網絡質量分析NQA（Network Quality Analysis）是一種實時的網絡性能探測和統計技術，可以對響應時間、網絡抖動、丟包率等網絡指標進行統計。NQA能夠實時監(jiān)視網絡服務質量，在網絡發(fā)生故障時進行有效的故障診斷和定位。

1. 為什么需要NQA

隨著運營商增值業(yè)務的開展，用戶和運營商對QoS（Quality of Service）的相關要求越來越高，特別是在傳統的IP網絡承載語音和視頻業(yè)務后，運營商與客戶之間簽訂SLA（Service Level Agreement）成為普遍現象。

為了讓用戶看到承諾的帶寬是否達到需求，運營商需要提供相關的時延、抖動、丟包率等相關的統計參數，以及時了解網絡的性能狀況。傳統的網絡性能分析方法（如Ping、Tracert等）已經不能滿足用戶對業(yè)務多樣性和監(jiān)測實時性的要求。

NQA可以實現對網絡運行狀況的準確測試，輸出統計信息。NQA可以監(jiān)測網絡上運行的多種協議的性能，使運營商能夠實時采集到各種網絡運行指標，例如：HTTP的總時延、TCP連接時延、DNS解析時延、文件傳輸速率、FTP連接時延、DNS解析錯誤率等。通過對這些指標進行控制，運營商可以為用戶提供不同等級的網絡服務。同時，NQA也是網絡故障診斷和定位的有效工具。

2. NQA工作原理

NQA客戶端和服務器 NQA測試中，把測試兩端稱為客戶端和服務器端（或者稱為源端和目的端），NQA的測試是由客戶端（源端）發(fā)起。客戶端根據測試例的測試類型，構造符合相應協議的報文并打上時間戳，再發(fā)送至服務器端。

NQA服務器負責處理NQA客戶端發(fā)來的測試報文，通過偵聽指定IP地址和端口號的報文對客戶端發(fā)起的測試進行響應。客戶端根據發(fā)送和接收報文來計算各項性能指標，如連通性、時延、丟包率等。

3.NQA測試例處理機制

ICMP測試

ICMP測試是通過發(fā)送ICMP報文來判斷目的地的可達性、計算網絡響應時間及丟包率。

源端向目的端發(fā)送構造的ICMP Echo Request報文。目的端收到報文后，直接回應ICMP Echo Reply報文給源端。

源端收到報文后，通過計算源端接收時間和源端發(fā)送時間之差，計算出源端到目的端的通信時間，從而清晰的反映出網絡性能及網絡暢通情況。

Trace測試

Trace測試用于檢測源端到目的端的轉發(fā)路徑，并沿該路徑記錄源設備到中間各個設備的時延等信息。

Trace測試的過程如下：

客戶端向目的端發(fā)送構造的UDP報文，報文中的TTL為1。第一跳收到該報文后，判斷TTL后丟棄該報文，返回一份ICMP超時報文。客戶端收到該ICMP超時報文后，記錄下第一跳設備的IP地址，并重新構造一份UDP報文，報文中的TTL為2。第二跳收到該報文后，判斷TTL后丟棄該報文，返回一份ICMP超時報文。以此類推，最終報文到達最后一跳設備，返回一份ICMP端口不可達報文給客戶端。客戶端收到每跳返回的ICMP報文后，統計并打印出從客戶端到目的端的轉發(fā)路徑和該路徑上各設備的信息，從而清晰的反映出網絡狀況。

TCP測試

TCP測試用于檢測客戶端與TCP Server之間經過三次握手建立TCP連接的速度。

客戶端通過接收TCP SYN ACK報文和發(fā)送TCP SYN報文、ACK報文的時間的差，計算出與TCP Server之間三次握手建立TCP連接的時間，從而清晰地反映出網絡中TCP協議的性能狀況。

UDP測試

網絡中的很多業(yè)務都是由UDP協議來承載的，一旦業(yè)務質量下降后，沒有辦法檢測是業(yè)務本身的問題，還是UDP承載的性能問題。NQA的UDP測試可以用于檢測UDP承載的性能問題。

源端向目的端發(fā)送構造的UDP報文，目的端回應報文給源端。源端收到數據包后通過計算源端接收報文的時間和源端發(fā)送報文的時間的差，計算出源端與目的端之間通信的時間。從而清晰的反映出網絡UDP協議的性能狀況。

DNS測試

DNS測試以UDP報文為承載，通過模擬DNS Client向指定的DNS服務器發(fā)送域名解析請求，根據域名解析是否成功及域名解析需要的時間，來判斷DNS服務器是否可用，及域名解析速度。

FTP測試

FTP測試以TCP報文為承載，用于檢測是否可以與指定的FTP服務器建立連接，以及從FTP服務器下載指定文件或向FTP服務器上載指定文件的速度。

HTTP測試

HTTP測試主要是測試客戶端是否可以與指定的HTTP服務器建立連接，從而判斷該設備是否提供了HTTP服務以及建立連接的時間。

SNMP測試

SNMP測試主要用于檢測主機與SNMP Agent之間SNMP協議的連通性以及通信速度，以UDP報文為承載。

源端向SNMP Agent發(fā)送構造的請求報文，SNMP Agent回應報文給源端。源端收到數據包后通過計算源端接收報文的時間和源端發(fā)送報文的時間的差，計算出源端與SNMP Agent之間通信的時間。從而清晰的反映出網絡SNMP協議的性能狀況。

LSP Ping測試

LSP Ping測試用于檢測兩種類型（LDP, TE）的LSP路徑是否可達。

源端首先構造MPLS Echo Request報文，在IP頭填入127.0.0.0/8網段的地址作為IP的目的地，根據配置對端LSR ID查找相應的LSP，按指定的LSP進行MPLS域內的轉發(fā)。目的端偵聽3503端口發(fā)送MPLS Echo Reply響應報文。

源端通過接收到的響應報文，統計出測試結果，通過計算源端接收時間和源端發(fā)送時間之差，計算出源端到目的端的通信時間，從而清晰地反應出MPLS網絡鏈路暢通情況。

LSP Trace測試

LSP Trace測試用于檢測兩種類型（LDP，TE）的LSP轉發(fā)路徑，并沿該路徑收集各設備的有關的統計信息。

源端首先構造UDP的MPLS Echo Request報文，在IP頭填入127.0.0.0/8網段的地址作為IP的目的地，查找相應的LSP。MPLS Echo Request報文應該包含有Downstream MapPing TLV（用來攜帶LSP在當前節(jié)點的下游信息，主要包括下一跳地址、出標簽等）。

第一次發(fā)送的MPLS Echo Request報文的TTL為1。報文按指定的LSP進行MPLS域內的轉發(fā)，TTL超時返回MPLS Echo Reply消息。源端繼續(xù)以TTL遞增的方式發(fā)送MPLS Echo Request報文，如此重復，直到整條LSP上的所有LSR都應答后，LSP Trace測試過程完成。

源端收到每跳LSR的應答消息后，統計出從源端到目的端的LSP轉發(fā)路徑和該路徑上各設備的有關信息。從而清晰的反映出從源端到目的端的LSP轉發(fā)路徑。

PWE3 Ping測試

PWE3（Pseudo-Wire Emulation Edge to Edge） Ping測試例用于檢測基于MPLS轉發(fā)的PW路徑是否可達。

源端發(fā)送MPLS Echo Request報文并經過PW轉發(fā)。報文到達遠端PE后，返回MPLS Echo Reply報文。源端通過接收到的響應報文，統計出測試結果，通過計算源端接收時間和源端發(fā)送時間之差，計算出源端到目的端的通信時間，從而清晰的反應出此條PW通路暢通情況。

PWE3 Trace測試

PWE3 Trace測試用于檢測基于MPLS的PW轉發(fā)路徑，并沿該路徑收集各設備的有關的統計信息。

PWE3 Trace是源端通過連續(xù)發(fā)送TTL值從1到某個值的MPLS Echo Request報文，這樣路徑上的每個節(jié)點在TTL超時后，都返回一個MPLS Echo Reply報文。源端就可以收集PW上每個節(jié)點的信息，從而清晰的反映出從源端到目的端的PW轉發(fā)路徑，以及該路徑上各設備的有關的統計信息。

4. NQA典型應用

靜態(tài)路由與NQA聯動

靜態(tài)路由本身并沒有檢測機制，如果非本機直連鏈路發(fā)生了故障，靜態(tài)路由不會自動從IP路由表中自動刪除，需要管理員介入，這就無法保證及時進行鏈路切換，可能造成較長時間的業(yè)務中斷。

基于以上原因，需要有一種有效的方案來檢測靜態(tài)路由所在的鏈路。對于靜態(tài)路由而言，現有的靜態(tài)路由與BFD聯動特性，由于受到互通設備兩端都必須支持BFD的限制，在某些應用場景無法實施。而靜態(tài)路由與NQA聯動則只要求互通設備的其中一端支持NQA即可。

靜態(tài)路由與NQA聯動組網

利用NQA測試例來檢測靜態(tài)路由所在鏈路的狀態(tài)，根據NQA的檢測結果，決定靜態(tài)路由是否活躍，達到避免通信的中斷或服務質量降低的目的。

以上圖為例，RouterA至RouterD有主、備兩條鏈路，RouterA作為NQA客戶端來檢測至RouterD的鏈路狀態(tài)：

• 如果NQA測試例檢測到主鏈路故障，RouterA將這條靜態(tài)路由設置為“非激活”狀態(tài)；
• 如果NQA測試例檢測到主鏈路恢復正常，RouterA將這條靜態(tài)路由設置為“激活”狀態(tài)。