[发明专利]一种随机抽样方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别是涉及一种随机抽样方法和装置。

背景技术

随着互联网的高速发展和网络规模的不断扩大，不仅网上的应用也越来越复杂，而且网络上的各种攻击也越来越多(如病毒，蠕虫等)，因此网络设备都需要具备监控网络流量分布情况的功能。目前现有技术中的网络设备都能够提供数据包的统计功能，但这个统计功能只能了解通过该网络设备大致的流量，不能详细的了解网络流量分布情况，如在通过该网络设备的流量中来自哪个源IP地址的流量最多，然而这正是对确定网络攻击源所必须的。为了实现这个目标，出现很多基于流统计的技术，这些技术一般都能够统计一个数据流的时间段内的数据包和字节数的统计情况，数据流一般情况下也会包含IP的五元组信息(源IP、源端口、协议类型、目的IP及目的端口构成一个IP五元组)和接口信息。

但是如果对于数据流所有的数据包都要进行抽样的话，就会消耗大量的CPU资源，同时由于统计的带宽流量限制，也无法对更多的流进行统计。因此为了降低CPU的使用负担，也为了统计更大范围的流量分布情况，一般会对数据流采取抽样技术，这样即能有效降低统计的数据流量，又能准确的了解数据的流量分布情况。

现有的抽样技术包括随机抽样和固定抽样两种，固定抽样就是抽样的间隔是固定的，随机抽样就是按一定的间隔随机进行抽样。通常的随机抽样方式就是，设置一个随机数范围为抽样周期的随机源，当随机源为某个值时，就抽取该数据包。如图1所示，为现有技术进行4比1的随机抽样示意图，在每四个数据包选择一个数据包进行抽样。

在实现本发明实施例过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中的随机源提供比较困难，如果随机性不好的话会出现抽样的间隔很不均匀，有时可能会出现一个抽样周期内出现多次抽样，有时一个抽样周期内一个抽样都没有。因此，如何提供一种高效、可靠的抽样技术，成为业界急需解决的一个问题。

发明内容

本发明实施例要解决的问题是提供一种随机抽样方法和装置，以解决现有技术中随机源随机性不好，抽样间隔不均匀的技术缺陷。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提出一种随机抽样方法，包括以下步骤：网络设备接收数据包，并读取抽样计数器；所述网络设备计算所述抽样计数器的值与抽样周期的商N；所述网络设备根据所述商N决定是否对所述接收的数据包进行抽样。

其中，所述网络设备根据所述商N决定是否对接收的数据包进行抽样具体包括：所述网络设备根据所述商N在抽样周期的数值范围内通过伪随机函数产生抽样值S，所述抽样值S为需要进行抽样的数据包在所述抽样周期内的序号；所述网络设备根据所述抽样值S及接收数据包在所述抽样周期的序号决定是否对所述接收的数据包进行抽样。

其中，所述网络设备根据所述抽样值S及接收数据包在所述抽样周期的序号决定是否对所述接收的数据包进行抽样具体为：计算所述抽样计数器的值与所述抽样周期的余数M；所述网络设备在所述抽样值S和所述余数M相等时，决定对接收的数据包进行抽样。

其中，在所述网络设备读取抽样计数器时，还包括：所述抽样计数器自动加1。

其中，所述抽样计数器为读加计数器。

其中，所述抽样计数器的比特位长度位大于等于抽样周期比特位长的2倍。

本发明实施例还提供了一种网络设备，包括数据包接收模块、抽样计数器读取模块、商计算模块和抽样模块，所述数据包接收模块，用于接收数据包；所述抽样计数器读取模块，用于在所述数据包接收模块接收到数据包后读取抽样计数器的值，在读取所述抽样计数器时，所述抽样计数器自动加1；所述商计算模块，用于计算所述抽样计数器的值与抽样周期的商N；所述抽样模块，用于根据所述商计算模块计算的商N决定是否对接收的数据包进行抽样。

其中，所述抽样模块包括抽样值生成子模块、余数计算子模块和判断子模块，所述抽样值生成子模块，用于根据所述商计算模块得到的商N在抽样周期的数值范围内通过伪随机函数产生抽样值S；所述余数计算子模块，用于计算所述抽样计数器的值与所述抽样周期的余数M；所述判断子模块，用于在所述抽样值S和所述余数M相等时，决定对接收的数据包进行抽样。

其中，还包括抽样计数器，所述抽样计数器为读加计数器。

其中，所述抽样计数器的比特位长度位大于等于抽样周期比特位长的2倍。