不少跨区域办公的企业都依赖VPN隧道连接分支站点和总部内网,日常使用中经常遇到云桌面操作迟滞、跨地域视频会议画面卡顿、VoIP语音出现断音的问题,这类故障大多和VPN网络抖动直接相关。普通的ping命令只能测出端到端的平均延迟,很难精准定位抖动的来源到底是公网链路波动、VPN网关性能不足还是隧道封装带来的额外开销,本文介绍的可落地的VPN网络抖动测量方法,不需要专业昂贵的测试设备,普通运维人员就能快速完成实操,完成故障定位。

运维人员正在校验VPN隧道运行状态,完成抖动测量前的环境排查准备
测量前的前置环境校验
正式启动测量之前,首先要排除本地侧的无关流量干扰,把测试终端上所有后台下载、视频串流、云同步类的应用全部关闭,同时确认终端没有挂载其他第三方代理服务,VPN下载避免多路径转发的流量干扰后续测量的抖动数据准确性。
接下来要登录VPN两端的网关管理后台,确认当前测试用的VPN隧道的协商状态正常,查看隧道最近有没有频繁的密钥重协商记录,同时记录隧道当前生效的加密算法、协商MTU值参数,如果隧道本身处于频繁重连的不稳定状态,后续测出的抖动数据不具备参考价值。
最后还要提前完成公网基准抖动的预测试,断开VPN连接之后,直接测试本地终端到VPN远端公网出口的原生网络抖动,把这个数值作为后续对比的基准线,后续测出的VPN场景下的抖动数值减去这个基准值,才能得到VPN隧道本身带来的额外抖动量。
基于MTR工具的分层抖动测量方法
这是目前运维场景下最常用的VPN网络抖动测量方法,区别于普通ping只能得到两端的整体延迟数据,MTR工具可以逐跳统计整条路径上每一个中转节点的延迟波动情况,能快速把抖动的来源定位到具体链路段,区分抖动来自公网骨干链路还是VPN隧道内部。
实操时首先要完成第一组对照测试,终端保持断开VPN的状态,向VPN远端站点的公网网关IP发起持续的MTR测试,工具会自动统计每一跳节点的连续延迟样本,计算出每一段公网链路对应的延迟波动也就是抖动数值,把这组数据作为公网各段链路的抖动基准。
完成对照测试之后再正常连接VPN隧道,向VPN对端站点的内网业务IP发起第二组MTR测试,这时候生成的路径数据里,前几跳是本地局域网节点,后续的节点会进入VPN隧道的封装转发路径,对比两组测试对应跳数的延迟波动差值,就能直接算出VPN封装、加解密环节带来的额外抖动占比。
面向真实业务的长时抖动验证
短时间的抽样测量很难捕捉到偶发的VPN网络抖动,猎豹加速器比如VPN网关定时触发密钥重协商、网关整体流量转发达到性能阈值时才会出现的间歇性抖动,这类偶发抖动恰恰是日常办公业务体验差的核心原因,这时候需要做匹配业务特征的长时测试。
实操时可以用Iperf工具在VPN隧道两端的测试终端之间,发送符合日常语音、VPN下载视频业务特征的低带宽恒定UDP流量,不需要打满隧道带宽,模拟真实的办公业务流量形态,持续运行足够长的测试周期,工具会自动统计每一个UDP数据包的端到端延迟差值,得到的统计结果就是真实业务场景下的VPN网络抖动数据。
这里要注意不能用满带宽打流,人为制造VPN隧道的转发队列拥塞,这样测出来的抖动数值会远高于日常使用的真实水平,完全无法反映正常业务场景下的隧道抖动状态。
测量结果校准与常见误区排查
很多新手运维做VPN网络抖动测量时容易陷入误区,直接用多次ping得到的延迟最大值减去最小值当做抖动数值,这个结果没有任何统计意义,行业内认可的抖动定义是连续多个数据包的端到端延迟差值的标准差,猎豹加速器只有采集足够多样本之后计算出的统计值,才能真实反映VPN隧道的抖动水平。
还有不少人会把VPN隧道的偶发丢包直接等同于抖动过高,实际上部分丢包是公网链路的随机丢包导致的,需要结合之前测到的公网基准抖动数据做交叉对比,如果VPN场景下的抖动数值比公网基准高出明显幅度,才能判定抖动的核心来源是VPN隧道的加解密转发或者网关队列调度环节。
最后还要注意,单次测量的结果只能反映测试当下时段的链路状态,如果测出VPN隧道的抖动不符合业务使用要求,还要进一步排查VPN网关的CPU负载、其他并发隧道的流量占用情况,确认有没有其他大流量业务挤占当前测试隧道的转发资源,不能仅凭单次测量结果直接判定VPN技术本身存在缺陷。



