專利名稱：一種多域網(wǎng)包分類方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多域網(wǎng)包分類方法。
背景技術(shù)：
多域網(wǎng)包分類是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的基本功能。其應(yīng)用方式是用戶根據(jù)具體分類需求， 選擇網(wǎng)包包頭中的相關(guān)域(或維度)建立分類規(guī)則的集合；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過檢查流經(jīng)自身網(wǎng)包中分類規(guī)則定義的相關(guān)域，判定網(wǎng)包匹配分類規(guī)則集合中的哪條規(guī)則，完成分類過程。多域網(wǎng)包分類問題本質(zhì)上是多維空間中的點定位問題分類規(guī)則中的每個域的取值范圍張成了整個多維空間，每條分類規(guī)則對應(yīng)到整個多維空間中的一個子空間，每個待分類的網(wǎng)包包頭中的相關(guān)域的取值相當(dāng)于一個待定位的點，分類的過程等價于判定上述待定位的點屬于哪個子空間。多域網(wǎng)包分類的實現(xiàn)方法直接影響了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能，因此，該問題在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一直備受關(guān)注。目前，高端策略路由器及防火墻等安全設(shè)備大多采用專用硬件方案來實現(xiàn)?；谟布膶崿F(xiàn)方式能夠達(dá)到高分類速率，但是開發(fā)周期長、更新難度高?；谲浖膶崿F(xiàn)方式具有高靈活性，但是很難達(dá)到較高的處理性能。這些軟件的實現(xiàn)方式一般通過對算法的處理復(fù)雜度和占用空間進(jìn)行折中，來平衡算法的處理性能和靈活性。因此，很難保證算法具有確定性的分類速率和較小的空間占用。同時，大部分基于軟件的多域網(wǎng)包分類的實現(xiàn)方式，由于其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和處理過程的復(fù)雜性和不一致性，很難移植到硬件上進(jìn)行實現(xiàn)?，F(xiàn)有多域網(wǎng)包分類方法的軟件實現(xiàn)方式大多如下根據(jù)分類規(guī)則的集合，預(yù)先建立決策樹類型的查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；對網(wǎng)包的分類過程通過在決策樹中進(jìn)行查找來完成。決策樹中的根節(jié)點相當(dāng)于整個多維空間，決策樹中的每一級相當(dāng)于對多維空間在某一維度上進(jìn)行了一次切分，決策樹中的每一級上的多個節(jié)點相當(dāng)于對多維空間在某一維度上進(jìn)行了一次切分后產(chǎn)生的多個子空間。通過對多維空間進(jìn)行不斷地切分，每個子空間不斷縮小，直到?jīng)Q策樹上的所有葉子節(jié)點都只涵蓋分類規(guī)則中某一條特定規(guī)則時，決策樹構(gòu)建完成。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對網(wǎng)包進(jìn)行分類時，根據(jù)網(wǎng)包中分類規(guī)則定義的相關(guān)域上的取值，在決策樹中逐級進(jìn)行查找，直到葉子節(jié)點為止。下表1描述了一個用戶定義的分類規(guī)則集合，該集合中的所有規(guī)則都基于兩個域 (X和Y)進(jìn)行描述。

圖1是對應(yīng)表1所述分類規(guī)則集合的幾何圖形表示。表1分類規(guī)則集合表
權(quán)利要求
1.一種多域網(wǎng)包分類方法，其特征在于，包括步驟A 根據(jù)分類規(guī)則生成網(wǎng)包分類的查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的中間結(jié)果；在所述查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的中間結(jié)果中，內(nèi)部節(jié)點采用位圖壓縮存儲其所對應(yīng)的子節(jié)點的索引信息；B:對所述查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的中間結(jié)果進(jìn)行歸一化壓縮，生成網(wǎng)包分類的查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最終結(jié)果；C 根據(jù)所述查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最終結(jié)果，進(jìn)行多域網(wǎng)包分類處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A具體包括步驟Al 定義分類規(guī)則全集R0，對應(yīng)所述分類規(guī)則全集RO的全空間SO和根節(jié)點N0，并且將所述分類規(guī)則全集R0、全空間SO和根節(jié)點NO作為三元組放入待處理隊列；A2 從所述待處理隊列中取出當(dāng)前第一個三元組，所述當(dāng)前第一個三元組包括當(dāng)前分類規(guī)則集合R、當(dāng)前待切分空間S和當(dāng)前節(jié)點N ；A3 判斷當(dāng)前分類規(guī)則集合R中的每個分類規(guī)則對應(yīng)的空間是否均包含當(dāng)前待切分空間S,如果是，執(zhí)行步驟A8 ；否則，執(zhí)行步驟A4 ；A4 判定當(dāng)前節(jié)點N為內(nèi)部節(jié)點，在當(dāng)前切分維度上將當(dāng)前待切分空間S均勻切分為預(yù)定值個子空間，將當(dāng)前分類規(guī)則集合R對應(yīng)切分為所述預(yù)定值個規(guī)則子集合；A5 判斷所述預(yù)定值個子空間中是否存在滿足以下條件的兩個或者多個子空間所述兩個或者多個子空間對應(yīng)的規(guī)則子集合中的分類規(guī)則相同，并且每個子空間對應(yīng)的規(guī)則子集合中的各個分類規(guī)則在當(dāng)前切分維度上的投影相同；如果是，合并所述兩個或者多個子空間為一個子空間，合并所述兩個或者多個子空間對應(yīng)的規(guī)則子集合為一個規(guī)則子集合， 執(zhí)行步驟A6 ；否則，直接執(zhí)行步驟A6 ；A6 依次生成對應(yīng)最終得到的各子空間的子節(jié)點作為所述當(dāng)前節(jié)點N的子節(jié)點，將最終得到各規(guī)則子集合、對應(yīng)所述規(guī)則子集合的子空間和子節(jié)點組成的新的三元組依次放入所述待處理隊列中；A7 記錄當(dāng)前節(jié)點N的切分維度為當(dāng)前切分維度，記錄當(dāng)前節(jié)點N的第一個子節(jié)點的地址，采用位圖數(shù)組和偏移信息數(shù)組壓縮存儲當(dāng)前節(jié)點N的其他子節(jié)點相對所述第一子節(jié)點的地址偏移信息，執(zhí)行步驟A2 ；A8 判定當(dāng)前節(jié)點N為葉節(jié)點，記錄當(dāng)前節(jié)點N的切分維度為保留值，記錄對應(yīng)當(dāng)前節(jié)點N的分類規(guī)則為當(dāng)前分類規(guī)則集合R中的分類規(guī)則，根據(jù)當(dāng)前節(jié)點N的分類規(guī)則記錄對應(yīng)當(dāng)前節(jié)點N的操作信息，執(zhí)行步驟A9 ；A9 判斷所述待處理隊列是否為空，如果是，將最終得到的樹形結(jié)構(gòu)作為查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的中間結(jié)果，執(zhí)行步驟B，否則執(zhí)行步驟A2。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前切分維度滿足按照當(dāng)前切分維度對當(dāng)前待切分空間S切分后，得到的所有子空間對應(yīng)的規(guī)則子集合中的所有分類規(guī)則重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)最少。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定值為256。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B具體包括步驟Bl 將所有所述內(nèi)部節(jié)點的位圖數(shù)組作為位圖集合中的元素，將所有所述內(nèi)部節(jié)點的偏移信息數(shù)組作為偏移信息集合中的元素，將所述偏移信息數(shù)組中非最長元素補(bǔ)齊至最長；B2 刪除所述位圖集合中的重復(fù)元素，對所述位圖集合中的剩余元素進(jìn)行排序；刪除所述偏移信息集合中的重復(fù)元素，對所述偏移信息集合中的剩余元素進(jìn)行排序；B3:按照廣度優(yōu)先方式遍歷查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的中間結(jié)果對應(yīng)的樹形結(jié)構(gòu)，按照遍歷順序在最終結(jié)果數(shù)組中記錄每個內(nèi)部節(jié)點的切分維度、每個內(nèi)部節(jié)點對應(yīng)的位圖數(shù)組在所述位圖集合中的序號、每個內(nèi)部節(jié)點對應(yīng)的偏移信息數(shù)組在所述偏移信息集合中的序號、每個內(nèi)部節(jié)點的第一子節(jié)點在所述最終結(jié)果數(shù)組中的序號，記錄每個葉節(jié)點對應(yīng)的切分維度、 分類規(guī)則和操作信息，將所述最終結(jié)果數(shù)組、位圖集合和偏移信息集合作為生成網(wǎng)包分類的查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最終結(jié)果。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括步驟 Cl 令所述最終結(jié)果數(shù)組中的第一個節(jié)點為當(dāng)前參考節(jié)點；C2 判斷當(dāng)前參考節(jié)點對應(yīng)的切分維度是否為保留值，如果是，返回當(dāng)前參考節(jié)點對應(yīng)的分類規(guī)則和操作信息，分類結(jié)束；否則，執(zhí)行步驟C3 ；C3 選擇待分類網(wǎng)包在與當(dāng)前參考節(jié)點對應(yīng)的切分維度相同的維度上的取值，確定所述取值對應(yīng)的當(dāng)前參考節(jié)點的子節(jié)點序號i ；C4 計算當(dāng)前參考節(jié)點對應(yīng)的位圖數(shù)組中前i個位之和s，查找當(dāng)前參考節(jié)點對應(yīng)的偏移信息數(shù)組中序號s對應(yīng)的值0S，將當(dāng)前參考節(jié)點的第一子節(jié)點在所述最終結(jié)果數(shù)組中的序號b與Os做和，得到下一跳節(jié)點的地址；C5:根據(jù)下一跳節(jié)點的地址找到下一跳節(jié)點，將下一跳節(jié)點作為當(dāng)前參考節(jié)點，執(zhí)行步馬聚C2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多域網(wǎng)包分類方法，涉及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控領(lǐng)域。所述方法包括步驟根據(jù)分類規(guī)則生成網(wǎng)包分類的查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的中間結(jié)果；在所述查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的中間結(jié)果中，內(nèi)部節(jié)點采用位圖壓縮存儲其所對應(yīng)的子節(jié)點的索引信息；對所述查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的中間結(jié)果進(jìn)行歸一化壓縮，生成網(wǎng)包分類的查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最終結(jié)果；根據(jù)所述查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最終結(jié)果，進(jìn)行多域網(wǎng)包分類處理。所述方法，每次對待切分空間按照固定的份數(shù)均勻切分，采用位圖數(shù)組和偏移信息數(shù)組的方式壓縮存儲查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的節(jié)點信息，并對位圖數(shù)組和偏移信息數(shù)組進(jìn)一步進(jìn)行歸一化壓縮，有效減小了查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)冗余，使得相應(yīng)的查找數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合軟件方式和硬件方式的雙重實現(xiàn)。
文檔編號H04L29/06GK102420831SQ20111042538
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者亓亞烜, 李軍, 王翔 申請人:清華大學(xué)