[發明專利]一種基于哈希壓縮算法的網絡流量監控方法

在審

• 申請號: 201610038717.4
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105515919A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 李淵;李文江;劉詠荷;郝曉鵬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

技術領域

本發明涉及一種基于哈希壓縮算法的網絡流量監控方法，屬于網絡通 信技術領域。特別適用于在FPGA片內實現對不超過2K條IP數據流進行識 別以及匹配查找，同時完成流量統計監控功能。

背景技術

隨著網絡技術的深入發展以及網絡規模的不斷擴大，流量激增問題也 日益突出。為了可以監控網絡運行，及時發現網絡中存在的異常流量問題， 需要一種穩定、及時、可靠的網絡流量監控方法。目前，基于IP數據流的 網絡流量監控方法在硬件實現上通常采用外置TCAM或者DDR進行流識別以 及流量統計。該方法雖然滿足了對網絡中IP數據流的快速識別和流量統計 的要求，但是帶來了功耗加大、成本增加等問題。尤其是在一些網絡規模 不大的專網應用中，該方法造成了硬件資源及成本的極大浪費。因此，在 一些網絡規模不大的專網應用領域需要一種適用于在FPGA片內實現，同時 不用占用太多存儲器資源，能夠快速實現IP數據流識別以及流量統計的網 絡流量監控方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種在網絡規模不大的專網中，適用于在FPGA片 內實現的網絡流量監控方法，該方法具有占用資源少、硬件成本低等特點， 可對IP數據流進行快速識別以及流量統計。

本發明的實現方案是基于哈希壓縮算法實現對IP數據流的快速識別和 匹配；本發明以接收到IP報文的五元組作為流標識，并將該流標識通過哈 希壓縮算法，減少其位長度，從而確定哈希查找表的入口地址，大大節省 了哈希表所占用的存儲器空間；同時由于采用了哈希桶解決哈希沖突問題， 因此降低了沖突解決的復雜度，減少了查表命中時間。

為了實現所述發明目的，本發明由以下技術方案實現：

一種基于哈希壓縮算法的網絡流量監控方法，其特征在于包括如下步 驟：

第(1)步：將IP報文中的目的IP地址、源IP地址、目的端口號、源 端口號以及協議類型字段提取出來作為流標識，送入哈希壓縮算法模塊進 行處理；

第(2)步：哈希壓縮算法模塊以流標識作為關鍵字，通過HASH函數得 到哈希表入口索引地址，進行哈希表匹配查找；

第(3)步：每個哈希表入口地址對應一個桶深為4個表項的哈希桶，在 得到哈希表入口地址后，進入其對應的哈希桶中以流標識為匹配對象進行 匹配查找；如果哈希桶中存在匹配項，進入第(4)步；如果哈希桶中不存在 匹配項，進入第(5)步；

第(4)步：當哈希桶中存在匹配項時，將匹配項中的流量統計表地址提 取出來，進入流量統計表進行流量統計更新，轉入第(6)步；

第(5)步：當哈希桶中不存在匹配項且哈希桶中表項未被占滿時，按照 表項0、1、2、3的優先級順序在未被占用的表項中新建匹配項，并在新建 匹配項中分配新的流量統計表地址，同時在該地址對應的流量統計表中新 建流量統計信息，轉入第(6)步；

第(6)步：為了防止哈希桶占用溢出情況的發生，對哈希表的表項建立 老化刪除機制；每隔2秒對流量統計表進行一次輪詢，當流量統計表中有 表項中的字節統計數2秒內沒有增加時，其對應哈希表中的表項將進行刪 除操作；同時釋放該流標識所占用的流量統計表地址；

完成基于哈希壓縮算法的網絡流量監控方法。

其中，第(2)步中哈希壓縮算法模塊中的HASH函數選用CRC-12算法實 現，CRC-12算法的計算多項式為x12+x11+x3+x+1；其中，x為多項式因子。

與現有技術相比，本發明提供的基于哈希壓縮算法的網絡流量監控方 法占用存儲器資源少，硬件成本低；該方法以接收到IP報文的五元組作為 流標識，并將該流標識通過哈希壓縮算法，減少其位長度，大大節省了哈 希表所占用的存儲器空間；同時采用哈希桶解決匹配沖突問題，提高了IP 數據流匹配查找性能，減少了查表命中時間；該方法適合于對低功耗、低 成本和穩定性要求高的專網通信應用領域。

附圖說明

圖1是本發明的原理示意圖；

圖2是流標識的提取示意圖；

圖3是本發明中哈希表的結構示意圖；

圖4是本發明中流量統計表的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1-4對本發明作詳細說明。

如圖1所示，一種基于哈希壓縮算法的網絡流量監控方法，其特征在 于包括如下步驟：