CN102299923A - 一种互联网性能测量***中的探针注册方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互联网性能测量***中的探针注册方法。本发明的目的是在TWAMP协议***之上，在控制服务器与探针(Session-Sender和Session-Receiver)之间建立一种探针注册方法，以保证探针的真实性，即探针应该是***使用者所认可的“真实”的探针，而不是虚假或假冒的测量节点，并通过Keepalive信息来维护探针的状态，从而保证整个测量***的安全。

Description

一种互联网性能测量***中的探针注册方法

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，特别涉及一种互联网性能测量***中的探针注册方法。

背景技术

互联网是目前信息网络重要基础设施之一，然而互联网的端到端性能问题一直是网络管理者的一大难题。

随着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。

互联网是一种分组化的网络，以TCP/IP技术为基础，在网络层上对数据报文进行逐跳的寻址与转发。由于每一跳的网络节点只负责本节点的数据转发，节点之间彼此相互独立，而当前的网络管理***都是以单个节点为管理对象，因此网络管理者很难获得网络性能的全貌。在这种背景下，需要网络测量***以互联网用户的身份将网络作为黑盒来对网络性能进行主动测量。

在国际上进行网络主动测量研究的项目很多，如IEPM、NIMI、NLANRAMP、Surveyor等，其中IETF所开发的TWAMP(Two Way ActiveMeasurement Protocol)协议(RFC5357)是其中比较有影响的方法之一。

TWAMP协议基于端到端的测量方式，即测量实体都是主机，网络设备不参与测量。TWAMP包括了两个相互独立的协议：

●TWAMP-Control：用于建立测量会话，协商会话的参数(如包长、起始时间、中止时间、发包的分布参数等)，开始、终止测量会话，以及获取测量结果(采用TCP协议)；

●TWAMP-Test：规定了测量报文的格式等，用于在测量节点间进行测量报文的交互(采用UDP协议)。

为了提高其开放性，TWAMP采用了控制协议与测量协议分离的思想，也就是说实际的TWAMP***的控制协议不一定采用TWAMP-Control，但底层的测量协议要采用TWAMP-Test，这样可以既保证了测量过程的互通性，又使得采用不同控制协议的测量节点都可以参与到测量中来，体现了测量的开放性。

TWAMP协议包括五个功能实体：

●Session-Sender：TWAMP-Test会话中发送测量报文的测量节点；

●Session-Receiver：TWAMP-Test会话中接收测量报文的测量节点；

●Server：一个服务器，管理着一个或多个TWAMP-Test会话，可以在每个测量节点上为每个TWAMP-Test会话进行配置，可以返回每个TWAMP-Test会话的测量结果；

●Control-Client：一个主机，用于发起建立TWAMP-Test会话的请求，以及控制会话的开始和终止；

●Fetch-Client：一个主机，用于发起获取TWAMP-Test会话测量结果的请求；

五个功能实体间的关系如图1所示：

TWAMP协议首先假定参加测量的节点(Session-Sender和Session-Receiver)在不同控制者的控制之下，Session-Sender由Control-Client控制，Session-Receiver由Server控制，因此Session-Sender与Control-Client之间，以及Session-Receiver与Server之间可以是控制者自己定义的控制协议，但Control-Client与Server之间，以及Fetch-Client与Server之间可以使用公开的TWAMP-Control协议，这样就使得在不同控制者的主机之间进行网络性能测量，并通过一个开放接口获取数据成为可能。目前一些研究机构，如Aveiro大学，已经对TWAMP协议***进行了实现，在他们的***中，图中未定协议也采用了TWAMP-Control协议。

TWAMP协议由于基于端到端的测量方式，采用普通UDP报文，因此测量过程不易被感知和监测，能够反映用户的真实业务情况；同时在设计时就考虑了安全问题，协议内容包括了Client与Server间以及Sender与Receiver间的认证与加密机制；另外TWAMP还支持小包测量，不加密时最小报文达到42字节，加密时为60字节。但TWAMP协议也存在一些缺点，首先测量结果反映的是只是网络边缘主机间的性能，不利于网络的Troubleshooting；其次，协议本身具有很大的开放性，一方面使协议的适应性增强，另一方面也引入了安全问题，如中间人攻击等。因此，综上所述，TWAMP协议是一个比较适合由用户进行的网络性能测量协议。

TWAMP本身只是一个探针与探针、探针与服务器之间对于测量类型、测量控制参数的通信协议，如果将TWAMP协议用于实际的测量***，必然要考虑整个***的安全问题，最重要的是要保证探针的真实性，即探针应该是***使用者所认可的“真实”的探针，而不是虚假或假冒的测量节点。

目前，通过网络搜索发现，仍没有相关机构或个人提出类似思路在支持TWAMP协议的互联网性能测量***中实现探针与控制服务器之间的注册机制。

发明内容

本发明的目的是在TWAMP协议***之上，在控制服务器与探针(Session-Sender和Session-Receiver)建立一种探针注册方法，使得整套***能够满足现网使用中对安全、可靠性的要求。

为了满足上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种互联网性能测量***中的探针注册方法，应用于包括服务器和至少一个探针的***中，所述探针注册方法具体包括：

步骤1，在服务器数据库中创建探针信息，并将注册信息写入探针端本地文件；

步骤2，向服务器发送注册连接请求；

步骤3，接收来自所述探针发送的注册连接请求，获取连接标识符；

步骤4，根据所述连接标识符开启所述探针的注册线程，并在指定TCP端口接收所述探针发送的注册报文；

步骤5，提取所述探针发送的注册报文中的探针名称和密码；

步骤6，判断探针名称和密码与服务器数据库中信息是否匹配，若是，则进入步骤7；若否，则进入步骤8；

步骤7，将所述报文探针的基本信息保存到数据库；

步骤8，向所述探针发送注册回复报文，若注册成功，则回复“成功注册报文”，若注册不成功，则回复“注册不成功报文”；

步骤9，接收并读取服务器发送的注册回复报文；

步骤10，关闭连接。

进一步地，所述步骤2中的探针发送的注册连接请求，具体为：

步骤10，创建注册所使用的TCP端口；

步骤20，通过该TCP端口向服务器端发送连接请求；

步骤30，连接请求接受后，根据注册信息文件生成注册报文，向服务器发送注册请求。

进一步地，所述步骤10后还包括：

步骤11，根据步骤9中读到的注册回复报文，取出其中的Accept字段，此字段代表注册是否成功。根据Accept值返回本次注册结果。

进一步地，所述步骤10具体为：

步骤10，调用公共模块关闭连接。

进一步地，将所述注册报文各字段含义设定为：报文长度，报文类型，探针能力，探针名称，密码、探针IP地址以及探针网关IP地址。

进一步地，在探针成功注册之后还包括：

步骤310，启动Keepalive处理线程之后，清空服务器内存表；

步骤320，接收探针发送的Keepalive数据；

步骤330，读取接收到的所述探针发送的Keepalive数据中的探针名称信息，并判断是否与内存表中的探针名称相一致，若一致，则回到步骤320，继续等待接收数据；若不一致，将探针名称存储至内存表中，并回到步骤320，继续等待接收数据。

进一步地，所述步骤320中的探针发送的Keepalive数据，具体为：

步骤3201，读取keepalive相关信息，具体地，从内存中读取出服务器的IP地址、keepalive定时时间间隔的信息；

步骤3202，设定timer时间为配置时间间隔，通过固定时间调用Keepalive发送代码，达到报到在线状态的目的，当定时时间到时便会自动开启线程处理转至步骤3203处处理；

步骤3203，创建Keepalive报告的UDP端口；

步骤3204，封装Keepalive数据包，根据已定义的Keepalive报文，填入相应信息；

步骤3205，发送Keepalive数据包，通过调用发送函数将数据包通过UDP端口发送给服务器；

步骤3206，关闭Keepalive UDP端口。

进一步地，将所述Keepalive数据包报文各字段的含义设定为：

报文长度，报文类型，探针名称。

本发明提供的一种互联网性能测量***中的探针注册方法，使服务器能够与探针进行相互认证，并实现服务器对探针权限的鉴定和分配。在本发明中，需要在探针与服务器上增加注册流程的处理机制，在探针启动时，根据配置信息向服务器注册，由服务器对注册信息进行鉴权，确定探针的合法性，在通过注册之后，探针仍将定期向服务器发送Keepalive信息，以维护状态。

附图说明

图1为现有技术中的TWAMP协议功能实体的关系的示意图；

图2为本发明的服务器端注册流程示意图；

图3为本发明的注册回复报文格式示意图；

图4为本发明的服务器Keepalive处理流程示意图；

图5为本发明的探针端注册流程示意图；

图6为本发明的探针注册请求报文格式示意图；

图7为本发明的Keepalive报文格式示意图；

图8为本发明的探针端Keepalive线程的处理流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。本发明中的注册方法包括服务器和探针两方面的处理流程。

如图2所示，服务器端处理流程包括以下步骤：

步骤1，在服务器数据库中创建探针信息，其内容包括：探针名称，注册密码，探针IP地址，探针下一跳网关地址，探针能力说明。

步骤2，服务器启动，接受探针注册连接请求，获得连接标识符FD。

步骤3，开启探针注册线程，在指定TCP Socket端口等待探针注册报文。

步骤4，如有探针发送注册请求，则接收注册数据。

步骤5，对注册报文中的探针名称和密码进行提取。

步骤6，将探针名称与密码与数据库中信息进行比对。若匹配，则进入步骤7；若不匹配，则进入步骤8。

步骤7，将报文探针的IP地址，探针能力等探针基本信息保存到数据库相应位置。

步骤8，向探针发送注册回复报文，若注册成功，则回复“成功注册报文”，若注册不成功，则回复“注册不成功报文”。

步骤9，关闭连接。

如图2所示，注册请求回复报文格式如下：

●报文长度：4字节。

●报文类型：2字节。3代表探针注册回复。

●注册回复：2字节。0代表注册成功，1代表该探针不存在，2代表探针名称与密码不符，3代表IP地址或探针能力描述错误，4代表该探针已注册。

探针注册成功后，将定期向服务器发送Keepalive报文(UDP)，服务器需要创建UDP Socket接收这些Keepalive报文。如图4所示，服务器对于Keepalive报文的处理流程如下：

步骤310，启动Keepalive处理线程之后，清空服务器内存表1(内存表1存储着探针的状态信息)。

步骤320，接收Keepalive数据。

步骤330，读取接收到的Keepalive数据中的探针名称信息，并与内存表1中的探针名称匹配。若匹配，则回到步骤320，继续等待接收数据；若不匹配，将探针名称存储至内存表1，并回到步骤320，继续等待接收数据。

在探针端，首先需要由管理人员将注册信息写入探针端本地文件，在探针启动后，自动启动注册流程。如图5所示，处理流程包括以下步骤：

步骤10，创建注册所使用的TCP Socket。

步骤20，通过该TCP Socket向服务器端发送连接请求。

步骤30，连接请求接受后，根据注册信息文件生成注册报文，向服务器端发送注册请求。

步骤40，接收并读取服务器端返回的注册回复报文。

步骤50，调用公共模块关闭连接。

步骤60，根据步骤40中读到的注册回复报文，取出其中的Accept字段，此字段代表注册是否成功。根据Accept值返回本次注册结果。

如图6所示，探针注册请求报文如下：

●报文长度：4字节。

●报文类型：2字节，1代表探针注册命令，2代表定时在线命令。

●探针能力：4字节，32bit。

●探针名称：32字节，用户为探针所配置的名称。

●密码：32字节，用户为探针所配置的注册密码。

●探针IP地址：256字节，探针的IP地址。

●探针网关IP地址：256字节，探针的网关地址。

在探针成功注册之后，将启动Keepalive线程，定期维护服务器上的探针状态。如图8所示，探针端Keepalive线程的处理流程如下：

步骤10，读keepalive相关信息，需要从内存中读取出控制服务器的IP地址、keepalive定时时间间隔等信息。

步骤20，设定timer时间为配置时间间隔，通过固定时间调用Keepalive发送代码，达到报到在线状态的目的。当定时时间到时便会自动开启线程处理转至步骤21处处理。

步骤21，创建Keepalive报告的UDP Socket。

步骤22，封装Keepalive数据包，根据已定义的Keepalive报文，填入相应信息。

步骤23，发送Keepalive数据包，通过调用发送函数将数据报通过UDP端口发送给控制服务器。

步骤24，关闭Keepalive UDP Socket。

探针端发送keepalive数据包使用UDP端口。如图7所示，Keepalive报文各字段含义如下：

●报文长度：4字节。

●报文类型：2字节，2代表定时在线命令，1代表探针注册命令。

●探针名称：32字节，用户为探针所配置的名称。

虽然，本发明已通过以上实施例及其附图而清楚说明，然而在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的变化和修正，但这些相应的变化和修正都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种互联网性能测量***中的探针注册方法，应用于包括服务器和至少一个探针的***中，其特征在于，所述探针注册方法具体包括：

步骤1，在服务器数据库中创建探针信息，并将注册信息写入探针端本地文件；

步骤2，向服务器发送注册连接请求；

步骤3，接收来自所述探针发送的注册连接请求，获取连接标识符；

步骤4，根据所述连接标识符开启所述探针的注册线程，并在指定TCP端口接收所述探针发送的注册报文；

步骤5，提取所述探针发送的注册报文中的探针名称和密码；

步骤6，判断探针名称和密码与服务器数据库中信息是否匹配，若是，则进入步骤7；若否，则进入步骤8；

步骤7，将所述报文探针的基本信息保存到数据库；

步骤8，向所述探针发送注册回复报文，若注册成功，则回复“成功注册报文”，若注册不成功，则回复“注册不成功报文”；

步骤9，接收并读取服务器发送的注册回复报文；

步骤10，关闭连接。

2.根据权利要求1所述的一种互联网性能测量***中的探针注册方法，其特征在于，所述步骤2中的探针发送的注册连接请求，具体为：

步骤10，创建注册所使用的TCP端口；

步骤20，通过该TCP端口向服务器端发送连接请求；

步骤30，连接请求接受后，根据注册信息文件生成注册报文，向服务器发送注册请求。

3.根据权利要求1所述的一种互联网性能测量***中的探针注册方法，其特征在于，所述步骤10后还包括：

步骤11，根据步骤9中读到的注册回复报文，取出其中的Accept字段，此字段代表注册是否成功。根据Accept值返回本次注册结果。

4.根据权利要求1所述的一种互联网性能测量***中的探针注册方法，其特征在于，所述步骤10具体为：

步骤10，调用公共模块关闭连接。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种互联网性能测量***中的探针注册方法，其特征在于，将所述注册报文各字段含义设定为：报文长度，报文类型，探针能力，探针名称，密码、探针IP地址以及探针网关IP地址。

6.根据权利要求1所述的一种互联网性能测量***中的探针注册方法，其特征在于，在探针成功注册之后还包括：

步骤310，启动Keepalive处理线程之后，清空服务器内存表；

步骤320，接收探针发送的Keepalive数据；

步骤330，读取接收到的所述探针发送的Keepalive数据中的探针名称信息，并判断是否与内存表中的探针名称相一致，若一致，则回到步骤320，继续等待接收数据；若不一致，将探针名称存储至内存表中，并回到步骤320，继续等待接收数据。

7.根据权利要求6所述的一种互联网性能测量***中的探针注册方法，其特征在于，所述步骤320中的探针发送的Keepalive数据，具体为：

步骤3201，读取keepalive相关信息，具体地，从内存中读取出服务器的IP地址、keepalive定时时间间隔的信息；

步骤3202，设定timer时间为配置时间间隔，通过固定时间调用Keepalive发送代码，达到报到在线状态的目的，当定时时间到时便会自动开启线程处理转至步骤3203处处理；

步骤3203，创建Keepalive报告的UDP端口；

步骤3204，封装Keepalive数据包，根据已定义的Keepalive报文，填入相应信息；

步骤3205，发送Keepalive数据包，通过调用发送函数将数据包通过UDP端口发送给服务器；

步骤3206，关闭Keepalive UDP端口。

8.根据权利要求6或7中所述的一种互联网性能测量***中的探针注册方法，其特征在于，将所述Keepalive数据包报文各字段的含义设定为：报文长度，报文类型，探针名称。

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