CN107342926A - 一种多业务快速匹配分发的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多业务快速匹配分发的方法。本方法为：1)在网络流量分析设备上配置各个业务规则；网络流量分析设备从接入流中提取五元组信息，根据五元组信息在规则表中查找该接入流中各业务匹配的业务规则，然后根据各业务匹配的业务规则计算一虚拟局域网标识VLAN ID；2)网络流量分析设备将该接入流中的每一业务报文携带上该虚拟局域网标识VLAN ID后转发到二级交换机上；3)二级交换机根据收到的业务报文中携带的虚拟局域网标识VLAN ID将该业务报文复制转发到一个或多个业务后端服务器；其中，二级交换机上每一虚拟局域网标识VLAN ID设置一对应的复制端口组合。本发明大大提高了系统整体的吞吐量。

Description

一种多业务快速匹配分发的方法
技术领域：
本发明属于INTERNET技术领域，具体涉及一种在网络流量分析设备和普通二层交换机上实现多业务快速匹配分发的方法。
背景技术：
随着网络流量分析设备上流量越来越大，后台应用业务也越来越多，各个业务通过向网络流量分析设备下发规则的方式获取指定流量，业务之间获取的流量有相同、重叠和包含的情况，即下发的规则之间存在相同、交集和包含的情况。
现有解决方法为通过计算各个业务之间规则的交集进行拆分整合的方式进行处理，但是在千万级规则容量的系统中，计算量非常庞大，显然是不可取的。而将各个业务逐个将其规则进行匹配，按总共四个业务计算，首先查找模式变成了串行模式，其次查找次数将会增大，另外，匹配完后输出时，需要将报文进行复制四次，分别转发给四个业务，对网络流量分析设备的性能影响也是非常大，因此也是不可取。
因此如何高效的解决下发的规则之间存在相同、交集和包含的问题是当前亟待解决的技术问题。
发明内容：
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种多业务快速匹配分发的方法。本发明采用一种“基于级联方式的，一级网络流量分析设备进行流量接入、报文解析、规则并行匹配查找、报文VLAN Tag信息携带，二级交换机根据一级输出报文携带的VLAN信息进行复制转发”的解决方案。
本发明的技术方案为：
一种多业务快速匹配分发的方法，其步骤为：
1)在网络流量分析设备上配置各个业务规则；网络流量分析设备从接入流中提取五元组信息，根据五元组信息在规则表中查找该接入流中各业务匹配的业务规则，然后根据各业务匹配的业务规则计算一虚拟局域网标识VLAN ID；
2)网络流量分析设备将该接入流中的每一业务报文携带上该虚拟局域网标识VLAN ID后转发到二级交换机上；
3)二级交换机根据收到的业务报文中携带的虚拟局域网标识VLAN ID将该业务报文复制转发到一个或多个业务后端服务器；其中，二级交换机上每一虚拟局域网标识VLANID设置一对应的复制端口组合。
进一步的，所述业务规则包括：规则ID、五元组信息和业务ID。
进一步的，所述规则表中每个条目包括键值和结果，键值存放规则五元组信息，结果中存放规则属性，包括规则ID、业务ID。
进一步的，各业务相同键值的规则存储到同一个条目中，同一条目中的结果按业务ID号排列。
进一步的，如所述网络流量分析设备在业务报文中添加一VLAN标签层，然后将计算得到的虚拟局域网标识VLAN ID封装到该VLAN标签层中。
进一步的，所述二级交换机负载均衡的转发收到的业务报文。
进一步的，所述二级交换机按源IP地址、目的IP地址、IP地址+端口、协议号+IP地址+端口或Round-Robin的方式进行负载均衡的转发。
进一步的，各业务匹配的业务规则为每个业务命中的最高优先级的业务规则。
进一步的，所述虚拟局域网标识Si为业务i的匹配情况，有匹配的业务规则为1，否则为0，n为业务总数。
本发明采用网络流量分析设备与交换机级联组网方式，一级网络流量分析设备接入流量，接收各业务下发规则，然后从接入流中提取五元组信息(源IP+目的IP+源端口+目的端口+协议)，根据五元组信息在规则表中进行并行匹配查找各业务的匹配规则，一次查找，完成所有业务的规则匹配，并且每个业务都选出命中的最高优先级规则，然后根据各个业务命中情况计算虚拟局域网标识VLAN ID(Virtual Local Area Network Identifier)，VLAN ID的计算方法为：
Si为业务i的命中情况，命中为1，否则为0，n为业务总数。
网络流量分析设备将其处理的流中的每一报文携带上对应的VLAN ID后，在网络流量分析设备的输出端口组内进行负载均衡地转发到二级交换机上。
二级交换机按业务分配的VLAN ID进行配置，比如在四个业务的情况下，共15种VLAN ID，指定这15种VLAN ID对应的复制端口组合。二级交换机根据一级输出报文中携带VLAN ID，以及先前的配置，进行复制转发到一个或多个业务后端服务器。
本发明包括如下步骤：
a、规则并行匹配查找模块，网络流量分析设备支持接收n个业务规则，业务之间规则相互隔离，互不影响。优化规则在表项中存储结构，应用n路并行查找技术，一次查找，完成所有业务规则匹配。
a1、规则添加。具体表现形式：<规则ID><五元组信息><业务ID>，规则ID从1到1000万，业务之间可下发相同的规则ID；五元组信息包括协议号、源IP地址及其掩码、目的IP地址及其掩码、源端口及其掩码、目的端口及其掩码，业务之间可下发相同的或有交集的五元组信息；业务ID取值从1到n。
a2、规则表中每个条目由键值和结果两部分组成，键值存放规则五元组信息，结果中存放规则属性，包括规则ID、业务ID等，优化表项存储，扩展结果部分中的存储，将各业务相同键值的规则存储到同一个条目中，同一条目中的结果(规则属性)按业务ID号排列。
a3、通过n路并行查找技术一次查找完成所有业务规则匹配，每个业务各自选择命中规则中优先级最高的规则。
b、VLAN信息携带转发模块，根据各个业务规则命中情况，计算出VLAN ID，将其封装到原始报文中。
b1、通过并行匹配查找完成后，可以得到每个业务的命中情况，记为Si，Si为业务i(1≤i≤n)的命中情况，命中为1，否则为0。再通过以下公式计算出VLAN ID：
b2、将计算得到的VLAN ID封装到原始报文中，通过连接到二级交换机的端口组进行负载均衡转发输出，负载均衡可以按源IP地址、目的IP地址、IP地址+端口、协议号+IP地址+端口、Round-Robin等方式。
与现有技术相比，本发明的积极效果为：
同等的测试条件下，以四个业务匹配为例，现有技术(串行4次查表，复制4份)，本发明(并行1次查找，vlan广播)吞吐量对比如表1所示。
表1为效果对比表
在同等的测试环境下，以四个业务匹配为例，本发明基于网络流量分析设备和交换机的级联方式，网络流量分析设备进行流量接入、报文解析、规则并行匹配查找、报文VLAN Tag信息携带，二级交换机根据一级输出报文携带的VLAN信息进行复制转发”的方案，大大提高了系统整体的吞吐量，也就是性能的明显提升。
附图说明：
图1为本发明方法的处理流程图。
图2为本发明的系统架构图；
图3为封装结构图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的技术方案流程图作进一步的描述：
本发明系统架构图如图1所示，包括网络流量分析设备、分流交换机和后端服务器。网络流量分析设备和分流交换机采用级联的方式，网络流量分析设备进行流量接入、报文解析、规则并行匹配查找、报文VLAN Tag信息携带并发送给二级交换机，二级分流交换机根据一级输出报文携带的VLAN信息进行复制转发给后端服务器。
本发明的方法流程如图2所示，其步骤包括：
步骤101，在网络流量分析设备上配置各个业务规则，以获取相应业务所需的流量，业务之间规则相互独立，互不影响，大致格式为<规则ID><五元组信息><业务ID>。
步骤102，二级交换机按业务分配的VLAN ID进行配置，在四个业务的情况下，共15种VLAN ID，指定这15种VLAN ID对应的复制端口组合。
步骤103，在网络流量分析设备上通过四路并行查找技术进行规则匹配查找，一次查找，完成所有业务规则匹配，判断是否有规则命中？如果有规则命中，每个业务选择各自命中规则中最高优先级的规则，若一个业务只命中一条规则，那么这条规则的优先级就是最高优先级；若一个业务命中多条规则，表结果中存放最先命中的规则，若后续命中的规则高于先前的，则覆盖先前的结果。下一步按步骤104处理；如果没有任何规则命中(表明没有业务需要这份流量)，则丢弃报文，按步骤107处理。
步骤104，根据业务命中情况，计算出相应的VLAN ID。计算公式如下：
Si为业务i的命中情况，命中为1，否则为0。
步骤105，网络流量分析设备将VLAN ID封装到原始报文中，通过连接到二级交换机的端口组进行负载均衡转发输出，负载均衡可以按源IP地址、目的IP地址、IP地址+端口、协议号+IP地址+端口、轮撒(Round-Robin)等方式，比如可以单独按源IP地址计算Hash值并根据Hash值进行均衡转发，也可以按照IP地址+端口计算Hash值并根据Hash值进行均衡转发。
网络流量分析设备根据各业务命中情况计算VLAN ID，在原始报文中，添加一层VLAN标签。以802.1Q为例，VLAN报文格式在源地址后增加了一个4字节的802.1Q标签。如图3中加粗线条部分标注为VLAN标签封装格式。
携带VLAN标签封装的报文进入分流交换机之后，分流交换机根据VLAN ID，通过VLAN广播或匹配VLAN ACL将特定VLAN标签流量转发至复制端口组输出。
步骤106，二级交换机根据网络流量分析设备输出报文中携带的VLAN ID进行复制转发，转发端口组合关系在步骤02中已配置。
步骤107，没有业务需要这份流量，丢弃报文。
本发明主要在于提出一种“基于级联方式的，网络流量分析设备进行流量接入、报文解析、规则并行匹配查找、报文VLAN Tag信息携带，二级交换机根据网络流量分析设备输出报文携带的VLAN信息进行复制转发”的解决方案。
以上实施仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (9)

1.一种多业务快速匹配分发的方法，其步骤为：
1)在网络流量分析设备上配置各个业务规则；网络流量分析设备从接入流中提取五元组信息，根据五元组信息在规则表中查找该接入流中各业务匹配的业务规则，然后根据各业务匹配的业务规则计算一虚拟局域网标识VLAN ID；
2)网络流量分析设备将该接入流中的每一业务报文携带上该虚拟局域网标识VLAN ID后转发到二级交换机上；
3)二级交换机根据收到的业务报文中携带的虚拟局域网标识VLAN ID将该业务报文复制转发到一个或多个业务后端服务器；其中，二级交换机上每一虚拟局域网标识VLAN ID设置一对应的复制端口组合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述业务规则包括：规则ID、五元组信息和业务ID。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述规则表中每个条目包括键值和结果，键值存放规则五元组信息，结果中存放规则属性，包括规则ID、业务ID。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，各业务相同键值的规则存储到同一个条目中，同一条目中的结果按业务ID号排列。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络流量分析设备在业务报文中添加一VLAN标签层，然后将计算得到的虚拟局域网标识VLAN ID封装到该VLAN标签层中。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二级交换机负载均衡的转发收到的业务报文。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述二级交换机按源IP地址、目的IP地址、IP地址+端口、协议号+IP地址+端口或Round-Robin的方式进行负载均衡的转发。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各业务匹配的业务规则为每个业务命中的最高优先级的业务规则。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟局域网标识 Si为业务i的匹配情况，有匹配的业务规则为1，否则为0，n为业务总数。
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