网络流量分析现状

网络流量分析现状

作者：房亚群

来源：《硅谷》2009年第23期

[摘要]网络流量分析是指捕捉网络中流动的数据包,并通过查看包内部数据以及进行相关的协议、流量分析、统计等来发现网络运行过程中出现的问题,它是网络和系统管理人员进行网络故障和性能诊断的有效工具。

[关键词]网络流量流(Flow)

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210099-01

随着IT、网络技术的迅猛发展和企业信息化程度的不断提高,各种网络应用越来越丰富。因此,如何保证网络的可用性和关键业务的畅通运行,对网络正常健康的发展将起到至关重要的作用。维持正常网络运转,就需要有相应的技术手段,明确了解网络上各种应用的带宽占用情况,分析用户流量行为,以便合理的规划和分配网络带宽,有效地保障关键业务应用的正常运行。尤其是在发生流量异常的同时,迅速有效的分离和抑制异常流量,对非法业务实行遏止,使网络流量能保持其健壮性。

常用的网络流量和协议分析有四种方法:

一、基于SNMP

MRTG是最常使用并且最典型的一种基于SNMP的产品。其安装过程非常简便,其结果输出采用Web页面方式,因此需要在相应的平台上安装发布系统,如NT上需要安装IIS,UNIX则需要安装apache。MRTG通常被网络管理人员用来收集网络节点端口流量统计信息,是典型的监视网络链路流量负荷的工具。MRTG的定制非常方便,一般可以在网络的重要节点端口和故障发生频繁的网络设备处利用MRTG进行监视,这些监视包括:关键链路流量和关键节点性能状况。

MRTG的优点是安装、定制简单,结果采用Web方式输出方便实用,而且是免费产品,在世界各地有很多的开发人员不断对其升级和改进。MRTG的缺点是功能较单一,分析功能不强,其收集到的流量信息是端口的统计信息,不能用于复杂的分析。

二、基于网络探针(Probe)

流量探针是一种用来获取网络流量的硬件设备,使用时将它串接在需要捕捉流量的链路中,通过分流链路上的数字信号而获取流量信息,分析的结果存储在探针的内存或磁盘之中,具体的前端展现依赖与之对应的专门软件。因此具有效率高、可靠性高、高速运行不丢包的特点。流量探针安装非常方便,可以实时将RMON II的流量信息完全记录下来,这对分析网络的性能和故障很有价值。如果将流量探针串接到Catalyst系列交换机端口,开启端口映射(Span Port)功能,将各个端口的流量映射到安装了流量探针的端口,则仅通过对一个端口的监测就可以收集到多个端口的流量信息。端口映射(Span Port)是由Cisco公司提出的概念,在其Catalyst系列设备上都可以实现。其它厂商如Foundry公司的交换机也提供端口映射的功能,但现在还不支持跨交换机的映射。

流量探针的安装很简单,可以用于高速(千兆)的网络而不影响网络性能,流量探针可以实时捕捉包,但其成本高,不同的物理链路,因其采样方法也不同,而需要使用不同种探针。

三、基于实时抓包分析

基于实时抓包的分析技术提供详细的从物理层到应用层的数据分析。但该方法主要侧重于协议分析,而非用户流量访问统计和趋势分析,仅能在短时间内对流经接口的数据包进行分析,无法满足大流量、长期的抓包和趋势分析的要求。常见的产品有NAI的Sniffer Pro,免费的tcpdump、ethereal等。

通过端口映射Sniffer Portable可以实时采集多种数据并保存到数据库中,同时可以通过其分析部件实时监视和显示这些数据的统计信息。利用Sniffer Portable的数据捕捉功能可以在短时间内对网络流量进行实时采集,这些采集到的流量数据可以包含整个包的信息,也可以只是包的一部分。利用捕获到的包可以进行协议分析、数据重组(如重组E-mail)等工作。对包的解码和分析是Sniffer工具的一个最有特色的,也是最强大的功能。

当不采用厂家的特殊硬件系统,Sniffer Portable只能用于100Mbit/s

及以下速率链路,网络中可以安装多个Sniffer Portable,但它们都是相互独立的,分别有各自的数据库,收集到的数据独立存放,这对于整个网络的分析带来一定难度,因此它特别适合小范围内的性能维护和分析;Sniffer Portable分析能力特别强大,可以解析近370种协议。当要求对更高速(GE或POS 2.5Gbit/s)的链路采集流量,或者是全面收集大型网络的流量时,可以采用Sniffer的硬件产品及其分布式系统,但其价格昂贵。

四、基于流(Flow)的流量分析

目前基于流的分析技术主要有两种:sFlow和NetFlow。sFlow是由InMon、HP和Foundry Networks联合开发的一种网络监测技术,它采用数据流随机采样技术,可以适应超大网络流量(如大于2.5Gbps)环境下的流量分析,让用户详细、实时地分析网络传输流的性能、趋势和存在的问题。目前,仅有HP、Foundry和Extreme Networks等厂商的部分型号的交换机支持sFlow。NetFlow[13]是Cisco公司开发的技术,它既是一种交换技术,又是一种流量分析技术,同时也是业界主流的计费技术之一。它可以回答有关IP流量的如下问题:谁在什么时间、在什么地方、使用何种协议、访问谁、具体的流量是多少等问题。NetFlow因为其技术和Cisco网络产品的市场占有率优势而成为当今主流的流量分析技术之一。NetFlow的配置非常方便、安装简单,除了需要在路由器上配置之外,只需要一台UNIX工作站作为流的收集工作站,所有路由器或交换机上发送的NetFlow流都将送到此工作站集中,方便处理和分析。NetFlow流信息量特别丰富,可以为流量分布、业务分布等性能分析提供最充足的数据,但需要消耗一定的路由器资源(CPU和内存)且不能实时捕捉数据包。根据NetFlow的特点可知,其非常适用于大型的网络,和流量探针、Sniffer等比较,NetFlow成本最低,实施最方便,而且不受速率的限制,是数据流量采集的发展方向。

基于Flow的分析方法将成为趋势,在上面所提到的四种方法中,基于Flow的分析方法应该是网络流量分析技术的趋势。这是它的技术实现理论所决定的。

参考文献:

[1]朱士瑞,基于小波分析的异常检测系统[D].江苏大学硕士学位论文,2006.

[2]陈宝钢、张凌、许勇,基于P2P应用的网络流量特征分析[J].计算机应

用,2005,Vol.27,No.3.

[3]顾荣杰、晏蒲柳、邹涛,基于统计方法的骨干网异常流量建模与预警方法研究[J].计算机科学,2006,Vol.33,No.2.

作者简介:

房亚群,女,毕业于南京师范大学,计算机科学与技术专业,现就职于江苏食品职业技术学院计算机系,研究方向:计算机网络技术。