CN105471748B - 一种应用分流方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用分流方法和装置，用以提高流量转发的可靠性。应用分流方法，包括：根据接收到的数据包中的传输地址信息查找存储的流转发表中是否存在对应的第一路由转发信息；如果查找到第一路由转发信息，则根据所述第一路由转发信息转发所述数据包；如果未查找到第一路由转发信息，则根据所述传输地址信息查找存储的应用缓存表中是否存在对应的应用标识；如果查找到所述应用标识，则根据所述应用标识和所述传输地址信息从存储的应用标识与路由转发信息之间的对应关系表中查找所述应用标识对应的第二路由转发信息，并根据所述第二路由转发信息转发所述数据包。

Description

一种应用分流方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机网络转发技术领域，尤其涉及一种应用分流方法和装置。

背景技术

随着互联网技术的发展，越来越多的用户接入网络，对网络带宽的需求日渐增大；而随着新兴的业务发展，如WEB视频、P2P(Peer to Peer，对等网络)下载等业务其对服务的实时性、带宽要求相比传统网络通信要求都更加严格。相应的，该类业务也需要网络通信设备能够基于更灵活的方式选择链路，基于用户的业务识别出不同的应用，再根据应用来选取合适的链路，是一种支持用户业务实施的有效方法。

目前，基于用户业务实现业务分流的方法，主要的解决方法是在接收到数据包时对数据包中的应用进行识别，在识别出数据包中的应用之前，按照默认路由路径转发接收到的数据包，在识别出数据包中的应用之后，在根据预先存储的应用与路由传输路径之间的对应关系确定识别出的应用对应的路由传输路径，并将数据包切换到确定出的路由传输路径上进行传输。

由上述过程可知，现有技术中，对用户业务进行业务分流主要通过切换路由传输路径实现。对于无需维护链路状态的协议，如UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)、IP(Internet Protocol，互联网协议)协议，网络转发设备直接在转发表中修改出接口将流量导向根据策略路由确定出的路由传输路径。而对于需要维护链路状态的协议链路如TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)协议链路需要维护端到端状态(TCP协议需要通过三次握手与对端建立连接，端口切换需要重新建立TCP链接)，网络转发设备在识别出应用后，通知客户端断开并重新进行连接，在重新连接过程中建立转发表项，再一次建立端到端的状态保持通信。

上述解决方法中，如果网络转发设备不是直连用户的最后一跳，通过直接切换端口，当流量到达下一跳设备时，由于没有之前建立的会话状态信息，下一跳设备上流量便无法通过，这将导致路径切换失败；同时由于不同的端口可能绑定不同的安全域及不同的NAT((Network Address Translation，网络地址转换)策略，直接切换端口后也可能导致流量切换失败，降低了流量转发的可靠性；而对于需要维护链路状态协议，重新连接过程中需要依赖之前流的相关信息，而新的流量和之前流量标识并不是完全相同的(如源端口可能变更)，可能会导致部分流量无法应用到正确路径上，另外，其同样存在于第一种方案相同的问题，即由于不同的端口可能绑定不同的安全域及不同的NAT策略，直接切换端口后也可能导致流量切换失败，其也降低了流量转发的可靠性。

发明内容

本发明实施例提供一种应用分流方法和装置，用以提高流量转发的可靠性。

本发明实施例提供一种应用分流方法，包括：

根据接收到的数据包中的传输地址信息查找存储的流转发表中是否存在对应的第一路由转发信息；

如果查找到第一路由转发信息，则根据所述第一路由转发信息转发所述数据包；

如果未查找到第一路由转发信息，则根据所述传输地址信息查找存储的应用缓存表中是否存在对应的应用标识；

如果查找到所述应用标识，则根据所述应用标识和所述传输地址信息从存储的应用标识与路由转发信息之间的对应关系表中查找所述应用标识对应的第二路由转发信息，并根据所述第二路由转发信息转发所述数据包。

所述应用分流方法，还包括：

如果未查找到所述应用标识，则根据所述传输地址信息从路由表中查找第三路由转发信息，并根据所述第三路由转发信息转发所述数据包。

所述应用缓存表中还存储有所述应用标识对应的应用被访问的次数；以及

如果根据所述传输地址信息查找到对应的应用标识有多个时，所述方法还包括：

根据各应用标识对应的应用被访问的次数，确定访问次数最多的应用标识对应的路由转发信息为所述第二路由转发信息。

所述应用分流方法，在查找到第二路由转发信息后，还包括：

根据所述第二路由转发信息和所述传输地址信息更新所述流转发表。

所述应用分流方法，在转发所述数据包后，还包括：

识别所述数据包中的应用；

根据识别出的应用的应用标识和所述传输地址信息更新所述应用缓存表。

本发明实施例提供一种应用分流装置，包括：

第一查找单元，用于根据接收到的数据包中的传输地址信息查找存储的流转发表中是否存在对应的第一路由转发信息；

第二查找单元，用于在所述第一查找单元未查找到所述第一路由转发信息时，则根据所述传输地址信息查找存储的应用缓存表中是否存在对应的应用标识；

第三查找单元，用于如果所述第二查找单元查找到所述应用标识，则根据所述应用标识和所述传输地址信息从存储的应用标识与路由转发信息之间的对应关系表中查找所述应用标识对应的第二路由转发信息；

转发单元，用于在所述第一查找单元查找到所述第一路由转发信息时，根据所述第一路由转发信息转发所述数据包；或者在所述第二查找单元查找到所述应用标识时，根据所述第三查找单元查找到的第二路由转发信息转发所述数据包。

本发明实施例提供的应用分流装置，还包括第四查找单元，其中：

所述第四查找单元，用于如果所述第二查找单元未查找到所述应用标识，则根据所述传输地址信息从路由表中查找第三路由转发信息；

所述转发单元，还用于根据所述第四查找单元查找到的第三路由转发信息转发所述数据包。

所述应用缓存表中还存储有所述应用标识对应的应用被访问的次数；以及

所述第三查找单元，还用于如果所述第二查找单元根据所述传输地址信息查找到对应的应用标识有多个时，根据各应用标识对应的应用被访问的次数，确定访问次数最多的应用标识对应的路由转发信息为所述第二路由转发信息。

所述应用分流装置，还包括：

第一更新单元，用于在所述第三查找单元查找到第二路由转发信息后，根据所述第二路由转发信息和所述传输地址信息更新所述流转发表。

所述应用分流装置，还包括：

应用识别单元，用于在所述转发单元转发数据包后，识别所述数据包中的应用；

第二更新单元，用于根据识别出的应用的应用标识和所述传输地址信息更新所述应用缓存表。

本发明实施例提供的应用分流方法和装置，利用流转发表存储已转发过的数据流的路由转发信息，当有数据流需要转发时，如果判断出相同的数据流可以直接根据存储的路由转发信息进行转发；对于不同的数据流利用存储的应用缓存表识别相应的应用，并根据预设的应用与路由转发信息进行数据流的转发；上述过程中，无需进行端口转换也可实现对不同应用利用相应的路由转发信息进行转发，从而避免了由于端口倒换失败造成的数据流切换失败等问题，提高了数据流转发的可靠性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中，应用分流方法的实施流程示意图；

图2为本发明实施例中，应用分流装置的结构示意图。

具体实施方式

为了提高数据流转发的可靠性，本发明实施例提供了一种应用分流方法和装置。

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

由于应用访问通常是由源主机发起，源主机可以为普通的PC(个人计算机)、便携式设备，如笔记本电脑、手机、平板电脑等，目的主机为部署于网络侧的应用服务器，根据主机的IP地址识别网络中的主机，根据端口信息识别应用。因此，本发明实施中，可以在网络转发设备上预先存储路由表，该路由表中，针对已存在的不同的互联网应用，确定不同的路由转发信息，即为不同的应用确定不同的路由转发路径，例如，可以根据应用类型确定各应用对应的路由转发路径，例如，对于视频类的应用1确定其对应的路由转发信息为路由传输路径1，对于下载类的应用2确定其对应的路由转发信息为路由传输路径2，对于即时消息类的应用3确定其对应的路由转发信息为路由传输路径3，对于未知应用可以确定其对应的路由转发信息为预先设置的默认路由传输路径。如表1所示，为路由表一种可能的数据结构：

表1

Sip	Dip	APP ID	路由传输路径
				IP11	IP12	ID1	路径1
IP21	IP22	ID2	路径2
				IP31	IP32	ID3	路径1
IP41	IP42	ID4	路径3
				*	*	*	默认路由
……	……	……	……

其中，Sip为发送数据包的主机的IP地址(源IP)，Dip为接收数据包的主机的IP地址(目的IP)，APP ID为应用的应用标识。

如果目的IP不存在于路由表中，则按照预先设置的默认路由转发对应的数据流。

基于此，如图1所示，本发明实施例提供的应用分流方法的实施流程可以包括以下步骤：

S11、根据接收到的数据包中的传输地址信息查找存储的流转发表中是否存在对应的第一路由转发信息，如果是，执行步骤S12，否则，执行步骤S13。

具体实施时，用户在进行网络访问时，当待发送数据包流中的第一个数据包到达负责数据包流转发处理的网络设备时，该网络设备提取第一个数据包中的传输地址信息，该传输地址信息可以为数据包的五元组<sip,dip,sport,dport,proto>，其中，sip为源IP地址，dip为目的IP，sport为源端口，dport为目的端口，proto为数据包传输采用的传输协议。

具体实施时，传输地址信息可以单不限于为上述的五元组，例如，其也可以为五元组中的部分地址信息，为了便于描述以下以传输地址信息为五元组为例进行说明。如表2所示，其为流转发表一种可能的数据结构：

表2

传输五元组	路由传输路径
		<sip1,dip1,sport1,dport1,proto1>	传输路径2
<sip2,dip2,sport2,dport2,proto1>	传输路径1
		<sip3,dip3,sport3,dport3,proto2>	传输路径4
<sip4,dip4,sport4,dport4,proto11>	传输路径3
		……	……

网络设备利用提取的五元组在自身存储的流转发表中查找是否存在该五元组对应的第一路由转发信息。如果存在则根据第一路由转发信息转发接收到的数据包，否则，需要进一步查找应用缓存表。

S12、根据所述第一路由转发信息转发接收到的数据包，流程结束。

S13、根据传输地址信息查找存储的应用缓存表中是否存在对应的应用标识，如果是，则执行步骤S14，否则，执行步骤S15。

其中，应用缓存表是针对已识别出的应用存储的其对应的传输路径。初始时，应用缓存表为空。随着数据流转发的进行，逐渐增加识别出的应用流对应的传输路径。

如表3所示，其为应用缓存表一种可能的数据结构：

表3

Dip	Dport	APP ID	Updates	Mtime
					60.0.0.1	21	4468415255281680	123	120987
90.1.24.1	50	4468415255281673	12	169358
					……	……	……	……	……

其中，Dip为传输地址信息中的目的IP，Dport为传输地址信息中的目的端口，APPID为被访问应用的应用标识，Updates为被访问应用的访问次数，Mtime为被访问应用最近一次的被访问时间信息。

S14、根据传输地址信息和查找到的应用标识从预先存储的应用标识与路由转发信息之间的对应关系表中查找该应用标识对应的第二路由转发信息，流程结束。

具体的，即为从路由表(本发明实施例中的表1)中查找步骤S13查找到的应用标识对应的路由传输路径。

较佳的，具体实施时，在根据步骤S13中查找到的应用标识查找到其对应的第二路由转发信息后，可以提取接收到的数据包中的五元组，利用提取的五元组以及查找到的第二路由转发信息更新上述的流转发表，对于后续同样的数据流可以根据流转发表直接进行转发即可。

S15、根据传输地址信息从路由表中查找第三路由转发信息，并根据第三路由转发信息转发所述数据包。

具体实施时，如果步骤S13中未查找到对应的应用标识，则可以按照传输地址信息中的目的IP从路由表中查找第三路由转发信息，本发明实施例中为预先设置的默认路由，即路由表中*所对应的是数据记录。

具体实施时，在转发数据包后，还不可以包括以下步骤：

步骤1、识别数据包中的应用。

具体实施时，可以利用已有的数据包检测技术识别数据包的应用，这里不再赘述。

步骤2、根据识别出的应用的应用标识和传输地址信息更新所述应用缓存表。

具体实施时，可以根据提取数据包中的传输五元组信息，利用其中的目的IP和目的Port更新应用缓存表，同时将应用访问次数加1，并更新应用的最近访问时间信息。

为了更好的理解本发明实施例，以下以为用户A和用户B转发数据的过程为例对本发明实施例的具体实施过程进行说明，其中，用户A和用户B访问的目的主机相同。假设用户A、用户B和用户C的五元组信息分别为<sip1,dip1,sport1,dport1,proto1>，<sip2,dip2,sport1,dport1,proto1>。

对于用户A首次发送的数据流，由于流转发表和应用缓存表中并不存在用户A的相关转发信息，则网络转发设备在接收到用户A发送的数据包时，将查找默认路由，按照默认路由转发用户A发送的数据包。在为用户A转发了数据包之后，识别用户A发送数据包中的应用，提取其中的应用标识、目的IP和目的端口更新应用缓存表。

假设用户B晚于用户A访问目的主机，当网络转发设备接收到用户B发送的数据包时，由于流转发表中同样不存在用户B发送的数据包的相关信息，因此，利用数据包中的目的IP和目的端口查找应用缓存表，由于为用户A转发数据包后，应用缓存表中存在了相同的目的IP和目的端口对应的应用标识，在查找到应用标识后，根据应用标识查找路由表中其对应的路由传输路径，并根据查找到的路由传输路径转发用户B的数据包。并提取用户B发送的数据包中的五元组和查找到的路由传输路径更新流转发表。这样，当后续用户B在访问相同的目的主机时，可以直接根据流转发表转发用户B的数据包。

以此类推，对于其他用户发送的数据包均可按照上述过程处理，这样，经过一段时间后，随着流转发表和应用缓存表中的数据记录的增多，网络转发设备可以利用流转发表和应用缓存表来进行数据包转发，对于无法识别的数据流依然按照默认路由进行转发即可。

根据本发明实施例，对于首次发送的数据流量按照默认路由发送，而对于非首次识别出的数据流量则可以根据记录的流转发表和应用缓存表进行转发，由于上述过程中无需进行端口转换，由此避免了由于端口转换而导致的数据流量转发失败问题，提高了数据流量转发的可靠性。

具体实施中，还可能存在以下应用场景，即同一服务器部署不同的应用，例如，某服务器即提供FTP下载服务，又提供电子邮件服务，这种情况下，在步骤S13中根据传输地址信息查找对应的应用标识时，可能查找到多个，以查找到两个为例，此时，网络转发设备无法确定用户访问的应用标识。

为此，本发明实施例中，在应用缓存表中设置了应用访问次数字段，在根据传输地址信息查找到的应用标识包含多个时，则根据应用访问次数，选择对应访问次数最多的应用标识作为查找到的应用标识。基于此，本发明实施例中，如果根据传输地址信息查找到对应的应用标识有多个时，本发明实施例提供的应用分流方法还包括：根据各应用标识对应的应用被访问的次数，确定访问次数最多的应用标识对应的路由转发信息为第二路由转发信息。

具体实施时，应用缓存表中还可以存有每一应用的最近访问日期，网络转发设备根据最近访问日期对应用缓存表的数据记录进行管理，例如，在应用缓存表的容量达到容量上限时，根据最近访问日期由远及近的顺序删除应用表中的记录，或者应用缓存表根据最近访问日期定期删除超过一定时间未被访问的应用。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种应用分流装置，由于上述装置解决问题的原理与应用方法相似，因此上述装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图2所示，为本发明实施例提供的应用分流装置的结构示意图，可以包括：

第一查找单元21，用于根据接收到的数据包中的传输地址信息查找存储的流转发表中是否存在对应的第一路由转发信息；

第二查找单元22，用于在所述第一查找单元21未查找到所述第一路由转发信息时，则根据所述传输地址信息查找存储的应用缓存表中是否存在对应的应用标识；

第三查找单元23，用于如果所述第二查找单元22查找到所述应用标识，则根据所述应用标识和所述传输地址信息从存储的应用标识与路由转发信息之间的对应关系表中查找所述应用标识对应的第二路由转发信息；

转发单元24，用于在所述第一查找单元21查找到所述第一路由转发信息时，根据所述第一路由转发信息转发所述数据包；或者在所述第二查找单元22查找到所述应用标识时，根据所述第三查找单元23查找到的第二路由转发信息转发所述数据包。

具体实施时，本发明实施例提供的应用分流装置还可以包括第四查找单元，其中：

所述第四查找单元，用于如果所述第二查找单元未查找到所述应用标识，则根据所述传输地址信息从路由表中查找第三路由转发信息；

所述转发单元24，还用于根据所述第四查找单元查找到的第三路由转发信息转发所述数据包。

较佳的，所述应用缓存表中还存储有所述应用标识对应的应用被访问的次数；以及

所述第三查找单元23，还用于如果所述第二查找单元根据所述传输地址信息查找到对应的应用标识有多个时，根据各应用标识对应的应用被访问的次数，确定访问次数最多的应用标识对应的路由转发信息为所述第二路由转发信息。

可选的，本发明实施例提供的应用分流装置还可以包括：

第一更新单元，用于在所述第三查找单元查找到第二路由转发信息后，根据所述第二路由转发信息和所述传输地址信息更新所述流转发表。

可选的，本发明实施例提供的应用分流装置还可以包括：

应用识别单元，用于在所述转发单元转发数据包后，识别所述数据包中的应用；

第二更新单元，用于根据识别出的应用的应用标识和所述传输地址信息更新所述应用缓存表。

为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种应用分流方法，其特征在于，包括：

根据接收到的数据包中的传输地址信息查找存储的流转发表中是否存在对应的第一路由转发信息；

如果查找到第一路由转发信息，则根据所述第一路由转发信息转发所述数据包；

如果未查找到第一路由转发信息，则根据所述传输地址信息查找存储的应用缓存表中是否存在对应的应用标识；

如果查找到所述应用标识，则根据所述应用标识和所述传输地址信息从存储的应用标识与路由转发信息之间的对应关系表中查找所述应用标识对应的第二路由转发信息，并根据所述第二路由转发信息转发所述数据包；

如果未查找到所述应用标识，则根据所述传输地址信息从路由表中查找第三路由转发信息，并根据所述第三路由转发信息转发所述数据包，以实现在转发所述数据包时无需进行端口转换。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应用缓存表中还存储有所述应用标识对应的应用被访问的次数；以及

如果根据所述传输地址信息查找到对应的应用标识有多个时，所述方法还包括：

根据各应用标识对应的应用被访问的次数，确定访问次数最多的应用标识对应的路由转发信息为所述第二路由转发信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在查找到第二路由转发信息后，还包括：

根据所述第二路由转发信息和所述传输地址信息更新所述流转发表。

4.如权利要求1～3任一权利要求所述的方法，其特征在于，在转发所述数据包后，还包括：

识别所述数据包中的应用；

根据识别出的应用的应用标识和所述传输地址信息更新所述应用缓存表。

5.一种应用分流装置，其特征在于，包括：

第一查找单元，用于根据接收到的数据包中的传输地址信息查找存储的流转发表中是否存在对应的第一路由转发信息；

第二查找单元，用于在所述第一查找单元未查找到所述第一路由转发信息时，则根据所述传输地址信息查找存储的应用缓存表中是否存在对应的应用标识；

第三查找单元，用于如果所述第二查找单元查找到所述应用标识，则根据所述应用标识和所述传输地址信息从存储的应用标识与路由转发信息之间的对应关系表中查找所述应用标识对应的第二路由转发信息；

转发单元，用于在所述第一查找单元查找到所述第一路由转发信息时，根据所述第一路由转发信息转发所述数据包；或者在所述第二查找单元查找到所述应用标识时，根据所述第三查找单元查找到的第二路由转发信息转发所述数据包，还用于根据第四查找单元查找到的第三路由转发信息转发所述数据包；

第四查找单元，用于如果所述第二查找单元未查找到所述应用标识，则根据所述传输地址信息从路由表中查找第三路由转发信息，以实现在转发所述数据包时无需进行端口转换。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述应用缓存表中还存储有所述应用标识对应的应用被访问的次数；以及

所述第三查找单元，还用于如果所述第二查找单元根据所述传输地址信息查找到对应的应用标识有多个时，根据各应用标识对应的应用被访问的次数，确定访问次数最多的应用标识对应的路由转发信息为所述第二路由转发信息。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

第一更新单元，用于在所述第三查找单元查找到第二路由转发信息后，根据所述第二路由转发信息和所述传输地址信息更新所述流转发表。

8.如权利要求5～7任一权利要求所述的装置，其特征在于，还包括：

应用识别单元，用于在所述转发单元转发数据包后，识别所述数据包中的应用；

第二更新单元，用于根据识别出的应用的应用标识和所述传输地址信息更新所述应用缓存表。