时延统计结果是否超过设定门限值，确定各所述地域的网络质量是否异常。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

Images