1、視頻系統網絡流量的監測與控制摘要：視頻系統的應用給網絡容量帶來巨大壓力，為避免網絡阻塞，對視頻系統網絡流量的監測與控制非常重要。使用開源監控軟件Cacti，可以搭建一個出色的網絡流量監測平臺。使用流媒體技術傳輸視頻，能夠降低視頻系統流量。在交換機上使用ACL限制視頻的訪問，既能達到控制網絡流量的目的，又能為視頻系統安全提供保障。組播技術在視頻傳輸上有絕對優勢，使用組播進行視頻傳輸是流量控制的最佳方案。關鍵詞：視頻系統，網絡流量，Cacti，流媒體，組播技術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、引言當前基于網絡傳輸的視頻系統在油田生產、工作中已有應用，如作業施工現場監視系統、辦公樓宇安防監視系統、視頻會議等。隨著中石油A11項目的實施推廣，視頻系統的建設、使用會越來越多。傳輸視頻的網絡流量要比文本、圖片大很多，大量的視頻數據對網絡帶寬的承載力是嚴重的考驗。如何對視頻系統網絡流量進行監測，對視頻系統網絡傳輸進行優化，有效的控制流量，這對今后視頻系統在油田生產上的應用、發展有重要意義。2、視頻系統網絡流量的監測對視

6、頻系統網絡流量的監測、分析是流量控制的前提。只有得到準確的流量數據，分析、掌握流量的變化規律，才能制定合理的流量控制方案。2.1、使用cacti軟件搭建網絡流量監測平臺Cacti是一款優秀的開源監控軟件，他能夠監測內置snmp agent網絡設備（服務器系統、網絡交換機等）的多種性能參數，如CPU使用率、內存使用率、網絡流量、系統運行時間等。Cacti是基于PHP,MySQL,SNMP及RRDTool開發的，整體結構如下圖：Cacti是用php語言實現，它的主要功能是用snmp協議獲取數據，然后用rrdtool儲存數據，snmp抓到數據不是存儲在mysql中，而是存在rrdtool生成的rrd

7、文件中，rrdtool對數據的更新和存儲就是對rrd文件的處理。當用戶需要查看數據的時候，rrdtool從rrd文件調用數據并生成圖表呈現給用戶。Mysql配合PHP程序存儲一些變量數據并對變量數據進行調用，如：主機名、主機ip、snmp團體名等變量。Cacti通過WEB來進行配置、管理和顯示監測數據。通過合理的參數設置，可以把cacti配置成一個出色的網絡流量監測平臺。cacti每隔5分鐘從監測點上采集一次數據，對每個監測點，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，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）安裝并設定cacti，在MySQL里新建數據庫cacti。（以上軟件均是開源軟件，可在網上下載免費使用，具體安裝方法可在網上查閱）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是用來查看所有監測點的監測數據圖像。（3）創建監測點，首先要建立針對測試目標的監測點，這個在Cacti的console面板中的“Devices”欄目中進行，需要輸入測試設備的IP地址、SNMP相關參數等內容。（4）查看監測點，“Graph Management”欄目中可以看到剛才創建的監測點對應的圖像。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，可以為已有監測點添加新的監控圖。根據用戶的需要，可以通過console控制臺下的“Graph Management”欄目，把多個數據源合并到一張圖上。（6）可以

10、使用腳本、模板、插件來增強、擴展cacti的功能。要實現對交換機流量的監測，需要安裝monitor插件。2.2、對安防視頻監視系統網絡流量的測試、分析使用Cacti網絡流量監測系統對視頻系統網絡流量進行了實驗性測試。選擇的測試對象為“采油一廠物質供應站安防視頻監視系統”。該系統使用的設備全部是海康威視產品，視頻服務器型號為DS-7808H。視頻系統經過物資站匯聚層交換機，廠核心交換機接入企業網。測試中，使用了三個用戶訪問點來訪問視頻，一個在物資供應站，兩個在廠信息中心。Cacti流量監測系統在廠信息中心，對相應監測點進行監測。視頻監視系統流量監測示意圖如圖所示，藍色圓圈表示流量監測點，Cact

11、i流量監測系統對六個節點的流量進行監測，得到的數據圖表能夠比較全面的反映視頻系統在用戶訪問時的流量傳輸情況。流量監測系統使用snmp協議來獲得各監測點的數據(圖中藍色箭頭)，三個用戶訪問端均使用瀏覽器對視頻系統進行訪問，視頻數據使用TCP傳輸（圖中的紅色箭頭）。經過監測，得到的流量監測圖如下：視頻流量監測圖圖中“視頻服務器接入口”流量反映的是視頻監視系統整體輸入、輸出流量，“物資供應站網絡出口”流量反應的是物資供應站局域網到廠網絡的整體輸入、輸出流量，“廠核心交換機物資站入口”流量同“物資供應站網絡出口”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進行訪問時，“視頻服務器接入口”流量、“物資供應站網絡出口”流量、“1號客戶端”流量都增加了4M。物資供應站視頻系統總共有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。整個視頻系統的帶寬最大為：2M+0.5M*6=5M，最小為1.5M+0.25M*6=3M。cacti監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進行訪問時，“視頻服務器接入口”流量、“物資供應站網絡出口”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進行訪問時，流量累計增加了12M

13、。得出結論，隨著視頻系統訪問用戶數量的增加，視頻流量將成倍增長。3、視頻系統網絡流量的控制不加以控制的使用網絡傳輸視頻，很容易造成網絡阻塞。需要使用相應的技術手段，改變視頻系統網絡傳輸方式，有效的控制視頻系統網絡流量。3.1、使用流媒體傳輸視頻海康威視公司針對自己的網絡視頻設備開發了軟件iVMS-4200，并結合該軟件的使用，提供了多種視頻系統部署方案。其顯著特點是使用了流媒體技術，大大降低了視頻系統的網絡流量。針對局域網的部署方案能夠實現多個客戶端從設備取流，無本地硬盤錄像和重要錄像雙備份等功能。需要的基本硬件設備主要有，網絡攝像機、PC客戶端一臺、iVMS-4200 PCNVR客戶端一臺、

14、流媒體服務器一臺、存儲服務器一臺、交換機或者路由器。該方案需要安裝 iVMS-4200 客戶端、流媒體服務器、iVMS-4200 PCNVR 以及存儲服務器。使用簡化的局域網方案對物資供應站視頻系統進行了部署，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，視頻服務器接入口流量為2M左右。與使用瀏覽器訪問視頻系統相比流量降低70%多。3.2、使用交換機控制視頻系統的訪

15、問現在大多數智能交換機都有端口限流功能。可以根據需要，把某一端口帶寬控制在其固定帶寬以下的任意數值。限制了端口帶寬，該端口下聯的網絡、系統、設備的整體輸入、輸出流量就被限制一定范圍內。這樣可以防止因某些業務流量過大，影響其他業務的網絡傳輸。對物資供應站視頻系統的網絡接入端口做了限流，在把帶寬分別調整為50M、20M、10M的情況下，做了訪問測試。結果發現端口帶寬使用率達到80%時，視頻畫面幾乎全部靜止，網絡已嚴重阻塞。使用交換機端口限流，可以避免因視頻流量過大，影響生產數據的傳輸。它是以犧牲視頻傳輸質量為代價的，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

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，能夠指定相關人員訪問視頻系統，禁止其他人員訪問。控制了訪問人數也就控制了流量，同時為視頻系統安全訪問提供了保障。使用高級ACL可以控制視頻系統的訪問方式，比如只放開視頻服務器的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、使用組播技術傳輸視頻組播技術是為優化使用網絡資源而產生的，通常用于多點工作方式下的應用中。他的核心思想是，數據發送者向一個組地址發送信息，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、收的是同一個數據流。發送方僅發一份數據包，該數據包只在需要的地方才會被復制分發，無論有多少個目標地址，在網絡的任何一條鏈路上只傳送單一的數據包。組中成員是動態的，可以根據自己的意愿隨意加入或退出。單播、組播數據傳輸示意圖組播技術在多點視頻數據傳輸方面具有很大的優勢，可以減少不必要的重疊發送，減輕了系統和網絡的負擔，提高了CPU資源和網絡帶寬的利用率，極大地改善了視頻數據傳輸的實時性。組播傳輸是通過組播協議實現的，組播協議分為主機-路由器之間的組成員關系協議和路由器-路由器之間的組播路由協議。組成員關系協議使用的是IGMP(互連網組管理協議)。PIM是當前使用最多的組播路由協議，稱為協議無關組播

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、帶寬比較高的網絡中，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、帶寬資源有限的網絡中，采用共享樹機制進行組播數據包轉發。IANA（互聯網編號授權委員會）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。物質供應站安防視頻監視系統支持組播，首先要開啟視頻服務器DS-7808H的組播傳輸模式，設置組地址為。使用PIM稀疏模式對視頻傳輸網絡進行了組播部署，在途經的所有交換機上都做了相應的組播配置（配置命令從略）。訪問端需要使用iVMS-4200軟件才能實現視頻畫面的組播傳輸。使用Cacti對該視頻系統的組播傳輸進行了監測，監測結果如下圖：使用組播傳輸視頻流量監測圖如圖所示，在信息中心使用兩臺客戶端同時對視頻系統進行訪問，每臺客戶端都產生了1M的網絡流量。此時在“視頻服務器接入口”、“物資供應站網絡出口”、“廠核心交換機物資站接入口”處，視頻傳輸產生的流量也是1M，流量并沒有隨訪問用戶端的增加進行累加。4、結論使用cacti軟件搭建的網絡流量監測平臺能夠對視頻系統流量進行準確的監測。視頻系統流量與訪問用戶數量