CN115865759A - 基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法及系统 - Google Patents
基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法及系统，涉及网络时延技术领域，通过流量镜像协议将数据包封装成镜像流量，该镜像流量相当于数据包的复制品，在数据包从客户端传输到服务器途中，借助于镜像流量，在数据包的请求报文基础上添加了身份标识和时间标识；记录身份标识和时间标识数据计算出设备间数据包的时延对比；使计算网络设备时延所用到的基础数据来自于复制品，不需要对原始的数据包进行修改，以避免了数据包被篡改的隐患，同时提高网络设备时延的精度。
Description
技术领域
本发明涉及网络时延技术领域，具体涉及基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法及系统。
背景技术
目前很多市面上的会话多段分析技术，主要是以数据链路为视角，重点展示数据链路的统计指标，以及进行数据链路间的指标对比。通过数据链路的数据包被标记有上时延和下时延，能够用于计算出数据包经过链路之间的时延对比。
但是，有很多情况，如网络交易过程等高要求下，在分析时延的过程需要以网络设备为视角分析数据包经过网络设备间的时延对比；例如银行交易中：数据包请求和响应过程中，需要通过ATM交换机和路由器的时延，掌握网络设备流量的进出时延情况，以及时判定网络设备的运行状况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中在网络设备的运行状况主要依据以数据链路为视角计算的数据包的时延来计算时延，其计算的设备时延精度不够，且标记数据包的过程，需要提取数据包并改变数据包的原本结构，对数据包造成一定的破坏；本发明目的在于提供基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法及系统，以基于流量镜像协议封装出的镜像流量为基础，网络流量包经过交换机后，各个网络设备对经过的数据包的镜像流量加上当前的时间戳，通过数据包相同id可以计算出网络设备间数据包的时延对比，不需要改变数据包的结构，本方案针对网络设备专门进行时延计算，保障时延计算的精度。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，包括：
步骤一：获取数据包的数据链路和途经的网络设备，并对各网络设备进行数据链路绑定；
步骤二：基于流量镜像协议封装出数据包的镜像流量，所述镜像流量在数据包的请求报文基础上添加身份标识和时间标识；
在数据包从客户端传输到服务器途中：各网络设备对途径的镜像流量进行时间标记，同时各网络设备抓取镜像流量，解码出身份标识和时间标识；
步骤三：基于身份标识和时间标识计算相邻两网络设备间的时延。
本方案工作原理：现有技术中在网络设备的运行状况主要依据以数据链路为视角计算的数据包的时延来计算时延，其计算的设备时延精度不够，且标记数据包的过程，需要提取数据包并改变数据包的原本结构，对数据包造成一定的破坏；本发明目的在于提供基于流量镜像协议的网络设备时延获取系统，在数据包从客户端传输到服务器途中会经过很多网络设备，本方案以基于流量镜像协议封装出的镜像流量为基础，网络流量包经过交换机后，各个网络设备对经过的数据包的镜像流量加上当前的时间戳，通过数据包相同id可以计算出网络设备间数据包的时延对比，不需要改变数据包的结构，专门针对设备时延，计算精度较高。
现有技术分析时延是通过RTT机制，在数据包上直接标记上时延和下时延，计算出整个数据链路的时延，应用在网络会话、银行网络会话等效率和精度要求比较高的场景时，不仅时延精度不够，且还会改变数据包的原本结构，对于银行网络会话中机密性要求高的场景，还会存在一定的安全隐患；鉴于此本方案提供的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，通过流量镜像协议将数据包封装成镜像流量，所述流量镜像协议允许向一个乃至多个端口或VLAN做流量镜像，这些流量镜像将被发送到服务器，用于做流量监控；流量镜像的功能是将所有的被镜像报文通过一个GRE隧道封装成IP报文，路由到远端镜像设备的目的端口。该镜像流量就相当于是数据包的复制品，在数据包从客户端传输到服务器途中，借助于镜像流量，使计算网络设备时延所用到的基础数据来自于该复制品，不需要对原始的数据包进行修改，以避免了数据包被篡改的隐患。
其次，本方案为了获取计算网络设备时延所用到的基础数据，在数据包的请求报文基础上添加了身份标识和时间标识；由于在同一时间段，经过某一网络设备的数据包和流量是非常多的，因此为了便于获得网络设备之间的时延关系，需要对数据包进行身份标识和时间标识，记录身份标识和时间标识数据计算出设备间数据包的时延对比。
最后，本方案还通过earspan流量镜像协议在数据提取方便带来了优势，由于各数据包的协议不同，可能会导致探针无法提取，比如不知道数据包具体是TCP还是UDP还是其他协议，会增加数据提取难度和时间，而earspan直接把原数据包包装在里面并添加字段，对不同协议起到了兼容作用，将所有的被镜像报文通过一个GRE隧道封装统一成IP报文，增加提取过程的流畅度。
进一步优化方案为，所述镜像流量的封装方法包括：
基于GRE隧道协议对数据包进行通用路由封装：在数据包的请求报文上添加通用路由封装节点；
在请求报文的通用路由封装节点上添加ERSPAN标签，本方案中为华为ERSPANv3标签，所述请求报文通过华为ERSPANv3标签添加身份标识和时间标识。
进一步优化方案为，所述身份标识为身份字段id，所述时间标识为时间字段timesamp。
网络流量经过交换机后，将原IP数据包通过GRE隧道协议技术(Generic RoutingEncapsulation通用路由封装，是一种3层VPN路由封装技术，可以封装多种不同的网络协议)，会在数据包的请求报文上面加上Generic Routing Encapsulation节点，在请求报文的Generic Routing Encapsulation节点加上华为ERSPANv3的标签即协议类型变为流量镜像协议(ERSPAN)；请求报文通过华为流量镜像协议会增加id和字段timesamp，字段timesamp为计算时延的核心指标。
进一步优化方案为，所述时间标记包括过程：各网络设备在途经镜像流量的时间字段timesamp上添加当前的时间戳。
进一步优化方案为，步骤二还包括以下过程：
在数据包从客户端传输到服务器途中，若网络设备抓取镜像流量后未解码出时间标识，则当前网络设备为数据包途径的第一个网络设备。
进一步优化方案为，步骤三包括以下子步骤：
S1，框选时间范围；
S2，在框选时间范围内，选择id字段相同的数据包，并获取数据包的时间戳；
S3，将相邻两网络设备对应的时间戳差值作为网络设备间的时延。
由于在同一时间段，经过某一网络设备的数据包和流量是非常多的，不可能对每个数据包都进行取值计算，本方案进行周期采样计算每隔时间段T进行采样计算一次，那么采样的时间为t时刻，t+T时刻，t+2T时刻…,以t时刻，t+T时刻，t+2T时刻…为时间范围，框选出t时刻，t+T时刻，t+2T时刻…的所有途径数据包，选择id字段相同的数据包，并获取数据包的时间戳；将相邻两网络设备对应的时间戳差值作为网络设备间的时延；按方向分别取各链路上框选时间范围内第一个id相同的数据包，获取数据包的时间戳，将相邻链路数据包时间戳的差值作为链路间的时延。
进一步优化方案为，取数据链路最短的相同id数据包计算时延。
进一步优化方案为，基于SNMP协议对各网络设备进行数据链路绑定。
本方案还提供基于流量镜像协议的网络设备时延获取系统，包括：
采集模块，用于获取数据包的数据链路和途经的网络设备，并对各网络设备进行数据链路绑定；
封装模块，用于基于流量镜像协议封装出数据包的镜像流量，所述镜像流量在数据包的请求报文基础上添加身份标识和时间标识；
网络设备，用于在数据包从客户端传输到服务器途中：对途径的镜像流量进行时间标记，同时抓取镜像流量解码出身份标识和时间标识；
计算模块，用于基于身份标识和时间标识计算相邻两网络设备间的时延。
进一步优化方案为，所述封装模块具有打标签功能。
数据包在经过网络设备后会在字段timesamp加上当前的时间戳，网络设备中的回溯抓包工具抓取到协议类型为ERSPAN流量后进行解码，获取到数据包的解码字段信息，解码信息为客户端请求的报文再加上字段id和字段timesamp，并将此解码信息提供给计算模块的分析工具，分析工具选取id相同的数据包，通过解码信息提取出timesamp字段信息，通过多次提取到的timesamp字段信息为时间戳信息，便可计算两个相邻设备间的时延关系。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法及系统，通过流量镜像协议将数据包封装成镜像流量，该镜像流量就相当于是数据包的复制品，在数据包从客户端传输到服务器途中，借助于镜像流量，使计算网络设备时延所用到的基础数据来自于该复制品，不需要对原始的数据包进行修改，以避免了数据包被篡改的隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。在附图中：
图1为基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法流程示意图；
图2为数据包传输示意图。
实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
现有技术中在网络设备的运行状况主要依据以数据链路为视角计算的数据包的时延来计算时延，其计算的设备时延精度不够，且标记数据包的过程，需要提取数据包并改变数据包的原本结构，对数据包造成一定的破坏。
鉴于此，本发明提供以下实施例解决上述问题：
实施例1：本实施例提供基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，如图1所示，包括：
步骤一：获取数据包的数据链路和途经的网络设备，并对各网络设备进行数据链路绑定；
步骤二：基于流量镜像协议封装出数据包的镜像流量，所述镜像流量在数据包的请求报文基础上添加身份标识和时间标识；
在数据包从客户端传输到服务器途中：各网络设备对途径的镜像流量进行时间标记，同时各网络设备抓取镜像流量，解码出身份标识和时间标识；
步骤三：基于身份标识和时间标识计算相邻两网络设备间的时延。
所述镜像流量的封装方法包括：
基于GRE隧道协议对数据包进行通用路由封装：在数据包的请求报文上添加通用路由封装节点；
在请求报文的通用路由封装节点上添加华为ERSPANv3标签，所述请求报文通过华为ERSPANv3标签添加身份标识和时间标识。
所述身份标识为身份字段id，所述时间标识为时间字段timesamp。
所述时间标记包括过程：各网络设备在途经镜像流量的时间字段timesamp上添加当前的时间戳。
步骤二还包括以下过程：
在数据包从客户端传输到服务器途中，若网络设备抓取镜像流量后未解码出时间标识，则当前网络设备为数据包途径的第一个网络设备。
步骤三包括以下子步骤：
S1，框选时间范围；
S2，在框选时间范围内，选择id字段相同的数据包，并获取数据包的时间戳；
S3，将相邻两网络设备对应的时间戳差值作为网络设备间的时延。
取数据链路最短的相同id数据包计算时延。
基于SNMP协议对各网络设备进行数据链路绑定。
实施例2：本实施例提供基于流量镜像协议的网络设备时延获取系统，包括：
采集模块，用于获取数据包的数据链路和途经的网络设备，并对各网络设备进行数据链路绑定；
封装模块，用于基于流量镜像协议封装出数据包的镜像流量，所述镜像流量在数据包的请求报文基础上添加身份标识和时间标识；
网络设备，用于在数据包从客户端传输到服务器途中：对途径的镜像流量进行时间标记，同时抓取镜像流量解码出身份标识和时间标识；
计算模块，用于基于身份标识和时间标识计算相邻两网络设备间的时延。
所述封装模块有打标签功能，本实施例使用华为ERSPANv3标签。
如图2所示，数据包从客户端传输到服务器途中经过了网络设备1、网络设备2和网络设备3，能够展示出数据包经过网络设备之间时延对比。
数据包从网络设备1到网络设备2的设备时延为12μs，数据包从网络设备2到网络设备1的设备时延为10μs；数据包从网络设备2到网络设备3的设备时延为6μs，数据包从网络设备3到网络设备2的设备时延为5μs；通过以上数据，可以判断客户端到服务端的路线延迟问题，清楚网络设备的流量的进出时延情况，能够判定网络设备的状况。
对于网络设备1作为数据包途径的第一个网络设备，不会有时间戳，因此只需要对途径的镜像流量进行时间标记即可，对于网络设备2和3作为数据包途径的中间网络设备，抓取出时间戳后，需要添加当前时间戳，以便下一节点的网络设备进行数据抓取。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，其特征在于，包括：
步骤一：获取数据包的数据链路和途经的网络设备，并对各网络设备进行数据链路绑定；
步骤二：基于流量镜像协议封装出数据包的镜像流量，所述镜像流量在数据包的请求报文基础上添加身份标识和时间标识；
在数据包从客户端传输到服务器途中：各网络设备对途径的镜像流量进行时间标记，同时各网络设备抓取镜像流量，解码出身份标识和时间标识；
步骤三：基于身份标识和时间标识计算相邻两网络设备间的时延。
2.根据权利要求1所述的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，其特征在于，镜像流量的封装方法包括：
基于GRE隧道协议对数据包进行通用路由封装：在数据包的请求报文上添加通用路由封装节点；
在请求报文的通用路由封装节点上添加ERSPAN标签，所述请求报文通过ERSPAN标签添加身份标识和时间标识。
3.根据权利要求2所述的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，其特征在于，所述身份标识为身份字段id，所述时间标识为时间字段timesamp。
4.根据权利要求3所述的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，其特征在于，时间标记过程包括：各网络设备在途经镜像流量的时间字段timesamp上添加当前的时间戳。
5.根据权利要求4所述的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，其特征在于，步骤二还包括以下过程：
在数据包从客户端传输到服务器途中，若网络设备抓取镜像流量后发现无时间标识，则当前网络设备为数据包途径的第一个网络设备。
6.根据权利要求4所述的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，其特征在于，步骤三包括以下子步骤：
S1，框选时间范围；
S2，在框选时间范围内，选择id字段相同的数据包，并获取数据包的时间戳；
S3，将相邻两网络设备对应的时间戳差值作为网络设备间的时延。
7.根据权利要求4所述的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，其特征在于，取数据链路最短的相同id数据包计算时延。
8.根据权利要求1所述的基于流量镜像协议的网络设备时延获取方法，其特征在于，基于SNMP协议对各网络设备进行数据链路绑定。
9.基于流量镜像协议的网络设备时延获取系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于获取数据包的数据链路和途经的网络设备，并对各网络设备进行数据链路绑定；
封装模块，用于基于流量镜像协议封装出数据包的镜像流量，所述镜像流量在数据包的请求报文基础上添加身份标识和时间标识；
网络设备，用于在数据包从客户端传输到服务器途中：对途径的镜像流量进行时间标记，同时抓取镜像流量解码出身份标识和时间标识；
计算模块，用于基于身份标识和时间标识计算相邻两网络设备间的时延。
10.根据权利要求9所述的基于流量镜像协议的网络设备时延获取系统，其特征在于，所述封装模块具有打标签功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230328 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |