基於dpi識別的分通道應用流量控制方法
2023-04-28 11:03:11 1
基於dpi識別的分通道應用流量控制方法
【專利摘要】本發明公開了基於DPI識別的分通道應用流量控制方法，其首先利用DPI識別出報文流量的應用類別，再根據不同應用類別報文流量使用對應的帶寬控制策略，最後根據當前接口帶寬的佔用情況，依據不同應用類別報文流量對帶寬的要求，實時動態調整相應帶寬控制策略。應用於寬帶路由器中能夠對帶寬進行管理，一方面使得瀏覽網頁、網路遊戲等重要應用能優先得到帶寬保證，另一方面在帶寬允許的情況下又能夠讓網絡視頻等實時性較強的應用享有較高的優先級。
【專利說明】基於DPI識別的分通道應用流量控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機網絡【技術領域】，具體涉及網絡數據流程的控制技術。
【背景技術】
[0002]寬帶路由器經常部署在企業、網吧等各種網絡接入點處，通過對進出網絡的報文進行分析，可以確定報文所屬的應用類型，從而可以根據分析結果對帶寬進行管理。隨著PPS、迅雷等p2p網絡應用的流行，使得大量的帶寬被p2p流量搶佔，因此需要一些方法來保證用戶在網頁訪問、網路遊戲等實時性要求很高的應用上能流暢地進行。
[0003]目前常用的方法有:
[0004](I)根據ip、埠號以及DFI技術進行限速。設立一個用戶黑白名單，對黑名單內用戶一律限速，對白名單內用戶一律不限速；對某些遊戲的埠號進行優先；根據DFI技術來識別報文類型，判斷是否是P2p。
[0005](2)對識別出的p2p流量進行手動限速,包括bt、迅雷、pps等,此後不再改變。
[0006]上述兩種方法都存在著缺陷:
[0007]方法(I)是基於用戶的管理，不夠靈活；另外遊戲埠號經常改變，根據埠號來識別已經不準確了 ；而使用DFI技術經常誤把ftp等下載流量當成p2p流量。故該方法已較少使用。
[0008]方法(2)是靜態地確定p2p百分比，這也是不合理的，在當前網絡較為寬鬆的情況下應該適當提高p2p百分比，而在網絡擁塞的情況下應該適當降低p2p百分比；而且該方法沒有區分p2p網絡電視和p2p下載工具如迅雷等，這也是不合理的，因為網絡電視的實時性肯定較迅雷等高，不能把它和迅雷等同對待，應該享有較高的優先級；另外一些未識別出來的流量有可能是p2p，對這些流量也要採取一定的限速措施。
【發明內容】
[0009]本發明針對上述現有網絡流程控制技術所存在的問題，而提供一種分通道應用流量控制方法。該控制方法基於DPI識別技術，應用於寬帶路由器中能夠對帶寬進行管理，一方面使得瀏覽網頁、網路遊戲等重要應用能優先得到帶寬保證，另一方面在帶寬允許的情況下又能夠讓網絡視頻等實時性較強的應用享有較高的優先級。
[0010]為了達到上述目的，本發明採用如下的技術方案:
[0011]基於DPI識別的分通道應用流量控制方法，所述控制方法首先利用DPI識別出報文流量的應用類別，再根據不同應用類別報文流量使用對應的帶寬控制策略，最後根據當前接口帶寬的佔用情況，依據不同應用類別報文流量對帶寬的要求，實時動態調整相應帶寬控制策略。
[0012]在本發明的優選實例中，在識別報文流量類別時，首先維護一個應用層的特徵庫，利用DPI識別出報文的流量特徵，通過將報文的流量特徵與特徵庫進行比較，準確識別出報文所屬的應用，繼而得到報文流量的應用類別。
[0013]進一步的，所述報文流量類別包括以下幾類:
[0014]A類:實時響應要求最高且佔用帶寬不大的流量；
[0015]B類:實時響應要求較高，需要給予一定保障，但該類流量佔用帶寬較大，必須根據當前的帶寬使用情況給予一定的帶寬限制；
[0016]C類:實時性要求不高，但是佔用帶寬很大；
[0017]D類:未知流量。
[0018]再進一步的，所述報文流量的控制策略如下:
[0019]對於A類報文流量，享有最高的優先權，只要帶寬佔用不超過接口當前的總帶寬，就不應當丟掉；
[0020]對於B、C類報文流量，統一分配總的帶寬，但是允許B類流量搶佔C類流量的帶寬；並根據當前接口帶寬的佔用情況實時調整這兩類流量佔用的總帶寬；
[0021]D類流量，採用單機限速的策略，為接口帶寬與主機個數的比值再乘以若干倍數。
[0022]進一步的，所述動態調整相應帶寬控制策略，即對不同類別的報文根據需求以及當前網絡狀況使用不同的控制策略:在帶寬使用率正常的情況下比如低於40%，那麼適當提高B類、C類可允許的使用比例；帶寬使用率高於40%時，恢復其正常比例；在帶寬緊張、使用率較高比如高於70%系統有可能出現擁塞時，適當降低B/C類流量的比例；在帶寬緊張、使用率較高比如高於90%時，大幅降低B、C類流量的可允許比例；從而實現動態調整動態帶寬控制策略。
[0023]利用本發明提供的方法，可以更加合理地分配帶寬，讓網頁訪問、網路遊戲等重要應用享有最高優先級，同時根據網絡擁塞情況決定p2p的佔用比，讓網絡電視等實時性較強的應用優先搶佔P2p部分的帶寬資源，另外也對未知流量做了較為合理的單機限速。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發明。
[0025]圖1為本發明中統計近期接口帶寬佔用情況的任務流程圖；
[0026]圖2為本發明中定期為不同的通道分配令牌桶的任務流程圖；
[0027]圖3為本發明中報文檢查任務的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0029]本發明提供的基於DPI的分通道應用流量控制方法，其先使用DPI技術準確地識別出報文流量應用類別，然後對不同類別的報文根據需求以及當前網絡狀況使用不同的控制策略，從而使帶寬得到合理分配。
[0030]對於報文流量應用類別的識別，本發明使用DPI進行流量特徵的識別，從而識別出報文流量應用類別，具體方案如下:
[0031]該方案維護一個應用層的特徵庫，通過把報文的內容與特徵庫所描述的所有流量特徵進行比較，可以準確識別出報文所屬的應用，繼而確定應用類別。另外為了提高報文識別準確度，可以輔助一些其他方法如P2p主動探測、常用應用伺服器ip、埠號以及DFI技術等。通過以上方法還不能識別出的歸為未知流量。
[0032]在本發明的方案中根據實際情況將報文流量的應用類別分為以下幾類:
[0033]A類，實時響應要求最高且佔用帶寬不大的流量，這類流量與大部分用戶最重要的上網體驗直接相關，在任何時候都不應該遭受除單機限制以外的擁塞。這類流量有網頁訪問，網路遊戲等。
[0034]B類，實時響應要求較高，需要給予一定保障，但是該類流量佔用帶寬較大，必須根據當前的帶寬使用情況給予一定的帶寬限制。這類流量有在線視頻，在線音樂，網絡電視坐寸ο
[0035]C類，這類流量一般是實時性要求不高，但是佔用帶寬很大，如bt、迅雷等p2p工具下載流量。對於這類流量需要給予較大的帶寬限制，以免影響到A類和B類流量。
[0036]D類，這類流量一般是未知流量。因為無法確定流量的類別，所以不能對其盲目限速，但又不能任其佔用帶寬，因此採用的辦法是對其單機限速。
[0037]針對上述不同類別的流量，使用不同的控制策略，具體如下:
[0038]針對A類流量，這類流量享有最高的優先權，只要帶寬佔用不超過接口當前的總帶寬，就不應當丟掉。
[0039]針對B、C類流量，這兩類流量有相似之處，又有不同之處。因此可以為它們統一分配總的帶寬，但是由於B類流量的實時性要求較高，因此應當允許B類流量搶佔C類流量的帶寬。另外由於這兩類流量都對帶寬的佔用比較大，因此應該根據當前接口帶寬的佔用情況適當地調整這兩類流量佔用的總帶寬，當接口帶寬較為寬鬆的時候可以適當提高比例。
[0040]針對D類流量，由於是未知流量，有可能是重要流量，也有可能是p2p下載等，因此應該對其採用單機限速的策略，一般為接口帶寬與主機個數的比值再乘以若干倍數。
[0041]對於上述的分通道應用流量控制，本發明通過如下一具體實例進一步說明。
[0042]該實例，在寬帶路由器中應用本發明的方案。整個方案實施包括三個部分:partA:定時器任務1，負責統計近期接口的擁塞情況；partB:定時器任務2，負責為不同通道分配流量桶；partC:報文檢查任務。
[0043]其中，Part A:
[0044]定時器任務1，超時時間為2s，主要任務是統計近期接口帶寬佔用情況。該任務具體工作如下(參加圖1):用Iimitlevel表示接口帶寬擁塞的次數,每隔2s做一次統計,如果當前接口擁塞就加I，如果接口寬鬆就減I。Iimitlevel值越大表示最近帶寬資源越緊張，如果Iimitlevel的值為O,說明最近帶寬佔用很少。
[0045]partB:
[0046]定時器任務2，超時時間為200ms，主要是定期為不同的通道分配令牌桶，以字節的形式分配，例如為通道I總共分配2000位元組，就代表該通道內只能通過2000位元組的流量，如果報文長度超過剩餘的流量就丟棄。該任務具體工作如下(參加圖2):
[0047]1.將接口上傳和下載帶寬與流量分配時間間隔(默認200ms)相乘，計算出一次分配的上傳和下載的總的字節數up和down。
[0048]2.根據手動配置的智能流控百分比smart_percent (默認70%,高於該比例,可認為接口帶寬緊張，有可能擁塞，需降低B、C類流量比例)和當前接口擁塞情況，動態地計算出當前B類和C類流量帶寬佔用的總的百分比consum_percent:
[0049]如果Iimitlevel的值為O,說明最近帶寬佔用很少，則consum_percent=smart_percent ；
[0050]如果同時當前接口比較寬鬆，還可以適當乘以一個比例如乘以1.1倍；
[0051]如果Iimitlevel的值大於O,則依據Iimitlevel的大小適當地給consum_percent打個折扣，比如乘以0.8的係數。
[0052]3.將 consum_percent 中的大部分比例比如其中 60% (即 consum_percent*0.6)預留給B類流量，剩下的留給C類流量，這樣得到C類流量的百分比p2p_perCent。同時C類流量只能佔用p2p_percent部分的帶寬，而B類流量可以佔用(consum_percent_p2p_percent)的帶寬，而(consum_percent_p2p_percent)要大於 p2p_percent,即 B 類流量允許比例比C類流量的比例要大，由此使得B類流量具有較高的優先級。
[0053]4.將up和down (將接口上傳和下載帶寬與流量分配時間間隔(默認200ms)相乘，可計算出一次分配的上傳和下載的總的字節數up和down)分配給A類流量，即A通道，累加到bytes_up, bytes_down中，這裡bytes_up, bytes_down分別為A通道的可允許通過的上傳、下載的流量額度；將up和down乘以consum_percent得到的該次分配的B、C流量的上傳和下載總字節數分配給B通道，累加到videobytes_up, videobytes_down中，這裡videobytes_up, videobytes_down分別為B通道的可允許通過的上傳、下載的流量額度。將up和down乘以p2p_percent得到該次分配的C流量的上傳和下載字節數,累加到p2pbytpes_up, p2pbytes_down 中，這裡 p2pbytpes_up, p2pbytes_down 分別為 C 通道的可允許通過的上傳、下載的流量額度。
[0054]partC:
[0055]報文檢查任務，該任務具體工作如下(參考圖3):
[0056]1.當一個報文進入路由器時，首先通過DPI技術識別出該報文所屬的應用類別。
[0057]2.如果是A類流量,則根據上傳還是下載更新bytes_up或bytes_down。如果是B類流量，則更新videobytes_up或videobytes_down。如果是C類流量,則更新p2pbytpes_up 或 p2pbytes_down。
[0058]更新的時候，使用當前通道已分配到的總字節數減去當前報文的字節數，如果不夠減就將該報文丟掉。這樣就限制了 P2p和網絡視頻類流量的帶寬佔用比例，同時又讓網絡視頻可以搶佔p2p的流量。
[0059]另外如果該報文是D類流量，即未知流量，則走單機限速的通道，當超過單機限制帶寬時，就將該報文丟掉。
[0060]由上述實例可知，利用上述應用本發明方案的寬帶路由器可以在網吧等場所對帶寬進行管理:一方面使得瀏覽網頁、網路遊戲等重要應用能優先得到帶寬保證，另一方面在帶寬允許的情況下又必須讓網絡視頻等實時性較強的應用享有較高的優先級。
[0061]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.基於DPI識別的分通道應用流量控制方法，其特徵在於，所述控制方法首先利用DPI識別出報文流量的應用類別，再根據不同應用類別報文流量使用對應的帶寬控制策略，最後根據當前接口帶寬的佔用情況，依據不同應用類別報文流量對帶寬的要求，實時動態調整相應帶寬控制策略。
2.根據權利要求1所述的基於DPI識別的分通道應用流量控制方法，其特徵在於，在識別報文流量類別時，首先維護一個應用層的特徵庫，利用DPI識別出報文的流量特徵，通過將報文的流量特徵與特徵庫進行比較，準確識別出報文所屬的應用，繼而得到報文流量的應用類別。
3.根據權利要求1或2所述的基於DPI識別的分通道應用流量控制方法，其特徵在於，所述報文流量類別包括以下幾類: A類:實時響應要求最高且佔用帶寬不大的流量； B類:實時響應要求較高，需要給予一定保障，但該類流量佔用帶寬較大，必須根據當前的帶寬使用情況給予一定的帶寬限制； C類:實時性要求不高，但是佔用帶寬很大； D類:未知流量。
4.根據權利要求3所述的基於DPI識別的分通道應用流量控制方法，其特徵在於，所述報文流量的控制策略如下: 對於A類報文流量，享有最高的優先權，只要帶寬佔用不超過接口當前的總帶寬，就不應當丟掉； 對於B、C類報文流量，統一分配總的帶寬，但是允許B類流量搶佔C類流量的帶寬；並根據當前接口帶寬的佔用情況實時調整這兩類流量佔用的總帶寬； D類流量，採用單機限速的策略，為接口帶寬與主機個數的比值再乘以若干倍數。
5.根據權利要求1所述的基於DPI識別的分通道應用流量控制方法，其特徵在於，所述動態調整相應帶寬控制策略，即對不同類別的報文根據需求以及當前網絡狀況使用不同的控制策略:在帶寬使用率正常的情況下低於40%，那麼適當提高B類、C類可允許的使用比例；帶寬使用率高於40%時，恢復其正常比例；在帶寬緊張、使用率較高比如高於70%系統有可能出現擁塞時，適當降低B/C類流量的比例；在帶寬緊張、使用率較高比如高於90%時，大幅降低B、C類流量的可允許比例；從而實現動態調整動態帶寬控制策略。
【文檔編號】H04L12/801GK104243332SQ201310247193
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月20日 優先權日:2013年6月20日
【發明者】汪革, 彭雙庭, 龔超, 竺文輝 申請人:上海博達數據通信有限公司