CN112615692B - 一种流量统计的时间同步方法、装置以及流量分析系统 - Google Patents

一种流量统计的时间同步方法、装置以及流量分析系统 Download PDF

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Abstract

本说明书提供一种流量统计的时间同步方法、装置以及流量分析系统。一种流量统计的时间同步方法，包括：接收采集器发送的统计报文，其中，统计报文中携带有采集器的第一绝对时间、采集器统计的流时间；根据自身的第二绝对时间和第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值；根据绝对时间差值、流时间，计算出校正后的流时间并进行存储。通过上述方法，能够避免设备之间的时间差值对流量分析系统针对数据流的分析出现偏差，提升流量分析系统分析的准确性。

Description

一种流量统计的时间同步方法、装置以及流量分析系统
技术领域
本说明书涉及通信技术领域，尤其涉及一种流量统计的时间同步方法、装置以及流量分析系统。
背景技术
随着对网络的需求增大，网络每天都会产生大量数据。流量分析系统可以允许网络管理员收集流经网络的流量数据，以深入了解网络运行情况或发现安全威胁。
典型的流量分析系统由采集器、收集器和分析器三部分组成。其中，采集器用于对路由器、交换机等网络设备转发的数据流进行统计，并向收集器发送数据流的统计信息；收集器用于对统计信息进行收集、处理和存储，以供分析器获取相关的统计信息；分析器用于根据存储的统计信息进行加工处理，生成报表，为业务提供依据(比如流量计费、网络规划，攻击监测)。采集器和收集器之间传递统计信息，可以是通过NetStream协议/NetFlow协议/IPFIX协议等方式实现。
由于收集器会采集多个采集器所上送的统计信息，而采集器与收集器之间以及不同的采集器之间所配置的时间或所处的时区可能不同，这样一来，收集器收集和存储的统计信息无法基于相同的标准，导致流量分析系统分析的结果出现偏差，影响了流量分析系统对数据流的统计和分析的准确性。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本说明书提供了一种流量统计的时间同步方法、装置及流量分析系统。
根据本说明书实施方式的第一方面，提供了一种流量统计的时间同步方法，包括：
接收采集器发送的统计报文，其中，统计报文中携带有采集器的第一绝对时间、采集器统计的流时间；
根据自身的第二绝对时间和第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值；
根据绝对时间差值、流时间，计算出校正后的流时间并进行存储。
可选的，统计报文中还携带有采集器的相对时间；
流时间包括：第一流开始时间和第一流结束时间，其中，第一流开始时间和第一流结束时间为基于相对时间确定的时间；
根据绝对时间差值、流时间，计算出校正后的流时间并进行存储，包括：
计算第二流开始时间，其中，第二流开始时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流开始时间)/M，M为绝对时间与相对时间的单位换算系数；
计算第二流结束时间，其中，第二流结束时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流结束时间)/M；
存储第二流开始时间和第二流结束时间。
可选的，流时间包括：第三流开始时间和第三流结束时间，其中，第三流开始时间和第三流结束时间为基于第一绝对时间确定的时间；
根据绝对时间差值、流时间，计算出校正后的流时间并进行存储，包括：
计算第四流开始时间，其中，第四流开始时间＝绝对时间差值+第三流开始时间；
计算第四流结束时间，其中，第四流结束时间＝绝对时间差值+第三流结束时间；
存储第四流开始时间和第四流结束时间。
可选的，统计报文为NetStream报文，其中，第一绝对时间携带在NetStream报文的报文头中，流时间携带在NetStream报文的报文载荷中。
进一步的，统计报文为NetStream报文，其中，第一绝对时间和相对时间携带在NetStream报文的报文头中，流时间携带在NetStream报文的报文载荷中。
根据本说明书实施方式的第二方面，提供了一种流量统计的时间同步装置，包括：
接收单元，用于接收采集器发送的统计报文，其中，统计报文中携带有采集器的第一绝对时间、采集器统计的流时间；
确定单元，用于根据自身的第二绝对时间和第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值；
计算单元，用于根据绝对时间差值、流时间，计算出校正后的流时间并进行存储。
可选的，统计报文中还携带有采集器的相对时间；
流时间包括：第一流开始时间和第一流结束时间，其中，第一流开始时间和第一流结束时间为基于相对时间确定的时间；
计算单元，具体用于计算第二流开始时间，其中，第二流开始时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流开始时间)/M，M为绝对时间与相对时间的单位换算系数；计算第二流结束时间，其中，第二流结束时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流结束时间)/M；存储第二流开始时间和第二流结束时间。
可选的，流时间包括：第三流开始时间和第三流结束时间，其中，第三流开始时间和第三流结束时间为基于第一绝对时间确定的时间；
计算单元，具体用于计算第四流开始时间，其中，第四流开始时间＝绝对时间差值+第三流开始时间；计算第四流结束时间，其中，第四流结束时间＝绝对时间差值+第三流结束时间；存储第四流开始时间和第四流结束时间。
根据本说明书实施方式的第三方面，提供了一种流量分析系统，包括收集器和分析器；
收集器用于接收采集器发送的统计报文，其中，统计报文中携带有采集器的第一绝对时间、采集器统计的流时间；根据自身的第二绝对时间和第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值；根据绝对时间差值、流时间，计算出校正后的流时间并进行存储；
分析器用于获取收集器存储的流时间，根据流时间对数据流进行分析并输出分析结果。
可选的，收集器和分析器位于同一台服务器。
本说明书的实施方式提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本说明书实施方式中，通过采集器和收集器的绝对时间确定二者之间的绝对时间差值，并通过绝对时间差值对统计报文中的流时间进行调整，从而避免设备之间的时间差值对流量分析系统针对数据流的分析出现偏差，提升流量分析系统分析的准确性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施方式，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。
图1是本申请所涉及的流量分析系统的组网图；
图2是本申请所涉及的一种流量统计的时间同步方法的流程图；
图3是本申请所涉及的第一种流时间的计算方式所对应的时序图；
图4是本申请所涉及的第二种流时间的计算方式所对应的时序图；
图5是本申请所涉及的一种流量统计的时间同步装置的结构示意图；
图6是本申请所涉及的NetStream报文的格式图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。
在流量分析系统中，如图1所示，包括采集器、收集器和分析器。
采集器用于将具有相同特征的报文作为一条数据流，对该数据流进行统计，并以统计报文的形式输出统计信息。其中，该采集器可以是配置了NetStream协议/NetFlow协议/IPFIX(网络间互联协议流信息输出，IP Flow Information Export)协议等协议功能的路由器或交换机，特征可以是指报文的五元组和七元组等。在进行统计信息的输出时，可以在满足预设的条件(例如满足老化要求等)情况下进行输出。
收集器用于接收采集器采集的统计信息，在解析后将获取的统计信息并进行存储。这里所说的存储，可以是收集器自身进行存储，或存储到另一个数据库中。
分析器用于读出收集器所存储的统计信息，进行加工分析，并以分析的结果作为相关业务的依据，比如，流量计费、网络规划和攻击检测等等。
采集器、收集器和分析器在不同协议中名称可能不同，但功能相似。
比如，在NetStream协议中，对数据流进行统计的设备可以被称为NDE(网络流数据输出者，Network Stream Data Exporter)，对数据流的统计信息进行收集的设备可以被称为NSC(网络流数据收集者，Network Stream Collector)，根据统计信息进行分析的设备可以被称为NDA(网络流数据分析者，Network Stream Data Analyzer)。其中，NDE在输出统计信息时，通过NetStream报文发送至NSC，以使NSC对该NetStream报文进行解析和存储。
相对应的，在NetFlow协议以及IPFIX协议中，存在与上述采集器、收集器和分析器相似的功能以及实现上述功能的设备，对此不再赘述。后文以NetStream协议为例进行描述。
在流量分析系统中，收集器和分析器可以在同一台服务器上实现，也可以是分开设置的两台物理设备，需要分析器能够访问收集器所存储的统计信息即可，具体的分析系统的物理组网形式不做限制。
在采集器所发送的统计报文中，携带有设备自身的设备时间与数据流相关的流时间，该流时间指一条数据流的传输所占用的时间。比如，在统计报文中可以携带有采集器所设置的绝对时间，针对数据流所产生的流开始时间和流结束时间。在采集器中，可以存在两种时间体系，一种是绝对时间，以1970年1月1日零时(这个时间点可以称为基准时间T0)开始所经过的时间(单位可以为秒)，另一种是相对时间，以设备启动开始计算所经过的时间(单位可以为毫秒)。
本申请提供了一种流量统计的时间同步方法，如图2所示，包括：
S100、收集器接收采集器发送的统计报文。
在采集器(NDE)开始接收数据流后，会记录该数据流的流开始时间，当一条数据流结束后，会记录该数据流的流结束时间，因此，针对一条数据流，流时间为该流结束时间与流开始时间的差值。
此后，会将该条数据流的流时间附加到NetStream报文中进行传递，并且，在该NetStream报文中，还需要携带当前设备(即NDE)的绝对时间(即第一绝对时间)以及NDE的设备启动时间(即相对时间)，用以告知NSC自身的设备时间。其中，流开始时间以及流结束时间可以是以第一绝对时间为基准所记录的时间，也可以是以相对时间为基准所记录的时间。
并且，在一个NetStream报文的报文载荷中，可以记录多条数据流的相关信息，也就是说可以在一个NetStream报文中携带多个流开始时间和流结束时间。
收集器(即NSC)接收到数据流的统计报文后，对该统计报文进行解析，获取其中携带的第一绝对时间、相对时间(SysUpTime)以及流开始时间和流结束时间。
S102、收集器根据自身的第二绝对时间和第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值。
NSC自身也记录有绝对时间，后述称为第二绝对时间，该第二绝对时间同样是以1970年1月1日零时开始所经过的时间(单位可以为秒)。
NSC根据接收到的第一绝对时间和自身的第二绝对时间，可以计算出NSC和NDE之间的绝对时间差值TimeDiv。由于NSC和NDE的绝对时间都是以同一个时间点(1970年1月1日零时)为起始所确定的时间，因此，即使是NSC和NDE所处的时区不同，二者的绝对时间差值是不变的。
S104、收集器根据绝对时间差值、流时间，计算出校正后的流时间并进行存储。
在这里根据流时间的基准不同，计算的方式也不同。
方式1：
在本方式中，NDE发送的流时间为基于NDE中的设备启动时间T1所记录的时间，即流开始时间Ts1(即第一流开始时间)和流结束时间Te1(即第一流结束时间)。此时，在NetStream报文中还携带有相对时间SysUpTime，该相对时间指从设备启动到NDE发送NetStream报文时所经过的时间。
相对应的，NetStream报文中仍然会携带以基准时间T0为起算所记录的绝对时间Tsend1。
在NSC接收到NDE发送的NetStream报文后，记录自身接收到该报文的绝对时间Trec1，并从中获取到NDE的绝对时间Tsend1、相对时间SysUpTime、流开始时间Ts1和流结束时间Te1。
将从设备启动时间T1为基准记录的流开始时间Ts1和流结束时间Te1转换到以NDE的基准时间T0为基准的流开始时间Ts0和流结束时间Te0，公式如下：
Ts0＝Tsend1-(SysUpTime-Ts1)/M
Te0＝Tsend1-(SysUpTime-Te1)/M
其中，M为NDE中相对时间体系和绝对时间体系之间的单位换算系数。
由于在NetStream报文中所携带的绝对时间一般是以秒为单位，而相对时间是以毫秒为单位，因此，需要将相对时间体系转换到绝对时间体系中时，需要进行单位的换算，例如，将毫秒转换为秒需要除以1000。当然，单位转换系数需要根据相对时间体系和绝对时间体系之间的倍数来确定，不限毫秒到秒的转换。
需要说明的是，实际上NetStream报文中相对时间SysUpTime与绝对时间Tsend1为同一个时间点，仅因为时间体系的不同而存在数值上的差别。
在计算出流开始时间Ts0和流结束时间Te0后，进一步地，可以根据所确定的NSC和NDE之间的绝对时间差值TimeDiv计算出NSC中的流开始时间Ts2(即第二流开始时间)和流结束时间Te2(即第二流结束时间)，公式如下：
Ts2＝Ts0+TimeDiv
Te2＝Te0+TimeDiv
最终，NSC将存储流开始时间Ts2和流结束时间Te2作为业务依据，这一存储下来的流时间即为校正后的流时间。
另外，在进行计算的过程中，也可以不计算出流开始时间Ts0和流结束时间Te0，而是在相对时间体系中确定出相对时间SysUpTime与流开始时间Ts1和流结束时间Te1的差值，并根据这个差值直接与NSC的绝对时间Tsend1进行运算，确定出相对于NSC的绝对时间Tsend1的流开始时间Ts2和流结束时间Te2。这是由于无论在哪个时间体系中，流开始时间与流结束时间到发送(或接收)NetStream报文的时间是相同的，因此，可以直接根据NSC自身的绝对时间Tsend1计算出流开始时间Ts2和流结束时间Te2。
方式2：
在本方式中，NDE发送的流时间为相对基准时间T0所记录的时间，即流开始时间Ts3(即第三流开始时间)为从1970年1月1日零时起算到被统计的数据流开始发送的时间，流结束时间Te3(即第三流结束时间)为从1970年1月1日零时起算到被统计的数据流结束发送的时间。
由于NDE向NSC发送NetStream报文时，路程的时间很小，可以忽略不计。因此，如图4所示，NSC在接收到NetStream报文时的时间Trec2和NDE发送NetStream报文的时间Tsend2的时间差值则可以认为是NDE与NSC之间的时间偏差，后续称为绝对时间差值TimeDiv。另外，由于NSC相对于NDE可能是超前或滞后，因此，绝对时间差值也可能是正值或负值，本方式中以NSC的设备时间相对于NDE的设备时间相对滞后为例进行描述。
此后，根据NetStream报文所携带的流开始时间Ts3和流结束时间Te3计算出以NSC的设备时间为基础的流开始时间Ts4(即第四流开始时间)和流结束时间Te4(即第四流结束时间)，如下公式：
Ts4＝Ts3+TimeDiv
Te4＝Te3+TimeDiv
最终，NSC将存储流开始时间Ts4和流结束时间Te4作为业务依据，这一存储下来的流时间即为校正后的流时间。
对于流量分析系统而言，NSC需要接受多个NDE的NetStream报文，通过上述的确定过程，可以将处于不同时区、时间不一致的多个NDE的流时间统一到NSC自身的时间体系中，从而避免不同时区、时间不一致所带来的统计信息不统一的问题，提升了流量分析系统整体的时钟一致性，以及分析结果的准确性。
相对应的，针对一个流量分析系统，NDA(即分析器)还可以从NSC(或NSC存储统计信息的设备)中读出流时间进行分析，并对显示设备(例如显示屏或手持终端等)输出分析结果，以使工作人员确定当前的流量情况。
相对应的，本申请还提供了一种流量统计的时间同步装置，如图6所示，包括：
接收单元，用于接收采集器发送的统计报文，其中，所述统计报文中携带有采集器的第一绝对时间、采集器统计的流时间；
确定单元，用于根据自身的第二绝对时间和所述第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值；
计算单元，用于根据所述绝对时间差值、所述流时间，计算出校正后的流时间并进行存储。
可选的，所述统计报文中还携带有采集器的相对时间；
所述流时间包括：第一流开始时间和第一流结束时间，其中，所述第一流开始时间和所述第一流结束时间为基于所述相对时间确定的时间；
所述计算单元，具体用于计算所述第二流开始时间，其中，第二流开始时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流开始时间)/M，M为绝对时间与相对时间的单位换算系数；计算所述第二流结束时间，其中，第二流结束时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流结束时间)/M；存储所述第二流开始时间和所述第二流结束时间。
可选的，所述流时间包括：第三流开始时间和第三流结束时间，其中，所述第三流开始时间和所述第三流结束时间为基于所述第一绝对时间确定的时间；
所述计算单元，具体用于计算所述第四流开始时间，其中，所述第四流开始时间＝绝对时间差值+第三流开始时间；计算所述第四流结束时间，其中，所述第四流结束时间＝绝对时间差值+第三流结束时间；存储所述第四流开始时间和所述第四流结束时间。
本说明书实施方式中，通过采集器和收集器的绝对时间确定二者之间的绝对时间差值，并通过绝对时间差值对统计报文中的流时间进行校正，从而避免设备之间的时间差值对流量分析系统针对数据流的分析出现偏差，提升流量分析系统分析的准确性。
需要说明的是，统计报文为NetStream报文，其中，第一绝对时间(和相对时间)携带在NetStream报文的报文头中，流时间携带在NetStream报文的报文载荷中。
如图6所示，在一个NetStream报文中，可以携带针对多个数据流的流时间，即在NetStream报文的报文载荷中分为多段，每一段为针对一条数据流的统计信息，该数据流的流时间携带在该段中。
另外，针对统计报文中所记录的流时间，可以是流开始时间和流结束时间，也可以是其中一者，具体根据传输统计信息的统计报文中的具体格式和需要进行流量分析的具体需求而定，在本申请中不做限制。
应当理解的是，本说明书并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。
以上所述仅为本说明书的较佳实施方式而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种流量统计的时间同步方法，其特征在于，包括：
接收采集器发送的统计报文，其中，所述统计报文中携带有采集器的第一绝对时间、采集器统计的流时间；
根据自身的第二绝对时间和所述第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值；
根据所述绝对时间差值、所述流时间，计算出校正后的流时间并进行存储。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计报文中还携带有采集器的相对时间；
所述流时间包括：第一流开始时间和第一流结束时间，其中，所述第一流开始时间和所述第一流结束时间为基于所述相对时间确定的时间；
根据所述绝对时间差值、所述流时间，计算出校正后的流时间并进行存储，包括：
计算第二流开始时间，其中，第二流开始时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流开始时间)/M，M为绝对时间与相对时间的单位换算系数；
计算第二流结束时间，其中，第二流结束时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流结束时间)/M；
存储所述第二流开始时间和所述第二流结束时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流时间包括：第三流开始时间和第三流结束时间，其中，所述第三流开始时间和所述第三流结束时间为基于所述第一绝对时间确定的时间；
根据所述绝对时间差值、所述流时间，计算出校正后的流时间并进行存储，包括：
计算第四流开始时间，其中，所述第四流开始时间＝绝对时间差值+ 第三流开始时间；
计算第四流结束时间，其中，所述第四流结束时间＝绝对时间差值+第三流结束时间；
存储所述第四流开始时间和所述第四流结束时间。
4.根据权利要求1或3任一项所述的方法，其特征在于，所述统计报文为NetStream报文，其中，所述第一绝对时间携带在所述NetStream报文的报文头中，所述流时间携带在所述NetStream报文的报文载荷中。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述统计报文为NetStream报文，其中，所述第一绝对时间和所述相对时间携带在所述NetStream报文的报文头中，所述流时间携带在所述NetStream报文的报文载荷中。
6.一种流量统计的时间同步装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收采集器发送的统计报文，其中，所述统计报文中携带有采集器的第一绝对时间、采集器统计的流时间；
确定单元，用于根据自身的第二绝对时间和所述第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值；
计算单元，用于根据所述绝对时间差值、所述流时间，计算出校正后的流时间并进行存储。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述统计报文中还携带有采集器的相对时间；
所述流时间包括：第一流开始时间和第一流结束时间，其中，所述第一流开始时间和所述第一流结束时间为基于所述相对时间确定的时间；
所述计算单元，具体用于计算第二流开始时间，其中，第二流开始时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流开始时间)/M，M为绝对时间与相对时间的单位换算系数；计算第二流结束时间，其中，第二流结束时间＝绝对时间差值+第一绝对时间-(相对时间-第一流结束时间)/M；存储所述第二流开始时间和所述第二流结束时间。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述流时间包括：第三流开始时间和第三流结束时间，其中，所述第三流开始时间和所述第三流结束时间为基于所述第一绝对时间确定的时间；
所述计算单元，具体用于计算第四流开始时间，其中，所述第四流开始时间＝绝对时间差值+第三流开始时间；计算第四流结束时间，其中，所述第四流结束时间＝绝对时间差值+第三流结束时间；存储所述第四流开始时间和所述第四流结束时间。
9.一种流量分析系统，其特征在于，包括收集器和分析器；
所述收集器用于接收采集器发送的统计报文，其中，所述统计报文中携带有采集器的第一绝对时间、采集器统计的流时间；根据自身的第二绝对时间和所述第一绝对时间，确定采集器与自身的绝对时间差值；根据所述绝对时间差值、所述流时间，计算出校正后的流时间并进行存储；
所述分析器用于获取所述收集器存储的流时间，根据所述流时间对数据流进行分析并输出分析结果。
10.根据权利要求9所述的流量分析系统，其特征在于，所述收集器和所述分析器位于同一台服务器。
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