CN103312621A - 流量控制系统和流量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流量控制装置，基于令牌桶算法控制数据传输流量，所述装置包括：类型识别单元，用于对一条数据流中的每个数据包分别进行协议类型识别；数据包转发单元，用于直接转发所述类型识别单元无法识别的数据包；信息记录单元，用于记录所述无法识别的数据包的数据流量；令牌更新单元，用于利用所述无法识别的数据包的数据流量所需占用的令牌数，更新令牌桶中的令牌总量。本发明还提出了一种流量控制方法。通过本发明的技术方案，可以对数据流中未识别的数据包同样进行流量统计和控制，从而更精确地实现应用协议的流量控制。

Description

流量控制系统和流量控制方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种流量控制系统和一种流量控制方法。

背景技术

智能管道技术已成为互联网发展趋势。智能管道建立在对网络流量的深度分析的基础之上，达到对互联网管道流量可视、可控、可运营的目的。DPI设备在智能管道的建设中起到至关重要的作用，DPI设备需要在流量内容分析的基础上，实现流量内容的精准控制。

令牌桶算法是DPI设备在流量管理和控制时的一种常用算法，其通过监督进入网络端口的流量速率，对超出部分的流量进行丢弃，从而限制流量经过的速率。例如将P2P流量速率限制到100M之内。

如图1所示，对于需要从某端口传输的数据包的流量大小，通过设置令牌桶来进行限制。一方面，按一定速度向令牌桶内添加令牌，但令牌桶的大小有限，超出该大小的令牌将被丢弃。另一方面，网络上每接收到数据包时，根据该数据包的大小，需要消耗掉令牌桶内相应数量的令牌，才能够被转发；而当数据包所需要消耗的令牌数过大，超出了令牌桶内的令牌总数，则数据包无法被立即转发，甚至需要被丢弃。

对于某个由多个数据包构成的数据流而言，其中的每个数据包都需要进行协议类型识别。一方面，对于完成识别的数据包，需要根据上述步骤，将其所需的令牌数与令牌桶内的令牌总数进行比较，以确定是否能够转发；另一方面，对于未识别的数据包，则不经过上述比较，直接转发。

可见，现有的令牌桶流量控制方法，能够做到对识别后的数据包的流量进行精确控制，但对于未识别的数据包则由于直接转发，无法计算在控制流量之内，并且由于多条数据流的建立、数据流之间的老化状态交替等原因，从而导致实际通过的流量多于流量控制的设定值，流量控制并不精确。

因此，需要一种新的流量控制技术，可以对数据流中未识别的数据包同样进行流量统计和控制，从而更精确地实现应用协议的流量控制。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的流量控制技术，可以对数据流中未识别的数据包同样进行流量统计和控制，从而更精确地实现应用协议的流量控制。

有鉴于此，本发明提出了一种流量控制装置，基于令牌桶算法控制数据传输流量，所述装置包括：类型识别单元，用于对一条数据流中的每个数据包分别进行协议类型识别；数据包转发单元，用于直接转发所述类型识别单元无法识别的数据包；信息记录单元，用于记录所述无法识别的数据包的数据流量；令牌更新单元，用于利用所述无法识别的数据包的数据流量所需占用的令牌数，更新令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，通过对未识别的数据包也进行流量统计，并据此对令牌桶内的令牌总量进行更新，实际上是对这部分的数据包也进行了流量控制，从而使得对于数据传输流量的控制更加准确。

在上述技术方案中，优选地，还包括：数量获取单元，用于获取所述令牌桶中的实时令牌总量X1，以及指定的已识别数据包的数据流量所需占用的令牌数X2；其中，所述数据包转发单元还用于：当X1≥X2时，转发所述指定的已识别数据包，当X1＜X2时，丢弃所述指定的已识别数据包，或等待所述实时令牌总量X1增长至满足X1≥X2时转发所述指定的已识别数据包。

在该技术方案中，已识别数据包即完成了协议类型识别的数据包，这部分数据包需要通过对所需令牌数量和剩余令牌总量进行比较后，才能够判断是否转发。对于令牌总量足够的情况下，可以直接转发；而对于令牌总量不足的情况下，可以直接丢弃该数据包，但由于令牌桶内的令牌总量是不断被注入而增长的，因而可以等待到令牌总量足够的时候再转发，而无需丢弃该数据包，确保数据流的完整性。

在上述技术方案中，优选地，所述令牌更新单元还用于：在所述令牌桶内的实时令牌总量小于所述无法识别的数据包对应的令牌数的情况下，使所述令牌桶保持置空，直至后续注入的令牌数与所述无法识别的数据包对应的令牌数相抵。

在该技术方案中，假定令牌桶内的令牌总量为a，而无法识别的数据包对应的令牌数为b，且令牌桶内的令牌注入速度为v，则当b＞a时，在t=(b-a)/v的时间内，都需要保持令牌桶内的令牌总量为0，以确保对未识别的数据包所占用的令牌数(实际上即占用的流量)进行精准的记录。

在上述技术方案中，优选地，所述令牌更新单元用于：在每个无法识别的数据包被转发之后，分别利用这个被转发的数据包的数据流量所需占用的令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，在无法识别的数据包被转发后，可以立即对令牌总量进行更新，则利用该数据包与后续的数据包之间的处理时间差，尽可能地恢复令牌桶内的令牌数量，则当转发后续的已识别数据包时，令牌桶内的令牌总量可能已经恢复或将近恢复，从而降低对后续的已识别数据包的转发过程的影响。

在上述技术方案中，优选地，所述令牌更新单元用于：当所述数据流中首次出现完成识别的数据包时，利用所有已转发的无法识别的数据包对应的总令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，从首次出现完成识别的数据包开始，将之前所有无法识别的数据包对应的总令牌数对令牌桶内的令牌总量进行更新，从而一次性产生对后续数据包传输过程的影响，降低了令牌桶内令牌数据变化的次数，在记录了无法识别的数据包的传输流量的同时，有助于降低操作的难度和复杂程度。

根据本发明的又一方案，还提出了一种流量控制方法，基于令牌桶算法控制数据传输流量，所述方法包括：步骤302，对一条数据流中的每个数据包分别进行协议类型识别；步骤304，若检测到无法识别的数据包，则直接转发所述无法识别的数据包，并记录所述无法识别的数据包的数据流量；步骤306，利用所述无法识别的数据包的数据流量所需占用的令牌数，更新令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，通过对未识别的数据包也进行流量统计，并据此对令牌桶内的令牌总量进行更新，实际上是对这部分的数据包也进行了流量控制，从而使得对于数据传输流量的控制更加准确。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤306还包括：获取所述令牌桶中的实时令牌总量X1，以及指定的已识别数据包的数据流量所需占用的令牌数X2；若X1≥X2，则转发所述指定的已识别数据包，若X1＜X2，则丢弃所述指定的已识别数据包，或等待所述实时令牌总量X1增长至满足X1≥X2时转发所述指定的已识别数据包。

在该技术方案中，已识别数据包即完成了协议类型识别的数据包，这部分数据包需要通过对所需令牌数量和剩余令牌总量进行比较后，才能够判断是否转发。对于令牌总量足够的情况下，可以直接转发；而对于令牌总量不足的情况下，可以直接丢弃该数据包，但由于令牌桶内的令牌总量是不断被注入而增长的，因而可以等待到令牌总量足够的时候再转发，而无需丢弃该数据包，确保数据流的完整性。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤306包括：当所述令牌桶内的实时令牌总量小于所述无法识别的数据包对应的令牌数时，使所述令牌桶保持置空，直至后续注入的令牌数与所述无法识别的数据包对应的令牌数相抵。

在该技术方案中，假定令牌桶内的令牌总量为a，而无法识别的数据包对应的令牌数为b，且令牌桶内的令牌注入速度为v，则当b＞a时，在t=(b-a)/v的时间内，都需要保持令牌桶内的令牌总量为0，以确保对未识别的数据包所占用的令牌数(实际上即占用的流量)进行精准的记录。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤306包括：在每个无法识别的数据包被转发之后，分别利用这个被转发的数据包的数据流量所需占用的令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，在无法识别的数据包被转发后，可以立即对令牌总量进行更新，则利用该数据包与后续的数据包之间的处理时间差，尽可能地恢复令牌桶内的令牌数量，则当转发后续的已识别数据包时，令牌桶内的令牌总量可能已经恢复或将近恢复，从而降低对后续的已识别数据包的转发过程的影响。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤306包括：当所述数据流中首次出现完成识别的数据包时，利用所有已转发的无法识别的数据包对应的总令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，从首次出现完成识别的数据包开始，将之前所有无法识别的数据包对应的总令牌数对令牌桶内的令牌总量进行更新，从而一次性产生对后续数据包传输过程的影响，降低了令牌桶内令牌数据变化的次数，在记录了无法识别的数据包的传输流量的同时，有助于降低操作的难度和复杂程度。

通过以上技术方案，可以对数据流中未识别的数据包同样进行流量统计和控制，从而更精确地实现应用协议的流量控制。

附图说明

图1示出了相关技术中的令牌桶算法的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的流量控制系统的框图；

图3示出了根据本发明的实施例的流量控制方法的流程图；

图4示出了根据本发明的实施例的流量控制方法的具体流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图2示出了根据本发明的实施例的流量控制系统的框图。

如图2所示，根据本发明的实施例的流量控制系统200，基于令牌桶算法控制数据传输流量，所述装置200包括：类型识别单元202，用于对一条数据流中的每个数据包分别进行协议类型识别；数据包转发单元204，用于直接转发所述类型识别单元202无法识别的数据包；信息记录单元206，用于记录所述无法识别的数据包的数据流量；令牌更新单元208，用于利用所述无法识别的数据包的数据流量所需占用的令牌数，更新令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，通过对未识别的数据包也进行流量统计，并据此对令牌桶内的令牌总量进行更新，实际上是对这部分的数据包也进行了流量控制，从而使得对于数据传输流量的控制更加准确。

在上述技术方案中，优选地，还包括：数量获取单元210，用于获取所述令牌桶中的实时令牌总量X1，以及指定的已识别数据包的数据流量所需占用的令牌数X2；其中，所述数据包转发单元还用于：当X1≥X2时，转发所述指定的已识别数据包，当X1＜X2时，丢弃所述指定的已识别数据包，或等待所述实时令牌总量X1增长至满足X1≥X2时转发所述指定的已识别数据包。

在该技术方案中，已识别数据包即完成了协议类型识别的数据包，这部分数据包需要通过对所需令牌数量和剩余令牌总量进行比较后，才能够判断是否转发。对于令牌总量足够的情况下，可以直接转发；而对于令牌总量不足的情况下，可以直接丢弃该数据包，但由于令牌桶内的令牌总量是不断被注入而增长的，因而可以等待到令牌总量足够的时候再转发，而无需丢弃该数据包，确保数据流的完整性。

在上述技术方案中，优选地，所述令牌更新单元208还用于：在所述令牌桶内的实时令牌总量小于所述无法识别的数据包对应的令牌数的情况下，使所述令牌桶保持置空，直至后续注入的令牌数与所述无法识别的数据包对应的令牌数相抵。

在该技术方案中，假定令牌桶内的令牌总量为a，而无法识别的数据包对应的令牌数为b，且令牌桶内的令牌注入速度为v，则当b＞a时，在t=(b-a)/v的时间内，都需要保持令牌桶内的令牌总量为0，以确保对未识别的数据包所占用的令牌数(实际上即占用的流量)进行精准的记录。

在上述技术方案中，优选地，所述令牌更新单元208用于：在每个无法识别的数据包被转发之后，分别利用这个被转发的数据包的数据流量所需占用的令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，在无法识别的数据包被转发后，可以立即对令牌总量进行更新，则利用该数据包与后续的数据包之间的处理时间差，尽可能地恢复令牌桶内的令牌数量，则当转发后续的已识别数据包时，令牌桶内的令牌总量可能已经恢复或将近恢复，从而降低对后续的已识别数据包的转发过程的影响。

在上述技术方案中，优选地，所述令牌更新单元208用于：当所述数据流中首次出现完成识别的数据包时，利用所有已转发的无法识别的数据包对应的总令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，从首次出现完成识别的数据包开始，将之前所有无法识别的数据包对应的总令牌数对令牌桶内的令牌总量进行更新，从而一次性产生对后续数据包传输过程的影响，降低了令牌桶内令牌数据变化的次数，在记录了无法识别的数据包的传输流量的同时，有助于降低操作的难度和复杂程度。

图3示出了根据本发明的实施例的流量控制方法的流程图。

如图3所示，根据本发明的实施例的流量控制方法，基于令牌桶算法控制数据传输流量，所述方法包括：步骤302，对一条数据流中的每个数据包分别进行协议类型识别；步骤304，若检测到无法识别的数据包，则直接转发所述无法识别的数据包，并记录所述无法识别的数据包的数据流量；步骤306，利用所述无法识别的数据包的数据流量所需占用的令牌数，更新令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，通过对未识别的数据包也进行流量统计，并据此对令牌桶内的令牌总量进行更新，实际上是对这部分的数据包也进行了流量控制，从而使得对于数据传输流量的控制更加准确。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤306还包括：获取所述令牌桶中的实时令牌总量X1，以及指定的已识别数据包的数据流量所需占用的令牌数X2；若X1≥X2，则转发所述指定的已识别数据包，若X1＜X2，则丢弃所述指定的已识别数据包，或等待所述实时令牌总量X1增长至满足X1≥X2时转发所述指定的已识别数据包。

在该技术方案中，已识别数据包即完成了协议类型识别的数据包，这部分数据包需要通过对所需令牌数量和剩余令牌总量进行比较后，才能够判断是否转发。对于令牌总量足够的情况下，可以直接转发；而对于令牌总量不足的情况下，可以直接丢弃该数据包，但由于令牌桶内的令牌总量是不断被注入而增长的，因而可以等待到令牌总量足够的时候再转发，而无需丢弃该数据包，确保数据流的完整性。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤306包括：当所述令牌桶内的实时令牌总量小于所述无法识别的数据包对应的令牌数时，使所述令牌桶保持置空，直至后续注入的令牌数与所述无法识别的数据包对应的令牌数相抵。

在该技术方案中，假定令牌桶内的令牌总量为a，而无法识别的数据包对应的令牌数为b，且令牌桶内的令牌注入速度为v，则当b＞a时，在t=(b-a)/v的时间内，都需要保持令牌桶内的令牌总量为0，以确保对未识别的数据包所占用的令牌数(实际上即占用的流量)进行精准的记录。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤306包括：在每个无法识别的数据包被转发之后，分别利用这个被转发的数据包的数据流量所需占用的令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，在无法识别的数据包被转发后，可以立即对令牌总量进行更新，则利用该数据包与后续的数据包之间的处理时间差，尽可能地恢复令牌桶内的令牌数量，则当转发后续的已识别数据包时，令牌桶内的令牌总量可能已经恢复或将近恢复，从而降低对后续的已识别数据包的转发过程的影响。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤306包括：当所述数据流中首次出现完成识别的数据包时，利用所有已转发的无法识别的数据包对应的总令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

在该技术方案中，从首次出现完成识别的数据包开始，将之前所有无法识别的数据包对应的总令牌数对令牌桶内的令牌总量进行更新，从而一次性产生对后续数据包传输过程的影响，降低了令牌桶内令牌数据变化的次数，在记录了无法识别的数据包的传输流量的同时，有助于降低操作的难度和复杂程度。

图4示出了根据本发明的实施例的流量控制方法的具体流程图。

如图4所示，根据本发明的实施例的流量控制方法的具体流程包括：

步骤402，利用DPI(Deep Packet Inspection，深度包检测技术)对数据流进行深度解析，实现对该数据流中的数据包的深度报文识别。

步骤404，判断是否识别成功，若成功，则进入步骤410，否则进入步骤406。

步骤406，直接对无法识别的数据包进行转发。

步骤408，记录下转发的无法识别的数据包的数据流量。其中，当存在多个数据包时，则可以对这些数据包对应的流量进行累计。

步骤410，若识别成功，则判断该数据包是否为该数据流中首次被识别出的，若是，则进入步骤412，否则进入步骤414。

步骤412，针对首次识别成功的数据包，计算步骤408中累计下来的数据流量对应的令牌数量，并从令牌桶内的令牌总量中扣除对应的令牌数量。

对于该扣除过程，若令牌桶内的令牌总量大于或等于所需扣除的令牌数量，则直接扣除；若令牌桶内的令牌总量小于所需扣除的令牌数量，则可以采用两种方式：

第一种，直接一次性扣除令牌桶内的所有令牌后，认定令牌桶内被扣除的令牌总量相当于所需扣除的令牌数量。

第二种，假定令牌桶内的令牌总量为a，而无法识别的数据包对应的令牌数为b，且令牌桶内的令牌注入速度为v，则当b＞a时，在t=(b-a)/v的时间内，都需要保持令牌桶内的令牌总量为0。

上述第一种方式下，尽可能地降低了对后续数据包的转发过程的影响；但第二种方式下，能够确保对未识别的数据包所占用的令牌数(实际上即占用的流量)进行更为精准的记录。

步骤414，将需要的令牌数量与令牌桶内的令牌总量进行比较。

步骤416，判断是否满足需求，当所需要的令牌数量小于或等于令牌桶内的令牌总量时，则认为满足需求，并进入步骤406，直接转发数据包；当不满足需求时，则进入步骤418。

步骤418，将数据包直接丢弃。当然，由于令牌桶内的令牌数量是会不断注入的，因而为了降低对数据流的影响，实际上也可以不丢弃数据包，而是等待到令牌桶内的令牌总量满足当前数据包的转发要求后，再转发该数据包。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到现有技术中无法对未识别的数据包进行流量控制，因此，本发明提出了一种流量控制系统和一种流量控制方法，可以对数据流中未识别的数据包同样进行流量统计和控制，从而更精确地实现应用协议的流量控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流量控制装置，基于令牌桶算法控制数据传输流量，其特征在于，所述装置包括：

类型识别单元，用于对一条数据流中的每个数据包分别进行协议类型识别；

数据包转发单元，用于直接转发所述类型识别单元无法识别的数据包；

信息记录单元，用于记录所述无法识别的数据包的数据流量；

令牌更新单元，用于利用所述无法识别的数据包的数据流量所需占用的令牌数，更新令牌桶中的令牌总量。

2.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，还包括：

数量获取单元，用于获取所述令牌桶中的实时令牌总量X1，以及指定的已识别数据包的数据流量所需占用的令牌数X2；

其中，所述数据包转发单元还用于：

当X1≥X2时，转发所述指定的已识别数据包，

当X1＜X2时，丢弃所述指定的已识别数据包，或等待所述实时令牌总量X1增长至满足X1≥X2时转发所述指定的已识别数据包。

3.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述令牌更新单元还用于：

在所述令牌桶内的实时令牌总量小于所述无法识别的数据包对应的令牌数的情况下，使所述令牌桶保持置空，直至后续注入的令牌数与所述无法识别的数据包对应的令牌数相抵。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，所述令牌更新单元用于：

在每个无法识别的数据包被转发之后，分别利用这个被转发的数据包的数据流量所需占用的令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，所述令牌更新单元用于：

当所述数据流中首次出现完成识别的数据包时，利用所有已转发的无法识别的数据包对应的总令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

6.一种流量控制方法，基于令牌桶算法控制数据传输流量，其特征在于，所述方法包括：

步骤302，对一条数据流中的每个数据包分别进行协议类型识别；

步骤304，若检测到无法识别的数据包，则直接转发所述无法识别的数据包，并记录所述无法识别的数据包的数据流量；

步骤306，利用所述无法识别的数据包的数据流量所需占用的令牌数，更新令牌桶中的令牌总量。

7.根据权利要求6所述的流量控制方法，其特征在于，所述步骤306还包括：

获取所述令牌桶中的实时令牌总量X1，以及指定的已识别数据包的数据流量所需占用的令牌数X2；

若X1≥X2，则转发所述指定的已识别数据包，

若X1＜X2，则丢弃所述指定的已识别数据包，或等待所述实时令牌总量X1增长至满足X1≥X2时转发所述指定的已识别数据包。

8.根据权利要求6所述的流量控制方法，其特征在于，所述步骤306包括：

当所述令牌桶内的实时令牌总量小于所述无法识别的数据包对应的令牌数时，使所述令牌桶保持置空，直至后续注入的令牌数与所述无法识别的数据包对应的令牌数相抵。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的流量控制方法，其特征在于，所述步骤306包括：

在每个无法识别的数据包被转发之后，分别利用这个被转发的数据包的数据流量所需占用的令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的流量控制方法，其特征在于，所述步骤306包括：

当所述数据流中首次出现完成识别的数据包时，利用所有已转发的无法识别的数据包对应的总令牌数更新所述令牌桶中的令牌总量。

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