[發明專利]基于時間滑動窗口的網絡測量方法與裝置

有效

• 申請號: 202110283706.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112688837B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 杭子鈞;王永杰;王維維;熊鑫立;郭亮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術協會專利中心 11215
• 代理人: 劉光德

本發明提供一種基于時間滑動窗口的網絡測量方法及裝置，所述方法包括：建立由隊列組成的滑動窗口，建立sketch結構體接收報文，將接收的報文寫入滑動窗口尾部，刪除滑動窗口前端的、超時的報文；數據平面根據所述滑動窗口的統計結果，更新所述sketch結構體的報文計數；若接收到的報文被判斷為大流，則報告給控制平面；所述控制平面接收由所述數據平面報告的大流，獲取到該大流的鍵值及統計數據；所述控制平面維護大流字典。根據本發明的方案，有效地解決了傳統基于固定時間窗口的網絡測量中精度低、時效差的弊端，并且有效地壓縮了內存占用，實現了精確、實時和節約內存的網絡測量。

技術領域

本發明涉及互聯網中，網絡數據分析領域，尤其涉及一種基于時間滑動窗口的網絡測量方法與裝置。

背景技術

網絡測量是描述網絡行為、量化網絡中的各項指標并充分理解與認識互聯網的基本手段。它通過監測網絡中的數據流提供網絡范圍的視圖，從而幫助用戶更好地了解網絡狀況。它涉及到測量算法、網絡行為分析和控制方法等內容。網絡測量包括故障診斷、流量測量、協議排錯以及性能評價等，是許多其它網絡應用如擁塞控制、異常檢測、容量規劃以及服務質量的基礎。

現有技術的網絡測量（如Netflow）是在CPU上實現的，面對網絡中龐大的報文數量，CPU難以對每個報文進行精確計數，只能通過采樣的方法，采集少量的網絡報文進行分析來推測整個網絡的狀況，使得測量結果出現偏差。

傳統的網絡測量采用基于固定時間窗口的方法，每個時間窗口的起始時間和結束時間是確定的，測量完當前時間窗口后，需要將所有測量數據清除，再進入下一個測量窗口，使得時間被人為地分割成一系列時間窗口，在相鄰兩個時間窗口之間缺乏連續性，從而降低了測量的準確性。由于傳統的網絡測量在每個時間窗口末尾才將測量結果上報，當時間窗口較大時會導致延遲較大，測量結果缺乏時效性；面對每秒數Tbit的報文流量，記錄所有的報文會消耗大量的存儲空間，超出現有網絡設備存儲能力。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種基于時間滑動窗口的網絡測量方法與裝置，所述方法與裝置，用以解決現有技術中固定時間窗口之間缺乏連續性，測量的準確性低，測量結果的時效性差、網絡設備不便于存儲的技術問題。

根據本發明的第一方面，提供一種基于時間滑動窗口的網絡測量方法，所述方法包括以下步驟：

一種基于時間滑動窗口的網絡測量方法，包括以下步驟：

步驟S101：建立由隊列組成的滑動窗口，建立sketch結構體，所述sketch結構體具有m級存儲陣列，每級存儲陣列對應一個哈希值，每級存儲陣列中具有n個存儲單元，其中，m0，n0；

步驟S102：接收報文，將接收的報文寫入滑動窗口尾部，刪除滑動窗口前端的、超時的報文；

步驟S103：數據平面根據所述滑動窗口的統計結果，更新所述sketch結構體的報文計數；若接收到的報文被判斷為大流，則報告給控制平面；否則，進入步驟S102；

步驟S104：所述控制平面接收由所述數據平面報告的大流，獲取到該大流的鍵值及統計數據；

步驟S105：所述控制平面維護大流字典，若字典中存在該數據平面報告的大流，則在大流字典中更新該大流的數據；若不存在，則將該大流加入到大流字典中。

進一步地，所述步驟S102：接收報文，將接收的報文寫入滑動窗口尾部，刪除滑動窗口前端的、超時的報文，其中：

由數據平面接收報文，并將接收的報文進行解封裝，提取該報文的鍵值，作為區分不同報文流的依據；該報文的鍵值由五元組確定，五元組包括報文的源IP地址、目的IP地址、源端口號、目的端口號和協議類型號，報文的鍵值可以由五元組的全部元素確定，或五元組中的任意一個或多個元素的組合確定。