計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理中網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測研究

摘要：通過監(jiān)測分析網(wǎng)絡(luò)流量，可以完成容量規(guī)劃、鏈路狀態(tài)監(jiān)測、異常監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)性能分析等，對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和運(yùn)行都能夠發(fā)揮重要作用。本文首先闡述了網(wǎng)絡(luò)流量的特征，其次，分析了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理中網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測的方法，同時(shí)，就網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)流量；監(jiān)測技術(shù)；具體應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 17-0000-02

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的難度越來越大，相應(yīng)的要求也變得越來越高。各種網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)都離不開網(wǎng)絡(luò)流量，網(wǎng)絡(luò)流量作為網(wǎng)絡(luò)用戶活動(dòng)的主要載體，發(fā)揮著較為重要的作用。通過監(jiān)測分析網(wǎng)絡(luò)流量，可以完成容量規(guī)劃、鏈路狀態(tài)監(jiān)測、異常監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)性能分析等，對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和運(yùn)行都能夠發(fā)揮重要作用。如netcounter是一款簡單易用的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控軟件。它可以分別顯示手機(jī)網(wǎng)絡(luò)和wifi當(dāng)天、本周、本月和所有時(shí)間的流量統(tǒng)計(jì)。本文就計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理中網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測進(jìn)行研究。

1 網(wǎng)絡(luò)流量的特征

1.1 大部分TCP會(huì)話是短期的。對于TCP會(huì)話而言，超過90%的會(huì)話時(shí)間都不會(huì)超過幾秒，交換數(shù)據(jù)量一般都在5-10K字節(jié)，很少有能夠10K字節(jié)的。雖然遠(yuǎn)程登陸和文件傳輸之類的TCP會(huì)話是長期的，但是百分之八十多的WWW文檔傳輸大小都是小于10K字節(jié)，而目前這種WWW文檔傳輸大幅度增加，從而導(dǎo)致大部分TCP會(huì)話是短期的。

1.2 數(shù)據(jù)流是雙向的，但通常是非對稱的。對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而言，大部分互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都不采用單向交換，而是雙向交換數(shù)據(jù)，所以，網(wǎng)絡(luò)流量也自然都是雙向的。但通常這兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)率存在很大的差異，主要原因就在于：網(wǎng)站到客戶端的數(shù)據(jù)量會(huì)由于網(wǎng)站下載而比客戶端到網(wǎng)站的數(shù)據(jù)量多。

1.3 網(wǎng)絡(luò)通信量具有局域性。對于網(wǎng)絡(luò)流量而言，一般都包括兩種局域性，分別是空間局域性和時(shí)間局域性。用戶通過互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層來對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問，主要是在包的目的地址和時(shí)間上進(jìn)行體現(xiàn)，從而顯示出空間局域性（基于空間相關(guān)）和時(shí)間局域性（基于時(shí)間相關(guān)）。

1.4 包的到達(dá)過程不是泊松過程。按照傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和排隊(duì)理論都假設(shè)泊松過程就是包的到達(dá)過程，也就是說，包到達(dá)的間斷時(shí)間的分布是獨(dú)立的指數(shù)分布。

例如電話、交通事故、地震等事件都是獨(dú)立地、按照一定的概率來發(fā)生的，這也就是泊松到達(dá)過程。但是根據(jù)近年來測量互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信量的顯示結(jié)果表明，泊松過程已經(jīng)不再是包到達(dá)的過程。包的到達(dá)具有有突發(fā)性，在很多時(shí)候都會(huì)有多個(gè)包連續(xù)到達(dá)，包到達(dá)的間斷時(shí)間不是獨(dú)立分布的，同時(shí)也不服從指數(shù)分布。包的到達(dá)過程已經(jīng)不能被泊松過程來精確描述。造成這樣的原因部分在于數(shù)據(jù)傳輸所使用的協(xié)議。這種非泊松結(jié)構(gòu)使得人們在研究網(wǎng)絡(luò)的可靠性時(shí)不再采用簡單的泊松模型，從而使得網(wǎng)絡(luò)通信量模型的研究大大促進(jìn)。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理中網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測的方法

在深入了解互聯(lián)網(wǎng)通信特性之后，我們在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)流量的時(shí)候就可以采取相應(yīng)的技術(shù)措施。從目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理中網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測的方法主要有兩種，分別是被動(dòng)測量和主動(dòng)測量。

2.1 主動(dòng)測量。主動(dòng)測量的工作原理就是通過測量設(shè)備來測量端到端的網(wǎng)絡(luò)流量和網(wǎng)絡(luò)特征，進(jìn)而了解被測網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰途唧w的運(yùn)行狀態(tài)。在主動(dòng)測量網(wǎng)絡(luò)流量的過程中，網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由四個(gè)部分構(gòu)成，分別是分析服務(wù)器、中心數(shù)據(jù)庫、中心服務(wù)器、測量節(jié)點(diǎn)。

主動(dòng)測量網(wǎng)絡(luò)流量的最大優(yōu)點(diǎn)就在于三個(gè)方面，分別是靈活性、可控性、主動(dòng)性都較好，而且還能夠直觀地統(tǒng)計(jì)端到端的性能。但是主動(dòng)測量網(wǎng)絡(luò)流量的方法也存在著不足之處，那就是實(shí)際情況與我們所獲得的結(jié)果存在著一定的偏差，主要原因在于主動(dòng)測量是主動(dòng)對網(wǎng)絡(luò)注入流量。

2.2 被動(dòng)監(jiān)測。被動(dòng)測量其監(jiān)測原理是通過部署一定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和監(jiān)測點(diǎn)來被動(dòng)地獲取網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，這是一種典型的分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)。被動(dòng)監(jiān)測恰恰彌補(bǔ)了主動(dòng)監(jiān)測的缺點(diǎn)和不足，它不會(huì)對原有網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行改變，自然也就不會(huì)如主動(dòng)監(jiān)測一樣造成這樣大的偏差，實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。但是被動(dòng)監(jiān)測也存在著自身的不足，主要就是它采集數(shù)據(jù)和相關(guān)信息是從單個(gè)點(diǎn)或設(shè)備進(jìn)行的，這種實(shí)時(shí)采集的方式很有可能會(huì)泄露數(shù)據(jù)，也很難有效分析網(wǎng)絡(luò)端對端的性能看，采集信息數(shù)據(jù)量過大，但是總的來說，被動(dòng)測量的優(yōu)點(diǎn)是占主導(dǎo)地位的，所以被動(dòng)測量比主動(dòng)測量應(yīng)用更為廣泛，正在被大量地應(yīng)用在對網(wǎng)絡(luò)流量分布進(jìn)行分析和測量中。

3 網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 為網(wǎng)絡(luò)出口互聯(lián)鏈路的設(shè)置提供決策支持。通過有效地分析網(wǎng)絡(luò)出口流向和流量，能夠有效地掌握網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶對于網(wǎng)絡(luò)的訪問情況，從而可以有效的決策，減少互聯(lián)鏈路中的浪費(fèi)現(xiàn)象，有效地節(jié)約開支。同時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測與分析，能夠?yàn)楦鞣N網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化措施，如路由選擇、重要鏈路帶寬設(shè)置、多出口流量負(fù)載均衡等提供正確的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測可以對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商提供大客戶統(tǒng)計(jì)分析和重要應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)分析。通過對這些流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以有效地分析網(wǎng)絡(luò)帶寬成本，有助于在網(wǎng)絡(luò)成本和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量二者之間取得最佳平衡點(diǎn)，既讓大客戶滿意，又能夠讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商有較好的盈利。同時(shí)，通過監(jiān)控分析大客戶接入電路上的流量，能夠有效地統(tǒng)計(jì)出通信數(shù)據(jù)量、通信時(shí)間、服務(wù)等級、業(yè)務(wù)類型等多個(gè)參數(shù)，為基于服務(wù)等級協(xié)議（SLA）和IP的計(jì)費(fèi)應(yīng)用的校驗(yàn)服務(wù)提供正確的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.3 通過對各個(gè)分支網(wǎng)絡(luò)出入流量的監(jiān)控，分析流量的大小、方向及內(nèi)容組成，了解各分支網(wǎng)絡(luò)占用帶寬的情況，從而反映其占用的網(wǎng)絡(luò)成本，作出價(jià)值評估。

3.4 掌握網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶對其他運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)訪問情況。通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶對其他運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)訪問情況，可以有效地掌握用戶對于那些網(wǎng)站有興趣，也可以準(zhǔn)確地分析網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶訪問外網(wǎng)主要流量方向及業(yè)務(wù)特點(diǎn)，根據(jù)分析結(jié)果來有的放矢，找到廣大網(wǎng)絡(luò)用戶感興趣的熱點(diǎn)信息，然后對自己的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充和建設(shè)，減輕用戶流失。同時(shí)，長期監(jiān)控一些特定網(wǎng)絡(luò)流量，有助于網(wǎng)絡(luò)流量模型被網(wǎng)絡(luò)管理人員所了解、所掌握，網(wǎng)絡(luò)管理人員可以通過所掌握的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來對網(wǎng)絡(luò)使用狀況進(jìn)行正確的分析，在網(wǎng)絡(luò)安全存在隱患的時(shí)候就能夠及時(shí)發(fā)布異常警訊，采取相應(yīng)的防御措施，從而使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的整體效能和整體質(zhì)量都得到大幅度的提升。

4 結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測技術(shù)的完善，必將為提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的管理水平和服務(wù)質(zhì)量發(fā)揮更為重要的作用。

[基金項(xiàng)目]吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究（吉教科[2012]381）；吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究（吉教科[2011]397）。

[作者簡介]高玉喜（1978-），男，吉林長春人，軟件工程碩士，吉林工商學(xué)院信息工程分院講師，研究方向：軟件工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。