CN111314179A - 网络质量检测方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

网络质量检测方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种网络质量检测方法、装置、设备和存储介质。该方法包括：在核心交互机处获取客户端的流量数据包；根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表；基于所述连接会话表确定所述客户端的网络质量信息。本发明实施例的技术方案，通过在核心交互机获取的流量数据包检测客户端的网络质量，减少了网络质量检测过程的通信带宽占用，提高了检测地址的真实性，提高了网络质量检测的准确性。

Description

网络质量检测方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种网络质量检测方法、装置、车辆和存储介质。
背景技术
企业数据中心通过web、app等方式对互联网用户提供视频、直播等业务时，网络指令对用户得使用体验至关重要，因为用户分布在不同的地域，使用不同的IP地址和运营商网络不同，因此实时识别用户的网络质量并进行调优，对提高服务的质量具有重要的作用。
现有网络质量的探测包括两种，一种是客户端定时向服务端发送数特点数量的检测报文，服务器端统计接收到的检测报文的数量，判定网络质量；另一种是在数据中心对外提供的每台服务器上strace内核协议栈，获取目标网络地址的网络质量信息。然而上述存在以下几个不足：占用通信带宽，被探测地址非真实用户，探测结果不够真实，此外，服务器占用过多，维护管理难度较高，服务器负载过大。
发明内容
本发明提供一种网络质量检测方法、装置、设备和存储介质，以降低网络质量检测过程的带宽占用，提高网络质量检测的准确性，降低服务器维护难度。
第一方面，本发明实施例提供了一种网络质量检测方法，该方法包括：
在核心交互机处获取流量数据包；
根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表；
基于所述连接会话表确定客户端的网络质量信息。
第二方法，本发明实施例提供了一种网络质量检测装置，该装置包括：
包获取模块，用于在核心交互机处获取流量数据包；
表维护模块，用于根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表；
信息确定模块，用于基于所述连接会话表确定客户端的网络质量信息。
第三方面，本发明实施例提供了一种设备，该设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例中任一所述的网络质量检测方法。
第四方面，本发明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，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的网络质量检测方法。
本发明实施例的技术方案，通过在核心交换机处获取流量数据包，获取各流量数据包中的五元组以维护连接会话表，并根据连接会话表确定客户端的网络质量信息，实现了客户端的网络质量检测，减少通信带宽占用，提高网络质量检测的真实性，减少不必要的服务器占用，可提高服务器通信性能。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种网络质量检测方法的流程图；
图2是本发明实施例一提供的一种网络质量检测方法的硬件架构图；
图3是本发明实施例二提供的一种网络质量检测方法的流程图；
图4是本发明实施例二提供的一种丢包检测的示例图；
图5是本发明实施例三提供的一种网络质量检测装置的结构示意图；
图6是本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构，此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种网络质量检测方法的流程图，本实施例可适用于检测客户端网络质量的情况，该方法可以由网络质量检测装置来执行，该装置可以采用硬件和/或软件的方式来实现，参见图1，本发明实施例提供的方法包括：
步骤101、在核心交互机处获取客户端的流量数据包。
其中，核心交换机可以是企业数据中心中将外网数据交换到数据中心内部的设备，客户端的流量数据包均可以通过核心交互机传输到企业数据中心。流量数据包可以是客户端与企业数据中心进行数据交换的数据包，流量数据包可以通过连接会话传递，例如，流量数据包可以在客户端与企业数据中心建立TCP会话连接后传递到企业数据中心。
在本发明实施例中，可以在核心交换机处对客户端的流量数据包进行抓取，例如，可以在网络入侵检测系统(Network Instrusion Detection System,NIDS)中对核心交换机处设置镜像端口抓取流入到核心交换机的流量数据包，可以理解的是，流量数据包的来源客户端可以为多个。图2是本发明实施例一提供的一种网络质量检测方法的硬件架构图，参见图2，核心交换机可以是可以企业数据中心进行与外网中客户端进行数据交换的核心设备。流量数据包可以均通过核心交换机流入企业数据中心，可以通过在NISD设置端口镜像抓取流经核心交换机的流量数据包。
步骤102、根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表。
进一步，在上述发明实施例的基础上，五元组包括源IP地址、目的IP地址、源端口地址、目的端口地址和传输层协议。
其中，五元组可以是流量数据包进行通信传输的信息集合，流量数据包可以通过五元组在客户端和企业数据中心之间传递，可以理解的是，五元组可以具体包括源IP地址、目的IP地址、源端口地址、目的端口地址和传输层协议。连接会话表可以是存储会话连接信息的数据表，可以包括流量数据包的上/下行流量大小、上/下行包数据、上/下行方向以及连接序列号等信息。
具体的，可以预先创建一个连接会话表，当获取到流量数据包时，可以提取流量数据包中的连接信息存储到连接会话表中，流量数据包的连接信息可以按照不同的会话连接存储，例如，可以将属于相同TCP会话连接的流量数据包的连接信息存储到连接会话表中相同的表项中，可以将相同TCP会话连接中传输的流量数据包的五元组合并存储。
步骤103、基于所述连接会话表确定所述客户端的网络质量信息。
其中，网络质量信息可以是反映客户端与企业数据中心进行流量数据包传递质量的数据，可以包括数据丢包率和传输时延等。
具体的，连接会话表可以存储有各客户端与企业数据中心的连接会话的相关信息，可以通过连接会话表中的连接信息确定出各客户端的网络质量信息，网络质量信息可以包括客户端对应的连接会话的上/下性方向的包数据、丢包数量和响应时长等信息。例如，可以根据连接会话表统计各客户端的连接会话中丢包数量与全部数据包比值作为对应客户端的丢包率。
本发明实施例的技术方案，通过在核心交互机出获取客户端的流量数据包，通过流量数据包的五元组维护连接会话表，根据连接会话表确定客户端的网络质量信息，实现了客户端网络质量的快速检测，降低了检测过程的带宽占用，提高了网络质量检测的真实性。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，连接会话表包括至少一个连接会话的连接信息，所述连接信息至少包括上/下行流量大小、上/下行包数据和上/下行方向和TCP序列号中一种。
在本发明实施例中，预先设置有一个连接会话表，当客户端通过连接会话与企业数据中心进行数据交互时，可以根据客户端的流量数据包对连接会话表进行维护，可以理解的是，连接会话表中存储的信息是客户端与企业数据中心的连接会话的相关信息，例如，连接会话信息中可以存储TCP会话连接的相关信息，如上/下行流量大小、上/下行包数据、上/下行方向、TCP序列号SequenceNumber等。
实施例二
图3是本发明实施例二提供的一种网络质量检测方法的流程图，本发明实施例是以上述发明实施例为基础的具体化，参见图3，本发明实施例的方法包括：
步骤201、建立所述核心交换机的端口镜像。
其中，端口镜像可以是在核心交换机上，将一个或多个源端口的流量数据包转发到一个指定端口实现网络监听的功能。
具体的，可以在核心交换机上建立端口镜像，例如，可以将核心交换机中的数据端口获取到的流量数据包转发到NIDS设备的目标端口，实现核心交换机的端口镜像。
步骤202、通过所述端口镜像从所述核心交换机的网卡抓取流量数据包。
在本发明实施例中，可以通过开源的DPDK框架从网卡上抓取端口镜像获取到的流量数据包，可以理解的是，抓取流量数据包的方式不限于使用DPDK框架，还可以使用pcap或pf_ring等框架捕镜像端口中的流量数据包。
步骤203、解析所述流量数据包中的通信信息以生成五元组。
具体的，通信信息可以是流量数据包进行数据传递使用的信息，可以是连接会话的源地址、目的地址、目的端口、源端口和传输层协议等信息，可以将流量数据包读取到内存中进行解析以获取源地址、目的地址、目的端口、源端口和传输层协议等信息作为五元组。
步骤204、根据所述五元组在所述连接会话表中查找对应的连接会话，若查找到，则根据所述五元组更新所述连接会话，否则，根据所述五元组在所述连接会话表中创建新的连接会话。
在本发明实施例中，可以一直维护有一个连接会话表，该连接会话表中可以包括有连接会话的上/下行流量大小、上/下行包数据、上/下行方向、TCP序列号SequenceNumber等信息，当获取到流量数据包的五元组时，可以根据该五元组在连接会话表中进行查找所属的连接会话，若可以查找到对应的连接会话，可以确定该连接会话已经存在于连接会话表中，可以根据流量数据包的五元组更新连接会话表中该连接会话的相关信息，例如，可以更新连接会话的数据包总数、丢包数量和传输时延等信息，若在连接会话表中查找不到对应的连接会话，则可以根据五元组创建新的连接会话。
步骤205、当客户端的连接会话结束时，查找所述连接会话表内所述连接会话对应的重传包数量、上/下行包数据和包响应时间。
其中，重传包数量可以是在连接会话持续过程中，发送失败并重新发送的流量数据包的数量。例如，图4是本发明实施例二提供的一种丢包检测的示例图，参见图4，TCP会话连接可以是可靠连接，如果接收端未接受并确认发送端发送给接收端的数据包时，发送端会进行重传处理，根据该特性，识别整个会话过程中的TCP重传包，即可检测当前TCP连接的丢包情况。
在本发明实施例中，当客户端结束连接会话时，通过该连接会话连接过程的流量数据包的传输情况确定客户端的网络质量，具体针对结束的连接会话，可以统计该连接会话在持续时间内的重传数据包的数量、上/下行包数据和包响应时间。
步骤206、将所述重传包数量、所述上/下行包数据和所述包响应时间作为所述客户端对应的网络质量信息。
在本发明施例中，可以通过重传包数量和所述上/下行包数据和所述包响应时间等信息作为客户端的网络质量信息，例如，可以将重传包数量占上/下行包数据的比例作为丢包率，可以将丢包率作为网络质量信息，也可以通过对重传包数量、所述上/下行包数据和所述包响应时间进行加权计算生成一个网络质量衡量指标作为网络质量信息。
步骤207、通过本地日志和/或Kafka push消息存储所述网络质量信息。
具体的，网络质量信息可以通过本地日志和/或Kafka push消息的方式持久化存储网络质量信息，例如，当TCP连接结束时,记录该TCP连接的上/下行方向的包数据、丢包数量等信息，包响应时长等信息。记录方式不限于本地日志，kafka push消息等。
步骤208、根据所述网络质量信息调整所述客户端的网络配置以进行网络质量调优。
其中，网络配置可以是更改客户端的会话连接的配置，可以包括更改路由表信息，以改变流量数据包的传递路径，从而达到调制优选路径的目标。
具体的，可以将客户端的网络质量信息与预设的监控阈值进行比较，当客户端的网络质量信息高于监控阈值时，可以更改客户端的传输流量数据包的网络配置，实现网络质量的提高和用户体验的提升。示例性的，可以对网络质量数据进行聚合处理，按一定时间片段(如3min)进行统计，对在该时间端内的网络质量信息超过监控阈值的客户端进行路由信息的调整。
本发明实施例的技术方案，通过建立核心交换机的端口镜像，并在端口镜像处抓取流量数据包，解析该流量数据包的通信信息生成五元组，根据五元组在连接会话表中查找对应的连接会话，若存在，则根据五元组进行更新，若否，则根据五元组创建新的连接会话，当连接会话结束时，在连接会话表内查找该连接会话对应的重传包数量、上/下性包数据和包响应时间作为网络质量信息，存储网络质量信息并根据网络质量信息调整客户端的网络配置，实现网络质量检测的快速进行，减少通信带宽占用，提高网络质量检测的真实性，减少不必要的服务器占用，可提高服务器通信性能，同时，通过网络质量对客户端的网络进行调优，降低流量数据包的丢失率，提高客户端网络质量。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述解析所述流量数据包中的通信信息以生成五元组，包括：
获取流量数据包在内存中的缓冲区地址和缓冲区长度，并筛选出所述流量数据包的通信协议；根据所述缓冲区地址、所述缓冲区长度和通信协议解析所述流量数据包中的通信信息以生成五元组。
在本发明实施例中，可以获取到流量数据包的缓冲区地址和缓冲区长度，可以根据缓冲区地址和缓冲区长度确定流量数据包在内存中缓冲区的位置，可以按照通信协议的格式在缓冲区中读取流量数据包的源ip、目的ip、源端口、目的端口和传输层协议等通信信息组成五元组。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述根据所述网络质量信息调制所述客户端的网络配置以进行网络质量调优，包括：
针对各客户端，统计网络质量信息中阈值时间内的包数据数量、重传包数量和包响应时间；获取所述包数据数量、重传包数量和包响应时间超过阈值条件的客户端IP地址；更改所述客户端IP地址对应的IP网段和/或起源ASN路由信息以调优所述客户端的网络质量。
具体的，可以将网络质量信息按照不同的客户端进行统计，获取阈值时间内的包数据数量、重传包数量和包响应时间，其中，阈值时间可以是一段时间，例如三分钟或者五分钟等。可以将统计后的包数据数量、重传包数量和包响应时间与阈值条件进行对比，当超过阈值条件时，可以理解的是，阈值条件可以是判断客户端网络质量较差的条件，例如，可以是具体的丢包率或者包响应时间，丢包率可以具体是重传包数量与包数据数量的比值。超过阈值条件可以是指客户端的丢包率超过阈值条件中的预设丢包率，可以获取该客户端的IP地址，可以更改该IP地址对应的IP网段或者起源ASN的路由信息，使得客户端具有网络质量更好的传输链路。
实施例三
图5是本发明实施例三提供的一种网络质量检测装置的结构示意图，可执行本发明任意实施例所提供网络质量检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。该装置可以由软件和/或硬件实现，具体包括：包获取模块301、表维护模块302和信息确定模块303。
包获取模块301，用于在核心交互机处获取流量数据包。
表维护模块302，用于根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表。
信息确定模块303，用于基于所述连接会话表确定客户端的网络质量信息。
本发明实施例的技术方案，通过包获取模块在核心交互机出获取客户端的流量数据包，表维护模块通过流量数据包的五元组维护连接会话表，信息确定模块根据连接会话表确定客户端的网络质量信息，实现了客户端网络质量的快速检测，降低了检测过程的带宽占用，提高了网络质量检测的真实性。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，包获取模块301包括：
端口镜像单元，用于建立所述核心交换机的端口镜像。
包抓取单元，用于通过所述端口镜像从所述核心交换机的网卡抓取流量数据包。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，表维护模块302包括：
包解析单元，用于解析所述流量数据包中的通信信息以生成五元组。
连接会话表单元，用于根据所述五元组在所述连接会话表中查找对应的连接会话，若查找到，则根据所述五元组更新所述连接会话，否则，根据所述五元组在所述连接会话表中创建新的连接会话。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，包解析单元具体用于：
获取流量数据包在内存中的缓冲区地址和缓冲区长度，并筛选出所述流量数据包的通信协议；根据所述缓冲区地址、所述缓冲区长度和通信协议解析所述流量数据包中的通信信息以生成五元组。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，表维护模块302中的所述五元组包括源IP地址、目的IP地址、源端口地址、目的端口地址和传输层协议。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，表维护模块302中的所述连接会话表包括至少一个连接会话的连接信息，所述连接信息至少包括上/下行流量大小、上/下行包数据和上/下行方向和TCP序列号中一种。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，信息确定模块303包括：
信息查找单元，用于当客户端的连接会话结束时，查找所述连接会话表内所述连接会话对应的重传包数量、上/下行包数据和包响应时间。
网络质量信息单元，用于将所述重传包数量、所述上/下行包数据和所述包响应时间作为所述客户端对应的网络质量信息。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，网络质量检测装置还包括：
网络调优模块，用于根据所述网络质量信息调整所述客户端的网络配置以进行网络质量调优。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，网络调优模块包括：
数据统计单元，用于针对各客户端，统计网络质量信息中阈值时间内的包数据数量、重传包数量和包响应时间。
异常IP确定单元，用于获取所述包数据数量、重传包数量和/或包响应时间超过阈值条件的客户端IP地址。
调优配置单元，用于更改所述客户端IP地址对应的IP网段和/或起源ASN路由信息以调优所述客户端的网络质量。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，网络质量检测装置还包括：
信息存储模块，用于通过本地日志和/或Kafka push消息存储所述网络质量信息。
实施例四
图6是本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图，如图6所示，该设备包括控制器40、存储器41、输入装置42和输出装置43；设备中控制器40的数量可以是一个或多个，图6中以一个控制器40为例；设备中的处理器40、存储器41、输入装置42和输出装置43可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
存储器41作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的网络质量检测方法对应的程序模块(例如，包获取模块301、表维护模块302和信息确定模块303)。控制器40通过运行存储在存储器41中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的网络质量检测方法。
存储器41可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器41可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器41可进一步包括相对于控制器40远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置42可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置43可包括显示屏等显示设备。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种网络质量检测方法，该方法包括：
在核心交互机处获取客户端的流量数据包；
根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表；
基于所述连接会话表确定所述客户端的网络质量信息。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的网络质量检测方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述网络质量检测装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种网络质量检测方法，其特征在于，包括：
在核心交互机处获取客户端的流量数据包；
根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表；
基于所述连接会话表确定所述客户端的网络质量信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在核心交换机处获取流量数据包，包括：
建立所述核心交换机的端口镜像；
通过所述端口镜像从所述核心交换机的网卡抓取流量数据包。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表，包括：
解析所述流量数据包中的通信信息以生成五元组；
根据所述五元组在所述连接会话表中查找对应的连接会话，若查找到，则根据所述五元组更新所述连接会话，否则，根据所述五元组在所述连接会话表中创建新的连接会话。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述解析所述流量数据包中的通信信息以生成五元组，包括：
获取流量数据包在内存中的缓冲区地址和缓冲区长度，并筛选出所述流量数据包的通信协议；
根据所述缓冲区地址、所述缓冲区长度和通信协议解析所述流量数据包中的通信信息以生成五元组。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述五元组包括源IP地址、目的IP地址、源端口地址、目的端口地址和传输层协议。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接会话表包括至少一个连接会话的连接信息，所述连接信息至少包括上/下行流量大小、上/下行包数据和上/下行方向和TCP序列号中一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述连接会话表确定客户端的网络质量信息：
当客户端的连接会话结束时，查找所述连接会话表内所述连接会话对应的重传包数量、上/下行包数据和包响应时间；
将所述重传包数量、所述上/下行包数据和所述包响应时间作为所述客户端对应的网络质量信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述网络质量信息调整所述客户端的网络配置以进行网络质量调优。
9.根据要求要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络质量信息调整所述客户端的网络配置以进行网络质量调优，包括：
针对各客户端，统计网络质量信息中阈值时间内的包数据数量、重传包数量和包响应时间；
获取所述包数据数量、重传包数量和/或包响应时间超过阈值条件的客户端IP地址；
更改所述客户端IP地址对应的IP网段和/或起源ASN路由信息以调优所述客户端的网络质量。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过本地日志和/或Kafka push消息存储所述网络质量信息。
11.一种网络质量检测装置，其特征在于，包括：
包获取模块，用于在核心交互机处获取流量数据包；
表维护模块，用于根据所述流量数据包中的五元组维护连接会话表；
信息确定模块，用于基于所述连接会话表确定客户端的网络质量信息。
12.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-10中任一所述的网络质量检测方法。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-10中任一所述的网络质量检测方法。
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