WO2018121397A1 - 一种网络流量控制方法以及交换机设备 - Google Patents

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陈华俊
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刘国宝
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L49/20—Support for services
    • H04L49/208—Port mirroring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of network operation and maintenance technologies, and in particular, to a network traffic control scheme.
  • the monitoring of network traffic has become an important part of network operation and maintenance.
  • the commonly used method is port mirroring of the switch, that is, completely copying the traffic actually transmitted in the switch link to a destination, and then managing by the network.
  • the analyst analyzes the mirror traffic to find out the cause of the network problem, including analyzing the data flow direction, throughput performance, troubleshooting, and security anomalies in the network.
  • the current port mirroring analysis involves routing the mirrored traffic to a remote location.
  • the encapsulated mirrored traffic shares the same link resources as the normal traffic, which affects the traffic normally forwarded in the network.
  • the present invention provides a network flow control scheme that can improve the above problems.
  • the present invention provides a network traffic control method, including: mirroring a packet transmitted in a network; routing and encapsulating the mirrored traffic of the packet; and locally exporting the mirrored encapsulated mirrored traffic.
  • locally routing the routed encapsulated mirrored traffic comprises reserving a port for the routed encapsulated mirrored traffic on the local device and deriving the routed encapsulated mirrored traffic from the reserved port.
  • deriving the routed encapsulated mirrored traffic from the reserved port comprises statically binding an IP address to the reserved port, and using the IP address bound to the reserved port as the The destination address of the mirrored traffic that is encapsulated.
  • the local device is a Layer 3 switch.
  • locally routing the routed encapsulated mirrored traffic includes locally transmitting the routed encapsulated mirrored traffic to the traffic aggregation device, wherein the traffic aggregation device is in communication with the network analysis device.
  • route encapsulation comprises an index of descriptive information for the message.
  • route encapsulation adopts a form of encapsulating a remote port mirroring ERSPAN message, and using a session identification field in the ERSPAN packet as the index.
  • the present invention further provides a switch device, including: a mirroring module, configured to mirror a message transmitted in a network; and an encapsulating module, configured to perform routing and encapsulation on the mirrored traffic of the packet;
  • the export module is used to locally export the mirrored encapsulated mirrored traffic.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a network flow control method according to an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic application scenario of a network traffic control method according to another example of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of a switch device in accordance with one example of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a network flow control method according to an example of the present invention.
  • the method shown in Figure 1 can be implemented, for example, in a switch device.
  • the message transmitted in the network is first mirrored in step 11.
  • this may, for example, employ a port mirroring process of the switch, ie, completely copying the traffic of the source port of the switch.
  • the main purpose of generating a mirror is to enable the network administrator to analyze the packet mirror to find out the cause of the network problem.
  • the message that generates the image can be specified, for example, by a network administrator, or automatically generated by a switch or a processing system communicatively coupled to the switch in accordance with pre-set conditions.
  • step 13 the generated mirrored traffic is route encapsulated so that the mirrored traffic can be routed to the remote network analysis device in the network.
  • various descriptions related to the original message or indexes containing the description information may be included in the headers of these route encapsulations, which is especially useful for cloud network environments.
  • a cloud network is a network that hosts cloud platform virtualization applications. Cloud network traffic is characterized by virtualization and dynamization. Virtualization refers to the existence of logical access traffic and actual physical traffic. Each physical port may carry traffic of multiple virtual hosts. Dynamicization means that virtual hosts can be dynamically migrated, so their network traffic is also migrated and is not fixed to a physical port.
  • the network administrator can analyze the network traffic situation more accurately and efficiently.
  • the description information of the packet may include, for example, one or more of message and user information, path information, virtual network group information, and the like.
  • the packet mirroring may be encapsulated in the form of an encapsulated remote port mirroring ERSPAN packet.
  • the session identifier field in the ERSPAN packet may be used as the index.
  • the session identifier (in the session_id field) in the ERSPAN header is stored together with the description information of the packet as an association table. Therefore, after receiving the ERSPAN message, the network analysis device can extract the description information according to the session identifier thereof for the network administrator to use in the analysis process.
  • step 15 includes locally routing the mirrored encapsulated mirrored traffic.
  • the port may be reserved for routed encapsulated mirrored traffic on the local switch device and the routed encapsulated mirrored traffic may be derived from the reserved port.
  • the IP address can be statically bound to the reserved port, and the IP address bound to the reserved port is used as the destination address of the mirrored encapsulated traffic.
  • the local device can be, for example, a Layer 3 switch, so routing traffic can be routed.
  • routing traffic can be routed.
  • all mirrored traffic that is to be routed to the remote network analysis device is all locally exported, thereby avoiding the impact of the mirrored traffic on the normal traffic in the switch link.
  • Mirrored traffic only occupies the reserved interface bandwidth, and the excess can be directly discarded, so that it does not overflow or encroach on other link resources.
  • the routing encapsulation can be used to enable the mirroring traffic to carry the description information related to the packet, so that it has better flexibility and relevance than the general local traffic mirroring, which is especially applicable in the cloud network scenario.
  • the routed encapsulated mirrored traffic may be locally transmitted from the locally encapsulated mirrored traffic to a traffic aggregation device (such as a TAP device), which in turn is in communication with the network analysis device.
  • a traffic aggregation device such as a TAP device
  • the deepened portion in the switch shown in Figure 2 represents a reserved port.
  • Mirror traffic from different switches can be aggregated through the TAP device and finally imported into the network analysis device for traffic analysis.
  • the network traffic control scheme provided by the present invention can improve the controllability of the impact on the mirrored traffic, especially the packets such as ERSPAN encapsulation.
  • the mirrored traffic of the route encapsulation will be restricted to the local exchange to avoid occupying the uplink bandwidth, and by preserving a fixed port channel for the mirrored traffic, the mirrored traffic can be limited to a controllable range.
  • the method of the present invention can provide administrators with more traffic for the traffic while limiting the impact of the ERSPAN mode mirrored traffic on the network link while utilizing its flexibility and relevance to the local mirrored traffic. Analyze useful information and improve the efficiency of network traffic monitoring. As mentioned above, this is especially true in cloud network scenarios.
  • the switch device 300 includes a mirroring module 31, a packaging module 33, and an exporting module 35.
  • the mirroring module is configured to mirror the packets transmitted in the network;
  • the encapsulating module 33 is configured to route the encapsulated traffic of the packet;
  • the exporting module 35 is configured to derive the routing encapsulation from the local Mirror traffic.

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明提供了一种网络流量控制方法，其包括：对网络中传输的报文进行镜像；为所述报文的镜像流量进行路由封装；以及从本地导出经路由封装的镜像流量。此外，本发明还提供了一种交换机设备，其包括：镜像模块，用于对网络中传输的报文进行镜像；封装模块，用于为所述报文的镜像流量进行路由封装；以及导出模块，用于从本地导出经路由封装的镜像流量。

Description

一种网络流量控制方法以及交换机设备 技术领域
本发明一般地涉及网络运维技术领域，并且具体地，涉及网络流量控制方案。
背景技术
随着互联网的普及，对网络流量的监控成为网络运行及维护中的重要组成部分。为了不影响网络中正常的数据发送，同时对网络流量进行分析，通常采用的方法是交换机的端口镜像，也就是把交换机链路中实际传输的流量完全复制到某个目的地，然后由网络管理员在目的地通过分析镜像流量来找出网络存在问题的原因，包括在后台针对网络中的数据流向、吞吐性能、故障排错以及安全异常等进行分析。
然而，目前的端口镜像分析包括将镜像流量路由至远程位置，封装后的镜像流量与正常的流量共享同一链路资源，这将影响网络中正常转发的流量。
因此，所期望的是设计一种简单易行且低成本的网络流量控制方案，以减轻或避免用于网络分析的镜像流量对正常流量的干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种网络流量控制方案，可改善上述问题。
一方面，本发明提供了一种网络流量控制方法，其包括：对网络中传输的报文进行镜像；为所述报文的镜像流量进行路由封装；以及从本地导出经路由封装的镜像流量。
如上所述的方法，其中，从本地导出经路由封装的镜像流量包括在本地设备上为经路由封装的镜像流量预留端口，并且从所述预留端口导出经路由封装的镜像流量。
如上所述的方法，其中，从所述预留端口导出经路由封装的镜像流量包括为所述预留端口静态绑定IP地址，并且将与所述预留端口绑定的IP地址作为所述经路由封装的镜像流量的目的地址。
如上所述的方法，其中，所述本地设备为三层交换机。
如上所述的方法，从本地导出经路由封装的镜像流量包括从本地将经路由封装的镜像流量传送至流量汇聚设备，其中所述流量汇聚设备与网络分析设备通信 连接。
如上所述的方法，其中，所述路由封装包含所述报文的描述信息。
如上所述的方法，其中，所述路由封装包含针对所述报文的描述信息的索引。
如上所述的方法，其中，所述路由封装采用封装远程端口镜像ERSPAN报文的形式，并且将所述ERSPAN报文中的会话标识字段作为所述索引。
另一方面，本发明还提供了一种交换机设备，其包括：镜像模块，用于对网络中传输的报义进行镜像；封装模块，用于为所述报文的镜像流量进行路由封装；以及导出模块，用于从本地导出经路由封装的镜像流量。
附图说明
本发明的前述和其他目标、特征和优点根据下面对本发明的实施例的更具体的说明将是显而易见的，这些实施例在附图中被示意。
图1是根据本发明一个示例的网络流量控制方法的示意流程图。
图2是根据本发明的另一示例的网络流量控制方法的示意应用场景。
图3是根据本发明一个示例的交换机设备的示意框图。
具体实施方式
现在参照附图描述本发明的示意性示例，相同的附图标号表示相同的元件。下文描述的各示例有助于本领域技术人员透彻理解本发明，且各示例意在示例而非限制。图中各元件、部件、模块、装置及设备本体的图示仅示意性表明存在这些元件、部件、模块、装置及设备本体同时亦表明它们之间的相对关系，但并不用以限定它们的具体形状；流程图中各步骤的关系也不以所给出的顺序为限，可根据实际应用进行调整但不脱离本申请的保护范围。
图1是根据本发明一个示例的网络流量控制方法的示意流程图。图1所示的方法可以例如在交换机设备中实施。如图1所示，首先在步骤11中对网络中传输的报文进行镜像。在一些示例中，这可以例如采用交换机的端口镜像过程，即把交换机的源端口的流量完全复制一份。生成镜像的主要目的是为了供网络管理员通过对报文镜像进行分析来找出网络存在问题的原因。生成镜像的报文可以例如由网络管理员指定，或者由交换机或者与交换机通信连接的处理系统按照预先设定的条件 来自动生成。
接着，在步骤13中，为所生成的镜像流量进行路由封装，使得这些镜像流量能够在网络中被路由到远端的网络分析设备。另一方面，在这些路由封装的报头中还可以包含或与原始报文相关的各种描述信息或者包含针对这些描述信息的索引，这对于云网络环境尤其有用。云网络是承载云平台虚拟化应用的网络。云网络流量具有虚拟化、动态化等特点。虚拟化是指存在逻辑的访问流量与实际的物理流量，每个物理端口可能承载多个虚拟主机的流量。动态化指的是虚拟主机是可以动态迁移的，因此其网络流量也会随之进行迁移，不固定于某一物理端口。通过在路由封装中包含被镜像的报义的描述信息或者包含针对这些描述信息的索引，能够使得网络管理员更准确和高效地对网络流量情况进行分析。具体地，报文的描述信息可以例如包括报文的和户信息、路径信息、虚拟网络组信息等中的一个或多个。
在一个示例中，可以采用封装远程端口镜像ERSPAN报文的形式对报文镜像进行路由封装。在采用ERSPAN报文的情况下，可以将所述ERSPAN报文中的会话标识字段作为所述索引。例如，可以在对报文镜像进行ERSPAN报文封装的过程中，将ERSPAN报头中的会话标识(在session_id字段中)与报文的描述信息一起存储成关联表。由此，网络分析设备在收到ERSPAN报文之后可以根据其中的会话标识来提取描述信息，以供网络管理员在分析过程中使用。
在常规的系统中，这些经路由封装的镜像流量将与正常流量一起在网络中进行传输，从而可能造成网络拥塞。相比之下，在图1的示例中，步骤15包括从本地导出经路由封装的镜像流量。
在一些示例中，可以在本地的交换机设备上为经路由封装的镜像流量预留端口，并且从预留端口导出经路由封装的镜像流量。例如，可以为预留端口静态绑定IP地址，并且将与预留端口绑定的IP地址作为经路由封装的镜像流量的目的地址。
本地设备可以例如是三层交换机，因此可以对镜像流量提供路由。然而，在本发明中，规定将所有原本要路由到远端网络分析设备的镜像流量全部从本地导出，从而避免了镜像流量在交换机链路中对正常流量造成的影响。镜像流量只会占用预留的接口带宽，而超出部分可以被直接丢弃，从而不会溢出或侵占其他的链路资源。同时，又可以利用路由封装使得镜像流量携带与报文相关的描述信息，从而相对于一般的本地流量镜像具有更好的灵活性与可关联性，这在云网络场景下尤其适用。
图2是根据本发明的另一示例的网络流量控制方法的示意应用场景。如图1所示，从本地导出经路由封装的镜像流量可以是从本地将经路由封装的镜像流量传送至流量汇聚设备(诸如TAP设备)，而该流量汇聚设备又与网络分析设备通信连接。图2所示的交换机中的加深部分表示预留端口。来自不同交换机的镜像流量可以通过TAP设备进行流量汇聚，最终导入到网络分析设备中进行流量分析。
本发明所提供的网路流量控制方案能够提升对镜像流量影响的可控程度，尤其是例如ERSPAN封装的报文。通过利用本发明的方法，经路由封装的镜像流量将被限制在本地交换机，避免其占用上行链路带宽，并且通过为镜像流量预留固定的端口信道，可以将镜像流量限定在可控范围内，从而防止溢出，大大增加网络及相关设备的稳定性。此外，通过本发明的方法可以在限制ERSPAN方式的镜像流量对网络链路的影响的同时，利用其相对于本地镜像流量更优的灵活性与可关联性，从而为管理员提供更多对于流量分析有用的信息，提高网络流量监控的效率。如上所述，这在云网络场景下尤其适用。
图3是根据本发明一个示例的交换机设备的示意框图。如图3所示，交换机设备300包括镜像模块31、封装模块33以及导出模块35。具体地，镜像模块被配置用于对网络中传输的报文进行镜像；封装模块33被配置用于为该报文的镜像流量进行路由封装；导出模块35被配置用于从本地导出经路由封装的镜像流量。
在本说明书中省去了对一般的交换机设备的其他构造的描述，以避免不必要的冗余。但本领域技术人员能够理解图3所示的结构能够被集成在任何已有或待开发的交换机设备中。图3所示的交换机设备能够被配置为实现上文所描述的任何与本发明所提供的、在交换机设备处实现的相关操作。本领域技术人员能够理解，图3所示的模块划分仅是示意性的，这些模块能够按照具体实现来集成或进一步划分，并且以任何软件或硬件的形式来实现。
应当说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽管参照上述具体实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换而不脱离本发明的实质，其均涵盖在本发明请求保护的范围中。

Claims (16)

  1. 一种网络流量控制方法，其包括：
    对网络中传输的报文进行镜像；
    为所述报文的镜像流量进行路由封装；以及
    从本地导出经路由封装的镜像流量。
  2. 如权利要求1所述的方法，其中，从本地导出经路由封装的镜像流量包括在本地设备上为经路由封装的镜像流量预留端口，并且从所述预留端口导出经路由封装的镜像流量。
  3. 如权利要求2所述的方法，其中，从所述预留端口导出经路由封装的镜像流量包括为所述预留端口静态绑定IP地址，并且将与所述预留端口绑定的IP地址作为所述经路由封装的镜像流量的目的地址。
  4. 如权利要求2所述的方法，其中，所述本地设备为三层交换机。
  5. 如权利要求1所述的方法，从本地导出经路由封装的镜像流量包括从本地将经路由封装的镜像流量传送至流量汇聚设备，其中所述流量汇聚设备与网络分析设备通信连接。
  6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述路由封装包含所述报文的描述信息。
  7. 如权利要求1所述的方法，其中，所述路由封装包含针对所述报文的描述信息的索引。
  8. 如权利要求7所述的方法，其中，所述路由封装采用封装远程端口镜像ERSPAN报文的形式，并且将所述ERSPAN报文中的会话标识字段作为所述索引。
  9. 一种交换机设备，其包括：
    镜像模块，用于对网络中传输的报文进行镜像；
    封装模块，用于为所述报文的镜像流量进行路由封装；以及
    导出模块，用于从本地导出经路由封装的镜像流量。
  10. 如权利要求9所述的交换机设备，其中，从本地导出经路由封装的镜像流量包括为经路由封装的镜像流量预留端口，并且从所述预留端口导出经路由封装的镜像流量。
  11. 如权利要求10所述的交换机设备，其中，从所述预留端口导出经路由封装的镜像流量包括为所述预留端口静态绑定IP地址，并且将与所述预留端口绑定的IP地 址作为所述经路由封装的镜像流量的目的地址。
  12. 如权利要求9所述的交换机设备，其中，从本地导出经路由封装的镜像流量包括将经路由封装的镜像流量传送至流量汇聚设备，其中所述流量汇聚设备与网络分析设备通信连接。
  13. 如权利要求9所述的交换机设备，其中，所述路由封装包含所述报文的描述信息。
  14. 如权利要求9所述的交换机设备，其中，所述路由封装包含针对所述报文的描述信息的索引。
  15. 如权利要求14所述的交换机设备，其中，所述路由封装采用封装远程端口镜像ERSPAN报文的形式，并且将所述ERSPAN报文中的会话标识字段作为所述索引。
  16. 如权利要求9所述的交换机设备，其中，所述交换机设备是三层交换机。
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