视频系统网络流量的监测与控制

1、视频系统网络流量的监测与控制摘要：视频系统的应用给网络容量带来巨大压力， 为避免网络阻塞， 对视频系统 网络流量的监测与控制非常重要。使用开源监控软件 Cacti ，可以搭建一个出色 的网络流量监测平台。 使用流媒体技术传输视频， 能够降低视频系统流量。 在交 换机上使用ACL限制视频的访问，既能达到控制网络流量的目的，又能为视频系 统安全提供保障。 组播技术在视频传输上有绝对优势， 使用组播进行视频传输是 流量控制的最佳方案。关键词： 视频系统，网络流量， Cacti ，流媒体，组播技术The network traffic Monitoring and control of Video s

2、ystemLI Chao LU Huaqing(Daqing oilfield co., LTD. The first production plant's the information center 163001,lichao_a)(Daqing oilfield co., LTD. The first production plant's the information center 163001luhuaqinga )Abstract: The application of video system bring great pressure to network cap

3、acity, to avoid network congestion, network traffic monitoring and control of video system is very important. Using open source monitoring software Cacti, can build a good platform for the network traffic monitoring. Using Streaming Media Technology, can reduce network traffic video system. Using ac

4、l Technology restricted access to video on switches, can not only achieve the goal of control network traffic, and to provide assurance that video system security. Multicast technology in video transmission has absolute advantages, the use of multicast transmission of video is the best solution for

5、network flow control.Keywords: video system, network flow, Cacti, Streaming Media, Multicast technology.1、引言当前基于网络传输的视频系统在油田生产、工作中已有应用，如作业施工现场监视系统、办公楼宇安防监视系统、视频会议等。随着中石油A11项目的实施 推广，视频系统的建设、使用会越来越多。传输视频的网络流量要比文本、图片 大很多，大量的视频数据对网络带宽的承载力是严重的考验。如何对视频系统网 络流量进行监测，对视频系统网络传输进行优化，有效的控制流量，这对今后视 频系统在油田生产上的应用、发

6、展有重要意义。2、视频系统网络流量的监测对视频系统网络流量的监测、分析是流量控制的前提。只有得到准确的流量 数据，分析、掌握流量的变化规律，才能制定合理的流量控制方案。2.1、使用cacti软件搭建网络流量监测平台Cacti是一款优秀的开源监控软件，他能够监测内置sn mp age nt网络设备（服务器系统、网络交换机等）的多种性能参数，如CPU使用率、内存使用率、网络流量、系统运行时间等。Cacti是基于PHP,MySQL,SNMP RRDTool开发的,整体结构如下图：Cacti是用php语言实现，它的主要功能是用 snmp协议获取数据，然后用 rrdtool储存数据，snmp抓到数据不是

7、存储在 mysql中，而是存在rrdtool生成 的rrd文件中，rrdtool对数据的更新和存储就是对rrd文件的处理。当用户需 要查看数据的时候，rrdtool从rrd文件调用数据并生成图表呈现给用户。Mysql 配合PHP程序存储一些变量数据并对变量数据进行调用，如：主机名、主机 ip、 snmp团体名等变量。Cacti通过WE来进行配置、管理和显示监测数据。通过合理的参数设置， 可以把 cacti 配置成一个出色的网络流量监测平台。 cacti 每隔 5 分钟从监测点 上采集一次数据，对每个监测点，可给出按日、周、月、年的 4 个流量图。Cacti 的安装主要有以下几个步骤：（1）安装

8、web服务，可以使用Apache,也可以使用IIS（2）安装并配置MYSQL（3）安装并配置php，配置IIS使其支持PHP并测试PHP是否安装成功。（ 5）安装 RRDTool（ 6）安装 Net-SNMP（ 7）安装 cactid（ 8）安装 Cygwin（ 9）安装 ActivePerl（10）安装并设定cacti，在MySQ里新建数据库cacti。（以上软件均是开源软件， 可在网上下载免费使用， 具体安装方法可在网上查阅）Cacti 使用方法简述如下：（ 1） 打开浏览器输入 http:/your-server/cacti，默认的登录帐号和密码都是admin，登录后可显示 cacti

9、界面。（2） 界面左上角是两个选项卡，“ con sole ”和“ graphs ”。con sole表示控制 台，在此进行所有的配置操作； graphs 是用来查看所有监测点的监测数 据图像。（ 3） 创建监测点，首先要建立针对测试目标的监测点， 这个在 Cacti 的 console 面板中的“ Devices”栏目中进行，需要输入测试设备的IP地址、SNMP相关参数等内容。（4）查看监测点，“ Graph Managemen”栏目中可以看到刚才创建的监测点对 应的图像。为了方便查看，可以将这些图像加入到“图像树”上。（5） 在con sole控制台的“ NewGraphs”栏目中，可以为

10、已有监测点添加新的 监控图。根据用户的需要，可以通过console 控制台下的“ GraphManagemen”t 栏目，把多个数据源合并到一张图上（6）可以使用脚本、模板、插件来增强、扩展 cacti的功能。要实现对交换机流量的监测，需要安装monitor插件2.2、对安防视频监视系统网络流量的测试、分析使用Cacti网络流量监测系统对视频系统网络流量进行了实验性测试。选择的测试对象为“采油一厂物质供应站安防视频监视系统”。该系统使用的设备全部是海康威视产品，视频服务器型号为DS-7808H视频系统经过物资站汇聚层一个在物资供应站，两个在厂信息中心Cacti流量监测系统在厂信息中心，对交换机

11、，厂核心交换机接入企业网。测试中，使用了三个用户访问点来访问视频,相应监测点进行监测视频监视系统流量监测示意图如图所示，蓝色圆圈表示流量监测点，Cacti流量监测系统对六个节点的流 量进行监测，得到的数据图表能够比较全面的反映视频系统在用户访问时的流量 传输情况。流量监测系统使用snmp协议来获得各监测点的数据（图中蓝色箭头）， 三个用户访问端均使用浏览器对视频系统进行访问，视频数据使用TCP传输（图 中的红色箭头）。经过监测，得到的流量监测图如下:wuzHhan - froffle - Llhamel i -D-' I *iAbi if a-tafl IbSiiAmICiUZ80岛$

12、电££Hinisjrfli 齐IVUiq阳!D ZFO1 Inbu*Cara rd f M M 心呻 T D M Mumuh II 51MOUBMjfKi3734 II2H42k MbrtvHB94B - Trifle 甲旳祝朗测比誌问奪户塢】(萍息中应)1344WWWwMMliwWWT|bv4*tt说聲議F”U »UdMt 1哄网 Qjn>Hi iJI Ufc比阿IS J?®-升ftfl* _MmMK4QrhjXX14-in1l> J r 01 EWItvaD KI7Q1 Intxxrsa cuwn 3-D M An rapsWtawjn

13、SV M心如问會出M7.S2 uWTJMm Traffie - i3igMHlrlniarnatl jQhJ-ww ijod血出mm*'nTiiaHDhnqibpho.ii)Fi：Xn*M加 iir M惟愠 巧打 bi.1 也ueICymrl UTB Amiw* 刃" Maimer 4 7 M gBMfl CuHtffl 4 IlM Av4i«M 占® 算 MMriWn 4血日出I馆忆-升ami; - QKjflPdEZnrt霰IErm耐 Ml FItJT-QI馆忆-升ami; - QKjflPdEZnrt霰IEWUMWI - riHmv- EEpir喇诃

14、命%viribMd 3wh tHM 漏才吟 頁 ft. Mfcju«4H 和軻些 mu brw 阿*19V? M IAoiikI Cuirvrl >!.< 17 k.IDBQk hidiinun 1 U W Qj«rn| r»J4i!十巒叭Mc印vMtuiwnl 4 ift视频流量监测图图中“视频服务器接入口”流量反映的是视频监视系统整体输入、输出流 量，“物资供应站网络出口”流量反应的是物资供应站局域网到厂网络的整体输 入、输出流量，“厂核心交换机物资站入口”流量同“物资供应站网络出口”流 量是同一个流量，只是输入、输出互为相反。另外三张图反映的是三

15、个视频访问 用户端电脑的流量。对上图进行分析，当1号客户端对视频系统进行访问时，“视频服务器接入 口”流量、“物资供应站网络出口”流量、“ 1号客户端”流量都增加了 4M物资 供应站视频系统总共有7个摄像头，1号通道连接的摄像头使用D1(4CIF)格式, 带宽为1.5M2M其他通道的六个摄像头均使用 CIF格式。整个视频系统的带 宽最大为：2M+0.5M*6=5M最小为1.5M+0.25M*6=3M cacti监测到每个客户端 访问流量是4M比较准确。当3号客户端同时对视频系统进行访问时，“视频服 务器接入口”流量、“物资供应站网络出口”流量又增加了 4M流量累计增加了 8M 2号客户端也加入

16、对视频系统进行访问时， 流量累计增加了 12M得出结论, 随着视频系统访问用户数量的增加，视频流量将成倍增长。3、视频系统网络流量的控制不加以控制的使用网络传输视频，很容易造成网络阻塞。需要使用相应的技术手段，改变视频系统网络传输方式，有效的控制视频系统网络流量3.1、使用流媒体传输视频海康威视公司针对自己的网络视频设备开发了软件iVMS-4200,并结合该软件的使用，提供了多种视频系统部署方案。其显著特点是使用了流媒体技术，大 大降低了视频系统的网络流量。针对局域网的部署方案能够实现多个客户端从设 备取流，无本地硬盘录像和重要录像双备份等功能。 需要的基本硬件设备主要有， 网络摄像机、PC客

17、户端一台、iVMS-4200 PCNV客户端一台、流媒体服务器一台、 存储服务器一台、交换机或者路由器。该方案需要安装iVMS-4200客户端、流媒体服务器、iVMS-4200 PCNVR以及存储服务器。使用简化的局域网方案对物资供应站视频系统进行了部署，用户端均使用 iVMS-4200客户端软件进行视频访问。v»j 倉局域网部署方案的简化模式在这种部署方案下测试的视频流量结果如下图:wuZHKiii - Tranle - Emvwn w *¥«w wb e Mlinivi U *N 13 I»JQ*«r!W ID <R 11 Cmn 3

18、-k?W亠*+WS jriM D«nwl Cuasni liM-htL 吟 175BT k Ujie nun I-K Wuaztian -TtAflk GMMEm&owii iii i num CuiMt 1X> W JLvna BkMk: U*1jIUH. 1?3 U 寸血g Cuwrt2M M Mainuv 93r Mg TrJTb：石31«力wnMIQ厂核心匸擢札fe汨站搖人b,iLii讨6iilU-也 8* MiinriSi R 血 13 凶Bflrnft if p 1JH niuid Cunri 3 Si 11 Juu- TJON lUunw 14A

19、U DAnrai Cuwrrt IJD hl尿g SHfc aAujw S744WPKt-nM伽師F*htakr|14T it 呻畦 IhWHfll® 0 it ItS512 Traffic - CgH«ETi«frrtib,1ffi2口Mmanan Poffs EiwntMrCM4使用iVMS-4200客户端访问视频流量如图所示，1号客户端、2号客户端在使用iVMS-4200软件进行视频访问时, 同样一次传输7个画面，流量都是1M左右，视频服务器接入口流量为 2M左右 与使用浏览器访问视频系统相比流量降低 70%多。3.2、使用交换机控制视频系统的访问现在大多数

20、智能交换机都有端口限流功能。可以根据需要，把某一端口带宽控制在其固定带宽以下的任意数值。限制了端口带宽，该端口下联的网络、系统、 设备的整体输入、输出流量就被限制一定范围内。这样可以防止因某些业务流量 过大，影响其他业务的网络传输。对物资供应站视频系统的网络接入端口做了限 流，在把带宽分别调整为50M 20M 10M的情况下，做了访问测试。结果发现端 口带宽使用率达到80%寸，视频画面几乎全部静止，网络已严重阻塞。使用交换 机端口限流，可以避免因视频流量过大，影响生产数据的传输。它是以牺牲视频 传输质量为代价的，不是流量控制的好方法。在交换机上合理的部署 ACL（访问控制列表），既能控制视频系

21、统访问的用 户，也能控制视频的访问方式。使用基本 ACL通过对访问IP的控制，能够指定 相关人员访问视频系统，禁止其他人员访问。控制了访问人数也就控制了流量， 同时为视频系统安全访问提供了保障。使用高级ACL可以控制视频系统的访问方 式，比如只放开视频服务器的 8000端口（该端口是iVMS-4200软件访问的制定 端口），禁止其他端口，使用户只能使用iVMS-4200软件访问视频，也能起到降 低视频传输流量的作用。3.3、使用组播技术传输视频组播技术是为优化使用网络资源而产生的，通常用于多点工作方式下的应用 中。他的核心思想是，数据发送者向一个组地址发送信息， 接收者只需加入到这 个组就可以

22、接收信息，所有的接收者接收的是同一个数据流。 发送方仅发一份数 据包，该数据包只在需要的地方才会被复制分发，无论有多少个目标地址，在网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。 组中成员是动态的，可以根据自己的 意愿随意加入或退出。单播、组播数据传输示意图组播技术在多点视频数据传输方面具有很大的优势， 可以减少不必要的重叠 发送，减轻了系统和网络的负担，提高了 CPU资源和网络带宽的利用率，极大地 改善了视频数据传输的实时性。组播传输是通过组播协议实现的，组播协议分为主机 -路由器之间的组成员 关系协议和路由器-路由器之间的组播路由协议。组成员关系协议使用的是 IGMP互连网组管理协议）。PIM是

23、当前使用最多的组播路由协议，称为协议无关组播。PIM定义了两种模式：密集模式（PIM-DM）和稀疏模式（PIM-SM，密集模 式通常用于组成员比较密集、带宽比较高的网络中，采用“扩散/剪枝”机制建立传输路径。稀疏模式通常用于组成员比较稀疏、 带宽资源有限的网络中，采用共享树机制进行组播数据包转发。IANA（互联网编号授权委员会）把D类地址空 间分配给IP组播。即：从到55为IP组播地址的范围。物质供应站安防视频监视系统支持组播，首先要开启视频服务器DS-7808H的组播传输模式，设置组地址为 。使用PIM稀疏模式对视频传输网络进行了

24、组播部署，在途经的所有交换机上都做了相应的组播配置（配置命令从略）。访问端需要使用iVMS-4200软件才能实现视频画面的组播传输。使用Cacti 对该视频系统的组播传输进行了监测，监测结果如下图：wunzhnn nraffc EPwRofnan*useil 19 00zjaoabMsareayg心 ia.gI 44 WWWJtW W2 I wFrjJfic吐nd也Hln|iuM ftFWfflJuhpnp 1Q|U UpnnF t 井 ¥OtAund CurviE I曲. 如1士 佶虻 I MaaiTMT 1H h m闻gClhw* T«J Iik Criteria CU

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