CN111506296B - 基于lfsr的报文采样方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种基于LFSR的报文采样方法及系统，所述方法包括：S1、随机数发生器获取报文并产生随机数randomNum，具体为：基于LFSR产生若干位的随机值，并将最低位随机值取反后反馈至LFSR的最高位；随机数发生器根据当前随机值生成随机数randomNum；S2、根据随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小，对报文进行采样。本发明对随机数发生器进行了优化，将最低位的随机值取反后反馈至最高位寄存，硬件实现简单高效，避免了连续报文被采样出来的问题，大幅提高了随机采样的效果。

Description

基于LFSR的报文采样方法及系统
技术领域
本发明属于数据传输技术领域，具体涉及一种基于LFSR的报文采样方法及系统。
背景技术
随机数发生器是交换芯片常用的一个模块，常规的两种方法是采用LFSR-Fibonacci或LFSR-galois(LFSR：linear feedback shift register)方法来生成。参图1所示为基于斐波那契数列的线性反馈移位寄存器(LFSR-Fibonacci)的原理图，参图2所示为右移模式的伽罗华域-线性反馈移位寄存器(LFSR-Galois Right ShiftMode)的原理图，上述两种LFSR的原理为本领域的公知常识，此处不再进行赘述。
一般应用下，这两种方案生成的随机数可以满足需求了，但是在随机采样的应用场景下，仿真和实际测试的效果并不好，具体来说，就是会有大量的相邻报文被采样出来，不够随机，影响实际采样的效果。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于LFSR的报文采样方法及系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于LFSR的报文采样方法及系统。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种基于LFSR的报文采样方法，所述方法包括：
S1、随机数发生器获取报文并产生随机数randomNum，具体为：
基于LFSR产生若干位的随机值，并将最低位随机值取反后反馈至LFSR的最高位；
随机数发生器根据当前随机值生成随机数randomNum；
S2、根据随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小，对报文进行采样。
一实施例中，所述随机数发生器包括n个D触发器和若干个逻辑门器件，n为randomNum的位数。
一实施例中，所述逻辑门器件为异或门器件或同或门器件。
一实施例中，所述LFSR为右移模式的伽罗华域-线性反馈移位寄存器。
一实施例中，所述步骤S2具体为：
比较随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小；
当randomNum＜randomThrd、或randomNum＞randomThrd、或randomNum≤randomThrd、或randomNum≥randomThrd时，对当前报文进行采样。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：
一种基于LFSR的报文采样系统，所述系统包括：
随机数发生器，用于获取报文并产生随机数randomNum，具体用于基于LFSR产生若干位的随机值，并将最低位随机值取反后反馈至LFSR的最高位，随机数发生器根据当前随机值生成随机数randomNum；
采样单元，用于根据随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小，对报文进行采样。
一实施例中，所述随机数发生器包括n个D触发器和若干个逻辑门器件，n为randomNum的位数。
一实施例中，所述逻辑门器件为异或门器件或同或门器件。
一实施例中，所述LFSR为右移模式的伽罗华域-线性反馈移位寄存器。
一实施例中，所述采样单元还用于：
比较随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小；
当randomNum＜randomThrd、或randomNum＞randomThrd、或randomNum≤randomThrd、或randomNum≥randomThrd时，对当前报文进行采样。
本发明具有以下有益效果：
本发明对随机数发生器进行了优化，将最低位的随机值取反后反馈至最高位寄存，硬件实现简单高效，避免了连续报文被采样出来的问题，大幅提高了随机采样的效果。
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中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中随机数发生器(LFSR-Fibonacci)的原理图；
图2为现有技术中随机数发生器(LFSR-galois Right Shift Mode)的原理图；
图3为本发明基于LFSR的报文采样方法的流程示意图；
图4为本发明基于LFSR的报文采样系统的模块示意图；
图5为本发明一实施例中随机数发生器(Modified LFSR-Galois Right ShiftMode)的原理图；
图6为现有技术中随机数发生器(LFSR-Galois Right Shift Mode)和本发明中改进后随机数发生器(Modified LFSR-Galois Right Shift Mode)分别进行报文采样的效果对比图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参图3所示，本发明公开了一种基于LFSR的报文采样方法，包括：
S1、随机数发生器获取报文并产生随机数randomNum，具体为：
基于LFSR产生若干位的随机值，并将最低位随机值取反后反馈至LFSR的最高位；
随机数发生器根据当前随机值生成随机数randomNum；
S2、根据随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小，对报文进行采样。
参图4所示，本发明还公开了一种基于LFSR的报文采样系统，包括：
随机数发生器，用于获取报文并产生随机数randomNum，具体用于基于LFSR产生若干位的随机值，并将最低位随机值取反后反馈至LFSR的最高位，随机数发生器根据当前随机值生成随机数randomNum；
采样单元，用于根据随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小，对报文进行采样。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例中基于LFSR的报文采样方法首先采用改进后的右移模式的伽罗华域-线性反馈移位寄存器(Modified LFSR-Galois Right ShiftMode)随机数发生器获取报文并产生随机数randomNum。
随机数发生器运算后，最高位需要做取反操作，取反后的值作为随机数发生器的输出，同时，取反后的值重新写回随机数发生器的内部寄存器。
结合图5所示，Modified LFSR-Galois Right Shift Mode随机数发生器会产生若干位的随机值(R[0]～R[n-1])，并将最低位随机值R[0]取反后反馈至LFSR的最高位R[n-1]。
例如，Modified LFSR-Galois Right Shift Mode随机数发生器包括8个D触发器和若干异或门(XOR)器件，图5中的n＝8，随机数randomNum＝R[n-1：0]共8位。
首先Modified LFSR-Galois Right Shift Mode随机数发生器会产生若干位的随机值，这与现有技术中LFSR-Galois Right Shift Mode随机数发生器的原理完全相同，因此本发明中不再进行赘述。
与现有技术相比，本发明中将最低位随机值取反后反馈至LFSR的最高位，即将第0位随机值取反后反馈至LFSR的第7位。
每次报文到达后，根据随机数发生器当前值生成随机数randomNum，即R[n-1：0]，然后再执行上述操作。
具体地，本实施例中的计算机语言如下：
当然，在其他实施例中逻辑门器件为异或门(XOR)器件或同或门(XNOR)器件。
获取随机数后，根据随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小，对报文进行采样。
例如，参图4所示，本实施例中当randomNum＜randomThrd时，对当前报文进行采样。
当然，在其他实施例中也可以采用其他判断条件，例如当randomNum≤randomThrd、或randomNum＞randomThrd、或randomNum≥randomThrd时，对当前报文进行采样。
参图6所示为现有技术中随机数发生器(LFSR-Galois)和本发明中改进后随机数发生器(Modified LFSR-Galois)分别进行报文采样的效果对比图，其中，报文总共包数为2^25个，captureInterval表示从N个包中获取的随时报文个数，capturedContinous表示连续报文的个数，可见，本实施例中采用改进后的随机数发生器后，无连续报文被采样到。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明对随机数发生器进行了优化，将最低位的随机值取反后反馈至最高位寄存，硬件实现简单高效，避免了连续报文被采样出来的问题，大幅提高了随机采样的效果。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例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，本说明书一个或多个实施例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。
本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于LFSR的报文采样方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、随机数发生器获取报文并产生随机数randomNum，具体为：
基于LFSR产生若干位的随机值，并将最低位随机值取反后反馈至LFSR的最高位；
随机数发生器根据当前随机值生成随机数randomNum；
S2、根据随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小，对报文进行采样。
2.根据权利要求1所述的基于LFSR的报文采样方法，其特征在于，所述随机数发生器包括n个D触发器和若干个逻辑门器件，n为随机数randomNum的位数。
3.根据权利要求2所述的基于LFSR的报文采样方法，其特征在于，所述逻辑门器件为异或门器件或同或门器件。
4.根据权利要求1所述的基于LFSR的报文采样方法，其特征在于，所述LFSR为右移模式的伽罗华域-线性反馈移位寄存器。
5.根据权利要求1所述的基于LFSR的报文采样方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
比较随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小；
当randomNum＜randomThrd、或randomNum＞randomThrd、或randomNum≤randomThrd、或randomNum≥randomThrd时，对当前报文进行采样。
6.一种基于LFSR的报文采样系统，其特征在于，所述系统包括：
随机数发生器，用于获取报文并产生随机数randomNum，具体用于基于LFSR产生若干位的随机值，并将最低位随机值取反后反馈至LFSR的最高位，随机数发生器根据当前随机值生成随机数randomNum；
采样单元，用于根据随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小，对报文进行采样。
7.根据权利要求6所述的基于LFSR的报文采样系统，其特征在于，所述随机数发生器包括n个D触发器和若干个逻辑门器件，n为随机数randomNum的位数。
8.根据权利要求7所述的基于LFSR的报文采样系统，其特征在于，所述逻辑门器件为异或门器件或同或门器件。
9.根据权利要求6所述的基于LFSR的报文采样系统，其特征在于，所述LFSR为右移模式的伽罗华域-线性反馈移位寄存器。
10.根据权利要求6所述的基于LFSR的报文采样系统，其特征在于，所述采样单元还用于：
比较随机数randomNum与随机阈值randomThrd的大小；
当randomNum＜randomThrd、或randomNum＞randomThrd、或randomNum≤randomThrd、或randomNum≥randomThrd时，对当前报文进行采样。
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