CN101610257B - 一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法 - Google Patents

Abstract

一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法，先对从业务源端接收的IP包进行解析，感知其业务类型，对于实时多媒体流，则要动态感知每个IP包在该业务流中的重要性；若实时多媒体流采用分层编码，则既要感知该IP包所在流层的重要性等级，还要感知该IP包在该流层内的重要性级别；然后根据解析结果和预先设置的IP包标记策略，在IP包的相关标识域进行预标记。本发明能作为传统互联网路由器或基于DiffServ的自治网络入口边缘路由器的标记算法的依据，对不同重要性的IP包划分不同的QoS等级，当网络发生拥塞时，尽量减少高优先级IP包的丢弃，提高承载重要信息的IP包成功传输的概率，为用户提供有效的QoS保障。

Description

一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法

技术领域

本发明涉及一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法，属于涉及到互联网和TCP/IP协议族、DPI特征字识别技术、视/音频编码标准多项技术、以及MPEG-2TS和RTP等实时流式传输协议的多媒体通信技术领域。

背景技术

现在，传统的IP包流量识别和QoS控制技术，只是分析IP包头中的五元组信息：源地址、目的地址、源端口、目的端口和协议类型，以确定流量的基本信息。传统的IP路由器也是通过由该五元组获得的信息实现一定程度的流量识别和OoS保证。但是，随着网络上应用类型的不断丰富，仅仅分析IP包的四层以下的内容，已经不能真正判断流量中的业务类型，更不能判断基于开放端口、随机端口等方式进行传输的应用类型，甚至应用的具体内容特征。

近年来发展迅速的深度包检测DPI(Deep Packet Inspect)技术，在传统流量检测技术的基础上，实现了深度业务类型感知。利用深度包检测技术，可以对数据包实现OSI体系结构的第2～7层的分析。DPI技术在获取数据包基本信息的同时，还对多个相关数据包的应用层协议头和净核进行扫描，获取存在于应用层中的特征信息。再根据与已经存在的业务类型信息特征库的匹配结果，确定业务类型。

对于互联网中的某些业务，尤其是多媒体实时流式传输业务，DPI提供了如何检测多媒体业务类型的方法，例如能够检测出应用层的多媒体封装协议是RTP协议，或检测出应用层所传输的多媒体业务为视频流或音频流。但是，目前的DPI检测技术还不能对同一业务流中不同IP包所承载的实时流信息的重要性实现感知功能。

多媒体流传输的分层编码技术主要用于因特网的视频通信、多质量视频服务和多媒体数据库预览等服务。多媒体流的分层编码由一个基本层和几个增强

层所组成。其中，基本层独立编码，主要包括一些重要信息，用于保证最基本的声音和视频质量；增强层用来改善基本层的质量，不能独立使用。各多媒体流层内部不同数据的重要性也各不相同。例如：采用两层编码的H.263视频图像的基本层中，存在重要性不同的I、P、B帧编码数据。

互联网的迅速普及和实时流媒体业务的广泛应用，使人们迫切需要解决用户关注的业务在网络上的高时延、高丢包率等问题，对于某些多媒体业务流，还要区分隶属于该业务流的不同多媒体流层的重要性，以及同一多媒体流层中不同信息的重要性，以实现不同的服务质量等级的功能。因此，如何实时感知互联网中各种业务流的类型和每个业务流内重要性不同的信息，并在IP包的相关标识域进行预标记，以提供给路由器进行染色等一系列QoS处理；当网络发生拥塞时，提高用户关注的业务分组成功传输的概率，保障客户端对业务的QoS体验，成为当前急需解决的问题，也是业内科技人员关注的焦点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法，该方法是藉由解析承载互联网业务流的IP包来感知其业务类型，对于实时多媒体流，动态感知其IP包在该业务流中的重要性；若实时多媒体流采用分层编码，既要感知该IP包所在流层的重要性等级，还要感知该IP包在该流层内的重要性级别；然后根据解析结果，在IP包的各个相关标识域进行预标记。本发明能作为传统互联网路由器或基于DiffServ的自治网络入口边缘路由器的标记算法的依据，对不同重要性的IP包划分不同的QoS等级，当网络发生拥塞时，尽量减少高优先级IP包的丢弃，提高承载重要信息的IP包成功传输的概率，为用户提供有效的QoS保障。

为了达到上述目的，本发明提供了一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法，其特征在于：先对从业务源端接收的IP包进行解析，感知其业务类型，对于实时多媒体流，要动态感知每个IP包在该业务流中的重要性；若实时多媒体流采用分层编码，则既要感知该IP包所在多媒体流层的重要性等级，还要感知该IP包在该多媒体流层内的重要性级别；然后根据解析结果和预设的IP包标记策略，在IP包的相关标识域进行预标记，以便在网络发生拥塞时，尽量减少高优先级IP包的丢弃，提高承载重要信息的IP包成功传输的概率，向用户提供高效的QoS保障；所述方法包括下列操作步骤：

(1)从业务源端接收数据流中的IP包；

(2)根据TCP/IP协议族，依次对每个IP包进行由网络层逐层向上的协议解析，判断每个IP包所属的业务流类型，并保存每个IP包的解析结果；

(3)对拥有多种重要性不同的信息的实时多媒体流的IP包，解析该IP包承载的信息在本业务流中的重要性，并保存该IP包的解析结果；所述步骤包括下列操作内容：

(31)对于属于实时流式传输多媒体流的IP包，感知该多媒体流是否采用分层编码方式；若该实时多媒体流采用分层编码方式，则顺序执行步骤(32)；否则，说明该实时多媒体流是由包括视频、音频、描述信息的多个单一数据流复合构成，则跳转执行步骤(33)；

(32)解析该IP包所属多媒体流层在该多媒体业务流中的重要性，若该IP包所属的多媒体流层仍包含有多种重要性不同的信息，则解析该IP包承载的信息在该流层中的重要性；

(33)利用业务流的上下文感知的方法直接解析该IP包承载的信息在该流层中的重要性；

(34)保存该IP包的解析结果，用于步骤(4)在IP包的相关标识域进行预标记；

(4)根据解析得到的该IP包所属业务类型及其承载的信息在该业务流中的重要性，利用预设的标记策略在该IP包的相关标识域对其进行预标记；

(5)将每个IP包发给相应的接收路由器，并从业务源端接收下一个IP包。

所述步骤(2)进一步包括下列操作内容：

(21)由网络层逐层向上进行字段匹配，即采用在下层协议头的特殊字段是否存在标识上层协议类型的方法，解析上层协议类型；直至用字段匹配法解析到该IP包的最上层协议类型后，跳转执行操作步骤(3)；如果用字段匹配法无法解析上层协议类型时，顺序执行操作步骤(22)；

(22)采用启发式解析方法，又称深度包检测方法，来解析上层协议类型，直至解析出最上层协议类型后，跳转执行操作步骤(3)；如果仍然无法解析，则跳转执行操作步骤(4)；

(23)保存每个IP包的解析结果，用于后续步骤(3)判断该IP包是否属于实时多媒体流和后续步骤(4)在IP包的相关标识域进行预标记。

所述步骤(21)的字段匹配法是分别通过IPv6报头中长度为1个字节的Next Header字段或IPv4报头中长度为1个字节的Protocol字段，来识别IP包的扩展报头为传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP或其他类型的协议；

所述步骤(22)中，对于承载实时传输协议RTP协议的UDP，无法采用UDP包头中的任何特征字段匹配来识别其上层协议为RTP时，就用启发式方法：分别对RTP协议头各字段的特征信息与UDP载荷进行扫描匹配，判断其上层的协议类型是否为RTP；对于承载MPEG-2TS协议的UDP，则先判断其UDP载荷的长度是否为TS包、即188字节的整数倍，再判断每隔188字节是否固定出现TS开始标识符0x47，来判断其应用层协议为MPEG-2TS。

所述步骤(3)进一步包括下列操作内容：

(31)对于属于实时流式传输多媒体流的IP包，感知该多媒体流是否采用分层编码方式；若该实时多媒体流采用分层编码方式，则顺序执行操作步骤(32)；否则，说明该实时多媒体流是由包括视频、音频、描述信息的多个单一数据流复合构成，则跳转执行操作步骤(33)；

(32)解析该IP包所属多媒体流层在该多媒体业务流中的重要性，若该IP包所属的多媒体流层仍包含有多种重要性不同的信息，则解析该IP包承载的信息在该流层中的重要性；

(33)利用业务流的上下文感知的方法直接解析该IP包承载的信息在该流层中的重要性；

(34)保存该IP包的解析结果，用于步骤(4)在IP包的相关标识域进行预标记。

所述业务流的上下文感知方法是通过对网络中的业务流数据的上文信息、下文信息、上下文信息变化和上下文信息历史进行解析而感知业务流数据内容及其重要性，所述上下文包括不同网络层面上的信息和同一业务流的内部信息。

所述步骤(4)中，在IP包的相关标识域对IP包进行预标记是采用重要性向上递进的方法，即当一个IP包同时包含不同重要性的数据时，将该IP包在该业务流中的重要性级别标记为该IP包所包含的重要性最高的信息所属的类型，以便在网络发生拥塞时，尽可能保留含有更高优先级别业务信息的IP包，提高其成功传输的概率和增加重要信息在客户端重组的可能性，提高业务流的QoS。

所述IP包的相关标识域是IP包头的DS域、IPv4报头的Type of Service字段、IPv6报头中的Traffic Class字段、RFC 2474使用术语DS来指代IPv4报头的Type of Service字段、用户自定义的IP包的扩展头、或选用的不影响IP包信息的某些位域，所述位域的位数选择是能够完全标识出使用该方法的系统里所有IP包的重要性等级的最少位数。

本发明是一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法，与现有技术相比较，它们之间主要存在两方面的不同：业务流解析的方法和业务流解析的应用目的。

从多媒体流中提取关键帧的现有技术大都采用对流文件进行预解析，不是如同本发明在实时流式传输中，对网络传输层封装好的IP分组进行解析。如果对服务器所有的流文件进行预先分析，并保存整个文件的关键帧信息，会浪费系统资源；且当流媒体服务器发送流文件时，还需要再根据保存的信息对IP包逐个进行匹配标记。若将解析后的流文件直接封装成流式传输的数据包(例如RTP包)，虽然不再需要保存整个文件的关键帧信息，但是它固定了传输协议，大大降低了多媒体服务器流式传输承载协议的多样性。如果当客户端发出视频点播请求时，再分析整个TS流文件，然后将该TS流文件按照相应的流式传输协议封装成流式传输的数据包。这样，虽然避免了对所有文件都要进行解析的繁琐的不必要处理，也不必固定传输协议。但是，如果有多个视频点播请求时，多个文件共同解析的工作量非常大，这种时延会造成用户不能够最快地看到清晰的视频图像的问题，不适合多媒体服务的实时关键帧解析。对多媒体流文件提取关键帧也不能实现对流文件中各种重要性不同的信息的识别。

目前的深度包检测(DPI)技术用于应用层业务类型感知时，对业务流的QoS控制都是对某一个完整的流执行相关操作，这样对流内的所有IP包的QoS处理是相同的，没有差异。通过DPI技术识别出各类业务流以后，根据网络配置的组合条件(包括用户、时间、带宽、历史流量等)，对业务流进行控制。其控制方法包括：正常转发、阻塞、限制带宽、整形、重标记优先级等。对于某一实时多媒体流，若DPI检测后的控制策略为正常转发，但是在正常转发过程中，网络突然发生拥塞而需要丢包时，不会有选择性地丢弃多媒体流中重要性较低的IP包，从而可能造成丢失视频帧、甚至包含关键帧的IP包的现象，导致多媒体流在客户端无法重构一张完整的图像，用户无法看到清晰的视频图像，不能很好地保障整个业务的用户QoS体验。

本发明对互联网业务流执行实时上下文感知与分级标记时，不需要解析多媒体文件，也不需要保存文件的帧信息而浪费系统资源；而且，处理过程对流式传输协议不作限定，由于采用对IP包进行单包解析与预标记，并在处理后直接发给网络相应的接收路由器，系统时延小，能使用户尽可能快地观看到视频。

本发明方法既可用于现网的QoS策略：当网络发生拥塞时，按照重要性由低到高的顺序丢弃IP包；也可应用于基于DiffServ的自治网络体系结构：用本发明方法进行预标记的IP包，在网络入口边缘路由器先根据一系列分类、标记等策略进行标记操作，当IP包在传输路径上发生网络拥塞时，根据标记区分的业务重要性等级，尽量减少高优先级分组丢弃的数量，提高用户关注的、需要QoS保障的分组成功传输至客户端的概率，使重要信息能够在客户端最大程度地恢复重组，提高用户感知到的QoS。这样就能够很好解决原始的丢包策略的缺陷：当网络发生相同程度拥塞情况时，无法区分同一业务流分组或同一多媒体流层分组的不同重要性，不能保证按照重要性由低到高的顺序丢弃IP包，不能够有效地保障客户端流畅地观看视频。因此，本发明的推广应用前景看好。

附图说明

图1是一种应用本发明互联网业务流的实时上下文感知与分级标记方法的系统结构组成示意图。

图2是本发明方法的概要流程图。

图3是本发明方法的详细流程图。

图4是本发明一实施例的详细流程图。

图5是本发明一实施例中的MPEG-2TS流的封装流程图。

图6是本发明一实施例中的IP包的两种不同结构组成形式示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明是一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法，它是先解析从业务源端接收的IP包，感知其业务类型，对于实时多媒体流，则要动态感知每个IP包在该业务流中的重要性；若实时多媒体流采用分层编码，则既要感知该IP包所在多媒体流层的重要性等级，还要感知该IP包在该多媒体流层内的重要性级别；然后根据解析结果和预先设置的IP包标记策略，在IP包的相关标识域进行预标记，以便在网络发生拥塞时，尽量减少高优先级IP包的丢弃，提高承载重要信息的IP包成功传输的概率，向用户提供有效的QoS保障。

参见图2和图3，具体介绍本发明方法的各个操作步骤：

步骤1、从业务源端接收数据流中的IP包。

步骤2、根据TCP/IP协议族，依次对每个IP包进行由网络层逐层向上的协议解析，判断每个IP包所属的业务流类型，并保存每个IP包的解析结果。

该步骤包括下列操作内容：

(21)由网络层逐层向上进行字段匹配，即采用在下层协议头的特殊字段是否存在标识上层协议类型的方法，解析上层协议类型；直至用字段匹配法解析到该IP包的最上层协议类型时，跳转执行操作步骤(3)；如果用字段匹配法无法解析上层协议类型时，顺序执行操作步骤(22)。例如，这种字段匹配法是分别通过IPv6报头中长度为1个字节的Next Header字段或IPv4报头中长度为1个字节的Protocol字段，来识别IP包的扩展报头为TCP协议、UDP协议或其他类型的协议。

(22)采用启发式解析方法，又称深度包检测方法，来解析上层协议类型，直至解析出最上层协议类型后，跳转执行操作步骤3；如果仍然无法解析，则跳转执行操作步骤4。例如，对于承载RTP协议的UDP，无法通过UDP包头中的任何特征字段匹配来识别其上层协议为RTP时，就用启发式方法：分别对RTP协议头各字段的特征信息与UDP载荷进行扫描匹配，判断其上层的协议类型是否为RTP；对于承载MPEG-2TS协议的UDP，则先判断其UDP载荷的长度是否为TS包(188Bytes)的整数倍，再判断每隔188字节是否固定出现TS开始标识符0x47，来判断其应用层协议为MPEG-2TS。

步骤3、对拥有多种重要性不同的信息的实时多媒体流的IP包，解析该IP包承载的信息在本业务流中的重要性，并保存该IP包的解析结果。

该步骤包括下列操作内容：

(31)对于属于实时流式传输多媒体流的IP包，感知该多媒体流是否采用分层编码方式；若该实时多媒体流采用分层编码方式，则顺序执行操作步骤(32)；否则，说明该实时多媒体流是由包括视频、音频、描述信息的多个单一数据流复合构成，则跳转执行操作步骤(33)。

(32)解析该IP包所属多媒体流层在该多媒体业务流中的重要性，若该IP包所属的多媒体流层仍包含有多种重要性不同的信息，则解析该IP包承载的信息在该流层中的重要性。

(33)利用业务流的上下文感知的方法直接解析该IP包承载的信息在该流层中的重要性。这里的业务流的上下文感知方法是对网络中的业务流数据的上文信息、下文信息、上下文变化和上下文历史进行解析而感知业务流数据内容及其重要性，上下文包括不同网络层面上的信息和同一业务流内部的信息。

步骤4、根据解析得到的该IP包所属的业务类型及其承载的信息在该业务流的重要性，利用预设的标记策略在该IP包的相关标识域对其进行预标记。

为了在网络发生拥塞时，尽可能保留含有更高优先级别业务信息的IP包，提高其成功传输的概率，增加重要信息在客户端重组的可能性，提高业务流的QoS。本发明的该步骤在IP包的相关标识域对IP包进行的预标记是采用重要性向上递进的方法，即当一个IP包同时包含不同重要性的数据时，将该IP包在该业务流中的重要性级别标记为该IP包中的重要性最高的信息所属的类型。

IP包的相关标识域既可以是IPv4报头的Type of Service字段，也可以是IPv6报头中的Traffic Class字段，还可以是用户自定义的IP包的扩展头，或选用不影响IP包信息的某些位域。在具体选择位域的位数时，应该是能够完全标识出应用本发明方法的具体系统里所有IP包的重要性等级的最少位数。

步骤5、将每个IP包发向相应的接收路由器，并从业务源端接收下一个IP包。

本发明已经进行了多次实施试验，下面以应用在实时流式传输协议为MPEG-2TS、视频编码格式为MPEG-2(该实例的编码未分层)、音频编码格式为MP3，协议类型逐层向上为IPv6-UDP-RTP-MPEG TS的实时流式传输中的IP包的解析为例，介绍本发明的一个具体实施例。它的IP包的预标记是在包头的Traffic Class域的前六位进行标记。

参见图4，介绍本发明该实施例的具体操作步骤：

步骤1、从流媒体服务器的输出端口接收数据流中的IP包；

步骤2、对每个接收到的IP包由网络层逐层向上进行协议解析，采用的解析方法既包括下层协议头特殊字段可以标识上层协议类型的字段匹配方法，也包括下层协议头中不含有上层协议信息的启发式解析方法。

对于其中不属于实时流式传输流的IP包，在解析出其流类型后，直接跳至步骤4。对于属于实时流式传输流的IP包，再判断该IP包采用的具体实时流式传输协议。实施例中的该IP包属于实时流式传输流，逐层协议解析的结果为IP-UDP-MPEG-2TS。

步骤3、对于属于MPEG-2TS的IP包，因它是视音频复用流，MPEG-2TS只由一路数据流构成，直接解析该IP包所承载的信息的重要性并更新TS流表，再保存该IP包的解析结果。

先参见图5，具体说明MPEG-2TS流的封装过程为：

(A)视频数据和音频数据分别经过视频编码器和音频编码器之后，转化为视频基本码流(ES)和音频基本码流(ES)，ES的编码格式只跟视频/音频编码器和数据的格式有关。ES中含有帧类型信息。

(B)视频ES和音频ES分别经过PES打包器形成视频包基本流(PES)和音频包基本流(PES)。PES将ES分组为包长可变的数据包，承载的内容通常是一个完整的视频帧或音频帧，每个PES由PES头和ES数据组成。

(C)视频PES和音频PES经过TS复用器后，形成单一的数据流传输流(MPEG-2TS)，MPEG-2TS流的结构是固定长度为188字节的TS包。TS包由包头、自适应区和包数据三部分数据组成。由于需要传输节目随带信息及解释有关TS特定结构的信息(元数据)，即节目特定信息PSI，用于说明下述内容：该节目由哪些ES组成；在哪些包识别(PID)情况下，1个相应的解码器能找到TS中的各个数据包。为了重建原来的ES，就要追踪从不同ES来的TS包及其PID。因此，一些映射结构(Mapping Mechanism)，例如节目源结合表(PAT)和节目源映射表(PMT)的两种映射结构，会以打包的形式存在于TS上，即借助于PSI传输一串描述了各种ES的映射表来实现。

对于MPEG-2TS流，每个IP包的应用层净核包括有多种TS组合形式，且净核的长度是TS包(188Bytes)的整数倍。

参见图6，顺序介绍MPEG-2TS流中图示的各字段的含义如下：

H：IP包的包头；

TS：TS包的包头和自适应区；

PAT和PMT：节目源结合表和节目源映射表的结构；

PES I frame：新的I帧，包含TS封装时加在I帧前的PES头；

PES P frame：新的P帧，包含TS封装时加在P帧前的PES头；

PES Audio：新的音频帧，包含TS封装时加在音频帧前的PES头；

I frame：I帧部分数据，不包含PES头；

P frame：P帧部分数据，不包含PES头；

Audio：音频帧部分数据，不包含PES头；

下面具体介绍该步骤3中的各项操作内容：

(31)开始解析时，程序初始化的TS流表为空，不含有任何TS流，到达的IP包视为新TS流。

(32)查找TS流表，判断该IP包是否为新TS流，若非新流，则跳至步骤(33)；对于每一个新TS流的IP包，分析其是否含有PAT和PMT信息；如果没有相关信息，则不能识别出该TS流的ES数据类型及帧类型，就将该IP包视为TS数据流，直接跳至步骤4；否则，将该IP包所属流的PAT和PMT信息全部获得后，才对该IP包承载信息的重要性进行解析。

假设该PMT表中只含两路ES流的描述信息，其类型和ID映射关系如下：

(33)利用视频ES的PID值(PID_video)0x45和音频ES的PID值(PID_audio)0x44查找IP包中的视频TS包(video TS)和音频TS包(audioTS)，结合该流对应的TS_struct信息解析相关TS包的类型，并利用该IP包经过解析的所有TS包的类型，综合判断该IP包的重要性，更新TS流表。

在该步骤(33)中，解析相关TS包的类型，综合判断IP包的重要性和更新TS流表的操作的具体内容介绍如下：

(331)解析相关TS包的类型：

当IP包中含有video TS时，解析所有video TS的帧类型；

当IP包中没有video TS，即不存在PID＝0x45的TS时：

如果存在PID＝0x44的TS包，且该TS包的帧类型为音频帧，则该IP包不需要继续判断其他TS包的类型；

如果不存在PID＝0x44的TS，则该TS包的帧类型为TS数据。

(332)综合判断IP包的重要性：具体方法是以该IP包中所有经过解析的TS包中重要性优先级最高的类型为该IP包的重要性等级。TS包帧类型的优先级由高到低的顺序依次为：视频流I帧，视频流P帧，视频流B帧，音频帧，TS普通数据流。

(333)更新TS流表操作：具体方法是对新的TS流建立新的结构体TS_struct，该TS_struct包含了唯一确定该TS流的源IP地址、目的IP地址，源端口号、目的端口号，video ES、audio ES的Stream type和PID的值，默认的后续IP包的视频帧类型frame type；对于已存在与TS流表中的TS流，只需更新其对应的TS_struct的frame type的值。

步骤4、利用预先设置的标记策略在IP包的Traffic Class域前6位bit对IP包进行预标记，标记内容包括：能够标识业务流的类型，是否有QoS需求，对于实时流式传输流还要标识该IP包在本业务流中的重要性等级。

本发明实施例的标记策略为：DS域的第一位标明所封装的IP分组是否有QoS需求(“1”、“0”分别为有、无QoS需求)，第二位标明是否为实时流式传输流(“1”、“0”分别为实时流式传输流和为非实时流式传输流)，第三、四位标明所封装的IP分组的数据类型(“01”为视频流，“10”为音频流，“00”为普通数据)，第五、六位标明所封装的分组的帧类型(“01”为I帧，“10”为P帧，“11”为B帧，“00”为普通帧)，由第三、四、五、六位共同标明该IP包在该业务流中的重要性等级。具体的标记值分配如下：

为了保障该实施例中客户端对实时多媒体流业务的QoS体验，根据MPEG-2的帧间编码方式及其解码重构时参考的帧类型，对该多媒体业务流内信息重要性由高到低的顺序为：视频流I帧、视频流P帧、视频流B帧、音频帧、实时流普通数据。

步骤5、将经过预标记的IP包发向网络入口边缘路由器，并从流媒体服务器接收下一个IP包，直至本流媒体服务结束。

本发明的实施例试验是成功的，实现了发明目的。

Claims (6)

1.一种互联网业务流的实时上下文感知与分级标记的方法，其特征在于：先对从业务源端接收的IP包进行解析，感知其业务类型，对于实时多媒体流，要动态感知每个IP包在该业务流中的重要性；若实时多媒体流采用分层编码，则既要感知该IP包所在多媒体流层的重要性等级，还要感知该IP包在该多媒体流层内的重要性级别；然后根据解析结果和预设的IP包标记策略，在IP包的相关标识域进行预标记，以便在网络发生拥塞时，尽量减少高优先级IP包的丢弃，提高承载重要信息的IP包成功传输的概率，向用户提供高效的QoS保障；所述方法包括下列操作步骤：

(1)从业务源端接收数据流中的IP包；

(2)根据TCP/IP协议族，依次对每个IP包进行由网络层逐层向上的协议解析，判断每个IP包所属的业务流类型，并保存每个IP包的解析结果；

(3)对拥有多种重要性不同的信息的实时多媒体流的IP包，解析该IP包承载的信息在本业务流中的重要性，并保存该IP包的解析结果；该步骤包括下列操作内容：

(31)对于属于实时流式传输多媒体流的IP包，感知该多媒体流是否采用分层编码方式；若该实时多媒体流采用分层编码方式，则顺序执行步骤(32)；否则，说明该实时多媒体流是由包括视频、音频、描述信息的多个单一数据流复合构成，则跳转执行步骤(33)；

(32)解析该IP包所属多媒体流层在该多媒体业务流中的重要性，若该IP包所属的多媒体流层仍包含有多种重要性不同的信息，则解析该IP包承载的信息在该流层中的重要性；

(33)利用业务流的上下文感知的方法直接解析该IP包承载的信息在该流层中的重要性；

(34)保存该IP包的解析结果，用于步骤(4)在IP包的相关标识域进行预标记；

(4)根据解析得到的该IP包所属业务类型及其承载的信息在该业务流中的重要性，利用预设的标记策略在该IP包的相关标识域对其进行预标记；

(5)将每个IP包发给相应的接收路由器，并从业务源端接收下一个IP包。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)进一步包括下列操作内容：

(21)由网络层逐层向上进行字段匹配，即采用在下层协议头的特殊字段是否存在标识上层协议类型的方法，解析上层协议类型；直至用字段匹配法解析到该IP包的最上层协议类型后，跳转执行操作步骤(3)；如果用字段匹配法无法解析上层协议类型时，顺序执行操作步骤(22)；

(22)采用启发式解析方法，又称深度包检测方法，来解析上层协议类型，直至解析出最上层协议类型后，跳转执行操作步骤(3)；如果仍然无法解析，则跳转执行操作步骤(4)；

(23)保存每个IP包的解析结果，用于后续步骤(3)判断该IP包是否属于实时多媒体流和后续步骤(4)在IP包的相关标识域进行预标记。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(21)的字段匹配法是分别通过IPv6报头中长度为1个字节的Next Header字段或IPv4报头中长度为1个字节的Protocol字段，来识别IP包的扩展报头为传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP或其他类型的协议；

所述步骤(22)中，对于承载实时传输协议RTP协议的UDP，无法采用UDP包头中的任何特征字段匹配来识别其上层协议为RTP时，就用启发式方法：分别对RTP协议头各字段的特征信息与UDP载荷进行扫描匹配，判断其上层的协议类型是否为RTP；对于承载MPEG-2TS协议的UDP，则先判断其UDP载荷的长度是否为TS包、即188字节的整数倍，再判断每隔188字节是否固定出现TS开始标识符0x47，来判断其应用层协议为MPEG-2TS。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述业务流的上下文感知方法是通过对网络中的业务流数据的上文信息、下文信息、上下文信息变化和上下文信息历史进行解析而感知业务流数据内容及其重要性，所述上下文包括不同网络层面上的信息和同一业务流的内部信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，在IP包的相关标识域对IP包进行预标记是采用重要性向上递进的方法，即当一个IP包同时包含不同重要性的数据时，将该IP包在该业务流中的重要性级别标记为该IP包所包含的重要性最高的信息所属的类型，以便在网络发生拥塞时，尽可能保留含有更高优先级别业务信息的IP包，提高其成功传输的概率和增加重要信息在客户端重组的可能性，提高业务流的QoS。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述IP包的相关标识域是IP包头的DS域、IPv4报头的Type of Service字段、IPv6报头中的Traffic Class字段、RFC 2474使用术语DS来指代IPv4报头的Type of Service字段、用户自定义的IP包的扩展头、或选用的不影响IP包信息的某些位域，所述位域的位数选择是能够完全标识出使用该方法的系统里所有IP包的重要性等级的最少位数。

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