基于硬件探针的大规模IP网络质量测量系统设计研究

方向明

【摘要】信息时代，人们对网络质量的要求逐渐增多，但既有的网络质量测量技术未能适应满足人们的需求，因此，本文提出了基于硬件探针的大规模IP网络质量测量系统，旨在充分发挥IP网络质量测量技术的作用，保证网络质量测量的效果，以此为人们提供高质量的网络。

【关键词】硬件探针；网络质量；测量系统；关键技术

引言

自网络出现后，其应用范围日渐广泛，并且在生活与生产中的重要性愈加显著，但在社会发展过程中，人们对网络的需求与日俱增，其中最为强烈要求的便是网络质量的保障。通过实践探索与学者研究，提出了IP网络测量技术，它作为网络管理的关键方法，对网络运行状况进行了全面的监控，从而提高了网络的安全性与稳定性。当前，主要的IP网络测量技术有两种，分别为探针及非探针测量技术，但二者均存在不足，因此，本文重点介绍了基于硬件探针的IP网络测量技术，分析了其总体架构、关键技术及设计实现。

1.基于硬件探针的大规模IP网络质量测量系统的概况

1.1 既有IP网络质量测量技术的不足 针对探针IP网络质量测量技术而言，其作为实质性的测量方法，不足主要表现在较高的投入费用及相对复杂的部署，因此，其难以满足大量部署的需求。目前，此技术主要用于手工测量及诊断等工作，同时，在实际应用管理过程中，其缺少系统的上层管理系统，导致网络质量测量难以具有规律性与周期性。针对网络设备IP网络质量测量技术来说，其作为辅助性的测量方法，不足主要表现在网络设备的相关指标缺少精确性，同时，此技术未能对网络指标展开单向采集。

1.2 硬件探针的概况 硬件探针属于硬件设备，主要是通过网络流量的获取，以此实现对网络性能的精准测量，其最为显著的优点便是拥有丰富、完整的信息，进而满足了网络质量精密测量的信息需求。

根据国外某公司的研究可知，其研制的硬件探针实现了端到端的QoS监控及OAM可视化，同时，通过对数据包的分类处理，促进了其各项功能的发挥，并且借助两个软件接口实现了与外界交互，二者分别为命令行模式与基于SNMP协议的通信，再者，它还具备实时在线式检测功能，在实际测量时，节约了网络资源[1]。

1.3 新测量系统的总体架构 系统的核心服务器端软件主要部署在省级网管中心，具体的物理设备有应用服务器、采集服务器、数据库服务器及配置服务器，通常情况下，地级网管中心采用分布式部署，而在省、地级网管中心的使用主要是借助管理终端，以此实现了远程访问。

2.基于硬件探针的大规模IP网络质量测量系统的设计研究

2.1 关键技术 首先，测量任务统一管理机制。此技术是指一个测量任务，包含多个测量连接，而一个测量连接包含两个PAA设备，在实际管理过程中，用户可利用测量任务及其采集周期及持续时间的设置与停用，以此实现对相关测量连接的系统管理、性能测量及便捷停用。PAA设备主要负责对测量连接各端所在网络的网络质量监测，具体的指标有单向与双向时延、单向与双向抖动及丢包率等。当一个PAA设备配置成功后，此设备则会对网络中的对端设备进行自动搜索，如果二者已经配置好，则会建立一条测量连接，如果二者未配置好，则会持续搜寻，直至找到对端设备。对于两个PAA设备而言，其通信模式主要有两种，第一种为二者在同一网络，则可借助设备端口直接传输信息，第二种为二者在不同网络，则可利用逻辑结构实现信息传输，不同的通信模式适应了不同网络结构的测量需求。

其次，网络质量拓扑展示机制。此技术的形式为拓扑图，以此让客观对网络分布、测量设备分布、测量连接分布等情况得到了直观的认识，同时利用图形化的方法，对网络关键性指标进行了显示。通常情况下，客户的IP网络拓扑主要是利用背景图片的方式实现的，将其放置在底层，并支持背景图片的添加、导出及替换等。在背景上，显示测量设备及测量连接的分布拓扑，并支持测量设备手工增加及拖拽调整等。同时，在拓扑上，拥有多样的关联功能，具体有设备操作、测量任务、查看警告等[2]。

最后，SLA映射机制。此技术主要是利用底层探针设备，从而实现了对被测网络性能指标的测量，在此基础上，获取了映射SLA指标的相关性能数据。此后，结合SLA指标的映射规则，对各个性能数据进行映射，使其成为SLA指标。在此基础上，系统将对IT基础设施展开定期的监控，以此掌握其性能，并保证其提交的服务均满足SLA的约定。

2.2 设计实现 在功能方面，系统架构主要包括三层，即：适配层、应用层及展示层，第一层为各类技术接口模块，系统借助此层，实现了与底层探针设备的通信；第二层主要是对核心业务进行逻辑处理，具体包括资源管理、网络质量测量及评价、报表管理等；第三层为GUI访问界面[3]。

在软件方面，系统架构主要是遵循MVC设计模式实现的，在此基础上，系统拥有以下三个层面，即：视图层、业务层及控制层，第一层的页面展示代码是由JSP与Ext JS技术进行编写而成；第二层又称数据持久化层，其持久化存储是借助MySQL数据库实现的；第三层属于系统的控制器，其主要作用为协调与调用其他两层间的代码。

在运行方面，在实际运行过程中，系统常见的功能模块有以下几部分，其一，网络测量，作为最关键的功能模块，实现了测量连接及任务的创建，同时对各性能指标的分析与对比，从而实现了实时监控；其二，质量评价，其具备网络质量评价的功能，如：网络评价拓扑、评价算法设置及SLA管理等，其三，资源管理，其所有的系统资源管理功能，满足了用户测量设备的功能需求，其三，报表管理及自身管理等，具体功能有报表生成、自定义报表、用户管理及权限管理等。

总结

综上所述，基于硬件探针的大规模IP网络质量测量系统，有效弥补了既有IP网络质量测量技术的不足，借助硬件探针，设计了大规模IP网络质量测量系统，本文分析了既有技术的不足、硬件探针的概况，并重点阐述了新系统的总体架构及关键技术等，相信，在日后实践中，通过对此系统的应用，将进一步提高网络质量测量的规范性、流程性与高效性。

参考文献

[1]沈成，刘会永.基于硬件探针的大规模IP网络质量测量系统设计与实现[J]. 软件，2013，12：46-50.

[2]董闯.基于硬件探针的网络流量监测研究与实现[D].北京邮电大学，2010.

[3]刘晨峰.IP网络测量仪以太网线缆测试方法研究与实现[D].西安电子科技大学，2010.