CN201563132U

CN201563132U - 网络带宽控制装置与路由器

Info

Publication number: CN201563132U
Application number: CN2009201097988U
Authority: CN
Inventors: 陈朝晖
Original assignee: Beijing Star Net Ruijie Networks Co Ltd
Current assignee: Beijing Star Net Ruijie Networks Co Ltd
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-07-03

Abstract

本实用新型公开了一种网络带宽控制装置与路由器，其中，装置包括：接收数据报文的接收模块；比较数据报文的报文长度是否大于报文长度阈值的比较模块；识别报文长度大于报文长度阈值的数据报文中的传输层端口是否与访问控制列表ACL策略匹配，以及其中的应用层载荷特征是否与特征码识别策略匹配的识别模块；对报文长度不大于报文长度阈值、与ACL策略和特征码识别策略都匹配的数据报文进行转发处理的转发模块；对与ACL策略和/或特征码识别策略不匹配的数据报文进行限速处理的限速模块；接收模块、比较模块、识别模块、转发模块依次连接，限速模块与识别模块连接。本实用新型实施例可以保证目标应用的正常在线使用。

Description

网络带宽控制装置与路由器

技术领域

本实用新型涉及通信技术，尤其是一种网络带宽控制装置与路由器。

背景技术

目前，越来越多的用户在小型局域网络中，例如：小型办公网络、家庭网络或网吧，单机或联机使用在线游戏或网络游戏，尤其是在网吧，用户使用最多的应用就是在线游戏。在使用在线游戏的过程中，就要求在线游戏顺畅、不卡不掉线。目前，用户在线使用的应用也越来越多，例如：对等联网(peer 2 peer，以下简称：P2P)下载应用、即时通信QQ语音视频、在线影视、下载动态影像压缩处理小组音频播放器(Moving Picture Experts GroupAudio Layer-3，以下简称：MP3)应用等，这些应用占用的网络流量也越来越大，占用了绝大部分网络带宽。虽然小型局域网络的网络带宽不断增加，例如：网吧的出口线路已经由过去的几兆(M)升级到了现有的几十M，但在小型局域网络中使用比特流(BitTorrent，以下简称：BT)、迅雷等点对点P2P下载软件抢占网络带宽的下载应用时，仍然会出现在线游戏被卡、掉线的问题。

实际上，在线游戏的数据报文流量非常小，对网络带宽的要求也较低，但是由于BT、迅雷等抢占带宽的下载应用对出口带宽的大量占用，在小型局域网络例如网吧的出口，在线游戏所需要的少量带宽经常受到其它应用流量的冲击，也就经常发生游戏卡、游戏掉线、游戏中的装备丢失等情况。而现有技术中，无法在小型局域网络的出口保障在线游戏的流量，因此，在网络的出口带宽紧张时，经常会出现在线游戏卡、掉线、丢装备的现象，无法保证在线游戏的正常使用。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是：提供一种网络带宽控制装置与路由器，可以识别目标应用，并在小型局域网络的出口保障目标应用的网络带宽，从而保证该目标应用的正常在线使用。

本实用新型实施例提供的一种网络带宽控制装置，包括：

接收数据报文的接收模块；和

比较所述数据报文的报文长度是否大于报文长度阈值的比较模块；和

根据所述比较模块的比较结果，在所述数据报文的报文长度大于所述报文长度阈值时，识别所述数据报文中的传输层端口是否与访问控制列表ACL策略匹配，以及所述数据报文中的应用层载荷特征是否与特征码识别策略匹配的识别模块；和

根据所述比较模块的比较结果，对报文长度不大于所述报文长度阈值的数据报文进行转发处理，以及根据所述识别模块的识别结果，对与所述ACL策略和所述特征码识别策略都匹配的数据报文进行转发处理的转发模块；和

根据所述识别模块的识别结果，对与所述ACL策略和/或所述特征码识别策略不匹配的数据报文进行限速处理的限速模块；

所述接收模块、所述比较模块、所述识别模块、所述转发模块依次连接，所述限速模块与所述识别模块连接。

本实用新型实施例提供的一种路由器，包括本实用新型上述实施例提供的网络带宽控制装置。

根据本实用新型上述实施例提供的网络带宽控制装置与路由器，可以基于报文长度、ACL策略与特征码识别策略识别目标应用与非目标应用，例如：在线游戏与非在线游戏，并在以在小型局域网络的出口保障目标应用的网络带宽，使得即使在网络出口带宽紧张的时候，也能够保障目标应用的流量，从而保证该目标应用的正常在线使用，例如：保证不会出现在游戏卡、掉线、丢装备等现象，保证在线游戏的正常使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型网络带宽控制装置第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型网络带宽控制装置第二实施例的结构示意图；

图3为本实用新型网络带宽控制装置第三实施例的结构示意图；

图4为本实用新型网络带宽控制装置第四实施例的结构示意图；

图5为本实用新型网络带宽控制装置第五实施例的结构示意图；

图6为本实用新型网络带宽控制装置第六实施例的结构示意图；

图7为应用本实用新型实施例进行网络带宽控制的一个流程图。

具体实施方式

本实用新型基于预先设置的报文长度阈值、访问控制列表(AccessControl List，以下简称：ACL)策略与特征码识别策略，识别目标应用与非目标应用，例如：在线游戏与非在线游戏，并在以在小型局域网络的出口保障目标应用的网络带宽，使得即使在网络出口带宽紧张的时候，也能够保障目标应用的流量，从而保证该目标应用的正常在线使用，例如：保证不会出现在游戏卡、掉线、丢装备等现象，保证在线游戏的正常使用。本实用新型尤其适合应用于目标应用为小报文长度特性的在线游戏或其它应用，例如：即时通信等，本实用新型的各实施例中，数据报文可以是在线游戏的数据报文，也可以是其它小报文长度特性的应用的数据报文。

图1为本实用新型网络带宽控制装置第一实施例的结构示意图。如图1所示，该实施例的网络带宽控制装置包括接收模块11、比较模块12、识别模块13、转发模块14与限速模块15。接收模块11、比较模块12、识别模块13、转发模块14依次连接，限速模块15与识别模块13连接。其中，接收模块11用于接收数据报文。比较模块12用于比较接收模块11接收到的数据报文的报文长度是否大于报文长度阈值。识别模块13用于根据比较模块12的比较结果，在数据报文的报文长度大于报文长度阈值时，识别数据报文中的传输层端口是否与预先设置的ACL策略匹配，以及数据报文中的应用层载荷特征是否与预先设置的特征码识别策略匹配。其中，ACL策略中包括传输层的端口信息，特征码识别策略中包括应用层载荷特征。转发模块14用于根据比较模块12的比较结果，对报文长度不大于报文长度阈值的数据报文进行转发处理，以及根据识别模块13的识别结果，对与ACL策略和特征码识别策略都匹配的数据报文进行转发处理。限速模块15根据识别模块13的识别结果，对与ACL策略和/或特征码识别策略不匹配的数据报文进行限速处理。

ACL是路由器端口的指令列表，可以在路由器端口处通过ACL决定哪种类型的通信流量被转发或丢弃，例如：可以允许路由超文本传输协议(HyperText Transport Protocol，以下简称：HTTP)通信流量，而拒绝路由所有的远程登录(Telnet)通信流量，从而控制路由器端口进出的数据报文。ACL适用于所有的被路由协议，目前主要用于互联网协议(internet protocol，以下简称：IP)。ACL的基本原理是：ACL使用包过滤技术，在路由器上读取需要处理报文的第三层及第四层包头中的信息，例如：源地址、目的地址、源端口、目的端口等，根据预先设置的规则对数据报文进行过滤，例如：允许数据报文通过或者将报文丢弃，从而达到对数据报文进行访问控制的目的。ACL策略中包括传输层的端口信息，表明了IP数据报文的传输层源端口或者目的端口的端口特征，该端口特征为数据报文的长度大于报文长度阈值的目标应用的端口特征。

不同的应用通常依赖于不同的协议，而不同的协议都有其特殊的指纹，这些指纹通常是特定的字符串或者特定的比特(Bit)序列，也称为：特征码。基于特征码的识别技术通过对业务流中特定数据报文中指纹信息的检测来确定业务流承载的应用。设置特征码识别策略后，可以通过深入检测IP报文的开放式系统互联参考模型(Open System Interconnect Reference Model，以下简称：OSI)7层协议中的应用层载荷信息，并将应用层载荷信息与特征码识别策略中包括的应用层载荷特征进行匹配，从而识别应用的类型。特征码识别策略中包括的应用层载荷特征为数据报文长度大于报文长度阈值的目标应用的应用层载荷特征。通过该应用层载荷特征，就可以更加精确的识别出数据报文长度大于报文长度阈值的目标应用，例如：网络游戏，避免出现BT或者迅雷等P2P下载软件冒用该目标应用的端口发送数据报文，而将该数据报文误识别为目标应用的情况。

本发明通过识别小报文长度的数据报文，以及通过ACL策略与特征码识别策略，识别那些传输层端口和应用层载荷特征固定的数据报文，将数据报文划分为目标应用与非目标应用，对非目标应用流量进行限速，从而实现对目标应用流量的保证。由于目标应用的流量得到了保证，即使小型局域网的出口带宽出现紧张的情况，也不会造成目标应用流量的丢包，充分保证目标应用的正常业务。

在本实用新型各实施例中，报文长度阈值的一个取值可以是400字节。ACL策略中，一个可能的传输层的端口信息为：通信流量类型为传输控制协议(Transmission Control Protocol，以下简称：TCP)，目的端口号为3724；相应的，特征码识别策略中，一个可能的应用层载荷特征为：应用层载荷从第3个字节开始，包含美国信息互换标准(American Standard Code forInformation Interchange，以下简称：ASCII)字符0xed 0x01 0x00 0x00 0x9e0x21。

图2为本实用新型网络带宽控制装置第二实施例的结构示意图。如图2所示，与图1所示的实施例相比，该实施例的网络带宽控制装置还包括第一存储模块16、第二存储模块17与第三存储模块18，第一存储模块16与比较模块12连接，第二存储模块17和第三存储模块18分别与识别模块13连接。其中，第一存储模块16用于存储报文长度阈值。第二存储模块17用于存储ACL策略。第三存储模块18用于存储特征码识别策略。相应的，比较模块12比较接收模块11接收到的数据报文的报文长度是否大于第一存储模块16中存储的报文长度阈值。识别模块13识别数据报文中的传输层端口是否与第二存储模块17中存储的ACL策略匹配，以及数据报文中的应用层载荷特征是否与第三存储模块18中存储的特征码识别策略匹配。作为本实用新型的一个实施例，第二存储模块17与第三存储模块18可以一体设置。

根据本实用新型的一个具体实施例，上述网络带宽控制装置中，识别模块13具体可以包括第一识别单元101与第二识别单元102。第一识别单元101分别与第二识别单元102、第二存储模块17和比较模块12连接，第二识别单元102分别与转发模块14、第三存储模块18和限速模块15连接。其中，第一识别单元101用于根据比较模块12的比较结果，在数据报文的报文长度大于报文长度阈值时，识别数据报文中的传输层端口是否与ACL策略匹配。第二识别单元102用于根据第一识别单元101的识别结果，在数据报文中的传输层端口与ACL策略匹配时，识别数据报文中的应用层载荷特征是否与特征码识别策略匹配。相应的，转发模块14根据第二识别单元102的识别结果，对与ACL策略和特征码识别策略都匹配的数据报文进行转发处理。限速模块15根据第二识别单元102的识别结果，对与ACL策略和/或特征码识别策略不匹配的数据报文进行限速处理。如图3所示，为本实用新型网络带宽控制装置第三实施例的结构示意图。

根据本实用新型的另一个具体实施例，上述网络带宽控制装置中，识别模块13具体也可以包括第三识别单元103与第四识别单元104。第三识别单元103分别与第四识别单元104、第三存储模块18和比较模块12连接，第四识别单元104分别与第二存储模块17、转发模块14和限速模块15连接。其中，第三识别单元103用于根据比较模块12的比较结果，在数据报文的报文长度大于报文长度阈值时，识别数据报文中的应用层载荷特征是否与特征码识别策略匹配。第四识别单元14根据第三识别单元103的识别结果，在数据报文中的应用层载荷特征与特征码识别策略匹配时，识别数据报文中的传输层端口是否与ACL策略匹配。相应的，转发模块14根据第四识别单元104的识别结果，对与ACL策略和特征码识别策略都匹配的数据报文进行转发处理。限速模块15根据第四识别单元104的识别结果，对与ACL策略和/或特征码识别策略不匹配的数据报文进行限速处理。如图4所示，为本实用新型网络带宽控制装置第四实施例的结构示意图。

另外，根据本实用新型的又一个具体实施例，上述网络带宽控制装置还可以包括配置模块19，该配置模块19分别与第一存储模块16、第二存储模块17和第三存储模块18连接，用于配置报文长度阈值、ACL策略与特征码识别策略，并将配置的报文长度阈值、ACL策略与特征码识别策略分别更新至第一存储模块16、第二存储模块17与第三存储模块18。如图5所示，为本实用新型网络带宽控制装置第五实施例的结构示意图。

另外，根据本实用新型的再一个具体实施例，上述网络带宽控制装置中，限速模块15可以利用令牌桶报文限速算法技术，对与ACL策略和/或特征码识别策略不匹配的数据报文进行限速处理。令牌桶报文限速算法是目前限制网络流量速率最常使用的一种算法，基于令牌桶中是否存在令牌来指示什么时候可以发送流量。通常情况下，令牌桶报文限速算法被用来控制发送到外部网络的数据报文的数目，并允许突发数据报文的发送。在令牌桶报文限速算法中，令牌桶中的每一个令牌都代表一个数据报文字节。如果令牌桶中存在令牌，则允许发送流量；如果令牌桶中不存在令牌，则不允许发送流量。因此，如果突发门限被合理地配置并且令牌桶中有足够的令牌，那么流量就可以以峰值速率发送。令牌桶报文限速算法的基本原理如下：

假如用户配置的平均发送速率为r，则每隔1/r秒一个令牌被加入到令牌桶中；

假设令牌桶最多可以存放b个令牌，b为大于零的整数，如果一个令牌到达时令牌桶已经满了，那么这个到达的令牌会被丢弃；

当一个长度为n字节的数据报文到达时，就从令牌桶中删除n个令牌，并且数据报文被发送到外部网络，其中，n为大于零的整数；如果令牌桶中少于n个令牌，则不会从令牌桶中删除令牌，并且认为该达到的数据报文在限制的流量之外，丢弃该数据报文。

令牌桶报文限速算法允许最长b个字节的突发，但在一段时间之后，数据报文的速率将被限制成常量r。通过令牌桶报文限速算法，可以对网络出口的带宽进行限制。

利用令牌桶报文限速算法技术进行限速处理时，限速模块15可以包括测量单元201、比较单元202与限速处理单元203。测量单元201、比较单元202与限速处理单元203依次连接，测量单元201还分别与比较模块12和识别模块13连接，限速处理单元203还与转发模块14连接。其中，测量单元201用于利用令牌桶报文限速算法测量数据报文的转发速率。比较单元202用于根据测量单元201的测量结果，比较接收模块11接收到的数据报文的转发速率是否大于预设限速带宽，作为本实用新型的一个实施例，该预设限速带宽可以是转发模块14出口带宽的预设百分比，例如：90％，也可以是一个经验值。限速处理单元203用于根据比较单元的比较结果，在数据报文的转发速率不大于预设限速带宽时，指示转发模块14转发数据报文，在数据报文的转发速率大于预设限速带宽时，丢弃数据报文。如图6所示，为本实用新型网络带宽控制装置第六实施例的结构示意图。

本实用新型还提供了一种路由器，包括如图1至图6任一实施例提供的网络带宽控制装置。相应的，预设限速带宽为路由器出口带宽的预设百分比。

以下以网络游戏作为目标应用，说明本实用新型网络带宽控制装置或路由器进行网络带宽控制的应用。对于目标应用为其它小报文长度的目标应用，同样适用。

网络游戏的种类很多，每种网络游戏的报文流量也即报文长度都不一样，因此，如果能够获知网络游戏的流量特征，对网络游戏的带宽进行保障，同时对非网络游戏的带宽进行限制，就能保证网络游戏的流量在网络出口路由器上不被丢包，从而保障网络游戏的流畅，不卡、不掉线、不丢装备。本发明人通过对网吧出口流量的长期监控，以及对各种网络游戏的抓包分析发现，网络游戏的数据报文基本上都是小报文，而且报文流量都很小，大多数在400字节以下。而网吧出口路由器转发的数据报文的平均字节长度都在500字节左右，小长度数据报文的流量比例非常小。因此，对网吧出口转发的小长度数据报文进行带宽保证，就可以保证大多数网络游戏的数据报文不会被丢包。通常情况下，网络出口带宽已知。在获知网络游戏的数据报文流量后，就可以通过令牌桶报文限速算法对非网络游戏的数据报文流量进行限速，而对网络游戏的数据报文流量则不进行限速。例如：某个网吧的出口带宽为10M，则在该出口设置对非网络游戏的数据报文流量限速为9M，这样，网络游戏的数据报文流量在该出口就会有1M的带宽保证，即使该网吧进行了大量的P2P下载，也不会占用这1M的带宽，网络游戏的数据报文流量就不会因为带宽紧张而被丢包。

另外，某些网络游戏是大长度的数据报文，但是，该大长度数据报文的网络游戏具有特定特征，其IP数据报文的传输层源端口或者目的端口是固定的，并且其应用层报文载荷有固定的特征码。基于此，便可以将大长度的数据报文与预先设置的ACL策略与特征码识别策略匹配方法，识别大长度的数据报文流量是否为网络游戏，将识别出来的网络游戏数据报文流量，也纳入到带宽保证的范围，对其它的大长度的数据报文流量进行限速，从而实现对网络游戏流量的保证。

当然，满足小报文长度特性的数据报文不只是网络游戏流量，也会有其它应用，但是经过长期在网吧出口的流量监测发现，其它应用的小数据报文的报文流量都不大，不会对网络游戏的带宽造成冲击，其对网络游戏的带宽影响可以忽略。

图7为应用本实用新型实施例进行网络带宽控制的一个流程图。如图7所示，应用本实用新型的网络带宽控制装置进行网络带宽控制的流程包括：

步骤31，接收模块11接收数据报文。

步骤32，比较模块12获取接收模块11接收到的数据报文的报文长度，并比较该数据报文的报文长度是否大于预先设置的报文长度阈值，例如：400字节。若接收模块11接收到的数据报文的报文长度大于预先设置的报文长度阈值，比较模块12将数据报文转发给识别模块13，然后执行步骤33；否则，若接收模块11接收到的数据报文的报文长度不大于预先设置的报文长度阈值，比较模块12将数据报文转发给转发模块14，然后执行步骤35。

步骤33，识别模块13获取接收模块11接收到的数据报文的传输层端口，并识别数据报文中的传输层端口是否与预先设置的ACL策略匹配，其中，该ACL策略中包括传输层的端口信息，该传输层的端口信息示出IP数据报文的传输层源端口或目的端口的端口特征。若数据报文中的传输层端口与预先设置的ACL策略匹配，执行步骤34；否则，若数据报文中的传输层端口与预先设置的ACL策略不匹配，识别模块13将数据报文转发给限速模块15，然后执行步骤36。

步骤34，识别模块13获取接收模块11接收到的数据报文的应用层载荷特征，并识别该数据报文中的应用层载荷特征是否与预先设置的特征码识别策略匹配，其中，该特征码识别策略中包括应用层载荷特征，该应用层载荷特征示出IP数据报文的应用层载荷特征。若数据报文中的应用层载荷特征与预先设置的特征码识别策略匹配，识别模块13将数据报文转发给转发模块14，然后执行步骤35；否则，若数据报文中的应用层载荷特征与预先设置的特征码识别策略不匹配，识别模块13将数据报文转发给限速模块15，然后执行步骤36。

步骤35，转发模块14对数据报文进行转发处理。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤36，限速模块15采用令牌桶报文限速算法测量数据报文的转发速率，并比较该数据报文的转发速率是否大于预设限速带宽。若数据报文的转发速率大于预设限速带宽，执行步骤37；否则，若数据报文的转发速率不大于预设限速带宽，执行步骤38。若网络出口带宽为10M，则该限速带宽可以配置为9M。

步骤37，限速模块15丢弃数据报文。之后，不再执行本实施例的后续流程。

步骤38，限速模块15指示转发模块14对数据报文进行转发处理。

经过本发明人对网吧的长期监测分析，可知目前网吧热度较高的网络游戏中，数据报文长度大于报文长度阀值400字节的网络游戏主要是魔兽世界，其它网络游戏的数据报文还没有出现报文长度大于400字节的情况。魔兽世界的端口特征为：内网IP访问外网，通信流量类型为TCP协议，目的端口号为3724。魔兽世界的应用层载荷特征为：报文应用层载荷从第3个字节开始，包含ASCII字符0xed 0x01 0x00 0x00 0x9e 0x21。因此，将报文长度阈值设置为400字节，将ACL策略中包括的传输层的端口信息设置为通信流量类型为TCP协议，目的端口号为3724，将特征码识别策略中包括的应用层载荷特征设置为第3个字节开始，包含ASCII字符0xed0x01 0x00 0x00 0x9e 0x21，便可以识别出所有目前网吧热度较高的网络游戏，通过图7所示实施例的流程，便可以对网络游戏进行带宽保证。

本实用新型实施例可以基于报文长度、ACL策略与特征码识别策略识别目标应用与非目标应用，例如：在线游戏与非在线游戏，并在以在小型局域网络的出口保障目标应用的网络带宽，使得即使在网络出口带宽紧张的时候，也能够保障目标应用的流量，从而保证该目标应用的正常在线使用，例如：保证不会出现在游戏卡、掉线、丢装备等现象，保证在线游戏的正常使用。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型作限制性理解。尽管参照上述较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这种修改或者等同替换并不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种网络带宽控制装置，其特征在于，包括：

接收数据报文的接收模块；和

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

存储所述报文长度阈值的第一存储模块；和

存储所述ACL策略的第二存储模块；和

存储所述特征码识别策略的第三存储模块；

所述第一存储模块与所述比较模块连接，所述第二存储模块和所述第三存储模块分别与所述识别模块连接。

3.一种路由器，其特征在于，包括权利要求1至2任意一项所述的网络带宽控制装置。