專利名稱：分組交換設(shè)備流量監(jiān)測(cè)查詢方法及線卡采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)管理和控制領(lǐng)域，尤其涉及通信網(wǎng)絡(luò)中分組交換設(shè)備流量監(jiān)測(cè)及查詢的方法和裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，SNMP/RMON是IP網(wǎng)絡(luò)廣泛使用的管理監(jiān)視機(jī)制，RMON是指為了網(wǎng)絡(luò)管理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)監(jiān)視整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。為了監(jiān)視全網(wǎng)，需要在網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置監(jiān)視器，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心NOC和各監(jiān)視器通過(guò)輪詢(polling)或事件報(bào)告(event reporting)將監(jiān)視信息匯集在NOC。這種在每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置監(jiān)視器的方法雖然直觀，但有個(gè)致命的缺陷是開(kāi)銷(xiāo)太大，監(jiān)視器采集、存儲(chǔ)信息時(shí)對(duì)所在節(jié)點(diǎn)處理器資源的耗費(fèi)，會(huì)影響節(jié)點(diǎn)的處理速度或吞吐量，嚴(yán)重時(shí)使所在路由器吞吐量減少15％-20％，從而使節(jié)點(diǎn)成為新的網(wǎng)絡(luò)瓶頸。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢中會(huì)影響所在節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)性能。
基于軟件的測(cè)量技術(shù)，先天條件決定了其測(cè)量速度很難適應(yīng)測(cè)量高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下帶寬的要求，而且，要占用所在路由器的處理器資源，甚至嚴(yán)重影響路由器吞吐量(例如，SNMP/RMON代理會(huì)影響所在路由器的吞吐量)。抽樣測(cè)量、流量聚合也是監(jiān)測(cè)技術(shù)的熱點(diǎn)之一，如CISCO的Sampled NetFlow和Aggregated NetFlow，對(duì)節(jié)點(diǎn)處理速度的影響減少了一部分，但仍不能滿足高速網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和線速統(tǒng)計(jì)。在文獻(xiàn)IEEE Communications Manazine，May2000，T.McGregor，H.-W.Braun，and J.Trown，″The NLANR Network AnalysisInfrastructure，″中所述，現(xiàn)有的基于硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)需要專門(mén)的硬件(例如，DAG卡、GPS天線、分光器)和獨(dú)立監(jiān)測(cè)工作站，通常用來(lái)離線式(off-line)的Internet流量特征分析和建模，由于不利于在全網(wǎng)廣泛布置和維護(hù)這些高成本的設(shè)備，因而難以達(dá)到及時(shí)收集全網(wǎng)參數(shù)的目的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)在高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，處理器資源耗費(fèi)嚴(yán)重，影響節(jié)點(diǎn)處理速度和吞吐量，不能進(jìn)行線速統(tǒng)計(jì)、無(wú)法滿足對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的實(shí)時(shí)查詢等問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能對(duì)經(jīng)過(guò)分組交換設(shè)備的分組進(jìn)行線速統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)查詢的方法。本發(fā)明采用線卡采集技術(shù)對(duì)網(wǎng)管任務(wù)或應(yīng)用中所需的最普遍、最基本的那些統(tǒng)計(jì)任務(wù)采用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)實(shí)現(xiàn)，在分組交換設(shè)備數(shù)據(jù)包分類(lèi)功能以及轉(zhuǎn)發(fā)功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的監(jiān)測(cè)。通過(guò)設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口上的線卡采集器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并統(tǒng)計(jì)鏈路上的流量，由預(yù)先設(shè)置好的線卡采集代理點(diǎn)集合發(fā)來(lái)的探測(cè)包將統(tǒng)計(jì)信息帶回代理點(diǎn)，各代理點(diǎn)將匯總后的結(jié)果向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)中心(NOC)報(bào)告，由NOC進(jìn)一步得到全網(wǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果。
采用線卡采集器對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和線速統(tǒng)計(jì)包括以下步驟1.對(duì)數(shù)據(jù)包分類(lèi)，并且對(duì)數(shù)據(jù)包的多個(gè)域進(jìn)行關(guān)鍵字段提取，在此基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)包監(jiān)測(cè)所需的關(guān)鍵字段；2.針對(duì)上面的關(guān)鍵字段進(jìn)行分組數(shù)及分組長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)；3.針對(duì)數(shù)據(jù)包的分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行流級(jí)別的統(tǒng)計(jì)；4.針對(duì)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)路徑的統(tǒng)計(jì)；5.如果代表探測(cè)包的分組到達(dá)，則將各統(tǒng)計(jì)結(jié)果填充到探測(cè)包相應(yīng)位置，并對(duì)探測(cè)包頭部信息進(jìn)行更新。
6.將SMAC字段作為帶外信息與填充更新完成的探測(cè)包傳向下一級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度模塊，利用分組交換設(shè)備將探測(cè)包返回其發(fā)送方。
本發(fā)明基于FPGA設(shè)計(jì)了一種用于分組交換設(shè)備流量監(jiān)測(cè)和查詢的線卡采集器，包括輸入接口模塊、中央處理器、采集統(tǒng)計(jì)模塊、統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊、報(bào)文填充傳輸模塊、DataBase控制器接口模塊、輸出接口模塊，輸入接口模塊完成對(duì)輸入報(bào)文的緩存，并根據(jù)采集統(tǒng)計(jì)模塊提供的丟棄命令，完成對(duì)某些分組的丟棄操作，提取關(guān)鍵字段；采集統(tǒng)計(jì)模塊接收輸入接口模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作；統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊包括統(tǒng)計(jì)參數(shù)存儲(chǔ)管理部分和統(tǒng)計(jì)管理部分，連接中央處理器，負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的存儲(chǔ)和輸出，利用統(tǒng)計(jì)參數(shù)組合出相應(yīng)命令，響應(yīng)采集統(tǒng)計(jì)模塊的查詢，并提供統(tǒng)計(jì)命令；報(bào)文填充傳輸模塊包括查詢傳輸報(bào)文填充、統(tǒng)計(jì)報(bào)文傳輸，通過(guò)DataBase控制器接口模塊連接數(shù)據(jù)庫(kù)，位于采集統(tǒng)計(jì)模塊的后級(jí)，其輸出連接輸出接口模塊，統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)信息輸出到外部數(shù)據(jù)庫(kù)，報(bào)文信息向下級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明基于FPGA實(shí)現(xiàn)，代價(jià)小，易于現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，增加了采集功能的靈活性。可快速、準(zhǔn)確、及時(shí)地統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并且不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)性能造成任何負(fù)面影響。


圖1所示為線卡采集器原理框2所示為采用線卡采集器進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)流程3所示為輸入緩存接口模塊FIFO原理框4所示為統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊原理框5所示為采集統(tǒng)計(jì)模塊原理框6所示為采集統(tǒng)計(jì)工作流程7所示為報(bào)文填充傳輸模塊原理框8所示為報(bào)文填充傳輸模塊工作流程9所示為DataBase控制器接口模塊原理框10所示為采用線卡采集器后探測(cè)包總延遲示意圖具體實(shí)施方式
線卡采集器對(duì)經(jīng)過(guò)線卡的數(shù)據(jù)包或具有流標(biāo)記的數(shù)據(jù)包進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，并響應(yīng)探測(cè)包查詢，可作為現(xiàn)有路由器流量統(tǒng)計(jì)方法的補(bǔ)充機(jī)制。典型應(yīng)用環(huán)境是高端IP路由器、交換機(jī)或基于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的傳送平臺(tái)，這些節(jié)點(diǎn)通常具備線速ASIC轉(zhuǎn)發(fā)引擎，還具備硬件實(shí)現(xiàn)的packets/flows分類(lèi)功能。
如圖1所示為線卡采集器功能框圖，可分解為六個(gè)子模塊輸入緩存接口模塊FIFO(IN)、統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊、轉(zhuǎn)發(fā)輸出接口模塊FIFO(OUT)、DataBase控制器接口模塊、采集統(tǒng)計(jì)模塊、報(bào)文填充傳輸模塊。其工作原理如下中央處理器CPU控制統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口a訪問(wèn)采集統(tǒng)計(jì)模塊，通過(guò)對(duì)采集統(tǒng)計(jì)模塊內(nèi)部寄存器的讀寫(xiě)，控制和查詢采集器的工作狀態(tài)，完成對(duì)采集器配置、對(duì)某類(lèi)數(shù)據(jù)包的統(tǒng)計(jì)策略和參數(shù)的設(shè)置和修改等。線卡采集器的輸入接口b與路由器的分類(lèi)器連接，分類(lèi)器通過(guò)該接口將“數(shù)據(jù)包+帶外信息”寫(xiě)入采集統(tǒng)計(jì)模塊的輸入緩沖器中，完成數(shù)據(jù)包的分類(lèi)和關(guān)鍵字段的提取，由采集器完成對(duì)對(duì)象的實(shí)時(shí)監(jiān)視、對(duì)數(shù)據(jù)包按類(lèi)別進(jìn)行流級(jí)別統(tǒng)計(jì)，監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)路徑情況統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果暫時(shí)存入報(bào)文填充模塊中，根據(jù)命令進(jìn)行探測(cè)包內(nèi)容填充及報(bào)頭改寫(xiě)，生成新的探測(cè)包頭部校驗(yàn)碼，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)DaTaBase控制器接口d送入外部數(shù)據(jù)庫(kù)SDRAM存儲(chǔ)，排隊(duì)器通過(guò)輸出接口c輸出數(shù)據(jù)包到發(fā)送緩沖存儲(chǔ)器。
如圖2所示為采用線卡采集器進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)的功能示意圖。
1.數(shù)據(jù)包的分類(lèi)，關(guān)鍵字段的提取一般數(shù)據(jù)包分類(lèi)需要提取的關(guān)鍵字段是一個(gè)5元組，包括源IP地址、目的IP地址、源端口號(hào)、目的端口號(hào)、協(xié)議類(lèi)型等。也可根據(jù)不同的分類(lèi)目標(biāo)確定不同的關(guān)鍵字段，本發(fā)明需要的關(guān)鍵字段，在本身數(shù)據(jù)包分類(lèi)關(guān)鍵字段的基礎(chǔ)上，額外需要IP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度字段、SMAC地址字段以及能夠表征探測(cè)包特征的表征字段。探測(cè)包表征字段可以根據(jù)實(shí)際情況確定，本實(shí)施例針對(duì)IPv4數(shù)據(jù)包將其定為T(mén)OS字段。
2.流量監(jiān)測(cè)針對(duì)關(guān)鍵字提取模塊傳送的關(guān)鍵字信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?，首先是判別探測(cè)包表征字段，如果判別為常規(guī)分組，則刷新數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)器，并且利用數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度字段將數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度累加到數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器。
3.在分組交換設(shè)備原有的分類(lèi)功能基礎(chǔ)上，可對(duì)數(shù)據(jù)包按類(lèi)別進(jìn)行流級(jí)別統(tǒng)計(jì)。
4.當(dāng)數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)引擎后，轉(zhuǎn)發(fā)引擎需要向流量監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送轉(zhuǎn)發(fā)端口號(hào)，監(jiān)測(cè)模塊據(jù)此進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)路徑情況統(tǒng)計(jì)。
5.將全部統(tǒng)計(jì)結(jié)果或者要求的統(tǒng)計(jì)結(jié)果填入探測(cè)包數(shù)據(jù)區(qū)域相應(yīng)的位置，并且更新探測(cè)包報(bào)頭信息，包括以下內(nèi)容探測(cè)包長(zhǎng)度字段更新，探測(cè)包生存期(TTL)更新，顛倒源IP地址和目的IP地址，計(jì)算頭部校驗(yàn)和。最后將SMAC字段作為帶外信息與填充更新完成的探測(cè)包傳向下一級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度模塊，利用分組交換設(shè)備本身的轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度功能將探測(cè)包返回其發(fā)送方。
以下分別對(duì)各功能模塊進(jìn)行說(shuō)明如圖3所示為輸入緩存接口模塊FIFO，包括一個(gè)雙口RAM、一個(gè)計(jì)數(shù)器以及讀寫(xiě)地址產(chǎn)生器。雙口RAM用于數(shù)據(jù)的緩存，計(jì)數(shù)器的數(shù)值表示當(dāng)前FIFO讀寫(xiě)指針(地址)的偏移量，也就是當(dāng)前FIFO的空余容量。寫(xiě)地址產(chǎn)生器根據(jù)時(shí)鐘和寫(xiě)允許信號(hào)循環(huán)產(chǎn)生寫(xiě)地址以及判斷FIFO是否差不多滿(alfull)，讀地址產(chǎn)生器根據(jù)時(shí)鐘和讀允許信號(hào)循環(huán)產(chǎn)生讀地址以及判斷FIFO是否為空(empty)。
FIFO一旦接收到drop信號(hào)，它內(nèi)部的計(jì)數(shù)器數(shù)值按分組長(zhǎng)度增加，讀地址指針向后偏移，偏移量等于當(dāng)前分組長(zhǎng)度(packet_len)，丟棄該分組。
該模塊的主要功能是在數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類(lèi)的基礎(chǔ)上完成對(duì)輸入分組的緩存和對(duì)某些分組的丟棄操作，提取關(guān)鍵字段。
轉(zhuǎn)發(fā)輸出接口模塊FIFO的設(shè)計(jì)與輸入緩存接口模塊FIFO的結(jié)構(gòu)框圖相似，所要完成的功能是將探測(cè)和統(tǒng)計(jì)到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
如圖4所示為統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊，系統(tǒng)接口模塊分兩個(gè)主要功能部分，一部分是統(tǒng)計(jì)參數(shù)存儲(chǔ)管理，另一部分是統(tǒng)計(jì)管理。統(tǒng)計(jì)參數(shù)存儲(chǔ)管理主要負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的輸入存儲(chǔ)與輸出，利用統(tǒng)計(jì)參數(shù)組合出相應(yīng)命令，由命令譯碼器譯碼后提供給統(tǒng)計(jì)管理部分，響應(yīng)提供給采集統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)采樣數(shù)據(jù)的查詢，并提供統(tǒng)計(jì)命令。
如圖5為采集統(tǒng)計(jì)模塊功能框圖，該模塊位于統(tǒng)計(jì)傳輸器的前端，由輸入數(shù)據(jù)采集部分接收上級(jí)模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)，存入寄存器組中，并根據(jù)參數(shù)存儲(chǔ)中的參數(shù)設(shè)置，由命令處理器控制進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。
如圖6所示為采集統(tǒng)計(jì)流程圖，包括如下步驟·接收上級(jí)模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)·判斷輸入數(shù)據(jù)格式·根據(jù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)象統(tǒng)計(jì)·輸出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)·向下一級(jí)輸出探測(cè)包填充命令·向上一級(jí)反饋丟棄命令如圖7所示為探測(cè)報(bào)文填充模塊原理框圖。由輸入數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器為控制器提供計(jì)數(shù)控制，控制器控制數(shù)據(jù)采樣部分接收探測(cè)包，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。當(dāng)模塊接收到本節(jié)點(diǎn)的探測(cè)包后需要將長(zhǎng)度字段值修改為探測(cè)包的總字節(jié)長(zhǎng)度，生命期重新設(shè)置為默認(rèn)值，頭部校驗(yàn)和(header checksum)僅用來(lái)校驗(yàn)頭部。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，地址顛倒單元將頭部所有數(shù)據(jù)累加起來(lái)，采用求補(bǔ)運(yùn)算，再取其結(jié)果的補(bǔ)碼。然后對(duì)SIP和DIP交換位置，最后將統(tǒng)計(jì)值添加到探測(cè)報(bào)文組裝寄存器。輸出時(shí)需要將SMAC作為帶外信息傳遞給下級(jí)模塊，作為鏈路層轉(zhuǎn)發(fā)地址。
如圖8所示為報(bào)文填充傳輸模塊工作流程圖。
·暫存上一級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果·接收上一級(jí)命令和數(shù)據(jù)輸入，進(jìn)行命令譯碼，根據(jù)命令向本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送請(qǐng)求、并發(fā)送統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)到下級(jí)·根據(jù)命令進(jìn)行探測(cè)包內(nèi)容填充、探測(cè)包報(bào)頭改寫(xiě)、生成新的探測(cè)包頭部校驗(yàn)碼·將探測(cè)包及帶外信息發(fā)往輸出緩存，準(zhǔn)備接受端口內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)如圖9所示為DataBase接口模塊原理框圖。DataBase接口模塊控制器主要包括延時(shí)鎖相環(huán)子模塊，地址鎖存子模塊，數(shù)據(jù)通道子模塊，控制器，突發(fā)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器，CAS延時(shí)計(jì)數(shù)器，ras-cas延時(shí)計(jì)數(shù)器。
其中延時(shí)鎖相環(huán)子模塊使用了兩個(gè)片內(nèi)數(shù)字鎖相環(huán)來(lái)降低FPGA和外部數(shù)據(jù)庫(kù)DDR SDRAM的時(shí)鐘偏移。地址鎖存子模塊從控制器得到控制信號(hào)，生成訪問(wèn)DDR SDRAM的行、列和組地址，同時(shí)也產(chǎn)生給突發(fā)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器和CAS延時(shí)計(jì)數(shù)器使用的burst_max、cas_lat_max值。對(duì)數(shù)據(jù)通道來(lái)說(shuō)，在寫(xiě)周期，通過(guò)clk2x將u_data_i上的32位數(shù)據(jù)復(fù)用到DDR SDRAM的16位的數(shù)據(jù)總線上。在讀周期，DDR SDRAM的16位ddr_dq信號(hào)鎖存在IOB中，由clk2x匯集成32位數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)被送入外部數(shù)據(jù)庫(kù)。
經(jīng)過(guò)對(duì)線卡采集器進(jìn)行仿真測(cè)試，圖10所示為探測(cè)包從第一比特到達(dá)開(kāi)始至第一比特輸出的延遲，為140ns，這140ns包括了探測(cè)包本身的傳輸時(shí)間120ns，所以實(shí)際上線卡采集器對(duì)探測(cè)包的處理時(shí)間是20ns，實(shí)際應(yīng)用中20ns可以忽略，所以線卡采集器可以達(dá)到對(duì)探測(cè)包的線速處理。
因?yàn)楦叨寺酚善?、交換機(jī)大多基于硬件轉(zhuǎn)發(fā)，而且基本的包分類(lèi)和流分類(lèi)功能已經(jīng)用硬件模塊實(shí)現(xiàn)。在包分類(lèi)或流分類(lèi)硬件基礎(chǔ)上，采用線卡采集器花很小的代價(jià)就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，如果進(jìn)一步將線卡采集器與其他模塊集成設(shè)計(jì)，可以減少一級(jí)緩存，共用一些子模塊，如關(guān)鍵字段的提取與判別模塊，從而進(jìn)一步減小電路規(guī)模，使功能更加靈活。線卡采集器的主要應(yīng)用價(jià)值在于它可以獨(dú)立于特定的測(cè)量模型，實(shí)現(xiàn)線速統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)探測(cè)包查詢響應(yīng)，對(duì)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)是有效的補(bǔ)充。
權(quán)利要求
1.一種用于分組交換設(shè)備流量監(jiān)測(cè)和查詢的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類(lèi)并進(jìn)行關(guān)鍵字段提取，首先對(duì)數(shù)據(jù)包的多個(gè)域進(jìn)行分類(lèi)關(guān)鍵字段提取，在此基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)包監(jiān)測(cè)所需的額外關(guān)鍵字段；(2)針對(duì)所述提取的關(guān)鍵字段進(jìn)行分組數(shù)及分組長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)，對(duì)額外關(guān)鍵字段進(jìn)行判別，首先判別探測(cè)包表征字段，如果判別為常規(guī)分組，則刷新數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)器，并且將數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度累加到數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器；(3)針對(duì)數(shù)據(jù)包的分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行流級(jí)別的統(tǒng)計(jì)；(4)針對(duì)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)路徑的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)引擎后，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)端口號(hào)，監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)路徑情況統(tǒng)計(jì)；(5)如果代表探測(cè)包的分組到達(dá)，則將各統(tǒng)計(jì)結(jié)果填充到探測(cè)包相應(yīng)位置、更新探測(cè)包報(bào)頭信息、生成校驗(yàn)碼、向下一級(jí)發(fā)送探測(cè)包；(6)將SMAC字段作為帶外信息與填充更新完成的探測(cè)包傳向下一級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度模塊，利用分組交換設(shè)備將探測(cè)包返回其發(fā)送方，并輸出統(tǒng)計(jì)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述關(guān)鍵字段包括源IP地址、目的IP地址、源端口號(hào)、目的端口號(hào)、協(xié)議類(lèi)型、IP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度字段、探測(cè)包表征字段、以及SMAC地址字段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述更新探測(cè)包報(bào)頭信息的步驟包括探測(cè)包長(zhǎng)度字段更新、探測(cè)包生存期更新、顛倒源IP地址和目的IP地址、計(jì)算頭部校驗(yàn)和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述流級(jí)別的統(tǒng)計(jì)包括以下步驟判斷輸入數(shù)據(jù)格式；進(jìn)行對(duì)象統(tǒng)計(jì)；輸出統(tǒng)計(jì)結(jié)果；輸出探測(cè)包填充命令；向上一級(jí)反饋丟棄命令。一種用于分組交換設(shè)備流量監(jiān)測(cè)和查詢的線卡采集器，其特征在于，線卡采集器采用基于硬件技術(shù)的FPGA實(shí)現(xiàn)，包括輸入接口模塊、中央處理器、采集統(tǒng)計(jì)模塊、統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊、報(bào)文填充傳輸模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)控制器接口模塊、輸出接口模塊，輸入接口模塊完成對(duì)輸入報(bào)文的緩存，并根據(jù)采集統(tǒng)計(jì)模塊提供的丟棄命令，完成對(duì)某些數(shù)據(jù)包的丟棄操作；采集統(tǒng)計(jì)模塊接收輸入接口模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作；統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊包括統(tǒng)計(jì)參數(shù)存儲(chǔ)管理部分和統(tǒng)計(jì)管理部分，連接中央處理器，負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的存儲(chǔ)和輸出，利用統(tǒng)計(jì)參數(shù)組合出相應(yīng)命令，響應(yīng)采集統(tǒng)計(jì)模塊的查詢，并提供統(tǒng)計(jì)命令；報(bào)文填充傳輸模塊包括查詢傳輸報(bào)文填充、統(tǒng)計(jì)報(bào)文傳輸，統(tǒng)計(jì)信息通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)控制器接口模塊送入外部數(shù)據(jù)庫(kù)，報(bào)文填充傳輸模塊位于采集統(tǒng)計(jì)模塊的后級(jí)，其輸出連接輸出接口模塊、報(bào)文通過(guò)輸出接口模塊向下級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線卡采集器，其特征在于，輸入接口模塊及輸出接口模塊均由計(jì)數(shù)器、讀寫(xiě)地址產(chǎn)生模塊連接控制一個(gè)雙口RAM；統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊由命令譯碼器輸出命令控制數(shù)據(jù)采樣部分將數(shù)據(jù)存入寄存器組；采集統(tǒng)計(jì)模塊由數(shù)據(jù)采集部分連接命令處理器和計(jì)數(shù)器、定時(shí)器，命令處理器提供控制參數(shù)寄存器和計(jì)數(shù)器、定時(shí)器；探測(cè)報(bào)文填充模塊包括控制器控制輸入數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)采樣器向長(zhǎng)度更新部件、生命期更新部件、頭部校驗(yàn)和部件、地址顛倒部件、SMAC寄存器提供采樣數(shù)據(jù)、其輸出與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)寄存器提供的統(tǒng)計(jì)值都輸入探測(cè)報(bào)文組裝寄存器；數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊包括由控制器控制的延時(shí)鎖相環(huán)部分、地址鎖存部分、數(shù)據(jù)通道、突發(fā)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器、CAS延時(shí)計(jì)數(shù)器、ras-cas延時(shí)計(jì)數(shù)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)中分組交換設(shè)備流量監(jiān)測(cè)及查詢，采用基于硬件技術(shù)的線卡采集器對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢和線速統(tǒng)計(jì)，線卡采集器包括輸入接口模塊、中央處理器、采集統(tǒng)計(jì)模塊、統(tǒng)計(jì)管理器系統(tǒng)接口模塊、報(bào)文填充傳輸模塊、DataBase控制器接口模塊、輸出接口模塊。統(tǒng)計(jì)和查詢包括步驟對(duì)數(shù)據(jù)包分類(lèi)，并對(duì)數(shù)據(jù)包的多個(gè)域進(jìn)行關(guān)鍵字提??；進(jìn)行分組數(shù)及分組長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)；進(jìn)行流級(jí)別的統(tǒng)計(jì)；進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)路徑的統(tǒng)計(jì)；將各統(tǒng)計(jì)結(jié)果填充到探測(cè)包相應(yīng)位置，并對(duì)探測(cè)包頭部信息進(jìn)行更新，填充更新完成的探測(cè)包傳向下一級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度模塊，從而完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包流量進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢和統(tǒng)計(jì)。本發(fā)明可準(zhǔn)確、及時(shí)地統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04L12/26GK1601975SQ20041004080
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者唐紅, 殷建儒, 趙國(guó)鋒, 張毅 申請(qǐng)人:重慶郵電學(xué)院