[發明專利]一種面向IPv6網絡的業務流測量方法

在審

• 申請號: 202210573486.2
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114978941A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 蔣定德;王志浩;霍留偉;劉沛然
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L43/062
• 分類號: H04L43/062;H04L43/0876;H04L43/08;H04L45/02;H04L41/14;H04L41/142
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

該發明公開了一種面向IPv6網絡的業務流測量方法，屬于數據流量處理領域。針對現有技術存在的缺點，本發明提出了一種基于采樣、插值和優化的面向IPv6網絡的業務流測量架構，它能夠僅使用低開銷對網絡業務流量進行高精度的測量。架構首先選取若干個初始測量點，使用traceroute技術來對整個網絡的拓撲結構進行測量，得到網絡的拓撲后，使用主動測量技術發送探針包進行低精度流量測量，從網絡拓撲、鏈路負載和IPv6網絡中流量的全局視圖構建流量矩陣，然后使用插值理論將一些數據填充到低精度的測量結果中，考慮到鏈路負載和流量之間的關系，將高精度的測量問題描述為多約束優化模型，最后通過啟發式算法來求解該模型，以對填充的數據進行優化，得到最終的測量結果。

技術領域

本發明屬于網絡流量工程領域，特別是涉及一種適用于IPv6網絡的業務流測量方法。

背景技術

隨著互聯網及其應用的飛速增長，當前的互聯網協議IPv4(Internet Protocolversion 4)地址短缺等缺點已經越來越突出。IPv6(Internet Protocol version 6)作為IETF(The Internet Engineering Task Force)確定的下一代互聯網協議。有望解決IPv4地址短缺等問題。我國已經建成了世界上最大規模的IPv6網絡。隨著網絡規模的不斷擴大以及語音和視頻等實時業務和多媒體應用的普及，特別是IPv6的發展，互聯網的控制機制和行為特征越來越復雜，對于IPv6 網絡流測量的需求也越來越緊迫。

流量測量使用硬件或軟件實時收集有關網絡中數據包傳輸的信息。基于流的測量可以反映網絡中流的性質，可用于許多任務，例如QoS(Quality of Service)、路由管理、負載平衡和異常檢測。在傳統網絡中，有許多測量工具支持基于流的測量，例如SFlow和NetFlow。NetFlow需要在交換機中配置收集器、分析器等相關服務，會降低數據包轉發性能。SFlow類似于NetFlow，但它需要交換機和路由器中的額外硬件支持，并且這兩種方法都屬于被動測量。IPv6 網絡中，傳輸延遲對于音視頻等實時性較強的任務來說非常重要，精細的測量可以幫助網絡以低延遲的方式管理和調度流量，主動測量具有靈活和實時性強的優點，但為了達到更高的精度，主動測量機制需要頻繁發送探針包對網絡節點的流量進行測量，過多的測量消息會為網絡帶來額外負擔，因此基于主動測量開發一種高精度和低開銷的網絡的業務流測量架構十分重要。

發明內容

針對現有技術存在的缺點，本發明提出了一種基于采樣、插值和優化的面向IPv6網絡的業務流測量架構，它能夠僅使用低開銷對網絡業務流量進行較高精度的測量。

該架構的測量流程可以總結為：首先選取若干個初始測量點，使用TraceRoute技術來對整個網絡的拓撲結構進行測量，得到網絡的拓撲后，使用主動測量技術發送探針包進行低精度流量測量，從網絡拓撲、鏈路負載和IPv6網絡中流量的全局視圖構建流量矩陣，然后使用插值理論將一些數據填充到低精度的測量結果中，考慮到鏈路負載和流量之間的關系，將高精度測量問題描述為多約束優化模型，最后通過啟發式算法來求解該模型，以對填充的數據進行優化，得到最終的測量結果。

本發明技術方案為一種面向IPv6網絡的業務流測量方法，該方法步驟如下：

步驟1：網絡拓撲更新；

使用TraceRoute方法對網絡的拓撲結構進行測量，更新的拓撲結構保存在數據庫中由拓撲狀態；

步驟2：進行主動測量，構建流量矩陣；

根據網絡節點的統計信息產生初步低精度測量結果，根據低精度的測量值構建流量矩陣；

步驟3：插值和建立優化模型；

使用插值理論對低精度的測量結果進行數據填充，基于填充結果建立優化模型，減小測量結果與實際流量之間的差距；

步驟4：求解優化模型得到測量結果；