什么是iFlow？
iFlow（Intelligent Flow，智能流分析）是一种基于传输层实现的、同时支持长短流业务质量监控的检测技术，可以扩展关键应用的全生命周期监控能力，为应用网络提供一站式、可视化的全流质差分析服务。
为什么需要iFlow？
在园区网络中，会议、直播、投屏、协同办公等都是其关键业务。目前，除了音视频会议以外，难以对其他类型业务进行有效监控，当业务发生异常时，由于故障难以定界，会导致用户体验明显下降。现有的应用质量测量技术如Native-IP IFIT和AQM，它们各自的优势和不适用性如下所述。
- Native-IP IFIT（iPCA2.0）：一种双端部署的随流检测技术，基于真实业务开展，能够准确反映业务质量。但是，一方面，Native-IP IFIT基于业务报文直接染色的测量方式会导致前两个周期的统计数据不准确，所以仅支持测量长流业务，例如音视频会议、直播、点播等业务的质量，不支持测量短流业务，例如共享文档编辑、IM（Instant Messaging，即时通讯）消息、云桌面等业务的质量；另一方面，Native-IP IFIT由于自身规格所限，无法扩展到更多应用。
- AQM：一种单端部署的模拟探测技术，能够基于网络质量动态变频发包，通过模拟真实应用特征使得测量结果更准确。但是，AQM主要针对音视频会议的质量重保场景，预置了Top应用的关键特征，无法对其他如共享文档编辑等TCP类应用进行质量监控，技术的应用场景有所局限。
iFlow的诞生可以弥补上述应用网络质量监控场景的不足。iFlow是一种作用在传输层的检测技术，基于真实业务流量的TCP报文头实现测量，无需修改业务报文，可以同时支持对长短流业务的质量监控，将音视频会议的高品质体验保障场景扩展到更多高价值应用上。iFlow支持单点、两点以及多点的多种部署方式，通过测量业务包括丢包、时延、吞吐量在内的性能指标，为应用网络提供端到端（终端—WLAN—LAN—WAN—服务器）的一站式全流质差分析能力。iFlow还能够将统计数据上报网管，集成网络数字地图，在提升用户可视化体验以及提升运维效率的同时，帮助构建智能运维系统。
iFlow适用于制造、金融、政府等多领域的中大型园区场景，将质差分析能力扩展到更多关键应用上，实现对应用全生命周期监控能力的增强。iFlow的质差分析结果可用于应用故障定界，使得应用质量端到端清晰可视。
iFlow是如何工作的？
iFlow的全流质差分析能力基于TCP建连的时延测量和TCP流量的性能测量两个子功能实现。
TCP建连的时延测量
iFlow通过TCP建连的时延测量功能对TCP应用的网络时延进行统计，通过定义一组性能指标，为后续的网络和服务器优化提供数据支持。
基于iFlow的TCP建连时延测量过程
基于iFlow的TCP建连时延测量过程如上图所示，其中包含客户端、服务器以及监控点三种角色，具体如下所述。
- 客户端：为用户提供应用的设备，例如PC等终端设备。
- 服务器： 为客户端提供服务的设备，例如文件服务器等。
- 监控点：负责采集网络时延数据，供用户查看。
TCP建连基于TCP三次握手展开，在此基础上，iFlow的TCP建连时延测量过程包括以下步骤。
- 监控点接收到客户端发出的第一次握手SYN请求报文，获取源、目的IP地址，创建双向流表并记录时间戳T1后，将该请求报文发送至服务器。
- 监控点接收到服务器发出的第二次握手SYN-ACK响应报文，记录时间戳T2并计算服务器网络时延TCP_SND后，将该响应报文发送至客户端。
- 监控点接收到客户端发出的第三次握手ACK响应报文，记录时间戳T3并计算客户端网络时延TCP_CND后，将该响应报文发送至服务器。
- 监控点统计出网络时延数据，供用户查看以了解网络质量，相关性能指标的说明如下表所示。
表1-1 基于iFlow的TCP建连时延指标说明
指标名称
指标含义
算法及原理描述
TCP_SND
服务器的网络时延。
TCP_SND = T2 – T1，单位为毫秒。
在TCP三次握手阶段，监控点发送给客户端的SYN-ACK响应报文，与监控点接收到客户端的SYN请求报文之间的时间。
TCP_CND
客户端的网络时延。
TCP_CND = T3 – T2，单位为毫秒。
在TCP三次握手阶段，监控点发送给客户端的SYN-ACK响应报文，与监控点接收到客户端的ACK响应报文之间的时间。
TCP流量的性能测量
iFlow通过TCP流量的性能测量功能直接对IP网络中各个网络节点上指定的业务报文进行实时监控，结合多个节点的监控结果，对故障网段进行快速定界。
部署方式
为了实现网络质量监控和故障定界，iFlow可以部署在网络中的各个节点上。根据部署节点的不同，可以分为单点部署、两点部署和多点部署，各类部署的说明如下所示。
- 单点部署：如下图所示，在某一节点上部署iFlow，可以实现该监控点①下游网络和②上游网络间的故障定界。
单点部署iFlow - 两点部署：如下图所示，在接入交换机和核心交换机的两个边界节点上部署iFlow，可以实现①接入交换机下游网络、②接入交换机与核心交换机之间的网络，以及③核心交换机上游网络间的故障定界。
两点部署iFlow - 多点部署：如下图所示，在多个节点上部署iFlow，可以实现①终端<->AP间的无线局域网、②AP与接入交换机之间的网络、③接入交换机与核心交换机之间的网络，以及④核心交换机上游网络间的故障定界。例如，当在各设备上部署iFlow后，发现在AP上未检测到丢包，而在接入交换机和核心交换机上检测到丢包，则可以判断出故障发生在AP与接入交换机之间的网络中。
多点部署iFlow
性能指标
iFlow支持对TCP承载的业务进行实时的质量监控和故障定位，通过按照一定的监控周期从设备上获取性能指标并周期性地上送到网管实现。iFlow对TCP性能指标的计算基于对TCP报文的分析，在计算TCP性能指标的过程中，通过统计监控周期内传输的TCP报文长度可以计算平均速率；通过TCP报文头中的序号可以计算上下游丢包率；通过TCP报文头中的时间戳和序列号则可以计算设备与服务器和客户端间的平均双向时延。
基于iFlow的TCP流量性能测量过程
基于iFlow的TCP流量性能测量过程如上图所示，其中涉及的各性能指标的说明如下表所示。
指标名称 |
指标含义 |
算法及原理描述 |
|---|---|---|
MFR |
统计周期内的平均比特速率，即吞吐量。 |
MFR = 周期内收到的报文长度之和/实际有效流时间，单位为bit/s。 |
UPLR |
统计周期内监控点上游的平均丢包率。 |
UPLR = 上游丢包数/（接收到的总包数 + 总丢包数），单位为0.01%。 在无丢包的情况下，当前发送的报文的序列号加上报文长度等于下一个报文的预期序列号。当报文序列号大于预期序列号时，判断上游发生了丢包，丢包个数可以根据平均报文大小进行计算。 |
DPLR |
统计周期内监控点下游的平均丢包率。 |
DPLR = 下游丢包数/（接收到的总包数 + 总丢包数），单位为0.01%。 在无丢包的情况下，当前发送的报文的序列号加上报文长度等于下一个报文的预期序列号。当报文序列号小于预期的序列号时，判断为重传报文。重传报文数可以认为是总丢包数，据此得到下游丢包数 = 总丢包数 – 上游丢包数。 |
SRTT |
统计周期内监控点与服务器间的平均双向时延。 |
SRTT = T4 – T3，单位为毫秒。 监控点任意挑选接收的非重传报文，记录当前的时间戳为T3，并根据序列号和报文长度计算出下一个报文的预期序列号。当服务器发送的ACK报文（确认报文）的序列号大于或等于预期的序列号时，记录当前的时间戳为T4。 |
CRTT |
统计周期内监控点与客户端间的平均双向时延。 |
CRTT = T2 – T1，单位为毫秒。 监控点任意挑选接收的非重传报文，记录当前的时间戳为T1，并根据序列号和报文长度计算出下一个报文的预期序列号。当客户端发送的ACK报文的序列号大于或等于预期的序列号时，记录当前的时间戳为T2。 |
AD |
应用程序的响应时间。 |
AD = SRTT – TCP_SND，单位为毫秒。 |
iFlow的应用场景
iFlow的典型应用场景如下图所示，在园区网络中引入iFlow后，可以端到端完善网络中各类应用的高品质业务体验。应用网络覆盖从终端到服务器间的各类网段，同时网络中存在多种业务，用户可以针对不同业务类型通过管控析平台下发对应的监控策略，实现对业务流量的实时监控。对于UDP业务，可以通过在园区内部署随流检测，拼接广域部分部署AQM，实现端到端的质量监控；对于TCP业务，这里以高品质体验保障板在核心设备上为例，分别在AP、接入交换机以及核心交换机上部署iFlow监控点，在这种情况下，可以实现无线接入网段、AP与接入交换机间网段、接入交换机与核心交换机间网段，以及核心交换机与服务器间网段的全域故障定界。采集的监控数据基于Telemetry上送到管控析平台，经过分析、处理后进行可视化呈现，能够帮助用户实现应用网络业务质量的准确、高效运维。
iFlow典型应用场景图
