[发明专利]一种实现IPv6报文分类的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及报文分类技术，特别是涉及一种实现IPv6报文分类的方法及设备。 

背景技术

IPv4报文分类中，路由器提取五元组(目的IP地址，源IP地址，目的端口，源端口，协议)协议字段，根据所提取的五元组，从规则集中查找匹配的规则，以确定此数据包所属的流。如果一个数据包匹配多条规则，则路由器根据优先级最高原则对报文进行分类。在IPv4规则集中，规则格式如下： 

  源IP地址   目的IP地址   源端口   目的端口   协议   流ID   优先级 

表1 

其中，源IP地址和目的IP地址以无类域间路由的形式表示，均为32比特；源端口和目的端口以范围的形式表示；协议字段的内容可以为某一具体协议，例如TCP、UDP等，也可以为表示任意协议的通配符“*”。 

目前，实现报文分类的方法包括线性搜索法、基于决策树的搜索法、基于分解的搜索法和基于元组空间的方法；其中，基于决策树的搜索法包括基于空间切割的决策树法和基于地址前缀的网格树法。 

线性搜索法，是实现报文分类最简单的方法，但是，当规则集中的规则数增多时，该算法的查找效率线性下降。 

基于决策树的搜索法，通过建立一棵决策树，将一个大规则集划分为 小规则集，在这些小规则集中采用线性查找法或二分查找法等方法进行搜索，其查找效率取决于决策树的建立方式。 

基于空间切割的决策树法中，如图1所示，决策树的根节点对应整个多维空间，生成子树的过程就是空间切割过程。该算法的查找效率取决于决策树的高度和在规则桶中线性搜索的效率。该算法中，由于一条规则可同时存在于多个规则桶中，所以存在内存膨胀的问题。另外，IPv6中，128比特的地址使得空间表示的难度加大，进行空间切割的难度也相应增大，因此，对IPv6而言，基于空间切割的决策树并不具有很好的扩展性。 

基于地址前缀的网格树法，如图2所示，以源IP地址和目的IP地址建立一棵二维网格树：以源IP地址建立第一维树，则，第一维树的叶子节点所指向的第二维树都对应同一个源IP地址前缀，第二维树的叶子节点就对应一个前缀对(源IP地址前缀，目的IP地址前缀)，第二维树的叶子节点所维护的规则桶中的每条规则都与相应的前缀对相匹配。该方法的查找效率取决于地址前缀的长度。IPv6的地址长度是IPv4的4倍，因此，如果将此方法直接用于IPv6报文分类中，其查找效率将会下降4倍。 

基于分解的搜索法，如图3所示，将一个多维报文分类问题分解为多个一维搜索问题，每一维搜索结果的集合的交集即为能匹配的所有规则，从中选取优先级最高的规则作为最终结果。此类算法搜索效率高，但是，IPv6中，128比特的地址使得地址域上的搜索面临很大挑战。 

由此可见，IPv6报文分类需处理256比特的地址空间(源地址，目的地址)，如果将基于64比特地址空间的IPv4报文分类方法直接应用到IPv6报文分类中，上述方法或者不再适用，或者查找效率急剧下降。 

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种实现IPv6报文分类的方法，以提高查找速度，减少内存占用，扩展性好且更新简单。