一种基于接入网关的分布式网络性能测量系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于接入网关的分布式网络性能测量系统及方法。该测量系统及方法通过在分布各地的接入网关上嵌入式开发部署网络性能测量客户端，测试收集该接入网络的网络性能状况；通过互联网，将分布各地的接入网关节点的两类测试类型：一次性测试和长时间测试的结果上传给数据库服务器。通过中心控制服务器进一步的汇集整合各网关节点的测试数据，通过网站形式，将运营商网络的整体网络性能状况以分布图折线图等形式展示可视化的长时间监控的网络性能情况变化。本系统能够实时准确对长时间的网络性能状况进行采集和展示。
【专利说明】—种基于接入网关的分布式网络性能测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及嵌入式网关技术及分布式网络性能测量技术，特别是涉及一种基于接入网关的分布式网络性能测量系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着互联网的发展，用户数和网络应用规模的日益增长使网络负载大大提高，各种互联网业务流量的膨胀更是对互联网网络管理和互联网用户Qos保证提出了越来越紧迫的要求，各种网络应用也需要获知当前网络对应用的支持程度。所以ISP网络服务提供商以及互联网用户都更加需要准确的网络性能测量，监控网络运行状况，辅助网络管理，为互联网用户提供QoS保障。
[0003]目前国内外已经存在的大量网络性能测量工具大多数采用端到端的一次性〃速度测试"，然而网络性能测试不是简单的一次性速度测试而已。其传统的测量方式受到的干扰因素比较多，测量结果往往存在误差，且测量结果提供给用户的网络性能信息比较片面。用于网络性能测量的方法和工具虽然繁多，但是还没有专用于类似运营商的大型复杂网络的对其下属各接入网络进行网络性能状况监测的系统也不存在利用边界网关进行网络性能测量的系统。
[0004]现有的网络测量方法和工具如netperf，存在可配置参数繁多，测试指标有限等问题，而且这些测量工具需要在PC机上进行部署，这本身将受到网关本身的限制以及不同主机的不同配置的影响。
[0005]传统的网络性能的测量，在网络部署方面往往在网络内部部署测量仪表或者在网络内部署测量主机，测量方式过于理想化或者部署和拆除花费太大。
【发明内容】
[0006]针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种部署维护更容易，可扩展性更强的基于接入网关的分布式网络性能测量系统及方法。本发明的技术方案如下:
[0007]一种基于接入网关的分布式网络性能测量系统，其包括设置于需要测试的接入网关处的测试模块、中心控制服务器模块、中心数据库模块及Web用户接口模块；所述需要测试的接入网关处设置测试节点，其中
[0008]所述测试模块:包括基准性能测试模块、传输层测试模块、应用层测试模块、通信模块及数据模块，其中所述基准性能模块用于对基准网络性能指标、端到端时延、丢包率、时延抖动、带宽和端到端路径信息进行测试；所述传输层测试模块用于对传输层性能进行测试；所述应用层测试模块用于对应用层网络性能进行测试；所述测试模块通过通信模块与中心控制服务器模块连接并通信；所述数据模块包括数据处理模块及数据上传模块，所述数据处理模块用于对原始测试结果数据进行处理并处理得出初步测试结果数据，所述数据上传模块用于对初步测试结果进行上传；
[0009]所述中心控制服务器模块用于根据测试模块的信息及Web用户接口模块的配置信息下发测试任务给测试采集模块；还用于接收测试模块上传的测试结果数据，进行处理和整合后存放于中心数据库模块；
[0010]所述中心数据库模块用于对用户注册信息、用户设备信息及测试任务配置信息进行存储；
[0011]所述web用户接口模块包括结果图形化展示模块和用户配置接口模块，所述结果图形化展示模块用于对测试结果进行展示，所述用户配置接口模块用于提供测试节点的配
置接口。
[0012]进一步的，所述中心数据库模块的数据表分为用户信息表，设备信息表，测试任务类表和测试结果表四类。
[0013]进一步的，所述应用层测试模块测试的应用层网络性能包括http协议测试、ftp测试及邮件服务协议smtp/pop3测试。
[0014]一种基于所述的接入网关的分布式网络性能测量系统的测量方法，其包括以下步骤:
[0015]Al、在分布式网络中不同接入网关的客户端上安装部署测试模块，其中测试模块包括基准性能测试模块、传输层测试模块、应用层测试模块、通信模块及数据模块，其中所述基准性能t旲块对基准网络性能指标、端到端时延、丢包率、时延抖动、带览和端到端路径信息进行测试；所述传输层测试模块对传输层性能进行测试；所述应用层测试模块对应用层网络性能进行测试；
[0016]A2、启动中心控制服务器模块，重启接入网关，使接入网关安装的测试模块工作，与中心控制服务器模块进行连接，中心控制服务器模块查询中心数据库判断测试模块的合法性，当合法且验证成功后与接入网关保持通信；
[0017]A3、中心控制服务器模块以socket方式与需要测试的接入网关节点建立通信，根据用户配置的测试信息，中心控制服务器定时下发测量任务的命令字符串给测试节点；
[0018]A4、接入网关接收测量任务命令，执行相应的测量任务，将结果保存为文本文件；
[0019]A5、将步骤A4中保存的文本文件中采集到的测量数据封装并与服务器进行异步传输，传输成功后删除接入网关处的文本文件；
[0020]A6、中心控制服务器模块接收测试节点上传数据，将测试结果分类存储于中心数据库的相应表中。
[0021]进一步的，当管理员根据需要在web用户接口模块处进行操作，通过中心控制服务器添加、删除或者更新测试节点，删除后的节点断开中心控制服务器模块的通信。
[0022]本发明的优点及有益效果如下:
[0023]本发明提供一种在网络的接入网关进行嵌入式开发，在运营商网络中分布各地的接入网络的网关处部署测试客户端，测量采集网络性能的系统，利用本发明提供的系统方法，能够一次性部署并长期使用，增加删除更新测试节点方便。采用本发明中的系统及方法，采集的数据精准、传输数据安全。本发明较传统测量方法更适用于大型网络，部署维护更容易，可扩展性更强。主要针对互联网用户最关心的网络性能进行测量。与现有技术相t匕，本发明将简化网络测量的部署方法，并使网络测量行为能够长时间地进行以提供用户更全面更符合用户网络体验的网络性能状况。【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明优选实施例基于接入网关的分布式网络性能测量系统网络拓扑图；
[0025]图2为本发明优选实施例基于接入网关的分布式网络性能测量系统结构示意图；
[0026]图3为本发明优选实施例基于接入网关的分布式网络性能测量系统数据库设计图；
[0027]图4为本发明基于接入网关的分布式网络性能测量方法流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图给出一个非限定性的实施例对本发明作进一步的阐述。
[0029]图1是本发明实施例的一种基于接入网关的网络性能测量方法的网络拓扑图，接入网关端测量采集节点模块部署于分处各地的各个自治网络的接入网关处。
[0030]如图2所示为基于接入网关网络性能测量系统体系结构示意图，该系统主要由以下模块组成:接入网关端测量采集模块、中心控制服务器模块、中心数据库模块、web用户接口模块。
[0031]web用户接口模块，用户与系统交互的接口，主要功能是展示随时间变化的网络性能状况。
[0032]接入网关端测量采集模块，需要用到支持嵌入式Linux系统(如openwrt)的路由器，在路由器上安装嵌入式Linux系统，然后将客户端程序安装在运行嵌入式Linux系统的路由器上，并授予可读可写可执行权限后，重启接入网关，客户端程序将与中心控制服务器模块进行连接，正确连接成功后保存连接信息并断开连接，在测试完成后重新与中心控制服务器模块进行连接并通过curl传输数据。
[0033]中心控制服务器模块的主要功能是判断用户是否存在，若用户存在于中心数据库模块的记录中，则根据保存在中心数据库模块中的用户配置信息下发测量任务，接收测试结果并将各地的测试结果进行整合和处理，为了保障中心控制服务器和接入网关端测量采集模块传输的安全性和稳定性，中心控制服务器模块含有心跳验证机制，当一端断开连接后另一端也将紧随着断开连接。
[0034]中心数据库模块，中心数据库包括用户信息表,设备信息表,测试任务表和测试结果表四类，测试结果表根据不同的测试内容进行划分，有时延测试，带宽测试，http测试等。中心数据库的数据库分类如附图3所示，包括四类表:用户信息类表、设备信息类表、测试任务类表和测试结果类表。
[0035]Web用户接口模块，登录界面处以普通用户注册信息登录后进入系统能查看本用户相关的网络性能状况。以管理员用户身份登录可以看到查看各地网络的网络性能状况对比信息，并能修改测试任务的配置信息。
[0036]网络性能基准指标测试模块:测试指标:最低时延,最高时延,平均时延，时延抖动，IP报文丢失率，带宽，端到端路径信息。
[0037]测试方法:基于ping基本命令和交叉编译tcptraroute、Iperf、netperf工具，安装部署在接入网关处。
[0038]应用层性能测试模块
[0039]测试指标:[0040]HTTP测试指标:(1)响应时间(2)连接数据传输率(3)服务器支持最大请求数；邮件服务测试指标:(I)邮件服务器连接响应时间(2)邮件发送成功率(3)端口测试；
[0041]FTP测试指标:(I)连接响应时间(2)连接成功率(3)端口测试(4)数据传输率。
[0042]测试方法:交叉编译后的http_load工具、自己编写的使用socket方式和SMTP邮件服务器交互以及自己编写的通过socket连接方式，使用ftp命令的FTP测试程序，对上述指标进行测量。
[0043]传输层性能测试模块
[0044]测试指标:(I)连接响应时间(2)连接建立成功率(3)可用端口测试(4)连接超时时间(5)可持续连接时间
[0045]测试方法:自己编写的基于Socket网络编程的网络性能测量程序，使用socket建立连接测试TCP、UDP协议的以上相关指标。
[0046]图4所示为一种基于接入网关的分布式网络性能测量方法，其包括以下步骤:
[0047]Al、在网络中不同接入网关上安装部署测量模块
[0048]A2、启动中心控制服务器，重启接入网关，使接入网关的测量模块工作，与中心控制服务器进行连接，中心控制服务器查询中心数据库判断设备的合法性，当合法且验证成功后与接入网关保持通信；
[0049]A3、中心控制服务器以socket方式与需要测试的接入网关节点建立通信，根据用户配置的测试信息，中心控制服务器定时下发测量任务的命令字符串给测试节点；
[0050]A4、接入网关接收测量任务命令，执行相应的测量任务，将结果保存为文本文件；
[0051]A5、将步骤A4中保存的文本文件中采集到的测量数据封装并与服务器进行异步传输，传输成功后删除接入网关处的文本文件；
[0052]A6、中心控制服务器接收测试节点上传数据，将测试结果分类存储于中心数据库的相应表中。
[0053]以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明分布式网络性能测量系统及方法权利要求所限定的范围。
【权利要求】
1.一种基于接入网关的分布式网络性能测量系统，其特征在于:包括设置于需要测试的接入网关处的测试模块(I)、中心控制服务器模块(2)、中心数据库模块(3)及Web用户接口模块(4);所述需要测试的接入网关处设置测试节点，其中 所述测试模块(I):包括基准性能测试模块(5)、传输层测试模块(6)、应用层测试模块(7)、通信模块(8)及数据模块(9)，其中所述基准性能模块(5)用于对基准网络性能指标、端到端时延、丢包率、时延抖动、带宽和端到端路径信息进行测试；所述传输层测试模块(6)用于对传输层性能进行测试；所述应用层测试模块(7)用于对应用层网络性能进行测试；所述测试模块(I)通过通信模块(8)与中心控制服务器模块(2)连接并通信；所述数据模块(9)包括数据处理模块(10)及数据上传模块(11)，所述数据处理模块(10)用于对原始测试结果数据进行处理并处理得出初步测试结果数据，所述数据上传模块(11)用于对初步测试结果进行上传； 所述中心控制服务器模块(2)用于根据测试模块(I)的信息及Web用户接口模块(4)的配置信息下发测试任务给测试采集模块(I);还用于接收测试模块(I)上传的测试结果数据，进行处理和整合后存放于中心数据库模块(3)； 所述中心数据库模块(3)用于对用户注册信息、用户设备信息及测试任务配置信息进行存储； 所述web用户接口模块(4)包括结果图形化展示模块(12)和用户配置接口模块(13)，所述结果图形化展示模块(12)用于对测试结果进行展示，所述用户配置接口模块(13)用于提供测试节点的配置接口。
2.根据权利要求1所述的基于接入网关的分布式网络性能测量系统，其特征在于:所述中心数据库模块(3)的数据表分为用户信息表，设备信息表，测试任务类表和测试结果表四类。`
3.根据权利要求1所述的基于接入网关的分布式网络性能测量系统，其特征在于:所述应用层测试模块(7)测试的应用层网络性能包括http协议测试、ftp测试及邮件服务协议 smtp/pop3 测试。
4.一种基于权利要求1所述的接入网关的分布式网络性能测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤: Al、在分布式网络中不同接入网关的客户端上安装部署测试模块(I)，其中测试模块(I)包括基准性能测试模块(5)、传输层测试模块(6)、应用层测试模块(7)、通信模块(8)及数据模块(9)，其中所述基准性能模块(5)对基准网络性能指标、端到端时延、丢包率、时延抖动、带宽和端到端路径信息进行测试；所述传输层测试模块(6)对传输层性能进行测试；所述应用层测试模块(7)对应用层网络性能进行测试； A2、启动中心控制服务器模块(2)，重启接入网关，使接入网关安装的测试模块(I)工作，与中心控制服务器模块⑵进行连接，中心控制服务器模块⑵查询中心数据库判断测试模块(I)的合法性，当合法且验证成功后与接入网关保持通信； A3、中心控制服务器模块(2)以socket方式与需要测试的接入网关节点建立通信，根据用户配置的测试信息，中心控制服务器(2)定时下发测量任务的命令字符串给测试节占.A4、接入网关接收测量任务命令，执行相应的测量任务，将结果保存为文本文件；A5、将步骤A4中保存的文本文件中采集到的测量数据封装并与服务器进行异步传输，传输成功后删除接入网关处的文本文件； A6、中心控制服务器模块(2)接收测试节点上传数据，将测试结果分类存储于中心数据库的相应表中。
5.根据权利要求4所述的基于接入网关的分布式网络性能测量方法，其特征在于:当管理员根据需要在web用户接口模块处进行操作，通过中心控制服务器添加、删除或者更新测试节点，删除 后的节点断开中心控制服务器模块(2)的通信。
【文档编号】H04L12/26GK103780454SQ201310655008
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】唐红, 陈伟, 赵国锋, 徐川 申请人:重庆邮电大学