紧耦合NetStream网络流量采集系统的设计与实现

摘要

NetStream是H3C公司推出的一种基于流的网络流量采集技术，可以对流经设备的报文按照逐流的方式进行信息采集，并将流量信息发送给分析服务器进行统计分析，分析结果可以用于网络计费、网络规划、网络异常监控等领域。目前，NetStream的实现方式主要有两种:第一种是内嵌方式，即将NetStream作为业务子系统直接嵌入到交换机的操作系统中，这种方式会影响交换机的报文转发效率;第二种方式是松耦合插卡方式，它解决了内嵌方式的缺陷，但存在配置复杂、流量信息失真的问题。
　　为了解决内嵌方式和松耦合方式中存在的不足，本文提出了NetStream业务板卡的紧耦合方案。在紧耦合形态下，NetStream的流量采集功能从交换机操作系统中分离出来，但仍在交换机上保留NetStream的配置管理功能，用于对紧耦合系统进行控制和管理。报文到达交换机之后，交换机会对报文进行复制，并通过端口镜像将复制后的报文交给插卡做流量采集业务，原报文则继续转发流程。
　　本文的主要工作包括以下几个方面:
　　1)在介绍Netstream技术原理的基础上，对紧耦合NetStream系统需求进行了分析，完成了系统的总体架构设计。紧耦合NetStream系统支持流量采集方式的切换、支持一体化管理及无差异流量采集，并增加了流量动态聚合和输出主机负载分担等需求。在总体设计中，对交换机主控板、接口板及NetStream插卡等各个节点所要完成的工作进行了说明，并将整个系统分解为了四个模块。
　　2)完成了系统配置功能的设计与实现，增加了新的配置命令及相应的配置处理函数，并对原有的系统配置处理流程做了相应的改进。在原来的NetStream中，配置消息由主控板发起，并在接口板上完成具体的处理工作，而在紧耦合NetStream系统中，配置消息仍然由主控板发起，但主要处理工作交给了NetStream插卡，接口板只负责做一些辅助性处理。
　　3)对事件处理模块进行了扩展和改进，增加了对VLAN事件的处理，并对接口激活事件、接口去激活事件的处理流程做了一些改动，主要是在其中加入了端口镜像的创建或删除环节。
　　4)针对流量采集功能，采用了新的入口函数来供系统驱动调用，以完成报文信息的采集;此外，增加了流量动态聚合和输出主机负载分担功能。
　　5)对信息显示模块进行了重新设计和实现，由于流量信息全部保存在紧耦合插卡上，因此，相应的信息获取流程也需要进行一些改进，由原来在交换机所有接口板上获取，改为只在NetStream插卡上获取。
　　本文最后还对系统主要功能进行了测试。测试结果表明，紧耦合NetStream系统达到了预期目标，采用的一体化架构很好地解决了松耦合方式中配置复杂的问题，使用端口镜像则解决了松耦合方式中流量信息失真的问题。

目录

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摘要

插图索引

缩略词表

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 网络测量技术综述

1．2．1 基于SNMP的网络测量技术

1．2．2 基于俘获包的网络测量技术

1．2．3 基于流的网络流量采集技术

1．3 当前NetStream技术中存在的问题

1．4 论文主要研究内容

1．5 论文内容组织

第二章 相关技术综述

2．1 Comware操作系统介绍

2．1．1 Comware体系结构

2．1．2 Comware系统特性

2．2 SecBlade系列插卡介绍

2．2．1 OAA开放应用架构

2．2．2 SecBlade插卡的紧耦合形态

2．3 虚拟局域网

2．3．1 VLAN原理

2．3．2 QinQ原理

2．4 NetStream技术概述

2．4．1 NetStream基本概念

2．4．2 NetStream关键技术

2．5 本章小结

第三章 系统需求分析及总体设计

3．1 系统需求分析

3．1．1 支持流量采集方式的切换

3．1．2 支持设备一体化管理

3．1．3 支持无差异流量采集

3．1．4 紧耦合系统新增加的功能需求

3．2 系统总体设计

3．2．1 系统总体架构

3．2．2 NetStream系统与其他模块的关系

3．2．3 系统功能分解

3．3 本章小结

第四章 系统详细设计

4．1 系统配置模块的设计

4．1．1 系统配置流程

4．1．2 NetStream消息封装格式

4．1．3 配置数据维护

4．1．4 流量采集方式的切换

4．1．5 动态聚合功能配置

4．2 事件处理模块的设计

4．2．1 事件处理的基本流程

4．2．2 VLAN事件处理

4．2．3 接口事件处理

4．3 流量采集模块的设计

4．4 信息显示模块的设计

4．5 本章小结

第五章 系统主要功能的实现

5．1 系统开发及运行环境

5．2 系统配置的实现

5．2．1 流量采集功能的配置

5．2．2 动态聚合功能的配置

5．3 事件处理的实现

5．3．1 VLAN事件处理

5．3．2 接口去激活事件处理

5．4 流量采集功能的实现

5．4．1 流量信息采集及缓存

5．4．2 流量信息的输出

5．5．2 流量的动态聚合

5．5 流量缓存信息的显示

5．6 本章小结

第六章 系统测试

6．1 系统组网

6．2 系统主要功能测试

6．2．1 验证流量采集业务的转移

6．2．2 验证流量采集功能

6．2．3 验证流量输出功能

6．3 本章小结

第七章 总结及展望

7．1 工作总结

7．2 工作展望

致谢

参考文献