面向多模态网络的网络测量方法及带内遥测系统与流程

本发明属于带内网络遥测，具体涉及一种面向多模态网络的网络测量方法及带内遥测系统。

背景技术：

1、随着互联网的普及和不断发展，各种各样的互联网应用开始出现，对互联网的性能提出了新的挑战。一方面，一些新的网络架构和设计思想被提出，例如ipv4向ipv6的逐渐过渡，命名数据网络(named data network，ndn)、mobilityfirst、geonetworking等多种新的网络架构，旨在解决传统网络的可扩展性、移动性和安全性等多种问题，在内容分发、移动性、安全性等方面获得更好的性能，这些不同的网络架构构成了不同的网络模态；另一方面，为了适应不同应用的需求，网络切片、多优先级调度等技术成为了网络管理者常用的资源调度和管理方案，这也会导致多种模态在网络中同时出现。这些都使得在未来网络中，多种不同的网络模态需要共存，多模态网络成为了未来网络一个重要的发展方向。

2、同时，可编程数据平面的发展，为网络设计者提供了统一的硬件平台和编程环境，使得多模态共存的网络成为可能。通过可编程数据平面，用户可以自定义数据包的结构、解析过程、处理流程，最终实现协议无关的转发，为支持多种网络模态的共存提供基础。同时，可编程数据平面使得带内遥测(in-band telemetry，int)等新型网络技术成为可能。int将测量信息嵌入数据包内，随数据包进行转发，最终再由控制平面收集汇总测量信息。这些测量信息能够为网络中的流量控制提供依据。

3、然而在多种网络模态共存的网络中，传统的int技术不能够全面、准确、高效地反映网络的真实状态。这是因为在多种模态共存的网络中，为了保证各模态的隔离性，需要使用不同的队列来管理和调度不同模态的数据包。此时如果使用传统的int技术，在某个模态中嵌入测量信息，由于不同模态队列可能有较大的差异，获得的测量结果无法全面、准确地反映所有模态的信息；如果希望这个携带测量信息的模态在测量时，记录所有模态信息所有队列的信息，则需要等待所有队列完成，速度较快的模态会被慢的模态拖慢，导致转发效率下降；如果在每个模态中都嵌入测量信息，则会带来大量的冗余信息和带宽的浪费，效率低下。

技术实现思路

1、本发明是为解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够全面、准确、高效地实现多模态网络的网络测量任务的方法、以及采用该方法的带内遥测系统。

2、基于以上说明及分析，可以看出，测量和网络模态的耦合是导致上述问题的关键因素，希望全面、准确、高效地实现多模态网络场景下的网络测量，就需要将测量和网络模态解耦。因此，发明人为测量任务设置了单独的测量模态，并将测量模态设置为具有最高优先级，从而使得测量数据包可高效转发。

3、具体来说，本发明采用了如下技术方案：

4、本发明提供了一种面向多模态网络的网络测量方法，用于对多模态网络进行测量，其特征在于，所述多模态网络具有主机以及多个用于转发数据包的可编程交换机，该方法包括以下步骤：步骤s1，根据测量指令，所述主机生成并发出测量模态的数据包；步骤s2，作为中间节点的所述可编程交换机在接收到数据包时，对该数据包进行解析，其中，各个所述可编程交换机具有独立于其他模态出口队列的测量模态出口队列，且在所述多模态网络的所有模态中，所述测量模态具有最高的优先级；步骤s3，该可编程交换机基于解析结果判断该数据包是否属于所述测量模态；步骤s4，在步骤s3判断为是时，该可编程交换机根据所述测量指令从其存储空间中提取出相应的目标测量信息并嵌入该数据包中；步骤s5，该可编程交换机将嵌入信息后的该数据包放入所述测量模态出口队列中，对其进行转发。

5、本发明提供的面向多模态网络的网络测量方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤s2中，所述可编程交换机提取接收到的所述数据包的模态标识字段，步骤s3中，所述可编程交换机根据提取的所述模态标识字段的内容判断所述数据包是否属于所述测量模态。

6、本发明提供的面向多模态网络的网络测量方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述测量模态的数据包具有测量包头字段，步骤s4中，所述可编程交换机在所述数据包的所述测量包头字段后嵌入所述目标测量信息。

7、本发明提供的面向多模态网络的网络测量方法，还可以具有这样的技术特征，还包括以下步骤：步骤s6，在步骤s3判断为否时，该可编程交换机将该数据包放入其模态对应的出口队列，对其进行转发，并将该数据包的信息记录在该可编程交换机的存储空间中。

8、本发明提供的面向多模态网络的网络测量方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述测量模态出口队列连接至下一跳的所述可编程交换机、路由器或主机。

9、本发明提供的面向多模态网络的网络测量方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述目标测量信息包括交换机id、数据包到达时间戳、各个所述模态的队列长度和排队时延。

10、本发明提供了一种带内遥测系统，设置在多模态网络中，用于对该多模态网络进行测量，其特征在于，包括：主机；以及多个可编程交换机，用于转发数据包，其中，各个所述可编程交换机具有独立于其他模态出口队列的测量模态出口队列，且在所述多模态网络的所有模态中，所述测量模态具有最高的优先级，根据测量指令，所述主机生成并发出测量模态的数据包，作为中间节点的所述可编程交换机在接收到数据包时，对该数据包进行解析，并基于解析结果判断该数据包是否属于所述测量模态，在判断为是时，该可编程交换机根据所述测量指令从其存储空间中提取出相应的目标测量信息并嵌入该数据包中，并将嵌入信息后的该数据包放入所述测量模态出口队列中，对其进行转发。

11、发明作用与效果

12、根据本发明的面向多模态网络的网络测量方法及带内遥测系统，采用可编程交换机作为测量节点，各个可编程交换机具有独立于其他模态队列的测量模态出口队列，且测量模态具有最高转发优先级，对于测量模态的数据包，将可编程交换机中存储的目标信息嵌入，对于其他模态的普通数据包，则正常转发并记录其数据，也即，本发明的方法将测量功能和多模态网络中的其他网络模态进行了解耦，方案是将测量单独作为一个模态，因此测量数据可以无需在各种模态数据包的队列中等待，而能够直接在快速通道中完成转发，同时其可携带所有其他网络模态对应队列的全部信息，从而能够实现在多模态场景下的全面、准确、高效的网络测量。同时，将测量模态独立出来，只用于执行测量任务，也有效避免了带内遥测技术可能导致的数据包体积过大、超过最大传输单元的问题，使得测量模态数据包可以携带更多的测量信息。

技术特征：

1.一种面向多模态网络的网络测量方法，用于对多模态网络进行测量，其特征在于，所述多模态网络具有主机以及多个用于转发数据包的可编程交换机，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向多模态网络的网络测量方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的面向多模态网络的网络测量方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的面向多模态网络的网络测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的面向多模态网络的网络测量方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的面向多模态网络的网络测量方法，其特征在于：

7.一种带内遥测系统，设置在多模态网络中，用于对该多模态网络进行测量，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种面向多模态网络的网络测量方法及带内遥测系统，采用可编程交换机作为测量节点，各个可编程交换机具有单独的测量模态出口队列，且测量模态具有最高优先级，对于测量模态数据包，将可编程交换机中存储的目标信息嵌入，对于普通数据包，则正常转发并记录数据，也即，将测量功能和其他模态进行了解耦，因此测量数据可无需在各种模态数据包的队列中等待，直接在快速通道中完成转发，同时其可携带所有其他模态队列的全部信息，从而能够实现在多模态场景下的全面、准确、高效的网络测量。同时，将测量模态独立出来，有效避免了带内遥测技术可能导致的数据包体积过大、超过最大传输单元的问题，使得测量模态数据包可携带更多的测量信息。技术研发人员：徐扬,邢惠锋,闫林林,罗聪,史磊,徐海洋,刘森,卢东辉,葛俊成受保护的技术使用者：之江实验室技术研发日：技术公布日：2024/10/17