CN101964754A

CN101964754A - 一种基于P2P业务识别的QoS路由方法

Info

Publication number: CN101964754A
Application number: CN2010105265443A
Authority: CN
Inventors: 张顺颐; 宁向延; 谈玲; 周井泉; 周翔
Original assignee: Nanjing Post and Telecommunication University
Current assignee: Nanjing Post and Telecommunication University; Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2011-02-02

Abstract

本发明公开了一种基于P2P业务识别的QoS路由方法，本发明首先采取特征进程识别法对P2P业务进行识别，并对识别后的P2P业务进行DSCP值的标记，进而对各种要求的P2P业务进行DSCP值的分类；在此基础上再基于分布式的QoS路由方法进行QoS路由寻路，进行有区别的QoS路由分流，以此控制网络流量的持续增长所造成的网络阻塞问题，实现网络的可信性。该方法可以针对每种不同网络要求的P2P业务以及具体的网络情况，选择出满足其要求的路径，并且实现简单，易于维护管理，可以应用在核心网络中。

Description

一种基于P2P业务识别的QoS路由方法

技术领域

本发明涉及一种基于P2P业务识别的QoS路由选路方法，属于网络通信技术领域中基于P2P业务识别的网络服务质量。

背景技术

QoS(Quality of Service，服务质量)，指网络提供更高优先服务的一种能力，包括专用带宽、抖动控制和延迟（用于实时和交互式流量情形）、丢包率的改进以及不同WAN、LAN 和 MAN 技术下的指定网络流量等，同时确保为每种流量提供的优先权不会阻碍其它流量的进程。QoS 是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用***，并不需要QoS，比如 Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

同时，由于网络技术日新月异，如今，在基于TCP/IP协议的Internet网络中，越来越多的P2P（peer-to-peer，点对点）业务加入其中。例如，在众多IP分组业务中，P2P业务开始占据越来越重要的位置。P2P业务被广泛应用于即时通讯、文件共享、流媒体等方面，据统计，P2P业务占据互联网业务60%~80%的流量。但是由于P2P业务没有统一标准，自身缺乏管理和控制机制，并且P2P业务流量具有带宽吞噬等特性，导致简单的网络升级扩容无法满足网络流量增长的需要，由此给网络带来了服务质量的下降。同时，BE（best-effort，尽力而为）服务仍是目前Internet中主要的一种服务类别，所有分组在网络中被同等对待，缺少有效的管理，局部的拥塞经常发生，导致网络性能下降、应用的分组丢失和数据抖动，这进一步的加剧了网络服务质量的下滑，增加了网络的不可信性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对大量智能业务，特别是P2P业务导致的网络服务质量下滑的问题，实现P2P业务的QoS保障。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：

一种基于P2P业务识别的QoS路由方法，包括如下步骤：

步骤A，当业务数据包分组到达路由平台时，首先对业务进行分流，采用特征进程识别法对进入端口的数据流进行P2P业务识别；

A-1，当被识别的业务类型属于一般业务时，选用常规路由策略进行数据转发；

A-2，当被识别的业务类型属于P2P业务时，采用步骤B至步骤D对P2P业务进行P2P业务识别与流量控制；

步骤B，对步骤A识别出的属于P2P业务的数据流，根据每个P2P业务的进程特征，设立P2P业务特征进程分类库；

步骤C，根据每个P2P业务对网络参数的要求，对每个P2P业务设定相应的DSCP值，然后根据设定的DSCP值对各个P2P业务进行分类；

步骤D，采用P2P业务流量控制软件，对P2P业务进入路由平台的数据报的速率进行控制；所述P2P业务流量控制软件采用流量控制软件FluxEye；

步骤E，采用DSCP分类器对每个P2P业务的DSCP值进行识别，然后将各个P2P业务分入相应的路由端口等待队列；

步骤F，路由平台根据分布式的QoS路由算法进行相应的路由更新，所述分布式的QoS路由算法对每个等待队列均设置对应的更新时间，每个等待队列均对应相应的路由表结构，所述路由表结构采用策略路由中多路由表结构；

步骤G，对于每个等待队列中的P2P业务由加权调度器调度至相应路由表中的端口进行转发；

步骤H，采用计量器对步骤G转发的P2P业务数据报进行流量速率实时统计，并在计量器中设定数据流量速率阈值，此数据流量速率阈值根据路由平台处理器的实际情况设定；当实时统计的数据流量速率大于设定的阈值时，通过速率调节器对进入路由平台的P2P业务进行调节，限制进入路由平台的业务流量；

步骤I，当P2P业务的数据流转发成功后，返回步骤A。

本发明采用上述技术方案具有如下技术效果：

首先，采用本发明的基于P2P业务识别的QoS路由选路方法，能够精确、快速地识别各类业务，能够识别各种P2P业务，包括各种文本、语音、图像、视频网络流量。对P2P业务进行DSCP分类标记后，若后继路由器支持DSCP标记并支持相同的分类策略，则仅需察看标记处理该分组，可以省略业务识别与分类模块，减少分类处理和计算复杂度，以提高处理速度。

其次，采用路由平台中的队列调度管理算法和QoS路由算法，能够实现按照业务参数的不同要求，实现不同的路由转发，这样可以充分利用空闲的路由点，以解决现有网络在最短路径算法运行下所造成的拥堵问题，以提高传输质量。

总体上，本发明根据不同的QoS 路由策略划分不同的业务类，并给各业务类数据包标志DSCP 值，实现策略可配置的可信路由，达到区分服务的目的。

本发明预先设置针对各种网络要求不同的P2P业务对应的多业务路由选路策略，此处的QoS多业务路由的策略采用一种改进的分布式的QoS路由算法进行路由；这个算法是对传统分布式QoS路由的改进算法，在洪泛过程中有条件地转发请求包，并根据时延，时延抖动，带宽利用率，丢包率等条件在每个节点都维护了一定的网络状态信息，以便在转发包时计算转发条件，实现部分转发，从而减少***开销和缩短时延；有条件的转发请求包能够在降低了通信复杂度，减少了时延的情况下选择最优路径；它不仅继承了传统分布式 QoS 路由算法的优点，而且在大规模网络和重负荷情况下能有较小连接时延和较高带宽接纳率；由此可以根据这个选路策略，从满足路由条件的路由路径中选择出满足各种P2P业务要求的路由路径。

附图说明

图1为P2P业务识别与流量控制方法流程图。

图2为基于P2P业务识别的QoS路由平台原理图。

图3为一种分布式的QoS路由算法流程图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

***的具体实施分为两个部分，分别为基于P2P业务识别和流量自适应控制的***步骤和基于P2P业务识别的QoS路由平台***步骤。

1、基于P2P业务识别和流量自适应控制的***步骤

首先对进入流量进行识别与控制，即按照策略管理需求对P2P业务类别进行识别，此处所用识别方法为特征进程识别法，本发明提出了一种基于特征进程的P2P流量识别方法。进程通常可以看作是一个具有一定独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动。如果某个进程的存在能够表明一个应用程序正在***中运行，那么就可以称该进程为应用程序的特征进程。若这些特征进程同时打开了TCP端口和UDP端口，那么就可以判定这些端口产生的流量即为P2P流量。

如图1所示，本发明中具体P2P业务识别和流量控制方法流程图。本识别方法的前提是需要建立一个P2P特征进程库。P2P特征进程库是P2P特征进程名的集合，它的每一项对应一个P2P应用程序的特征进程名。通过对业务的进程分析进而判别是否P2P业务，每种P2P业务对网络的要求不一，表现出的进程特征也各不相同，可以就此设立分类的进程库，把每个P2P业务和对应进程库进行对应，进而判别出对网路要求不一的P2P业务，诸如对宽带要求较高的P2P业务和对时延要求较高的P2P业务进程特征就不一样。

如何确定某个进程为P2P进程，主要利用下面两种方法来确定：

对于公开的、众所周知的P2P应用程序，例如：QQ、BitTorrent、迅雷等等，通过下面几个步骤获取：

（1）、先运行进程枚举程序，获取当前客户机中所有运行的进程名；

（2）、运行P2P程序，再运行进程枚举程序，获取此时客户机中所有运行的进程名；

（3）、比较前后两次获取的进程名，后一次比前一次多出的进程就可确定为P2P特征进程。

对于无法用上述方法确定的进程，如果该进程也符合某些P2P特征也可确定为P2P进程。例如某个进程既使用TCP端口又使用UDP端口，便可初步确认为P2P可疑进程，接着根据可疑进程判定策略确定为P2P特征进程后，由***自动添加到特征进程库中。

在一个匹配库中预先存放各个P2P业务对应宽带，延迟，延迟抖动，丢包率等P2P流报文特征的进程特征，对进入匹配库的P2P业务进行进程特征匹配，确定该P2P业务流的具体业务类型，并标记相应的DSCP（Differentiated Services Code Point，区分服务编码点）值。由于各种P2P业务对各种参数要求不一样，如带宽，时延，时延抖动，丢包率等，可以据此对业务进行分类。所以对各种业务赋予各个业务类别的业务等级，设定相应的DSCP值。目前很多的网络设备支持DSCP，并兼容P 优先级的服务类型。然后用P2P业务流量控制软件进行控制，以此控制进入QoS路由平台的数据报的速率。

在正确识别P2P流量的基础上，可以采用限制具体进程流量的方法来控制P2P流量。方法就是利用现有的一款流量控制软件“FluxEye”，在***开发时，将该软件打包加入整个***中，在网络发生拥塞时，调用该软件。由于在P2P流量的识别过程中，已经建立了一个特征进程库，因此，每次调用软件时，都可以将现成的特征进程库装载进“FluxEye”的配置中。它的工作原理就是监控***中正在运行的各个进程，并按照设定的值对P2P进程限速。

P2P业务识别和流量控制由策略管理器统一管理，这时根据可定制的策略管理器提供的策略与当前速率调节器的统计值对识别后的业务类执行自适应流量控制，以减缓流量突发性，并丢弃网络异常流量。

2、基于P2P业务识别的QoS路由平台***步骤

现有网络遵循基本路由算法，即最短路径算法，由此导致网络最短路由途径长时间不堪重负，导致网络性能下降，影响传输质量，而未发挥作用的其余路径则相对空闲。这种尽力而为的转发机制使网络层无法保证传输质量可靠性的要求。由此，本发明提出一种改进的QoS路由平台的设计，该平台能够根据网络流量所包含的各种P2P业务的特点，即每种业务对丢包率、带宽、时延、时延抖动等参数要求不一样，对每种进入路由平台的智能业务进行分类。然后对相应业务进行QoS路由选路，以使得业务流能够通过符合条件的路径进行转发。

如图2所示，P2P业务识别以后进行分类的原则如下：各种业务要求的主要参数不同从而标记的DSCP值不同，这里根据前面DSCP的标记值进行分类。

分类的结果是各种参数不同的业务进入各个相关队列，等待加权调度器进行调度转发，加权调度器的权重取决于各个业务类的所需求的带宽值大小；此处也可以根据需要将其调成其他参数以决定权重。在加权调度器的后面设置数据流量计量器以统计速率，并在数据流量计量器中设定一定的阈值，当数据流量大于此阈值时可通过速率调节器调节进入路由平台的数据流，以达到路由平台的自适应控制。

为了满足多重路由选择的目的，即为了各个业务按照其参数选择路由—QoS路由，本发明设计了多队列和多路由表结构。每个DSCP值不同的业务数据流根据相应的队列管理算法进行队列选择，每个主动队列对应相应的路由表，路由表的更新通过相应的QoS路由算法进行更新。

如图3所示，对于QoS路由算法，本发明采用一种改进的分布式的QoS路由算法，此算法在中间节点转发请求包时，根据累计时延进行转发测试，减少了通信复杂度。在目的节点，根据一定策略从可行路径中选择参数最优路径发回应答。在洪泛过程中有条件地转发请求包，并根据时延，时延抖动，带宽利用率，丢包率等条件在每个节点都维护了一定的网络状态信息，以便在转发包时计算转发条件，实现部分转发，从而减少***开销和缩短时延。有条件的转发请求包能够在降低了通信复杂度，减少了时延的情况下选择最优路径。它不仅继承了传统分布式 QoS 路由算法的优点，而且在大规模网络和重负荷情况下能有较小连接时延和较高带宽接纳率。

这样的设计可以达到使不同业务按照不同路由进行转发，使得最短路径的超负荷得以释放，空闲链路得以充分使用，从而保证了业务流的传输质量得以提高，实现网络的可靠性。

本发明提出对现有路由平台进行改变，对路由器进行队列管理和调度管理，并通过QoS路由算法进行选路，对各种参数要求不一样的P2P业务进行合适的路径传输。有条件的转发请求包能够在降低了通信复杂度，减少了时延的情况下选择最优路径。它不仅继承了传统分布式 QoS 路由算法的优点，而且在大规模网络和重负荷情况下能有较小连接时延和较高带宽接纳率。由此可以根据这个选路策略，从满足路由条件的路由路径中选择出满足各种P2P业务要求的路由路径。各个路由平台分别从各自的域内的所有路径中选择出满足每种P2P业务对应的QoS路由路径，然后，从所选择的满足每种P2P业务对应的QoS路由路径中选出满足指定对应P2P业务的QoS路由路径。各个路由平台分别从域间的所有路径中选择出满足每种P2P业务对应的QoS路由路径，然后，从所选择的满足每种P2P业务对应的QoS路由路径中选出满足指定对应P2P业务的QoS路由路径，以此达到对各种业务的分流，减小网络的拥塞，增大网络的利用率和可信性。

Claims

1.一种基于P2P业务识别的QoS路由方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤I，当P2P业务的数据流转发成功后，返回步骤A。