CN115297030B

CN115297030B - 一种端到端网络延时监测方法及系统

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Publication number: CN115297030B
Application number: CN202210926979.XA
Authority: CN
Inventors: 海万学; 廖水平; 于振兴
Original assignee: Beijing Wangshen Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Wangshen Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2023-10-03
Anticipated expiration: 2042-08-03
Also published as: CN115297030A

Abstract

本发明提供了一种端到端网络延时监测方法及系统，属于网络运维领域。所述监测方法首先设置地址配置文件，适配动态使用场景，对靠近用户服务器节点位置的网络流量进行镜像操作，将镜像流量接入地址匹配模块；对镜像流量进行地址解析，获取当前会话流的目的地址，并根据地址配置文件判断会话流目的地址类型；若在地址配置文件的地址中，则为内部地址，否则为外部地址；根据会话流目的地址类型，计算单个会话流的延时；若为内部地址，则为内部响应时间；否则为外部响应时间；对于同一个会话，合并内部响应时间和外部响应时间，输出为当前会话的端到端网络延时。本发明有效降低了网络故障定位和性能优化的操作复杂性，提高了工作效率，节约了成本。

Description

一种端到端网络延时监测方法及系统

技术领域

本发明属于网络运维领域，具体涉及一种端到端网络延时监测方法及系统。

背景技术

网络进行数据传输时，数据包从网络一端(发送方)发送到另一端(接收方)需要一定的时长，这个时长即为网络延时。通常情况下，数据包会经过多个网络通信设备和控制设备转发，客户端发送数据包到服务器的延时和服务器发送数据包到客户端延时的闭环之和是端到端网络延时。日常网络和应用系统运维管理工作中，在网络故障定位和性能分析优化时，需要精确查看端到端网络延时，以确认和定位网络故障原因，因此，需要对端到端网络延时进行监测。

现有技术中，监测端到端网络延时最简单的方式是通过ping操作，提供基于ICMP报文传输探测的时间做参考，但这种方法具有传输协议单一和测试时间固化的局限；另一种方法，通过两端部署网络抓包工具或实时采集流量系统，在故障出现或需要分析的位置进行网络抓包，然后合并对比分析，这种方式不但分析技术水平要求高，而且实际操作过于繁琐，不具有智能性和自动化特征，监测灵活性和准确性都不高。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种端到端网络延时监测方法及系统，以提高端到端网络延时的计算准确性和精度。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种端到端网络延时监测方法，包括如下步骤：

步骤S1，设置地址配置文件；

步骤S2，对靠近用户服务器节点位置的网络流量进行镜像操作，将镜像流量接入地址匹配模块；

步骤S3，对接入的镜像流量进行地址解析，获取当前会话流的目的地址，并根据地址配置文件判断会话流目的地址类型；若会话流的目的地址在地址配置文件的地址中，则为内部地址，否则，为外部地址；

步骤S4，根据所述会话流目的地址类型，计算单个会话流的延时；若会话流的目的地址在内部地址，则该会话流的响应时间为内部响应时间；若会话流的目的地址为外部地址，则该会话流的响应时间为外部响应时间；

步骤S5，对于同一个会话，合并内部响应时间和外部响应时间，输出为当前会话的端到端网络延时。

作为本发明的一个优选实施例，所述步骤S1中，通过三种地址配置文件的设置，适配动态使用场景。

作为本发明的一个优选实施例，所述动态使用场景，是指客户的内部地址列表范围与默认的地址范围不同；此时，根据用户的实际场景，自定义内部地址范围信息；所述动态调整，按照客户实际情况修改内部地址范围。

作为本发明的一个优选实施例，步骤S1中所述地址配置文件包括三种：

A、默认地址配置信息：默认配置三个私有网段为内部地址，分别为192.168.0.0/16，172.16.0.0/12，10.0.0.0/8；

B、若干单个内部地址配置信息：配置输入单个内部地址，多个内部地址以逗号分割，连续地址使用短线连接；

C、多个网段或复杂地址配置信息：配置输入不同内部地址，支持子网掩码格式，不同内部地址之间使用逗号分割。

作为本发明的一个优选实施例，步骤S1中所述地址配置文件以TXT格式存储在地址配置模块中。

作为本发明的一个优选实施例，所述会话流，由TCP五元组组成的数据传输信息，可以精确识别单个网络连接和会话信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种端到端网络延时监测系统，所述系统包括：镜像设备、地址配置模块、地址匹配模块、单个会话流单向延时计算模块、延时合并模块和端到端网络延时输出模块；其中，

所述镜像设备用于对靠近用户服务器节点位置的网络流量进行镜像操作，将镜像流量接入地址匹配模块；

所述地址配置模块用于设置地址配置文件，且所述地址配置文件包括三种；

所述地址匹配模块用于对接入的镜像流量进行地址解析，获取当前会话流的目的地址，并根据地址配置文件判断会话流目的地址类型；若会话流的目的地址在地址配置文件的地址中，则为内部地址，否则，为外部地址；

所述单个会话流单向延时计算模块用于根据所述会话流目的地址类型，计算单个会话流的延时；若会话流的目的地址在内部地址，则该会话流的响应时间为内部响应时间；若会话流的目的地址为外部地址，则该会话流的响应时间为外部响应时间；

所述延时合并模块用于对于同一个会话，合并内部响应时间和外部响应时间，并将合并的时间发送给端到端网络延时输出模块；

所述端到端网络延时输出模块用于以图表或数字形式展示当前会话的端到端网络延时。

作为本发明的一个优选实施例，所述端到端网络延时输出模块可以通过显示设备来实现。

本发明实施例所提供的技术方案具有如下有益效果：

所述端到端网络延时监测方法及系统，通过配置地址文件信息，对配置文件参数进行动态的调整以适应不同的使用场景需求，再实时采集镜像流量并存储在分析系统服务器上，进行地址匹配并依据匹配结果计算单个会话的网络延时，服务器对端到端网络延时进行自动计算和分析，无需在监测分析两端同时部署数据包采集装置，即可完成网络通信中任意会话信息的全流程延时分析，并以直观的图表或数字信息进行结果展示，有效地降低了网络故障定位和性能优化的操作复杂性，提高了工作效率，节约了成本。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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说，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附图。

图1为本发明实施例所述端到端网络延时监测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。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也可以相互组合。

本发明实施例提供了一种端到端网络延时监测方法及系统，实时采集镜像流量并存储在分析系统服务器上，再通过配置地址文件信息，并对配置文件参数进行动态的调整以适应不同的使用场景需求，服务器对端到端网络延时进行自动计算和分析，无需在监测分析两端同时部署数据包采集装置，即可完成网络通信中任意会话信息的全流程延时分析，并以直观的图表或数字信息进行结果展示，有效的降低网络故障定位和性能优化的操作复杂性，提高工作效率，节约成本。

参见图1，所述端到端网络延时监测方法包括如下步骤：

步骤S1，设置地址配置文件。

本步骤中，所述地址配置文件包括三种：

A、默认地址配置信息：默认配置三个私有网段为内部地址，分别为192.168.0.0/16，172.16.0.0/12，10.0.0.0/8。

B、若干单个内部地址配置信息：配置输入单个内部地址，如192.168.10.11，多个内部地址以逗号分割，连续地址使用短线连接，如：

192.168.10.12，192.168.1.0.13，192.168.10.100-192.168.100.200。

C、多个网段或复杂地址配置信息：配置输入不同内部地址，支持子网掩码格式，不同内部地址之间使用逗号分割，如：

192.168.11.0/24，172.16.13.0/24，192.168.14.1-192.168.14.201。

优选地，上述地址配置信息以TXT格式存储在地址配置模块中。

本步骤中，通过三种地址配置文件的设置，适配动态使用场景，通过动态调整地址的配置文件，能够有效的调整地址信息，动态调整相应的地址范围。所述动态使用场景，是指客户的内部地址列表范围与默认的地址范围不同。这时，可根据用户的实际场景，自定义内部地址范围信息。动态调整就是按照客户实际情况修改内部地址范围。

步骤S2，对靠近用户服务器节点位置的网络流量进行镜像操作，将镜像流量接入地址匹配模块。

本步骤中，所述镜像流量是网络传输设备基础的功能之一，普通二层可管理的交换机都具有此功能；通过镜像操作，可以选择将不同源流量信息复制到指定的端口，用于监测分析。步骤S3，对接入的镜像流量进行地址解析，获取当前会话流的目的地址，并根据地址配置文件判断会话流目的地址类型；若会话流的目的地址在地址配置文件的地址中，则为内部地址，否则，为外部地址。

本步骤中，根据步骤S2的地址配置文件，若会话流的目的地址属于地址配置文件中包含的地址，则当前会话流的目的地址为内部地址；若会话流的目的地址不包含在地址配置文件中，则当前会话流的目的地址为外部地址。

所述会话流，是一种由TCP五元组组成的数据传输信息，可以精确识别单个网络连接和会话信息。

步骤S4，根据所述会话流目的地址类型，计算单个会话流的延时；若会话流的目的地址在内部地址，则该会话流的响应时间为内部响应时间；若会话流的目的地址为外部地址，则该会话流的响应时间为外部响应时间。

本步骤中，所述内部时间的计算，在一个会话流中，如果是内部地址主动向外部服务器发起的TCP三步握手请求，则内部延时为三步握手中第二和第三个数据包之间的时间差，即SYN ACK和ACK之间的时间差；如果是外部地址主动连接内部地址列表中的服务器，内部时间则是这次三步握手中的第一和第二个报文之间的时间差，即SYN和SYN ACK之间的时间差。所述外部时间的计算，在一个会话流中，如果是内部地址主动向外部服务器发起的TCP三步握手请求，则外部延时为TCP三步握手中第一和第二个数据包之间的时间差，即SYN和SYN ACK之间的时间差；如果是外部地址主动连接内部地址列表中的服务器，外部时间则是这次三步握手中的第二和第三个报文之间的时间差，即SYN ACK和ACK之间的时间差。通过对会话流的目的IP与配置文件匹配判断，确认该数据流是从外部发到内部，还是从内部发往外部，精确识别和计算内部和外部网络延时。

步骤S5，对于同一个会话，合并内部响应时间和外部响应时间，输出为当前会话的端到端网络延时，并以图表或数字形式进行结果展示。

由以上技术方案可以看出，本发明实施例所提供的端到端网络延时监测方法，基于镜像流量和动态地址配置信息，在单侧就能够完成整个会话的延时计算，实现在通讯方一侧部署分析系统即可计算完整的闭环网络延时，提高了端到端网络延时的计算准确性和精度，加快了网络故障定位速度，提高性能优化能力。

基于同样的思想，本发明实施例还提供了一种端到端网络延时监测系统，所述系统包括：镜像设备、地址配置模块、地址匹配模块、单个会话流单向延时计算模块、延时合并模块和端到端网络延时输出模块。

其中，所述镜像设备用于对靠近用户服务器节点位置的网络流量进行镜像操作，将镜像流量接入地址匹配模块；

所述端到端网络延时输出模块用于以图表或数字形式展示当前会话的端到端网络延时。所述端到端网络延时输出模块可以通过显示设备来实现。

本实施例中各模块通过处理器实现，当需要存储时适当增加存储器。其中，所述处理器可以是但不限于微处理器MPU、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、其他可编程逻辑器件、分立门、晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。所述存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

需要说明的是，本实施例所述端到端网络延时监测系统与所述端到端网络延时监测方法是对应的，对所述方法的描述与限定，同样适用于所述系统，在此不再赘述。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的优选实施例。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种端到端网络延时监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤 S1，设置地址配置文件；

步骤 S2，对靠近用户服务器节点位置的网络流量进行镜像操作，将镜像流量接入地址匹配模块；

步骤 S3，对接入的镜像流量进行地址解析，获取当前会话流的目的地址，并根据地址配置文件判断会话流目的地址类型；若会话流的目的地址在地址配置文件的地址中，则为内部地址，否则，为外部地址；所述会话流，是由 TCP五元组组成的数据传输信息；

步骤 S4，根据所述会话流目的地址类型，计算单个会话流的延时；若会话流的目的地址在内部地址，则该会话流的响应时间为内部响应时间；若会话流的目的地址为外部地址，则该会话流的响应时间为外部响应时间；所述内部响应时间的计算，在一个会话流中，如果是内部地址主动向外部服务器发起的 TCP 三步握手请求，则内部延时为三步握手中第二和第三个数据包之间的时间差，即 SYNACK 和 ACK 之间的时间差；如果是外部地址主动连接内部地址列表中的服务器，内部响应时间则是这次三步握手中的第一和第二个报文之间的时间差，即 SYN 和 SYN ACK 之间的时间差；所述外部响应时间的计算，在一个会话流中，如果是内部地址主动向外部服务器发起的 TCP 三步握手请求，则外部延时为 TCP 三步握手中第一和第二个数据包之间的时间差，即 SYN 和 SYN ACK 之间的时间差；如果是外部地址主动连接内部地址列表中的服务器，外部响应时间则是这次三步握手中的第二和第三个报文之间的时间差，即 SYNACK 和 ACK 之间的时间差；通过对会话流的目的 IP 与配置文件匹配判断，确认该会话流是从外部发到内部，还是从内部发往外部，精确识别和计算内部和外部网络延时；

步骤 S5，对于同一个会话，合并内部响应时间和外部响应时间，输出为当前会话的端到端网络延时。

2.根据权利要求 1 所述的端到端网络延时监测方法，其特征在于，所述步骤 S1 中，通过三种地址配置文件的设置，适配动态使用场景。

3.根据权利要求 2 所述的端到端网络延时监测方法，其特征在于，所述动态使用场景，是指客户的内部地址列表范围与默认的地址范围不同；此时，根据用户的实际场景，自定义内部地址范围信息；所述动态调整，按照客户实际情况修改内部地址范围。

4.根据权利要求 1-3 任一项所述的端到端网络延时监测方法，其特征在于，步骤 S1中所述地址配置文件包括三种：

5.根据权利要求 4 所述的端到端网络延时监测方法，其特征在于，步骤 S1中所述地址配置文件以 TXT 格式存储在地址配置模块中。

6.一种端到端网络延时监测系统，其特征在于，所述系统包括：镜像设备、地址配置模块、地址匹配模块、单个会话流单向延时计算模块、延时合并模块和端到端网络延时输出模块；其中，所述镜像设备用于对靠近用户服务器节点位置的网络流量进行镜像操作，将镜像流量接入地址匹配模块；所述地址配置模块用于设置地址配置文件，且所述地址配置文件包括三种；所述地址匹配模块用于对接入的镜像流量进行地址解析，获取当前会话流的目的地址，并根据地址配置文件判断会话流目的地址类型；若会话流的目的地址在地址配置文件的地址中，则为内部地址，否则，为外部地址；所述会话流，是由 TCP 五元组组成的数据传输信息；所述单个会话流单向延时计算模块用于根据所述会话流目的地址类型，计算单个会话流的延时；若会话流的目的地址在内部地址，则该会话流的响应时间为内部响应时间；若会话流的目的地址为外部地址，则该会话流的响应时间为外部响应时间；所述内部响应时间的计算，在一个会话流中，如果是内部地址主动向外部服务器发起的 TCP 三步握手请求，则内部延时为三步握手中第二和第三个数据包之间的时间差，即 SYNACK 和 ACK之间的时间差；如果是外部地址主动连接内部地址列表中的服务器，内部响应时间则是这次三步握手中的第一和第二个报文之间的时间差，即 SYN 和 SYN ACK 之间的时间差；所述外部响应时间的计算，在一个会话流中，如果是内部地址主动向外部服务器发起的 TCP三步握手请求，则外部延时为 TCP 三步握手中第一和第二个数据包之间的时间差，即 SYN和 SYNACK 之间的时间差；如果是外部地址主动连接内部地址列表中的服务器，外部响应时间则是这次三步握手中的第二和第三个报文之间的时间差，即 SYNACK 和 ACK 之间的时间差；通过对会话流的目的 IP与配置文件匹配判断，确认该会话流是从外部发到内部，还是从内部发往外部，精确识别和计算内部和外部网络延时；

7.根据权利要求 6 所述的端到端网络延时监测方法，其特征在于，所述端到端网络延时输出模块可以通过显示设备来实现。