[发明专利]基于网络流量统计信息的快速网包分类方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于网络流量统计信息的快速网包分类方法，属于网络流量过滤和监控技术领域。

背景技术

互联网已成为当今社会的重要基础设施之一，网络应用对信息交换的高效性和安全性需求也随之不断提高。路由器除需具备传统的转发功能外，还必须能够支持访问控制、QoS、流量计费等功能。这些功能都要求路由器能根据网包包头对网络流量进行分类，并据此对网包进行不同方式的处理。网包分类通常指的是根据网包包头第三层、第四层的域来匹配过滤规则，并根据匹配结果对网包进行相应的处置。网包第三、第四层的包头域主要包括：源/目的网络层地址(各32位)，源/目的传输层端口(各16位)，协议类型(8位)等。大多数的网包分类方法均限制在这5个域上，在根据协议类型进行初分类之后，可以看作是对剩余4个域的网包分类。本发明提出的方法以4个域的分类作为示例，并能够扩展到支持任何维度的多域网包分类问题。

网包分类方法一直是国际学术界和工业界备受关注的课题。现有的千兆级以上的高端路由器大多采用基于ASIC/FPGA等专用芯片的解决方案。然而，基于专用芯片的设备价格昂贵，开发周期长，更新代价高，限制了高性能网关设备的广泛使用。因此，探索和开发具有可移植性、能适应多种硬件平台的高性能网包分类方法，成为推广高性能网关设备使用的有效途径。近年来，学术界提出了一系列网包分类方法，主要包括两类：基于树结构的Grid-of-Trie，ABV，HiCuts，HyperCuts等方法，以及基于表结构的Cross-producting，RFC，HSM等方法。

这些方法从不同角度挖掘网包分类规则集的结构特性，并通过启发信息来缩小搜索空间，从而加速方法执行速度。然而，网包分类问题涉及的是网络流量与分类规则集的匹配问题，现有的大多数方法仅仅从考虑从分类规则集的结构特性中挖掘启发信息来提高网包分类速度，而忽略了利用网络流量统计特性来提高性能。实际上，在网包分类实例中，位于特定网关位置的大部分网络流量往往只匹配规则集中的少量规则，而其余规则却很少被匹配。这是因为网包分类规则具有完备性，需要考虑防备各种可能的非授权访问，而特定网关位置的网络流量大部分属于正常访问流量，或者仅有少量的非授权访问，因此只会匹配规则集中的少量规则。这种网络流量在规则集匹配上的不均匀性，为加快网包分类方法的速率提供了新的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于网络流量统计信息的快速网包分类方法，通过挖掘网络流量的启发信息，优化网包包头各个域的查找树结构，并通过层次化的空间映射表来实现快速的网包分类。

本发明提出的基于网络流量统计信息的快速网包分类方法，包括以下各步骤：

(1)根据用户预先设定的网包分类规则集，分别确定网包包头的源网络层地址、目的网络层地址、源传输层端口、目的传输层端口四个域在各自全空间中的空间划分，为四个域分别建立空间划分与网包分类规则之间的第一、第二、第三、第四规则映射表；

(2)以源网络层地址的空间划分序号SIP₁～SIP_u为列，以目的网络层地址的空间划分序号DIP₁～DIP_v为行，建立地址查找表，根据上述第一和第二规则映射表，分别将与源网络层地址的每个空间划分SIP_a相对应的规则映射和与目的网络层地址的每个空间划分DIP_b相对应的规则映射做“位与”运算，其中1≤a≤u，1≤b≤v，对运算所得的每个非重复的规则映射按出现的先后进行编号，得到地址编号AST₁～AST_p，并将编号1～p写入以SIP_a为列、以DIP_b为行的地址查找表中的相应单元中，同时建立地址编号AST₁～AST_p与网包分类规则之间的第五规则映射表；