一種多階段多維ip地址分類方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多階段多維IP地址分類方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬和流量呈指數(shù)級的速度增長，根據(jù)CNNIC發(fā)布的《第27次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，中國國際出口帶寬2010年底達(dá)到1,098,956.82Mbps，年增長率為26.8%。面對日益增長的龐大網(wǎng)絡(luò)流量，安全系統(tǒng)中需要處理的數(shù)據(jù)量也越來越大，流量的實(shí)時(shí)處理要求更高的性能。
[0003]下一代通信網(wǎng)絡(luò)是基于IP技術(shù)的綜合話音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻的多媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)椴煌臉I(yè)務(wù)類型提供優(yōu)良的、不同級別的服務(wù)質(zhì)量，并且能夠提供寬帶接入能力。業(yè)務(wù)量測量是實(shí)施有效的網(wǎng)絡(luò)管理和控制的前提，業(yè)務(wù)量測量結(jié)果是對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況優(yōu)劣進(jìn)行評判的依據(jù)。同時(shí)業(yè)務(wù)量測量對于網(wǎng)絡(luò)容量的規(guī)劃、按用戶對網(wǎng)絡(luò)資源占用情況實(shí)施計(jì)費(fèi)的新措施的實(shí)現(xiàn)等都有非常重要的作用。業(yè)務(wù)量測量的關(guān)鍵技術(shù)之一便是流分類技術(shù)，由于流分類中處理的數(shù)據(jù)包絕大部分都是IP包，因此相應(yīng)的技術(shù)也稱為IP分類技術(shù)。此類統(tǒng)計(jì)方法適用于域內(nèi)、國內(nèi)、國際流量的分析、統(tǒng)計(jì)。
[0004]目前，常用的IP分類方法一般有如下幾種:
[0005]Grid of Tries算法擴(kuò)展了Trie樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用兩級Trie樹實(shí)現(xiàn)目的-源IP對的分類問題。它是一種優(yōu)秀的二維IP分類的解決方案，但是由于它對過濾規(guī)則有很多限制，因此不適于多維IP分類的情況。
[0006]無沖突哈希查找算法是一種將多維分類算法轉(zhuǎn)化為兩維分類的算法，它主要基于源端口、目的端口和協(xié)議三域交叉組合的情況，一般較少，因此可以將該3個(gè)域構(gòu)造無沖突函數(shù)，查找時(shí)一次即可。但是，該算法也存在不足之處:(I)進(jìn)行無沖突哈希查找時(shí)，最壞情況下，可能產(chǎn)生空間爆炸；(2)進(jìn)行Grid of Tries查找時(shí)，最壞情況下，空間復(fù)雜度和時(shí)間復(fù)雜度都很大。
[0007]Lakshman和Sti liadi s提出的二維分類算法也采用了 Trie樹結(jié)構(gòu)，總共有兩層，用二維數(shù)據(jù)的其中一維構(gòu)成Trie樹，另一維構(gòu)成第二層。兩層中的數(shù)據(jù)有一定的限制，其中一層一般為前綴，另一層為范圍。該算法討論了一種基于完全無沖突哈希和跳轉(zhuǎn)表Trie樹的多階段多維IP分類算法，該算法在時(shí)間和空間平均性能均優(yōu)于Grid of Tries多維分類算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明在Lakshman和Stiliadis提出的二維分類算法和Grid of Tries算法的基礎(chǔ)上提出了一種基于完全無沖突哈希和跳轉(zhuǎn)表的多階段多維ip分類算法，以提高適用于域內(nèi)、國內(nèi)、國際流量的IP分類統(tǒng)計(jì)的效率。
[0009]根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了基于完全無沖突哈希和跳轉(zhuǎn)表的多階段多維IP地址分類方法，其包括:
[0010]步驟1、采用基于目的端口和協(xié)議兩域構(gòu)造哈希函數(shù)；
[0011 ] 步驟2、在Lakshman和Stiliadis提出的二維分類算法和Grid of Tries算法的基礎(chǔ)上將兩種算法合并，對Grid of Tries算法改造成Trie樹和跳轉(zhuǎn)表，并所述在Trie樹的終端存放源端口號。
[0012]根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種基于完全無沖突哈希和跳轉(zhuǎn)表的多階段多維IP地址分類裝置，其包括:
[0013]哈希表構(gòu)造模塊，采用基于目的端口和協(xié)議兩域構(gòu)造哈希表；
[0014]分類模塊，用于在Lakshman和Stiliadis提出的二維分類算法和Grid of Tries算法的基礎(chǔ)上將兩種算法合并，對Grid of Tries算法改造成Trie樹和跳轉(zhuǎn)表，并所述在Trie樹的終端存放源端口號。
[0015]本發(fā)明提出的上述方法通過網(wǎng)卡自動機(jī)制，大大提高網(wǎng)卡使用效率，節(jié)約服務(wù)器成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明中基于完全無沖突哈希和跳轉(zhuǎn)表的多階段多維ip分類方法流程圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中哈希函數(shù)構(gòu)造示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019]圖1示出了本發(fā)明提出的一種基于完全無沖突哈希和跳轉(zhuǎn)表的多階段多維ip分類方法。如圖1所示，該方法包括:
[0020]方法的核心有兩部分:一是哈希函數(shù)的構(gòu)造，主要是采用基于目的端口和協(xié)議兩域構(gòu)造哈希函數(shù)，使得在最壞情況下完全避免了空間爆炸問題；二是在Lakshman和Stiliadis提出的二維分類算法和Grid of Tries算法的基礎(chǔ)上將兩種算法合并，對Gridof Tries算法改造成真正的Trie樹和跳轉(zhuǎn)表，以減少空間復(fù)雜度，同時(shí)在Trie樹的終端存放源端口號(或范圍)。
[0021]如圖1所示，所述基于完全無沖突哈希和跳轉(zhuǎn)表的多階段多維IP地址分類方法包括:
[0022]步驟1、采用基于目的端口和協(xié)議兩域構(gòu)造哈希函數(shù)；
[0023]步驟2、在Lakshman和Stiliadis提出的二維分類算法和Grid of Tries算法的基礎(chǔ)上將兩種算法合并，對Grid of Tries算法改造成Trie樹和跳轉(zhuǎn)表，并所述在Trie樹的終端存放源端口號。
[0024]本發(fā)明中哈希函數(shù)構(gòu)造方法如下:
[°°25] 對一個(gè)包頭H(dport，sprot，proto)(分別表示目的端口、源端口和協(xié)議號，此處暫不考慮兩個(gè)IP域).分別以dport，sport和pro to為索引查等價(jià)類表，得到等價(jià)類號fd(dport)，fs(sportWPfp(proto)，然后選取以它們的某個(gè)哈希函數(shù)g(fd(dport)，fs(sport)，fp(proto))為索引再進(jìn)行查哈希表，得到哈希值h(g(fd(dport)，fs(sport) ,fp(proto))),此值即為目的和源IP集合的指針。對目的端口 dport的等價(jià)類集合D-Set中所有的D個(gè)等價(jià)類以0，I，2，...，D-1依次編號，fd(dport)定義為目的端口dport對應(yīng)的等價(jià)類號，fd為所述目的端口的等價(jià)類函數(shù);f s和fP以同一方法定義，8卩f s (sport)定義為源端口
sport對應(yīng)的等價(jià)類號，S-set為源端P sport的等價(jià)類集合，記為(O，1,2......，S_l)，fp
(proto)定義為協(xié)議口 proto對應(yīng)的等價(jià)類號，P-set為協(xié)議號proto對應(yīng)的等價(jià)類集合，記為(0，1，2，……,P-1)；
[0026]上述過程如圖2所示.方框表示查表，g是哈希函數(shù).選擇g(d，s，p)=P S d+Ps+p，根據(jù) fd，fs 和 fp 的定義，我們有 O <d<D-l,0<s<S-l,0<p<P-l.
[0027]—般情況下，過濾規(guī)則基本上只限于5個(gè)域:目的IP地址(32bit)、源IP地址(32bit)、目的端口(16bit)、源端口(16bit)和協(xié)議域(8bit)。對于目的端口