CN115643192A - 一种无遗漏抓包指标的检测系统、方法、设备、介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种无遗漏抓包指标的检测系统、方法、设备、介质，所述系统包括：流量探针、万兆以太网测试仪和频率计数器，其中：所述万兆以太网测试仪的测试数据包输出端口与流量探针高精度数据采集卡的输入端口相连接；所述流量探针高精度数据采集卡的抓包计数信号输出端与所述频率计数器的通道A相连接，所述频率计数器用于根据所述流量探针高精度数据采集卡的输出电平进行计数记录。

Description

一种无遗漏抓包指标的检测系统、方法、设备、介质

技术领域

本发明涉及网络运维和流量管控领域，尤其涉及一种无遗漏抓包指标的检测系统、方法、设备、介质。

背景技术

随着业务多样化、业务融合化、网络开放化、终端智能化的融合发展，网络覆盖领域急剧拓展，新的应用大量涌现，网络流量激增，网络传输带宽由百/千兆扩容到万兆，而目前对网络流量的监测能力只限于千兆以下，对大带宽传输环节的流量监测还处于空白；而且现有技术对多样化应用和重要业务的细粒度资源尚未达到；此外，目前网络中部署的流量监测和探测设备还只能针对单个节点和局部信息，从网络中获取的信息也相对孤立，对链路沿途多点信息的关联分析和综合呈现还很欠缺，无法实现流量的全程全域监测，在网络故障的快速定位、网络运行状态的综合评定等方面还都无法提供全面实时的数据基础；同时，流量监测方面还没有形成统一的、适合航天业务网应用特点的规范，各类网络监测手段独立建设，未形成合力。因此对大带宽全域流量感知监测技术的研究和网络流量监测规范的制定迫在眉睫。

国际上，IETF的IP性能指标工作组(IP performance Metrics Working Group，IPPMWG)提出了定义性能指标的原则与总体框架，并定义了评估IP网络数据传输业务的质量、性能和可靠性的一些指标，如连通性、单向丢包、单向时延、环回时延，另一些指标也正在标准化的过程中，但具体的实现方法和应用不在IPPMWG的定义范围之内。

ITU-T的第13研究组(Study Group13，SG13)也提出了Y.1540(原L380)建议，其中定义了衡量IP网上IP分组传输性能的四个参数：速度(speed)、精确性(accuracy)、可靠性(dependability)、可用性(availability)。另外还提出了y.1541(原L381)建议，规定了IP性能和可用性指标与分配，将IP业务按QoS分为六类。

同时，国际上其它组织还提出了一些测试的基础架构。例如：Surveyor是AdvancedNetwork&Services公司联合其他组织提出的基于IPPMWG标准的网络测试基础架构，能够测量参与该项目的组织之间的互联网的路径性能；在该项目中还提出了分析性能数据的方法和工具。MMI是NSF发起、DARPA资助的一个项目，提出了一个基于探针(probe)的分布式可扩展动态的网络测试基础架构。另外还有一些项目如Ripe、AMP、PingER等都与网络测试相关。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是确定高精度数据采集卡中时间的准确度和精度等级问题，高精度时间是流量探针进行流量监测的基础，无论是时间戳，还是流量监测指标计算，都离不开高精度的时钟，因此，本发明提出一种无遗漏抓包指标的检测系统、方法、设备、介质。

根据本发明的一方面，提出一种无遗漏抓包指标的检测系统，包括：流量探针、万兆以太网测试仪和频率计数器，其中：

所述万兆以太网测试仪的测试数据包输出端口与流量探针高精度数据采集卡的输入端口相连接；

所述流量探针高精度数据采集卡的抓包计数信号输出端与所述频率计数器的通道A相连接，所述频率计数器用于根据所述流量探针高精度数据采集卡的输出电平进行计数记录。

其中，所述频率计数器用于对于接收到的抓包计数信号进行计数。

根据本发明的另一方面，提出一种无遗漏抓包指标的检测方法，包括：

步骤S101，将万兆以太网测试仪的测试数据包输出端口连接至流量探针的高精度数据采集卡的输入端口；将流量探针高精度数据采集卡的抓包计数信号输出端连接至频率计数器的通道A；

步骤S102，设置万兆以太网测试仪的初始测试参数，其中，所述初始测试参数包括以下参数中的一种或多种：包长、包频和发包数量，设置流量探针高精度数据采集卡抓包计数信号的数据包采集个数输出频率，并设置流量探针高精度数据采集卡在输出一次抓包计数信号之后输出电平与上一次相反；

步骤S103，使万兆以太网测试仪开始发送数据包，流量探针高精度数据采集卡采集数据包，并按照所述步骤S102的设置输出抓包计数信号至频率计数器，以使所述频率计数器根据所述流量探针高精度数据采集卡的输出电平进行计数记录；

步骤S104，在实际发包数量达到预设发包数量后，读取并记录频率计数器上的计数值、频率值和数据记录趋势图，然后将频率计数器清零；

步骤S105，在不改变包长、发包数量的条件下，逐步递增所述万兆以太网测试仪的包频值，返回步骤S103，直至所述万兆以太网测试仪发送的数据包占满整个网络带宽；

步骤S106，恢复所述万兆以太网测试仪的初始测试参数，逐步递减所述万兆以太网测试仪的包长值直至预设包长值，其中，每递减至一个包长值，在不改变包长、发包数量的条件下，使包频值在所述初始测试参数中的基于步骤S2设定的包频的基础上值逐步递增，重复步骤S103和S104，直至发送的数据包占满整个网络带宽；

步骤S107，对于所述频率计数器得到的计数值集合进行分析，得到无遗漏抓包指标检测结果。

在本发明一实施方式中，所述步骤S103中，所述频率计数器每检测到一个由低电平变到高电平的上升沿，计数值就加一。

在本发明一实施方式中，所述步骤S107包括：

对于一次完整的检测期间所述频率计数器得到的计数值集合进行分析，得到无遗漏抓包指标检测结果。

在本发明一实施方式中，所述对于一次完整的检测期间所述频率计数器得到的计数值集合进行分析，得到无遗漏抓包指标检测结果，包括：

如果所述频率计数器得到的计数值集合中的值的数量小于预设阈值，则表示数据包出现了丢失，不满足无遗漏抓包指标的要求；

如果所述频率计数器得到的计数值集合中的值的数量大于所述预设阈值，则表示检测过程异常，采集到了非测试数据包，需要重新进行检测。

在本发明一实施方式中，所述预设阈值可设置为所述万兆以太网测试仪的发包数量/2*高精度数据采集卡抓包计数信号的输出频率。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现上述方法步骤。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时实现上述方法步骤。

根据本发明的再一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法步骤。

本发明相对于现有技术的优点和创新点如下：

1、基于第三方设备万兆以太测试仪发送数据包，能够确保信号源可靠；基于频率计数器计数，能够确保计数可靠，这两个维度能够确保测试得到的数据包无遗漏结论真实可靠；

2、高精度数据采集卡的数据包捕获能力上限是验证无遗漏抓包指标的前提，本发明方案基于万兆以太测试仪与高精度数据采集卡的直连方式进行，从而能够确保验证环境的精准性，保证流量感知监测信息的完整性和准确性，为资源的精准调控提供数据支撑；

3、包频值越大，数据处理难度越大，丢包率就越高，因此探索流量探针在不同场景下不出现丢包的包频上限值具有重要意义；另外，由于测量的准确性和精度均由第三方设备确定，因此可保障检测方法的公平公正性以及可测试性。

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，并不能限制本发明实施例。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本发明实施例的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出根据本发明一实施方式的无遗漏抓包指标的检测系统的结构示意图；

图2示出根据本发明一实施方式的无遗漏抓包指标的检测方法的信号连接图；

图3示出根据本发明一实施方式的无遗漏抓包指标的检测方法的流程图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本发明实施例的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。

在本发明实施例中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

另外还需要说明的是，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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明实施例。

图1示出根据本发明一实施方式的无遗漏抓包指标的检测系统的结构示意图，如图1所示，所述无遗漏抓包指标的检测系统包括：流量探针、万兆以太网测试仪和频率计数器，其中：

所述万兆以太网测试仪的测试数据包输出端口与流量探针高精度数据采集卡的输入端口相连接；

所述流量探针高精度数据采集卡的抓包计数信号输出端与所述频率计数器的通道A相连接，所述频率计数器用于根据所述流量探针高精度数据采集卡的输出电平进行计数记录。

图2示出根据本发明一实施方式的无遗漏抓包指标的检测方法的信号连接图，图3示出根据本发明一实施方式的无遗漏抓包指标的检测方法的流程图，如图2和图3所示，所述无遗漏抓包指标的检测方法包括以下步骤S101-S107：

在步骤S101中：将万兆以太网测试仪的测试数据包输出端口连接至流量探针高精度数据采集卡的输入端口；将流量探针高精度数据采集卡的抓包计数信号输出端连接至频率计数器的通道A；

在步骤S102中：设置万兆以太网测试仪的初始测试参数，其中，所述初始测试参数包括以下参数中的一种或多种：包长、包频和发包数量，设置流量探针高精度数据采集卡抓包计数信号的输出频率，并设置流量探针高精度数据采集卡在输出一次抓包计数信号之后输出电平与上一次相反；

其中，包长也可称为帧长，指的是数据包的长度，最小64字节，最大1518字节；包频表示每秒钟发送的数据包数量，也可称为帧数，从最小值1包/秒至几百万包/秒；发包数量指的是每个检测周期需要发送的数据包数量，也可以认为每发送完成指定数量的数据包，表示一次检测完成，所述发包数量比如可以为200000包、1000000包、2000000包等等。

在本发明一实施方式中，可将所述万兆以太网测试仪的测试参数设置为：包长为1500字节，包频为1000包/秒，发包数量为200000包；可将所述流量探针高精度数据采集卡抓包计数信号的输出频率设置为每采集100个数据包输出一个抓包计数信号。

在步骤S103中：使万兆以太网测试仪开始发送数据包，流量探针高精度数据采集卡采集数据包，并按照所述步骤S102的设置输出抓包计数信号至频率计数器，以使所述频率计数器根据所述流量探针高精度数据采集卡的输出电平进行计数记录；

其中，所述频率计数器在根据所述流量探针高精度数据采集卡的输出电平进行计数记录，所述频率计数器每检测到一个由低电平变到高电平的上升沿，频率计数器的计数值就加一，也就是说，每发送预定数量的数据包，频率计数器的计数值就加一，反过来，频率计数器的计数值加一就表示监测到了预定数量的数据包的发送情况。比如，若流量探针高精度数据采集卡抓包计数信号每采集100个数据包输出一个抓包计数信号，并在输出一次抓包计数信号之后输出电平与上一次相反，也就是说，流量探针高精度数据采集卡抓包输出两次抓包计数信号之后，频率计数器会检测到一个由低电平变到高电平的上升沿，计数值加一，而此时流量探针高精度数据采集卡抓包计数信号采集到的数据包数量为200个。

在步骤S104中：在实际发包数量达到预设发包数量后，读取并记录频率计数器上的计数值、频率值和数据记录趋势图，然后将频率计数器清零；

在步骤S105中：在不改变包长、发包数量的条件下，逐步递增所述万兆以太网测试仪的包频值，返回步骤S103，直至所述万兆以太网测试仪发送的数据包占满整个网络带宽；

网络带宽可以理解为数据传输通道的最大数据传输能力。例如：万兆网络表示一秒钟最大可以传输一万兆比特，10Gbps，除以8可以转换成字节，传输1250兆字节。如果每个数据包长度1024字节，那么相当于最多可以传输1,197,318个数据包。如果以这样的包频值传输1024字节数据包，则可以占满该整个网络带宽。

其中，所述万兆以太网测试仪的包频值的递增步长可根据实际应用的需要进行设置。上文提及，包频表示每秒钟发送的数据包数量。包频值越高，就要求网络在一秒内传输更多的内容，那么对网络资源的要求也更高。包频值的选择是测试的一项重要内容，结合包长可以得到一个测试表格，下表列出了万兆网络的参数：

测试序号	包长(字节)	最大包频(包/秒)
			1	64	14,880,952
2	128	8,445,945
			3	256	4,528,985
4	512	2,349,624
			5	1024	1,197,318
6	1280	961,538
			7	1518	812,743

在实际应用中，用户可以根据上表所示的包频递增序列实现包频值的递增，比如若初始包频为812743包/秒，本次包频可以增至961538包/秒，下一次包频可以再增至1197318包/秒。

在步骤S106中：恢复所述万兆以太网测试仪的初始测试参数，逐步递减所述万兆以太网测试仪的包长值直至预设包长值，比如64，其中，每递减至一个包长值，在不改变包长、发包数量的条件下，使包频值在所述初始测试参数中的包频的基础上逐步递增，重复步骤S103和S104，直至发送的数据包占满整个网络带宽；

其中，所述万兆以太网测试仪的包长值的递减步长可根据实际应用的需要进行设置，与包频值的递增类似，用户也可以根据上表所示的包长递减序列实现包长值的递减，比如若初始包长为1518字节，本次包长可以减至1280字节，下一次包长可以再减至1024字节。

在步骤S107中：对于所述频率计数器得到的计数值集合进行分析，得到无遗漏抓包指标检测结果。

其中，根据流量探针高精度数据采集卡的输出电平，观察一次完整的检测期间，即每次发送完成预设发包数量的数据包后，所述频率计数器得到的计数值集合，如果所述频率计数器得到的计数值集合中的值的数量小于预设阈值，比如所述万兆以太网测试仪的发包数量/2*高精度数据采集卡抓包计数信号的输出频率，则表示数据包出现了丢失，不满足无遗漏抓包指标的要求；如果所述频率计数器得到的计数值集合中的值的数量大于所述预设阈值，即所述万兆以太网测试仪的发包数量/2*高精度数据采集卡抓包计数信号的输出频率，则表示检测过程异常，采集到了非测试数据包，需要重新进行检测。

比如，若所述流量探针高精度数据采集卡抓包计数信号的输出频率为每采集100个数据包输出一个抓包计数信号，即所述流量探针高精度数据采集卡每采集100个数据包就输出一个电平信号，且与上一次输出的电平信号极性相反，即所述流量探针高精度数据采集卡每采集200个数据包，就可观察到一次完整的方波信号，表示所述流量探针高精度数据采集卡采集了200个数据包，那么若发送200000个数据包，理论上应当能够记录的计数值为1000，如果计数值集合中计数值的数量小于1000，就表示数据包出现了丢失，不满足无遗漏抓包指标的要求，如果计数值集合中计数值的数量大于1000，则表示检测过程异常，采集到了非测试数据包，应当重新进行检测，重新记录计数值。

至此，即可完成无遗漏抓包指标的检测。

本发明实施例还公开了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器；其中，

所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现上述任一方法步骤。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时实现上述任一方法步骤。

本发明实施例还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法步骤。

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。本领域技术人员应当理解，本发明实施例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。例如上述特征与本发明实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种无遗漏抓包指标的检测系统，包括：流量探针、万兆以太网测试仪和频率计数器，其中：

所述万兆以太网测试仪的测试数据包输出端口与流量探针高精度数据采集卡的输入端口相连接；

所述流量探针高精度数据采集卡的抓包计数信号输出端与所述频率计数器的通道A相连接，所述频率计数器用于根据所述流量探针高精度数据采集卡的输出电平进行计数记录。

2.一种无遗漏抓包指标的检测方法，包括：

步骤S101，将万兆以太网测试仪的测试数据包输出端口连接至流量探针的高精度数据采集卡的输入端口；将流量探针高精度数据采集卡的抓包计数信号输出端连接至频率计数器的通道A；

步骤S102，设置万兆以太网测试仪的初始测试参数，其中，所述初始测试参数包括以下参数中的一种或多种：包长、包频和发包数量，设置流量探针高精度数据采集卡抓包计数信号的数据包采集个数输出频率，并设置流量探针高精度数据采集卡在输出一次抓包计数信号之后输出电平与上一次相反；

步骤S103，使万兆以太网测试仪开始发送数据包，流量探针高精度数据采集卡采集数据包，并按照所述步骤S102的设置输出抓包计数信号至频率计数器，以使所述频率计数器根据所述流量探针高精度数据采集卡的输出电平进行计数记录；

步骤S104，在实际发包数量达到预设发包数量后，读取并记录频率计数器上的计数值、频率值和数据记录趋势图，然后将频率计数器清零；

步骤S105，在不改变包长、发包数量的条件下，逐步递增所述万兆以太网测试仪的包频值，返回步骤S103，直至所述万兆以太网测试仪发送的数据包占满整个网络带宽；

步骤S106，恢复所述万兆以太网测试仪的初始测试参数，逐步递减所述万兆以太网测试仪的包长值直至预设包长值，其中，每递减至一个包长值，在不改变包长、发包数量的条件下，使包频值在所述初始测试参数中的基于步骤S2设定的包频的基础上值逐步递增，重复步骤S103和S104，直至发送的数据包占满整个网络带宽；

步骤S107，对于所述频率计数器得到的计数值集合进行分析，得到无遗漏抓包指标检测结果。

3.根据权利要求2所述的方法，所述步骤S103中，所述频率计数器每检测到一个由低电平变到高电平的上升沿，计数值就加一。

4.根据权利要求2或3所述的方法，所述步骤S107包括：

对于一次完整的检测期间所述频率计数器得到的计数值集合进行分析，得到无遗漏抓包指标检测结果。

5.根据权利要求4所述的方法，所述对于一次完整的检测期间所述频率计数器得到的计数值集合进行分析，得到无遗漏抓包指标检测结果，包括：

如果所述频率计数器得到的计数值集合中的值的数量小于预设阈值，则表示数据包出现了丢失，不满足无遗漏抓包指标的要求；

如果所述频率计数器得到的计数值集合中的值的数量大于所述预设阈值，则表示检测过程异常，采集到了非测试数据包，需要重新进行检测。

6.根据权利要求6所述的方法，其中，所述预设阈值为所述万兆以太网测试仪的发包数量/2*高精度数据采集卡抓包计数信号的输出频率。

7.一种电子设备，包括存储器和处理器；其中，

所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现权利要求2-6任一项所述的方法步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时实现权利要求2-6任一项所述的方法步骤。

9.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求2-6任一项所述的方法步骤。

Images