基于Linux系统的嵌入式网络状态分析仪

李龙 胡杨静 屈森

摘要：目前在复杂的网络中，引起网络故障的问题越来越多，保证网络的正常运行变得异常重要，专业的网络检测仪价格太贵且大部分公司使用不到太专业的功能，而一般的网络测试仪功能又太简单，达不到使用时需要的效果。因此，该团队拟设计一款嵌入式网络状态分析仪，目的是可以解决以上出现的这些问题，这一款网络状态分析仪可以实现的功能很多且经过短时间的教学即可上手操作。设计使用嵌入式Linux系统，安装ping、tcpdump、tracerout等软件工具来实现对网络状态的测试与分析。

关键词：便捷;功能全;分析技术;机器

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）12-0026-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 项目介绍

随着网络的普及化和复杂化，网络的合理架设和正常运行变得异常重要，网络检测辅助设备在网络施工和网络维护工作中也变得越来越重要。为了减少网络维修过程中的烦琐、方便网络维修人员快速定位与分析出网络故障所在，更好地对当前网络状况实时了解与管理，团队申报“嵌入式网络状态分析仪”项目作为大学生创新创业项目。

嵌入式网络状态分析仪项目致力于成为合肥乃至安徽各个网络施工的优先选择平台，该平台主要通过线上和线下共同实现对网络的维修与管理。线下通过设计制作一台便携式网络状态分析仪，帮助施工人员快速而准确地做出判断，帮助网络维护人员快速定位故障所在。线上设计一款App， 在设备每一阶段分析过后，设备会通过蓝牙和无线的方式关联App，将检测出来的数据发送到对应的App的模块中，手机安装对应的App便可以在相应的模块中查看此网络的信息，并在出现故障的位置标红，表示在此位置有故障问题，可以通过排查此方位来解决网络故障。也可以通过App执行自己想要获取的数据和实现的功能，例如可以规定获取到第三跳的地址，获取第二跳所抓取的数据包，例如限制域名访问等。

1.1 研究意义

为了减少网络维修过程中带来的烦琐、增加维修人员与个人对当前网络状况的了解和更便捷的管理，项目围绕生活中的日常网络维修情况为相关人员提供更简化透明的服务，打造完美的线上线下结合体验，真正解决分析过程太过复杂和烦琐、不宜随身携带的问题。

1.2 可能存在的风险

在实施过程中，团队可能遇到更为困难的技术问题。团队成员将在第一时间联系相关教师，获得教师的帮助，为项目助力;团队也可能遇到使用专业教室的问题，将会在第一时间与老师沟通，改变上课时间;部分学校也许会不认可本项目，团队将前往其他学校证明项目的可靠性。

1.3 关键技术

1.3.1机器

需要使用到内置Linux系统的树莓派机器，并且安装好tcpdump、tracerout等相关软件。

1.3.2软件

①开发环境：Android Studio、eclipse。

②Android SDK，API接口开发，包括自行开发API的能力和调用第三发API的经验。

③服务器方面：webservice相关知识和相应的开发语言。

④除了这些功能基础之外，应用开发还涉及UI设计、框架、性能优化、调试和适配等。

2 项目设计

2.1 需求分析

本网络状态分析仪利于携带，并且价格易于接受，有利于网络测试仪的普及，使得国内用户对网络状态分析仪这类产品的认识度增高，改变国内的设备租用和人工替代的现象。因此本网络状态分析仪将会具有广阔的应用前景。

网络维修人员或个人用户：查询网络状态情况、分析网络状态情况、获取每一次分析的数据包、查看分析记录、设置提醒、个性化设置与管理等。

2.1.1 操作可行性

软件的基本操作方面：可以接收硬件系统传送过来的数据包，将数据分析排列好展现出来，标红可能出现问题的地方并给出相关的出错原因以及解决办法。

2.1.2實现框图

硬件系统中的软件实现原理。

2.2 系统实物

主要由装有Linux系统的树莓派、蓝牙键盘、便携式液晶显示屏、信号接收器四部分构成。

2.3 可行性测试与分析

2.3.1 硬件系统测试

这里使用172.168.11.1这一网段进行测试：

①路由追踪

traceroute  172.168.11.1

显示路由信息 结束时间1 结束时间2 结束时间3

192.168.43.42         67.348ms          67.444ms 67.909ms

10.138.45.129         654.225ms 655.583ms 658.038ms

120.193.80.161 656.640ms 655.583ms 658.562ms

②测试追踪到的网关的网络连接

ping  192.168.43.42  -c  5

icmp_seq ttl 结束时间

1          64 52.0 ms

2          64 10.2ms

3          64 303ms

4          64 4.04ms

5          64 301ms

③抓取数据包

抓取192.168.43.43数据包：

sudo tcpdump host 192.168.43.42 -v

tcpdump：listening on eth0，link-type EN10MB （Ethernet），capture size 262144 bytes

^c

0 packets captured

0 packets received by filter

0 packet dropped by kernel

2.3.2 软件系统开发环境

① 系统：Microsoft Windows 10

② 编程环境：Microsoft Windows 10

③ aspnet版本：aspnet 3.0

④ 开发语言：C++、java

3 总结

此系统是针对全国各种网络维护与施工而设计制作的，机器和软件相互交接，形成一個比较完整的系统。通过软件，可以远程了解和控制机器，及时了解当前网络的具体状态。

本网络状态分析仪通过使用树莓派以及Linux系统检测网络，既解决了市面上网络测试仪的费用高的问题，又能让使用人员简便有效地检测网络信息。通过用ping、tcpdump、tracerout等工具检测网络，对网络信息进行有效分析，可以极大地降低网络修理人员排查网络故障的时间，进一步使网络运行更高效。时间更短。并且在此基础上，还可以开发更多工具使得当前测试仪可检测的网络信息更广、更多，具有非常广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 宋小倩，周东升.基于Android平台的应用开发研究[J].软件导刊，2011，10（2）：104-106.

[2] 刘平. Android手机访问服务器的一种数据交互方法[J].电子设计工程， 2010（9）：96-98，102.

[3] 姚昱旻，刘卫国.Android 的架构与应用开发研究[J].计算机系统应用，2008（11）：110-112

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