CN111371640B - 一种基于sdn控制器的流量采集分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SDN控制器的流量采集分析方法及系统，其中流程采集分析方法包括：首先由管理模块的前端发送流量数据采集策略；之后集中控制器模块获取所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至流量数据采集模块；检测流量数据采集模块的工作环境；根据所述流量数据采集模块的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据；最后分析所述采集数据。本发明可以集中控制所有的采集设备，减少运维人员压力，且采用软硬件解耦方式，即能部署在物理边界，也能以虚拟机的方式部署在云主机内部进行流量采集。
Description
技术领域
本发明属于SDN网络技术领域，具体涉及一种基于SDN控制器的流量采集分析方法及系统。
背景技术
随着数据中心的日益庞大，以及越来越高的安全、性能、审计等要求，管理员需要在数据中心内部对流量进行牵引到第三方分析设备。
越来越多的搜索、并行计算等大流量业务，需要大量的服务器组成集群，协同完成工作，这导致服务器之间的流量变得非常大，据统计早期数据中心的流量，80％为南北向流量，现在已经转变成80％为东西向流量。数据中心网络流量由“南北”为主转变为“东西”为主，主要是随着云计算的到来，越来越丰富的业务对数据中心的流量模型产生了巨大的冲击，如搜索、并行计算等业务，需要大量的服务器组成集群系统，协同完成工作，这导致服务器之间的流量变得非常大。随之带来了网络运维监控、网络运营、网络安全等方方面面的挑战。
传统的监控或安全解决方案，通常是基于固定物理边界的监控或安全防护，通过端口镜像方式采集数据中心南北向出口流量到第三方分析设备。所以传统专用设备无法统一管理，只能单台登录上去配置，且传统专用设备软硬件耦合度很高，无法部署在虚拟环境，即无法采集虚拟环境中的东西向流量。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，本发明提供一种基于SDN控制器的流量采集分析方法及系统，能集中控制所有的采集设备，减少运维人员压力。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于SDN控制器的流量采集分析方法，包括：
管理模块的前端发送流量数据采集策略；
集中控制器模块获取所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至流量数据采集模块；
检测流量数据采集模块的工作环境；
根据所述流量数据采集模块的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据；
分析所述采集数据。
其中，所述工作环境包括：Vmware环境、Openstack环境和物理环境，所述根据所述流量数据采集模块的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据，具体包括：
当工作环境为Vmware时，通过vsphere的分布式端口镜像采集指定虚拟机流量：
当工作环境为Openstack时，通过packet_mmap零拷贝技术，从网卡驱动中抓取流量数据的原始数据包；
当工作环境为物理环境时，通过端口镜像的方式采集物理交换机的流量。
其中，所述流量采集分析方法还包括：将采集到的流量数据按照管理模块的前端发送流量数据采集策略中定义的流表格式进行数据过滤和去重处理。
其中，所述分析所述采集数据具体是通过第三方分析设备分析所述采集数据。
其中，所述流量采集分析方法还包括展示流量数据。
其中，流量数据采集模块通过openflow协议连接集中控制器模块，接收管理模块下发的命令。
本发明实施例还提供一种基于SDN控制器的流量采集分析系统，包括管理模块、集中控制器模块、流量数据采集模块和流量分析模块；
所述管理模块用于向所述集中控制器模块发送流量数据采集策略；
所述集中控制器模块用于获取所述管理模块发送的所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至所述流量数据采集模块，并检测所述流量数据采集模块的工作环境；
所述流量数据采集模块用于根据其工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据；
所述流量分析模块用于分析所述采集数据。
其中，所述流量数据采集模块包括：Vmware环境数据采集模块，Openstack环境数据采集模块，物理环境数据采集模块；
所述Vmware环境数据采集模块，用于通过vsphere的分布式端口镜像采集指定虚拟机流量；
所述Openstack环境数据采集模块，用于通过packet_mmap零拷贝技术，从网卡驱动中抓取流量数据的原始数据包；
所述物理环境数据采集模块，用于通过端口镜像的方式采集物理交换机的流量。
其中，所述流量采集分析系统还包括展示模块，用于展示流量数据。
其中，所述流量数据采集模块通过openflow协议连接所述集中控制器模块，接收所述管理模块下发的命令。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：能集中控制所有的采集设备，减少运维人员压力，且采用软硬件解耦方式，即能部署在物理边界，也能以虚拟机的方式部署在云主机内部进行流量采集。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例一一种基于SDN控制器的流量采集分析方法的流程示意图。
图2本发明实施例一一种基于SDN控制器的流量采集分析方法的另一流程示意图。
图3本发明实施例二一种基于SDN控制器的流量采集分析系统的原理框图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种基于SDN控制器的流量采集分析方法，包括以下步骤：
在步骤110中，管理模块的前端发送流量数据采集策略。
在步骤120中，集中控制器模块获取所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至流量数据采集模块。
在步骤130，检测流量数据采集模块的工作环境；
在步骤140中，根据所述流量数据采集模块的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据。
在步骤150中，分析所述采集数据。
由该实施例可见，本发明基于SDN控制器的流量采集分析的方法，首先由管理模块的前端发送流量数据采集策略；之后集中控制器模块获取所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至流量数据采集模块；检测流量数据采集模块的工作环境；根据所述流量数据采集模块的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据；最后分析所述采集数据。可以集中控制所有的采集设备，减少运维人员压力，且采用软硬件解耦方式，即能部署在物理边界，也能以虚拟机的方式部署在云主机内部进行流量采集。
图2是本发明实施例一一种基于SDN控制器的流量采集分析方法的另一流程图。如图2所示，包括以下步骤：
在步骤210中，管理模块的前端发送流量数据采集策略。这里的采集策略还具体包括：流量数据采集时长，采集流量数据的端的IP地址，需要进行去重处理等。作为一个示例，如采集目的为IP1.1.1.1的报文，并进行去重处理，采集时长为10分钟。
在步骤220中，集中控制器模块获取所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至流量数据采集模块。这里具体的集中控制器模块通过openflow协议将所述流表发送至流量数据采集模块。
在步骤230，检测流量数据采集模块的工作环境是否为Vmware环境、如果是则进入步骤231，通过vsphere的分布式端口镜像采集指定虚拟机流量。在优选实施例中，流量数据采集模块接收到流量数据采集指令之后，通过预设在宿主机的脚本，调用Vmware分布式端口镜像接口实现数据流量复制到流量数据采集模块，然后开始倒计时例如10分钟，时间到了就自动停止采集。
完成步骤231之后进入步骤240，发送所述采集数据至流量分析模块。
如果为否，则进入步骤232，检测流量数据采集模块的工作环境是否为Openstack环境，如果是，则进入步骤233，通过packet_mmap零拷贝技术，从网卡驱动中抓取流量数据的原始数据包。在优选实施例中，流量数据采集模块接收到流量数据采集指令之后，打开packet_mmap采集到宿主机的数据流量，然后开始倒计时例如10分钟，时间到了就自动停止采集。
之后进入步骤240，发送所述采集数据至流量分析模块。
如果为否，则进入步骤234，检测流量数据采集模块的工作环境是否为物理环境；如果是，则进入步骤235，通过端口镜像的方式采集物理交换机的流量。在优选实施例中，流量数据采集模块接收到流量数据采集指令之后，转换成流量表，打开端口收数据包，然后开始倒计时例如10分钟，时间到了就自动停止采集。
之后进入步骤240，发送所述采集数据至流量分析模块。如果都为否，则结束本次数据采集任务。
在优选实施例中，在进入步骤240之前，还包括，数据流量采集到了之后，将采集到的流量数据按照管理模块的前端发送流量数据采集策略中定义的流表格式进行数据过滤和去重处理。
作为一个示例，例如，过滤到IP地址为1.1.1.1的报文，将剩下的报文，进去去重处理。之后将处理后的流量数据，通过宿主机的物理端口转出到流量分析模块。
完成步骤240后，进入步骤250，分析所述采集数据。在优选实施例中，通过第三方分析设备分析所述采集数据。也可以通过本系统的分析设备分析所述采集数据。
由该实施例可见，本发明基于SDN控制器的流量采集分析的方法，首先由管理模块的前端发送流量数据采集策略；之后集中控制器模块获取所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至流量数据采集模块；检测流量数据采集模块的工作环境；根据所述流量数据采集模块的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据；最后分析所述采集数据。可以集中控制所有的采集设备，减少运维人员压力，且采用软硬件解耦方式，即能部署在物理边界，也能以虚拟机的方式部署在云主机内部进行流量采集。
与前述应用功能实现方法实施例相对应，本发明还提供了一种基于SDN控制器的流量采集分析的系统及相应的实施例。
图3是本发明实施例二一种基于SDN控制器的流量采集分析系统的原理框图。
参照图3，在一种基于SDN控制器的流量采集分析系统中可以包括：管理模块31、集中控制器模块32、流量数据采集模块33和流量分析模块34，
管理模块31，用于向集中控制器模块32供北向接口，应用使用控制器收集信息，利用控制器做分析，部署新的网络规则等。南向接口可支持多种协议，openflow1.0、openflow1.3、NETCONF、LISP、BGP、PCEP和SNMP等。
集中控制器模块32通过openflow1.3协议控制所有的流量数据采集模块33，通过页面下发采集策略到流量数据采集模块33中，采集策略可下发ACL过滤规则，黑白名单，流量去重等。通过openflow协议获取到所有采集设备的拓扑，并展示在前端页面。
流量数据采集模块33，用于根据所述流量数据采集模块33的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据。本发明流量数据采集模块33以虚拟机的方式部署在每台宿主机上，该虚拟机只需消耗1G内存即可，将需要采集的虚拟机流量通过SPAN复制到该流量数据采集模块33中，流量数据采集模块33通过openflow协议连接集中控制器模块32，接收控制器下发的命令。
在优选实施例中，所述流量数据采集块33块包括：Vmware环境数据采集模块331，Openstack环境数据采集模块332，物理环境数据采集模块333；
所述Vmware环境数据采集模块331，用于通过vsphere的分布式端口镜像采集指定虚拟机流量。
在优选实施例中，由于vmware是闭源系统，只能从其支持的功能上进行流量采集，在Vmware vsphere 5及以上版本中，分布式交换机提供了端口镜像功能，可以采集所需要监控的虚拟机之间的流量。
Openstack环境数据采集模块332，用于通过packet_mmap零拷贝技术，从网卡驱动中抓取流量数据的原始数据包。在优选实施例中，在Openstack私有云环境中，流量数据采集模块33以一个用户态进程方式部署在宿主机上，通过MMAP映射高效抓取宿主机的报文，并对不同的网卡接口进行区分。
物理环境数据采集模块333，用于通过端口镜像的方式采集物理交换机的流量。
在优选实施例中，在数据中心物理环境的出口，流量数据采集块33部署在通用X86架构上，通过端口镜像的方式获取到数据中心核心/汇聚/接入交换机的流量。
流量分析模块34，用于分析所述采集数据。在优选实施例中，流量分析模块34基于X86架构，通过集中控制器模块32将流量牵引到流量分析模块34，进行深度报文分析，流量分析模块34底层通过libpcap库将流量抓取到分析进程，流量分析模块34对其数据包进行拆分、解析，并通过定义7层协议的报文特征，形成DPI特征库，通过特征库识别常用2-7层协议。
流量分析模块34提供rest接口给管理模块31，可将识别出来的状态统一展示在前端页面。
在优选实施例中还包括展示模块(图未示出)，用于展示流量数据。
下面就本系统的各个模块相互协同工作原理进行说明，首先管理模块31的前端发送流量数据采集策略。这里的采集策略还具体包括：流量数据采集时长，采集流量数据的端的IP地址，是否需要进行去重处理等。作为一个示例，如采集目的为IP1.1.1.1的报文，并进行去重处理，采集时长为10分钟。
集中控制器模块32获取所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至流量数据采集模块33。这里具体的集中控制器模块32通过openflow协议将所述流表发送至流量数据采集模块33。
首先检测流量数据采集模块33的工作环境是否为Vmware环境如果是则由Vmware环境数据采集模块331通过vsphere的分布式端口镜像采集指定虚拟机流量。在优选实施例中，流量数据采集模块33接收到流量数据采集指令之后，通过预设在宿主机的脚本，调用Vmware分布式端口镜像接口实现数据流量复制到流量数据采集模块33，然后开始倒计时例如10分钟，时间到了就自动停止采集。
如果为否，则检测流量数据采集模块33的工作环境是否为Openstack环境，如果是，则由Openstack环境数据采集模块332通过packet_mmap零拷贝技术，从网卡驱动中抓取流量数据的原始数据包。在优选实施例中，流量数据采集模块33接收到流量数据采集指令之后，打开packet_mmap采集到宿主机的数据流量，然后开始倒计时例如10分钟，时间到了就自动停止采集。
如果为否，则检测流量数据采集模块33的工作环境是否为物理环境；如果是，则由物理环境数据采集模块333通过端口镜像的方式采集物理交换机的流量。在优选实施例中，物理环境数据采集模块333接收到流量数据采集指令之后，转换成流量表，然后开始倒计时例如10分钟，时间到了就自动停止采集。
完成数据采集之后发送所述采集数据至流量分析模块34。
在优选实施例中，数据流量采集到了之后，将采集到的流量数据按照管理模块31的前端发送流量数据采集策略中定义的流表格式进行数据过滤和去重处理。
作为一个示例，例如，过滤IP地址为1.1.1.1的报文，将剩下的报文，进去去重处理。之后将处理后的流量数据，通过宿主机的物理端口转出到流量分析模块34。
流量分析模块34分析所述采集数据。在优选实施例中，流量分析模块34为第三方分析设备，也可以通过在本实施例本系统设置流量分析模块34。
集中控制器模块32采用ODL，往下通过openflow协议和所有的流量数据采集模块33建立连接，也可获取流量数据采集模块33的一些基本状态：如端口流量等，流量数据采集模块33使用openvswitch，ODL可使用openflow协议对其下发流表进行操作和状态维护。往上通过rest接口对接应用层管理模块31，管理模块31可使用简洁的说明来下发策略配置，管理模块31又使用rest接口对接流量分析模块34，获取流量分析模块34的数据，形成流量可视化页面，统一展示在管理模块31的界面。
流量数据采集模块33和流量分析模块34通过监控网络来传递数据，流量数据采集模块33和集中控制器模块32通过管理网来建立连接。管理模块31和集中控制器模块32部署在同台设备上。
通过本实施例的SDN控制器采集系统，能够做到云内外流量采集、分析、控制一体化。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能集中控制所有的采集设备，减少运维人员压力，且采用软硬件解耦方式，即能部署在物理边界，也能以虚拟机的方式部署在云主机内部进行流量采集。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种基于SDN控制器的流量采集分析方法，包括：
管理模块的前端发送流量数据采集策略；
集中控制器模块获取所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至流量数据采集模块；
检测流量数据采集模块的工作环境；
根据所述流量数据采集模块的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据；
分析所述流量 数据；
所述工作环境包括：Vmware环境、Openstack环境和物理环境，所述根据所述流量数据采集模块的工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据，具体包括：
当工作环境为Vmware时，通过vsphere的分布式端口镜像采集指定虚拟机流量；
当工作环境为Openstack时，通过packet_mmap零拷贝技术，从网卡驱动中抓取流量数据的原始数据包；
当工作环境为物理环境时，通过端口镜像的方式采集物理交换机的流量。
2.根据权利要求1所述的流量采集分析方法，其特征在于，还包括：将采集到的流量数据按照管理模块的前端发送流量数据采集策略中定义的流表格式进行数据过滤和去重处理。
3.根据权利要求1所述的流量采集分析方法，其特征在于，所述分析所述流量 数据具体是通过第三方分析设备分析所述流量 数据。
4.根据权利要求1所述的流量采集分析方法，其特征在于，还包括展示流量数据。
5.根据权利要求1所述的流量采集分析方法，其特征在于，流量数据采集模块通过openflow协议连接集中控制器模块，接收管理模块下发的命令。
6.一种基于SDN控制器的流量采集分析系统，其特征在于，包括管理模块、集中控制器模块、流量数据采集模块和流量分析模块；
所述管理模块用于向所述集中控制器模块发送流量数据采集策略；
所述集中控制器模块用于获取所述管理模块发送的所述流量数据采集策略，并且转换成流表，将所述流表发送至所述流量数据采集模块，并检测所述流量数据采集模块的工作环境；
所述流量数据采集模块用于根据其工作环境和所述数据采集策略，采用对应的采集方式采集流量数据；
所述流量分析模块用于分析所述流量 数据；
所述流量数据采集模块包括：Vmware环境数据采集模块，Openstack环境数据采集模块，物理环境数据采集模块；
所述Vmware环境数据采集模块，用于通过vsphere的分布式端口镜像采集指定虚拟机流量；
所述Openstack环境数据采集模块，用于通过packet_mmap零拷贝技术，从网卡驱动中抓取流量数据的原始数据包；
所述物理环境数据采集模块，用于通过端口镜像的方式采集物理交换机的流量。
7.根据权利要求6所述的流量采集分析系统，其特征在于，还包括展示模块，用于展示流量数据。
8.根据权利要求6所述的流量采集分析系统，其特征在于，所述流量数据采集模块通过openflow协议连接所述集中控制器模块，接收所述管理模块下发的命令。
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| CN111371640A (zh) | 2020-07-03 |
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