CN101056219B

CN101056219B - 一种实现网络性能测量的方法及系统

Info

Publication number: CN101056219B
Application number: CN2006100776253A
Authority: CN
Inventors: 杨道彦
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: WO2007118399A1; CN101056219A

Abstract

本发明公开了一种实现网络性能测量的方法，以解决现有技术中因网络地址转换设备进行地址映射，导致位于该设备两侧的测量点不能识别同一被测流而影响网络性能测量的问题；该方法根据测量请求定位第一测量点和第二测量点间传输路径上的网络地址转换装置，并将其作为中间测量点；向第一测量点、中间测量点和第二测量点下发网络性能测量配置；分别在第一测量点与中间测量点之间，以及中间测量点与第二测量点之间进行网络性能测量，并合并两个测量段得到的网络性能指标以获得完整的网络性能指标。本发明还同时公开了一种网络系统。

Description

一种实现网络性能测量的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种实现网络性能测量的方法及系统。

背景技术

随着因特网(Internet)技术和网络业务的飞速发展，用户对网络资源的需求空前增长，网络也变得越来越复杂。不断增加的网络用户和应用，导致网络负担沉重，网络设备超负荷运转，从而引起网络性能下降。这就需要对网络的性能指标进行提取与分析，对网络性能进行改善和提高。因此网络性能测量便应运而生。发现网络瓶颈，优化网络配置，并进一步发现网络中可能存在的潜在危险，更加有效地进行网络性能管理，提供网络服务质量的验证和控制，对服务提供商的服务质量指标进行量化、比较和验证，是网络性能测量的主要目的。

最常见的IP网络性能测量方法有两类：主动测量和被动测量。主动测量是在选定的测量点上利用测量工具有目的地主动产生测量流量，注入网络，并根据测量数据流的传送情况来分析网络的性能。被动测量是指在链路或设备(如路由器，交换机等)上利用测量设备对网络进行监测，而不需要产生多余流量的测量方法。

性能测量从方向上来划分，还可以分为单向网络性能测量和往返网络性能测量。单向网络性能测量就是测量从一个测量点A到另一个测量点B一个方向的网络性能指标。往返网络性能测量是测量从一个测量点A到另一个测量点B再返回测量点A的网络性能指标。对于两点之间的通信，在往返两个方向上可能经过不同的路径，或者同一个路径往返两个方向的业务质量(QoS)是不相同的，因此单向网络性能并不等于简单的将往返时延除以二(在后续如非特别指出，网络性能测量均为单向网络性能测量)。

对于目前普遍使用IPv4的网络来说，为了解决IP地址资源不够的问题，网络地址转换/网络地址端口转换(NAT/NAPT)的部署是比较普遍的现象。在端到端的路径上如果存在NAPT/NAT设备，该设备会修改报文头中IP地址、端口号，导致标识一个流的五元组发生变化，分别位于内部网络和外部网络的测量点就无法通过五元组的方法来确定被测流，进而无法进行网络性能测量。

在IPv4和IPv6混合组网的环境下，如果采用NAT-PT技术进行IPv4网络和IPv6网络的互通，同样存在NAT-PT设备上进行IPv4地址和IPv6地址进行映射，对于网络性能测量来说面临同NAT/NAPT同样的问题。

发明内容

本发明提供一种实现网络性能测量的方法及系统，以解决现有技术中因网络地址转换设备进行地址映射，导致位于该设备两侧的测量点不能识别同一被测流而影响网络性能测量的问题。

本发明提供以下技术方案：

一种实现网络性能测量的方法，包括如下步骤：

根据测量请求定位第一测量点和第二测量点间传输路径上的网络地址转换装置，并将其作为中间测量点；

向第一测量点、中间测量点和第二测量点下发网络性能测量配置；

分别在第一测量点与中间测量点之间，以及中间测量点与第二测量点之间进行网络性能测量，并合并两个测量段得到的网络性能指标以获得完整的网络性能指标。

根据第一测量点和第二测量点所在网络的拓扑信息定位所述中间测量点；或者，根据第一测量点和第二测量点注册的位置信息定位所述中间测量点。

所述网络性能测量为主动测量；所述第一测量点、中间测量点和第二测量点分别在探测报文中附着用于计算网络性能指标的时间戳信息；由接收到探测报文的测量点计算网络性能指标并上报；或者，接收到探测报文的测量点生成报文摘要数据并上报，由接收该报文摘要数据的装置计算和合并网络性能指标。

所述网络性能测量为被动测量；所述第一测量点、中间测量点和第二测量点分别在提取的被测流的报文中附着用于计算网络性能指标的时间戳信息。

所述第一、第二测量点分别位于私网内和公网内；或者，所述第一、第二测量点分别位于IPv4网络和IPv6网络中。

一种网络系统，包括：

第一、第二装置，用于接收网络性能测量配置和进行网络性能测量；

网络地址转换装置，用于转换第一、第二装置之间的网络地址，并接收网络性能测量配置和进行网络性能测量；

测量控制器，用于根据测量请求定位所述网络地址转换装置，向第一、第装置和网络地址转换装置下发网络性能测量配置，以及合并第一装置与网络地址转换装置之间、网络地址转换装置与第二装置之间测量得到的性能指标。

本发明将穿越网络地址转换设备的性能测量以该设备为中间测量点将其划分为两个测量段分别进行测量，然后合并性能测量指标，从而避免了因为网络地址转换设备进行地址映射后测量点之间无法识别同一被测流而无法进行网络性能测量的问题。

附图说明

图1为现有技术中NAT应用的参考模型示意图；

图2为本发明实施例中实现分段测量的系统结构示意图；

图3为本发明实施例中实现分段进行主动测量的流程图；

图4为本发明实施例中实现分段进行被测量的流程图。

具体实施方式

本实施例主要以两个测量点分别在内部网络和外部网络为例对本发明的具体实现进行详细说明。

由于网络地址转换设备(NAT/NAPT设备)将网络分割成内部网络和外部网络两个部分，位于内部网络的第一测量点与网络地址转换设备之间，位于外部网络的第二测量点与网络地址转换设备之间通信无须进行地址映射，该两段的网络性能测量都能正常进行。因此，将网络地址转换设备作为中间测量点，将第一测量点到第二测量点之间的端到端的性能分为两个测量段分别测量，然后将测量的结果再合并成整个性能测量的结果。网络地址转换设备与第一测量点之间使用内部网络的IP地址，网络地址转换设备与第二测量点之间使用外部网络的IP地址。

参阅图2所示，网络系统包括：测量控制器(Controller)，位于内部网络中测量点A的装置A，位于公网中测量点B的装置B，以及在测量点A与测量点B之间用于转换网络地址的转换装置。

装置A和装置B用于从测量控制器接受网络性能测量配置，根据指示进行网络性能测量；转换装置用于转换网络地址和根据网络性能测量配置进行网络性能测量；测量控制器用于根据在测量点A与测量点B之间进行测量的测量请求，定位测量点A与测量点B之间路径上的网络地址转换设备，并将其作为中间测量点；以及配置测量点和下发网络性能测量配置，计算性能指标和合并测量段的测量结果，向用户报告网络性能测量指标；测量控制器包含了采集器的功能。配置测量点包括下发被测流描述(五元组、QoS等级)，采样频率和采样算法(如：Possion泊松分布)。

测量控制器可以根据测量点A和测量点B所在网络的拓扑信息(即内部网络、外部网络的拓扑信息)定位网络地址转换装置，或者测量控制器上根据测量点A和测量点B注册的位置信息定位网络地址转换装置。测量控制器包含了数据采集功能。

在主动测量时，测量点的装置接收到探测报文后，也可以根据其中的相关信息计算网络性能指标，并发送给测量控制器，而不再由测量控制器计算。

进一步的，测量点的装置在用于测量的报文中附着时间戳信息，通过该时间戳信息可以计算出时延等性能指标。

参阅图3所示，在测量点A与测量点B之间进行网络性能主动测量的处理过程如下：

步骤300、测量控制器接收到由测量点A到测量点B进行网络性能主动测量的请求。

步骤310、测量控制器根据内部网络和外部网络的拓扑信息，定位到测量点A与测量点B之间的网络地址转换装置，将测量点A到测量点B的性能测量，划分为测量点A到网络地址转换装置和网络地址转换装置和测量点B两个测量段。

步骤320、测量控制器将测量配置下发到测量点A、网络地址转换装置和测量点B。

步骤330、测量点A的装置A构造探测报文发往网络地址转换装置；同时，网络地址转换装置构造探测报文发往测量点B。

步骤340、网络地址转换装置和测量点B的装置B将性能测量时延、丢包率等测量结果报告给测量控制器。

步骤350、测量控制器将两个分段的性能指标合并为完整的网络性能指标。

以图2为例，对主动测量时，将测量点A到测量点B之间的端到端的性能分为两个测量段作进一步说明：

测量点A的IP地址为：10.1.1.1，NAT设备(即测量点C)对内的私网IP地址为10.1.1.100，NAT设备对外的公网IP地址为：110.1.1.1，测量点B的IP地址为：100.1.1.1。

测量控制器接收到测量请求后，根据内部网络和外部网络的拓扑信息，发现IP地址为10.1.1.1的测量点A与IP地址为100.1.1.1的测量点之间通信需要穿越NAT设备，因此，将测量分割为由IP地址为10.1.1.1的测量点A到IP地址为10.1.1.100的测量点C，以及IP地址为110.1.1.1的测量点C到地址为100.1.1.1的测量点的两个测量测量段。

测量控制器向测量点A下网络性能测量配置，其目标测量点的IP地址为10.1.1.100，向测量点C下发网络性能测量配置，其目标测量点的IP地址为100.1.1.1。

测量点A的装置A和NAT设备分别构造探测报文并附着时间戳发送给其目标测量点。测量点C和测量点B根据探测报文得到各点的性能指标并上报到测量控制器。

网络性能指标主要包括平均时延IPTD、时延抖动IPDV、包丢失率IPLR以及网络不可用性IPUA。如果测量点A到测量点C方向的的网络性能指标分别为：IPTD(AC)，IPDV(AC)，IPLR(AC)，IPUA(AC)；测量点C到测量点B方向的网络性能指标分别为：IPTD(CB)，IPDV(CB)，IPLR(CB)，IPUA(CB)；合并后的测量点A到测量点B方向的网络性能指标为：IPTD(AB)，IPDV(AB)，IPLR(AB)，IPUA(AB)；则有如下对应关系：

IPTD(AB)＝IPTD(AC)+IPTD(CB)；

IPDV(AB)<＝IPDV(AC)+IPDV(CB)；

IPLR(AB)＝1-(1-IPLR(AC))*(1-IPLR(CB))；

IPUA(AB)<＝IPUA(AC)+IPUA(CB)。

参阅图4所示，在测量点A与测量点B之间进行网络性能被动测量的处理过程如下：

步骤400、测量控制器接收到一个测量请求。该测量请求中包括被测量的流描述，该流是跨越NAT/NAPT边界的流，其描述由测量点的私有IP地址和测量点B的公有IP地址混合组成的五元组。

步骤410、测量控制器根据内部网络和外部网络的拓扑信息，定位到测量点A与测量点B之间的网络地址转换装置，将测量点A到测量点B的性能测量，划分为测量点A到网络地址转换装置和网络地址转换装置和测量点B两个测量段。

步骤420、测量控制器将测量点A与网络地址转换装置之间的被测流描述分别下发到测量点A与网络地址转换装置；将网络地址转换装置与测量点B之间的被测流描述分别下发到测量点B和网络地址转换装置。

步骤430、测量点A的装置A和网络地址转换装置分别根据被测流描述提取同一被测流的报文，根据报文内容生成流标识、报文标识和附着时间戳信息，以及根据这些生成报文摘要数据并上报测量控制器。所述报文摘要数据除了包含报文标识、流标识和时间戳信息外，还可进一步包含报文中的部分或全部内容。

由于网络地址转换装置上有网络地址绑定关系，因此，根据该绑定关系能够识别同一被测流。

步骤440、网络地址转换装置和测量点B的装置B分别根据被测流描述提取同一被测流的报文，根据报文内容生成流标识、报文标识和附着时间戳信息，以及根据这些生成报文摘要数据并上报测量控制器。

步骤450、测量控制器根据测量点A和网络地址转换装置上报的报文摘要数据计算出测量点A到网络地址转换装置段的网络性能指标；根据网络地址转换装置和测量点B上报的报文摘要数据计算出网络地址转换装置到测点B的网络性能指标。

步骤460、测量控制器将两个分段的性能指标合并为完整的网络性能指标。网络性能指标的合并与前述相同。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种实现网络性能测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

定位第一测量点和第二测量点间传输路径上的网络地址转换装置，并将其作为中间测量点；

分别在第一测量点与中间测量点之间，以及中间测量点与第二测量点之间进行网络性能测量，以及合并两个测量段得到的网络性能指标以获得完整的网络性能指标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一测量点和第二测量点所在网络的拓扑信息定位所述中间测量点；或者，根据测量点注册的位置信息定位所述中间测量点。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络性能测量为主动测量。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一测量点、中间测量点和第二测量点分别在探测报文中附着用于计算网络性能指标的时间戳信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，由接收到探测报文的测量点计算网络性能指标并上报；或者，接收到探测报文的测量点生成报文摘要数据并上报，由接收该报文摘要数据的装置计算和合并网络性能指标。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络性能测量为被动测量。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一测量点、中间测量点和第二测量点分别在提取的被测流的报文中附着用于计算网络性能指标的时间戳信息。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一、第二测量点分别位于私网内和公网内；或者，所述第一、第二测量点分别位于IPv4网络和IPv6网络中。

9.一种网络系统，其特征在于，包括：

测量控制器，用于根据测量请求定位所述网络地址转换装置，向第一、第二装置和网络地址转换装置下发网络性能测量配置，以及合并第一装置与网络地址转换装置之间、网络地址转换装置与第二装置之间测量得到的性能指标。

10.如权利要求9所述的网络系统，其特征在于，所述测量控制器根据第一装置和第二装置所在网络的拓扑信息定位所述网络地址转换装置；或者，根据第一装置和第二装置注册的位置信息定位所述网络地址转换装置。

11.如权利要求9所述的网络系统，其特征在于，所述第一、第二装置分别位于私网和公网内；或者，所述第一、第二装置分别位于IPv4网络和IPv6网络中。