[发明专利]广域网中基于带内探测的网络测量方法

说明书

本发明公开了广域网中基于带内探测的网络测量方法，包括以下步骤：步骤一，基于INT In‑band Network Telemetry协议，集中式控制器统一规划并定义探测包转发的路径，向广域网接入点交换机按定义的路径发送探测包；步骤二，获取路径状态信息，即广域网转发设备对链路信息进行实时采样，插入探测包内，并基于组播的方式进行转发；步骤三，对采样的链路信息进行汇总，完成路径信息的测量，反馈路径信息；步骤四，基于分布式与集中式相结合的信息收集分析方式判断端到端路径的拥塞情况。本发明方法以现有标准INT为基础，通过将其与分布式主动测量相结合使得广域网接入点主动向网络内发送探测包，并通过快慢两套反馈机制实现路径信息的同步，降低控制器开销。

技术领域

本发明涉及网络数据测量技术领域，尤其是一种广域网中基于带内探测的网络测量的方法。

背景技术

近年来，随着网络搜索、4K/8K视频等互联网业务的普及与蓬勃发展，支撑这些服务的广域网络成为影响用户体验的一个重要因素。当前传统广域网采用分布式机制管理大量交换路由设备，为了充分获取网络状态，软件定义广域网和其中的网络测量机制得到了工业界和学术界广泛关注。

目前，广域网络可以分为底层网络(Underlay)和叠加网络(Overlay)两种类型。Underlay 网络大多使用多标签交换技术(MPLS)，过被称为“标签”的简单字段来快速决定数据包的转发目的地。这种方式被运营商广泛采用，为企业提供广域网服务。Overlay网络基于Underlay 网络构建，其拓扑结构一般由用户自己定义，所以拓扑结构复杂、不规则。在业务特征方面，广域网络即包含网络搜索、视频点播等面向普通用户的服务，也包含了数据中心间大规模数据分析、云计算等企业级应用，流量呈现多种不同业务流量的混合模式。

当前软件定义网络中多采用被动式测量的方式来估计路径的时延与带宽。然而，这种被动测量只适用于规模较小的网络，由于广域网包含了大量的网络节点，导致集中分析所有节点的数据开销过大，容易形成控制器的单点瓶颈，造成测量结果不准确。所以目前在广域网这种节点众多，流量复杂的网络环境还是难以做到低开销，细粒度的测量。

SLAM测量预设路径延迟的一种方案，其思路主要是从控制器发送探测报文, 经过待测路径再回到控制器, 通过减去首尾控制链路延迟得到待测路径的延迟。SLAM主要分为3个步骤：（1）预先选定需要测量延迟的路径，向该路径上所有交换机预先安装转发规则，确保探测报文沿测量路径传递；（2）在探测报文分别抵达路径首尾交换机时，触发交换机向控制器发送Packet_In消息；（3）控制器通过两个Packet_In消息到达控制器的时间计算出路径延迟，控制器向每条待测路径上的第一个交换机上发送探测报文，并让路径上的最后一个交换机将探测报文传回控制器。控制器通过探测报文离开和到达控制器的时间，以及控制器到交换机的估计延迟，计算得出路径上的延迟。

SLAM测量预设路径延迟技术存在以下缺陷：

１）准确性低

SLAM测量链路的延时是利用OpenFlow协议中EchoRequest消息测出的控制链路RTT的一半时间，以此估计出的控制链路延迟。而且，在测量过程中该方案还存在交换机与控制器来回延迟不均等问题，同时, 由于各交换机处理性能以及当前负载不同引起的处理延迟也对最后的结果造成影响。

２）测量指标单一

SLAM是专为测量链路延时设计的测量方案，难以同时收集链路负载、丢包率等信息指标。而广域网存在大量的设备和频繁突发流量，网络路径变化频发，单一的指标对广域网的运营维护以及后续的负载均衡的决策制定都是不够的。