CN112822649B - 一种基于非完整信令数据的用户身份信息关联实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于非完整信令数据的用户身份信息关联实现方法，属于通信数据处理技术领域。本发明的目的是解决在只有上行或下行通信信令消息的情况下，用户身份信息识别、提取和关联的问题。本发明方法包括：对捕获的上行或下行通信信令数据解码提取元数据，将元数据输入会话定时器和状态机，会话定时器对每个不同会话绑定一个定时器，根据通信流程设置会话超时时间，状态机检测通信流程阶段，提取关联用户身份信息的元数据；采用LRU缓存会话元数据，当会话超时时输出关键数据。通过本发明方法可以最大程度实现非完整上下行用户身份信息的关联，在通信领域具有广泛的应用前景。

Description

一种基于非完整信令数据的用户身份信息关联实现方法

技术领域

本发明属于通信数据处理技术领域，具体涉及一种基于非完整信令数据的用户身份信息关联的实现方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，尤其是5G技术的飞速发展，人们对通信数据的流量分析也提出了更高的要求，尤其是对用户身份信息识别、提取和关联。传统通信要识别和关联用户的身份信息，都需要完整的上下行信令数据，这些数据一般都是由运营商提供。但是越来越多的企业正在寻找不通过运营商提供完整上下行数据，也能最大程度，提取和关联用户身份数据的方法。这就要求在处理不完整上下行信令数据的时候，需要有一种，在保证效率和正确性的前提下，实现用户身份信息数据关联的实现方法。在通信数据流量分析中，都需要信令数据的识别、提取和关联。因此对用户身份信息的识别和关联技术的研究，对于通信领域流量分析有着至关重要的作用。

在现有的通信领域，用户身份信息的识别、提取和关联，是通过采集核心网的所有数据，然后对所有数据进行解码，并通过不同接口查询用户的身份信息实现用户身份信息的关联。但在上下行数据不完备的情况下，并没有一种完善和高效的方法，来实现用户身份信息的提取和关联。

发明内容

针对目前只能通过完整的上下行数据进行用户身份识别和关联，在上下行数据不完备的情况下不能完善提取用户身份信息的问题，本发明提供了一种基于非完整信令数据的用户身份信息关联实现方法，基于会话定时器、LRU缓存机制和状态机相结合的设计，在保证效率的同时，最大程度实现用户身份信息的提取和关联。

本发明提供的一种基于非完整信令数据的用户身份信息关联的实现方法，首先对捕获的会话的上下行信令数据进行解码，提取元数据，然后执行如下步骤：

(1)将元数据分别输入会话定时器和状态机；

(2)会话定时器中包括会话识别单元和定时器单元，会话识别单元通过通信的会话ID确定是否是新的会话，定时器单元为每个新会话绑定定时器，通过定时器动态设置会话超时时间，针对不同通信流程的会话设置不同的定时时间；

(3)状态机中为通信流程建模，根据输入的元数据检测会话完备性，同时根据用户预先配置要提取的字段，获取所需要的用户身份信息；

(4)当状态机中检测到所有用户预先配置要提取的字段后，输出对应的完整元数据表单，否则，状态机在会话的定时器超时时，输出对应的不完整元数据表单；对于同一个会话，会话定时器未超时收到同向信令数据时，将重置会话的超时时间。

相对于现有技术，本发明方法具有如下优点和积极效果：

(1)本发明方法能够处理单向数据流，在只能收到上行或则下行信令数据的时候，通过解析S1AP协议和NAS协议，最大可能缓存会话关键数据，从而能提取出用户的IMSI，电话号码，位置等关键信息。

(2)本发明方法通过LRU缓存会话中的关键信令数据，以便于用户信令数据的关联，即使只有单向数据，也能关联出单向上的一个会话的关键信令数据，从而最大可能地获取了完整的用户身份信息。

附图说明

图1是本发明的基于非完整信令数据的用户身份信息关联实现方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

信令消息一般都需要有完整的上行和下行数据，当数据不完整时，会极大的增加关联用户身份信息的复杂度。本发明采用会话定时器、LRU(Least Recently Used，最近最少使用)缓存机制和状态机相结合的设计思路，对不完整上下行通信数据进行最大程度的用户身份信息识别和关联。本发明解决了在只有上行数据或下行数据的情况下，用户身份信息识别、提取和关联的问题，可以最大程度实现非完整上下行用户身份信息的关联，在通信领域具有广泛的应用前景。

如图1所示，本发明的基于非完整信令数据的用户身份信息关联实现方法，主要包括如下几个步骤：

步骤1，捕获会话上下行通信数据，进行数据处理，提取会话中的元数据；

步骤2，将元数据分别输入会话定时器和状态机中进行处理；由会话定时器为每个会话绑定定时器，定时器时间可根据会话通信流程设置；由状态机对通信流程进行完备性检查；

步骤3，将同一个会话的元数据合并到一个会话缓存区，基于LRU方式对会话缓存区的元数据进行缓存；

步骤4，状态机根据会话超时时间，输出关联用户身份信息的元数据表单。

下面对各步骤的具体实现过程进行说明。

步骤1中，硬件设备捕获空口数据，将空口数据进行调制解调，调制解调后的数据进行解码，获取到码流数据，码流数据通过分流器进行分流，并将数据灌包到服务器网卡，通过数据平面开发套件DPDK获取网卡上的流量数据。解码网卡上抓取的数据，进行元数据的提取。通过对信令数据包的处理，提取元数据，能够获得关联的用户身份信息，即用户的关键信息，包括IMSI(国际移动用户识别码)、电话号码、位置等。本发明方法的应用场景主要针对只收到会话上行通信数据或下行通信数据的情况。

步骤2中提出了基于会话定时器的设计思路。每一个会话都绑定一个定时器，针对不同通信流程的定时器设置的会话超时时间不同。会话定时器包括会话识别单元和定时器单元。会话识别单元通过通信的会话ID确定是否是新的会话，定时器单元为会话识别单元的会话绑定定时器，定时器可动态设置会话超时时间，同时不同会话支持不同的定时时间。可以看出，采用会话和定时器相结合的方式能够最大程度的识别和关联出用户数据。会话定时器能够动态改变定时时间的长短，定时器定时支持人为配置和通信数据流的动态配置，不同通信流程的定时时间可参考3GPP协议。目前大部分定时器是设置固定超时时间和重置定时时间，而本发明定时器会根据不同通信流程进行定时器不同会话超时时间的设置。根据不同通信流程设置不同定时时间，而不是固定时间，这样能更准确合并请求和应答数据，也能最大程度关联出数据。一个会话下包含多个请求或多个应答。数据是单向时，也能根据会话ID关联出多个请求或者多个响应中的用户身份信息。

步骤2中还对于通信信令消息中关键数据的提取和关联，采用动态配置和状态机相结合的实现方式，通过该方式用户能指定关联特定的用户关键信息字段。状态机的状态是有限状态机，有限状态机依据通信协议流程为通信流程建模。根据输入的元数据，可在通信流程模型中判断处于哪个流程阶段，可以看出，通过状态机的设计思路能够检测会话消息的完备性。本发明还通过动态字段的配置，实现对用户身份信息字段的动态扩展。用户可以根据需要，配置想要的关键信息。可根据具体通信流程，配置需要提取的身份信息字段。在状态机中根据流程阶段提取预先配置的字段，获取所需要的用户身份信息。

步骤3中，本发明为每个会话设置有一个固定大小的缓存区，将同一个会话的元数据放入到同一个会话缓存区中，对会话缓存区中数据基于LRU的设计思路进行缓存。LRU是一种缓存机制，能够将数据存储在内存中，并在满足合适的策略时进行内存数据的清理。本发明此处LRU缓存策略并不是设置固定时间值，而是根据通信流程设置的动态值。本发明当会话缓存的元数据超过设定的最大值或者会话超时时，进行缓存数据的置换处理。通过这样的设置，能最大程度的保证会话数据的完整性，以便于从会话数据中实现用户身份数据的提取和关联。会话在通信领域是由字段MME_UE_S1AP_ID和ENODE_UE_S1AP_ID控制的，本发明根据这两个字段判断通信数据是否属于同一个会话，当两个字段值相同，则为一个会话。

步骤4中，每一个会话都有各自的超时时间，对于同一个会话，会话定时器未超时收到同向信令数据时，将重置会话超时时间，直到该会话的定时器超时，此时最大可能地缓存了会话的完整的单向数据，也将最大可能获取用户身份信息。当状态机检测提取到所有的用户关键信息，此时表示获取了完整会话数据，输出关联用户身份信息的完整元数据表单。当未检测到所有的用户关键信息但会话定时器超时时，表示属于超时会话数据情况，输出关联用户身份信息的不完整元数据表单。

每个通信流程消息是固定的，当只有上行或则下行数据的时候，不能收到某个请求的应答消息的时候，通过超时进入正常状态而不是超时状态，并继续等待下一个消息的到达，一直循环处理，至到用户释放。

通过上面步骤，当只能收到上行或则下行信令数据的时候，用户关键信息可能存储在上行数据或下行数据中，因此，本发明缓存一个会话的所有上行或下行信令数据，从中提取出关键元数据，最大可能获取了用户身份信息。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

Claims (2)

1.一种基于非完整信令数据的用户身份信息关联的实现方法，其特征在于，包括：

步骤1，对捕获的信令数据进行解码，提取会话的元数据；捕获的非完整信令数据为只有上行信令数据或只有下行信令数据；

步骤2，将会话的元数据分别输入会话定时器和状态机；

所述的会话定时器中包含会话识别单元和定时器单元；会话识别单元通过会话ID确定是否是新的会话，定时器单元为新会话绑定定时器，定时器为不同通信流程的会话设置不同的会话超时时间；所述的状态机中为通信流程建模，根据输入的元数据检测会话完备性，同时根据用户预先配置要提取的字段，获取所需要的用户身份信息；

步骤3，将同一个会话的元数据合并到一个会话缓存区，对各缓存区内数据基于最近最少使用原则进行缓存和置换；当缓存区内数据超过设定的最大缓存容量或者会话超时时，对数据进行置换；

步骤4，当状态机中检测到所有用户预先配置要提取的字段后，输出对应的完整元数据表单，否则，状态机在会话的定时器超时时，输出对应的不完整元数据表单；对于同一个会话，会话定时器未超时收到同向信令数据时，将重置会话的超时时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中，对不同会话人为配置定时时间，或者根据通信流程动态设置不同的定时时间。

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