专利名称：基于用户数据报协议的网络诊断及性能评估系统和方法
技术领域：
本发明涉及计算机网络系统，尤其涉及一种基于用户数据报协议的网络诊断及性能评估系统和方法。
背景技术：
信息网络世界中，网络故障最容易产生“蝴蝶效应”。即使是非常健壮的网络通信系统，也会因为某个不受重视的微小故障而导致重大问题或灾难。当庞大网络中有某个或某些设备因故障或网络部署得不够合理而导致性能大幅下降，效率低下，积压网络流量等情况都可以导致网络瘫痪。因此，从网络通信可靠性角度看，监视并预防一切是必要的，而要客观地做到这一点，就必须要有可靠的实时网络监控和性能测试工具支持。同时，只有一致的诊断接口和一致的诊断结果，才能实现庞大网络的真实状况评估，从而能迅速定位出故障点位置和性能瓶颈节点，并在很短时间内解决问题。网络状况评估大致分为两类:定性评估与定量评估。定性评估一般依赖评估者的知识、经验等非量化资料对评估系统状况做出判断，在网络管理中主要表现在，例如:1从一个源地址到一个目标地址网络是否可达，2某个网络端口是否开放，即能否用这些特殊端口来传输数据，3网络通信路径，4通信是否每次都能成功，即可靠性等。定量评估在网络管理中有，例如:1各种不同网络数据的吞里量，2网络响应时间，3丢包率等
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于用户数据报协议的网络诊断及性能评估系统和方法，同时用定性和定量两种方法测量诊断网络中各个单元之间的健康状况，统一诊断接口和诊断结果，实现联合诊断和综合诊断。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种基于用户数据报协议的网络诊断及性能评估系统，包括网络管理中心服务器，还包括:网络诊断客户端和网络诊断服务器；所述网络诊断客户端和网络诊断服务器之间采用用户数据报协议通信；
所述网络管理中心服务器，用于向网络诊断客户端集中发起诊断请求，接收网络诊断客户端返回的诊断结果；
所述网络诊断客户端，用于将接收到的诊断请求转换成可执行的网络测试指令，据此向网络诊断服务器发送诊断探测包；接收网络诊断服务器回送的诊断结果，再次统计后发送给网络管理中心；
所述网络诊断服务器，用于执行诊断请求，回送诊断结果给网络诊断客户端。其中，所述网络诊断客户端部署于用户网络中，网络诊断服务器部署于网络提供者网络中，网络诊断服务器处于被动服务状态。其中，所述网络管理中心服务器和网络诊断客户端之间采用CPE广域网管理协议通信。
一种如上所述系统实现网络诊断及性能评估的方法，包括:
网络管理中心服务器向网络诊断客户端集中发起诊断请求；
网络诊断客户端将接收到的诊断请求转换成可执行的网络测试指令；
网络诊断客户端根据网络测试指令向网络诊断服务器发送诊断探测包；
网络诊断服务器执行诊断请求，将诊断结果回送给网络诊断客户端；
网络诊断客户端将网络诊断服务器返回的诊断结果进一步加工统计，之后发送给网络管理中心服务器。其中，所述网络管理中心服务器与网络诊断客户端之间采用CPE广域网管理协议通信。其中，在所述网络管理中心服务器端，其数据模型XML描述文件中定义的诊断数据相关描述内容包括:触发诊断标识、开始诊断的网络接口名称、网络接口的IP地址、目的服务器的m)P响应端口号、诊断功能开启标识、是否支持UDP Echo Plus诊断、有效数据包累加值、响应包计数值、收到的m)P数据的字节计数值、响应的字节计数值、和/或服务器首次收到数据的时间。其中，所述网络诊断客户端与网络诊断服务器之间发送的数据包的包头包括:UDP数据包的源端口、UDP数据包的目的端口、数据包长度、数据包校验值、由客户端填写的诊断包的序列号、由服务器填写的诊断包的序列号、服务器在收到客户端发来的数据包时的时间、服务器回发数据包的时 间、服务器丢掉的数据包数量。其中，所述网络诊断服务器执行诊断请求后将诊断结果回送给网络诊断客户端的过程进一步包括:
由网络诊断服务器来检查接收的数据包的合法性，如是该数据包不合法，那么将忽略该数据包；如果该数据包合法，那么记录收到客户端发来的数据包时的时间，并填充数据包中诊断包的序列号、回发数据包的时间、丢掉的数据包数量管理字段，之后返回该数据包至网络诊断客户端。与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果:
本发明实施例依靠广泛使用的UDP网络协议来定性定量统计网络中两点之间的网络状况，由于在网络提供者网络中可部署大量的诊断服务器，而在用户网络中部署有相应大量的诊断客户端，由网络管理中心统一管理所有网络，因而管理者可以在网络管理中心执行任何一段网络的诊断功能，并获得统一的统计结果，这对分析网络性能及故障有很重要的意义。与传统的ICMP诊断工具Ping比较，ping工具工作在网络层L3，且Ping诊断是离散的诊断，不是统一管理的，而本发明的网络诊断机制工作在传输层L4;为避免ICMP包骚扰，有些网络设备禁止了 ICMP回应功能，但网络管理者是不会禁用传输层协议，因为这是数据传输通道，为避免这种恶意攻击，服务器只需响应指定源地址的请求即可；传输层能真实反映网络性能的实际状况，能诊断用户采用UDP承载的数据业务的使用情况，而且UDP也是许多大流量实时数据的传输方法。另外，网络管理中心和网络诊断客户端之间采用标准的CWMP协议通信，避免网络管理中心需要特殊的软件开发。
图1是本发明实施例提供的网络诊断及性能评估系统架构图。图2是本发明实施例提供的网络诊断及性能评估方法示意图。图3是本发明实施例提供的网络诊断服务器端的测试数据处理流程图。图4是本发明实施例提供的网络诊断客户端的测试数据处理流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请参阅图1，为实现定性定量地统计网络中两点之间的网络状况，本实施例在现有架设网络环境基础上，增加了处于不同网络节点中的两个网络软件模块:UDPEchoPlusServer (网络诊断服务器)和UDPEchoPlusClient (网络诊断客户端)。一般网络诊断客户端部署在用户网络El中，而网络诊断服务器部署在网络提供者网络Dl中，网络诊断服务器处于被动服务状态。其中，网络管理中心，负责发起诊断请求、接收诊断结果；网络诊断服务器，负责执行诊断请求，网络诊断客户端，负责收集并返回网络管理中心诊断结果。 请参阅图2，上述系统进行网络诊断及性能评估的实现方法为:
201、网络管理中心集中发起诊断请求，这些请求可以定时，批量发送。202、网络诊断客户端将网络管理中心发过来的远程请求转换成可执行的网络测试指令。203、网络诊断客户端根据请求进行诊断测试，即向网络诊断服务器发送测试数据。204、网络诊断服务器进行简单数据处理和统计后，将结果回送给网络诊断客户端。网络诊断服务器端的测试数据处理流程具体如图3所示。205、网络诊断客户端将服务器返回结果进一步加工统计，并向网络管理中心返回统计结果。网络诊断客户端的测试数据处理流程具体如图4所示。上述流程中，根据网络管理中心诊断请求的种类，步骤203和204可能会多次执行后才返回结果。步骤201为了实现网络管理协议兼容性，本发明仅仅增加了两个网络管理软件模块，网络诊断客户端和网络诊断服务器，尽管网络诊断客户端要与网络管理中心通信，网络管理中心也不需要开发相应软件来支持。原因是两者之间通信采用CWMP协议，这个协议在本发明实施之前就已经存在，两者之间的通信不属于本发明要详细介绍的范畴。网络管理中心唯一的变化为在网络管理中心服务器(ACS, automatic configuration server)的数据模型XML描述文件中新增了与本发明中诊断数据相关的描述，即Profile，在这里用如下表格来描述:
权利要求
1.一种基于用户数据报协议的网络诊断及性能评估系统，包括网络管理中心服务器，其特征在于，还包括:网络诊断客户端和网络诊断服务器；所述网络诊断客户端和网络诊断服务器之间采用用户数据报协议通信； 所述网络管理中心服务器，用于向网络诊断客户端集中发起诊断请求，接收网络诊断客户端返回的诊断结果； 所述网络诊断客户端，用于将接收到的诊断请求转换成可执行的网络测试指令，据此向网络诊断服务器发送诊断探测包；接收网络诊断服务器回送的诊断结果，再次统计后发送给网络管理中心服务器； 所述网络诊断服务器，用于执行诊断请求，回送诊断结果给网络诊断客户端。
2.如权利要求1所述基于用户数据报协议的网络诊断及性能评估系统，其特征在于，所述网络诊断客户端部署于用户网络中，网络诊断服务器部署于网络提供者网络中，网络诊断服务器处于被动服务状态。
3.如权利要求1或2所述基于用户数据报协议的网络诊断及性能评估系统，其特征在于，所述网络管理中心服务器和网络诊断客户端之间采用CPE广域网管理协议CWMP通信。
4.一种如权利要求1所述系统实现网络诊断及性能评估的方法，其特征在于，该方法包括: 网络管理中心服务器向网络诊断客户端集中发起诊断请求； 网络诊断客户端将接收到的诊断请求转换成可执行的网络测试指令； 网络诊断客户端根据网络测试指令向网络诊断服务器发送诊断探测包； 网络诊断服务器执行诊断请求，将诊断结果回送给网络诊断客户端； 网络诊断客户端将网络诊断服务器返回的诊断结果进一步加工统计，之后发送给网络管理中心服务器。
5.如权利要求4所述实现网络诊断及性能评估的方法，其特征在于，所述网络管理中心服务器与网络诊断客户端之间采用CPE广域网管理协议通信。
6.如权利要求5所述实现网络诊断及性能评估的方法，其特征在于，在所述网络管理中心服务器端，其数据模型XML描述文件中定义的诊断数据相关描述内容包括:触发诊断标识、开始诊断的网络接口名称、网络接口的IP地址、目的服务器的UDP响应端口号、诊断功能开启标识、是否支持m)P Echo Plus诊断、有效数据包累加值、响应包计数值、收到的UDP数据的字节计数值、响应的字节计数值、和/或服务器首次收到数据的时间。
7.如权利要求5所述实现网络诊断及性能评估的方法，其特征在于，所述网络诊断客户端与网络诊断服务器之间发送的数据包的包头包括:UDP数据包的源端口、UDP数据包的目的端口、数据包长度、数据包校验值、由客户端填写的诊断包的序列号、由服务器填写的诊断包的序列号、服务器在收到客户端发来的数据包时的时间、服务器回发数据包的时间、服务器丢掉的数据包数量。
8.如权利要求7所述基于用数据报协议的网络诊断及性能评估方法，其特征在于，所述网络诊断服务器执行诊断请求后将诊断结果回送给网络诊断客户端的过程进一步包括: 由网络诊断服务器来检查接收的数据包的合法性，如是该数据包不合法，那么将忽略该数据包；如果该数据包合法，那么记录收到客户端发来的数据包时的时间，并填充数据包中诊断包的序列号、回发数据包的时间、丢掉的数据包数量管理字段，之后返回该数据包至网络诊断客户 端。
全文摘要
本发明提供了一种基于用户数据报协议的网络诊断及性能评估系统和方法，系统包括网络管理中心服务器、网络诊断客户端和网络诊断服务器；后两者采用用户数据报协议通信；网络管理中心服务器，用于发起诊断请求，接收诊断结果；网络诊断客户端，用于根据诊断请求向网络诊断服务器发送诊断探测包，接收网络诊断服务器回送的诊断结果，再次统计后发送给网络管理中心服务器；网络诊断服务器，用于执行诊断请求，回送诊断结果给网络诊断客户端。本发明实施例依靠广泛使用的UDP网络协议来定性定量统计网络中两点之前的网络状况，管理者可以在网络管理中心执行任何一段网络的诊断功能，并获得统一的统计结果。
文档编号H04L29/06GK103227781SQ20131010473
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者胡渐平, 王金桂 申请人:深圳市共进电子股份有限公司