[发明专利]一种基于分簇的带内网络遥测方法

说明书

本发明提供了一种基于分簇的带内网络遥测方法。该方法包括：对网络拓扑进行分簇处理，给每个簇分配其所支配的交换机，簇内的交换机将生成的遥测报告上传至簇头，由簇头将遥测报告上传至收集器；收集器统计已经收集到的遥测报告中的网络状态信息，选出长时间未收集到网络状态信息的交换机，将长时间未收集到网络状态信息的交换机确定为指定交换机；将探测数据包发送到指定交换机，收集器根据接收到的所述探测数据包的反馈信息获取所述指定交换机的网络状态信息，确认所述指定交换机的状态。本发明实现了在使用带内网络遥测(In‑band Network Telemetry,INT)收集网络状态信息时能提高了网络状态信息的及时性、克服收集网络状态信息时MTU限制、提供完整的网络全局视图。

技术领域

本发明涉及无线网络通信技术领域，尤其涉及一种基于分簇的带内网络遥测方法。

背景技术

现有互联网自发明以来取得了巨大的成功，然而随着信息化科技产业的进一步发展和大规模用户需求的急剧增长，网络在服务质量、传输效率、资源利用率和管控能力等诸多方面暴露出严重弊端。现有的网络架构存在的“三重绑定”的特征使得其无法满足未来网络智慧、安全、海量、泛在等需求，难以解决网络可扩展性、移动性、安全性等问题。新型网络体系的研究受到了国内外学术界和产业界的高度关注，已提出的典型代表方案有软件定义网络(SDN,Software Defined Network)，网络功能虚拟化(NFV, Network FunctionsVirtualization)、以信息为中心网络(ICN, Information-Centric Networking)、命名数据网络(Named Data Networking)等。为了满足未来网络的架构验证新协议、应用程序，获取网络全局视图的需求，需要一种机制提供网络状态信息，以根据用户需求、网络状态，设计满足用户需求的通信方式。

传统的带外网络状态测量机制实现数据流级别的网络遥测，其监控方式主要是基于采样和轮询机制，无法提供细粒度的网络状态信息，在性能上受到一定限制。NetFlow和sFlow是广泛使用很多年的传统网络监控方式。NetFlow的控制中心需要在每个交换机上执行轮询操作，这种导出数据的方式周期长，并不适合实时监控。sFlow则是通过对交换机的数据包进行采样，采样间隔可配置，其使用内置于硬件中的专用芯片消除了路由器或交换机上CPU 和内存的负担，但是这种方式无法实时调整采样间隔的方式容易错过网络中的一些事件，例如尖峰、异常等，也无法检测到小流。

得益于SDN以及可编程交换机的发展，控制、数据分离的结构使得用户可以自定义包头、流表和处理逻辑，在此基础上有学者提出了INT。INT可以从数据平面收集和报告网络状态信息，不需要控制平面的介入，可以为应用提供前所未有的准确、实时和细粒度的网络状态信息。然而INT会在数据平面增加数据包长度、数据包个数，占用大量网络资源。很多学者提出新的实现INT 方式来改善传统INT方式的不足，降低其在数据平面的开销。但这些方式仍存在不足，其通过降低网络状态信息的精确性降低开销，且没有考虑需要高精度网络状态信息时，数据包面临的最大传输单元(Maximum Transmission Unit，MTU)限制，同时这种网络状态信息采集方式仅在最后一跳上传网络状态信息，降低了网络状态信息的及时性。

现有技术中的一种带内网络遥测系统包括：捕获数据包模块，用于捕获数据链路层的数据包，并对数据包进行逐层的报头解析操作，并将数据包发送至网络层、传输层和应用层进行处理，以得到处理后的数据包；分析统计模块，用于在网络层、传输层和应用层对处理后的数据包进行IP地址分析、 TCP/UDP和端口分析、统计分析和协议分析，以得到数据包的时延信息；改包模块，用于修改分析后的数据报头的checkusum区域，并将时延信息打印到数据包上并输出至主控主机。

上述现有技术中的一种带内网络遥测系统的缺点为：一方面，捕获数据包模块捕获数据链路层数据包，并对所述数据包进行逐层的报头解析操作后，在分析统计模块仅分析统计通过IPv4传输的UDP包获取对应的源地址和目的地址，并未考虑分析捕获的TCP包。