基于TCP/IP 的网络健康在线监测系统设计

钱 幸，王思谨，李基瑞

（国网浙江宁波市奉化区供电公司，浙江 宁波 315100）

1 背景介绍

网络使用TCP/IP 协议进行连通，通过传输层协议保证数据的可靠传输。TCP／IP 传输层最主要的协议是TCP 和UDP[1-2]。TCP 通过累计确认来判断消息传输成功或失败，并以此调整传输行为来确保通信数据的完整性；UDP 是一种不接受确认和流控制的简单协议。这两种传输协议具有不同的特征，并在网络中承担不同的服务。目前，由于供电公司开发了很多维护电力稳定运行的配套系统，借助网络实现实时监测电力状态，一旦网络不稳定，会给电网系统运行及电力安全管控造成巨大影响，因此供电公司十分重视系统内网络的稳定性与安全性[3]。

为此，本文研发一款基于TCP/IP 网络连接在线监测系统，实时监测网络健康状况，并图像展示，同时实现异常网站访问的自动报警功能。

2 主要功能

2.1 带宽监测

结合供电所分布的拓扑结构图，定时监测整体网络的带宽、延时和网络波动，生成流量拓扑图，以不同颜色表示网络健康状况，拥堵的显示为红色，畅通的显示为绿色，繁忙的显示为橙色。通过点击相应线路，可显示具体数据，如线路总流量、线路广播浏览及线路丢包率等信息。

2.2 广播风暴监测

目前，供电所的局大楼内网是两层交换机架构的，所以如果其中有一台设备广播大数据包，则整个局域网就会瘫痪，因此需要及时地发现异常广播的设备。本文设计的系统可通过检测交换机异常数据，判断并定位异常设备。首先通过Python 技术抓取交换机数据，当检测到的ARP 数据包远远大于实际发送量，则判断该设备为异常设备，并进行实时警报。此外，在发现局域网中有某台设备一直广播无用的数据包时，系统能够及时的报警并提供广播的IP 地址，避免整体网络陷入瘫痪，系统同时还具有连通状态、IP 地址冲突检测及ARP 攻击检测等功能，从多方面展示网络的健康程度，如图1 所示。

图1 网络实时健康度监测

2.3 异常网站访问监控

随着智能化的升级，越来越多的自助终端设备在供电公司投入使用。但同时现在的网络病毒无处不在，扩散性越来越强，一旦某一台电脑中毒，就会导致整个局域网瘫痪。因此需要对局域网内的每一台自助终端进行监测是否访问异常网站。

系统通过抓取交换机中数据包镜像，分析数据包的源、末地址，从而达到监控电脑IP 的访问目标地址的目的，具体实现如下两个功能。

（1）学习：通过一段时间来学习并进行数据统计，将内网终端频繁访问的目标地址设为白名单。如果电脑访问白名单列表中的IP，则不警告。

（2）报警：如果来自内网的IP，访问了白名单列表以外的地址，则给管理员报警，并实时展示，如图2 所示。

图2 可疑主机IP 监控及警报

3 优势分析

系统实施前，当网络堵塞时，需要到交换机上去查看所有链路的流量情况，查出哪条链路出现堵塞，并且不能找到链路堵塞的原因。因为营业厅是对外开放的，所以营业厅是最容易被攻击的。此外，当系统被攻击后，并没有实时的报警机制，需要很长的时间才能被发现，严重影响了系统的安全性。

系统实施后，系统能够实时的反应路由拓扑中所有链路的流量情况，用不同的颜色标识出来，直观的了解到实时的流量带宽状态，及时发现有可能会堵塞的链路，主动排查。当出现广播风暴时，系统能够及时的监测出是哪个终端发出广播包，及时的发现问题。此外，系统会实时的监测营业厅的TCP 包，当营业厅的终端访问不该访问的地址时，及时地发出警报，及时地发现有可能的攻击。

4 结论

本文设计并开发了一款基于TCP/IP 的网络连接在线监测系统，通过实时考察网络运行时的各项质量指标，能够迅速定位网络故障所在，并实时展示与警报，便于工作人员及时发现问题，进而提高网络的安全性和稳定性，充分发挥网络效能。