CN114978939B - 一种网络链路质量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于网络检测技术领域，具体涉及一种网络链路质量的检测方法，包括：S1，当STP收敛完成并接收到第X个BPDU报文时，读取BPDU报文中的报文间隔时间T1，同时计时单元归零并开始计时，计数单元归零并开始计算BPDU报文的实际接收量；S2，从接收到第X+1个BPDU报文开始，每接收到一个BPDU报文，计算单元统计该时刻的BPDU报文实际接收量N1；S3，接收到第X个BPDU报文后，每隔预设时长，分析当前应当接收到的BPDU报文量N2＝T2/T1，其中，T2为分析N2的具体时刻；并分析T2时刻N1与N2的关系，若N1＝N2，则判断为报文正常；若N1<N2，则判断为未能正常收BPDU报文，并记录该时刻未能接收到的BPDU报文量N3＝N2‑N1。本申请可以在不影响链路正常运行的情况下完成对网络链路质量的自动监测。

Description

一种网络链路质量的检测方法

技术领域

本发明属于网络检测技术领域，具体涉及一种网络链路质量的检测方法。

背景技术

生成树协议(Spanning Tree Protocol)，简称STP，应用在计算机网络中树形拓扑结构建立，主要作用是防止二层交换网络中的冗余链路形成环路。其原理是按照树的结构来构造网络拓扑，通过在交换机之间传递网桥协议数据单元(Bridge Protocol DataUnit，简称BPDU)，并采用生成树算法选举根桥、根端口和指定端口的方式，最终将网络形成一个树形结构的无环网络。形成无环网络的过程称为STP收敛，收敛完成后，网络中传输的BPDU有两种，一种是周期性发送的“配置BPDU”，另一种是网络拓扑变化时才发送的TCNBPDU。

网络链路是指两个设备之间的线路，网络链路质量不好会引起数据重传、数据丢包等现象，让使用者感觉卡、慢，降低用户使用体验。当怀疑网络链路质量不好时，如果是光纤链路，可以通过检查交换机上光模块发送和收到的光功率等信息来判断光纤链路的链路质量，但这种方法不适用于双绞线链路。本领域技术人员的主流做法是通过外部硬件方式对网络链路进行检测，也就是将待检查的连接线断开后两端接到专用设备(如以太网性能测试仪)上进行检查，这样的方式可以测试出网络链路的长度、传输时延、插入损耗(衰减)、回波损耗、远端近端串扰等参数，能够准确的了解网络链路是否存在问题。但是，由于检测时需要将两端链路断开，操作复杂，且影响用户使用网络。因此，本发明通过分析二层网络中周期性发送的配置BPDU报文的方法来判断链路质量检测，实现在不断开网络链路的情况下检测链路质量。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种网络链路质量的检测方法，能够在不影响链路正常使用的情况下对链路质量进行自动监测。

本发明提供的基础方案为：

一种网络链路质量的检测方法，包括：

S1，当STP收敛完成并接收到第X个BPDU报文时，读取BPDU报文中的报文间隔时间T1，同时计时单元归零并开始计时，计数单元归零并开始计算BPDU报文的实际接收量；其中，X为正整数；

S2，从接收到第X+1个BPDU报文开始，每接收到一个BPDU报文，计算单元统计该时刻的BPDU报文实际接收量N1；

S3，接收到第X个BPDU报文后，每隔预设时长，分析当前应当接收到的BPDU报文量N2＝T2/T1，其中，T2为分析N2的具体时刻；并分析T2时刻N1与N2的关系，若N1＝N2，则判断为报文正常；若N1<N2，则判断为未能正常收BPDU报文，并记录该时刻未能接收到的BPDU报文量N3＝N2-N1；

S4，根据实时的N3，判断是否达到预警条件，若达到则发出网络链路质量预警。

基础方案工作原理及有益效果：

STP需要网络设备相互交换消息来检测桥接环路，交换机发送的用于构建无环路拓扑的消息称为网络协议数据单元，即BPDU，在生成树协议中BPDU报文在交换机之间传递，用来确定网络的拓扑结构，最终形成没有环路的网络，保持二层网络的稳定性。STP收敛完成后，会形成一个无环的树形结构网络。STP收敛完成后树形结构的每一条链路上一端是根端口一端是指定端口，指定端口会向根端口周期性的发送配置BPUD，也就是说树形结构中的各交换机根端口会按照一定的时间间隔T1接收到配置BPDU报文，而这个时间间隔T1同时也存在于配置BPDU报文中。

为便于说明，以X为1时进行举例。使用本方法，当STP收敛完成并接收到第一个BPDU报文时，作为节点的交换机会读取BPDU报文信息，解析出其接收BPDU报文的时间间隔T1，同时，交换机的计时单元归零并开始计时，计数单元归零并开始计算BPDU报文的实际接收量。这样，从接收到第二个BPDU报文开始，计数单元会记录该BPDU报文是接收到的第几个BPDU报文，并记录为BPDU报文实际接收量N1。如果网络链路质量非常稳定出色，那么其实际接收到的BPDU报文数量与理论上应该接收到的BPDU报文数量相等。由于已经解析出BPDU报文的时间间隔T1，假定当前的时刻为T2，那么毫无疑义可知，当前理论上应该接收到的报文数量N2＝T2/T1。而当前实际接收到的报文数量为N1。通过对比N1和N2，即可以知道对应网络链路的质量是否足够稳定出色。

具体的，如果N1＝N2，则说明该交换机在对应链路上接收到了理论上所有应该接收到的BPDU报文，该网络链路质量毫无疑问足够稳定出色；如果N1<N2，则说明没有将理论上应该接收到的BPDU报文全部接收，对应的网络链路质量存在异常。但是，如果只是偶尔没有接收到某个BPDU报文，或者某个BPDU报文接收时间稍微延迟了一点儿，导致N1<N2，这种情况下，网络链路质量受到的影响会非常小，不会对其功能造成影响。因此，本方法会计算记录该时刻未能接收到的BPDU报文量N3＝N2-N1，并根据N3进行分析判断是否达到预警条件，如果满足预警条件则发出链路质量预警。让工作人员了解情况，及时进行处理。

与现有技术使用以太网性能测试仪等设备进行网络链路质量检测相比，本方法不用断开链路，可以在链路正常工作的过程中自动完成检测，不会对网络使用者的使用网络造成影响；并且本方法直接通过交换机本身的操作系统即可完成上述过程，不用增加检测设备，可节约成本。综上，本申请可以在不影响链路正常运行的情况下完成对网络链路质量的自动监测。

进一步，S2还包括：从接收到第X+1个BPDU报文开始，每接收到一个BPDU报文，计时单元记录该BPDU报文的接收时刻T3；

还包括S31，根据T1按接收顺序依次分析各BPDU报文的应接收时间并进行记录，同时记录各BPDU报文的实际接收时刻T3和对应的BPDU报文实际接收量N1，并形成BPDU报文接收表。

有益效果：通过BPDU报文接收表，工作人员可以在网络链路存在异常时，快速了解具体的情况，进行对应的处理。

进一步，还包括S41，对BPDU报文接收表进行分析，判断是否存在第一预设时长内未接收到的BPDU报文超过第一阈值的情况，若存在则发出第一异常警报；还判断是否存在第二预设时长内延迟接收到的BPDU报文超过第二阈值的情况，若存在则发出第二异常警报。

有益效果：这样的设置，在网络链路运行的过程中，会持续进行具体的异常分析，如果第一预设时长(如2分钟)内未接收到的BPDU报文超过第一阈值的情况，则说明出现了短时间内未接收到BPDU报文的次数过多，因此发出第一异常警报；如果第二预设时长(如3分钟)内延迟接收到的BPDU报文超过第二阈值，则说明网络链路的传输速度并不稳定，因此，生成发出第二异常警报。通过第一异常信警报和第二异常警报，工作人员可以了解网络链路质量具体出现了哪种异常，以及该异常发生的时间，便于其进行针对性的处理。这样，除了根据N3进行整体质量分析外，当某个短时间内网络链路出现较大的质量波动时，本方法同样可以分析得知，便于工作人员及时处理。

进一步，S4中，所述预警条件为，若N3大于预设的警报值，则判断为满足预警条件。

有益效果：N3为当前累计未接收到的BPDU报文，如果N3大于预设的报警值，则说明该网络链路在运行过程中出现了过多的未接收到BPDU报文的情况，需要处理改善，因此发出网络链路质量预警。

进一步，S4中，所述发出链路质量预警包括，向后台端发送预警信息，同时在本地端进行质量警报；S41中，所述发出第一异常警报包括，向后台端发送第一异常信息，同时在本地端进行质量警报；所述发出第二异常警报包括，向后台端发送第二异常信息，同时在本地端进行质量警报。

有益效果：由于工作人员有自己的日常工作，常规时间并不会在交换机附近，当某网络链路存在异常时，工作人员并不能及时知道。这样的设置，当某网络链路出现异常时，对应的交换机会给后台端发送预警信号，便于工作人员及时了解情况。同时，该交换机会在本地端进行质量警报(如灯光闪烁、日志系统报警等方式)，便于工作人员快速锁定发出网络链路质量预警的具体交换机；除此，若工作人员没有注意到后台端的信息，当其他人员注意到该交换机发出的质量警报后，也可以通知工作人员前来处理，工作人员可以通过后台端了解具体的异常内容，进一步保证处理的及时性。

进一步，S4及S41中，本地端进行质量警报包括警示灯闪烁。

有益效果：警示灯闪烁的提醒性较强，并且与语音相比，对周边人的持续影响性较小。

进一步，还包括S5，后台端接收到预警信息、第一异常信息或第二异常信息后，给工作人员的工作端发送处理信息。

有益效果：这样的设置，当网络链路的质量出现问题时，工作人员能够第一时间了解情况，及时进行处理。

进一步，S3中，预设时长为T1的整数倍。

有益效果：这样的设置，每次分析时，当前应当接收到的BPDU报文量为整数且每次分析时增加的数值固定，分析更加具有规律性。

进一步，S3中，预设时长为T1。

有益效果：相当于，每次应该接收到BPDU报文时，便分析该时刻N1与N2的关系，如果对应网络链路的质量存在异常，可以第一时间知晓情况，及时进行处理。

进一步，X的数值小于5。

有益效果：这样的设置，可以在STP完成后，短时间内开始进行网络链路质量的检测。

附图说明

图1为本发明实施例一的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一

如图1所示，需要说明的是，实施例中网络链路质量的检测过程，均由各交换机自主进行，只需要提前将对应的程序编写入交换机自带的操作系统(操作系统集成在交换机自身的芯片上)即可。实施例中的交换机泛指所有可运行生成树协议的设备，例如交换机、无线AP等设备。

一种网络链路质量的检测方法，包括：

S1，当STP收敛完成并接收到第X个配置BPDU报文时，读取配置BPDU报文中的报文间隔时间T1，同时计时单元归零并开始计时，计数单元归零并开始计算配置BPDU报文的实际接收量；其中，X为正整数且X的数值小于5，这样，可以在STP完成后，短时间内开始进行网络链路质量的检测。本实施例中，X的数值为1。需要说明的是，“配置BPDU”与“TCN BPDU”的识别直接使用现有方法即可，现行标准作了规定，具体是在报文的一个部分有专门的标识位来标识是“配置BPDU”还是“TCN BPDU”，在此不再赘述。而报文时间间隔T1则是配置BPDU报文中本来就有的参数。

S2，从接收到第X+1个配置BPDU报文开始，每接收到一个配置BPDU报文，计算单元统计该时刻的配置BPDU报文实际接收量N1；

S3，接收到第X个配置BPDU报文后，每隔预设时长，分析当前应当接收到的配置BPDU报文量N2＝T2/T1，其中，T2为分析N2的具体时刻；并分析T2时刻N1与N2的关系，若N1＝N2，则判断为报文正常；若N1<N2，则判断为未能正常收配置BPDU报文，并记录该时刻未能接收到的配置BPDU报文量N3＝N2-N1。其中，预设时长为T1的整数倍，这样，每次分析时，当前应当接收到的配置BPDU报文量为整数且每次分析时增加的数值固定，分析更加具有规律性。本实施例中，预设时长为T1，这样，每次应该接收到配置BPDU报文时便会分析该时刻N1与N2的关系，如果对应网络链路的质量存在异常，可以第一时间知晓情况，及时进行处理。

S4，根据实时的N3，判断是否达到预警条件，若达到则发出网络链路质量预警。其中，所述预警条件为，若N3大于预设的警报值，则判断为满足预警条件。预警值的具体数值，本领域技术人员可依据使用环境对网络链路质量的具体要求具体设置，在此不再赘述。所述发出链路质量预警包括，向后台端发送预警信息，同时在本地端进行质量警报。本实施例中，后台端为服务器；本地端的质量警报方式为警示灯闪烁，其中，警示灯为红色LED灯珠。

S5，当交换机操作系统检测到STP重新计算时，链路质量检测停止，直到STP收敛完成后，返回S1，重新开始链路质量检测。具体如下，收到TCN BPDU报文时停止计数，直到再收到配置BPDU后，把这个配置BPDU报文假定为正常预设时间T1后收到的报文进行计时和计数。

具体实施过程如下：

STP需要网络设备相互交换消息来检测桥接环路，交换机发送的用于构建无环路拓扑的消息称为网络协议数据单元，即BPDU，在生成树协议中BPDU报文在交换机之间传递，用来确定网络的拓扑结构，最终形成没有环路的网络，保持二层网络的稳定性。STP收敛完成后，会形成一个无环的树形结构网络。STP收敛完成后树形结构的每一条链路上一端是根端口一端是指定端口，指定端口会向根端口周期性的发送配置BPUD，也就是说树形结构中的各交换机根端口会按照一定的时间间隔T1接收到配置BPDU报文，而这个时间间隔T1同时也存在于配置BPDU报文中。

使用本方法，当STP收敛完成并接收到第一个配置BPDU报文时，作为节点的交换机会读取配置BPDU报文信息，解析出其接收配置BPDU报文的时间间隔T1，同时，交换机的计时单元归零并开始计时，计数单元归零并开始计算BPDU报文的实际接收量。这样，从接收到第二个配置BPDU报文开始，计数单元会记录该配置BPDU报文是接收到的第几个配置BPDU报文，并记录为配置BPDU报文实际接收量N1。如果网络链路质量非常稳定出色，那么其实际接收到的配置BPDU报文数量与理论上应该接收到的配置BPDU报文数量相等。由于已经解析出配置BPDU报文的时间间隔T1，假定当前的时刻为T2，T2设定为T1的整数倍，那么毫无疑义可知，当前理论上应该接收到的报文数量N2＝T2/T1。而当前实际接收到的报文数量为N1。通过对比N1和N2，即可以知道对应网络链路的质量是否足够稳定出色。

具体的，如果N1＝N2，则说明该交换机在对应链路上接收到了理论上所有应该接收到的配置BPDU报文，该网络链路质量毫无疑问足够稳定出色；如果N1<N2，则说明没有将理论上应该接收到的配置BPDU报文全部接收，对应的网络链路质量存在异常。但是，如果只是偶尔没有接收到某个配置BPDU报文，或者某个配置BPDU报文接收时间稍微延迟了一点儿，导致N1<N2，这种情况下，网络链路质量受到的影响会非常小，不会对其功能造成影响。因此，本方法会计算记录该时刻未能接收到的配置BPDU报文量N3＝N2-N1，并根据N3进行分析判断是否达到预警条件，如果N3大于预设的报警值，则说明该网络链路在运行过程中出现了过多的未接收到BPDU报文的情况，需要处理改善，因此发出网络链路质量预警，即，向后台端发送预警信息，同时在本地端通过红色LED灯珠闪烁的方式进行质量警报。

当交换机操作系统检测到STP重新计算时，链路质量检测停止，直到STP收敛完成后，重新开始链路质量检测。具体如下，收到TCN BPDU报文时停止计数，直到再收到配置BPDU后，把这个配置BPDU报文假定为正常预设时间T1后收到的报文进行计时和计数。

由于工作人员有自己的日常工作，常规时间并不会在交换机附近，当某网络链路存在异常时，工作人员并不能及时知道。这样的设置，当某网络链路出现异常时，对应的交换机会给后台端发送预警信号，为便于工作人员了解情况，其他实施例中可以在发送预警信号的同时将异常记录进交换机日志系统，后台端的数据便于工作人员及时了解情况，日志系统的记录便于工作人员查询过去的预警信息。同时，该交换机会在本地端通过红色LED灯珠闪烁的方式进行质量警报，便于工作人员快速锁定发出网络链路质量预警的具体交换机；除此，若工作人员没有注意到后台端的信息，当其他人员注意到该交换机发出的质量警报后，也可以通知工作人员前来处理，工作人员可以通过后台端或者交换机日志系统了解具体的异常内容，进一步保证处理的及时性。

与现有技术使用以太网性能测试仪等设备进行网络链路质量检测相比，本方法不用断开链路，可以在链路正常工作的过程中自动完成检测，不会对网络使用者使用网络造成影响；并且本方法直接通过交换机本身的操作系统即可完成上述过程，不用增加检测设备，可节约成本。综上，本申请可以在不影响链路正常运行的情况下完成对网络链路质量的自动监测。

实施例二

实施例一不同的是，本实施例的S2还包括：从接收到第X+1个BPDU报文开始，每接收到一个BPDU报文，计时单元记录该BPDU报文的接收时刻T3。

除此，本实施例中还包括：

S31根据T1按接收顺序依次分析各BPDU报文的应接收时间并记录，同时记录各BPDU报文的实际接收时刻T3和对应的BPDU报文实际接收量N1，并形成BPDU报文接收表。

S41，对BPDU报文接收表进行分析，判断是否存在第一预设时长内未接收到的BPDU报文超过第一阈值的情况，若存在则发出第一异常警报；还判断是否存在第二预设时长内延迟接收到的BPDU报文超过第二阈值的情况，若存在则发出第二异常警报。其中，所述发出第一异常警报包括，向后台端发送第一异常信息，同时在本地端进行质量警报；所述发出第二异常警报包括，向后台端发送第二异常信息，同时在本地端进行质量警报。本实施例中，质量警报的方式同样为警示灯闪烁，其中，警示灯为红色LED灯珠。由于本地端只是起到位置示意以及提起其他人员的作用，警示灯闪烁已经足以满足该功能。第一预设时长、第一阈值、第二预设时长及第二阈值的具体数值，本领域技术人员可依据使用场所对网络链路质量的具体需求具体设置，在此不再赘述。

具体实施过程如下：

本方法中，会从接收到第X+1个(如第2个)BPDU报文开始，每次接收到一个BPDU报文，便会记录其实际接收到的时刻T3以及该时刻的BPDU报文实际接收量N1；除此，本方法还会根据T1，按接收顺序依次分析各BPDU报文的应接收时间并进行记录，如第2个应该接收到的BPDU报文的理论接收时间，第3个应该接收到的BPDU报文的理论接收时间，等等。并将上述信息汇总形成为BPDU报文接收表。这样，工作人员通过BPDU报文接收表，可以在网络链路存在异常时快速了解具体的情况，进行对应的处理。

除此，本实施例的方法在网络链路运行的过程中，会持续进行具体的异常分析，如果第一预设时长(如2分钟)内未接收到的BPDU报文超过第一阈值的情况，则说明出现了短时间内未接收到BPDU报文的次数过多，因此发出第一异常警报；如果第二预设时长(如3分钟)内延迟接收到的BPDU报文超过第二阈值，则说明网络链路的传输速度并不稳定，因此，生成发出第二异常警报。通过第一异常信警报和第二异常警报，工作人员可以了解网络链路质量具体出现了哪种异常，以及该异常发生的时间，便于其进行针对性的处理。这样，除了根据N3进行整体质量分析外，当某个短时间内网络链路出现较大的质量波动时，本方法同样可以分析得知，便于工作人员及时处理。

实施例三

与实施例二相比，不同之处仅在于，还包括S5，后台端接收到预警信息、第一异常信息或第二异常信息后，给工作人员的工作端发送处理信息。本实施例中，工作端为装载对应APP的智能手机。这样的设置，当网络链路的质量出现问题时，工作人员能够第一时间了解情况，及时进行处理。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种网络链路质量的检测方法，其特征在于，包括：

S1，当STP收敛完成并接收到第X个BPDU报文时，读取BPDU报文中的报文间隔时间T1 ，同时计时单元归零并开始计时，计数单元归零并开始计算BPDU报文的实际接收量；其中，X为正整数；

S2，从接收到第X+1个BPDU报文开始，每接收到一个BPDU报文，计算单元统计该时刻的BPDU报文实际接收量N1；

S3，接收到第X个BPDU报文后，每隔预设时长，分析当前应当接收到的BPDU报文量

，其中，T2为分析N2的具体时刻；并分析T2时刻N1与N2的关系，若/>

，则判断为报文正常；若/>

，则判断为未能正常收BPDU报文，并记录该时刻未能接收到的BPDU报文量/>

；

S4，根据实时的N3，判断是否达到预警条件，若达到则发出网络链路质量预警；

S2还包括：从接收到第X+1个BPDU报文开始，每接收到一个BPDU报文，计时单元记录该BPDU报文的接收时刻T3；

还包括S31，根据T1按接收顺序依次分析各BPDU报文的应接收时间并进行记录，同时记录各BPDU报文的实际接收时刻T3和对应的BPDU报文实际接收量N1，并形成BPDU报文接收表；

还包括S41，对BPDU报文接收表进行分析，判断是否存在第一预设时长内未接收到的BPDU报文超过第一阈值的情况，若存在则发出第一异常警报；还判断是否存在第二预设时长内延迟接收到的BPDU报文超过第二阈值的情况，若存在则发出第二异常警报；

S3中，预设时长为T1；

X的数值小于5；

S5，当交换机操作系统检测到STP重新计算时，链路质量检测停止，直到STP收敛完成后，返回S1，重新开始链路质量检测；具体如下，收到TCN BPDU报文时停止计数，直到再收到配置BPDU后，把这个配置BPDU报文假定为正常预设时间T1后收到的报文进行计时和计数。

2.根据权利要求1所述的网络链路质量的检测方法，其特征在于：S4中，所述发出链路质量预警包括，向后台端发送预警信息，同时在本地端进行质量警报；S41中，所述发出第一异常警报包括，向后台端发送第一异常信息，同时在本地端进行质量警报；所述发出第二异常警报包括，向后台端发送第二异常信息，同时在本地端进行质量警报。

3.根据权利要求2所述的网络链路质量的检测方法，其特征在于：S4及S41中，本地端进行质量警报包括警示灯闪烁。

4.根据权利要求2所述的网络链路质量的检测方法，其特征在于：还包括S5，后台端接收到预警信息、第一异常信息或第二异常信息后，给工作人员的工作端发送处理信息。

5.根据权利要求1所述的网络链路质量的检测方法，其特征在于：S4中，所述预警条件为，若N3大于预设的警报值，则判断为满足预警条件。

6.根据权利要求5所述的网络链路质量的检测方法，其特征在于：S3中，预设时长为T1的整数倍。

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