基于Linux系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀

李龍 胡楊靜 屈森

摘要：目前在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中，引起網(wǎng)絡(luò)故障的問題越來越多，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行變得異常重要，專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)檢測儀價格太貴且大部分公司使用不到太專業(yè)的功能，而一般的網(wǎng)絡(luò)測試儀功能又太簡單，達(dá)不到使用時需要的效果。因此，該團(tuán)隊擬設(shè)計一款嵌入式網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀，目的是可以解決以上出現(xiàn)的這些問題，這一款網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀可以實現(xiàn)的功能很多且經(jīng)過短時間的教學(xué)即可上手操作。設(shè)計使用嵌入式Linux系統(tǒng)，安裝ping、tcpdump、tracerout等軟件工具來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的測試與分析。

關(guān)鍵詞：便捷;功能全;分析技術(shù);機(jī)器

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）12-0026-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 項目介紹

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及化和復(fù)雜化，網(wǎng)絡(luò)的合理架設(shè)和正常運(yùn)行變得異常重要，網(wǎng)絡(luò)檢測輔助設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)施工和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作中也變得越來越重要。為了減少網(wǎng)絡(luò)維修過程中的煩瑣、方便網(wǎng)絡(luò)維修人員快速定位與分析出網(wǎng)絡(luò)故障所在，更好地對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況實時了解與管理，團(tuán)隊申報“嵌入式網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀”項目作為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。

嵌入式網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀項目致力于成為合肥乃至安徽各個網(wǎng)絡(luò)施工的優(yōu)先選擇平臺，該平臺主要通過線上和線下共同實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的維修與管理。線下通過設(shè)計制作一臺便攜式網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀，幫助施工人員快速而準(zhǔn)確地做出判斷，幫助網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員快速定位故障所在。線上設(shè)計一款A(yù)pp， 在設(shè)備每一階段分析過后，設(shè)備會通過藍(lán)牙和無線的方式關(guān)聯(lián)App，將檢測出來的數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的App的模塊中，手機(jī)安裝對應(yīng)的App便可以在相應(yīng)的模塊中查看此網(wǎng)絡(luò)的信息，并在出現(xiàn)故障的位置標(biāo)紅，表示在此位置有故障問題，可以通過排查此方位來解決網(wǎng)絡(luò)故障。也可以通過App執(zhí)行自己想要獲取的數(shù)據(jù)和實現(xiàn)的功能，例如可以規(guī)定獲取到第三跳的地址，獲取第二跳所抓取的數(shù)據(jù)包，例如限制域名訪問等。

1.1 研究意義

為了減少網(wǎng)絡(luò)維修過程中帶來的煩瑣、增加維修人員與個人對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況的了解和更便捷的管理，項目圍繞生活中的日常網(wǎng)絡(luò)維修情況為相關(guān)人員提供更簡化透明的服務(wù)，打造完美的線上線下結(jié)合體驗，真正解決分析過程太過復(fù)雜和煩瑣、不宜隨身攜帶的問題。

1.2 可能存在的風(fēng)險

在實施過程中，團(tuán)隊可能遇到更為困難的技術(shù)問題。團(tuán)隊成員將在第一時間聯(lián)系相關(guān)教師，獲得教師的幫助，為項目助力;團(tuán)隊也可能遇到使用專業(yè)教室的問題，將會在第一時間與老師溝通，改變上課時間;部分學(xué)校也許會不認(rèn)可本項目，團(tuán)隊將前往其他學(xué)校證明項目的可靠性。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1機(jī)器

需要使用到內(nèi)置Linux系統(tǒng)的樹莓派機(jī)器，并且安裝好tcpdump、tracerout等相關(guān)軟件。

1.3.2軟件

①開發(fā)環(huán)境：Android Studio、eclipse。

②Android SDK，API接口開發(fā)，包括自行開發(fā)API的能力和調(diào)用第三發(fā)API的經(jīng)驗。

③服務(wù)器方面：webservice相關(guān)知識和相應(yīng)的開發(fā)語言。

④除了這些功能基礎(chǔ)之外，應(yīng)用開發(fā)還涉及UI設(shè)計、框架、性能優(yōu)化、調(diào)試和適配等。

2 項目設(shè)計

2.1 需求分析

本網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀利于攜帶，并且價格易于接受，有利于網(wǎng)絡(luò)測試儀的普及，使得國內(nèi)用戶對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀這類產(chǎn)品的認(rèn)識度增高，改變國內(nèi)的設(shè)備租用和人工替代的現(xiàn)象。因此本網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀將會具有廣闊的應(yīng)用前景。

網(wǎng)絡(luò)維修人員或個人用戶：查詢網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)情況、分析網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)情況、獲取每一次分析的數(shù)據(jù)包、查看分析記錄、設(shè)置提醒、個性化設(shè)置與管理等。

2.1.1 操作可行性

軟件的基本操作方面：可以接收硬件系統(tǒng)傳送過來的數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)分析排列好展現(xiàn)出來，標(biāo)紅可能出現(xiàn)問題的地方并給出相關(guān)的出錯原因以及解決辦法。

2.1.2實現(xiàn)框圖

硬件系統(tǒng)中的軟件實現(xiàn)原理。

2.2 系統(tǒng)實物

主要由裝有Linux系統(tǒng)的樹莓派、藍(lán)牙鍵盤、便攜式液晶顯示屏、信號接收器四部分構(gòu)成。

2.3 可行性測試與分析

2.3.1 硬件系統(tǒng)測試

這里使用172.168.11.1這一網(wǎng)段進(jìn)行測試：

①路由追蹤

traceroute? 172.168.11.1

顯示路由信息 結(jié)束時間1 結(jié)束時間2 結(jié)束時間3

192.168.43.42 ? ? ? ? 67.348ms ? ? ? ? ?67.444ms 67.909ms

10.138.45.129 ? ? ? ? 654.225ms 655.583ms 658.038ms

120.193.80.161 656.640ms 655.583ms 658.562ms

②測試追蹤到的網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接

ping? 192.168.43.42? -c? 5

icmp_seq ttl 結(jié)束時間

1 ? ? ? ? ?64 52.0 ms

2 ? ? ? ? ?64 10.2ms

3 ? ? ? ? ?64 303ms

4 ? ? ? ? ?64 4.04ms

5 ? ? ? ? ?64 301ms

③抓取數(shù)據(jù)包

抓取192.168.43.43數(shù)據(jù)包：

sudo tcpdump host 192.168.43.42 -v

tcpdump：listening on eth0，link-type EN10MB （Ethernet），capture size 262144 bytes

^c

0 packets captured

0 packets received by filter

0 packet dropped by kernel

2.3.2 軟件系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

① 系統(tǒng)：Microsoft Windows 10

② 編程環(huán)境：Microsoft Windows 10

③ aspnet版本：aspnet 3.0

④ 開發(fā)語言：C++、java

3 總結(jié)

此系統(tǒng)是針對全國各種網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與施工而設(shè)計制作的，機(jī)器和軟件相互交接，形成一個比較完整的系統(tǒng)。通過軟件，可以遠(yuǎn)程了解和控制機(jī)器，及時了解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的具體狀態(tài)。

本網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析儀通過使用樹莓派以及Linux系統(tǒng)檢測網(wǎng)絡(luò)，既解決了市面上網(wǎng)絡(luò)測試儀的費(fèi)用高的問題，又能讓使用人員簡便有效地檢測網(wǎng)絡(luò)信息。通過用ping、tcpdump、tracerout等工具檢測網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行有效分析，可以極大地降低網(wǎng)絡(luò)修理人員排查網(wǎng)絡(luò)故障的時間，進(jìn)一步使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更高效。時間更短。并且在此基礎(chǔ)上，還可以開發(fā)更多工具使得當(dāng)前測試儀可檢測的網(wǎng)絡(luò)信息更廣、更多，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 姚昱旻，劉衛(wèi)國.Android 的架構(gòu)與應(yīng)用開發(fā)研究[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2008（11）：110-112

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