CN117527643A - 一种网络抖动检测方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

一种网络抖动检测方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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CN117527643A CN202311720571.8A CN202311720571A CN117527643A CN 117527643 A CN117527643 A CN 117527643A CN 202311720571 A CN202311720571 A CN 202311720571A CN 117527643 A CN117527643 A CN 117527643A
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Abstract

本申请公开了一种网络抖动检测方法、系统、设备及存储介质，通过获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔，以及所述数据报文中的比特位组合；基于所述数据报文中的比特位组合确定对应的间隔数量级；将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果。即只需要根据报文中的比特位组合确定用于比对的时间间隔，将收发分别对应的两个时间间隔进行比对，就能确定抖动检测结果，提高了网络抖动检测的效率。

Description

一种网络抖动检测方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及室内定位技术领域，特别是涉及一种网络抖动检测方法、系统、设备、存储介质。
背景技术
网络抖动(jitter)即网络时延的变化(delayVariation)，用衡量网络稳定性和路径好坏的一个重要指标，一些业务如语音对抖动要求非常高。因此，网络抖动检测起到了关键性作用。
现有检测方法包括主动测量，即主动地向待测网络发送特定的网络探测包，根据网络中间节点的反馈信息分析这些包在网络中的传输结果，得到待测网络状态，如ping，这种方式不仅占用额外带宽，并且构造的报文经过的路径和业务报文的路径可能不一致。因此，抖动检测的的效率较低。
发明内容
基于上述问题，本申请提供了一种网络抖动检测方法、系统、设备及存储介质，用以提高网络抖动检测效率。
为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：
本申请第一方面提供了一种网络抖动检测方法，包括：
获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔，以及所述数据报文中的比特位组合；
基于所述数据报文中的比特位组合确定对应的间隔数量级；
将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果。
可选的，所述获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔之前，还包括：
获取入口端在每个路径上连续发送的两个报文之间的第二时间间隔；
基于所述第二时间间隔确定对应的比特位组合；
将所述比特位组合设置于数据报文中的预设位置。
可选的，所述数据报文中的比特位组合为报文头中区分服务字段的后两个比特位。
可选的，所述将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级匹配时，确定网络抖动检测结果为不存在抖动。
可选的，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为1，确定网络抖动检测结果为第一程度抖动。
可选的，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为2，确定网络抖动检测结果为第二程度抖动。
可选的，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为3，确定网络抖动检测结果为第三程度抖动。
可选的，所述获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔之前，还包括：
对出口端和入口端之间的路径抖动进行测试，得到测试结果；
基于所述测试结果确定各个比特位组合各自对应的时间间隔，所述时间间隔用于表征每个比特位对应的间隔数量级，所述比特位组合为0和/或1组成的。
本申请第二方面提供了一种网络抖动检测系统，包括：
获取单元，用于获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔，以及所述数据报文中的比特位组合；
间隔数量级确定单元，用于基于所述数据报文中的比特位组合确定对应的间隔数量级；
检测结果确定单元，用于将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果。
本申请第三方面提供了一种电子设备，包括：存储器，处理器，及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，实现前述第一方面中任一项所述的网络抖动检测方法。
相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
通过获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔，以及所述数据报文中的比特位组合；基于所述数据报文中的比特位组合确定对应的间隔数量级；将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果。相对于现有技术，本申请提供的方法不需要主动发送检测报文，也不需要Ingress和Egress时间同步，只需要根据报文中的比特位组合确定用于比对的时间间隔，将收发分别对应的两个时间间隔进行比对，就能确定抖动检测结果，提高了网络抖动检测的效率。
附图说明
为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为网络抖动计算示意图；
图2为本申请实施例提供的一种网络抖动检测方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的报文传输示意图；
图4为本申请实施例提供的比特位组合示意图；
图5为本申请实施例所提供的一种网络抖动检测系统结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为便于理解本申请实施例提供的技术方案，下面将先对本申请实施例涉及的术语进行说明。
网络抖动即网络时延的变化，用衡量网络稳定性和路径好坏的一个重要指标，一些业务如语音对抖动要求非常高。如图1，图1为网络抖动计算示意图，其中，t1为报文1发送的时间，t2为报文1接收的时间，Ingress为入口端，Egress为出口端，则报文1的时延delay1＝t2-t1；同样t3为报文2的发送时间，t4为报文2的接收时间，则报文2的时延delay2＝t4-t3；两个报文之间的抖动为jitter＝delay2-delay1＝(t4-t3)-(t2-t1)＝(t4-t2)-(t3-t1)＝ΔT。
为便于理解本申请实施例提供的技术方案，下面将先对本申请实施例涉及的背景技术进行说明。
正如前文所述，现有技术主要有三种方式，主动测量技术、被动测量技术和混合测量技术。主动测量是指主动地向待测网络发送特定的网络探测包，根据网络中间节点的反馈信息分析这些包在网络中的传输结果，得到待测网络状态，如ping，这种方式不仅占用额外带宽，并且构造的报文经过的路径和业务报文的路径可能不一致。被动测量是在不注入新的流量的情况下监测网络流量的过程，由于被动测量不发送探测包，又称为非侵扰式测量，这种方式通常需要探针或另外的网络软件支持，如探针、NetFlow等。第三种方式是混合测量，灵活组合主动测量和被动测量方法，设计测量机制，对网络进行协同测量。
因此，上述三种现有方法都存在缺点，需要构造测量数据包，且构造的数据包的路径未必和用户数据包的路径一致；需要修改用户数据报文，影响数据报文的正常转发，如增加了报文长度可能使报文超过MTU而被丢弃；需要时间同步，对网络设备和组网提出了更高的要求。
为了解决这一问题，在本申请实施例提供了网络抖动检测方法、系统、设备及存储介质。提出了本申请实施例提供的测量方法，通过定义bit位和时间间隔的对应关系利用IP头部ToS字段未使用的两个bit位表示时间间隔。不需要主动发送检测报文，也不需要Ingress和Egress时间同步，只需要对用户数据报文做很小的改动，就能测量抖动的相对数值，尤其是在多路径场景上，能够根据测量值评估路径的相对好坏，从而指导多路径场景下对路径的选择。
需要说明的是，本申请提供的网络抖动检测方法、系统、设备及存储介质，可应用于网络安全领域。上述仅为示例，并不对本申请提供的网络抖动检测方法、系统、设备及存储介质的应用领域进行限定。另外，本申请实施例亦可不限定数字签名生成方法的执行主体，例如，本申请实施例的数字签名生成方法可以应用于终端设备或服务器等数据处理设备。其中，终端设备可以为智能手机、计算机、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、平板电脑等电子设备。服务器可以为独立服务器、云服务器或者由多台服务器组成的集群服务器。
为了使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下通过一个实施例，对本申请提供的一种网络抖动检测方法进行说明。参见图2，该图2为本申请实施例提供的一种网络抖动检测方法的流程图，该方法包括：
S101、获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔，以及所述数据报文中的比特位组合。
在实际应用场景中数据报文的传递可以参见图3，图3为本申请实施例提供的报文传输示意图，其中HostA和HostB分别对应入口端和出口端，HostB出口端接收两个连续的报文，HostB在每个路径上计算收到的连续两个用户数据报文的间隔，即得到第一时间间隔。
在一种可能的实现方式中，所述获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔之前，还包括：
步骤A1、对出口端和入口端之间的路径抖动进行测试，得到测试结果。
步骤A2、基于所述测试结果确定各个比特位组合各自对应的时间间隔，所述时间间隔用于表征每个比特位对应的间隔数量级，所述比特位组合为0和/或1组成的。
对两端点HostA和HostB的之间的路径抖动进行评估，比如用ping命令，也可以在运用本专利过程之前发送少量报文进行评估，即可得到测试结果，然后根据测试结果定义两个bit位对应合适的时间间隔，如表1。
表1.比特位组合与时间间隔的对应关系
Bit位组合 连续两个报文间隔
00 间隔＜1ms
01 1ms＜＝间隔＜10ms
10 10ms＜＝间隔＜100ms
11 间隔＞100ms
在实际应用场景中，IP报文头中有个8bit的ToS字段(即区分服务字段)，根据RFC2474定义，其前6bit为DSCP(Differentiated Services Code Point，差分服务代码点)，后2bit未用，本实施例中就是利用未使用的2bit进行抖动的测量。关于bit位组合的结构和位置可以参见图4，图4为本申请实施例提供的比特位组合示意图。
在一种可能的实现方式中，所述获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔之前，还包括：
步骤B1、获取入口端在每个路径上连续发送的两个报文之间的第二时间间隔。
步骤B2、基于所述第二时间间隔确定对应的比特位组合。
步骤B3、将所述比特位组合设置于数据报文中的预设位置。
HostA在每个路径上发送或转发用户数据报文，计算和上一个报文的时间间隔，然后根据间隔和bit位的对应关系设置比特位组合于预设位置。其中，预设位置可以为IP报文头部的ToS字段未使用的两个bit位，此处的时间间隔相当于图1中的t3-t1，差别是t3-t1是具体的时间差数值，而此处设置的报文时间间隔是数量级，即表1中的微秒级、毫秒级、十毫秒级和百毫秒级。
在一种可能的实现方式中，所述数据报文中的比特位组合为报文头中区分服务字段的后两个比特位。
S102、基于所述数据报文中的比特位组合确定对应的间隔数量级。
即根据数据报文中的比特位组合确定与之对应的间隔数量级，比如收到的用户数据报文ToS(terms ofservice，服务类型)字段未用两个bit位为00，则说明发端时间间隔为小于1毫秒，即对应的间隔数量级为微秒级。
S103、将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果。
即对于上述步骤中获取到的第一时间间隔以及上述确定出的间隔数量级进行比对，根据比对结果确定当前是否存在网络抖动，以及如果存在网络抖动，确定网络抖动的程度或等级。
在一种可能的实现方式中，所述将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级匹配时，确定网络抖动检测结果为不存在抖动。
比如收到的用户数据报文ToS字段未用两个bit位为00，则说明发端时间间隔为小于1毫秒，即微秒级，如果本端计算的时间间隔也小于1毫秒，则所述第一时间间隔与所述间隔数量级匹配，即两者处于同一个数量级，可以认为没有抖动或抖动很小可以忽略，检测结果为不存在抖动。
在一种可能的实现方式中，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为1，确定网络抖动检测结果为第一程度抖动。
比如收到的用户数据报文ToS字段未用两个bit位为00，则说明发端时间间隔为小于1毫秒，即微秒级，如果本端计算的时间间隔大于1毫秒(比如5毫秒)，则说明有抖动，当前第一时间间隔为毫秒级，所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为1，即第一时间间隔对应的数量级高于所述间隔数量级1级，此时确定网络抖动检测结果为第一程度抖动，其中第一程度抖动可以用于表征存在抖动，但抖动幅度较小。
在一种可能的实现方式中，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为2，确定网络抖动检测结果为第二程度抖动。
比如收到的用户数据报文ToS字段未用两个bit位为00，则说明发端时间间隔为小于1毫秒，即微秒级，如如果本端计算的时间间隔大于10毫秒(比如50毫秒)，则说明抖动很大，当前第一时间间隔为十毫秒级，所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为2，即第一时间间隔对应的数量级高于所述间隔数量级2级，此时确定网络抖动检测结果为第二程度抖动，其中第二程度抖动可以用于表征存在抖动，且抖动幅度较大。第二程度的抖动说明当前抖动程度大于第一程度的抖动。
在一种可能的实现方式中，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为3，确定网络抖动检测结果为第三程度抖动。
比如收到的用户数据报文ToS字段未用两个bit位为00，则说明发端时间间隔为小于1毫秒，即微秒级，如如果本端计算的时间间隔大于100毫秒(比如110毫秒)，则说明抖动很大，当前第一时间间隔为百毫秒级，所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为2，即第一时间间隔对应的数量级高于所述间隔数量级2级，此时确定网络抖动检测结果为第三程度抖动，其中第三程度抖动可以用于表征存在抖动，且抖动幅度较大。第三程度的抖动说明当前抖动程度大于第一程度和第二程度的抖动。
在实际应用场景中，HostB计算每个路径的抖动程度，然后评估这个路径关于抖动的优劣程度，把评估结果告诉HostA。HostA根据每个路径关于抖动的优劣程度，再根据业务关于抖动的需求，能够为业务选择最合适的路径发送或转发数据。
综上，本申请提供的方法通过定义bit位和时间间隔的对应关系，利用IP头部ToS字段未使用的两个bit位表示时间间隔，评估多个路径抖动的相对好坏，指导路径选择和数据报文转发。不需要主动发送检测报文，也不需要Ingress和Egress时间同步，只需要对用户数据报文做很小的改动，就能测量抖动的相对数值，尤其是在多路径场景上，能够根据测量值评估路径的相对好坏，从而指导多路径场景下对路径的选择。
以上为本申请实施例所提供的网络抖动检测方法的一些具体实现方式，基于此，本申请还提供了对应的用于网络抖动检测的系统。下面将从功能模块化的角度对本申请实施例所提供的系统进行介绍。图5为本申请实施例所提供的一种网络抖动检测系统结构图。
所述系统包括：
获取单元110，用于获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔，以及所述数据报文中的比特位组合；
间隔数量级确定单元111，用于基于所述数据报文中的比特位组合确定对应的间隔数量级；
检测结果确定单元112，用于将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果。
可选的，所述系统还包括：
第二时间间隔获取单元，用于获取入口端在每个路径上连续发送的两个报文之间的第二时间间隔；
比特位组合确定单元，用于基于所述第二时间间隔确定对应的比特位组合；
设置单元，用于将所述比特位组合设置于数据报文中的预设位置。
可选的，所述数据报文中的比特位组合为报文头中区分服务字段的后两个比特位。
可选的，所述检测结果确定单元具体用于：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级匹配时，确定网络抖动检测结果为不存在抖动。
可选的，所述检测结果确定单元具体用于：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为1，确定网络抖动检测结果为第一程度抖动。
可选的，所述检测结果确定单元具体用于：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为2，确定网络抖动检测结果为第二程度抖动。
可选的，所述检测结果确定单元具体用于：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为3，确定网络抖动检测结果为第三程度抖动。
可选的，所述系统还包括：
测试结果确定单元，用于对出口端和入口端之间的路径抖动进行测试，得到测试结果；
对应确定单元，用于基于所述测试结果确定各个比特位组合各自对应的时间间隔，所述时间间隔用于表征每个比特位对应的间隔数量级，所述比特位组合为0和/或1组成的。
本申请实施例还提供了对应的设备以及计算机存储介质，用于实现本申请实施例所提供的网络抖动检测方法方案。
其中，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令或代码，所述处理器用于执行所述指令或代码，以使所述设备执行本申请任一实施例所述的网络抖动检测方法。
所述计算机存储介质中存储有代码，当所述代码被运行时，运行所述代码的设备实现本申请任一实施例所述的网络抖动检测方法。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种网络抖动检测方法，其特征在于，包括：
获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔，以及所述数据报文中的比特位组合；
基于所述数据报文中的比特位组合确定对应的间隔数量级；
将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔之前，还包括：
获取入口端在每个路径上连续发送的两个报文之间的第二时间间隔；
基于所述第二时间间隔确定对应的比特位组合；
将所述比特位组合设置于数据报文中的预设位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据报文中的比特位组合为报文头中区分服务字段的后两个比特位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级匹配时，确定网络抖动检测结果为不存在抖动。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为1，确定网络抖动检测结果为第一程度抖动。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为2，确定网络抖动检测结果为第二程度抖动。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一间隔数量级与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果，包括：
当所述第一时间间隔与所述间隔数量级的数量级差异为3，确定网络抖动检测结果为第三程度抖动。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔之前，还包括：
对出口端和入口端之间的路径抖动进行测试，得到测试结果；
基于所述测试结果确定各个比特位组合各自对应的时间间隔，所述时间间隔用于表征每个比特位对应的间隔数量级，所述比特位组合为0和/或1组成的。
9.一种网络抖动检测系统，其特征在于，所述系统包括：
获取单元，用于获取出口端在每个路径上连续收到的两个数据报文的第一时间间隔，以及所述数据报文中的比特位组合；
间隔数量级确定单元，用于基于所述数据报文中的比特位组合确定对应的间隔数量级；
检测结果确定单元，用于将所述第一时间间隔与所述间隔数量级进行比较，确定网络抖动检测结果。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，处理器，及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1-8任一项所述的网络抖动检测方法。
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