CN117336250B - 基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及网络通信技术领域，公开了一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法。所述方法包括：获取初始IPv6业务地址的固定前缀并选取IPv6地址主机位的位空间；对位空间进行划分，得到标识类型和标识编码，标识类型用于描述标记业务流量特征的类型，标识编码用于描述标记业务流量特征的标识类型的编码值；进行业务标识编码，得到业务标识信息并进行IPv6地址规划，得到目标IPv6业务地址；构建目标IPv6业务地址与流标签之间的映射关系，并基于映射关系配置对应的目标QoS策略；将目标QoS策略下发至网络设备，并通过网络设备执行目标QoS策略，进而实现根据地址编码精准识别业务流量，并提供差异化的QoS策略保障。
Description
技术领域
本申请涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法。
背景技术
在传统的IPv4网络中，业务流量的识别和管理主要采用访问控制列表（AccessControl Lists，ACL），ACL基于五元组信息进行业务流量标记，即源IP、目的IP、源端口、目的端口和协议，每一个或者多个五元组的信息可以表示一个业务流量特征。当我们将一条或者多条ACL组合成一个规则集，再配置到网络设备的接口上并匹配放行或者丢弃的动作，就可以实现基于业务特征的网络访问控制策略。
近年来，随着网络智能化水平不断提升，要求网络能够精细化保障业务运行，通过智能的感知、分析和调度，为不同等级的业务提供差异化的网络服务保障。由于五元组携带的业务信息量太少，传统的ACL方式已不能满足精细化业务识别和调度的需求。同时，伴随着IPv6的规模部署和应用，IPv6地址提供了长达64位的主机位空间，并且缺乏对该空间做结构化编码的RFC标准规范，因此可用于自定义编码标识及扩展，为应用和网络的融合创新提供了一条全新的路径。
综上，针对上述问题，并结合IPv6的原生特性，本发明提出了一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法。
发明内容
本申请提供了一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，进而实现根据地址编码精准识别业务流量，并提供差异化的QoS策略保障。
本申请第一方面提供了一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，所述方法包括：
获取初始IPv6业务地址的固定前缀，并基于所述固定前缀选取IPv6地址主机位的位空间；
对所述位空间进行划分，得到标识类型和标识编码，所述标识类型用于描述标记业务流量特征的类型，所述标识编码用于描述标记业务流量特征的标识类型的编码值；
对所述标识类型和所述标识编码进行业务标识编码，得到业务标识信息，并对所述业务标识信息和所述初始IPv6业务地址进行IPv6地址规划，得到目标IPv6业务地址；
构建所述目标IPv6业务地址与预置流标签之间的映射关系，并基于所述映射关系配置对应的目标QoS策略；
将所述目标QoS策略下发至预置的网络设备，并通过所述网络设备执行所述目标QoS策略。
本申请提供的技术方案中，本发明针对传统IPv4网络中ACL（Access ControlLists，访问控制列表）五元组携带信息少，难以精细化、定制化地标记业务流量特征，本发明公开一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，通过对IPv6地址的后64位空间做结构化编码，定义了地址携带业务信息、端口信息的编码结构，并支持映射到IPv6报头中的流标签（Flow Lable）字段，可实现根据地址编码精准识别业务流量，并提供差异化的QoS（Quality of Service，服务质量）策略保障，网络设备将基于QoS策略，实现基于业务的精细化带宽保障。
附图说明
图1为本申请实施例中基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法的一个实施例示意图；
图2为本申请实施例中IPv6地址主机位编码结构的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，进而实现根据地址编码精准识别业务流量，并提供差异化的QoS策略保障。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为便于理解，下面对本申请实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本申请实施例中基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法的一个实施例包括：
步骤101、获取初始IPv6业务地址的固定前缀，并基于固定前缀选取IPv6地址主机位的位空间；
可以理解的是，本申请的执行主体可以为基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码装置，还可以是终端或者服务器，具体此处不做限定。本申请实施例以服务器为执行主体为例进行说明。
步骤102、对位空间进行划分，得到标识类型和标识编码，标识类型用于描述标记业务流量特征的类型，标识编码用于描述标记业务流量特征的标识类型的编码值；
步骤103、对标识类型和标识编码进行业务标识编码，得到业务标识信息，并对业务标识信息和初始IPv6业务地址进行IPv6地址规划，得到目标IPv6业务地址；
步骤104、构建目标IPv6业务地址与预置流标签之间的映射关系，并基于映射关系配置对应的目标QoS策略；
步骤105、将目标QoS策略下发至预置的网络设备，并通过网络设备执行目标QoS策略。
具体的，为了和流标签的编码规范保持统一，简化编码映射方式，本发明以IPv6地址主机位的前20bit作为结构化编码的位空间为例进行说明。首先，将20bit位空间划分为固定两段：标识类型和标识编码，如图2所示。具体说明如下：标识类型：长度4bit，取值范围0~15，描述标记业务流量特征的类型，比如应用类型、地域信息、端口号信息等；标识编码：长度16bit，取值范围0~65535，描述标记业务流量特征的标识类型的具体编码值，比如端口号数值、应用类型编码值等。其次，针对标识类型和标识编码，深度融入业务相关信息，例如“应用类型”、“端口号”等，并支持自定义扩展，具体编码规则详见表2。最后，将IPv6地址主机位的结构化编码，映射和同步到IPv6报头中的流标签字段，网络设备基于流标签的特征识别，对不同业务流量实现差异化的服务质量保障。
本申请实施例中，本发明针对传统IPv4网络中ACL（Access Control Lists，访问控制列表）五元组携带信息少，难以精细化、定制化地标记业务流量特征，本发明公开一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，通过对IPv6地址的后64位空间做结构化编码，定义了地址携带业务信息、端口信息的编码结构，并支持映射到IPv6报头中的流标签（Flow Lable）字段，可实现根据地址编码精准识别业务流量，并提供差异化的QoS（Quality of Service，服务质量）策略保障，网络设备将基于QoS策略，实现基于业务的精细化带宽保障。
在一具体实施例中，执行步骤101的过程可以具体包括如下步骤：
（1）获取初始IPv6业务地址的固定前缀，并根据固定前缀确定初始IPv6业务地址中用于标记业务流量特征的主机位区域，得到IPv6地址主机位；
（2）采用在IPv6地址主机位中标记业务流量特征的方式，确定对应的编码空间，编码空间的大小为64bit；
（3）根据编码空间确定对应的编码位长度范围，编码位长度范围为1~64bit；
（4）根据编码空间和编码位长度范围从IPv6地址主机位的任意位置开始选取一段连续的位空间。
在一具体实施例中，执行步骤102的过程可以具体包括如下步骤：
（1）在位空间中选定第一编码位长度，并将第一编码位长度作为标识类型；
（2）在位空间中选定第二编码位长度，并将第二编码位长度作为标识编码；
（3）标识类型用于描述标记业务流量特征的类型，类型包括：应用类型、地域信息及端口号信息；
（4）标识编码用于描述标记业务流量特征的标识类型的编码值，编码值包括端口号数值及应用类型编码值。
在一具体实施例中，执行步骤103的过程可以具体包括如下步骤：
（1）对标识类型和标识编码进行业务标识编码，得到业务标识信息，业务标识信息包括应用类型及端口号；
（2）根据预设的信息位置，将业务标识信息嵌入初始IPv6业务地址中，得到目标IPv6业务地址。
在一具体实施例中，执行步骤104的过程可以具体包括如下步骤：
（1）构建目标IPv6业务地址与预置流标签之间的映射关系，并根据映射关系生成业务标识与流标签的映射表；
（2）根据映射表，对业务标识与IPv6报头中的流标签字段进行映射；
（3）获取业务类型和优先级，并根据业务类型和优先级配置对应的目标QoS策略，目标QoS策略包括带宽、延迟和优先级参数的设置。
在一具体实施例中，执行步骤105的过程可以具体包括如下步骤：
（1）根据目标IPv6业务地址确定对应的网络设备，并将目标QoS策略下发至网络设备；
（2）对目标QoS策略进行策略解析，得到策略解析结果；
（3）通过网络设备根据策略解析结果执行目标QoS策略。
具体的，首先获取业务应用的IPv6地址固定前缀（/64格式），作为地址主机位空间业务标识规划的基础，本例以“生产”、“办公”、“研发测试”三类业务进行说明，如表1所示。
表1 IPv6业务地址固定前缀
根据本发明公开的编码方法，从三类业务的IPv6地址主机位中选取20bit的固定位空间，进行业务标识语义规划，即IPv6地址位的第65-84bit空间。
标识类型规划。在20bit位空间中，选取前4bit作为“标识类型”，在本例中“标识类型”为“应用类型”，参考表2的编码方案，“应用类型”赋值为“0”。
表2 IPv6地址主机位编码方案
标识编码规划，如表3所示。在20bit位空间中，选取后16bit作为“标识编码”，在本例中“应用类型标识编码”包括生产应用、办公应用和研发测试应用三种类型，其中，生产应用的编码为“0000”，办公应用的编码为“0004”，研发测试应用的编码。为“0003”。
表3 IPv6地址业务标识规划
业务标识编码完毕，并完成IPv6地址规划和分配，如表4所示。通过将业务标识规划到IPv6地址中，最终分配的IPv6业务地址将包含对应的业务标识信息。
表4 IPv6地址规划（含业务标识）
构建业务标识和流标签的映射关系，如表5所示。其中，“生产业务”的流标签标识为“00001”，“办公业务”的流标签标识为“00004”，“研发测试业务”的流标签标识为“00003”，实现对业务流量的精确识别和标识。
表5 业务标识与流标签的映射表
配置基于流标签的QoS策略，如表6所示。对于生产应用配置优先级0，保障带宽40%；对于办公应用配置优先级1，保障带宽20%；对于研发测试应用配置优先级2，保障带宽10%。
表6 业务QoS策略配置表
网络设备将基于QoS策略，实现基于业务的精细化带宽保障。
在一具体实施例中，上述基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法还包括如下步骤：
（1）对网络设备进行网络性能数据监控，得到目标网络性能数据；
（2）将目标网络性能数据输入预置的双层长短时记忆网络，双层长短时记忆网络包括第一长短时记忆网络以及第二长短时记忆网络；
（3）通过第一长短时记忆网络对目标网络性能数据进行前向隐藏特征提取，得到前向隐藏特征，并通过第二长短时记忆网络对目标网络性能数据进行后向隐藏特征提取，得到后向隐藏特征；
（4）对前向隐藏特征和后向隐藏特征进行特征融合，得到目标网络性能特征；
（5）将目标网络性能特征输入预置的QoS策略优化模型，QoS策略优化模型包括多个决策树模型；
（6）通过多个决策树模型分别对目标网络性能特征进行QoS策略优化，得到每个决策树模型的初始QoS策略；
（7）获取多个决策树模型的模型权重数据，对每个决策树模型的初始QoS策略进行策略加权分析，得到最优QoS策略。
在一具体实施例中，执行步骤通过多个决策树模型分别对目标网络性能特征进行QoS策略优化，得到每个决策树模型的初始QoS策略的过程可以具体包括如下步骤：
（1）将目标网络性能特征通分别输入多个决策树模型，决策树模型包括：根节点、内部节点及叶节点；
（2）通过每个决策树模型中的根节点，对目标网络性能特征进行特征划分，得到多个第一网络性能特征；
（3）通过每个决策树模型中的内部节点，分别对多个第一网络性能特征进行特征划分，得到每个第一网络性能特征的多个第二网络性能特征；
（4）通过每个决策树模型中的叶节点，对多个第二网络性能特征进行优化参数分析，得到多个目标优化参数；
（5）根据多个目标优化参数生成每个决策树模型的初始QoS策略。
具体的，首先，对网络中的各个设备进行实时性能监控。这包括但不限于带宽使用率、延迟、数据包丢失率等关键指标。例如，在数据中心的网络中，可以使用SNMP（简单网络管理协议）或其他网络监控工具来收集各个路由器和交换机的性能数据。将收集到的网络性能数据输入到一个预置的双层长短时记忆网络。这个网络包括两个LSTM层，即第一和第二长短时记忆网络。在这一步中，第一层LSTM可能专注于捕捉时间序列数据中的短期依赖性，而第二层LSTM则识别更长期的趋势和模式。第一层LSTM从数据中提取前向隐藏特征，而第二层LSTM则提取后向隐藏特征。前向特征捕获先前事件的影响，而后向特征则反映未来事件的可能影响。在分析网络延迟数据时，前向特征可能指示了过去的流量高峰对当前延迟的影响，而后向特征则预测未来流量变化对延迟的潜在影响。将前向隐藏特征和后向隐藏特征合并，形成一个综合的网络性能特征表示。可以通过简单的串联（concatenation）或更复杂的融合技术（如加权平均）来结合这些特征。将综合的网络性能特征输入一个包含多个决策树模型的QoS策略优化模型。假设一个决策树专注于带宽优化，另一个决策树专注于延迟最小化。每个模型根据输入的性能特征生成初始的QoS策略。每个决策树模型首先在根节点处对性能特征进行初步划分。在内部节点进行更细致的特征划分，逐步深入。在叶节点根据最终的特征子集分析得出目标优化参数。一个决策树可能在根节点处区分高流量和低流量条件，然后在内部节点进一步细分不同的流量类型，最后在叶节点确定具体的带宽分配策略。先获取每个决策树模型的权重数据，然后根据这些权重对各个模型的初始QoS策略进行加权分析，以确定最优策略。如果带宽优化决策树的权重更高，那么最终的QoS策略将更倾向于优先保证带宽。
其中，在每个决策树的内部节点，会根据特定的规则（如最小化基尼不纯度或最大化信息增益）进一步分割数据，从而得到更具体的网络性能子集。在叶节点，决策树将基于其路径上的分割规则和条件，分析出具体的优化参数，如优先级设置、带宽分配等。在处理延迟敏感的流量时，决策树可能会识别出在特定时间段内，优先级提高对于减少延迟至关重要，并据此提出优化策略。模型权重可能基于历史数据、网络策略优先级或其他业务逻辑确定。权重反映了每个决策树在整体QoS策略中的重要性。通过加权分析，可以综合考虑多个决策树的建议，从而形成一个平衡和优化的综合QoS策略。如果网络策略强调视频流量的品质保证，那么优化视频流量的决策树将被赋予更高的权重。最终的QoS策略将更倾向于确保视频流量的顺畅。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM）、随机存取存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，其特征在于，所述方法包括：
获取初始IPv6业务地址的固定前缀，并基于所述固定前缀选取IPv6地址主机位的位空间；
对所述位空间进行划分，得到标识类型和标识编码，所述标识类型用于描述标记业务流量特征的类型，所述标识编码用于描述标记业务流量特征的标识类型的编码值；具体包括：在所述位空间中选定第一编码位长度，并将所述第一编码位长度作为标识类型；在所述位空间中选定第二编码位长度，并将所述第二编码位长度作为标识编码；所述标识类型用于描述标记业务流量特征的类型，类型包括：应用类型、地域信息及端口号信息；所述标识编码用于描述标记业务流量特征的标识类型的编码值，编码值包括端口号数值及应用类型编码值；
对所述标识类型和所述标识编码进行业务标识编码，得到业务标识信息，并对所述业务标识信息和所述初始IPv6业务地址进行IPv6地址规划，得到目标IPv6业务地址；具体包括：对所述标识类型和所述标识编码进行业务标识编码，得到业务标识信息，所述业务标识信息包括应用类型及端口号；根据预设的信息位置，将所述业务标识信息嵌入所述初始IPv6业务地址中，得到目标IPv6业务地址；
构建所述目标IPv6业务地址与预置流标签之间的映射关系，并基于所述映射关系配置对应的目标QoS策略；
将所述目标QoS策略下发至预置的网络设备，并通过所述网络设备执行所述目标QoS策略。
2.根据权利要求1所述的基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，其特征在于，所述获取初始IPv6业务地址的固定前缀，并基于所述固定前缀选取IPv6地址主机位的位空间，包括：
获取初始IPv6业务地址的固定前缀，并根据所述固定前缀确定所述初始IPv6业务地址中用于标记业务流量特征的主机位区域，得到IPv6地址主机位；
采用在IPv6地址主机位中标记业务流量特征的方式，确定对应的编码空间，所述编码空间的大小为64bit；
根据所述编码空间确定对应的编码位长度范围，所述编码位长度范围为1~64bit；
根据所述编码空间和所述编码位长度范围从所述IPv6地址主机位的任意位置开始选取一段连续的位空间。
3.根据权利要求1所述的基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，其特征在于，所述构建所述目标IPv6业务地址与预置流标签之间的映射关系，并基于所述映射关系配置对应的目标QoS策略，包括：
构建所述目标IPv6业务地址与预置流标签之间的映射关系，并根据所述映射关系生成业务标识与流标签的映射表；
根据所述映射表，对业务标识与IPv6报头中的流标签字段进行映射；
获取业务类型和优先级，并根据所述业务类型和优先级配置对应的目标QoS策略，目标QoS策略包括带宽、延迟和优先级参数的设置。
4.根据权利要求1所述的基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，其特征在于，所述将所述目标QoS策略下发至预置的网络设备，并通过所述网络设备执行所述目标QoS策略，包括：
根据所述目标IPv6业务地址确定对应的网络设备，并将所述目标QoS策略下发至所述网络设备；
对所述目标QoS策略进行策略解析，得到策略解析结果；
通过所述网络设备根据所述策略解析结果执行所述目标QoS策略。
5.根据权利要求1所述的基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述网络设备进行网络性能数据监控，得到目标网络性能数据；
将所述目标网络性能数据输入预置的双层长短时记忆网络，所述双层长短时记忆网络包括第一长短时记忆网络以及第二长短时记忆网络；
通过所述第一长短时记忆网络对所述目标网络性能数据进行前向隐藏特征提取，得到前向隐藏特征，并通过所述第二长短时记忆网络对所述目标网络性能数据进行后向隐藏特征提取，得到后向隐藏特征；
对所述前向隐藏特征和所述后向隐藏特征进行特征融合，得到目标网络性能特征；
将所述目标网络性能特征输入预置的QoS策略优化模型，所述QoS策略优化模型包括多个决策树模型；
通过所述多个决策树模型分别对所述目标网络性能特征进行QoS策略优化，得到每个决策树模型的初始QoS策略；
获取所述多个决策树模型的模型权重数据，对每个决策树模型的初始QoS策略进行策略加权分析，得到最优QoS策略。
6.根据权利要求5所述的基于IPv6地址主机位标记业务流量特征的编码方法，其特征在于，所述通过所述多个决策树模型分别对所述目标网络性能特征进行QoS策略优化，得到每个决策树模型的初始QoS策略，包括：
将所述目标网络性能特征通分别输入所述多个决策树模型，所述决策树模型包括：根节点、内部节点及叶节点；
通过每个决策树模型中的根节点，对所述目标网络性能特征进行特征划分，得到多个第一网络性能特征；
通过每个决策树模型中的内部节点，分别对所述多个第一网络性能特征进行特征划分，得到每个第一网络性能特征的多个第二网络性能特征；
通过每个决策树模型中的叶节点，对所述多个第二网络性能特征进行优化参数分析，得到多个目标优化参数；
根据所述多个目标优化参数生成每个决策树模型的初始QoS策略。
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| WO2022247355A1 (zh) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | 华为技术有限公司 | 一种报文处理方法及相关设备 |
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| CN116455871A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-07-18 | 山东浪潮智慧医疗科技有限公司 | 一种基于行业内ipv6地址分配方法 |
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| Title |
|---|
| IPv6地址规划及管理实践;纪德伟;第七届数字油田国际学术会议;第231-237页 * |
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