CN116260695A - 一种计算机网络健康度综合评估方法及系统 - Google Patents

一种计算机网络健康度综合评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种计算机网络健康度综合评估方法及系统，应用于目标计算机网络，目标计算机网络包括网络设备和网络链路；包括：基于通用协议标准，获取网络设备的设备状态信息和参数配置信息，和获取网络链路的网络性能信息；基于设备状态信息、参数配置信息和预设评分指标，对网络设备的运行健康度进行评分，得到设备运行健康度；基于网络性能信息，计算网络链路的运行健康度，得到链路运行健康度；基于网络设备在目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算网络设备的节点中心度；利用节点中心度对设备运行健康度和链路运行健康度进行加权，得到目标计算机网络的整体健康度。本发明缓解了现有技术中存在的缺乏对网络整体健康度的综合评估的技术问题。

Description

一种计算机网络健康度综合评估方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种计算机网络健康度综合评估方法及系统。
背景技术
随着计算机网络规模逐渐扩大，网络运行维护管理的难度日益增加，运维人员需要实时了解网络关键节点设备是否发生故障、重要链路是否发生拥塞。通过采集路由设备和网络链路的运行状态参数并按照一定规则进行评分，可以对网络运行健康度进行量化评估，辅助运维人员快速发现和定位影响网络性能的关键节点和链路，提高网络管理效率，提升网络服务质量。然而现有的网络健康度评价方法均缺乏对网络整体健康度的综合评估，在评估上存在局限性。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种计算机网络健康度综合评估方法及系统，以缓解现有技术中存在的缺乏对网络整体健康度的综合评估的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种计算机网络健康度综合评估方法，应用于目标计算机网络，所述目标计算机网络包括网络设备和网络链路；包括：基于通用协议标准，获取所述网络设备的设备状态信息和参数配置信息，和获取所述网络链路的网络性能信息；基于所述设备状态信息、所述参数配置信息和预设评分指标，对所述网络设备的运行健康度进行评分，得到设备运行健康度；基于所述网络性能信息，计算所述网络链路的运行健康度，得到链路运行健康度；基于所述网络设备在所述目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算所述网络设备的节点中心度；利用所述节点中心度对所述设备运行健康度和所述链路运行健康度进行加权，得到所述目标计算机网络的整体健康度。
进一步地，所述通用协议标准包括：简单网络管理协议标准，Syslog协议标准，Netflow协议标准。
进一步地，所述设备状态信息包括：NTP时钟、电源状态、风扇状态、交换矩阵、设备CPU利用率、设备内存利用率、温度、异常日志、硬件状态、主备引擎状态；所述参数配置信息包括：AAA配置、OSPF带宽参考值、SNMP配置、Syslog配置、登录账号权限。
进一步地，所述网络性能信息包括：链路时延，带宽利用率和丢包率。
进一步地，基于所述网络性能信息，计算所述网络链路的运行健康度，包括：通过如下计算算式计算所述链路运行健康度：fn＝100×(fnτ+fnω+fnφ)/3；其中，
Figure BDA0003950041610000021
Figure BDA0003950041610000022
Figure BDA0003950041610000023
τn为所述目标计算机网络中第n条网络链路的链路时延，ωn为第n条网络链路的带宽利用率，φn为第n条网络链路的丢包率，fn为第n条网络链路的链路运行健康度，τth和pτ分别为链路时延阈值和时延调节指数，ωth和pω分别为带宽利用率阈值和带宽调节指数，φth和pφ分别为丢包率阈值和丢包率调节指数。
进一步地，基于所述网络设备在所述目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算所述网络设备的节点中心度，包括：通过如下计算算式计算所述网络设备的节点中心度：
Figure BDA0003950041610000024
其中，ci为所述目标计算网络中的第i个网络设备的节点中心度，bjk为所述目标计算机网络中的节点j与节点k之间的最短路径数量，bjik为所述节点j与所述节点k之间途径节点i的最短路径数量，M为所述目标计算机网络中的节点总数。
进一步地，利用所述节点中心度对所述设备运行健康度和所述链路运行健康度进行加权，得到所述目标计算机网络的整体健康度，包括：通过如下计算算式计算所述整体健康度：
Figure BDA0003950041610000031
Figure BDA0003950041610000032
其中，Ψ为所述整体健康度，cm为第m个网络设备的节点中心度，/>
Figure BDA0003950041610000033
为第m个网络设备的设备运行健康度；n1为第n条网络链路的A端节点序号，n2为第n条网络链路的Z端节点序号，fn为第n条网络链路的链路运行健康度，N为所述目标计算机网络的网络中继链路总数，M为所述目标计算机网络中的节点总数。
第二方面，本发明实施例还提供了一种计算机网络健康度综合评估系统，应用于目标计算机网络，所述目标计算机网络包括网络设备和网络链路；包括：网络设备和配置参数采集模块，网络链路性能参数采集模块，网络设备健康度评估模块，网络链路健康度评估模块，网络节点中心度计算模块和网络整体健康度综合评估模块；其中，所述网络设备和配置参数采集模块，用于基于通用协议标准，获取所述网络设备的设备状态信息和参数配置信息；所述网络链路性能参数采集模块，用于基于通用协议标准，获取所述网络链路的网络性能信息；所述网络设备健康度评估模块，用于基于所述设备状态信息、所述参数配置信息和预设评分指标，对所述网络设备的运行健康度进行评分，得到设备运行健康度；所述网络链路健康度评估模块，用于基于所述网络性能信息，计算所述网络链路的运行健康度，得到链路运行健康度；所述网络节点中心度计算模块，用于基于所述网络设备在所述目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算所述网络设备的节点中心度；所述网络整体健康度综合评估模块，用于利用所述节点中心度对所述设备运行健康度和所述链路运行健康度进行加权，得到所述目标计算机网络的整体健康度。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的处理方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如上述第一方面所述的方法。
本发明涉及一种计算机网络健康度综合评估方法及系统，使用网络设备运行状态信息和参数配置信息进行设备健康度评估，利用节点中心度对单个网络设备节点和单条网络链路的健康度赋予不同权重，可以使全网健康度对核心节点以及与核心节点相关的链路运行状态变化更加敏感，便于运维人员及时发现影响网络运行质量的关键因素，提高网络整体维护质量，缓解了现有技术中存在的缺乏对网络整体健康度的综合评估的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明实施例提供的一种计算机网络健康度综合评估方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种计算机网络健康度综合评估系统的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例一：
图1是根据本发明实施例提供的一种计算机网络健康度综合评估方法的流程图，该方法应用于目标计算机网络，其中，目标计算机网络包括网络设备和网络链路。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S102，基于通用协议标准，获取网络设备的设备状态信息和参数配置信息，和获取网络链路的网络性能信息。
可选地，在本发明实施例中，通用协议标准包括：简单网络管理协议(SimpleNetwork Management Protocol，SNMP)标准，Syslog协议标准，Netflow协议标准等。
步骤S104，基于设备状态信息、参数配置信息和预设评分指标，对网络设备的运行健康度进行评分，得到设备运行健康度。
步骤S106，基于网络性能信息，计算网络链路的运行健康度，得到链路运行健康度。
步骤S108，基于网络设备在目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算网络设备的节点中心度。
步骤S110，利用节点中心度对设备运行健康度和链路运行健康度进行加权，得到目标计算机网络的整体健康度。
本发明涉及一种计算机网络健康度综合评估方法，使用网络设备运行状态信息和参数配置信息进行设备健康度评估，利用节点中心度对单个网络设备节点和单条网络链路的健康度赋予不同权重，可以使全网健康度对核心节点以及与核心节点相关的链路运行状态变化更加敏感，便于运维人员及时发现影响网络运行质量的关键因素，提高网络整体维护质量，缓解了现有技术中存在的缺乏对网络整体健康度的综合评估的技术问题。
可选地，在本发明实施例中，设备状态信息包括：NTP时钟、电源状态、风扇状态、交换矩阵、设备CPU利用率、设备内存利用率、温度、异常日志、硬件状态、主备引擎状态；参数配置信息包括：AAA配置、OSPF带宽参考值、SNMP配置、Syslog配置、登录账号权限。
在本发明实施例中，基于SNMP、Syslog等通用协议标准，按一定周期采集包括NTP时钟、电源状态、风扇状态、交换矩阵、设备CPU利用率、设备内存利用率、温度、异常日志、硬件状态、主备引擎状态共10项设备状态信息，以及AAA配置、OSPF带宽参考值、SNMP配置、Syslog配置、登录账号权限共5项参数配置信息，然后基于预设评分指标对单台网络设备运行健康度进行评分，分值为0至100分。可选地，本发明实施例设置设备状态信息每一项合格得分为7分、不合格得分为0分，参数配置信息每一项合格得分为6分、不合格得分为0分。本方法的主要优点是综合考虑设备运行状态信息，以及运维人员较为关注的参数配置准确性，对设备运行健康度进行综合评价。
可选地，在本发明实施例中，网络性能信息包括：链路时延，带宽利用率和丢包率。具体地，本发明实施例基于SNMP、Syslog、Netflow等通用协议标准，按一定周期采集包括链路时延、带宽利用率和丢包率共3类性能指标，然后对单条网络链路运行健康度进行评分，分值为0至100分。本发明实施例中的网络链路仅限目标计算机网络中路由设备间的直连链路，不包括路由设备与用户间的链路。具体地，步骤S106包括：
通过如下计算算式计算链路运行健康度：
fn＝100×(fnτ+fnω+fnφ)/3
其中，
Figure BDA0003950041610000071
Figure BDA0003950041610000072
Figure BDA0003950041610000073
τn为目标计算机网络中第n条网络链路的链路时延，ωn为第n条网络链路的带宽利用率，φn为第n条网络链路的丢包率，fn为第n条网络链路的链路运行健康度，τth和pτ分别为链路时延阈值和时延调节指数，ωth和pω分别为带宽利用率阈值和带宽调节指数，φth和pφ分别为丢包率阈值和丢包率调节指数。
优选地，本发明实施例设置τth＝400ms，pτ＝2.8751，ωth＝100％，pω＝2.6454，φth＝10％，pφ＝1.9495。本方法的主要优点是提出一种新的对数函数用于计算链路运行健康度，相关的阈值和调节指数可以根据网络性能要求进行灵活调整。
可选地，本发明实施例中的节点中心度的计算方法采取基于最短路径的中介中心度，节点的中介中心度通过计算网络中任意两个节点经过该节点的最短路径数量，可以有效描述节点在网络中的重要程度。具体地，通过如下计算算式计算网络设备的节点中心度：
Figure BDA0003950041610000074
其中，ci为目标计算网络中的第i个网络设备的节点中心度，bjk为目标计算机网络中的节点j与节点k之间的最短路径数量，bjik为节点j与节点k之间途径节点i的最短路径数量，M为目标计算机网络中的节点总数。
具体地，在本发明实施例中，通过如下计算算式计算整体健康度：
Figure BDA0003950041610000081
其中，Ψ为整体健康度，cm为第m个网络设备的节点中心度，φm为第m个网络设备的设备运行健康度；n1为第n条网络链路的A端节点序号，n2为第n条网络链路的Z端节点序号，fn为第n条网络链路的链路运行健康度，N为目标计算机网络的网络中继链路总数，M为目标计算机网络中的节点总数。
本发明实施例提供的上述计算整体健康度的方法，其主要优点是利用节点中心度对单个网络设备节点和单条网络链路的健康度赋予不同权重，可以使全网健康度对核心节点以及与核心节点相关的链路运行状态变化更加敏感，便于运维人员及时发现影响网络运行质量的关键因素，提高网络整体维护质量。
实施例二：
图2是根据本发明实施例提供的一种计算机网络健康度综合评估系统的示意图，应用于目标计算机网络，其中，目标计算机网络包括网络设备和网络链路。如图2所示，该系统包括：网络设备和配置参数采集模块10，网络链路性能参数采集模块20，网络设备健康度评估模块30，网络链路健康度评估模块40，网络节点中心度计算模块50和网络整体健康度综合评估模块60。
具体地，网络设备和配置参数采集模块10，用于基于通用协议标准，获取网络设备的设备状态信息和参数配置信息。
可选地，设备状态信息包括：NTP时钟、电源状态、风扇状态、交换矩阵、设备CPU利用率、设备内存利用率、温度、异常日志、硬件状态、主备引擎状态；参数配置信息包括：AAA配置、OSPF带宽参考值、SNMP配置、Syslog配置、登录账号权限。
网络链路性能参数采集模块20，用于基于通用协议标准，获取网络链路的网络性能信息。可选地，网络性能信息包括：链路时延，带宽利用率和丢包率。
可选地，在本发明实施例中，通用协议标准包括：简单网络管理协议标准，Syslog协议标准，Netflow协议标准。
网络设备健康度评估模块30，用于基于设备状态信息、参数配置信息和预设评分指标，对网络设备的运行健康度进行评分，得到设备运行健康度。
网络链路健康度评估模块40，用于基于网络性能信息，计算网络链路的运行健康度，得到链路运行健康度。
网络节点中心度计算模块50，用于基于网络设备在目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算网络设备的节点中心度。
网络整体健康度综合评估模块60，用于利用节点中心度对设备运行健康度和链路运行健康度进行加权，得到目标计算机网络的整体健康度。
可选地，网络链路健康度评估模块40，还用于通过如下计算算式计算链路运行健康度：
fn＝100×(fnτ+fnω+fnφ)/3
其中，
Figure BDA0003950041610000091
Figure BDA0003950041610000092
Figure BDA0003950041610000093
τn为目标计算机网络中第n条网络链路的链路时延，ωn为第n条网络链路的带宽利用率，φn为第n条网络链路的丢包率，fn为第n条网络链路的链路运行健康度，τth和pτ分别为链路时延阈值和时延调节指数，ωth和pω分别为带宽利用率阈值和带宽调节指数，φth和pφ分别为丢包率阈值和丢包率调节指数。
优选地，本发明实施例设置τth＝400ms，pτ＝2.8751，ωth＝100％，pω＝2.6454，φth＝10％，pφ＝1.9495。
可选地，网络节点中心度计算模块50，还用于通过如下计算算式计算网络设备的节点中心度：
Figure BDA0003950041610000101
其中，ci为目标计算网络中的第i个网络设备的节点中心度，bjk为目标计算机网络中的节点j与节点k之间的最短路径数量，bjik为节点j与节点k之间途径节点i的最短路径数量，M为目标计算机网络中的节点总数。
可选地，网络整体健康度综合评估模块60，还用于通过如下计算算式计算整体健康度：
Figure BDA0003950041610000102
其中，Ψ为整体健康度，cm为第m个网络设备的节点中心度，
Figure BDA0003950041610000103
为第m个网络设备的设备运行健康度；n1为第n条网络链路的A端节点序号，n2为第n条网络链路的Z端节点序号，fn为第n条网络链路的链路运行健康度，N为目标计算机网络的网络中继链路总数，M为目标计算机网络中的节点总数。
由以上描述可知，本发明实施例提供了一种计算机网络健康度综合评估系统，包括网络设备和配置参数采集模块、网络链路性能参数采集模块、网络设备健康度评估模块、网络链路健康度评估模块、网络节点中心度计算模块和网络整体健康度综合评估模块；网络设备健康度评估模块使用10项设备状态信息和5项参数配置信息进行健康度量化打分；网络链路健康度评估模块利用3项性能参数，通过一种新的对数函数用于计算链路运行健康度，相关的阈值和调节指数可以根据网络性能要求进行灵活调整；网络整体健康度综合评估模块利用节点中心度对单个网络节点和单条网络链路的健康度赋予不同权重，可以使全网健康度对核心节点以及与核心节点相关的链路运行状态变化更加敏感，便于运维人员及时发现影响网络运行质量的关键因素，提高网络整体维护质量。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述实施例一中的处理方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时实现如上述实施例一中的方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种计算机网络健康度综合评估方法，应用于目标计算机网络，所述目标计算机网络包括网络设备和网络链路；其特征在于，包括：
基于通用协议标准，获取所述网络设备的设备状态信息和参数配置信息，和获取所述网络链路的网络性能信息；
基于所述设备状态信息、所述参数配置信息和预设评分指标，对所述网络设备的运行健康度进行评分，得到设备运行健康度；
基于所述网络性能信息，计算所述网络链路的运行健康度，得到链路运行健康度；
基于所述网络设备在所述目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算所述网络设备的节点中心度；
利用所述节点中心度对所述设备运行健康度和所述链路运行健康度进行加权，得到所述目标计算机网络的整体健康度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通用协议标准包括：简单网络管理协议标准，Syslog协议标准，Netflow协议标准。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备状态信息包括：NTP时钟、电源状态、风扇状态、交换矩阵、设备CPU利用率、设备内存利用率、温度、异常日志、硬件状态、主备引擎状态；
所述参数配置信息包括：AAA配置、OSPF带宽参考值、SNMP配置、Syslog配置、登录账号权限。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络性能信息包括：链路时延，带宽利用率和丢包率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述网络性能信息，计算所述网络链路的运行健康度，包括：
通过如下计算算式计算所述链路运行健康度：
fn＝100×(fnτ+fnω+fnφ)/3
其中，
Figure FDA0003950041600000021
Figure FDA0003950041600000022
Figure FDA0003950041600000023
τn为所述目标计算机网络中第n条网络链路的链路时延，ωn为第n条网络链路的带宽利用率，φn为第n条网络链路的丢包率，fn为第n条网络链路的链路运行健康度，τth和pτ分别为链路时延阈值和时延调节指数，ωth和pω分别为带宽利用率阈值和带宽调节指数，φth和pφ分别为丢包率阈值和丢包率调节指数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述网络设备在所述目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算所述网络设备的节点中心度，包括：
通过如下计算算式计算所述网络设备的节点中心度：
Figure FDA0003950041600000024
其中，ci为所述目标计算网络中的第i个网络设备的节点中心度，bjk为所述目标计算机网络中的节点j与节点k之间的最短路径数量，bjik为所述节点j与所述节点k之间途径节点i的最短路径数量，M为所述目标计算机网络中的节点总数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述节点中心度对所述设备运行健康度和所述链路运行健康度进行加权，得到所述目标计算机网络的整体健康度，包括：
通过如下计算算式计算所述整体健康度：
Figure FDA0003950041600000031
其中，Ψ为所述整体健康度，cm为第m个网络设备的节点中心度，
Figure FDA0003950041600000032
为第m个网络设备的设备运行健康度；n1为第n条网络链路的A端节点序号，n2为第n条网络链路的Z端节点序号，fn为第n条网络链路的链路运行健康度，N为所述目标计算机网络的网络中继链路总数，M为所述目标计算机网络中的节点总数。
8.一种计算机网络健康度综合评估系统，应用于目标计算机网络，所述目标计算机网络包括网络设备和网络链路；其特征在于，包括：网络设备和配置参数采集模块，网络链路性能参数采集模块，网络设备健康度评估模块，网络链路健康度评估模块，网络节点中心度计算模块和网络整体健康度综合评估模块；其中，
所述网络设备和配置参数采集模块，用于基于通用协议标准，获取所述网络设备的设备状态信息和参数配置信息；
所述网络链路性能参数采集模块，用于基于通用协议标准，获取所述网络链路的网络性能信息；
所述网络设备健康度评估模块，用于基于所述设备状态信息、所述参数配置信息和预设评分指标，对所述网络设备的运行健康度进行评分，得到设备运行健康度；
所述网络链路健康度评估模块，用于基于所述网络性能信息，计算所述网络链路的运行健康度，得到链路运行健康度；
所述网络节点中心度计算模块，用于基于所述网络设备在所述目标计算机网络中的节点拓扑位置，计算所述网络设备的节点中心度；
所述网络整体健康度综合评估模块，用于利用所述节点中心度对所述设备运行健康度和所述链路运行健康度进行加权，得到所述目标计算机网络的整体健康度。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
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