ClearSight数据核心网解决方案.doc

PS域核心网维护与故障排查解决方案ClearSight Solution, Fluke Networks Co, Ltd1、 概述本文阐述了在三网融合的新形势下，PS域核心网的变化特点，以及这种变所带来的网络维护难点。同时也介绍了针对网络维护的难点，Fluke Networks公司提供的ClearSight网络故障分析系统解决方案。2、 新形势下PS域核心网变化的特点随着网络技术的发展，以及人们对网络服务需求的日益增加，通信运营商已经从传统的语音业务提供者逐渐转变为互联网带宽及业务供应商。彩铃、彩信、手机食品、上网冲浪、即时通讯、手机导航、移动炒股等各种网络应用业务，以井喷地方式登上了互联网的舞台。丰富的网络业务既拓展了运营商的业务范围，同时也加重了承载网络的负担，增加了网络管理的风险。黑客攻击、网络病毒、不当的操作、非法的盗用、流量的挤占等各种网络问题也以澎湃汹涌之势向我们的网络袭来。与此同时，在三网融合政策的驱动下，语音业务IP化、视频业务IP化、全网承载IP化已经成为了网络发展的必然趋势。这对传统网络维护与管理工作提出了新的要求，即网络应用（业务）性能的维护保障与快速排障。3、 网络应用故障排查的手段和难点在业界，针对网络应用（业务）性能故障的分析手段主要为“捕包解码，协议分析”。通过“捕包解码”能够将网络应用故障发生时网络中具体数据和信息一字不差地记录下来，以便故障恢复后能够实现故障现象还原分析。通过“协议分析”能够对每个网络数据传递过程进行最深层次的分析，直接找到故障发生的Root Cause（根本原因），从而防止类似问题再次发生。然而在实际工作中，很少能看到工程师真正使用“捕包解码，协议分析”进行网络应用的故障分析。究其原应主要由以下几方面造成：l 网络协议有上万种之多，而且生涩难懂，工程师无法做到对每种协议非常熟悉l 网络故障发生没有征兆，而普通捕包工具因为存储容量限制，无法做到7x24小时捕包l 普通捕包工具受Cache缓存限制，无法做到1G/10G核心高速线路无损捕包l 捕包内容往往是海量数据，而海量数据分析耗时耗力l 网络业务往往牵涉多级路由和数据库提取，普通抓包工具无法此类故障进行精确定位针对以上网络故障分析的困难，Fluke Networks公司做了众多改进，并提出了ClearSight网络应用故障分析系统的解决方案4、 Fluke Networks公司的ClearSight故障分析系统解决方案ClearSight Network Time Machine (NTM) 网络故障分析系统旨在为以太网提供高性能的网络防御和诊断分析服务。该解决方案不仅提供长期数据捕获和存储功能，还可对报文进行深层监控、检测和分析。其主要功能及特点如下1） 支持常规的捕包解码、协议分析功能。支持1000余种网络协议2） 独具特色梯形图功能（即应用流视图）使协议解读变得非常简单。无需人工解码，便可读取应用层命令代码中客户端与服务器间的会话。它提供了一个极其有效的方式来查看不同网络元素间的协议交互情况。 3） 通过磁盘阵列设计，可存储高达44T的网络数据。同时通过FIFO技术，实现7x24小时不间断抓包。对突发网络故障进行100%的数据抓取。4） 通过对抓包接口设计、缓存设计的改进，实现核心网高带宽（如1G/10G）的无损捕包。普通捕包工具，通过设置缓存实现实时的数据抓取，当抓取中断后再将缓存中的数据存入磁盘中进行进一步分析。这造成了两个问题l 实时捕获数据的能力受缓存大小的限制，无法实现核心网络高速的无损抓包l 无法在捕包同时，进行实时数据分析ClearSight通过改进了存储规则和磁盘阵列设计，可实现针对高速线路的无损抓包和实时分析。5） 针对捕获的海量数据，ClearSight系统设计了Atlas插件进行快速分析。Atlas 和 NTM 平台的一项主要特性是能够捕获和检索复杂的网络信息，并对其进行分类。检索和分类引擎的核心在于其拥有功能强大的关系数据库管理系统(RDMS)，它几乎可以对海量(数TB)网络数据进行实时捕获和分析。6） 独有的多段分析视图将位于多个物理网段的服务器和客户端进行关联，跟踪跨越多个网段的通信。同时，通过NTP协议和GPS全球时钟校准，实现异地捕包数据的顺序匹配。Web SeverCloudClientNTM ProbeNTM Probe时钟同步7） 自动计算语音、视频业务相关的MOS值、R-Value、MDI、VQ-Factor等用户感知质量。必要时，可针对故障业务进行回放。如audio、video、Email、Oracle、MSN、HTTP等。 8） 可进行长期历史数据趋势分析9） 支持数据切片、过滤器设置等功能。5、 附录通常，负责管理复杂IP网络环境的IT团队需要借助一系列高级工具及功能来监控和诊断网络故障与问题。多数IP局域网的复杂性与其网络组件和网络层的数量息息相关：包括交换机、路由器、负载均衡器、防火墙，甚至是操作系统；此外，现今的IP网络还承载着多层网络的数据，如语音通信、视频和电子邮件等。普通协议分析器无法提供管理、维护和支持IP网络（即使是最普通的IP网络）所需的复杂的诊断和防御功能。间歇性和紧急性的网络问题必须得到迅速诊断，并及时采取措施予以解决。同时，还必须迅速检测和解决长期存在的系统问题。通常，这些网络工具配备的物理缓冲空间都非常有限。这种限制使得对当前危及IP网络的诸多问题进行诊断变得异常困难。借助ClearSight推出的网络海量存储仪(NetworkTime Machine (NTM)，可有效管理和诊断影响IP网络的各种问题（图1） 。其强大的功能使得网络管理员前瞻性的监测和分析其所在网络环境的能力得到最大程度的发挥, 从而有效确保网络的正常运行, 避免意外停止和中断, 以防对重要应用乃至企业整体业务造成不利影响。甚至，用户可了解其他网络监控分析产品无法检测到的问题和性能瓶颈，以此确保其网络健康性和可靠性。图1: 在IP网络环境中部署NTM从战略角度而言，将 NTM 部署在IP网络中不同的点和网段，有助于监控和捕获每个数据包。与某些依赖普通网卡的产品不同，NTM 采用基于FPGA处理器的高级线路卡。这种线路卡可以连续捕获4个GbE链接（或者2个10GbE链接），且不会遗漏任何数据包，即使在启用全部过滤和触发功能的全线速率下，亦是如此。许多经验丰富的工程师都知道，即使在应用流中仅仅遗漏了一个数据包，也可能使故障分析变得非常困难（即使可以进行分析）。捕获的数据可以进行全方位的监控,包括局域网相关指标、统计数据图表（图2） 和警报等。NTM 用户可以通过功能强大且简单易用的图形用户界面来查看上述信息。管理员可以利用上述分析数据执行网络分析和故障排查工作,并在实时监控过程中生成和查看报告。图2： 物理层趋势图NTM最高可捕获 44 TB (配置 B)1 的网络通信。 这意味着，在普通IP网络 (图3)2GbE链接速率下，可捕获长达 38 天的网络数据。网络管理员还可以执行更加复杂的应用，如数据取证、萨班斯法案(SOX) 符合性验证和数据挖掘图3： NTM网络通信捕获时长NTM集成了屡获大奖的 ClearSight 分析器 (ClearSight Analyzer(CSA) 产品，因而可提供强大的协议分析和解码功能（图4） 。 NTM 还可设置为CSA模式，转变成为同许多普通分析器一样不受分析器捕获缓存空间大小限制的独立协议分析器。图 4: Trace File工作CSA支持Triple-Play，提供适用于大多数音频/视频编解码器的分析工具。它还允许重建和重放音频/视频流，并及时识别网络故障和问题。此外，CSA 还提供了大多数分析器不具备的高端功能。多段梯形图(图5)可显示网络中多个交换结点之间的数据交换过程，以便轻松查明问题根源。CSA支持1,000余种协议(图6) ，包括多数以太网协议。同时提供两种解码引擎选项，使您可以充分利用第三方解码功能。图 5: 梯形图图6： NTM还支持传统的协议分析功能Atlas 和 NTM 平台的一项主要特性是能够捕获和检索复杂的网络信息，并对其进行分类。检索和分类引擎的核心在于其拥有功能强大的关系数据库管理系统(RDMS)，它几乎可以对海量(数TB)网络数据进行实时捕获和分析。然后，可使用这些数据创建独特的分析视图。这些视图对帮助网络工程师主动管理和执行网络服务尤为重要。上述视图显示在 Atlas 工作区中，只需点击几下鼠标便可轻松访问。这与人们使用多功能世界地图的方式类似，首先查看较大范围的地图（如大陆），然后查看较小区域（如省和市）的详细地图，接着进一步查询人口、气候和经济等统计数据。而现在，我们将其运用到IP级以太网网络。该模式提供了一种简单直观的方法来排除网络故障，并且采用一种全新的方式来管理网络并为其提供服务。Atlas目前可支持四种主要的应用层协议：HTTP、H.323、SIP 和RTP。该软件的未来版本将支持更多其他应用协议和功能。以H.323 VoIP应用为例，网络工程师可以查阅过去几天内网络中所有的 H.323(图7)数据。此外，还可以检测通话质量并查看电话主叫方物理地址。若通话MOS分值较低，则表示语音质量较差。工程师便可立即钻取式(drill-down)查看可能存在问题的网络，进而选择是否进一步查看数据包解码和执行数据包分析(图6)。图7： Atlas H.323应用中通话状态分布图通常，很难检测到网络性能瓶颈及问题，对其进行标记和修复则更加困难。Atlas 可提供大量描述网络性能的数据指标，包括衡量多媒体 IP 性能的两个重要指标：网络延迟和抖动；以及衡量应用(如HTTP)Qos水平高低的重要统计指标：服务/应用响应时间和网络流量。所有网络监控分析解决方案的基础，便是对数据帧和数据包的监视和捕获进行精确的时间戳标记, 否则，便无法检测到网络异常或导致报告错误。 在检测到问题后，还可能对故障的根本原因分析造成阻碍。通过 NTP 服务器实现同步，则可对捕获的网络信息、日志文件、报告以及应用通信进行精确的时间戳标记。NTM网络分布式探针管理器和远程监视器最低系统配置要求如下:项目系统配置要求计算机工业标准便捷式/台式计算机, 配备CD光驱以便系统安装处理器Pentium 4 (或相同性能),最低1 GHz (建议为2 GHz)RAM最低512 MB (建议为1 GB)Vista系统，最低2 GB硬盘空间250 MB. 需为Trace File另外配备存储空间建议不要打开大于256 MB的Trace File(单个Trace Fil