流量控制系統及方法
2023-10-04 23:09:09
專利名稱：流量控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及網絡安全技術，尤其涉及一種流量控制系統及方法，屬於網絡技術領域。
背景技術：
隨著網絡的發展，網絡環境中出現了越來越多的新型應用，而這些應用往往會佔用大量的網絡帶寬或其他資源導致某些正常的網絡業務不可用。例如目前大量湧現的各類點對點(Peer-to-Peer,P2P)類下載、網絡電視流媒體播放等等。這些應用由於其協議本身的特點，在使用過程中對網絡資源的濫用，造成普通超文本傳輸協議(HyperText Transfer Protocol,HTTP)、文件傳輸協議(File Transfer Protocol,FTP)、郵件等服務不可用，這嚴重影響了其他正常業務的使用。如何保證網絡出口的關鍵業務帶寬，如HTTP、郵件服務等， 而抑制或阻斷P2P這樣的非關鍵業務，是每個企業、學校以及政府機關部門都面臨的問題。 因此需要合理的網絡應用控制策略來規範各種網絡應用的合理使用，其中流量控制是應用較為普遍的方法。目前應用較為廣泛的兩種流控技術主要包括以下兩種一種是基於TCP窗口整形的流控技術，通過調整TCP滑動窗口的大小來控制流量，該技術的優勢在於控制尺度比較精確，但是使用該技術的流控產品性能有限，一般不能支撐超過IG的流量，一旦逼近極限就會出現較大誤差；另一種是基於隊列的流控技術，通過分別對應不同的用戶、時間、應用協議、網站、文件類型等對象建立不同的通道，以實現相應的流量控制。這種基於隊列的流控技術雖然能夠對大流量進行較好的控制，但是還存在如下缺陷由於對網絡應用進行流控參數配置完全依賴於管理員的配置經驗，主觀性過強，流控可靠性較低，經常出現因配置不當而帶來的負面作用。
發明內容
本發明提供一種流量控制系統及方法，用以實現有效、可靠的網絡流量控制。根據本發明的一方面，提供一種流量控制系統，包括應用信息存儲模塊，用於存儲應用類型、應用屬性信息及應用流控方式之間的對應關係；場景配置模塊，用於接收用戶輸入的場景配置參數，所述場景配置參數攜帶有當前場景所涉及的應用類型；流控優化模塊，用於從所述場景配置模塊獲取所述場景配置參數，從所述應用信息存儲模塊獲取與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；並根據所獲取的場景配置參數、應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略；流量識別模塊，用於對網絡內數據包進行應用類型識別；流控策略實現模塊，用於根據所述當前場景的流控策略，及所識別的網絡內數據包的應用類型，完成流量控制。
根據本發明的另一方面，還提供一種基於本發明的流量控制系統實現的流量控制方法，包括場景配置模塊接收用戶輸入的場景配置參數，所述場景配置參數攜帶有當前場景所涉及的應用類型；包括當前場景的線路帶寬、所涉及的應用類型，以及所涉及的各應用類型的需求息；流控優化模塊從所述場景配置模塊獲取所述場景配置參數，從應用信息存儲模塊獲取與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；並根據所獲取的場景配置參數、應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略；其中，所述應用信息存儲模塊存儲有應用類型、應用屬性信息及應用流控方式之間的對應關係；流量識別模塊對網絡內數據包進行應用類型識別；流控策略實現模塊根據所述當前場景的流控策略，及所識別的網絡內數據包的應用類型，完成流量控制。根據本發明提供的流量控制系統及方法，通過引入存儲有各種應用的網絡相關信息的應用信息存儲模塊，使得用戶僅需對線路帶寬以及當前場景所使用的應用進行簡單參數配置，並且利用流控優化模塊將用戶輸入的場景配置參數與應用信息存儲模塊中的相關信息進行結合及計算，從而提供符合當前應用場景的最優流控策略。上述實施例的流量控制系統一方面能夠將用戶與複雜的流控策略制定相隔離，提高了流控實現效率及用戶使用的便捷性；另一方面，流控策略的生成主要依賴於應用信息存儲模塊所提供的信息，並且由流控優化模塊計算生成，因此使得流控策略的制定不再依賴於用戶經驗，具有極強的客觀性，提高了流量控制的有效性及可靠性。
圖I為本發明實施例的流量控制系統的系統架構圖；圖2為本發明實施例的流量控制方法的流程示意圖。
具體實施例方式圖I為本發明實施例的流量控制系統的系統架構圖。如圖I所示，該流量控制系統包括應用信息存儲模塊11，用於存儲應用類型、應用屬性信息及應用流控方式之間的對應關係；場景配置模塊12，用於接收用戶輸入的場景配置參數，所述場景配置參數攜帶有當前場景所涉及的應用類型；流控優化模塊13，用於從所述場景配置模塊獲取所述場景配置參數，從所述應用信息存儲模塊獲取與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；並根據所獲取的場景配置參數、應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略；流量識別模塊14，用於對網絡內數據包進行應用類型識別；流控策略實現模塊15，用於根據所述當前場景的流控策略，及所識別的網絡內數據包的應用類型，完成流量控制。
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具體地，該流量控制系統從架構上例如劃分為用戶表現層、業務邏輯層和數據層， 其中，用戶表現層用於提供與用戶的交互；業務邏輯層用於提供上下層接口和最優流控策略計算；數據層則關注應用信息及場景數據的積累與應用。應用信息存儲模塊11例如為一個應用場景庫，該應用場景庫處於流量控制系統的數據層，用於存儲流量控制系統所需用到的各種精確數據，以向流控優化模塊提供流控策略生成依據。更為具體地，該應用信息存儲模塊11例如將網絡內的應用類型劃分為三個類別，即基礎類應用、時延敏感類應用和對等網絡類應用。其中，諸如HTTP、FTP和郵局協議的第三個版本(POP3)這類傳統應用歸為基礎類應用；諸如網際網路協議(IP)電話、HTTP 在線視頻類等應用，由於除了對帶寬有要求還有對網絡時延敏感的特徵，所以歸為時延敏感類應用；迅雷、電驢、網絡電視(PPlive)等P2P類軟體由於其網絡模型呈對等結構，數據流量和控制方式有其特殊性，所以歸為對等網絡類應用。應用信息存儲模塊11中對於以上三種類別設置了不同的應用流控方式，即，對於基礎類應用的應用流控方式為基本限速策略；對於時延敏感類應用的應用流控方式為時延、抖動保證策略；對於對等網絡類應用的應用流控方式為P2P限速策略。此外，應用信息存儲模塊11對於屬於基礎類應用的各應用類型，分別存儲有單用戶應用帶寬需求信息，該單用戶應用帶寬需求信息為各項應用在單用戶情況下所需要的帶寬；對於屬於時延敏感類應用的各應用類型，分別存儲有單用戶應用帶寬需求信息，此外還存儲有應用屬性信息，該應用屬性信息例如為單用戶應用時延、抖動容忍程度信息；對於屬於對等網絡類應用的各應用類型，分別存儲有應用屬性信息，該應用屬性信息例如包括上、下行帶寬需求比例信息和單用戶會話數限制信息。場景配置模塊12處於流量控制系統的用戶表現層，用於提供系統與用戶之間的交互功能。用戶通過配置界面，將期待的場景配置參數傳遞給流控優化模塊13進行進一步分析，並通過實時監控界面了解目前網絡使用狀況，從而可根據需要調整場景配置參數。更為具體地，場景配置參數例如包括線路帶寬，分別與當前場景所涉及的各應用類型對應的類別標識、優先級以及用戶數量，其中所述類別標識用於指示相應的應用類型為當前場景的關鍵應用或抑制應用。例如，用戶開始配置該網絡設備，首先設置線路帶寬為20m、網絡類型為IT類公司；系統調出典型IT公司模版供用戶修改，模版包括關鍵/抑制/其他三種類別的常見應用，由用戶根據需要分別在這三個類別下對相應的應用進行勾選；為每種應用設定優先級，並標識每種應用在不同時段的使用人數等。用戶在根據實際需要對模版進行修改後進行保存，並發給流控優化模塊13處理。此外，場景配置模塊12還可提供配置導入 /導出功能，方便用戶進行備份和還原。流控優化模塊13處於流量控制系統的業務邏輯層，負責對用戶輸入參數和應用信息存儲模塊提取參數進行業務處理，通過一系列計算，得出最優的帶寬分配策略和帶寬限速方式。具體地，流控優化模塊13接收並更新場景配置模塊12對應用場景的設定；讀取應用信息存儲模塊11中所存儲的應用相關信息，根據預設算法分析和計算設定情況下的流控最佳配置，生成適應於當前場景的最優流控策略。之後，通過將所生成的最優流控策略下發給流控策略實現模塊，以實現對網絡的流量控制。此外，流控優化模塊13還可隨著時間範圍變動和/或用戶輸入參數變化而重新生成流控策略。此外，流控優化模塊13還可將用戶輸入的場景配置信息提供給應用信息存儲模塊11，以使應用信息存儲模塊11不斷收集信息，從而提供更為充分的應用相關信息。流量識別模塊14的輸入為網絡中的數據流，用於根據預置的應用識別技術分析數據流的報文載荷特徵和報文流量特徵，從而獲知數據流的應用協議類型。所採用的應用識別技術例如包括現有技術的深度包檢測(Deep Packet Inspection, DPI)技術和深度/ 動態流檢測(Deep/Dynamic Flow Inspection, DFI)技術。流量識別模塊14將所識別的數據流的應用類型標識攜帶在數據流中發送至流控策略實現模塊15。流控策略實現模塊15根據流控優化模塊13提供的流控策略，對不同應用類型的數據流進行相應的流量控制。具體地，流控策略實現模塊15例如採用現有技術中的層次令牌桶(HTB)技術進行處理，實現層次化的流量控制模型。根據上述實施例的流量控制系統，通過引入存儲有各種應用的網絡相關信息的應用信息存儲模塊，使得用戶僅需對線路帶寬以及當前場景所使用的應用進行簡單參數配置，並且利用流控優化模塊將用戶輸入的場景配置參數與應用信息存儲模塊中的相關信息進行結合及計算，從而提供符合當前應用場景的最優流控策略。上述實施例的流量控制系統一方面能夠將用戶與複雜的流控策略制定相隔離，提高了流控實現效率及用戶使用的便捷性；另一方面，流控策略的生成主要依賴於應用信息存儲模塊所提供的信息，並且由流控優化模塊計算生成，因此使得流控策略的制定不再依賴於用戶經驗，具有極強的客觀性，提高了流量控制的有效性及可靠性。進一步地，在上述實施例的流量控制系統中，流控優化模塊包括接收單元，用於從所述場景配置模塊獲取所述場景配置參數，從所述應用場景庫獲取與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；參數計算單元，用於根據所獲取的場景配置參數和應用屬性信息，按照預設的流控參數計算公式，計算出攜帶有修正參數的流控參數；參數調節單元，用於根據預設的約束條件確定所述修正參數，以獲取當前場景的流控參數；流控策略生成單元，用於根據所述當前場景的流控參數和所獲取的應用流控方式生成當前場景的流控策略。具體地，流控優化模塊例如按照如下方式生成流控策略。流控優化模塊將應用種類分為三個通道關鍵類應用通道(Key)、抑制類應用通道(Inhibit)以及其他類應用通道(Other)，該三個通道的優先為為Key > Inhibit > Other,具體屬性配置例如表I所不,表I為通道屬性配置列表。表I 在以上三個應用通道下，再為具體應用建立一個子通道，通道屬性參數包括具體應用的優先級(Pri (具體應用))、具體應用的承諾帶寬速率(CIR(具體應用))和具體應用的峰值帶寬速率(PIR(具體應用))。其中Pri (具體應用)=pri (用戶設定值)；其中，pri (用戶設定值)為場景配置參數中的具體應用的優先級；CIR(具體應用)=(Bw(單用戶該應用)+A) X (User+B);其中，Bw為帶寬，Bw(單用戶該應用)為流控優化模塊從應用信息存儲模塊提取的單用戶應用帶寬需求信息，User 為場景配置參數中的用戶數量，A為單用戶應用帶寬需求修正參數，B為浮動用戶數修正參數；PIR (具體應用)=所屬應用通道類型的PIR。子通道內針對每個IP進行如下設置Per-cir= (Bw(單用戶該應用)+A);其中，Per-cir為針對每個IP的CIR ;Per-pir = PIR(具體應用);其中，Per-pir為針對每個IP的PIR ；Limit = User+B ;其中，Limit為保障用戶數,超過該數量的用戶帶寬無保障；Session-Iimit = Session (單用戶 P2P)或 Auto ;其中，Session-limit 為限制會話數，Session (單用戶P2P)為應用信息存儲模塊中存儲的單用戶P2P應用會話數限制信息，即最佳會話數值；Auto為對於非P2P業務，該值設置為自動。之後，按照以下兩個約束條件對修正參數A和B進行調節以實現最優流控策略約束條件一，CIR(具體應用)的總和不大於該應用種類的總CIR ;約束條件二，子通道內各IP的Per-Cir和Limit的乘積不大於CIR(具體應用)。當符合上述兩個約束條件時，說明當前場景下仍存在剩餘帶寬，此時通過調節參數A和B，以提高保障速率，使CIR接近用戶需求的理想值，實現最優流控策略。若不滿足約束條件一，說明網絡帶寬不足以承載這麼多的業務，按照優先級調整 A、B參數，優先級低的應用帶寬分配減少，支持用戶數也相應的減少。同時將帶寬緊張情況反饋給用戶。若不滿足約束條件二，說明該應用實際使用用戶數過多，需要降低保障用戶數。同時將帶寬緊張情況反饋給用戶。若用戶根據反饋信息進行了相應的調整操作以重新生成流控策略，則調整操作記錄還可提供給應用信息存儲模塊進行存儲。進一步地，在上述實施例的流量控制系統中，應用信息存儲模塊還用於通過網際網路對所存儲的信息進行在線更新及備份。具體地，本地的應用場景庫例如通過網際網路連接至雲端應用場景庫，以獲取最新的應用相關信息。圖2為本發明實施例的流量控制方法的流程示意圖。如圖2所示，該流量控制方法包括以下步驟步驟S201，場景配置模塊接收用戶輸入的場景配置參數，所述場景配置參數攜帶有當前場景所涉及的應用類型；步驟S202，流控優化模塊從所述場景配置模塊獲取所述場景配置參數，從應用信息存儲模塊獲取與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；並根據所獲取的場景配置參數、應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略；其中，所述應用信息存儲模塊存儲有應用類型、應用屬性信息及應用流控方式之間的對應關
步驟S203，流量識別模塊對網絡內數據包進行應用類型識別；步驟S204，流控策略實現模塊根據所述當前場景的流控策略，及所識別的網絡內數據包的應用類型，完成流量控制。上述實施例的流量控制方法由前述實施例的流量控制系統來實現，其具體流程與前述實施例的流量控制系統執行流量控制的流程相同，故此處不再贅述。根據上述實施例的流量控制方法，通過引入存儲有各種應用的網絡相關信息的應用信息存儲模塊，使得用戶僅需對線路帶寬以及當前場景所使用的應用進行簡單參數配置，並且利用流控優化模塊將用戶輸入的場景配置參數與應用信息存儲模塊中的相關信息進行結合及計算，從而提供符合當前應用場景的最優流控策略。因此，一方面能夠將用戶與複雜的流控策略制定相隔離，提高了流控實現效率及用戶使用的便捷性；另一方面，流控策略的生成主要依賴於應用信息存儲模塊所提供的信息，並且由流控優化模塊計算生成，使得流控策略的制定不再依賴於用戶經驗，具有極強的客觀性，提高了流量控制的有效性及可靠性。進一步地，在上述實施例的流量控制方法中，所述應用屬性信息包括單用戶應用帶寬需求信息和/或帶寬消耗特性，其中單用戶應用帶寬需求信息用於指示由單用戶運行相應的應用類型時所需佔用的標準帶寬。進一步地，在上述實施例的流量控制方法中，所述場景配置參數包括線路帶寬，分別與當前場景所涉及的各應用類型對應的類別標識、優先級以及用戶數量，其中所述類別標識用於指示相應的應用類型為當前場景的關鍵應用或抑制應用。進一步地，在上述實施例的流量控制方法中，根據所獲取的場景配置參數、應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略具體包括根據所獲取的場景配置參數和應用屬性信息，按照預設的流控參數計算公式，計算出攜帶有修正參數的流控參數；根據預設的約束條件調節所述修正參數，以獲取當前場景的流控參數；根據所述當前場景的流控參數和所獲取的應用流控方式生成當前場景的流控策略。進一步地,在上述實施例的流量控制方法中，還包括若判斷獲知所述參數計算單元計算出的攜帶有修正參數的流控參數不滿足所述約束條件，則向所述場景配置模塊返回帶寬不足提示信息。進一步地,在上述實施例的流量控制方法中，還包括通過網際網路對所述應用信息存儲模塊所存儲的信息進行在線更新及備份。最後應說明的是以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制； 儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
權利要求
1.一種流量控制系統，其特徵在於，包括應用信息存儲模塊，用於存儲應用類型、應用屬性信息及應用流控方式之間的對應關場景配置模塊，用於接收用戶輸入的場景配置參數，所述場景配置參數攜帶有當前場景所涉及的應用類型；流控優化模塊，用於從所述場景配置模塊獲取所述場景配置參數，從所述應用信息存儲模塊獲取與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；並根據所獲取的場景配置參數、應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略；流量識別模塊，用於對網絡內數據包進行應用類型識別；流控策略實現模塊，用於根據所述當前場景的流控策略，及所識別的網絡內數據包的應用類型，完成流量控制。
2.根據權利要求I所述的流量控制系統，其特徵在於，所述應用屬性信息包括單用戶應用帶寬需求信息和/或帶寬消耗特性，其中單用戶應用帶寬需求信息用於指示由單用戶運行相應的應用類型時所需佔用的標準帶寬。
3.根據權利要求I所述的流量控制系統，其特徵在於，所述場景配置參數包括線路帶寬，分別與當前場景所涉及的各應用類型對應的類別標識、優先級以及用戶數量，其中所述類別標識用於指示相應的應用類型為當前場景的關鍵應用或抑制應用。
4.根據權利要求I所述的流量控制系統，其特徵在於，所述流控優化模塊包括接收單元，用於從所述場景配置模塊獲取所述場景配置參數，從所述應用信息存儲模塊獲取與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；參數計算單元，用於根據所獲取的場景配置參數和應用屬性信息，按照預設的流控參數計算公式，計算出攜帶有修正參數的流控參數；參數調節單元，用於根據預設的約束條件調節所述修正參數，以獲取當前場景的流控參數；流控策略生成單元，用於根據所述當前場景的流控參數和所獲取的應用流控方式生成當前場景的流控策略。
5.根據權利要求4所述流量控制系統，其特徵在於，所述參數調節單元還用於若判斷獲知所述參數計算單元計算出的攜帶有修正參數的流控參數不滿足所述約束條件，則向所述場景配置模塊返回帶寬不足提示信息。
6.根據權利要求1-5任一所述的流量控制系統，其特徵在於，所述應用信息存儲模塊還用於通過網際網路對所存儲的信息進行在線更新及備份。
7.一種基於權利要求1-6任一所述的流量控制系統實現的流量控制方法，其特徵在於，包括場景配置模塊接收用戶輸入的場景配置參數，所述場景配置參數攜帶有當前場景所涉及的應用類型；流控優化模塊從所述場景配置模塊獲取所述場景配置參數，從應用信息存儲模塊獲取與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；並根據所獲取的場景配置參數、應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略；其中，所述應用信息存儲模塊存儲有應用類型、應用屬性信息及應用流控方式之間的對應關係；流量識別模塊對網絡內數據包進行應用類型識別；流控策略實現模塊根據所述當前場景的流控策略，及所識別的網絡內數據包的應用類型，完成流量控制。
8.根據權利要求7所述的流量控制方法，其特徵在於，所述應用屬性信息包括單用戶應用帶寬需求信息和/或帶寬消耗特性，其中單用戶應用帶寬需求信息用於指示由單用戶運行相應的應用類型時所需佔用的標準帶寬。
9.根據權利要求7所述的流量控制方法，其特徵在於，所述場景配置參數包括線路帶寬，分別與當前場景所涉及的各應用類型對應的類別標識、優先級以及用戶數量，其中所述類別標識用於指示相應的應用類型為當前場景的關鍵應用或抑制應用。
10.根據權利要求7所述的流量控制方法，其特徵在於，根據所獲取的場景配置參數、 應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略具體包括根據所獲取的場景配置參數和應用屬性信息，按照預設的流控參數計算公式，計算出攜帶有修正參數的流控參數；根據預設的約束條件調節所述修正參數，以獲取當前場景的流控參數；根據所述當前場景的流控參數和所獲取的應用流控方式生成當前場景的流控策略。
11.根據權利要求10所述的流量控制方法，其特徵在於，還包括若判斷獲知所述參數計算單元計算出的攜帶有修正參數的流控參數不滿足所述約束條件，則向所述場景配置模塊返回帶寬不足提示信息。
12.根據權利要求7-11任一所述的流量控制方法，其特徵在於，還包括通過網際網路對所述應用信息存儲模塊所存儲的信息進行在線更新及備份。
全文摘要
本發明提供流量控制系統及方法。該系統包括應用信息存儲模塊用於存儲應用類型、應用屬性信息及應用流控方式之間的對應關係；場景配置模塊用於接收用戶輸入的場景配置參數，場景配置參數攜帶有當前場景所涉及的應用類型；流控優化模塊，用於獲取場景配置參數和與當前場景所涉及的各應用類型對應的應用屬性信息和應用流控方式；並根據所獲取的場景配置參數、應用屬性信息和應用流控方式，生成當前場景的流控策略；流量識別模塊，用於對網絡內數據包進行應用類型識別；流控策略實現模塊，用於根據當前場景的流控策略及所識別的網絡內數據包的應用類型，完成流量控制。
文檔編號H04L12/56GK102594675SQ20121003025
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月10日 優先權日2012年2月10日
發明者林勁翔 申請人:北京星網銳捷網絡技術有限公司