TWI762995B

TWI762995B - 網路訊務流通信點標記系統及方法

Info

Publication number: TWI762995B
Application number: TW109126890A
Authority: TW
Inventors: 林昱辰; 徐鈺瀅; 高彬; 張翔猛
Original assignee: 中華電信股份有限公司
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2022-05-01
Also published as: TW202207668A

Abstract

一種網路訊務流通信點標記系統及方法，係迅速判定網路訊務流之位址所屬之通信點，以將各該位址標記為所屬之通信點，再進行彙整運算以產生關於網路訊務流之彙整資料。

Description

網路訊務流通信點標記系統及方法

本發明係有關網路訊務流，且特別有關一種網路訊務流通信點標記系統及方法。

近年來新型的軟體定義廣域網路(software-defined wide area network,SD-WAN)開始普及，跨國企業的網路流量分析系統必需提供總公司至分公司之間的整體流量，或是分公司之間的整體流量，而這是一般網路分析所做不到的，一般網路分析只能做到網際網路協定(Internet Protocol，簡稱IP)位址之間的訊務流分析，於網路訊務流(network flow)上標記通信點是一種解決方式。由於訊務流屬於巨量等級資料量，傳統通信點標記方式之時間複雜度較高，對於積極攻案的電信商來說，每秒需處理數萬筆訊務量，恐難以支撐。另外，規模較大的公司具有大量通信點，其數量會提高複雜度，以至於傳統通信點之標記難以實作。因此，無論是在成本與效率上，均遇到極大的困難。

為解決上述問題，本發明提供一種網路訊務流通信點標記系統，包括：前處理模組，用於根據複數通信點之複數網段產生複數邊界值，以將各該邊界值標記為該等通信點中之一者或未知通信點；標記模組，用於接收至少一訊務流資訊，及比對各該訊務流資訊之訊務流位址和該等已標記之邊界值，以判定各該訊務流位址所屬之通信點，且將各該訊務流位址標記為所屬之該通信點，其中，各該訊務流位址所屬之該通信點為該等通信點中之一者或該未知通信點；以及彙整模組，用於將該至少一已標記之訊務流資訊進行彙整運算，以產生該至少一已標記之訊務流資訊之彙整資料。

本發明另提供一種網路訊務流通信點標記方法，包括：根據複數通信點之複數網段產生複數邊界值，以將各該邊界值標記為該等通信點中之一者或未知通信點；接收至少一訊務流資訊；比對各該訊務流資訊之訊務流位址和該等已標記之邊界值，以判定各該訊務流位址所屬之通信點，其中，各該訊務流位址所屬之該通信點為該等通信點中之一者或該未知通信點；將各該訊務流位址標記為所屬之該通信點；以及進行彙整運算以產生該至少一已標記之訊務流資訊之彙整資料。

本發明之網路訊務流通信點標記系統及方法，係迅速判定訊務流位址所屬之通信點，以將各該訊務流位址標記為所屬之通信點，再進行彙整運算以產生訊務流資訊之彙整資料，以供繪圖等應用，藉以降低成本且提高效率。

10:網路訊務流通信點標記系統

100:使用者介面

200:資料庫模組

300:訊務流來源

400:前處理模組

401:資料接收元件

402:網段處理元件

403:位址數值處理元件

404:通信點標記元件

500:儲存模組

600:標記模組

601:訊務流解碼元件

602:位址數值轉換元件

603:範圍搜尋元件

604:通信點標記元件

700:彙整模組

701:索引元件

702:儲存元件

703:彙整元件

800:繪圖模組

801:資料接收元件

802:樣式配置

803:可視化元件

S210~S260:方法步驟

S310~S360:方法步驟

S410~S470:方法步驟

圖1為根據本發明一實施例的一種網路訊務流通信點標記系統的方塊圖。

圖2、圖3及圖4為根據本發明一實施例的一種網路訊務流通信點標記方法的流程圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

圖1為根據本發明一實施例的一種網路訊務流通信點標記系統10的方塊圖。

網路訊務流通信點標記系統10至少包括使用者介面100、資料庫模組200、訊務流來源300、前處理模組400、儲存模組500、標記模組600、彙整模組700、以及繪圖模組800。

使用者介面100可為行動裝置、電腦或伺服器之處理器可執行的應用程式之圖形使用者介面或網頁介面。

訊務流來源300可為網路裝置，例如路由器(router)、交換器(switch)、電腦或伺服器，用於分析統計網路中的訊務流並提供其摘要資訊(以下簡稱為訊務流資訊)。

前處理模組400包括資料接收元件401、網段處理元件402、位址數值處理元件403、以及通信點標記元件404。

標記模組600包括訊務流解碼元件601、位址數值轉換元件602、範圍搜尋元件603、以及通信點標記元件604。

彙整模組700包括索引元件701、儲存元件702、以及彙整元件703。

繪圖模組800包括資料接收元件801、樣式配置802、以及可視化元件803。

圖1所示之各模組和各元件均可為軟體、硬體或韌體，若為硬體，則可為具有資料處理與運算能力之處理單元、處理器、電腦或伺服器，若為軟體或韌體，則可包括處理單元、處理器、電腦或伺服器可執行之指令，亦可包括其操作相關之資料。

另外，圖1所示之使用者介面100、訊務流來源300、以及各模組和各元件可部署於同一主機(例如處理單元、電腦或伺服器)整合運作，或採分散式運作，如採分散式運作，則可透過網路傳輸介面(例如TCP/IP網路傳輸介面)接收與傳遞資料。

圖2至圖4為根據本發明一實施例的一種網路訊務流通信點標記方法的流程圖。

網路訊務流通信點標記系統10可用於執行圖2至圖4所示之網路訊務流通信點標記方法。以下將參照圖1至圖4說明網路訊務流通信點標記系統10之操作及功能，與其執行之網路訊務流通信點標記方法。

首先，在步驟S210，使用者介面100接收使用者輸入之複數通信點，以及各該通信點之網段，再將這些通信點和網段儲存於資料庫模組200。

具體而言，通信點可定義為有複數網路裝置聚集之地點，例如一家企業的辦公室即可視為一個通信點。若該企業具有分布於複數地點之複數分公司，則每一分公司均可視為一個通信點。這些通信點透過同一網路(例如TCP/IP網路)互相連接。每個通信點可有一或多個網段，每個網段為分配予所屬通信點使用之至少一個連續的網路位址。

例如，使用者在使用者介面100輸入四個通信點A~D及其網段，其中，通信點A有一個A等級(class A)網段，其網路位址為10.0.0.0/8；通信點B有兩個C等級(class C)網段，其網路位址分別為10.144.20.0/24及210.220.230.0/24；通信點C僅有一個網段，且該網段僅有一個網路位址57.100.80.21；通信點D有一個B等級(class B)網段，其網路位址為133.66.0.0/16。

然後，在步驟S220，前處理模組400自資料庫模組200取得使用者介面100所儲存之通信點和網段，並根據該等通信點和網段產生複數邊界值，再將各該邊界值標記為該等通信點中之一者，或標記為未知通信點。

詳言之，請參照圖3，其為步驟S220之詳細流程圖。首先，在步驟S310，資料接收元件401自資料庫模組200取得使用者介面100所儲存之通信點和網段，並驗證其正確性，例如檢查其位址格式是否正確，如果不正確，則不進行下列步驟，如果正確，則進至步驟S330，網段處理元件402取出各網段之頭端位址和尾端位址。以通信點A~D之網段為例，各網段的頭端位址和尾端位址如下列之表1所示。

接著，在步驟S340，位址數值處理元件403將各網段的頭端位址和尾端位址先轉換為二進位數再轉換為浮點數，或跳過二進位數而直接轉換為浮點數，以供後續排序與運算。

例如，延續上述範例，通信點A~D之各網段的頭端位址和尾端位址所轉換的浮點數(以下簡稱為頭端浮點數和尾端浮點數)分別如下列之表2所示。

然後，在步驟S350，通信點標記元件404根據上述浮點數產生及標記各網段的邊界值。詳言之，通信點標記元件404將各網段之頭端浮點數減去一個預設浮點數，所得之浮點數即為網段之頭端邊界值，其中，所述預設浮點數大於0且小於1。對於每一個頭端邊界值，若該頭端邊界值對應之頭端位址所屬之網段為所有通信點之網段中的另一網段之一部分(即大網段包括小網段)，則通信點標記元件404將該頭端邊界值標記為該另一網段所屬之通信點，否則通信點標記元件404將該頭端邊界值標記為未知通信點。另外，通信點標記元件404將各網段之尾端浮點數設為網段之尾端邊界值，且將尾端邊界值標記為轉換前之尾端位址所屬之通信點。

例如，該預設浮點數為0.1，則通信點A~D之各網段的頭端邊界值和尾端邊界值分別如下列之表3所示。

通信點標記元件404會在這些邊界值之外補上該網路之位址格式所對應的最小值所轉換之浮點數作為最小邊界值，再補上該網路之位址格式所對應的最大值所轉換之浮點數作為最大邊界值，將該最小邊界值和該最大邊界值標記為未知通信點，並將全部邊界值依數值排序。

例如，根據上述之通信點A~D的5個網段，可得到下列表4中的12個已排序之邊界值，其中，0000000000.0和4294967296.0分別為網路之 IPv4位址格式所對應的最小值和最大值所轉換之最小邊界值和最大邊界值。因為通信點B之網段10.144.20.0/24為通信點A的網段10.0.0.0/8之一部分，故通信點B之網段10.144.20.0/24之頭端邊界值0177214463.9被標記為通信點A，其餘網段之頭端邊界值則被標記為未知通信點。

最後，在步驟S360，通信點標記元件404將例如表4所示的全部已排序之邊界值儲存於儲存模組500。

接下來，回到圖2之方法流程，在步驟S230，標記模組600自訊務流來源300接收至少一訊務流資訊。各該訊務流資訊包括兩個訊務流位址，即對應之訊務流的來源位址和目的地位址。此外，在步驟S230，標記模組 600也自儲存模組500取得已排序之邊界值，並比對各該訊務流資訊之訊務流位址和該等已排序之邊界值，以判定各該訊務流位址所屬之通信點，且將各該訊務流位址標記為所屬之通信點，其中，各該訊務流位址所屬之通信點為使用者輸入之通信點中之一者或未知通信點。

詳言之，請參照圖4，其為步驟S230之詳細流程圖。首先在步驟S410，訊務流解碼元件601接收訊務流來源300所提供之至少一訊務流資訊，接著在步驟S420，將該至少一訊務流資訊解碼，以在步驟S430取出訊務流資料中之訊務流位址，再將這些訊務流位址提供給位址數值轉換元件602，其中，訊務流資訊可有多種規格，例如NetFlow、IPFIX、sFlow、CFlow、JFlow及NetStream。

圖1所示之實施例中，標記模組600僅包括單一訊務流解碼元件601，該訊務流解碼元件601即可解碼各種訊務流資訊。在另一實施例中，標記模組600可包括複數訊務流解碼元件601，其各自負責解碼不同種類的訊務流資訊。

然後在步驟S440，位址數值轉換元件602將各該訊務流位址轉換為二進位數再轉換為浮點數，或跳過二進位數而直接轉換為浮點數。

例如，訊務流位址10.144.200.50所轉換之二進位數為00001010 10010000 11001000 00110010，再轉換之浮點數為0177260594.0。

然後在步驟S450，範圍搜尋元件603自儲存模組500取得前處理模組400存入的已排序之邊界值，且自位址數值轉換元件602取得各該訊務流位址所轉換的浮點數，再使用範圍搜尋(range search)演算法比對各該訊務流位址所轉換的浮點數和該等已排序之邊界值，以判定各該訊務流位址所屬之通信點。

詳言之，對於各該訊務流位址所轉換的浮點數F，該範圍搜尋演算法係根據浮點數F於該等已排序之邊界值中搜尋相鄰之兩邊界值X及Y，使得X<F<=Y，範圍搜尋元件603可藉此將浮點數F對應之該訊務流位址判定為屬於邊界值Y所標記之通信點。該範圍搜尋演算法可使用二分搜尋法(binary search)或其他搜尋法於該等已排序之邊界值中搜尋對應浮點數F之邊界值X及Y。

以表4中已排序之邊界值為例，訊務流位址9.244.89.4對應之浮點數F為0167008516.0，其對應之邊界值X及Y分別為0000000000.0及0167772159.9，故訊務流位址9.244.89.4可判定為屬於邊界值Y所標記之未知通信點；訊務流位址10.90.123.212對應之浮點數F為0173702100.0，其對應之邊界值X及Y分別為0167772159.9及0177214463.9，故訊務流位址10.90.123.212可判定為屬於邊界值Y所標記之通信點A；訊務流位址10.144.20.91對應之浮點數F為0177214555.0，其對應之邊界值X及Y分別為0177214463.9及0177214719.0，故訊務流位址10.144.20.91可判定為屬於邊界值Y所標記之通信點B；依此類推。由表4及上述說明可知，若有大網段包括小網段的情況，則訊務流位址所屬之通信點之判定以小網段為優先。

接著在步驟S460，通信點標記元件604根據範圍搜尋元件603的判定結果，將各該訊務流位址標記為所屬之通信點(使用者輸入之某一通信點或未知通信點)。

例如，上述之訊務流位址9.244.89.4、10.90.123.212及10.144.20.91可分別標記為未知通信點、通信點A及通信點B。標記了訊務流位址，相當於標記了訊務流位址所屬的訊務流資訊。

然後在步驟S470，通信點標記元件604將已標記之全部訊務流資訊存入彙整模組700，其中，彙整模組700可包括資料庫，以儲存已標記之訊務流資訊。

接著回到圖2流程，在步驟S240，彙整模組700進行彙整運算以產生已標記之訊務流資訊之彙整資料。詳言之，索引元件701自通信點標記元件604接收已標記之訊務流資訊，將已標記之訊務流資訊儲存於儲存元件702，並為這些訊務流資訊編製索引，以加快彙整元件703進行彙整運算時對於訊務流資訊之檢索及統計。

儲存元件702可為資料庫，而上述索引可為資料庫之索引。每一筆訊務流資訊可包括複數參數，例如已標記之訊務流位址，另外還可包括其他分析對應之訊務流所得之參數，例如時間戳記、服務類型及流量中之至少一者。該服務類型例如可為超文本傳輸協定(Hyper Text Transfer Protocol,HTTP)、簡單郵件傳輸協定(Simple Mail Transfer Protocol,SMTP)、網域名稱系統(Domain Name System,DNS)、或簡單網路管理協定(Simple Network Management Protocol,SNMP)等各種常見之網路服務。

由彙整元件703進行之彙整運算係根據已標記之訊務流資訊所包括之上述參數進行各種統計彙整，以產生該彙整資料。然後，彙整元件703將該彙整資料傳送至繪圖模組800。

在另一實施例中，使用者可在使用者介面100輸入對於該彙整資料之需求條件，且彙整元件703可具有搜尋引擎之功能，以根據該需求條件查詢、搜尋和/或統計儲存元件702所儲存之訊務流資訊與其中之各項參數，再根據上述查詢、搜尋和/或統計之結果進行彙整，以產生該彙整資料。

例如，根據使用者輸入之需求條件，該彙整資料可包括使用者所選擇之通信點之間的流量統計，還可以包括時間區間與服務類型的相關統計。

然後在步驟S250，繪圖模組800根據該彙整資料繪製圖形，再將該圖形傳送至使用者介面100。詳言之，資料接收元件801接收彙整元件703傳送之該彙整資料。樣式配置802包括各種圖表之可視化樣式設定，例如有關各種圖表之外觀、形狀、位置與顏色之設定。可視化元件803根據該彙整資料及樣式配置802繪製該圖形，再將該圖形傳送至使用者介面100，最後進至步驟S260，使用者介面100呈現該圖形。

再一實施例中，該圖形可包括根據該彙整資料產生之各種統計圖表。使用者介面100可為應用程式之圖形使用者介面或網頁介面，可用顯示方式呈現該圖形。或者，使用者介面100可包括顯示器或投影機之類的顯示裝置，可用顯示或投影方式呈現該圖形。

綜上所述，本發明具有下列優點與功效：

(1)本發明提供一種網路訊務流通信點標記系統及方法，係分析企業多通信點間整體網路流量狀況，並使標記訊務流資訊所需之時間複雜度大幅減少，以支撐SD-WAN新型網路在跨國多據點間整體網路流量分析需求。

(2)本發明提供一種即時顯示之方法，可依使用者之需求條件查詢後將已標記之訊務流資訊進行圖形繪製，以高效方式進行資料計算、圖形繪製及結果呈現，無需再進行複雜之人工計算動作，藉以提升作業效率及使用者滿意度。

(3)相較於先前之技術皆較著重於訊務流資料分析計算之演算法，對於通信點資訊皆較少著墨，本發明以自動化之系統及方法快速且準確地計算出企業間各通信點之訊務流資料，可減少人為手工介入之延滯及錯誤機率，並大幅加快資料處理之效率。

上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。