CN112615763B - 一种基于spfa算法的网络时延编排系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于SPFA算法的网络时延编排系统和方法，系统包括SDN网络编排器、物理设备、安全防护设备、数据采集服务器和数据分析服务器，所述的SDN网络编排器和物理设备、数据分析服务器之间相互连接，能够通过网络相互访问；所述的物理设备和数据采集服务器、数据分析服务器之间相互连接，能够通过网络相互访问，利用SDN架构技术，对网络设备的行为和能力进行抽象，利用数据采集器对抽象后的网络设备进行数据采集，再将采集到的数据传输给数据分析器，数据分析器对这些数据进行分析处理后，将网络的流量、带宽和发包情况通过编排器形象的展现在用户面前，然后编排器通过自动化设定或用户设定对设备进行编排。

Description

一种基于SPFA算法的网络时延编排系统和方法
技术领域
本发明公开一种网络时延编排方法，特别是一种基于SPFA算法的网络时延编排系统和方法，属于计算机网络技术领域。
背景技术
在传统网络技术中，设备不够智能，往往需要网络管理人员通过抓包工具、日志等手段去管理和监控网络。当发生网络带宽下降、拥塞等问题时，往往需要网络管理人员花费大量时间去筛查，才能找出问题，再按照问题的原因去做相关的处理。因而使得网络管理人员的工作负载增大，同时存在整个网络可维护性低，用户体验性差等问题。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的网络技术中网络可维护性低，用户体验性差的缺点，本发明提供一种基于SPFA算法的网络时延编排系统和方法，在基于SPFA算法这种技术下的编排器，管理人员可以直接通过应用层对网络设备进行统一监控和管理等一系列操作，同时当遇到网络延时、拥塞问题时，可以提供一种基于SPFA算法的网络时延编排方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于SPFA算法的网络时延编排系统，系统包括SDN网络编排器、物理设备、安全防护设备、数据采集服务器和数据分析服务器，所述的SDN网络编排器和物理设备、数据分析服务器之间相互连接，能够通过网络相互访问；所述的物理设备和数据采集服务器、数据分析服务器之间相互连接，能够通过网络相互访问。
一种采用如上述的基于SPFA算法的网络时延编排系统实现的基于SPFA算法的网络时延编排方法，该方法为利用SDN架构技术，对网络设备的行为和能力进行抽象，利用数据采集器对抽象后的网络设备进行数据采集，再将采集到的数据传输给数据分析器，数据分析器对这些数据进行分析处理后，将网络的流量、带宽和发包情况通过编排器形象的展现在用户面前，然后编排器通过自动化设定或用户设定对设备进行编排。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的数据采集服务器通过旁路监听的方式对各个设备之间的链路进行监听，将设备之间各条链路的数据信息传送到数据采集服务器上，同时记录各个主机/服务器间的传输路径。
所述的数据采集服务器通过调用操作系统的查找网络接口函数实现链路的数据信息采集功能，数据采集服务器对重复的数据进行去重操作，将数据整理好后传送到数据分析服务器。
所述的数据分析服务器对数据采集服务器整理后传送过来的数据进行深度分析，以权重的形式将设备与设备之间的延时时间数据记录到表格当中，然后利用SPFA算法算出主机到主机或主机到服务器的时延最优路径，并将计算结果用数据库存储起来。
所述的数据分析服务器对数据进行深度分析时，包括如下子步骤：
（1）、数据分析服务器接收到数据采集服务器传送过来的数据信息，将设备与设备之间的时延当作权重记录到数据库表格中；
（2）、将表格中的数据再进行分析计算，将设备当作一个个节点元素，数据库表格中的数据作为节点元素之间的值，利用SPFA算法，依次算出每个设备到其他设备的最短路径并存储到数据库中，然后把数据库表格数据清空给下次数据分析做准备。
所述的数据分析器将算出的时延最优路径与数据采集服务器采集到的传输路径进行对比，判断各个主机/服务器使用的是不是最优路径；将不是走最优路径所对应的主机信息和其最优路径信息发送给SDN网络编排器。
所述的SDN网络编排器接收到最优路径信息，通过最优路径信息和SDN网络编排器的配置信息来决定编排策略，按规则来做相关编排处理。
所述的编排处理有自动化编排和手动编排，若SDN网络编排器使用者没有设置编排规则，则默认用最优路径进行编排；若SDN网络编排器使用者有设置编排规则，则按照设置好的编排规则进行编排。
本发明的有益效果是：本发明有效降低网络管理人员的排错时间、提升工作效率，提高网络质量，减少网络时延。本发明通过SDN技术框架和SPFA算法学习的技术优势来实现网络低时延编排方法，使得网络利用率更高，用户体验更佳。本发明将数据采集、数据分析、网络编排进行解耦，业务与业务之间互不影响，使得整个系统安全性变高，可维护性更好。对整个网络设备进行统一管理、统一监控、统一编排，让原本复杂繁重的操作变简单，给网络管理人员减少了工作负担，提高了工作效率。对不同厂商的设备都能进行管理编排，减少网络管理员的学习时间，能让其更快上手不同厂商的产品设备。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明网络拓扑图。
图2为本发明程序流程图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
本发明主要为一种基于SPFA算法的网络时延编排方法，该方法采用的网络系统包括SDN网络编排器、物理设备（本实施例中，物理设备主要包括交换机和路由器）、安全防护设备、数据采集服务器和数据分析服务器，所述的SDN网络编排器和物理设备、数据分析服务器之间相互连接，可互访且网络可达；所述的物理设备和数据采集服务器、数据分析服务器之间相互连接，可互访且网络可达。
本发明中的基于SPFA算法的网络时延编排方法，利用SDN架构技术，对网络的行为进行集中编程控制，即对网络设备的行为和能力进行抽象，本实施例中，主要指的是运用java编程语言来实现对网络设备的行为和能力进行抽象，将网络设备以及相关的行为和能力看作一个一个java对象，然后利用java特性对其进行开发；利用数据采集器对抽象后的网络设备进行数据采集，主要包括：流量数据、告警数据以及端口数据，再将采集到的数据传输给数据分析器，数据分析器对这些数据进行分析处理后，可以将网络的流量、带宽、发包等一些情况通过编排器形象的展现在用户面前，然后编排器通过自动化设定或用户设定对设备进行编排。网络时延编排方法主要包括有以下步骤：
101：通过旁路监听的方式对各个设备（本实施例中，主要指交换机或路由器）之间的链路进行监听，将设备之间各条链路的数据信息（包括链路中端到端之间的IP地址、源目端口以及即时流量）传送到数据采集服务器上，同时记录各个主机/服务器间的传输路径；
102：步骤101完成后，各条链路的数据信息进入到数据采集服务器，本实施例中，数据采集服务器通过调用操作系统（本实施例中，通过采集服务器上的程序利用SSH协议来连接设备，然后利用命令调用函数。操作系统指的是交换机或路由器受监控的设备上的操作系统）的查找网络接口函数实现链路的数据信息采集功能，数据采集服务器对重复的数据（本实施例中的重复数据是指源目IP端口和协议一样的数据即为重复数据。因为发包时候同个源节点可能多次访同个目的节点）进行去重操作；将数据整理好后传送到数据分析服务器；
103：步骤102完成后，经过初步筛查（即经过初步清洗和整理后的数据，本实施例中，初步筛查主要为去重操作）和整理的数据传输到数据分析服务器上，数据分析服务器会对传送过来的数据进行深度分析（深度分析指的是按照业务要求，比如说按照端口对数据进行分析、或者按照设备对数据进行分析等等），会以权重（本实施例中是指根据流量大小作为权重进行计算）的形式将设备与设备之间的延时时间数据记录到表格当中，然后利用SPFA算法算出主机到主机或主机到服务器的时延最优路径（即时延最小的路径），并将计算结果用数据库存储起来，本实施例中，数据分析服务器的实现方法包括以下子步骤：
103-1：数据分析服务器接收到数据采集服务器传送过来的数据信息，将设备与设备之间的时延当作权重记录到数据库表格中；
103-2：将表格中的数据再进行分析计算，将设备当作一个个节点元素，数据库表格中的数据作为节点元素之间的值，利用SPFA算法，依次算出每个设备到其他设备的最短路径（本实施例中，指用时（或称为时延）最短路径）并存储到数据库中，然后把数据库表格数据清空给下次数据分析做准备。
104：步骤103完成后，数据分析器将算出的时延最优路径与数据采集服务器采集到的传输路径进行对比，判断各个主机/服务器使用的是不是最优路径；
105：步骤104完成后，将不是走最优路径所对应的主机信息和其最优路径信息发送给SDN网络编排器；
106：步骤105完成后，SDN网络编排器接收到最优路径的相关信息，通过这些信息和编排器的配置信息（配置信息指的是编排器使用者设定好的编排规则）来决定编排策略，按规则（此处的规则是指编排器使用者设定的规则，例如，有些特殊业务场景不需要最低时延的路径，则按照使用者设定的规则来编排）来做相关编排处理，本实施例中，编排处理主要有自动化编排和手动编排两种。若SDN网络编排器使用者没有设置编排规则，则默认用最优路径进行路径编排；若SDN网络编排器使用者有设置编排规则，则按照设置好的编排规则进行编排。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于SPFA算法的网络时延编排方法，采用基于SPFA算法的网络时延编排系统实现，所述的系统包括SDN网络编排器、物理设备、安全防护设备、数据采集服务器和数据分析服务器，所述的SDN网络编排器和物理设备、数据分析服务器之间相互连接，能够通过网络相互访问；所述的物理设备和数据采集服务器、数据分析服务器之间相互连接，能够通过网络相互访问，其特征是：所述的方法为利用SDN架构技术，对网络设备的行为和能力进行抽象，利用数据采集器对抽象后的网络设备进行数据采集，再将采集到的数据传输给数据分析器，数据分析器对这些数据进行分析处理后，将网络的流量、带宽和发包情况通过编排器形象的展现在用户面前，然后编排器通过自动化设定或用户设定对设备进行编排，所述的数据采集服务器通过旁路监听的方式对各个设备之间的链路进行监听，将设备之间各条链路的数据信息传送到数据采集服务器上，同时记录各个主机/服务器间的传输路径，所述的数据采集服务器通过调用操作系统的查找网络接口函数实现链路的数据信息采集功能，数据采集服务器对重复的数据进行去重操作，将数据整理好后传送到数据分析服务器，所述的数据分析服务器对数据采集服务器整理后传送过来的数据进行深度分析，以权重的形式将设备与设备之间的延时时间数据记录到表格当中，然后利用SPFA算法算出主机到主机或主机到服务器的时延最优路径，并将计算结果用数据库存储起来，所述的数据分析服务器对数据进行深度分析时，包括如下子步骤：
（1）、数据分析服务器接收到数据采集服务器传送过来的数据信息，将设备与设备之间的时延当作权重记录到数据库表格中；
（2）、将表格中的数据再进行分析计算，将设备当作一个个节点元素，数据库表格中的数据作为节点元素之间的值，利用SPFA算法，依次算出每个设备到其他设备的最短路径并存储到数据库中，然后把数据库表格数据清空给下次数据分析做准备。
2.根据权利要求1所述的基于SPFA算法的网络时延编排方法，其特征是：所述的数据分析器将算出的时延最优路径与数据采集服务器采集到的传输路径进行对比，判断各个主机/服务器使用的是不是最优路径；将不是走最优路径所对应的主机信息和其最优路径信息发送给SDN网络编排器。
3.根据权利要求2所述的基于SPFA算法的网络时延编排方法，其特征是：所述的SDN网络编排器接收到最优路径信息，通过最优路径信息和SDN网络编排器的配置信息来决定编排策略，按规则来做相关编排处理。
4.根据权利要求3所述的基于SPFA算法的网络时延编排方法，其特征是：所述的编排处理有自动化编排和手动编排，若SDN网络编排器使用者没有设置编排规则，则默认用最优路径进行编排；若SDN网络编排器使用者有设置编排规则，则按照设置好的编排规则进行编排。
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Denomination of invention: A Network Delay Arranging System and Method Based on SPFA Algorithm

Effective date of registration: 20230824

Granted publication date: 20220916

Pledgee: CITIC Bank Co.,Ltd. Guangzhou Branch

Pledgor: GUANGZHOU VCMY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980053683