田茂泰

摘要：隨著現(xiàn)代計算機科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也在不斷的增大，統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)流量已經(jīng)成為人們關(guān)注的一個問題。在眾多的統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)流量的方法中，路由器是流量統(tǒng)計的最有效的一種方式。路由器是流量數(shù)據(jù)出入的咽喉，是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間相互連接的重要的設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)間的通信都必須通過路由器的轉(zhuǎn)換來完成。路由器的任務(wù)就是根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址選擇相應(yīng)的路由，然后與其他的網(wǎng)絡(luò)連接。因此，路由器充當了數(shù)據(jù)采集的角色。對一個企業(yè)或者學(xué)校的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)來說,它們與外界網(wǎng)絡(luò)進行通信的所有數(shù)據(jù)包也都必須由路由器進行路由,然后才能達到最終的目的地址。因此,利用路由器對數(shù)據(jù)包進行統(tǒng)計分析,可以很便捷地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的檢測及控制，大大提高了對路由器數(shù)據(jù)包的管理速度。該文通過對路由器IP數(shù)據(jù)包統(tǒng)計的流量數(shù)據(jù)采集方法和特點進行了詳細地論述說明,以期能對網(wǎng)絡(luò)研究和網(wǎng)絡(luò)管理和流量數(shù)據(jù)采集起到一定的作用。

關(guān)鍵詞：路由器；IP數(shù)據(jù)包；流量數(shù)據(jù)采集方法

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)05-1024-02

伴隨著計算機科學(xué)技術(shù)在當今社會的飛躍式發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景不可預(yù)期，網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也隨著時代和技術(shù)的發(fā)展而越來越大，同時近幾年來有關(guān)部門采用流量來計費的方式越來越普遍，如何統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)流量已經(jīng)日益成為人們普遍關(guān)注的一個問題。為此，迫切需要一種對網(wǎng)絡(luò)性能進行分析、監(jiān)控和診斷的工具，也需要一種對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量進行統(tǒng)計分析地、有效地工具。在此種情況下，各種對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量進行分析、監(jiān)測和統(tǒng)計的方法應(yīng)運而生。

1數(shù)據(jù)流量的統(tǒng)計方法

通常情況下，流量統(tǒng)計的方法主要有數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析兩個方面，其中以數(shù)據(jù)采集最為重要。就目前來說，統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的方法有很多，最主要的是通過兩個途徑完成網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)采集：使用代理服務(wù)器對網(wǎng)絡(luò)流量進行采集和直接使用路由器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流量統(tǒng)計。

1.1使用代理服務(wù)器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的統(tǒng)計

代理服務(wù)器是一種介于客戶端和Web服務(wù)器之間的服務(wù)器，有了它之后，瀏覽器不是直接到Web服務(wù)器去取回自己想要的網(wǎng)頁，而是向代理服務(wù)器發(fā)出信息、網(wǎng)頁請求，信號會被先送到代理服務(wù)器，然后由代理服務(wù)器來從web瀏覽器上取回所需要的信息并傳送給你的瀏覽器。代理服務(wù)器有很多功能，如緩沖功能、安全功能、日志功能等等，另外，代理服務(wù)器還具有日志功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計就是因為其本身具有記錄流量的日志功能。這樣就可以直接讀取代理服務(wù)器上的日志文件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)的采集工作。利用代理服務(wù)器取得流量數(shù)據(jù)的方法比較方便，但是有時候也會出現(xiàn)一些偏差，因為代理服務(wù)器會出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)包的現(xiàn)象，從而不能準確的記錄網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量。

1.2使用路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的統(tǒng)計

除了代理服務(wù)器外，路由器是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)采集的最重要、最便捷的方式。路由器一般利用其內(nèi)部所具有的流量記載功能，如Show Ip Accouting命令、SNMP協(xié)議和Telnet程序來實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的分析和采集。使用路由器對網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)進行采集避免了使用代理服務(wù)器出現(xiàn)的數(shù)據(jù)包丟失問題，因此，網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)采集比較精確。下面將重點介紹基于路由器IP數(shù)據(jù)包統(tǒng)計的流量數(shù)據(jù)采集方法。

2基于路由器IP數(shù)據(jù)包統(tǒng)計的流量數(shù)據(jù)采集方法

眾所周知，路由器是一種連接多個網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)段的設(shè)備，它能將不同網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)段的信息進行解碼、然后重新編碼，使其網(wǎng)絡(luò)間能夠互相連接，路由器可以根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址選擇最有效、最簡捷的路徑與其他網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接，然后形成一個更大的網(wǎng)絡(luò)，這樣就能夠最大程度的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的資源共享。它是流量數(shù)據(jù)出入的咽喉，局域網(wǎng)中所有到因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量都必須經(jīng)過路由器。因此，路由器充當了數(shù)據(jù)采集的角色。通過路由器對網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)進行采集的方法也有很多種，如show IP account命令、SNMP協(xié)議和Telnet程序等。因為路由器的主要功能是幫助IP數(shù)據(jù)包選擇正確的路由，時期更快捷的到達目的地址，因此，我們通常不使用其本身自帶的記錄功能獲取網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，否則就會大大降低路由器的選擇功能。從路由器上獲取數(shù)據(jù)包的流量統(tǒng)計我們一般使用SNMP協(xié)議和Telnet程序的方法。

2.1通過SNMP協(xié)議獲取數(shù)據(jù)流量

SNMP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的標準網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，在SNMP協(xié)議中定義了具有支持操作寓意的管理信息變量，這些變量被稱為MIB變量，MIB變量是與計費有關(guān)的一種變量。因為路由器是網(wǎng)絡(luò)間互聯(lián)的關(guān)鍵設(shè)備，因此只要對邊界路由器作適當?shù)呐渲?，當一個數(shù)據(jù)包進入路由器后，路由器獎會尋找記錄內(nèi)是否有與之相匹配的源IP地址和目標IP地址，如果找到一直相匹配的記錄，程序就會自動將其累加到記錄上，這樣一來就會獲得網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量。例如：在Cisco公司為其路由器產(chǎn)品定義的SNMP的MIB變量的IP組中，提供了一個IP Check point Accounting Table變量表，通過讀取表中的值和重新設(shè)置數(shù)據(jù)過期標志，可以連續(xù)獲取流經(jīng)該路由器的網(wǎng)絡(luò)情況。Cisco為流量統(tǒng)計功能提供了相應(yīng)的SNMP訪問和控制方法，利用Cisco路由器提供的“show IP account”命令查看當前的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的統(tǒng)計情況。

基于路由器IP數(shù)據(jù)包統(tǒng)計的數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

圖1

采用SNMP對數(shù)據(jù)流量進行采集的應(yīng)用最廣泛的就是使用網(wǎng)絡(luò)流量負荷的監(jiān)測工具即MRTG。這是一個有Perl script和一個C程序組成的監(jiān)測工具。前者在其中的作用是可以使用SNMP獲得路由器上的數(shù)據(jù)流量，后者的功能是記錄數(shù)據(jù)流量并生成一些可以表示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的圖標，使其更形象、生動。MRTG最大的優(yōu)點就是它保存的數(shù)據(jù)時間較長并可以隨時查看。它能夠保留過去兩年之內(nèi)的從路由器上獲取的所有數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生一個周、一個月甚至是一年的流量的可視化圖表。

目前國內(nèi)大多數(shù)的ISP都采用SNMP進行數(shù)據(jù)的采集，它能夠保護路由器的操作口令，可以提高數(shù)據(jù)采集的速度，但同時也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，有利有弊。

2.2使用Telnet程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流量采集

使用Telnet程序登陸到路由器上獲取網(wǎng)絡(luò)的流量數(shù)據(jù)的方法比SNMP的方法簡單。它主要通過編碼模仿，把Telnet在終端設(shè)備上輸出的數(shù)據(jù)重新定向到另一個臨時文件中，然后對這個臨時文件進行分析，這樣就可以得到一個關(guān)于數(shù)據(jù)流量的清單。這種通過編碼模仿得到數(shù)據(jù)流量的方法類似于前面所說的利用代理服務(wù)器上的日志文件獲取數(shù)據(jù)流量的方式。使用Telnet程序獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的速度很快，但它的局限性在于通用性不是很好。

3路由器IP數(shù)據(jù)包流量統(tǒng)計方法的特點

通過對網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量進行統(tǒng)計的方法還有很多，每種方法都有其利弊之處，通過路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的統(tǒng)計方法具有以下特點：

3.1數(shù)據(jù)流量的統(tǒng)計精確

因為路由器是流量數(shù)據(jù)出入的咽喉，是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間相互連接的重要的設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)間的通信都必須通過路由器的轉(zhuǎn)換來完成。路由器的任務(wù)就是根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址選擇相應(yīng)的路由，然后與其他的網(wǎng)絡(luò)連接。因此，路由器可以準確的反映除了出入的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量。

3.2使計費服務(wù)器不受地點限制

我們知道，對網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量進行統(tǒng)計和監(jiān)測的最終目的就是對其進行收費，由于各種統(tǒng)計方式本身的局限性使得計費的服務(wù)器必須要放在計費網(wǎng)段之內(nèi)。結(jié)果就導(dǎo)致了有多少個計費網(wǎng)段就需要多少個計費服務(wù)器，大大增加了工作量。而如果使用路由器就會大道事半功倍的效果，我們只要計費服務(wù)器能夠通過網(wǎng)絡(luò)訪問到網(wǎng)段所在的路由器就可以實現(xiàn)通過一個計費服務(wù)器完成所有網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)采集工作，至于計費服務(wù)器位于哪個計費網(wǎng)段并不重要。而且，這種計費所使用的路由器并不需要太復(fù)雜，也不需要增加其他硬件，實現(xiàn)起來比其他的計費方式簡單。

3.3與其他網(wǎng)絡(luò)管理功能的一致性

因特網(wǎng)采用的是標準的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP，而路由器也主要通過SNMP協(xié)議的一些命令對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量進行統(tǒng)計和監(jiān)測。這樣就保證了在數(shù)據(jù)采集手段上與其他網(wǎng)絡(luò)管理功能的一致性。

3.4利用路由器統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的缺點：

利用路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的統(tǒng)計采集方法雖然有很多的有點，大大提高了網(wǎng)絡(luò)流量計費的速度，但是,對待任何事物都要用一分為二的觀點，用路由器計算網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流量也是有利有弊的，它必然存在一些不足、需要改進的地方。一方面，路由器的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的路由選擇，幫助數(shù)據(jù)包選擇最快捷的路徑，使其盡快把數(shù)據(jù)出送到目標地址。然而，使用路由器對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量進行統(tǒng)計就會額外的占用路由器的內(nèi)存和CPU開銷，特別是對于通信流量比較大的網(wǎng)絡(luò)，其矛盾會更加突出。嚴重的會導(dǎo)致計費緩沖區(qū)出現(xiàn)溢出的情況，導(dǎo)致出入的流量數(shù)據(jù)的丟失，最終也會影響網(wǎng)絡(luò)的速度。另一方面，路由器是針對IP地址進行流量計費的，因此它不支持對用戶的流量計費，也不能防止有心人士對IP地址的盜用，所以也會影響對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的統(tǒng)計與監(jiān)測。

5結(jié)束語

伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)計費已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)管理中的重要組成部分，如何最有效的完成網(wǎng)絡(luò)計費的工作也成為網(wǎng)絡(luò)管理部門的一大難題。而網(wǎng)絡(luò)計費的前提是如何統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量，本文就對網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)采集方法進行了簡要的論述分析，基于路由器IP數(shù)據(jù)包統(tǒng)計流量的數(shù)據(jù)采集方法在目前的網(wǎng)絡(luò)管理中已經(jīng)應(yīng)用的十分廣泛了。因此本文重點講述了基于路由器IP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)采集方法及其各種方法的利弊之處，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷更新、發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)據(jù)采集方法會越來越多，基于路由器IP數(shù)據(jù)包統(tǒng)計的流量數(shù)據(jù)采集方法也會越來越成熟。

參考文獻：

[1]楊曉朋,李雄,董棟,等.TRUNK技術(shù)在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[A]//2009通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十四屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集,2009.

[2]王曉東.動態(tài)分組傳輸技術(shù)(DPT)在天津教育科研寬帶城域網(wǎng)中的成功應(yīng)用[A]//第十八屆中國（天津）2004IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會議論文集,2004.

[3]張軍偉,羅紅,喬向東.基于路由器的訪問控制列表保護內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全[J].計算機與信息技術(shù),2008(9).

[4]劉宴兵,李秉智,尚明生,等.基于IP信源模型的數(shù)據(jù)包丟失分析的研究[J].重慶郵電學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2001(4).

[5]匡羅貝,肖曉強,李皓平,等.一種自相似網(wǎng)絡(luò)平均排隊延遲分析模型[A]//中國系統(tǒng)仿真學(xué)會第五次全國會員代表大會暨2006年全國學(xué)術(shù)年會論文集,2006.