CN110943883B - 网络流量统计方法、系统、网关及计算机可读存储介质 - Google Patents

网络流量统计方法、系统、网关及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络流量统计方法，应用于网关，方法包括：接收流量包；根据流量包的五元组信息更新流量统计缓冲区内的各类流量统计表，每一类流量统计表对应一种与五元组信息相关的统计类型；每间隔第一时间，对各类流量统计表中的数据进行排序，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第一统计数据；每间隔第二时间，对第一统计数据进行合并统计，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第二统计数据，所述第二时间大于第一时间。本发明按照网络包五元组进行各种类型的统计，能够提供短时间单位和长时间单位统计数据，同时存储数据量大小可接受，既能满足细粒度时间单位的统计要求，又能够满足长时间统计数据的存储要求和效率要求。

Description

网络流量统计方法、系统、网关及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及网关领域，尤其涉及一种网络流量统计方法、系统、网关及计算机可读存储介质。
背景技术
随着计算机技术的飞速发展，现有的电子设备能够安装越来越多的应用，使得个人电脑、手持设备(如平板电脑(Personal Digital Assistant简称PDA)、手机)等主机能够安装和使用的应用也越来越多，为了更方便监控应用的使用的情况，越来越重视流量监控，通过流量监控以识别访问量大的应用，并对访问量大的应用进行流量统计，再对流量统计的数据进行分析，根据分析的结果进行针对性的处理。
专利号ZL201310683855.4的专利，公开了一种流量统计方法、装置以及NAT网关设备，其是接收内部网络中的主机发送的报文；判断所述报文是否为会话首包；若所述报文为所述会话首包，则为所述主机分配外网地址和外网端口，并记录为所述主机进行分配外网地址和外网端口的尝试次数；当所述尝试次数大于阈值时，根据所述报文中包含的目的地址、目的端口和协议号创建流量统计表项，所述流量统计表项包含热点应用对应的服务器地址和服务器端口。该方案仅能根据目的地址、端口和协议号统计热点应用服务器，也不能提供长时间历史统计数据查询。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种网络流量统计方法、系统、网关及计算机可读存储介质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，构造一种网络流量统计方法，应用于网关，所述方法包括：
接收流量包；
根据流量包的五元组信息更新流量统计缓冲区内的各类流量统计表，每一类流量统计表对应一种与五元组信息相关的统计类型；
每间隔第一时间，对各类流量统计表中的数据进行排序，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第一统计数据；
每间隔第二时间，对第一统计数据进行合并统计，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第二统计数据，所述第二时间大于所述第一时间。
优选地，所述方法还包括：每间隔第三时间，删除所述第一统计数据和第二统计数据中写入时间超过预设时间的数据，所述第三时间大于所述第二时间。
优选地，所述方法还包括：
获取到携带有查询时间段的查询指令时，根据所述查询时间段的跨度查询所述第一统计数据和/或第二统计数据，并进行汇总和排名后，返回排名数据。
优选地，所述方法还包括：在进行流量统计之前，预先初始化流量统计缓冲区，在所述流量统计缓冲区内预先设置与所述多种统计类型对应的多类流量统计表。
第二方面，构造一种网络流量统计系统，应用于网关，其特征在于，所述系统包括：
流量接收模块，用于接收流量包；
流量统计模块，用于根据流量包的五元组信息更新流量统计缓冲区内的各类流量统计表，每一类流量统计表对应一种与五元组信息相关的统计类型；以及每间隔第一时间，对各类流量统计表中的数据进行排序，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第一统计数据；以及每间隔第二时间，对第一统计数据进行合并统计，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第二统计数据，所述第二时间大于所述第一时间。
优选地，所述流量统计模块还用于每间隔第三时间，删除所述第一统计数据和第二统计数据中写入时间超过预设时间的数据，所述第三时间大于所述第二时间。
优选地，所述系统还包括流量查询模块，用于获取到携带有查询时间段的查询指令时，根据所述查询时间段的跨度查询所述第一统计数据和/或第二统计数据，并进行汇总和排名后，返回排名数据。
优选地，所述流量统计模块还用于在进行流量统计之前，预先初始化流量统计缓冲区，在所述流量统计缓冲区内预先设置与所述多种统计类型对应的多类流量统计表。
第三方面，构造一种网络流量统计系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的方法的步骤。
第四方面，构造一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的方法的步骤。
本发明的网络流量统计方法、系统、网关及计算机可读存储介质，具有以下有益效果：本发明是按照网络包五元组进行各种类型的统计，能够提供短时间单位和长时间单位统计数据，同时存储数据量大小可接受，既能满足细粒度时间单位的统计要求，又能够满足长时间统计数据的存储要求和效率要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是本发明网络流量统计方法的流程图；
图2是本发明网络流量统计系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明总的思路是：一方面，网关会将数据按照五元组信息进行各类统计，另一方面，数据按照短时间单位和长时间单位进行统计，既能满足细粒度时间单位的统计要求，又能够满足长时间统计数据的存储要求和效率要求。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
参考图1，本实施例的一种网络流量统计方法，应用于网关，即本实施例的执行主体是网关。另外，本实施例的方法尤其能解决加密传输NAT网关的流量统计需求。本实施例的方法包括：
S101：接收流量包。
以加密传输NAT网关为例，在具体实施过程中，NAT网关设备首先会接收到内部网络中的主机发送的报文，所述报文包含五元组信息：指源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口和传输层协议。
S102：根据流量包的五元组信息更新流量统计缓冲区内的各类流量统计表，每一类流量统计表对应一种与五元组信息相关的统计类型。
具体的，网关可以在进行流量统计之前，预先初始化流量统计缓冲区，在所述流量统计缓冲区内预先设置与所述多种统计类型对应的多类流量统计表。比如说，本实施例中，统计类型包含了六种类型：源IP、目的IP、源IP与目的IP、源IP与源端口、目的IP与目标端口、源IP与源端口与目的IP与目标端口。即本实施例对应的需要提供六类流量统计表，六类流量统计表可以通过表名区别，但是每一种统计类型的流量统计表都包括统计时间、源IP、源端口、目的IP、目的端口、协议类型、流量数据这些字段。
当然，在其他实施方式中，还可以选取其他五元组信息的组合方式形成一种统计类型，另外，可以理解的是，虽然本实施例中是统计类型包含了六种类型，统计类型的数量实际上是可以根据需求设定的。
本实施例中，更新流量各类流量统计表主要包括：如果当前的流量包的某一统计类型的具体数据在流量统计表中不存在，则在流量统计表中创建一个新的数据记录，如果已经存在，则在已经存在的数据记录中，修改流量数据，流量数据具体是包长度。比如说，假如当前时刻源IP的流量统计表如下(隐去了其他字段信息，仅列出了此表所基于的具体统计类型即源IP和对应的统计值即流量数据)：
表1
源IP 流量数据
10.5.0.124 2048
10.6.0.124 1024
10.7.0.124 512
如果接下来接收到一个流量包，其大小为512。如果其源IP是10.8.2.109，因为该条具体数据在表1中并未存在，所以应该在表1的基础上添加一行的10.8.2.109数据记录。如果其源IP是10.6.0.124，因为10.6.0.124已经存在于表1中，所以将10.6.0.124所在的流量数据1024修改为1536即可。
S103：每间隔第一时间，对各类流量统计表中的数据进行排序，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第一统计数据。
显然，因为每一类流量统计表都要进行统计得到一类第一统计数据，而流量统计表是与统计类型对应的，所以也即每一个统计类型对应一类第一统计数据。
排序算法可以是既有算法，比如快速排序算法。第一时间是一个短时间单位，比如说一分钟。比如现在是8：00的时候，对各类流量统计表进行一次排序、选取前20名数据写到数据库中，在8：01的时候，再对每一类流量统计表进行一次排序、选取前N(比如N＝20)名数据写到数据库中，如此类推。数据库中可以设计相应的一张数据表来存放一类第一统计数据，该数据表的字段信息与流量统计表对应的五元组信息的字段信息相同。
本实施例在每间隔第一时间，保存第一统计数据时，还在保存完后及时清除缓存，即删除缓冲区内的各类流量统计表的数据。
S104：每间隔第二时间，对第一统计数据进行合并统计，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第二统计数据，所述第二时间大于所述第一时间。
本实施例中，所述第二时间远大于所述第一时间。比如说第一时间是一分钟，第二时间是一小时。比如现在是8：00的时候，对7：00-8：00之间的60次的六类第一统计数据进行合并、排序、选取前M(M与N可以相同，也可以不同)名数据写到数据库中。同理，每一个统计类型对应一类第二统计数据，数据库中可以设计相应的一张数据表来存放一类第二统计数据。
S105：每间隔第三时间，删除所述第一统计数据和第二统计数据中写入时间超过预设时间的数据。
本实施例中，所述第三时间远大于所述第二时间，比如说第三时间可以是6个月，即写入时间超过6个月的数据则清除。
可以理解的是，第一时间、第二时间、第三时间都可以根据应用场景的需求进行配置。
S106：获取到携带有查询时间段的查询指令时，根据所述查询时间段的跨度查询所述第一统计数据和/或第二统计数据，并进行汇总和排名后，返回排名数据。
查询指令可以由查询终端发给网关处理，当然，查询时，还可以指定统计类型、排名，如果没有指定，则终端可以预先配置统计类型、排名的默认查询参数。
另外，查询精度也可以用户自己输入设置，还可以终端自己解析确定。比如说查询9：00至13：15源IP的前20名，因为跨度并不是很长，则可以直接查询第一统计数据，排名后调取前20名返回给终端即可。如果查询前一天的9：00至当天的13：15源IP的前20名，则跨度较长，可以考虑将分为两个时间段的查询，比如说“前一天的9：00至当天的13：15”可以解析为“前一天的9：00至当天的9：00”以及“当天的9：00至当天的13：15”，这样针对“前一天的9：00至当天的9：00”以可以考虑查询第二统计数据，而“当天的9：00至当天的13：15”查询第一统计数据，总而言之，本发明既能满足细粒度时间单位的统计要求，又能够满足长时间统计数据的存储要求和效率要求。
可以理解的是，以上方法所统计的流量数据，可以是针对网关的具体网络接口，比如说一个网关有两个接口，则针对每一个接口都执行上述方法进行统计，查询时则需要指定网络接口。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
实施例二
基于同一发明构思，参考图2，本实施例公开了一种网络流量统计系统，应用于网关，所述系统包括：流量接收模块201、流量统计模块202和流量查询模块203。
流量接收模块201，用于接收流量包，上报给流量统计模块202。
流量统计模块202，用于在进行流量统计之前，预先初始化流量统计缓冲区，在所述流量统计缓冲区内预先设置与多种统计类型对应的多类流量统计表，也即每一类流量统计对应一种统计类型。流量统计模块202在接收到流量接收模块201上报的流量包后，根据流量包的五元组信息更新流量统计缓冲区内的各类流量统计表，每一类流量统计表对应一种与五元组信息相关的统计类型；以及每间隔第一时间，对各类流量统计表中的数据进行排序，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第一统计数据；以及每间隔第二时间，对第一统计数据进行合并统计，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第二统计数据，所述第二时间大于所述第一时间。
优选地，所述流量统计模块202还用于每间隔第三时间，删除所述第一统计数据和第二统计数据中写入时间超过预设时间的数据，所述第三时间大于所述第二时间。
流量查询模块203，用于获取到携带有查询时间段的查询指令时，根据所述查询时间段的跨度查询所述第一统计数据和/或第二统计数据，并进行汇总和排名后，返回排名数据。
本发明实施例所述装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
上述描述涉及各种模块，需要指出的是，上文对各种模块的描述中，分割成这些模块，是为了说明清楚。然而，在实际实施中，各种模块的界限可以是模糊的。例如，本文中的任意或所有功能性模块可以共享各种硬件和/或软件元件。又例如，本文中的任何和/或所有功能模块可以由共有的处理器执行软件指令来全部或部分实施。另外，由一个或多个处理器执行的各种软件子模块可以在各种软件模块间共享。相应地，除非明确要求，本发明的范围不受各种硬件和/或软件元件间强制性界限的限制。
实施例三
基于同一发明构思，本实施例公开了一种网络流量统计系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例一所述的方法的步骤，具体实现过程可参阅上述方法实施例的描述，此处不再赘述。
实施例四
基于同一发明构思，本实施例公开了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例一所述的方法的步骤，具体实现过程可参阅上述方法实施例的描述，此处不再赘述。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种网络流量统计方法，应用于网关，其特征在于，所述方法包括：
接收流量包；
根据流量包的五元组信息更新流量统计缓冲区内的各类流量统计表，每一类流量统计表对应一种与五元组信息相关的统计类型，每一种统计类型的流量统计表都包括统计时间、源IP、源端口、目的IP、目的端口、协议类型、流量数据字段；
每间隔第一时间，对各类流量统计表中的数据进行排序，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第一统计数据；
每间隔第二时间，对第一统计数据进行合并统计，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第二统计数据，每一个统计类型对应一类第二统计数据，所述第二时间大于所述第一时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述方法还包括：
每间隔第三时间，删除所述第一统计数据和第二统计数据中写入时间超过预设时间的数据，所述第三时间大于所述第二时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取到携带有查询时间段的查询指令时，根据所述查询时间段的跨度查询所述第一统计数据和/或第二统计数据，并进行汇总和排名后，返回排名数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在进行流量统计之前，预先初始化流量统计缓冲区，在所述流量统计缓冲区内预先设置与多种统计类型对应的多类流量统计表。
5.一种网络流量统计系统，应用于网关，其特征在于，所述系统包括：
流量接收模块，用于接收流量包；
流量统计模块，用于根据流量包的五元组信息更新流量统计缓冲区内的各类流量统计表，每一类流量统计表对应一种与五元组信息相关的统计类型，每一种统计类型的流量统计表都包括统计时间、源IP、源端口、目的IP、目的端口、协议类型、流量数据字段；以及每间隔第一时间，对各类流量统计表中的数据进行排序，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第一统计数据；以及每间隔第二时间，对第一统计数据进行合并统计，选取排在前面的若干名数据保存到数据库中形成第二统计数据，每一个统计类型对应一类第二统计数据，所述第二时间大于所述第一时间。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述流量统计模块还用于每间隔第三时间，删除所述第一统计数据和第二统计数据中写入时间超过预设时间的数据，所述第三时间大于所述第二时间。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
流量查询模块，用于获取到携带有查询时间段的查询指令时，根据所述查询时间段的跨度查询所述第一统计数据和/或第二统计数据，并进行汇总和排名后，返回排名数据。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述流量统计模块还用于在进行流量统计之前，预先初始化流量统计缓冲区，在所述流量统计缓冲区内预先设置与多种统计类型对应的多类流量统计表。
9.一种网络流量统计系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的方法的步骤。
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