淺談IP網絡流量分析

【摘要】隨著互聯網技術的迅速發展，網絡覆蓋的范圍越來越廣泛，人們的工作、生活也越來越離不開網絡，各種網絡業務的應用也得到了普及，網絡流量分析技術也取得了長足的進步，本文通過網絡流量分析方法的研究，對網絡流量分析的特點﹑屬性及工作原理來分析，并且闡述IP網絡流量分析的重要性以及應用性。

【關鍵詞】IP網絡流量分析；互聯網；技術的應用

網絡流量分析是一個有助于網絡管理者進行網絡優化、網絡監控、流量趨勢分析等工作的工具，進而挖掘網絡資源潛力，控制網絡互聯成本，并為網絡規劃、優化調整和業務發展提供基礎依據，企業需要及時了解到網絡中承載的業務，及時掌握網絡流量特征，及時解決網絡性能問題。從這些企業管理網絡中所經常遇到的問題來看，需要有一種解決方案能讓網絡管理人員及時了解到詳細的網絡使用情形，使網絡管理人員及時了解網絡運行狀況，及時清楚網內應用的執行情況。隨著網絡的發展，流量分析工作將在網絡管理中起到越來越重要的作用。

1.網絡流量分析方法

網絡流量是單位時間內通過網絡設備或傳輸介質的信息量。網絡流量分析根據不同的方法可以從不同的側面展開，目前，主要的分析方法有流量的統計分析和流量的粒度分析等。

1.1 網絡流量的統計分析

（1）基于軟件的流量統計

這種統計分析一般通過修改安裝于主機上的操作系統的網絡接口模塊，使之具有捕獲數據包的功能，以實現流量信息的收集和分析。基于硬件的流量統計效率很高，專用性強，但是價格昂貴對人員要求高，而基于軟件的流量統計有價格便宜，實現靈活，擴展性強的優點，但其性能要低于基于硬件的統計技術。因此，流量統計方法有待進一步的提高，以適應網絡快速發展的需求。

（2）基于硬件的流量統計

此類分析通常采用硬件測量設備，是一種為特定目的設計的用于收藏和分析流量數據的硬件設備。

1.2 網絡流量的粒度分析

網絡流量行為特征的分析還可以在不同測量粒度或者不同的層面上展開。

比特級（Bit-level）的流量分析，這種分析主要關注網絡流量的數據特征，如網絡線路的傳輸速率，吞吐量的變化等等。

分組級（Packet-level）的流量分析，此類分析主要關注的是IP分組的到達過程、延遲、抖動和丟包率等。

流級（Flow-level）的流量分析，Flow的劃分主要依據地址和應用協議而展開的，它主要關注流的到達過程、到達間隔及其局部的特征。

上面流量的粒度由小到大遞增，時間尺度也逐漸增大，不同時間尺度網絡流量往往表現出不同的行為規律。通常，網絡設備本身都提供基于IP分組頭的分析功能，因此，Flow-level的流量分析成為發展趨勢。

2.網絡流量分析常用技術

隨著計算機技術的發展，網絡流量分析技術也與時俱進。既有傳統的數據庫的網絡管理技術，也有面向開放式互聯網的網絡分析技術。目前，在網絡流量分析中占據主流的常用分析技術主要有：

2.1 RMON技術

RMON（遠程監控），是由IETF定義的一種遠程監控標準，RMON是對SNMP標準的擴展，它定義了標準功能以及網管站和遠程監控器之間的接口，實現對一個網段乃至整個網絡的數據流量的監視功能。RMON監控器叮用兩種方法收集數據：一種是通過專用的RMON探針（Probe），流量探針安裝方便，但是流量探針價格昂貴，不適合大面積部署。另一種方法是將RMON代理直接植入網絡設備（路由器、交換機、HUB等），但這種方式受網絡設備資源限制，一般不能獲取RMONMIB的所有數據，大多數只收集統計量、歷史、告警、事件等四個組的信息。

2.2 SNMP技術

SNMP是用標準化方法定義的，通常一個標準的網管系統包括三個組成部分：SNMP協議，這包括理解SNMP操作、SNMP消息的格式以及如何在應用程序和設備之間交換信息；管理信息結構，它是用于指定一個設備維護的管理信息的規則集；管理信息庫，它是設備所維護的全部被管理對象的結構集合。基于SNMP的流量分析就是通過SNMP協議訪問設備獲取MIB庫中的端口流量信息，典型工具有MRTG，MRTG是一個使用的免費軟件，通過SNMP協議從設備得到流量信息，將流量負載情況繪制成PNG格式圖片，并以WEB形式顯示給用戶。由于M RTG使用起來很方便，能夠直觀顯示端口流量負載，所以是各類網管人員常用的網絡監視工具。但MRTG的功能比較單一，其收集到的流量信息僅是簡單的端口出、入流量統計信息，不能深入分析包的類型、流向等信息。

2.3 s Flow技術

s Flow是由InMon﹑HP和Foundry Networks于2001年聯合開發的一種網絡監測技術，它采用數據流隨機采樣技術，可提供完整的第一層到第四層，甚至全網絡范圍內的流量信息，可以適應超大網絡流量（如人于10Gbit/s）環境下的流量分析，讓用戶詳細、實時地分析網絡傳輸流的性能、趨勢和存在的問題。sFlow技術有很多優點：成本低廉；在不斷發展升級當中，能在沒有消耗額外資源的環境監測萬兆網絡，不會帶來新的網絡沖突；有自己的一套準確可靠的計量方式；數據信息量人。sFlow已經成為一項線速運行的“永遠在線”技術，可以將sFlow技術嵌入到網絡路由器和交換機ASIC芯片中。與使用鏡像端口、探針和旁路監測技術的傳統網絡監視解決方案相比，sFlow能夠明顯地降低實施費用，同時可以使實現而向每一個端口的全企業網絡監視解決方案成為可能。

3.網絡流量分析技術的應用

網絡流量分析起著一個銜接的作用，主要利用網絡流量測量部分收集到的各種流量信息，通過運用不同的方法對其進行分析和建模，以發現流量的特性，對網絡性能做出客觀的評價，并以此作為對網絡進行控制和優化的依據。網絡流量分析技術的應用主要包括以下兒個方面：

3.1 實施安全預警

網絡流量異常會嚴重影響網絡性能，造成網絡擁塞，嚴重的甚至會網絡中斷，使網絡設備利用率達到100%無法響應進一步的指令。通過對網絡內流量的實時分析，有助于及時發現網絡中出現的異常流量，迅速分析出異常流量的具體屬性，并向網絡管理者進行告警，判斷是否出現了入侵，并按照事先擬定的規則集進行處理，記錄異常情況發生時的詳細網絡狀況，使入侵得到及時發現和處理。

3.2 分析用戶行為

根據分析結果，進行相應網絡內容的建設！將用戶感興趣的熱點信息內容放到內部網絡，減輕互聯鏈路的壓力。

3.3 節省運營費用

通過對網絡出口流量和流向的分析，可以統計出業務類型、服務等級、通信時間和時長、通信數據量等參數，可以詳細了解網絡內部用戶對其他外部網絡的訪問情況，為基于IP的計費應用和SLA的校驗服務提供數據依據，從而有效地選擇與其他運營商的互聯方式，節省費用。

3.4 優化網絡結構

通過對網絡中一些特定流量的長期監控，獲得網絡流量數據后對其進行統計和計算。從而得到網絡及其主要成分的性能指標，定期形成性能報表，并維護網絡流量數據庫或日志存儲網絡及其主要成分的性能的歷史數據，可供網管人員正確分析網絡使用狀況，對網絡及其主要成分的性能進行性能管理。通過數據分析獲得性能的變化趨勢，分析制約網絡性能的瓶頸問題。

3.5 評估網絡價

通過對各個分支網絡出入流量的監控，分析流量的大小﹑去向及內容組成，了解各分支網絡占用帶寬的情況。從而反映其占用的網絡成本，也可以了解其業務開展情況，并作出價值評估。

3.6 確定重點客戶

通過對重要應用和大客戶的流量進行統計分析。掌握重要應用和大客戶的流量狀況，進行網絡帶寬的成本分析。有助于在網絡服務質量和網絡成本之間取得最佳平衡。

4.網絡流量分析的重要性

相對于網絡管理人員來說，理解用戶的網絡行為網絡流量的內容是網絡管理的重要內容，它為日常網絡管理﹑容量規劃與未來網絡升級等提供重要依據，通過網絡流量分析，可以提供大量詳盡的數據，供網管人員從很多方面進行更好地維護﹑優化網絡，并且提升網絡的性能；同時還能為業務應用層面提供數據依據，為特定客戶提供流量分析服務。比如網站流量統計分析等；也可作為網絡安全的輔助手段，處理網絡病毒等異常事件。在病毒分析時，網絡管理員需要知道哪些端口發送的數據發生了較大變化，因此，對網絡流量的分析可以為網絡的運行和維護提供重要信息和深層次的管理功能，很好地發揮網絡管理作用。對于網絡性能分析﹑異常監測﹑鏈路狀態監測﹑容量規劃等發揮著重要作用。為網絡發展和網絡優化提供更優質﹑更有效的技術支撐和技術服務，可以預見，隨著網絡的發展，流量分析工作將在網絡管理中起到越來越重要的作用。

參考文獻

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