CN113259198A - 监测网络的方法、转发平面装置、存储介质和系统 - Google Patents

监测网络的方法、转发平面装置、存储介质和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种监测网络的方法和转发平面装置，该方法包括：转发平面装置接收报文，所述报文包括与所述转发平面装置相对应的IP地址、租户信息和预定值；所述转发平面装置在读取到所述预定值时，对所述报文进行镜像处理，得到镜像报文；所述转发平面装置基于其中包含的转发表和所述租户信息，确定下一个IP地址，并将所述报文中的所述IP地址修改为所述下一个IP地址，从而得到修改的报文；所述转发平面装置将所述镜像报文发送给分析装置，将所述修改的报文发送给与所述下一个IP地址相对应的下一个装置。本发明提供了一种可视化的监测网络的方法，可以有效地监测并定位网络故障。

Description

监测网络的方法、转发平面装置、存储介质和系统
技术领域
本发明涉及监测网络的方法、转发平面装置、存储介质和系统。
背景技术
随着业务应用的推陈出新和用户规模的不断增长，网络呈现出“高速率、大规模、多接入、不可预期”的特点，传统的监测网络的方法包括以下几个方案：
主动探测技术，如pingmesh，比较普通地适用于网络监控场景，但很难满足基于用户数据报丢失现象进行分析的要求，也很可能因为和用户数据包的差异性难以还原丢包路径，所以VTrace无法使用。
被动式网络监控技术，如VeriFlow，虽无需注入任何探针，但无法避免对用户有依赖性，无法满足对用户无感知的要求。
网络调试技术，如SDN Traceroute、NetAlytics等，目前对一些云网络架构并不适用，也无法做到直观地给出丢包原因，而一些旁路分析架构，如新提出的INT技术(In-bandNetwork Telemetry)，虽可以实现目标，但对网络设备的要求高，同时由于旁路导致的带宽消耗，对用户的网络功能难以做到无影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种监测网络的方法，所述方法包括：
转发平面装置接收报文，所述报文包括与所述转发平面装置相对应的IP地址、租户信息和预定值；
所述转发平面装置在读取到所述预定值时，对所述报文进行镜像处理，得到镜像报文；
所述转发平面装置基于其中包含的转发表和所述租户信息，确定下一个IP地址，并将所述报文中的所述IP地址修改为所述下一个IP地址，从而得到修改的报文；
所述转发平面装置将所述镜像报文发送给分析装置，将所述修改的报文发送给与所述下一个IP地址相对应的下一个装置。
其中，所述网络包括多个所述转发平面装置，其中多个所述转发平面装置中的第一转发平面装置接收的报文是由报文生成装置以预定的时间间隔生成并发送的，其余的转发平面装置接收的报文是前一个转发平面装置发送的所述修改的报文。
其中，所述预定值是IP协议字段的自定义值。
其中，所述分析装置在接收到所述镜像报文后，可以获得所述镜像报文中的所述IP地址，用于监测所述网络。
其中，当所述下一个装置是所述网络中的用户装置时，所述转发平面装置不将所述修改的报文发送给所述用户装置。
本发明还提供一种转发平面装置，所述转发平面装置包括：
接收单元，用于接收报文，所述报文包括与所述转发平面装置相对应的IP地址、租户信息和预定值；
镜像单元，用于在读取到所述预定值时，对所述报文进行镜像处理，得到镜像报文；
修改单元，用于基于所述转发平面装置中包含的转发表和所述租户信息，确定下一个IP地址，并将所述报文中的所述IP地址修改为所述下一个IP地址，从而得到修改的报文；
发送单元，用于将所述镜像报文发送给分析装置，将所述修改的报文发送给与所述下一个IP地址相对应的下一个装置。
本发明进一步提供一种计算机可读的存储介质，所述存储介质具有存储在其中的指令，当所述指令被执行时，使得所述计算机执行监测网络的方法，所述指令包括：
接收指令，用于接收报文，所述报文包括与所述转发平面装置相对应的IP地址、租户信息和预定值；
镜像指令，用于在读取到所述预定值时，对所述报文进行镜像处理，得到镜像报文；
修改单元，用于基于所述转发平面装置中包含的转发表和所述租户信息，确定下一个IP地址，并将所述报文中的所述IP地址修改为所述下一个IP地址，从而得到修改的报文；
发送指令，用于将所述镜像报文发送给分析装置，将所述修改的报文发送给与所述下一个IP地址相对应的下一个装置。
本发明还提供一种系统，包括：
存储器，用于存储由系统的一个或多个处理器执行的指令，以及
处理器，是所述系统的处理器之一，用于执行上所述的监测网络的方法。
本发明提供了一种可视化的监测网络的方法，可以有效地监测并定位网络故障。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的转发平面装置的系统框图；
图2示出了根据本发明实施例的监测网络的方法的应用实例的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的转发平面装置的结构图；
图4示出了根据本发明实施例的监测网络的方法的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，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。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，不表示任何顺序，不能理解为指示或暗示相对重要性。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明所提供的实施方式可以在移动终端、计算机终端、或者类似的运算装置(如ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元))、系统中执行。以运行在系统为例，图1是根据本发明实施例的转发平面装置的系统的硬件结构框图。如图1所示，系统100可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器101(处理器101可以包括但不限于中央处理器CPU、图像处理器GPU、数字信号处理器DSP、微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于与用户交互的输入输出接口102、用于存储数据的存储器103、以及用于通信功能的传输装置104。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，系统100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
输入输出接口102可以连接一个或多个显示器、触控屏等，用于显示从系统100传送的数据，还可以连接键盘、触控笔、触控板和/或鼠标等，用于输入诸如，选择、创建、编辑等的用户指令。
存储器103可用于存储应用软件的软件程序以及模块，例如与本发明实施方式中的监测网络的方法对应的程序指令/模块，处理器101通过运行存储在存储器103内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的监测网络的方法。存储器103可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器103可进一步包括相对于处理器101远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至系统100。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。
传输装置104用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括系统100的通信供应商提供的互联网。
图2示出了根据本发明实施例的监测网络的方法的应用实例的示意图，例如经由网络中的交换机1、交换机2、交换机3，用户A的主机201将报文传送给用户B的主机202。图2中所示的三个交换机仅用于示例，应当理解，交换机的数量不受限制，可以是任意个。
图3示出了根据本发明实施例的转发平面装置的结构图，图2中的交换机1、交换机2、交换机3是转发平面装置的示例，且转发平面装置例如是P4可编程交换机。P4是一种高级语言，用于编程与协议无关的包处理器。P4与OpenFlow等SDN控制协议协同工作。P4比OpenFlow更通用，它允许用户精确定义转发平面如何处理数据包。P4语言的目标:(1)领域的可重构性:一旦部署了数据包，程序员应该能够改变交换机处理数据包的方式。(2)协议独立性:交换机不应绑定到任何特定的网络协议。(3)目标独立性:程序员应该能够独立于底层硬件的细节来描述包处理功能。
如图3所示，交换机包括接收单元301、镜像单元302、修改单元303和发送单元304。
图4示出了根据本发明实施例的监测网络的方法的流程图。
下面结合图2-图4，具体描述本发明的实施例。
首先，针对交换机1进行说明。在步骤S41，交换机1的接收单元301接收报文，该报文包括与交换机相对应的IP地址、租户信息和预定值。
如图2所述，报文生成装置203以预定的时间间隔(即，定期地)生成第一报文，且第一报文包括与交换机1相对应的IP地址IPS1、租户信息和预定值。租户包括用户A和用户B，且用户A和用户B属于同一租户，该租户信息例如包括用户A的身份信息IDA和用户B的身份信息IDB等。预定值是IP协议(protocal)字段的自定义值，例如该自定义值是“255”。
报文生成装置203基于报文中的IPS1，将第一报文发送给交换机1(即，第一转发平面装置)。也就是说，交换机1的接收单元301接收到的报文是报文生成装置203生成并发送的第一报文。
在步骤S42，镜像单元302在读取到上述预定值时，对报文进行镜像处理，得到镜像报文。
交换机1的镜像单元302在读取到上述第一报文中的IP协议(protocal)字段的值“255”时，对第一报文进行镜像处理，得到镜像第一报文。这里，镜像第一报文与第一报文的内容完全相同，即，镜像第一报文包括IP地址IPS1、租户信息和预定值。
在步骤S43，修改单元303基于交换机中包含的转发表和租户信息，确定下一个IP地址，并将报文中的IP地址修改为下一个IP地址，从而得到修改的报文。
交换机1中包含转发表T1，交换机1的修改单元303基于上述租户信息和转发表T1的逻辑，可以确定交换机1的下一跳是交换机2，从而确定下一个IP地址，即，交换机2的IP地址IPS2。然后将第一报文中的IPS1修改为IPS2，从而得到修改的报文，即，第二报文。此时，第二报文包含IPS2、租户信息和预定值。
在步骤S44，交换机1的发送单元304将镜像第一报文发送给分析装置204，将第二报文发送给与IPS2相对应的下一个装置，即，交换机2。
这里，报文生成装置203生成的第一报文中还包括分析装置204的IP地址IPF，因此镜像第一报文中也包括IPF。发送单元304基于IPF，将镜像第一报文发送给分析装置204。
分析装置204在接收到镜像第一报文后，可以获得镜像第一报文中的IPS1。
接着，针对交换机2进行说明。交换机2的接收单元301接收到上述第二报文，即，交换机2的接收单元301接收到的报文是前一个交换机(即，交换机1)发送的第二报文。并且，如上所述，该第二报文包含IPS2、租户信息和预定值。
交换机2的镜像单元302在读取到上述第二报文中的IP协议(protocal)字段的值“255”时，对第二报文进行镜像处理，得到镜像第二报文。这里，镜像第二报文与第二报文的内容完全相同，即，镜像第二报文包括IP地址IPS2、租户信息和预定值。
交换机2中包含转发表T2，交换机2的修改单元303基于上述租户信息和转发表T2的逻辑，可以确定交换机2的下一跳是交换机3，从而确定下一个IP地址，即，交换机3的IP地址IPS3。然后将第二报文中的IPS2修改为IPS3，从而得到修改的报文，即，第三报文。此时，第三报文包含IPS3、租户信息和预定值。
交换机2的发送单元304将镜像第二报文发送给分析装置204，将第三报文发送给与IPS3相对应的下一个装置，即，交换机3。
类似的，镜像第二报文中包括分析装置204的IP地址IPF，发送单元304基于IPF，将镜像第二报文发送给分析装置204。
分析装置204在接收到镜像第二报文后，可以获得镜像第二报文中的IPS2。
与交换机2类似的，交换机3在接收到第三报文后进行类似的操作，得到镜像第三报文和修改的报文(例如，第四报文)，并将镜像第三报文发送给分析装置204，将第四报文发送给下一个装置(例如，用户B的主机202)。
类似的，镜像第三报文中包括分析装置204的IP地址IPF，发送单元304基于IPF，将镜像第三报文发送给分析装置204。
分析装置204在接收到镜像第三报文后，可以获得镜像第三报文中的IPS3。
在网络正常的情况下，分析装置204可以定期地获得如上所述的IPS1、IPS2、和IPS3。通过可视化显示IPS1、IPS2、和IPS3，可以判断网络是否出现故障。例如，如果在分析装置204处无法看到IPS2，则可以判断网络中出现故障，且故障出现在交换机1到交换机2的这一部分网络中。因此，本发明提供了一种可视化的监测网络的方法，可以有效地监测并定位网络故障。
较佳的，当下一个装置是网络中的用户装置时，交换机中的发送单元304不将修改的报文发送给用户装置。例如，当交换机3中修改单元303基于上述租户信息和交换机3中的转发表T3的逻辑，确定交换机3的下一跳是用户B的主机202(即，用户装置)时，可以对第三报文进行修改，但是交换机3的发送单元304不将修改的第三报文发送给用户B的主机202。因此，可以使用户B无感知。
本发明还提供一种计算机可读的存储介质，所述存储介质具有存储在其中的指令，当所述指令被执行时，使得所述计算机执行监测网络的方法，所述指令包括：
接收指令，用于接收报文，所述报文包括与所述转发平面装置相对应的IP地址、租户信息和预定值；
镜像指令，用于在读取到所述预定值时，对所述报文进行镜像处理，得到镜像报文；
修改单元，用于基于所述转发平面装置中包含的转发表和所述租户信息，确定下一个IP地址，并将所述报文中的所述IP地址修改为所述下一个IP地址，从而得到修改的报文；发送指令，用于将所述镜像报文发送给分析装置，将所述修改的报文发送给与所述下一个IP地址相对应的下一个装置。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的终端设备来实现。在列举了若干终端设备的单元权利要求中，这些终端设备中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

Claims (12)

1.一种监测网络的方法，其特征在于，所述方法包括：
转发平面装置接收报文，所述报文包括与所述转发平面装置相对应的IP地址、租户信息和预定值；
所述转发平面装置在读取到所述预定值时，对所述报文进行镜像处理，得到镜像报文；
所述转发平面装置基于其中包含的转发表和所述租户信息，确定下一个IP地址，并将所述报文中的所述IP地址修改为所述下一个IP地址，从而得到修改的报文；
所述转发平面装置将所述镜像报文发送给分析装置，将所述修改的报文发送给与所述下一个IP地址相对应的下一个装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络包括多个所述转发平面装置，其中多个所述转发平面装置中的第一转发平面装置接收的报文是由报文生成装置以预定的时间间隔生成并发送的，其余的转发平面装置接收的报文是前一个转发平面装置发送的所述修改的报文。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定值是IP协议字段的自定义值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分析装置在接收到所述镜像报文后，可以获得所述镜像报文中的所述IP地址，用于监测所述网络。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述下一个装置是所述网络中的用户装置时，所述转发平面装置不将所述修改的报文发送给所述用户装置。
6.一种转发平面装置，其特征在于，所述转发平面装置包括：
接收单元，用于接收报文，所述报文包括与所述转发平面装置相对应的IP地址、租户信息和预定值；
镜像单元，用于在读取到所述预定值时，对所述报文进行镜像处理，得到镜像报文；
修改单元，用于基于所述转发平面装置中包含的转发表和所述租户信息，确定下一个IP地址，并将所述报文中的所述IP地址修改为所述下一个IP地址，从而得到修改的报文；
发送单元，用于将所述镜像报文发送给分析装置，将所述修改的报文发送给与所述下一个IP地址相对应的下一个装置。
7.根据权利要求6所述的转发平面装置，其特征在于，所述网络包括多个所述转发平面装置，其中多个所述转发平面装置中的第一转发平面装置中的所述接收单元接收的报文是由报文生成装置以预定的时间间隔生成并发送的，其余的转发平面装置中的所述接收单元接收的报文是前一个转发平面装置发送的所述修改的报文。
8.根据权利要求7所述的转发平面装置，其特征在于，所述预定值是IP协议字段的自定义值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分析装置在接收到所述镜像报文后，可以获得所述镜像报文中的所述IP地址，用于监测所述网络。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述下一个装置是所述网络中的用户装置时，所述发送单元不将所述修改的报文发送给所述用户装置。
11.一种计算机可读的存储介质，所述存储介质具有存储在其中的指令，当所述指令被执行时，使得所述计算机执行监测网络的方法，其特征在于，所述指令包括：
接收指令，用于接收报文，所述报文包括与所述转发平面装置相对应的IP地址、租户信息和预定值；
镜像指令，用于在读取到所述预定值时，对所述报文进行镜像处理，得到镜像报文；
修改单元，用于基于所述转发平面装置中包含的转发表和所述租户信息，确定下一个IP地址，并将所述报文中的所述IP地址修改为所述下一个IP地址，从而得到修改的报文；
发送指令，用于将所述镜像报文发送给分析装置，将所述修改的报文发送给与所述下一个IP地址相对应的下一个装置。
12.一种系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储由系统的一个或多个处理器执行的指令，以及
处理器，是所述系统的处理器之一，用于执行如权利要求1-5中任一项所述的监测网络的方法。
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