基于網(wǎng)絡(luò)探針的電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)監(jiān)測(cè)方案的研究

張祖茂

【摘要】 本文針對(duì)目前大部分電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)存在問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)各種流量監(jiān)測(cè)技術(shù)的分析和比較，研究提出基于探針的電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，深入分析應(yīng)用的流量模型及性能變化模型，用以故障預(yù)防，并為網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用的規(guī)劃和運(yùn)行管理提供依據(jù)。

【關(guān)鍵字】 網(wǎng)絡(luò)探針 電力 檢測(cè)

一、引言

隨著配電網(wǎng)生產(chǎn)、管理及營(yíng)銷的信息集成度越來(lái)越高，眾多相互關(guān)聯(lián)的因素都會(huì)影響到業(yè)務(wù)的質(zhì)量，任何一個(gè)環(huán)境都可能造成業(yè)務(wù)質(zhì)量的下降，孤立的去監(jiān)控某個(gè)元素?zé)o法保證整個(gè)端到端的傳輸質(zhì)量。因此我們需要從網(wǎng)絡(luò)的角度，實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析整個(gè)業(yè)務(wù)的流程，及時(shí)把握實(shí)際環(huán)境中各因素對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量的影響，從科學(xué)的角度去規(guī)劃、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)是網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ)，如何在高速網(wǎng)絡(luò)中完整、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地采集和處理網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)是流量監(jiān)測(cè)研究的重點(diǎn)課題。

二、電力網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

通過(guò)對(duì)全國(guó)大部分省市的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前大部分省市采用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：

2.1故障定位與分析困難

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生后，管理員通常只能單純根據(jù)網(wǎng)絡(luò)故障的表面現(xiàn)象，憑借現(xiàn)有的工具和個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)不斷的嘗試對(duì)問(wèn)題作出判斷，由于缺乏有力的信息支撐，往往在網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生后很難迅速定位網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)，解決網(wǎng)絡(luò)故障耗時(shí)耗力，效率低。

2.2網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流量成分分析不深入

雖然借助當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)工具能夠獲得某個(gè)交換機(jī)端口的網(wǎng)絡(luò)流量類型數(shù)據(jù)，但無(wú)法掌握長(zhǎng)期的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流量成份數(shù)據(jù)，并且無(wú)法對(duì)發(fā)生在過(guò)去的未定義應(yīng)用進(jìn)行分析，特別是在未知流量與異常流量發(fā)生后，難以追蹤造成流量異常的IP主機(jī)與應(yīng)用端口。

2.3缺乏對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用性能的整體監(jiān)測(cè)手段

當(dāng)終端用戶訪問(wèn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用時(shí)延增大，網(wǎng)管人員需要了解具體響應(yīng)時(shí)延的數(shù)據(jù)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷是否與網(wǎng)絡(luò)因素有關(guān)，還是與業(yè)務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)的性能有關(guān)，進(jìn)而采取相應(yīng)措施，而目前大部分電力網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺乏對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用性能的整體監(jiān)測(cè)手段。

為了解決上述問(wèn)題，我們需要研制一套監(jiān)測(cè)方案，能夠?qū)Ω鞴?jié)點(diǎn)的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和重要鏈路進(jìn)行實(shí)時(shí)和長(zhǎng)期的監(jiān)控，以便進(jìn)行故障預(yù)防和故障排除，并且為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理提供依據(jù)。

三、網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)分類及關(guān)鍵技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)主要是為了對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)采集，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)采集，獲得并存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及其主要成分的性能指標(biāo)。下面重點(diǎn)介紹幾種重要的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)技術(shù)。

3.1基于流量鏡像協(xié)議分析

流量鏡像協(xié)議分析方式是把網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的某個(gè)端口（鏈路）流量鏡像給協(xié)議分析儀，通過(guò)7層協(xié)議解碼對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，缺點(diǎn)是流量鏡像（在線TAP）協(xié)議分析方式只針對(duì)單條鏈路，不適合全網(wǎng)監(jiān)測(cè)。

3.2基于SNMP/RMON的流量監(jiān)測(cè)技術(shù)

SNMP，是基于TCP/IP協(xié)議的各種互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的管理協(xié)議，提供從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備收集網(wǎng)絡(luò)管理信息的方法，并為設(shè)備提供了向網(wǎng)絡(luò)管理站報(bào)告故障和錯(cuò)誤的途徑。

此類檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是具有普遍適應(yīng)性。一般而言，所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都提供標(biāo)準(zhǔn)的SNMP功能，能夠滿足一般的端口鏈路流量監(jiān)視的要求；不足是功能單一，信息量少，不支持歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)流量的分析性能差，不能進(jìn)行故障分析、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解碼等功能的實(shí)現(xiàn)。

3.3基于NetFlow/sFlow流量監(jiān)測(cè)技術(shù)

NetFlow集成在Cisco的各類路由器和交換機(jī)內(nèi)，是Cisco公司開發(fā)的專用流交換技術(shù)，同時(shí)也可用于記錄流量統(tǒng)計(jì)信息。sFlow也是一種嵌入在路由器或交換機(jī)內(nèi)的基于抽樣的流量監(jiān)測(cè)技術(shù)，sFlow的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)中多設(shè)備、多端口的基于應(yīng)用的流量測(cè)量。主要缺點(diǎn)是：特定于廠商的設(shè)備、價(jià)格昂貴、實(shí)時(shí)性較差等。

3.4基于數(shù)據(jù)采集探針的監(jiān)測(cè)技術(shù)

數(shù)據(jù)采集探針是專門用于獲取網(wǎng)絡(luò)鏈路流量數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備。使用時(shí)將它串接在需要捕捉流量的鏈路中，通過(guò)分流鏈路上的數(shù)字信號(hào)而獲取流量信息，一個(gè)硬件探針監(jiān)視一個(gè)子網(wǎng)（通常是一條鏈路）的流量信息。全網(wǎng)流量的監(jiān)測(cè)需要采用分布式方案，在每條鏈路部署一個(gè)探針，再通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)，收集所有探針的數(shù)據(jù)，做全網(wǎng)的流量分析和長(zhǎng)期報(bào)告。基于硬件探針的最大特點(diǎn)就是能夠提供豐富的從物理層到應(yīng)用層的詳細(xì)信息，但是部署相對(duì)復(fù)雜，費(fèi)用也較高。

綜上所述，四種監(jiān)測(cè)技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中基于數(shù)據(jù)采集探針的監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以獲得詳細(xì)信息，可為故障分析、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供實(shí)時(shí)的、歷史的重要數(shù)據(jù)。但是部署相對(duì)復(fù)雜，下文將具體細(xì)述部署方案。

四、系統(tǒng)部署方案

下文以某市電網(wǎng)系統(tǒng)為原型介紹部署方案。

4.1部署千兆硬件探針

部署硬件探針是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)訪問(wèn)IDC服務(wù)器群的流量以及關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的交互的流量進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用性能分析。

下表是各網(wǎng)絡(luò)層級(jí)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源、需求、網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)：

在IDC中心機(jī)房的核心交換機(jī)上連接一臺(tái)硬件探針，在核心交換機(jī)上配置端口鏡像，將訪問(wèn)“服務(wù)器群區(qū)”、及“關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)間交互數(shù)據(jù)”的流量鏡像到所連接的端口。

千兆硬件設(shè)備采用雙進(jìn)程體系結(jié)構(gòu)：Probe實(shí)時(shí)分析進(jìn)程和流量記錄與分析進(jìn)程。

4.2部署管理服務(wù)器

部署管理服務(wù)器，對(duì)探針進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，并存放探針的分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控分析、數(shù)據(jù)包捕獲解碼、自動(dòng)報(bào)告生成和集中告警功能。管理服務(wù)器同時(shí)能夠獲取路由器與交換機(jī)的SNMP MIB數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備各端口的流量大小進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控并生成所有鏈路的流量基準(zhǔn)。

五、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于硬件探針的電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)下列九大功能：

網(wǎng)絡(luò)性能分析和優(yōu)化

問(wèn)題分析和主動(dòng)管理

報(bào)表系統(tǒng)

異常流量分析

響應(yīng)時(shí)間監(jiān)控

數(shù)據(jù)捕獲和協(xié)議分析

鏈路監(jiān)控分析

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控分析

應(yīng)用監(jiān)控分析

六、結(jié)論

本文對(duì)電力系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行分析，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)探針的檢測(cè)管理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的總體構(gòu)架和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)并部署了一套系統(tǒng)在廣東電網(wǎng)某供電局成功使用，效果良好。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]《網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量與CERNET流量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)》[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007（A02）.

[2] InfiniStream Appliance for Intelligent Deep Packet Capture and Analysishttp：//cdn.netscout.com/uploads/2015/05/14215546/netscout_ql_infinistream_appliance.pdf