CN103858386B - 用于通过优化的决策树执行包分类的方法和装置 - Google Patents

用于通过优化的决策树执行包分类的方法和装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种包分类系统、方法和相应的装置，以用于实现包分类。被耦合至网络的安全设备的处理器使用具有多个规则的分类器表，该多个规则具有至少一个字段，以建立包括多个节点的决策树结构，该多个节点包括多个规则的子组。该方法可以生成更宽、更浅的树，这导致更短的搜索时间和用于存储树的减少的存储器需求。

Description

用于通过优化的决策树执行包分类的方法和装置
相关申请
本申请要求于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,344、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,382、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,379、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,400、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,406、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,407、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,438、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,447、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,450、于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,459、以及于2011年8月2日提交的美国临时申请No.61/514,463的权益。
上述申请的整个教导通过引用被合并于此。
背景技术
开放系统互连(OSI)参考模型定义了七个网络协议层(L1-L7)用于在传输介质上进行通信。上层(L4-L7)表示端到端通信，以及下层(L1-L3)表示本地通信。
网络化应用感知系统需要处理、滤波和切换L3至L7网络协议层的范围，例如L7网络协议层，诸如超文本传输协议(HTTP)和简单邮件传输协议(SMTP)，以及L4网络协议层，诸如传输控制协议(TCP)。除了处理网络协议层，网络化应用感知系统需要使用通过L4-L7网络协议层的基于接入和内容的安全性以同时保护这些协议，这包括防火墙、虚拟私人网络(VPN)、安全套接层(SSL)、入侵检测系统(IDS)、互联网协议安全(IPsec)、以线速的反病毒(AV)和反垃圾邮件功能。
在现今的互联网世界中改善网络操作的有效性和安全性依然是互联网用户的终极目标。接入控制、流量工程、入侵检测和许多其他网络服务要求基于包头的多个字段（被称作包分类）进行包的识别。
互联网路由器对包进行分类以实施多个高级的互联网服务，诸如路由、速率限制、在防火墙中的接入控制、虚拟带宽分配、基于策略的路由、服务区分、负载平衡、流量整形和流量付费。这些服务要求路由器将到来的包分类成不同的流，并且然后依据这种分类执行适当的操作。
分类器，使用一组滤波器或规则，指定流或类别。例如，在防火墙中的每个规则可以指定一组源和目标地址，并且将它和相应的拒绝或许可动作相关联。备选地，规则可以基于包头的多个字段，包括OSI模型的层2、3、4和5，其包含了寻址和协议信息。
对于一些类型的专用硬件，接入控制列表（ACL）指代被应用于存在于主机或层3设备上的端口号或网络守护进程名称的规则，每个ACL具有被许可使用服务的主机和/或网络的列表。单独的服务器以及路由器都能够有网络ACL。ACL能够被配置为控制入界（inbound）和出界（outbound）的流量。
发明内容
一种系统、方法和相应的装置涉及对包进行分类。
一种方法可以使用具有多个规则的分类器表，该多个规则具有至少一个字段，并且建立包括多个节点的决策树结构。每个节点可以表示多个规则的子组。对于决策树的每个节点，方法可以（a）确定可以在至少一个字段的每个字段上进行的若干剪切，从而创建等于剪切的个数的子节点；（b）基于对所创建的每个子节点的规则的平均个数与至少一个字段的每个字段所创建的每个子节点的规则的实际个数之间的平均差异的比较，选择在其上剪切所述节点的字段；（c）在所选择的字段上将节点剪切成若干子节点，以及存储决策树结构。
该方法可以进一步基于针对给定的存储容量的剪切的最大个数 来确定可以在至少字段的每个字段上进行的剪切的个数。
该方法可以基于如下字段，即所述至少一个字段中的、具有在每个子节点的规则的平均个数和每个子节点的规则的实际个数之间的最小平均差异的字段，而选择在其上将所述节点剪切成若干子节点的字段。
只有在节点具有比的多个规则的子组的预定个数更多时，该方法可以剪切节点。预定个数可以是可调整的个数。该方法可以进一步通过迭代地调整预定个数来控制决策树结构的深度。调整预定个数可以包括随着树的层次的增加而增加预定个数。
如果剪切创建了多个子节点，并且只有一个子节点具有多个规则的子组，那么方法可以在节点处存储至少一个字段中的字段的标识符以及所述至少一个字段中的、在遍历所述节点以获得规则匹配时略过的所述字段中的若干比特。至少一个字段中的、略过的字段的比特的个数可以与用于剪切所述节点的若干比特的个数相同。
在建立决策树结构时，该方法可以进一步包括，对于决策树的每个层次，比较由具有相同母节点的子节点所表示的规则子组。方法可以识别复制子节点组，复制子节点组可以是多个规则的复制子组。方法可以选择被识别的复制子节点组的一个子节点作为唯一的子节点。方法可以将被识别的所述复制子节点组的其他子节点链接至与所述唯一的子节点相同的子树。方法可以使用唯一的子节点用于决策树结构的后续建立，以及抑制使用将被识别的复制子节点组的其他子节点用于决策树结构的后续建立。
在建立决策树结构时，方法可以进一步包括，对于决策树的每个层次，在决策树的层次上识别部分的复制节点。部分的复制节点可以是部分复制的多个规则的子组。方法可以基于被识别的一个或多个部分的复制节点，在决策树的层次上创建新的节点。多个规则的子组的部分复制可以被包括在创建的新节点中，并且被从所识别的部分节点中去除。
方法可以将分类器表中的多个规则分组成多个规则分类。方法可 以针对多个规则分类中的每个规则分类，建立包括多个节点的决策树。多个规则分类可以基于应用于多个规则的一个或多个字段功能，或者一个或多个字段功能的组合。一个或多个字段功能可以包括应用非互联网协议（IP）地址通配符、源IP但不是目标IP通配符、目标IP但不是源IP通配符、目标和源地址通配符、字段范围比较、与一个或多个至少一个字段相关联的一个或多个掩码。方法可以进一步包括使得所接收的包遍历所建立的每个决策树，并且比较从每个树得到的规则以选择最终的匹配。所选择的最终的匹配可以是具有最高优先级的规则。
方法可以进一步将具有小于或等于规则的给定个数的若干规则的每个子节点转换成叶节点。方法可以针对所转换的每个子节点创建相应的桶。相应的桶可以包括所转换的子节点的规则。方法可以将每个叶节点链接至所创建的相应的桶。复制桶组可以被识别，每个复制桶包括相同的规则组。方法可以选择复制桶组中的一个桶，并且去除复制桶组中的其他桶。方法可以将到所去除的桶的链接改变成到所选择的一个桶的链接。
方法可以进一步识别部分复制桶组。每个部分复制桶可以包括复制部分规则组。方法可以将部分复制桶组中的每个桶分成针对每个桶的第一规则组和第二规则组。针对每个桶的第一规则组可以包括复制部分规则组，并且针对每个桶的第二规则组可以包括针对每个桶的任何剩余的规则。方法可以在每个部分复制的桶中创建到第一规则组的链接，并且在每个部分复制的桶中创建到第二组规则的链接。每个部分复制桶可以包括指向第一规则组和第二规则组的指针的链接列表。
决策树结构可以是二进制数据结构。
决策树结构可以从分类器表被编译。
对应每个规则的优先级可以被存储于决策树结构中。
方法可以进一步确定规则是否被一个或多个其他规则覆盖，并且如果规则被覆盖，从决策树结构中忽略规则。
方法可以使用具有多个规则的分类器表，多个规则具有至少一个 字段，用于建立包括多个节点的决策树结构。每个节点可以包括多个规则的子组。方法可以针对决策树的每个层次，基于母节点的子节点的结果总数不大于给定的阈值，确定是否合并母节点的孙子和母节点的子节点。方法可以存储决策树结构。方法可以进一步将子节点的剪切合并到母节点的剪切中，从而产生母节点的新的子节点。子节点的剪切可以与母节点的剪切在同一字段上，或者子节点的剪切可以与母节点的剪切在不同的字段上。给定的阈值可以是可调整的。方法可以迭代地调整给定的阈值，并且合并母节点的孙子和母节点的子节点，直到母节点的子节点的结果总数达到了子节点的给定的阈值的个数。
方法可以使用具有多个规则的分类器表，多个规则具有至少一个字段，用于建立包括多个节点的决策树结构。每个节点可以包括多个规则的子组。方法可以基于规则是否竞争来分组规则。方法可以给多个规则分配优先级值，并且在每组竞争规则内分配唯一的优先级值。方法可以使得非竞争规则具有相同优先级值。方法可以存储决策树结构，并且包括存储多个规则和所分配的优先级值。
装置可以包括存储器和耦合至存储器的处理器。处理器可以被配置为使用具有存储在存储器中的多个规则的分类器表，多个规则具有至少一个字段，处理器可以被配置为建立包括多个节点的决策树结构，多个节点包括多个规则的子组。处理器可以进一步被配置为针对决策树的每个节点，确定可以在至少一个字段的每个字段上进行的若干剪切，从而创建等于剪切的个数的子节点。确定可以在至少一个字段的每个字段上所进行的若干剪切时，处理器可以进一步被配置为基于比较所创建的每个子节点的规则的平均个数与至少一个字段的每个字段所创建的每个子节点的规则的实际个数之间的平均差异，选择在其上剪切节点的字段。处理器可以进一步被配置为在所选择的字段上将节点剪切成若干子节点，并且在存储器中存储决策树结构。
非瞬态计算机可读介质可以具有在其上被编码的一系列指令，在由处理器执行时，这些指令使得处理器使用具有多个规则的分类器表，多个规则具有至少一个字段，建立包括多个节点的决策树结构， 多个节点包括多个规则的子组；针对决策树的每个节点，确定可以在至少一个字段的每个字段上进行的若干剪切，从而创建等于剪切的个数的子节点。在确定至少一个字段的每个字段上所进行的若干剪切之后，处理器可以进一步被配置为基于比较所创建的每个子节点的规则的平均个数与至少一个字段的每个字段所创建的每个子节点的规则的实际个数之间的平均差异，选择在其上剪切节点的字段。处理器可以至少在所选择的字段上将节点剪切成若干子节点，并且存储决策树结构。
处理器可以基于具有每个子节点的规则的平均个数和每个子节点的规则的实际个数之间的最小平均差异的至少一个字段，而选择在其上将节点剪切成若干子节点的字段，。
方法可以包括使用具有多个规则的分类器表，多个规则具有至少一个字段，建立包括多个节点的决策树结构，每个节点表示多个规则的子组，并且识别决策树结构中的复制。方法可以包括基于所识别的复制修改决策树结构，并且存储所修改的决策树结构。多个节点可以包括母节点和子节点。识别可以包括，针对决策树的每个层次，比较由具有相同母节点的子节点所表示的规则子组，并且识别复制子节点组。复制子节点组可以具有多个规则的复制子组。修改可以包括选择被识别的复制子节点组的一个子节点作为唯一的子节点，以及将被识别的所述复制子节点组的其他子节点链接至与所述唯一的子节点相同的子树。
其中在多个节点可以包括母节点和子节点的方法，可以进一步包括，将具有小于或等于规则的给定个数的若干规则的每个子节点转换成叶节点，针对所转换的每个子节点创建相应的桶，相应的桶包括所转换的子节点的规则，将每个叶节点链接至所创建的相应的桶，识别复制桶组，每个复制桶包括相同的规则组，选择复制桶组中的一个桶，并且去除复制桶组中的其他桶，将到所去除的桶的链接改变成到所选择的一个桶的链接。
其中在多个节点可以包括母节点和子节点的方法，可以进一步包 括，将具有小于或等于规则的给定个数的若干规则的每个子节点转换成叶节点，针对所转换的每个子节点创建相应的桶，相应的桶包括所转换的子节点的规则，将每个叶节点链接至所创建的相应的桶，识别部分复制桶组，每个部分复制桶可以包括复制部分的规则组，将部分复制桶组中的每个桶中的规则分成针对每个桶的第一规则组和第二规则组，针对每个桶的第一规则组包括复制部分的规则组，并且针对每个桶的第二规则组包括针对每个桶的任何剩余的规则，以及在每个部分复制的桶中创建到第一规则组的链接，并且在每个部分复制的桶中创建到第二规则组的链接。每个部分复制的桶可以包括指向第一规则组和第二规则组的指针的链接列表。
附图说明
上述将从下面本发明的示例实施例的更具体的描述中变得清楚，如在附图中所图示的，其中相同的参考符号指代在不同的视图中相同的部分。附图不一定是按比例的，相反重点被放在图示本发明的实施例上。
图1图示用于对包进行分类的包括规则的分类器表。
图2图示在图1中所图示的分类器表的规则的几何表示。
图3A图示在图1中所图示的从分类器表编译的决策树数据结构。
图3B图示决策树数据结构的深度。
图3C图示决策树数据结构的深度和形状。
图4是用于建立决策树的方法的流程图。
图5是用于确定在其上剪切节点的字段的方法的流程图。
图6是图示在分类表中对规则的字段进行剪切的图。
图7是用于合并决策树的节点的方法的流程图。
图8A-C示出合并节点的图解示例。
图9A示出导致子节点具有分类器表的所有规则的节点剪切的图解示例。
图9B是树、指向包含分类器规则表的一组规则的桶的叶节点的 图示。
图9C是图示将一组规则编译进入决策树数据结构的示例实施例的方框图。
图9D图示包括树、桶和规则的决策树数据结构。
图10A是图示识别包含相同规则组的子节点的方法的流程图。
图10B是用于优先级复制的方法的流程图。
图10C-D图示在决策树的节点中去除规则的复制桶的图解示例。
图10E图示在决策树的节点中去除规则的复制桶的方法。
图10F图示从决策树的非兄弟节点中去除规则的复制桶的图解示例。
图10G图示在决策树的节点中去除规则的部分复制桶的图解示例。
图11A是用于在决策树的节点中的规则的部分复制桶的方法的流程图。
图11B图示用于将编译器表解析为规则的分类并且针对每个分类建立决策树的方法。
图11C图示用于选择匹配规则的方法。
图12是图示其中包分类器操作以对包进行分类来向私人网络提供互联网服务的系统的方框图。
图13是可以根据本文中所公开的技术对包进行分类的路由器的方框图。
具体实施方式
下面是本发明的示例实施例的描述。
本文中所引用的所有专利、公开的申请及参考的教导通过全文引用而被并入。
虽然包分类已经被广泛研究了很长时间，研究人员仍然有动机去寻求新颖的和有效的包分类方案，这是由于：i）网络带宽的持续增长，ii）网络应用的增长的复杂度，以及ii）网络系统的技术革新。
对网络带宽的爆炸性需求通常归结于数据流量的增长。主流的服务提供商每六到九个月报告在他们的骨干网上的带宽加倍。因此，新颖的包分类方案被要求来处理在边缘和核心设备上指数级增长的流量。
由于在网络设备中被实施的网络应用的数量的增长，网络应用的复杂度增加。包分类被广泛用于各种应用，诸如服务感知路由、入侵阻止和流量整形。因此，新颖的包分类方案必须更智能以不明显损失性能的情况下处理各种类型的规则组。
此外，诸如多核处理器的新技术提供空前的计算能力以及高集成的资源。因此，新颖的包分类方案必须很好的适合高级的硬件和软件技术。
在详细地描述示例实施例之前，下面立即描述示例包分类系统和相关联的方法来帮助读者理解本文中所描述的发明特征。
现有的包分类方法用存储器来交换时间。虽然这种折中不断地在改善，但是对于合理数量的存储器所花费的时间通常仍然是贫乏（poor）的。由于现有方法存在的问题，供应商使用三态内容可寻址存储器（TCAM），其使用强力并行硬件来针对所有规则同时检查包。TCAM相比于现有方法的主要优势是速度和确定性（TCAM为所有的数据库工作）。
TCAM是充当完全关联存储器的硬件设备。TCAM单元存储三个值：0、1或“X”，其表示无关位，并且作为每个单元的掩码进行操作，其使得TCAM能够匹配包含通配符（例如，无关位）的规则。在操作中，可以向TCAM提供整个包头来确定它匹配哪个条目（规则）。但是，TCAM的复杂度仅许可小的、非灵活的并且相对慢的实施，这种实施消耗了大量的功率。因此，继续需要在专用的数据结构上进行操作的有效方法。
目前的方法保留在数学分析和/或软件仿真（基于观察的方案）的阶段。提出的数学方案被报告有很好的时间/空间复杂度。但是，这种类型的方案没有被发现在现实网络设备中有任何实施，因为数学方案 经常加入特殊的条件来简化问题和/或忽略大的常数因子，这可能掩盖了明显的最差情况的约束。
提出的基于观察的方案采用在规则中观察的统计特征来实现针对现实应用的有效的方案。但是，这些基于观察的方法通常只对特定类型的规则组有效。由于针对不同应用的包分类规则具有各种特征，很少基于观察的方法能够充分地挖掘不同类型的规则组中的冗余以在各种条件下获得稳定的性能。
包分类使用包分类器来执行，包分类器也被称作策略数据库、流分类器、或简单地称作分类器。分类器是一批规则或策略。所接收的包和规则相匹配，规则确定了对所匹配的包采取的动作。一般的包分类要求路由器基于包头中多个字段对包进行分类。分类器的每个规则根据在包头的“F”字段上的准则来指定包可以属于的类别，并且将标识符（例如，类别ID）与每个类别相关联。例如，在流分类器中的每个规则是流的说明，其中每个流是处于单独的类别。标识符唯一地指定与每个规则相关联的动作。每个规则有“F”字段。在规则R的第i字段，被称作R[i]，是在包头的第i字段上的正则表达式（regular expression）。如果对于每个i，P的头的第i字段满足该正则表达式R[i]，那么包P匹配具体的规则R。
由规则指定的类别可以重叠。例如，一个包可以匹配多个规则。在这种情况下，当多个规则重叠时，规则在分类器中出现的顺序可以确定规则的相对的优先级。换句话说，匹配多个规则的包属于在它们中首先在分类器中出现的规则标识符（类别ID）所识别的类别。备选地，与规则相关联的唯一的优先级可以确定它的优先级，例如，具有最高优先级的规则。
包分类器可以对分类器表中的规则进行分析和分类，并且创建决策树用于将所接收的包和来自分类器表中的规则相匹配。决策树是决策支持工具，其使用决策的树状图或模型以及它们的可能的结果，包括机会事件结果、资源成本和实用性。决策树常用于操作研究中，特别地在决策分析中，以帮助识别最可能达到目标的策略。决策树的另 一个用途是作为描述性方法用于计算条件概率。本文中所描述的实施例利用决策树来有选择地将所接收的包和分类器表中的规则相匹配，以确定如何处理所接收的包。
规则的决策树或树表示一组规则。决策树还可以被称作规则编译的数据结构（RCDS）或者性能树。树是具有节点和叶子的二进制数据结构。树的每个叶子指向规则的子组，被称作规则桶，或桶。每个桶表示规则的子组。每个桶是包含指向规则的指针的数据结构（例如，数组），其被存储在规则表中。桶内的规则（或指向规则的指针）通过优先级来排序（例如，按优先级的增序或降序）。规则表是包含规则的数据结构（例如，数组）。规则表内的规则可以是有序的或者无序的。
图1图示用于对包进行分类的包括规则的分类器表100。如所图示的，分类器表包含七个规则（Rl-R7），每个包含两个字段，字段-1110和字段-2115。虽然表图示规则是二元组（2-tuple）的（例如，仅包含两个字段），但是应当注意，规则可以包含n个字段，并且是n元组的。每个规则在每个维度（字段）中指定一系列的值（例如，互联网协议（IP）地址或层4端口或协议）。例如，字段-1可以在x/y图的x维度中被表示，而字段2可以在x/y图的y维度中被表示。
图2图示分类器表100的规则的几何表示。规则在x维度205和y维度210中数值范围为0-255。如所图示的，图的每个维度基于来自分类器表100的每个规则的每个字段的范围被细分。
图3A图示从分类器表100编译的决策树数据结构300。决策树300包含一组单元，被称作节点（301、305、310、315、320、325、330），其是空的，或者满足下面的条件之一：i）存在辨别的节点r，被称作根节点，以及ii）剩余的节点被分成不相交的子组，每个子组是子树。如所图示的，节点301是决策树的根节点和305、310、325和330的母节点，它们被认为是根节点301的子节点。节点的度（degree）是节点包含的非空子树的个数。具有零度的节点被认为是叶节点。因此，节点305、315、320、325和330被认为是叶节点。 具有正度（positivedegree）的节点是内部节点（例如，节点310）。
决策树300的每个节点包含分类器表的规则的子组。如上面所陈述的，每个规则具有“F”字段，并且规则R的第i字段（被称作R[i]）是在所接收的包头的第i字段上的正则表达式。如果对于每个i，P的头的第i字段满足正则表达式R[i]，那么包P匹配具体的规则R。因此，在包被接收时，决策树被遍历（例如，通过运行时间遍历器）来确定匹配规则，该匹配规则被用于确定对所接收的包采取的动作。
例如，如果包被接收，这个包包含了头匹配规则R7（见图1），那么决策树300被遍历（例如，被穿越）以发现匹配规则R7。因此，包首先经过根节点301，其包含了包分类表中所有的规则，其被剪切成四个子节点。剪切节点指代将节点细分成n个子节点。所创建的n个子节点对应于所进行的节点的剪切（细分）的个数。在这个示例中，在根节点301中的规则被细分成四个不同的范围（对应于每个子节点305、310、325和330）。因此，确定包应该被传给包含规则的子组的子节点330，该子组具有在所接收包的每个头的范围内的字段。在包被传给节点330之后，包与规则R7相匹配。
本文中所描述的示例实施例通过仔细地预处理分类器来建立决策树数据结构。每次包到达，运行时间遍历器穿过决策树以发现存储少量规则的叶节点。一旦到达叶节点，在叶节点内的规则的线性搜索发生，以发现匹配规则。
在建立决策树期间，本文中所描述的实施例确定决策树的形状和深度。
图3B图示决策树数据结构350，其包括根节点352和叶节点354a-e，并且具有深度356。
图3C图示决策树数据结构（360）的深度和形状。例如，树数据结构362具有深度366，其相比于决策树数据结构364的深度368是浅的。在决策树数据结构中的子树的个数可以改变决策树数据结构的形状，例如单个子树370相比一组子树372。
此外，本文中所描述的实施例确定在决策树的节点处哪个字段被 剪切，以及在字段上进行剪切的个数，以基于剪切的字段和在字段上进行剪切的个数来创建子节点。
图4是用于建立决策树的方法400的流程图。方法开始（405）。该方法对包括规则的分类器表进行分析以用于对包进行分类（410）。如上面所陈述的，在分类器表中的每个规则具有‘F’字段。该方法分析分类器表来确定多个规则和与每个规则相关联的多个字段。基于该分析，在415，该方法确定能够在规则的每个字段“F”上进行的最大个数的剪切。例如，剪切的最大个数可以基于给定的存储容量。该方法可以针对决策树的每个节点确定在其上剪切节点的字段“F”，以创建子节点（420），然后方法结束（425）。确定能够在每个字段“F”上进行剪切的个数可以平衡效率和存储器的要求。在字段上大量的剪切可以减少决策树的深度，加快查询时间；但是，剪切的个数太大会增加存储的需求。
图5是用于确定在其上剪切节点的字段的方法500的流程图。针对每个字段的剪切，通过计算在由那个剪切所产生的孩子中规则的平均个数，可以计算每个孩子的规则的实际个数和平均之间的差异，并且然后这些差异可以被平均，以使得具有最小这种平均差异的字段可以被选择。在平均上更浅的树可以被建立，从而导致更短的搜索时间。
方法开始（505），并且基于所确定的在每个字段上进行的剪切的个数（方法400的415），确定通过剪切每个字段（510）所生成的子节点中规则的平均个数。该方法计算在每个子节点中规则的实际个数和在每个子节点中所确定的规则的平均个数之间的差异（515）。该方法计算所计算的差异的平均（520）。该方法在具有最小平均差异的字段上剪切决策树的节点（525）。
方法400和500在决策树的每个节点上被迭代，直到具有不多于给定个数的规则的叶节点被创建。给定个数是可调整的。方法400和500通过以表示完整的规则列表的根节点为开始来开始建立决策树。使用方法400，确定在每个维度（字段）上进行剪切的个数。
一旦确定在每个维度（字段）上进行剪切的个数，方法500被用 于确定哪个维度来剪切决策树的根节点。根节点上的剪切导致子节点被创建。
方法400和500在每个子节点上被重复，直到剩余的节点仅是叶节点（例如，基于在子节点中规则的个数和针对子节点的规则的给定可调整阈值个数，而不能够进行附加剪切的节点）。换句话说，本地决策在每个节点处进行，其导致了整个的决策树。
图6是图示在分类表中对规则的字段进行剪切的图。分类器表的字段-1601被剪切成4个孩子，而每个孩子分别包含6、4、8和2个规则。分类器表的字段-2605也被剪切成4个孩子，每个孩子分别包含4、6、4和6个规则。参照方法500的510，通过剪切每个字段，子节点中平均个数的规则被确定。如在图6中所图示的，每个子节点在字段-1和字段-2中的规则的平均个数都是5个规则。进一步，图6图示了在每个子节点中规则的实际个数和平均差异之间所计算的差异，对应于方法500的515。然后所计算的差异的平均被计算。对于字段-1601，平均差异是2，而对于字段-2605，平均差异是1。因此，参照方法500的525，在字段-2605上节点被剪切，这是由于平均差异少于针对字段-1601所计算的平均差异。
一旦针对节点的剪切被选择，本文中所描述的实施例确定是否合并由节点的孩子所进行的剪切。合并导致将母节点和母节点的孩子组合成单个节点。例如，如果子节点在不同于母节点的字段上被剪切，那么结果将是母节点在多个字段上剪切。
此外，在与母节点相同的字段上剪切的子节点还可以通过放松空间限制来与母节点合并。从合并产生的节点可以有达到绝对最大个数的孩子；例如，不受启发公式，诸如最大空间公式的约束。
例如，规则组（例如，分类器表）可以包含具有三元组或字段，即F1、F2和F3的规则。在这个示例中，根节点（N0）可以在F1上剪切，并且剪切的个数可以是四。例如，可以被采用F1的2个比特来决定剪切标识符。结果可以是根节点具有4个孩子，例如，N1、N2、N3和N4。如果N1在F1上被剪切并且具有4个剪切，例如F1 的2个比特可以被采用以决定剪切标识符，则N1将具有4个孩子，例如N11、N12、N13、N14。如果N2在F2上被剪切，并且具有4个剪切，例如，F2的2个比特被采用以决定剪切标识符，N2将有4个孩子，例如，N21、N22、N23、N24。如果N3在F1上被剪切，并且具有4个剪切，例如，F1的2个比特被采用以决定剪切标识符，N3将有4个孩子，例如，N31、N32、N33、N34。如果N4在F3上被剪切，并且具有4个剪切，例如，F3的2个比特被采用以决定剪切标识符，N4将有4个孩子，例如，N41、N42、N43、N44。示例描述N0可以在3个字段，例如F1、F2和F3上被剪切，并且总的剪切将是256。F1的4个比特、F2的2个比特和F3的2个比特可以被组合为8比特以剪切N0，从而产生256个孩子。更少个数的层次被提供，因为相比于之前的3个层次，只有2个层次。N1、N2、N3、N4的层被移除，而根节点N0以及具有它的256个孩子。在这个示例中的结果是在树中的节点的总数是257，相比于合并之前在原始的树中的21。在存储和性能折中之间进行平衡。例如，树的层次可以牺牲树中更多节点而被减少。
图7是用于合并决策树的节点的方法700的流程图。方法开始（705），并且确定针对原始节点（例如，母节点）所创建的子节点的字段和个数（710）。该方法针对每个子节点采用类似的确定。方法确定由合并所产生的子节点的个数（720）。方法确定所得到的子节点的个数是否在子节点的预先确定的最大个数之内（725）。如果不是，方法结束（735）。如果是，方法合并节点（730）。方法700针对新的子节点组进行迭代，直到合并不再可能。预先确定的最大值可以在每次迭代时被调整。作为结果，树可以被建立地更宽和更浅，导致更短的搜索时间。
图8A-C示出合并节点的图解示例。图8A是在单个节点801上在分类器表中的规则的字段上所进行的剪切的图解示例。例如，图8A图示单个节点801，其具有只有两个字段（字段-1805和字段-2810）的规则。如字段-1805的细分所表示的，由节点801被细分（例如， 剪切）成四个子节点815、820、825和830。
图8B图示在节点801的子节点815、820、825、830上所进行的剪切。例如，子节点815在字段-1805上被剪切，从而创建了子节点835和840。子节点820、825和830在字段-2810上被剪切，从而创建了子节点845-870。
图8C图示子节点815-830和845-870的合并。如所图示的，现在根节点801在字段-1805和字段-2810上被剪切，从而创建了16个子节点。
有时，甚至在节点被剪切成最大个数的孩子时，只有一个孩子具有任何规则，因为所有节点的规则被簇成搜索空间的一个小区域。
图9A示出被剪切从而导致子节点915具有分类器表的所有规则920的节点901的图解示例。即使在按因子8将字段-1905和字段-2910剪切成总共64个孩子之后，所有节点的原始规则也由单个子节点915来继承。运行时间遍历器可以被用于使得接收的包穿过决策树数据结构以获得匹配规则。在这种情况下，运行时间遍历器可能必须花费时间穿过这个节点，但是没有实现搜索空间的任何细分。钥匙，诸如从包的头元组中抽取的数据，可以被运行时间遍历器用于与规则进行匹配。在这种情况下，为了着手处理能够用于在规则中进行选择的比特，运行时间遍历器实现的唯一事情是消耗钥匙中的下面少数比特。这里的实施例可以在遍历器穿过节点时，在每个节点处存储运行时间遍历器应当略过的多个比特以及其比特将被略过的字段的编号（标识符）。作为结果，运行时间遍历器必须穿过的树节点的个数可以被减少，导致更短的搜索时间。
本文中所描述的实施例包括至少三个数据结构，其包括：i）树，ii）桶，以及ii）规则表。树包括节点和叶节点。叶节点可以被链接至桶。叶节点可以指向桶，桶可以包含一组规则。本文中所描述的实施例可以在公共表中存储规则，并且由叶节点指向的桶可以包含与规则表中的规则相对应的规则编号。桶可以以本领域技术人员所已知的任何合适的形式包括规则。每个桶可以是可以包括一个或多个桶条目 的数据结构。桶条目可以是规则、规则的索引、指向规则的指针、指向一组规则的指针或者指向另一个桶的指针。桶可以包括链接至规则的列表。桶可以包括包含它们的任何组合的条目。例如，桶可以具有作为指向规则的指针的一个条目，以及作为指向一组规则的指针的一个条目等。规则优先级可以以任何合适的形式与规则一起被存储或者链接至规则。
图9B是树950、指向（960）包含分类器规则表958的一组规则956的桶954的叶节点952的示例实施例的图示。
图9C是图示将一组规则编译进入决策树数据结构的示例实施例的方框图970。软件编译器972可以接收规则组974、最大树深度976和多个子树978。软件编译器972可以生成一组编译的规则980。
图9D图示包括书、桶和规则的决策树数据结构981。一组编译的规则980可以生成决策树数据结构981，其包括树982、桶983a-d和规则985。树982可以包括根节点984、节点984a-c和叶节点986a-b。树982的每个叶节点986指向桶983。每个桶可以包括一个或多个桶条目987。叶节点可以包括桶信息，其可以被用于定位桶条目或者条目的桶列表。桶条目可以是指向规则的指针（988），或者指向一组规则（990）的指针（989）。一组规则990可以是连续的一组规则，或者遍及存储器而分散的一组规则，其或者通过多个指针或者通过用来重新收集一组规则的方法来组织。一组规则990还可以被称作块，或者规则块。指向一组规则990的桶条目可以被称为块指针。
本文中所描述的实施例识别i）桶复制，ii）规则复制，iii）节点复制和iv）优先级复制。一旦决策树被建立，可以确定一些叶节点指向包含相同规则的桶（例如，复制规则）或者一些可以指向包含部分复制的桶。本文中所描述的实施例识别数据的复制，并且确定如何重新使用或者共享所复制的数据，以使得只有所复制的数据的单个实例。
本文中所描述的实施例可以去除复制桶，从而只保持单个复制。例如，在一些场景中，不同的叶节点可以具有包含相同规则的桶。在 这种情形中，单个桶被存储，并且所有叶节点指向相同的桶。因此，被要求来保持给定树的存储器可以被减少。
在一些场景中，当母节点被剪切以生成子节点时，一些子节点继承相同的规则组。这被称作节点复制。例如，如果母节点具有从规则R1到规则R100的100个规则，并且母节点被剪切为64个孩子，那么64个子节点中的数个孩子可以继承相同的规则。本文中所描述的实施例可以识别包含相同规则组的子节点，并且只处理具有相同规则的节点中的一个节点。
图10A是图示识别包含相同规则组的子节点的方法（1080）的流程图。方法开始（1082）并且比较由具有相同母节点（1084）的子节点所表示的规则子组。具有相同父母的子节点可以被称作兄弟姐妹。相同父母的包含相同规则组的的子节点被识别为复制子节点（1086）。一组复制子节点的一个子节点可以被选择（标记）为唯一的子节点（1088）。一组复制子节点的其他复制子节点可以被链接至与唯一的子节点相同的子树（1090）。唯一的子节点可以被用于决策树结构的后续构建，并且一组复制子节点的其他子节点可以不被用于决策树结构的后续构建（1092），并且方法结束（1094）。
如上所陈述的，包分类可以导致从规则分类表中多于一个规则的匹配。具有最高优先级的规则被选择用于分类所接收的包。本文中所描述的实施例可以针对重叠的规则确定规则的优先级。本文中所描述的实施例可以基于重叠准则对规则进行分类，而不是针对在规则分类表中的每个规则存储唯一的优先级，其是资源集中的，并且要求大量的存储空间。规则可以被分类成优先级组，并且在每个优先级组内的规则可以被分配唯一的优先级。在优先级组内的规则竞争匹配。通过在优先级组内分配唯一的优先级，竞争规则被优先化。但是，优先级只是在优先级组内唯一，因此相同的优先级值可以与不竞争的规则共享，从而减少了所需要的优先级值的总数。优先级复制通过基于每个重叠准则而提供优先级值，而不是要求对每个规则存储唯一的优先级值，来节省存储空间。
图10B是用于优先级复制（1020）的方法的流程图。方法开始（1022），并且基于规则是否竞争来对规则进行分组（1024）。优先级值可以被分配给多个规则。唯一的优先级值可以在每组竞争的规则内被分配（1026）。非竞争的规则可以被分配给优先级，被分配给非竞争的规则的优先级可以和竞争的规则组内所分配的唯一的优先级相重叠（1028）。存储决策树结构可以存储多个规则和所分配的优先级值（1030），并且方法结束（1032）。
图10C图示在决策树的节点中去除规则的复制桶的图解示例（1000）。如所图示的，节点1005具有4个叶节点1002、1004、1006和1008。节点1005示出包含一组规则的4个桶1010a-d，桶1010a-d由叶节点1002、1004、1006和1008分别指向（1012、1014、1016、1018）。桶1010a、1010c和1010d都包含相同的规则。因为桶1010a、1010c和1010d被识别包含相同的规则，复制桶1010c和1010d可以从存储器中去除，只保持唯一的桶1010a和1010b。
图10D示出节点1005导致具有包含需要在存储器中存储的规则的两个桶（1010a和1010b）。因此，节点1005的叶节点1002、1004、1006和1008只需要指向包含在桶1010a和1010b中的一组规则的存储器位置。例如，叶节点1002、1006和1008都指向（1013）桶1010a，并且叶节点1004指向（1011）桶1010b。
图10E是在决策树的节点中去除规则的复制桶的方法（1040）的流程图。方法1040开始1042，并且识别规则的复制桶（1044）。如果规则的复制桶不被识别，方法结束（1049）。如果规则的复制桶被识别，复制桶被去除（1046），并且叶节点被更新以指向唯一的桶（1048），并且方法结束（1049）。
桶复制不限于具有相同父母的子节点（例如，兄弟姐妹）。
图10F是根据一个实施例的桶复制的图解示例。树（1070）的一部分被示出包括母节点1072，其具有子节点1078a和1078b（叶子）以及孙子节点1074。子节点1078b（叶子）和孙子节点1076（叶子）分别指向桶1076和1073。桶1076和1073是复制桶，每个包括复制 规则组（例如，Rl和R2）。桶1073可以通过将子节点1078b指向1071由孙子节点1074所指向的桶1076来去除。
图10G是在决策树的节点中规则的部分复制桶的图解示例。树的一部分（1050）被示出包括母节点1052和分别指向桶1054a和1056a的两个孩子（叶子）1054和1056。桶1054a和1056a具有规则Rl和R2的部分复制组。在每个桶中的一组规则可以被分成子组。例如，在桶1054a中的规则可以被分成包括Rl和R2的第一组1058a和包括R3和R4的第二组1058b。在桶1056a中的规则可以被分成包括Rl和R2的第一组1058c和包括R7的第二组1058d。桶条目可以由块指针的链接的列表或者指向多组规则的指针来代替。桶1054a'图示桶1054a具有桶条目由块指针C0和C1的链接的列表来代替。类似地，桶1056a'图示桶1056a具有桶条目由块指针C0和C2的链接的列表来代替。块指针C0指向包括Rl和R2的一组规则，块指针C1指向包括R3和R4的一组规则，以及块指针C2指向包括R7的一组规则。
图11A是针对在决策树的节点中的规则的部分复制桶的方法（1150）的流程图。方法开始（1152），并且识别一组部分复制桶（1154）。每个部分复制桶包括复制部分规则组。在每个桶中的规则被分成第一规则组和第二规则组。第一规则组包括复制部分规则组，并且第二规则组包括该桶的任何剩余规则（1156）。给第一规则组和第二规则组创建链接（块指针），并且桶被链接至所创建的链接（1158），并且方法结束（1160）。每个部分复制桶可以被修改以存储块指针的链接的列表。所示出的组的个数是图示，如果有多个部分复制，那么可以有多个组。
如上面所描述的，规则可以具有多个字段。规则的每个字段表示到来的包的头中的字段。包头通常包括至少两个字段，一个字段包含源IP地址字段，以及第二字段包含目标IP地址字段。规则可以在表示到来的包中的源IP地址字段和目标IP地址字段中的一个字段或者两个字段中包含IP通配符。
本文中所描述的实施例可以将规则分成多个分类。分类可以基 于字段的功能。规则可以以任何合适的形式被分成分类。规则可以基于字段的功能。例如，规则可以基于它们在源和目标IP地址字段中是否具有通配符来分类。分类可以如下：1）在源或目标字段中都不具有通配符的规则，2）在源和目标字段中都有通配符的规则，3）在源字段中有通配符，而在目标字段中没有通配符的规则，以及4）在目标字段中有通配符，而在源字段中没有通配符的规则。字段可以是任何字段和任何个数的字段。例如，三个字段可以被用于分类，导致8个分类。此外，替代完整的通配符，分类可以基于字段是“大的”还是“小的”。大和小可以由字段值的范围和它的总空间的比值来限定。
图11B图示用于将分类器表解析为规则的分类并且针对每个分类建立决策树的方法1100。方法1100在1105开始，并且然后方法1100分析分类器表，并且将表解析为规则的分类（1100）。对于每个规则的分类，方法1100建立决策树（1115），并且方法结束（1125）。
图11C图示用于选择匹配规则的方法1130。方法1130在1132开始。所接收的包由运行时间遍历器经过每个决策树来进行遍历（1134）。如果匹配规则被选择，每个决策树返回匹配规则（1136）。每个匹配规则的优先级被比较（1138），并且具有最高优先级的匹配规则被选择（1140），并且方法结束（1142）。
互联网路由器将包进行分类以实施多个高级的互联网服务，诸如路由、速率限制、在防火墙中的接入控制、虚拟带宽分配、基于策略的路由、服务区分、负载平衡、流量整形和流量付费。这些服务要求路由器将到来的包分类成不同的流，并且然后依据这种分类执行适当的操作。
图12是图示系统1200的方框图，其包括路由器/包分类器1210、所保护的网络1215和公共网络1205。公共网络1205可以包括非保护的广域网（WAN），诸如互联网、无线网络、局域网或其他类型的网络。所保护的网络1215可以包括安全的计算机网络，诸如在办公室或数据中心中的局域网（LAN）。如所图示的，LAN可以是包括 多个工作站1225的企业网络1220。多个工作站1225可以操作上被耦合至数据库1230、FTP（文件传输协议）服务器1235和内部网服务器1250。
在系统1200中，路由器1210被连接至公共网络1205和所保护的网络1215，以使得从公共网络1205流到所保护的网络1215的网络流量首先流向路由器1210。路由器1210可以是单独的网络设备、另一个网络设备的部件（例如，防火墙设备）、在网络设备上执行的软件模块，或者另一个配置。路由器1210可以被连接至规则数据中心1240。通常，路由器1210检查来自公共网络1205的网络流量，并且确定在网络流量上执行哪些动作。例如，路由器1210将包进行分类以实施多个高级的互联网服务，诸如路由、速率限制、在防火墙中的接入控制、虚拟带宽分配、基于策略的路由、服务区分、负载平衡、流量整形和流量付费。这些服务要求路由器1210将到来的包分类成不同的流，并且然后依据这种分类执行适当的操作。
图13是可以被用于本文中所描述的实施例的示例性路由器1300的高级方框图。路由器1300包括经由存储器总线1345被耦合至处理器1325的存储器1310，以及存储器1330和经由输入/输出（I/O）总线1350被耦合至处理器1325的网络接口1340。应注意，路由器1300可以包括其他设备，诸如键盘、显示单元等。网络接口1340连接路由器1300和安全的网络1215、公共网络1205和规则数据中心1240，并且使得数据（例如，包）在路由器和系统1200中的其他节点之间被传输。为此，网络接口1340包括合并信号（电气和机械特性）的传统电路，以及被需要和系统1200的物理介质以及在该介质上运行的协议进行接口连接的交换电路。
存储器1310是非瞬态计算机可读介质，被作为包括RAM的RAM设备进行实施，诸如DRAM设备和/或闪存设备。存储器1310包含被处理器1325所使用的各种软件和数据结构，包括实施本文中所描述的实施例的各方面的软件和数据结构。具体地，存储器1310包括操作系统1315和包分类服务1320。操作系统1315功能上通过调 用支持在路由器1300上执行的软件处理和服务（诸如包分类服务1320）的操作来组织路由器1300。如将在下面所描述的，包分类服务1320包括计算机可执行指令来根据给定的规则编译决策树数据结构，并且通过所编译的决策树数据结构遍历到来的数据包。
存储设备1330是传统的存储设备（例如，磁盘），其包括作为数据结构的规则数据库（DB）1335，该数据结构被配置为保持被用于根据给定的一组规则编译决策树数据结构的各种信息。信息可以包括具有与到来的数据包的头相对应的多个字段的规则。
应理解，方块、流、网络图可以包括被不同布置或者被不同表示的更多或者更少的单元。应理解，实施方式可以规定图示了本文中所描述的实施例的执行的方块、流、网络图以及方块、流、网络图的个数。
应理解，上面所描述的块、流、网络图的单元可以在软件、硬件或固件中被实施。此外，上面所描述的块、流、网络图的单元可以在软件、硬件或固件中以任何形式被组合或分解。如果在软件中被实施，软件可以用能够支持本文中所公开的实施例的任何语言被写入。软件可以被存储于任何形式的计算机可读介质上，诸如随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、光盘只读存储器（CD-ROM）以及任何非瞬态形式的计算机可读介质。在操作中，通用或专用的处理器以本领域中容易理解的形式加载并且执行软件。
虽然本发明参照其中的示例实施例被具体地示出和描述，但是本领域的技术人员将理解，在不背离由所附权利要求所包含的本发明的范围的前提下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (69)

1.一种用于分类包的方法，包括：
在处理器中，使用具有多个规则的分类器表，所述多个规则具有至少一个字段，建立包括多个节点的决策树结构，每个节点表示所述多个规则的子组；
对于所述决策树的每个节点，(a)确定可以在至少一个字段的每个字段上进行的若干剪切，从而创建等于剪切的个数的子节点；
(b)基于对所创建的每个子节点的规则的平均个数与在至少一个字段的每个字段所创建的每个子节点的规则的实际个数之间的平均差异的比较，选择在其上剪切所述节点的字段；
(c)在所选择的字段上将所述节点剪切成若干子节点，以及
在存储器中存储所述决策树结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述剪切的个数是基于针对给定的存储容量的剪切的最大个数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中选择包括基于如下字段，即所述至少一个字段中的、具有在每个子节点的规则的平均个数和每个子节点的规则的实际个数之间的最小平均差异的字段，而选择在其上将所述节点剪切成若干子节点的字段。
4.根据权利要求1所述的方法，其中剪切包括仅在所述节点具有比所述多个规则的所述子组的预定个数更多时，剪切所述节点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预定个数是可调整的个数，所述方法进一步包括通过迭代地调整所述预定个数来控制所述决策树结构的深度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中调整所述预定个数包括随着所述树的层次的增加而递增所述预定个数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中如果剪切创建了多个子节点，并且只有一个子节点具有所述多个规则的子组，那么在所述节点处存储所述至少一个字段中的字段的标识符以及所述至少一个字段中的、在遍历所述节点以获得规则匹配时略过的所述字段中的若干比特。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个字段中的、略过的所述字段的比特的个数与用于剪切所述节点的若干比特的个数相同。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在建立所述决策树结构时，对于所述决策树的每个层次，比较由具有相同母节点的子节点所表示的规则子组；
识别复制子节点组，所述复制子节点组具有所述多个规则的复制的子组；
选择被识别的所述复制子节点组的一个子节点作为唯一的子节点；
将被识别的所述复制子节点组的其他子节点链接至与所述唯一的子节点相同的子树；
使用所述唯一的子节点用于所述决策树结构的后续建立；以及
抑制使用将被识别的所述复制子节点组的所述其他子节点用于所述决策树结构的后续建立。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述分类器表中的所述多个规则分组成多个规则分类，并且针对所述多个规则分类中的每个规则分类建立包括多个节点的决策树结构。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个规则分类是基于应用于所述多个规则的一个或多个字段功能，或者所述一个或多个字段功能的组合。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个字段功能包括应用非互联网协议(IP)地址通配符、源IP但不是目标IP通配符、目标IP但不是源IP通配符、目标和源地址通配符、字段范围比较以及与一个或多个所述至少一个字段相关联的一个或多个掩码。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括将所接收的包遍历所建立的每个决策树，并且比较从每个树得到的规则以选择最终的匹配。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所选择的所述最终的匹配是具有最高优先级的规则。
15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将具有以下若干规则的每个子节点转换成叶节点，所述若干规则小于或等于规则的给定个数；
针对所转换的每个子节点创建相应的桶，所述相应的桶包括所转换的所述子节点的规则；
将每个叶节点链接至所创建的所述相应的桶；
识别复制桶组，每个复制桶包括相同的规则组；
选择所述复制桶组中的一个桶，并且去除所述复制桶组的其他桶；以及
将到所去除的桶的链接改变成到所选择的所述一个桶的链接。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将具有以下若干规则的每个子节点转换成叶节点，所述若干规则小于或等于规则的给定个数；
针对所转换的每个子节点创建相应的桶，所述相应的桶包括所转换的所述子节点的规则；
将每个叶节点链接至所创建的所述相应的桶；
识别部分复制桶组，每个部分复制桶包括复制部分规则组；
将在所述部分复制桶组中的每个桶中的规则分成针对每个桶的第一规则组和第二规则组，针对每个桶的所述第一规则组包括所述复制部分规则组，并且针对每个桶的所述第二规则组包括针对每个桶的任何剩余的规则；以及
在每个部分复制的桶中创建到所述第一规则组的链接，并且在每个部分复制桶中创建到所述第二规则组的链接。
17.根据权利要求16所述的方法，其中每个部分复制桶包括到所述第一规则组和所述第二规则组的指针的链接列表。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述决策树结构是二进制数据结构。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述决策树结构从所述分类器表被编译。
20.根据权利要求1所述的方法，其中对应每个规则的优先级被存储于所述决策树结构中。
21.根据权利要求1所述的方法，包括确定规则是否被一个或多个其他更高优先级的规则覆盖，并且如果所述规则被覆盖，则从所述决策树结构中忽略所述规则。
22.根据权利要求21所述的方法，其中确定包括针对每个节点确定包括由更高级的节点所表示的所述多个规则的所述子组中的子组。
23.根据权利要求21所述的方法，其中如果所述规则的相应字段与所述一个或多个其他更高优先级的规则的所有相应字段重叠，则所述规则由所述一个或多个更高优先级的规则覆盖。
24.一种用于分类包的方法，包括：
在处理器中，使用具有多个规则的分类器表，所述多个规则具有至少一个字段，建立包括多个节点的决策树结构，每个节点表示所述多个规则的子组；
针对所述决策树的每个层次，基于母节点的子节点的结果总数不大于给定的阈值，确定是否合并所述母节点的孙子节点和所述母节点的子节点；
在每个层次基于所述确定，合并所述母节点的所述孙子节点和所述母节点的子节点；以及
在存储器中存储所述决策树结构。
25.根据权利要求24所述的方法，其中在每个层次包括将每个子节点的剪切合并到所述母节点的剪切中，从而产生所述母节点的新的子节点。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述子节点的所述剪切与所述母节点的剪切是在同一字段上，或者所述子节点的所述剪切与所述母节点的剪切是在不同的字段上。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述给定的阈值是可调整的，所述方法进一步包括迭代地调整所述给定的阈值，并且合并母节点的孙子节点和所述母节点的子节点，直到所述母节点的子节点的结果总数达到了子节点的给定的阈值的个数。
28.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
基于所述至少一个字段中选择的一个或多个字段以及每个均对应于所述选择的一个或多个字段的位的数目，将所述母节点剪切成所述子节点。
29.一种用于分类包的方法，所述方法包括：
在处理器中，使用具有多个规则的分类器表，所述多个规则具有至少一个字段，建立包括多个节点的决策树结构，每个节点表示所述多个规则的子组；
基于规则是否竞争由所述处理器来将规则分组到竞争规则的组中；
由所述处理器向所述多个规则分配优先级值，包括在每组竞争规则内分配唯一的优先级值，并且使得非竞争规则具有相同的优先级值；以及
由所述处理器在存储器中存储所述决策树结构，包括存储所述多个规则和所分配的所述优先级值。
30.一种用于分类包的装置，所述装置包括：
存储器；
处理器，耦合至所述存储器，所述处理器被配置为使用具有存储在所述存储器中的多个规则的分类器表，所述多个规则具有至少一个字段，所述处理器进一步被配置为建立包括多个节点的决策树结构，所述多个节点表示所述多个规则的子组；
所述处理器进一步被配置为针对所述决策树的每个节点，确定可以在至少一个字段的每个字段上进行的若干剪切，从而创建等于剪切的个数的子节点；
在确定可以在至少一个字段的每个字段上所进行的所述剪切的个数之后，所述处理器进一步被配置为基于对所创建的每个子节点的规则的平均个数与至少一个字段的每个字段所创建的每个子节点的规则的实际个数之间的平均差异的比较，选择在其上剪切所述节点的字段；以及
所述处理器进一步被配置为在所选择的字段上将所述节点剪切成若干子节点，并且在所述存储器中存储所述决策树结构。
31.根据权利要求30所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为基于针对给定的存储容量的剪切的最大个数来确定所述剪切的个数。
32.根据权利要求30所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为基于如下字段，即所述至少一个字段中的、具有在每个子节点的规则的平均个数和每个子节点的规则的实际个数之间的最小平均差异的字段，而选择在其上将所述节点剪切成若干子节点的字段。
33.根据权利要求30所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为只有在所述节点具有比所述多个规则的所述子组的预定个数更多时，剪切所述节点。
34.根据权利要求33所述的装置，其中所述预定个数是可调整的个数，其中所述处理器进一步被配置为通过迭代地调整所述预定个数来控制所述决策树结构的深度。
35.根据权利要求34所述的装置，其中调整所述预定个数包括随着所述树的层次的增加而增加所述预定个数。
36.根据权利要求30所述的装置，其中如果剪切创建了多个子节点，并且只有一个子节点具有所述多个规则的子组，所述处理器进一步被配置为在所述节点处存储所述至少一个字段中的字段的标识符以及所述至少一个字段中的、在遍历所述节点以获得规则匹配时略过的所述字段的若干比特。
37.根据权利要求36所述的装置，其中所述至少一个字段中的、略过的所述字段的比特的个数与用于剪切所述节点的若干比特的个数相同。
38.根据权利要求30所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为：
在建立所述决策树结构时，对于所述决策树的每个层次，比较由具有相同母节点的子节点所表示的规则子组；
识别复制子节点组，所述复制子节点组具有所述多个规则的复制的子组；
选择被识别的所述复制子节点组的一个子节点作为唯一的子节点；
将被识别的所述复制子节点组的其他子节点链接到与所述唯一的子节点相同的子树；
使用所述唯一的子节点用于所述决策树结构的后续建立；以及
抑制使用被识别的所述复制子节点组的所述其他子节点用于所述决策树结构的后续建立。
39.根据权利要求30所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为将所述分类器表中的所述多个规则分组成多个规则分类，并且针对所述多个规则分类中的每个规则分类建立包括多个节点的决策树结构。
40.根据权利要求39所述的装置，其中所述多个规则分类是基于应用于所述多个规则的一个或多个字段功能，或者所述一个或多个字段功能的组合。
41.根据权利要求40所述的装置，其中所述一个或多个字段功能包括应用非互联网协议(IP)地址通配符、源IP但不是目标IP通配符、目标IP但不是源IP通配符、目标和源地址通配符、字段范围比较以及与一个或多个所述至少一个字段相关联的一个或多个掩码。
42.根据权利要求30所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为：
将具有以下若干规则的每个子节点转换成叶节点，所述若干规则小于或等于规则的给定个数；
针对所转换的每个子节点创建相应的桶，所述相应的桶包括所转换的所述子节点的规则；
将每个叶节点链接至所创建的所述相应的桶；
识别复制桶组，每个复制桶包括相同的规则组；
选择所述复制桶组中的一个桶，并且去除所述复制桶组中的其他桶；以及
将到所去除的桶的链接改变成到所选择的所述一个桶的链接。
43.根据权利要求30所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为：
将具有以下若干规则的每个子节点转换成叶节点，所述若干规则小于或等于规则的给定个数；
针对所转换的每个子节点创建相应的桶，所述相应的桶包括所转换的所述子节点的规则；
将每个叶节点链接至所创建的所述相应的桶；
识别部分复制桶组，每个部分复制桶包括复制部分规则组；
将在所述部分复制桶组中的每个桶分成针对每个桶的第一规则组和第二规则组；针对每个桶的所述第一规则组包括所述复制部分规则组，并且针对每个桶的所述第二规则组包括针对每个桶的任何剩余的规则；以及
在每个部分复制的桶中创建到所述第一规则组的链接，并且在每个部分复制桶中创建到所述第二规则组的链接。
44.根据权利要求43所述的装置，其中每个部分复制桶包括到所述第一规则组和所述第二规则组的指针的链接列表。
45.根据权利要求30所述的装置，其中所述决策树结构是二进制数据结构。
46.根据权利要求30所述的装置，其中所述决策树结构从所述分类器表被编译。
47.根据权利要求30所述的装置，其中对应于每个规则的优先级被存储于所述决策树结构中。
48.根据权利要求30所述的装置，包括确定规则是否被一个或多个其他更高优先级的规则覆盖，并且如果所述规则被覆盖，则从所述决策树结构中忽略所述规则。
49.根据权利要求48所述的装置，其中如果所述规则的相应字段与所述一个或多个其他更高优先级的规则的所有相应字段重叠，则所述规则由所述一个或多个更高优先级的规则覆盖。
50.一种用于分类包的装置，所述装置包括：
用于使用具有多个规则的分类器表的部件，所述多个规则具有至少一个字段；
用于建立包括多个节点的决策树结构的部件，所述多个节点包括所述多个规则的子组；
用于针对所述决策树的每个节点来确定可以在至少一个字段的每个字段上进行的若干剪切、从而创建等于剪切的个数的子节点的部件；
用于在确定可以在至少一个字段的每个字段上所进行的所述剪切的个数之后基于对所创建的每个子节点的规则的平均个数与至少一个字段的每个字段所创建的每个子节点的规则的实际个数之间的平均差异的比较来选择在其上剪切所述节点的字段的部件；
用于至少在所选择的字段上将所述节点剪切成若干子节点的部件，以及
用于存储决策树结构的部件。
51.根据权利要求49所述的装置，其中所述用于选择的部件基于具有每个子节点的规则的平均个数和每个子节点的规则的实际个数之间的最小平均差异的所述至少一个字段，而选择在其上将所述节点剪切成若干子节点的字段。
52.一种用于分类包的装置，所述装置包括：
存储器；
处理器，耦合至所述存储器，所述处理器被配置为：
使用具有多个规则的分类器表，所述多个规则具有至少一个字段；
建立包括多个节点的决策树结构，每个节点表示所述多个规则的子组；
基于规则是否竞争来将规则分组到竞争规则的组中；
向所述多个规则分配优先级值，包括在每组竞争规则内分配唯一的优先级值，并且使得非竞争规则具有相同的优先级值；以及
在所述存储器中存储所述决策树结构，包括存储所述多个规则和所分配的所述优先级值。
53.一种用于分类包的装置，所述装置包括：
用于使用具有多个规则的分类器表的部件，所述多个规则具有至少一个字段；
用于建立包括多个节点的决策树结构的部件，每个节点表示所述多个规则的子组；
用于基于规则是否竞争来分组规则的部件；
用于向所述多个规则分配优先级值的部件，包括在每组竞争规则内分配唯一的优先级值，并且使得非竞争规则具有相同的优先级值；以及
用于存储所述决策树结构的部件，包括存储所述多个规则和所分配的所述优先级值。
54.一种用于分类包的装置，所述装置包括：
存储器；
处理器，耦合至所述存储器，所述处理器被配置为：
使用具有多个规则的分类器表，所述多个规则具有至少一个字段，建立包括多个节点的决策树结构，每个节点包括所述多个规则的子组；
针对所述决策树的每个层次，基于母节点的子节点的结果总数不大于给定的阈值，确定是否合并所述母节点的孙子节点和所述母节点的子节点；
在每个层次基于所述确定，合并所述母节点的所述孙子节点和所述母节点的子节点；以及
在所述存储器中存储所述决策树结构。
55.根据权利要求54所述的装置，所述处理器被进一步配置为进一步将子节点的剪切合并到所述母节点的剪切中，从而产生所述母节点的新的子节点。
56.根据权利要求55所述的装置，其中所述子节点的所述剪切与所述母节点的剪切是在同一字段上，或者所述子节点的所述剪切与所述母节点的剪切是在不同的字段上。
57.根据权利要求54所述的装置，其中所述给定的阈值是可调整的，所述处理器被进一步配置为迭代地调整所述给定的阈值，并且合并母节点的孙子节点和所述母节点的子节点，直到所述母节点的子节点的结果总数达到了子节点的给定的阈值的个数。
58.根据权利要求54所述的装置，所述处理器进一步被配置成：
基于所述至少一个字段中的选择的一个或多个字段以及每个均对应于所述选择的一个或多个字段的位的数目，将所述母节点剪切成所述子节点。
59.一种用于分类包的装置，所述装置包括：
用于使用具有多个规则的分类器表的部件，所述多个规则具有至少一个字段，建立包括多个节点的决策树结构，每个节点表示所述多个规则的子组；
用于针对所述决策树的每个层次而基于母节点的子节点的结果总数不大于给定的阈值来确定是否合并所述母节点的孙子节点和所述母节点的子节点的部件；以及
用于存储所述决策树结构的部件。
60.根据权利要求59所述的装置，其中所述装置还包括用于将子节点的剪切合并到所述母节点的剪切中从而产生所述母节点的新的子节点的部件。
61.根据权利要求60所述的装置，其中所述子节点的所述剪切与所述母节点的剪切是在同一字段上，或者所述子节点的所述剪切与所述母节点的剪切是在不同的字段上。
62.根据权利要求59所述的装置，其中所述给定的阈值是可调整的，并且其中所述装置还包括用于迭代地调整所述给定的阈值并且合并母节点的孙子节点和所述母节点的子节点的部件。
63.根据权利要求59所述的装置，其中所述装置还包括：
用于基于所述至少一个字段中的选择的一个或多个字段以及每个均对应于所述选择的一个或多个字段的位的数目来将所述母节点剪切成所述子节点的部件。
64.一种用于分类包的装置，所述装置包括：
用于使用具有多个规则的分类器表的部件，所述多个规则具有至少一个字段，建立包括多个节点的决策树结构，每个节点表示所述多个规则的子组；
用于识别所述决策树结构中的复制的部件；
用于基于所识别的复制来修改所述决策树结构的部件；以及
用于在存储器中存储所修改的决策树结构的部件。
65.根据权利要求64所述的装置，其中所述多个节点包括母节点和子节点，并且其中所述装置还包括：
用于针对所述决策树的每个层次来比较由针对所述决策树的每个层次具有相同母节点的子节点所表示的规则子组的部件，以及
用于识别复制子节点组的部件，所述复制子节点组具有所述多个规则的复制子组；以及其中用于修改的部件包括：
用于选择被识别的所述复制子节点组的一个子节点作为唯一的子节点的部件，以及
用于将被识别的所述复制子节点组的其他子节点链接至与所述唯一的子节点相同的子树的部件。
66.根据权利要求64所述的装置，其中所述多个节点包括母节点和子节点，并且其中所述装置还包括：
用于将具有以下若干规则的每个子节点转换成叶节点的部件，所述若干规则小于或等于规则的给定个数；
用于针对所转换的每个子节点创建相应的桶的部件，所述相应的桶包括所转换的所述子节点的规则；
用于将每个叶节点链接至所创建的所述相应的桶的部件；
用于识别复制桶组的部件，每个复制桶包括相同的规则组；
用于选择所述复制桶组中的一个桶并且去除所述复制桶组中的其他桶的部件；以及
用于将到所去除的桶的链接改变成到所选择的所述一个桶的链接的部件。
67.根据权利要求64所述的装置，其中所述多个节点包括母节点和子节点，并且其中所述装置还包括：
用于将具有以下若干规则的每个子节点转换成叶节点的部件，所述若干规则小于或等于规则的给定个数；
用于针对所转换的每个子节点创建相应的桶的部件，所述相应的桶包括所转换的子节点的规则；
用于将每个叶节点链接至所创建的所述相应的桶的部件；
用于识别部分复制桶组的部件，每个部分复制桶包括复制部分的规则组；
用于将所述部分复制桶组中的每个桶中的规则分成针对每个桶的第一规则组和第二规则组的部件，针对每个桶的所述第一规则组包括所述复制部分规则组，并且针对每个桶的所述第二规则组包括针对每个桶的任何剩余的规则；以及
用于在每个部分复制的桶中创建到所述第一规则组的链接并且在每个部分复制的桶中创建到所述第二规则组的链接的部件。
68.根据权利要求67所述的装置，其中每个部分复制的桶包括到所述第一规则组和所述第二规则组的指针的链接列表。
69.根据权利要求64所述的装置，其中所述多个节点包括母节点和子节点，并且其中所述装置还包括：
用于将规则数目少于或等于给定规则数目的每个子节点转换成叶节点的部件；
用于针对每个转换的子节点创建相应的桶的部件，所述相应的桶包括链接到所述转换的子节点的规则的桶条目；
用于将每个叶节点链接到所述创建的相应的桶的部件；
用于识别被包括在至少两个桶中的一个或多个复制规则的部件；以及
用于将所述识别的至少两个桶中的至少一个桶条目替换成至少一个相同桶条目的部件，所述相同的桶条目被链接到所述一个或多个复制规则。
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