視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)測與控制

1、視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)測與控制摘要：視頻系統(tǒng)的應(yīng)用給網(wǎng)絡(luò)容量帶來巨大壓力，為避免網(wǎng)絡(luò)阻塞，對視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)測與控制非常重要。使用開源監(jiān)控軟件Cacti，可以搭建一個出色的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測平臺。使用流媒體技術(shù)傳輸視頻，能夠降低視頻系統(tǒng)流量。在交換機上使用ACL限制視頻的訪問，既能達到控制網(wǎng)絡(luò)流量的目的，又能為視頻系統(tǒng)安全提供保障。組播技術(shù)在視頻傳輸上有絕對優(yōu)勢，使用組播進行視頻傳輸是流量控制的最佳方案。關(guān)鍵詞：視頻系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)流量，Cacti，流媒體，組播技術(shù)The network traffic Monitoring and control of Video systemLI Chao LU H

2、uaqing(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 capacity, to avoid ne

3、twork 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 acl Technology restr

4、icted 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 network flow contr

5、ol.Keywords: video system, network flow, Cacti, Streaming Media, Multicast technology.1、引言當前基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l系統(tǒng)在油田生產(chǎn)、工作中已有應(yīng)用，如作業(yè)施工現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)、辦公樓宇安防監(jiān)視系統(tǒng)、視頻會議等。隨著中石油A11項目的實施推廣，視頻系統(tǒng)的建設(shè)、使用會越來越多。傳輸視頻的網(wǎng)絡(luò)流量要比文本、圖片大很多，大量的視頻數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的承載力是嚴重的考驗。如何對視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量進行監(jiān)測，對視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸進行優(yōu)化，有效的控制流量，這對今后視頻系統(tǒng)在油田生產(chǎn)上的應(yīng)用、發(fā)展有重要意義。2、視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)測對視

6、頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)測、分析是流量控制的前提。只有得到準確的流量數(shù)據(jù)，分析、掌握流量的變化規(guī)律，才能制定合理的流量控制方案。2.1、使用cacti軟件搭建網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測平臺Cacti是一款優(yōu)秀的開源監(jiān)控軟件，他能夠監(jiān)測內(nèi)置snmp agent網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（服務(wù)器系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機等）的多種性能參數(shù)，如CPU使用率、內(nèi)存使用率、網(wǎng)絡(luò)流量、系統(tǒng)運行時間等。Cacti是基于PHP,MySQL,SNMP及RRDTool開發(fā)的，整體結(jié)構(gòu)如下圖：Cacti是用php語言實現(xiàn)，它的主要功能是用snmp協(xié)議獲取數(shù)據(jù)，然后用rrdtool儲存數(shù)據(jù)，snmp抓到數(shù)據(jù)不是存儲在mysql中，而是存在rrdtool生成的rrd

7、文件中，rrdtool對數(shù)據(jù)的更新和存儲就是對rrd文件的處理。當用戶需要查看數(shù)據(jù)的時候，rrdtool從rrd文件調(diào)用數(shù)據(jù)并生成圖表呈現(xiàn)給用戶。Mysql配合PHP程序存儲一些變量數(shù)據(jù)并對變量數(shù)據(jù)進行調(diào)用，如：主機名、主機ip、snmp團體名等變量。Cacti通過WEB來進行配置、管理和顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過合理的參數(shù)設(shè)置，可以把cacti配置成一個出色的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測平臺。cacti每隔5分鐘從監(jiān)測點上采集一次數(shù)據(jù)，對每個監(jiān)測點，可給出按日、周、月、年的4 個流量圖。Cacti的安裝主要有以下幾個步驟：（1）安裝web服務(wù)，可以使用Apache，也可以使用IIS（2）安裝并配置MYSQL。（3）

8、安裝并配置php，配置IIS使其支持PHP，并測試PHP是否安裝成功。（5）安裝RRDTool（6）安裝Net-SNMP（7）安裝cactid（8）安裝Cygwin（9）安裝ActivePerl（10）安裝并設(shè)定cacti，在MySQL里新建數(shù)據(jù)庫cacti。（以上軟件均是開源軟件，可在網(wǎng)上下載免費使用，具體安裝方法可在網(wǎng)上查閱）Cacti使用方法簡述如下：（1）打開瀏覽器輸入http:/your-server/cacti ，默認的登錄帳號和密碼都是admin，登錄后可顯示cacti界面。（2） 界面左上角是兩個選項卡，“console”和“graphs”。console表示控制臺，在此進行所

9、有的配置操作；graphs是用來查看所有監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)圖像。（3）創(chuàng)建監(jiān)測點，首先要建立針對測試目標的監(jiān)測點，這個在Cacti的console面板中的“Devices”欄目中進行，需要輸入測試設(shè)備的IP地址、SNMP相關(guān)參數(shù)等內(nèi)容。（4）查看監(jiān)測點，“Graph Management”欄目中可以看到剛才創(chuàng)建的監(jiān)測點對應(yīng)的圖像。為了方便查看，可以將這些圖像加入到“圖像樹”上。（5）在console控制臺的“New Graphs”欄目中，可以為已有監(jiān)測點添加新的監(jiān)控圖。根據(jù)用戶的需要，可以通過console控制臺下的“Graph Management”欄目，把多個數(shù)據(jù)源合并到一張圖上。（6）可以

10、使用腳本、模板、插件來增強、擴展cacti的功能。要實現(xiàn)對交換機流量的監(jiān)測，需要安裝monitor插件。2.2、對安防視頻監(jiān)視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量的測試、分析使用Cacti網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)對視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量進行了實驗性測試。選擇的測試對象為“采油一廠物質(zhì)供應(yīng)站安防視頻監(jiān)視系統(tǒng)”。該系統(tǒng)使用的設(shè)備全部是?？低暜a(chǎn)品，視頻服務(wù)器型號為DS-7808H。視頻系統(tǒng)經(jīng)過物資站匯聚層交換機，廠核心交換機接入企業(yè)網(wǎng)。測試中，使用了三個用戶訪問點來訪問視頻，一個在物資供應(yīng)站，兩個在廠信息中心。Cacti流量監(jiān)測系統(tǒng)在廠信息中心，對相應(yīng)監(jiān)測點進行監(jiān)測。視頻監(jiān)視系統(tǒng)流量監(jiān)測示意圖如圖所示，藍色圓圈表示流量監(jiān)測點，Cact

11、i流量監(jiān)測系統(tǒng)對六個節(jié)點的流量進行監(jiān)測，得到的數(shù)據(jù)圖表能夠比較全面的反映視頻系統(tǒng)在用戶訪問時的流量傳輸情況。流量監(jiān)測系統(tǒng)使用snmp協(xié)議來獲得各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)(圖中藍色箭頭)，三個用戶訪問端均使用瀏覽器對視頻系統(tǒng)進行訪問，視頻數(shù)據(jù)使用TCP傳輸（圖中的紅色箭頭）。經(jīng)過監(jiān)測，得到的流量監(jiān)測圖如下：視頻流量監(jiān)測圖圖中“視頻服務(wù)器接入口”流量反映的是視頻監(jiān)視系統(tǒng)整體輸入、輸出流量，“物資供應(yīng)站網(wǎng)絡(luò)出口”流量反應(yīng)的是物資供應(yīng)站局域網(wǎng)到廠網(wǎng)絡(luò)的整體輸入、輸出流量，“廠核心交換機物資站入口”流量同“物資供應(yīng)站網(wǎng)絡(luò)出口”流量是同一個流量，只是輸入、輸出互為相反。另外三張圖反映的是三個視頻訪問用戶端電腦的流量。

12、對上圖進行分析，當1號客戶端對視頻系統(tǒng)進行訪問時，“視頻服務(wù)器接入口”流量、“物資供應(yīng)站網(wǎng)絡(luò)出口”流量、“1號客戶端”流量都增加了4M。物資供應(yīng)站視頻系統(tǒng)總共有7個攝像頭，1號通道連接的攝像頭使用D1（4CIF）格式，帶寬為1.5M2M，其他通道的六個攝像頭均使用CIF格式。整個視頻系統(tǒng)的帶寬最大為：2M+0.5M*6=5M，最小為1.5M+0.25M*6=3M。cacti監(jiān)測到每個客戶端訪問流量是4M，比較準確。當3號客戶端同時對視頻系統(tǒng)進行訪問時，“視頻服務(wù)器接入口”流量、“物資供應(yīng)站網(wǎng)絡(luò)出口”流量又增加了4M，流量累計增加了8M，2號客戶端也加入對視頻系統(tǒng)進行訪問時，流量累計增加了12M

13、。得出結(jié)論，隨著視頻系統(tǒng)訪問用戶數(shù)量的增加，視頻流量將成倍增長。3、視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量的控制不加以控制的使用網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻，很容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞。需要使用相應(yīng)的技術(shù)手段，改變視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，有效的控制視頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量。3.1、使用流媒體傳輸視頻?？低暪踞槍ψ约旱木W(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備開發(fā)了軟件iVMS-4200，并結(jié)合該軟件的使用，提供了多種視頻系統(tǒng)部署方案。其顯著特點是使用了流媒體技術(shù)，大大降低了視頻系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流量。針對局域網(wǎng)的部署方案能夠?qū)崿F(xiàn)多個客戶端從設(shè)備取流，無本地硬盤錄像和重要錄像雙備份等功能。需要的基本硬件設(shè)備主要有，網(wǎng)絡(luò)攝像機、PC客戶端一臺、iVMS-4200 PCNVR客戶端一臺、

14、流媒體服務(wù)器一臺、存儲服務(wù)器一臺、交換機或者路由器。該方案需要安裝 iVMS-4200 客戶端、流媒體服務(wù)器、iVMS-4200 PCNVR 以及存儲服務(wù)器。使用簡化的局域網(wǎng)方案對物資供應(yīng)站視頻系統(tǒng)進行了部署，用戶端均使用iVMS-4200 客戶端軟件進行視頻訪問。局域網(wǎng)部署方案的簡化模式在這種部署方案下測試的視頻流量結(jié)果如下圖：使用iVMS-4200客戶端訪問視頻流量如圖所示，1號客戶端、2號客戶端在使用iVMS-4200軟件進行視頻訪問時，同樣一次傳輸7個畫面，流量都是1M左右，視頻服務(wù)器接入口流量為2M左右。與使用瀏覽器訪問視頻系統(tǒng)相比流量降低70%多。3.2、使用交換機控制視頻系統(tǒng)的訪

15、問現(xiàn)在大多數(shù)智能交換機都有端口限流功能。可以根據(jù)需要，把某一端口帶寬控制在其固定帶寬以下的任意數(shù)值。限制了端口帶寬，該端口下聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、設(shè)備的整體輸入、輸出流量就被限制一定范圍內(nèi)。這樣可以防止因某些業(yè)務(wù)流量過大，影響其他業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。對物資供應(yīng)站視頻系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入端口做了限流，在把帶寬分別調(diào)整為50M、20M、10M的情況下，做了訪問測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)端口帶寬使用率達到80%時，視頻畫面幾乎全部靜止，網(wǎng)絡(luò)已嚴重阻塞。使用交換機端口限流，可以避免因視頻流量過大，影響生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸。它是以犧牲視頻傳輸質(zhì)量為代價的，不是流量控制的好方法。在交換機上合理的部署ACL（訪問控制列表），既能控制視頻系統(tǒng)

16、訪問的用戶，也能控制視頻的訪問方式。使用基本ACL通過對訪問IP的控制，能夠指定相關(guān)人員訪問視頻系統(tǒng)，禁止其他人員訪問?？刂屏嗽L問人數(shù)也就控制了流量，同時為視頻系統(tǒng)安全訪問提供了保障。使用高級ACL可以控制視頻系統(tǒng)的訪問方式，比如只放開視頻服務(wù)器的8000端口（該端口是iVMS-4200軟件訪問的制定端口），禁止其他端口，使用戶只能使用iVMS-4200軟件訪問視頻，也能起到降低視頻傳輸流量的作用。3.3、使用組播技術(shù)傳輸視頻組播技術(shù)是為優(yōu)化使用網(wǎng)絡(luò)資源而產(chǎn)生的，通常用于多點工作方式下的應(yīng)用中。他的核心思想是，數(shù)據(jù)發(fā)送者向一個組地址發(fā)送信息，接收者只需加入到這個組就可以接收信息，所有的接收者接

17、收的是同一個數(shù)據(jù)流。發(fā)送方僅發(fā)一份數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包只在需要的地方才會被復(fù)制分發(fā)，無論有多少個目標地址，在網(wǎng)絡(luò)的任何一條鏈路上只傳送單一的數(shù)據(jù)包。組中成員是動態(tài)的，可以根據(jù)自己的意愿隨意加入或退出。單播、組播數(shù)據(jù)傳輸示意圖組播技術(shù)在多點視頻數(shù)據(jù)傳輸方面具有很大的優(yōu)勢，可以減少不必要的重疊發(fā)送，減輕了系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的負擔，提高了CPU資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，極大地改善了視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。組播傳輸是通過組播協(xié)議實現(xiàn)的，組播協(xié)議分為主機-路由器之間的組成員關(guān)系協(xié)議和路由器-路由器之間的組播路由協(xié)議。組成員關(guān)系協(xié)議使用的是IGMP(互連網(wǎng)組管理協(xié)議)。PIM是當前使用最多的組播路由協(xié)議，稱為協(xié)議無關(guān)組播

18、。PIM定義了兩種模式：密集模式(PIM-DM)和稀疏模式（PIM-SM），密集模式通常用于組成員比較密集、帶寬比較高的網(wǎng)絡(luò)中，采用 “擴散/剪枝”機制建立傳輸路徑。稀疏模式通常用于組成員比較稀疏、帶寬資源有限的網(wǎng)絡(luò)中，采用共享樹機制進行組播數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。IANA（互聯(lián)網(wǎng)編號授權(quán)委員會）把D類地址空間分配給IP組播。即：從到55為IP組播地址的范圍。物質(zhì)供應(yīng)站安防視頻監(jiān)視系統(tǒng)支持組播，首先要開啟視頻服務(wù)器DS-7808H的組播傳輸模式，設(shè)置組地址為。使用PIM稀疏模式對視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)進行了組播部署，在途經(jīng)的所有交換機上都做了相應(yīng)的組播配置（配置命令從略）。訪問端需要使用iVMS-4200軟件才能實現(xiàn)視頻畫面的組播傳輸。使用Cacti對該視頻系統(tǒng)的組播傳輸進行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如下圖：使用組播傳輸視頻流量監(jiān)測圖如圖所示，在信息中心使用兩臺客戶端同時對視頻系統(tǒng)進行訪問，每臺客戶端都產(chǎn)生了1M的網(wǎng)絡(luò)流量。此時在“視頻服務(wù)器接入口”、“物資供應(yīng)站網(wǎng)絡(luò)出口”、“廠核心交換機物資站接入口”處，視頻傳輸產(chǎn)生的流量也是1M，流量并沒有隨訪問用戶端的增加進行累加。4、結(jié)論使用cacti軟件搭建的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測平臺能夠?qū)σ曨l系統(tǒng)流量進行準確的監(jiān)測。視頻系統(tǒng)流量與訪問用戶數(shù)量