一種監控業務流的方法及網絡設備的製作方法
2023-06-09 21:36:51
專利名稱：：一種監控業務流的方法及網絡設備的製作方法
技術領域：
：本發明涉及流量控制
技術領域：
，具體涉及一種監控業務流的方法及網絡設備。
背景技術：
：端到端(P2P,PeertoPeer)技術提供了分布式交換數據的能力，其最大的用途就是提供了在個人用戶之間交換數據文件，而伺服器僅僅作為一個對用戶在線和連接進行管理的管理者，不再負責對所有用戶提供下載資源。P2P技術的飛速發展，使得網際網路上出現了大量使用P2P軟體進行上傳和下載的業務。這將導致網際網路的存儲模式由目前的"內容位於中心"模式轉變為"內容分散存儲"模式，將改變目前網際網路中以大網站為中心的流量狀態。根據對我國網際網路業務流量的統計，目前在各種業務中(包括HTTP、P2P、UDP、TCP等業務)，P2P業務佔用了大量的帶寬。網絡上出現的大量P2P業務造成網絡的極度擁塞，給運營商和企業用戶帶來損失。對於運營商，由於寬帶用戶在線時間和流量的不斷增加，需要對網絡進行擴容，導致其網絡成本和維護成本增加；對於企業用戶，其大量帶寬被P2P業務所佔用，造成網絡繁忙，從而可能無法保證企業用戶的關鍵業務的質量，同時，也導致員工有效工作時間減少，工作效率低等問題。因此，運營商和企業用戶希望能夠對P2P業務進行較好的流量管理和控制，從而保證有限的帶寬更好的服務於關鍵業務和應用。為了對P2P應用進行較好的流量管理和控制，保證有限的網絡帶寬更好的服務於關鍵業務和應用，現有技術中一般採用深度檢測的方法，即通過將網絡報文與P2P協議^R文特徵進行匹配，可以精確地識別出P2P業務，從而服務質量(QoS)模塊可以根據預存的流量管理策略對P2P流量進行相應的控制和管理。由於P2P業務識別/轉發等過程處理複雜，需要通過對報文的內容進行逐一的識別和匹配來發現某些業務流的特徵，因此，這種方法要求網絡設備的CPU具有很強的報文處理能力，需要佔用網絡設備的大量的系統資源。傳統的基於CPU架構的網絡設備在打開P2P流量控制等功能後，其業務處理性能往往大打折扣，成為網絡處理的瓶頸。並且，上述深度4企測的方法，在流量超出網絡設備的處理能力時，往往採用隨機採樣的方式對報文進行檢測和識別。顯然，這種做法由於其對報文的採樣沒有任何限制，因此，沒有經過採樣而被直接轉發的報文都是隨機的，從而導致該方法具有很大的不可控性和隨機性。另外，現有技術中還出現了增加基於專用通訊處理器的硬體加速構架的專用硬體的網絡設備。P2P流量控制處理、QoS處理等任務都是採用專用硬體處理，通過額外的硬體處理上述任務，雖然沒有影響到網絡設備的業務處理性能，但是這些專用的通訊處理器一般成本比較高，不適合用在中低端設備上。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種監控業務流的方法及網絡設備，減少了業務流業務識別處理所佔用的系統資源，降低了對網絡設備處理能力的要求。為解決上述技術問題，本發明提供方案如下一種監控業務流的方法，其中，所述方法包括獲取流入網絡設備的每條業務流的實際速率，所述業務流是具有相同特徵項的數據流；判斷每條業務流的實際速率是否超出該業務流的預定速率門限，如果沒有超出，則轉發該業務流；否則，通過深度^f企測對該業務流的業務類型進行識別，並根據識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理。本發明所述的方法，其中，所述方法還包括對流入所述網絡設備的新業務流進行業務類型識別，並將識別結果與預存的初始門限策略相匹配，所述初始門限策略包含各業務類型的業務流對應的初始速率門限如果存在匹配的初始門限策略，則根據該匹配的初始門限策略中的初始速率門限設置該業務流的預定速率門限；否則，為所述新業務流設置一預定數值的預定速率門限。本發明所述的方法，其中，所述根據識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理包括將識別結果與預存流量管理策略相匹配如果存在相匹配的流量管理策略，則根據該流量管理策略對該業務流進行處理；否則，保持該業務流的預定速率門限不變，並轉發該業務流的所有數據。本發明所述的方法，其中，所述根據該流量管理策略對該業務流進行處理具體包括當該流量管理策略要求限制該業務流的流量時，減小該業務流的預定速率門限，並丟棄該業務流中超出所述預定速率門限的數據；當該流量管理策略要求增加該業務流的流量時，增加該業務流的預定速率門限；當該流量管理策略要求阻斷該業務流時，將該業務流的預定速率門限設置為零，並丟棄該業務流的所有數據。本發明所述的方法，其中，所述數據流是IP報文流，所述特徵項包括IP報文的源IP位址、源埠號、目的IP位址、目的埠號和協議類型。一種網絡設備，其中，包括速率獲取單元，用於獲取流入網絡設備的每條業務流的實際速率，所述業務流是具有相同特徵項的數據流；判斷單元，用於判斷每條業務流的實際速率是否超出該業務流的預定速率門限，如果沒有超出，則觸發第一轉發單元；否則，觸發第二轉發單元；第一轉發單元，用於根據所述判斷單元的觸發，轉發實際速率沒有超出預定速率門限的業務流；第二轉發單元，用於根據所述判斷單元的觸發，通過深度檢測對實際速率超出預定速率門限的業務流的業務類型進行識別，並#4居識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理。本發明所述的網絡設備，其中，還包括初始門限策略保存單元，用於保存初始門限策略，所述初始門限策略包含各業務類型的業務流對應的初始速率門限；預定速率門限確定單元，用於對流入所述網絡設備的新業務流的業務類型進行識別，並將識別結果與所述初始門限策略保存單元所保存的初始門限策略相匹配如果存在匹配的初始門限策略，則根據該匹配的初始門限策略中的初始速率門限設置該業務流的預定速率門限；否則，為所述新業務流設置一預定數值的預定速率門限。本發明所述的網絡設備，其中，所述第二轉發單元包括業務類型識別單元，用於根據所述判斷單元的觸發，通過深度檢測對實際速率超出預定速率門限的業務流的業務類型進行識別；匹配單元，用於將所述業務類型識別單元對業務類型的識別結果，與預存的流量管理策略進行匹配；第一處理單元，用於根據所述匹配單元所匹配到的流量管理策略，對所述業務流進行處理；第二處理單元，用於在所述匹配單元沒有匹配到流量管理策略時，保持該業務流的預定速率門限，並轉發該業務流的所有數據。本發明所述的網絡設備，其中，所述第一處理單元包括第一子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求限制所述業務流的流量時，減小所述業務流的預定速率門限，並丟棄所述業務流中超出所述預定速率門限的數據；第二子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求增加該業務流的流量時，增加該業務流的預定速率門限；第三子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求阻斷該業務流時，將該業務流的預定速率門限設置為零，並丟棄該業務流的所有數據。本發明所述的網絡設備，其中，所述數據流是IP報文流，所述特徵項包括IP報文的源IP位址、源埠號、目的IP位址、目的埠號和協議類型。從以上所述可以看出，本發明提供的一種監控業務流的方法及網絡設備，通過對業務流的速率進行監控，僅對超出預定速率門限的業務流進行深度檢測，並根據深度檢測所識別出的業務類型，按照相應的流量管理策略進行處理，從而實現對業務流的監控管理。由於只對超出預定速率門限的業務流進行深度檢測，因此，本發明可以減少業務流業務識別處理所佔用的系統資源，降低對網絡設備處理能力的要求。同時，本發明還根據流量管理策略，調整超出預定速率門限的業務流的速率門限值，實現了對業務流的流量控制功能。圖1為本發明實施例所述監控業務流的方法的流程圖2為本發明實施例所述網絡設備的結構示意圖3為本發明實施例所示網絡設備中的第二轉發單元的結構示意圖4為本發明實施例所示網絡設備中的第一處理單元的結構示意圖。具體實施例方式在數據網絡中，可以通過特徵項來區分數據流。具有不同特徵項的數據流，可以看作是不同的業務流。這裡，所述特徵項，包括數據報文的報頭中的各個欄位或網絡設備的埠號等。具體的，對於IP報文流，其報頭欄位包括有源IP位址，源埠號，目的IP位址，目的埠，協議類型這五項參數，本文中將這五項參數稱作五元組，因此，可以將所述五元組作為IP淨艮文的特徵項，用以區分不同的業務流。以下實施例以IP報文流為例對本發明作詳細說明，但本發明並不局限於IP報文流。在IP才艮文中，所述五元組可以唯一標識一條業務流。通常，雙向對應的兩條業務流，可以代表網絡中一個端到端的應用。在網絡設備中，通常有所述五元組構成轉發信息表(FIB),網絡設備根據轉發信息表對報文進行轉發控制。而某業務流的具體業務類型則可以通過深度檢測識別出業務特徵欄位來確定。通常情況下，一條業務流對應於一種業務，一種業務可能對應於多條業務流，例如，某個用戶在訪問不同網站時產生的HTTP業務可對應於多條業務流。本發明主要解決類似P2P等業務流的識別、監管和控制問題。本發明的設計思想在於從統計學的角度來看，網絡流量有一定的規律性，這種規律性可以通過統計的方法獲取到。在網絡結構變化不大的情況下，這種規律性是基本保持不變的。例如，某個公司的內部網絡，在網絡設備處通過對各種業務流進行統計，可以得到該公司的業務流模型，比如，該公司都有什麼業務類型的業務流，在某一時段各種業務的速率範圍是多少。這裡，所述速率是指單位時間內該業務流的比特信息量。在正常情況下，該公司的業務流模型具有一定的頭見律性和穩定的。另外，不同的業務類型的業務流，其流量特性的表現形式通常也不一樣。例如，P2P業務通常用來進行大量數據的下載和上傳操作，P2P業務流的速率一般比較均勻並且會持續較長的時間，速率和數據量一般比較大；而通過HTTP進行的網頁操作的業務流的速率和數據量一般比較小，持續時間4艮短。基於以上兩點，即網絡設備處的業務流具有一定的規律性以及不同業務類型的業務流的流量表現形式通常不一樣，在本實施例中，首先，根據在網絡正常工作情況下對網絡設備處業務流的統計結果(業務流;漠型)，預先在初始門限策略中保存為各種典型的業務類型的業務流所對應的初始速率門限，這裡，所述初始速率門限值的設定可綜合考慮統計得到的業務流模型和網絡帶寬條件，按照一定的策略進行設定；對於流經所述網絡設備的新業務流，通過匹配所述初始門限策略，確定該新業務流的預定速率門限；然後，實時監控網絡設備中所有業務流的速率，僅當某業務流的實際速率超過該業務流的預定速率門限時，才將該業務流送給CPU或其他處理器件對報文內容進行深度檢測，識別出該業務流的業務類型；然後根據識別出的業務類型，匹配流量管理策略，根據流量管理策略中相應的處理策略，對該業務流進行相應的控制處理。本實施例所述監控業務流的方法，如圖1所示，包括以下步驟步驟IO,獲取流入網絡設備的每條業務流的實際速率。對於流入網絡設備入埠的IP報文，網絡設備通過解析報頭信息可以獲取到該IP報文的五元組，進而確定該IP報文的業務流屬性，即該IP報文屬於哪一條業務流；通過統計預定時間段內，如1秒鐘，每條業務流的總數據量，將所述總數據量除以所述時間段時長，即可得到每條業務流的實際速率。對業務流速率統計的實現，可以通過專用的特定用途集成電路(ASIC)、現場可編程邏輯器件(FPGA)或CPU實現業務流的識別、統計業務流的字節數量和業務流速率計算等工作。步驟11，判斷每條業務流的實際速率是否超出該業務流的預定速率門限，如果沒有超出，則執行步驟12;否則，執行步驟13。這裡，在具體實現中，可以在轉發信息表五元組的基礎上增加業務流的實際速率和預定速率門限兩個屬性，用於記錄和保存所獲取業務流的實際速率和該業務流的預定速率門限參數，所述轉發信息表的結構如表1所示tableseeoriginaldocumentpage11表1表l中的預定速率門限的具體數值可以按照以下方式確定首先通過對該網絡設備處的業務流進行統計，得到流經該網絡設備的各種業務類型的業務流的統計結果；根據該統計結果，綜合考慮網絡帶寬條件，按照特定的策略為各種典型的業務類型的業務流設置對應的初始速率門限，並將各業務類型的業務流的初始速率門限保存在網絡設備的初始門限策略中；當該網絡設備接收到某條新業務流後，網絡設備通過對該新業務流的前N個報文，如前100個報文，進行深度檢測，用以識別該新業務流的業務類型，並將識別結果與所述初始門限策略相匹配如果存在與該業務類型的業務流匹配的初始門限策略，則根據該匹配的初始門限策略中的初始速率門限設置該新業務流的預定速率門限；如果不存在，則為該新業務流設置一預定數值的預定速率門限。上述N的取值，可以根據系統實際需要選擇，為了識別出業務流的業務特徵欄位，通常需要對多個IP報文進行分析，以獲取其中的業務信息。步驟12，對於實際速率沒有超出預定速率門限的業務流，根據轉發信息錶轉發該業務流。這裡，對於實際速率沒有超出預定速率門限的業務流，由於其速率較小，對網絡帶寬的影響不大，因此，對於這種業務流，可以直接轉發，而不對其做深度檢觀'J，從而減少需要深度檢測的工作量，降低對網絡設備處理能力的要求。步驟13,對於實際速率超出預定速率門限的業務流，通過深度檢測對該業務流的業務類型進行識別，並根據識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理。這裡，對於超出預定速率門限的業務流，網絡設備將該業務流的IP報文通過深度^r測進行深度的業務識別，並將識別結果與預存的流量管理策略相匹配如果能匹配某條流量管理策略，則根據該流量管理策略進行處理，具體包括當要求限制該業務流的流量時，則根據流量管理策略的要求，可以減小該業務流的預定速率門限，並丟棄該業務流中超出所述預定速率門限的IP報文；當要求增加該業務流的流量時，則根據流量管理策略的要求，可以增加該業務流的預定速率門限；當要求阻斷該業務流時，可以將該業務流的預定速率門限設置為零，並丟棄該業務流的所有IP報文；如果沒有匹配的流量管理策略，則可能是因為沒有識別出該業務流的業務類型(原因可能是該業務流的業務特徵欄位的識別需要通過較多個數的IP報文)或者沒有針對該業務類型業務流的流量管理策略，此時，網絡設備保持該業務流的預定速率門限值不變，並轉發該業務流的所有IP報文。由於預定速率門限不變，所以該業務流將一直被深度檢測以進行業務識別，直到能夠匹配上流量管理策略，例如，在識別出該業務流的業務類型或者增加了針對該業務流的流量管理策略後，該業務流就可以匹配上相應的流量管理策略，從而，網絡設備可以根據相應的流量管理策略對該業務流進行相應處理。上述對於超出預定速率門限的業務流的處理，可以根據系統需要，設置不同的流量管理策略，以達到限制諸如P2P業務的流量，保證關鍵業務的質量等目的。上述流量管理策略，包括但不限於對流量的處理。本實施例中，由於不需要對所有的業務流進行深度的檢測，並且實現業務流的速率統計比實現深度檢測要容易很多，因此相對於現有技術，本發明對網絡設備處理能力的要求有所降低。由於對業務流的速率進行統計和管理所需要的硬體資源要遠遠小於深度檢測所需要的硬體資源，因此，在類似的硬體配置下，釆用本實施例所述方法能夠在很大程度上提高網絡設備的業務識別和監管的性能，從而為用戶提供較高性價比的網絡設備。另外，由於本實施例採用了速率監控、上層分析(深度檢測)、轉發控制這樣一個閉環的控制過程，使得網絡具有了一定的智能性，對網絡流量和業務的可控性更好，有效避免了現有技術在流量超出網絡設備的處理能力時，採用隨機採樣的方式對報文進行處理所導致的不確定性問題。基於上述監控業務流的方法，本實施例還相應地提供了一種網絡設備。如圖2所示，該網絡設備包括速率獲取單元，用於獲取流入網絡設備的每條業務流的實際速率，所述業務流是具有相同特徵項的數據流。這裡，所述數據流具體的是IP報文流，所述特徵項包括IP報文的源IP位址、源埠號、目的IP位址、目的埠號和協議類型。初始門限策略保存單元，用於保存初始門限策略，所述初始門限策略包含各業務類型的業務流對應的初始速率門限。這裡，所述初始速率門限可以是根據對流經所述網絡設備的各業務類型的業務流的統計結果設置的。預定速率門限確定單元，用於通過深度檢測，對流入所述網絡設備的新業務流的業務類型進行識別，並將識別結果與所述初始門限策略保存單元所保存的初始門限策略相匹配如果存在匹配的初始門限策略，則根據該匹配的初始門限策略中的初始速率門限^L置該業務流的預定速率門限；否則，為所述新業務流設置一預定數值的預定速率門限。判斷單元，用於判斷每條業務流的實際速率是否超出該業務流的預定速率門限，如果沒有超出，則觸發第一轉發單元；否則，觸發第二轉發單元。第一轉發單元，用於根據所述判斷單元的觸發，轉發實際速率沒有超出預定速率門限的業務流。第二轉發單元，用於根據所述判斷單元的觸發，通過深度檢測對實際速率超出預定速率門限的業務流的業務類型進行識別，並根據識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理。如圖3所示，所述第二轉發單元具體包括業務類型識別單元，用於根據所述判斷單元的觸發，通過深度檢測對實際速率超出預定速率門限的業務流的業務類型進行識別；匹配單元，用於將所述業務類型識別單元對業務類型的識別結果，與預存的流量管理策略進4亍匹配；第一處理單元，用於根據所述匹配單元所匹配到的流量管理策略，對所述業務流進行處理；第二處理單元，用於在所述匹配單元沒有匹配到流量管理策略時，保持該業務流的預定速率門限，並轉發該業務流的所有數據。其中，對於所述第一處理單元，請參照圖4，又可以具體包括第一子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求限制所述業務流的流量時，減小所述業務流的預定速率門限，並丟棄所述業務流中超出所述預定速率門限的數據；第二子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求增加該業務流的流量時，增加該業務流的預定速率門限；第三子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求阻斷該業務流時，將該業務流的預定速率門限設置為零，並丟棄該業務流的所有數據。綜上所述，本發明實施例所述監控業務流的方法及網絡設備，通過僅對超出預定速率門限的業務流進行深度檢測，從而減少了業務流業務識別處理所佔用的系統資源，大大降低對網絡設備的處理能力的要求。本發明所述監控業務流的方法及網絡設備，並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明之領域，對於熟悉本領域的人員而言可容易地實現另外的優點和進行修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念的精神和範圍的情況下，本發明並不限於特定的細節、代表性的設備和這裡示出與描述的圖示示例。權利要求1.一種監控業務流的方法，其特徵在於，所述方法包括獲取流入網絡設備的每條業務流的實際速率，所述業務流是具有相同特徵項的數據流；判斷每條業務流的實際速率是否超出該業務流的預定速率門限，如果沒有超出，則轉發該業務流；否則，通過深度檢測對該業務流的業務類型進行識別，並根據識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理。2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括對流入所述網絡設備的新業務流進行業務類型識別，並將識別結果與預存的初始門限策略相匹配，所述初始門限策略包含各業務類型的業務流對應的初始速率門限如果存在匹配的初始門限策略，則根據該匹配的初始門限策略中的初始速率門限設置該業務流的預定速率門限；否則，為所述新業務流設置一預定數值的預定速率門限。3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理包括將識別結果與預存流量管理策略相匹配如果存在相匹配的流量管理策略，貝'J根據該流量管理策略對該業務流進行處理；否則，保持該業務流的預定速率門限不變，並轉發該業務流的所有數據。4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述根據該流量管理策略對該業務流進行處理具體包括當該流量管理策略要求限制該業務流的流量時，減小該業務流的預定速率門限，並丟棄該業務流中超出所述預定速率門限的數據；當該流量管理策略要求增加該業務流的流量時，增加該業務流的預定速率門限；當該流量管理策略要求阻斷該業務流時，將該業務流的預定速率門限設置為零，並丟棄該業務流的所有數據。5.如權利要求1至4任一項所述的方法，其特徵在於，所述數據流是IP報文流，所述特徵項包括IP報文的源IP位址、源埠號、目的IP位址、目的埠號和協議類型。6.—種網絡設備，其特徵在於，包括速率獲取單元，用於獲取流入網絡設備的每條業務流的實際速率，所述業務流是具有相同特徵項的數據流；判斷單元，用於判斷每條業務流的實際速率是否超出該業務流的預定速率門限，如果沒有超出，則觸發第一轉發單元；否則，觸發第二轉發單元；第一轉發單元，用於根據所述判斷單元的觸發，轉發實際速率沒有超出預定速率門限的業務流；第二轉發單元，用於根據所述判斷單元的觸發，通過深度檢測對實際速率超出預定速率門限的業務流的業務類型進行識別，並才艮據識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理。7.如權利要求6所述的網絡設備，其特徵在於，還包括初始門限策略保存單元，用於保存初始門限策略，所述初始門限策略包含各業務類型的業務流對應的初始速率門限；預定速率門限確定單元，用於對流入所述網絡設備的新業務流的業務類型進行識別，並將識別結果與所述初始門限策略保存單元所保存的初始門限策略相匹配如果存在匹配的初始門限策略，則根據該匹配的初始門限策略中的初始速率門限設置該業務流的預定速率門限；否則，為所述新業務流設置一預定數值的預定速率門限。8.如權利要求6所述的網絡設備，其特徵在於，所述第二轉發單元包括業務類型識別單元，用於根據所述判斷單元的觸發，通過深度檢測對實際速率超出預定速率門限的業務流的業務類型進行識別；匹配單元，用於將所述業務類型識別單元對業務類型的識別結果，與預存的流量管理策略進行匹配；第一處理單元，用於根據所述匹配單元所匹配到的流量管理策略，對所述業務流進行處理；第二處理單元，用於在所述匹配單元沒有匹配到流量管理策略時，保持該業務流的預定速率門限，並轉發該業務流的所有數據。9.如權利要求8所述的網絡設備，其特徵在於，所述第一處理單元包括第一子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求限制所述業務流的流量時，減小所述業務流的預定速率門限，並丟棄所述業務流中超出所述預定速率門限的數據；第二子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求增加該業務流的流量時，增加該業務流的預定速率門限；第三子單元，用於在所述所匹配到的流量管理策略要求阻斷該業務流時，將該業務流的預定速率門限設置為零，並丟棄該業務流的所有數據。10.如權利要求9所述的網絡設備，其特徵在於，所述數據流是IP報文流，所述特徵項包括IP報文的源IP位址、源埠號、目的IP位址、目的埠號和協議類型。全文摘要本發明提供了一種監控業務流的方法及網絡設備。所述方法包括獲取流入網絡設備的每條業務流的實際速率，所述業務流是具有相同特徵項的數據流；判斷每條業務流的實際速率是否超出該業務流的預定速率門限，如果沒有超出，則轉發該業務流；否則，通過深度檢測對該業務流的業務類型進行識別，並根據識別結果和預存的流量管理策略對該業務流進行處理。按照本發明所述方法及設備，可以減少了業務流業務識別所佔用的系統資源，減少了業務流業務識別處理所佔用的系統資源，大大降低對網絡設備的處理能力的要求。文檔編號H04L12/56GK101217494SQ20081005575公開日2008年7月9日申請日期2008年1月8日優先權日2008年1月8日發明者黃本鵬申請人:杭州華三通信技術有限公司