CN109996250A - 检测tcp连接状态的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在网络侧检测TCP连接状态的方法，所述网络侧存储有TCP连接白名单，所述TCP连接白名单用于存储设备的身份标识与设备IP地址的对应关系。该方法包括以下步骤：获取当前发起TCP连接的设备的身份标识和IP地址；基于所述TCP连接白名单判断相对于该设备发起的历史TCP连接该设备的IP地址是否发生改变，确定该设备的TCP连接状态。根据本发明的方法，能够有效地主动检测出处于无效状态的TCP连接，以提高资源利用率，尤其适用于IP可变的终端发起的TCP连接。

Description

检测TCP连接状态的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种检测TCP连接状态的方法和装置。
背景技术
随着互联网技术和无线通信技术的发展，采用TCP/IP协议接入到互联网的设备越来越多，网络侧的服务器端需要管理的TCP连接数量也呈明显上升趋势。然而，由于诸多因素，管理TCP连接的服务器端不可避免的产生大量的无效TCP连接，例如，参见图1示意的现有技术中移动终端连接过程，当移动终端采用TCP/IP协议中的长连接模式(即一个TCP连接上可以连续发送多个数据包)建立连接并发送数据的过程中，移动终端通过3GPP协议的PS(Packet Switch)域接入公用移动通信基站，然后经由网关接入互联网络，当移动终端发送数据存在一定时间间隔时，期间PS域会关闭连接，待新的数据发送时PS域再发起新的TCP连接接入基站，在这种情况下，尽管移动终端本身的TCP连接并未关闭，但由于PS域重新发起了连接，此时移动终端再经由网关接入互联网络时已发生了IP地址变更。服务器端在接收同一个移动终端发送的数据时，由于移动终端的IP地址可能不断变更，对服务器而言会不断的创建新的TCP连接，当新的连接创建时，同一移动终端的旧有连接即变为无效连接。
然而，在现有技术中，并没有及时的检测无效TCP连接以关闭无效连接的有效机制，尤其是针对IP可变的移动终端导致的大量无效连接，从而造成服务器端存在大量无效连接占用资源并可能导致有效的TCP连接无法成功建立。
因此，需要对现有技术进行改进，以提高服务器端的资源利用率和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种检测TCP连接状态的方法和装置。
根据本发明的一方面，提供了一种在网络侧检测TCP连接状态的方法，所述网络侧存储有TCP连接白名单，所述TCP连接白名单用于存储设备的身份标识与设备IP地址的对应关系。该方法包括以下步骤：
步骤1：获取当前发起TCP连接的设备的身份标识和IP地址
步骤2：基于所述TCP连接白名单判断相对于该设备发起的历史TCP连接该设备的IP地址是否发生改变，确定该设备的TCP连接状态。
在一个实施例中，步骤2包括，在判断为所述设备的IP地址发生改变的情况下，将所述设备发起的历史TCP连接作为无效连接。
在一个实施例中，所述网络侧存储有用于保存设备的身份标识与TCP会话信息的对应关系的TCP有效连接池，所述方法还包括：
监测所述TCP有效连接池，当所述TCP有效连接池中的TCP会话信息中的上一次交互时间超过第一时间阈值时，将相应的TCP连接判定为无效连接。
在一个实施例中，所述网络侧存储有用于保存设备IP地址与TCP会话信息的对应关系的TCP总连接池，所述方法还包括：监测所述TCP总连接池，当所述TCP总连接池中的TCP会话信息的上一次交互时间超过第二时间阈值时，将相应的TCP连接判定为无效连接。
在一个实施例中，根据设备发送数据的频率和网络侧当前的TCP连接数量设置监测所述TCP总连接池的时间间隔。
在一个实施例中，所述监测TCP总连接池包括：查找所述TCP连接白名单中包含的所有设备的IP地址；定时监测所述TCP总连接池除了所述TCP连接白名单中包含的所有设备的IP地址之外的其余TCP连接；如果所述其余TCP连接的会话信息中的上一次交互时间超过第二时间阈值，将相应的TCP连接判定为无效连接。
在一个实施例中，本发明的方法还包括：将判定为无效连接的信息从所述TCP连接白名单和所述TCP有效连接池中移除。
在一个实施例中，所述设备是采用TCP/IP协议的长连接模式建立连接的移动终端。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过判断接入网络的设备的IP地址是否变化，能够主动地检测处于无效状态的TCP连接；通过定时监测能够进一步判断由于闲置导致的无效TCP连接，从而及时关闭无效连接，避免了无效连接的资源占用，提高了网络***的可靠性。
附图说明
以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：
图1示出了现有技术中移动终端的连接过程示意；
图2示出了根据本发明一个实施例的检测TCP连接状态的方法的流程图；
图3示出了根据本发明一个实施例的检测TCP连接状态的装置的架构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
根据本发明的一个实施例，提供了一种检测TCP连接状态的方法。概括而言，该方法包括创建TCP总连接池、TCP有效连接池和TCP连接白名单来存储接入到网络中的设备的身份标识(ID)、设备的IP地址以及TCP连接会话信息的对应关系；通过更新或维护上述的TCP总连接池、TCP有效连接池和TCP连接白名单来及时检测处于无效状态的TCP连接。
现参考图2，以IP可变的移动终端接入网络的情况为例，详细描述本发明方法的各个步骤。需要说明的是，说明书中所描述的方法的各个步骤并非一定是必须的，而是可以根据实际情形来省略或替换其中的一个或多个步骤。
下文以应用典型的网络通讯应用框架Mina搭建TCP连接接入服务为前提举例介绍本发明。
第一步，创建TCP总连接池。
TCP总连接池用于存储终端IP地址和TCP会话信息的对应关系，以记录所有已知和未知设备的TCP连接信息，其中，已知设备是指符合一定的认证规则并可以获取到设备的ID的设备，未知设备是指除已知设备之外的所有接入***的设备，TCP会话信息用于描述基于TCP协议进行的会话或传输，例如，包括但不限于当前TCP连接的创建时间、TCP连接的套接字地址、通信频道等。
创建TCP总连接池的过程包括：
首先，创建用于维护TCP会话信息的对象或类，本文标识为UnkownSession类，该类的成员变量用于对应TCP会话信息，表1示出了UnkownSession类包含的信息，包括TCP连接的IP地址、以毫秒表示的当前TCP会话的创建时间(createTimeMillis)、以毫秒表示的上一次的会话交互时间(lastRefreshTimeMillis)、客户端套接字地址(sender)，以及客户端通讯频道(session)等。
表1：UnkownSession
然后，定义ConcurrentHashMap类型的静态变量AllSessionPool，即TCP总连接池，建立IP地址与UnkownSession对象的键值对关系。表2示意了TCP总连接池，其用于存储终端的IP地址与所有会话信息的对应关系。
表2：TCP总连接池
IP地址1 IP地址1对应的UnkownSession对象
IP地址2 IP地址2对应的UnkownSession对象
IP地址3 IP地址3对应的UnkownSession对象
第二步，创建TCP有效连接池。
TCP有效连接池用于存储终端ID与TCP会话信息的对应关系。创建TCP有效连接池的过程包括：
首先，创建TCPSession类，用于记录验证为已知终端发起的TCP连接会话，表3示出了TCPSession类的内容，包括发起连接的终端ID(har dware_id)、以毫秒表示的当前TCP会话的创建时间(createTimeMillis)、以毫秒表示的上一次的会话交互时间(lastRefreshTimeMillis)、客户端套接字地址(sender)以及客户端通讯频道(session)等
表3：TCPSession
然后，定义ConcurrentHashMap类型的静态变量TCPSessionPool，即TCP有效连接池，用于建立终端ID与TCPSession的键值对关系，参见表4所示。
表4：TCP有效连接池
终端1的ID 终端1对应的TCPSession对象
终端2的ID 终端2对应的TCPSession对象
终端3的ID 终端3对应的TCPSession对象
第三步，创建TCP连接白名单
TCP连接白名单用于记录终端的ID与TCP连接的IP地址的对应关系。通过TCP连接白名单可以维持终端ID和TCP连接的IP地址的对应关系。
例如，创建TCP连接白名单的过程是：定义ConcurrentHashMap类型的静态变量WhiteList，即TCP连接白名单，建立终端ID与IP地址的键值对关系，以完成白名单的创建，参见表5所示。
表5：TCP连接白名单
终端1的ID IP地址1
终端2的ID IP地址2
终端3的ID IP地址3
第四步，维护TCP总连接池。
在***运行的过程中，通过更新TCP总连接池、TCP有效连接池和TCP连接白名单，以维持它们存储的信息的一致性。
具体地，在一个实施例中，维护或更新TCP总连接池包括：服务器端在TCP连接打开时，获得移动终端的IP地址，此时，还无法验证终端身份，因此仅将此连接定义为未知连接；将此IP地址与总连接池中的所有IP键值进行匹配，如果当前连接的IP地址不存在于总连接池中，说明此IP是第一次发起连接，则将此IP地址与对应的UnkownSession对象加入到总连接池中，如果成功匹配，说明此IP并非是第一次发起连接，则更新TCP总连接池中对应的UnkownSession对象中的交互时间。
第五步，维护TCP有效连接池和TCP连接白名单。
在一个实施例中，维护TCP有效连接池和TCP连接白名单的过程包括：当移动终端开始发送信息时，可以通过解析信息来验证终端身份，如果验证终端是合规的已知终端，则获取终端ID；将此终端ID与有效连接池中的ID键值进行比对，如果该ID不存在于有效连接池中，说明是一个新的有效连接，则将此终端ID与连接会话的TCPSession对象以键值对的形式加入到有效连接池，将该终端ID与IP地址以键值对的形式加入白名单；如果此终端ID存在于有效连接池中并且相对于上一次的连接IP地址已经发生了变更，则以新的IP对应的TCP连接，作为此终端的有效连接，而将此终端的历史连接(例如，上一次的连接)认为是无效连接，相应地，更新有效连接池与白名单，并在服务器端关闭此终端的发起的历史连接会话。由上述过程可知，在此实施例中，TCP有效连接池和TCP连接白名单存储的都是已知终端的有效连接的信息。
需要说明的是，本文涉及的终端ID、IP地址和TCP会话信息等均可以基于TCP/IP协议获得，例如，IP地址基于TCP协议本身可以获得，终端ID是终端在通过TCP连接发送数据包到服务器时，服务器基于TCP协议的数据包格式读取获得，对于终端ID、IP地址以及TCP会话信息的获得属于现有技术，在此不再赘述。
第六步，检测TCP连接状态。
在***运行过程中，基于TCP总连接池、TCP有效连接池和TCP连接白名单可以及时快速的检测处于无效连接状态的TCP连接。
在一个实施例中，通过终端的IP地址是否变化进行检测，例如，当获取到当前发起TCP连接的终端ID和IP地址时，在TCP连接白名单中查找该ID是否已经存在对应的IP地址，如果已经存在，则说明该设备的IP地址发生了改变，将旧的IP地址对应的连接作为无效连接，而将当前的IP地址对应的连接作为有效连接，并更新TCP有效连接池和TCP连接白名单。
进一步地，为了检测未知终端发起的非合规TCP连接和由于终端暂停发送数据导致的闲置TCP连接，还可以设置定时任务来清除TCP有效连接池和TCP总连接池中的无效连接。
在一个实施例中，通过定时监测来检测无效连接。例如，启用定时任务，以固定或非固定的时间间隔对TCP有效连接池和TCP总连接池进行检测，当TCP有效连接池中连接对应的会话信息的上一次交互时间超过预定阈值时，则认定为闲置的无效连接，将该无效连接的会话信息移出有效连接池，并从白名单中移除该会话信息的记录。又如，在监测TCP总连接池时，对记录在白名单内的TCP连接不进行检测，而仅检测其余的TCP连接，如果连接会话信息中记录的上一次交互时间超过预定阈值，则该连接是非合规的或闲置的连接，即予以关闭。在一个实施例中，根据移动终端发送数据的频率和当前的TCP连接数量设置监测有效连接池和总连接池的时间间隔，例如，设置为10分钟。
图3示出了根据本发明一个实施例的TCP检测装置的示意图。该装置300包括TCP总连接池单元310、数据解析单元320、TCP有效连接池单元330、TCP连接白名单单元340以及定时监测单元350。
TCP总连接池单元310用于创建和维护TCP总连接池；
数据解析单元320用于通过解析终端的发送的数据获得终端ID和数据内容；
TCP有效连接池单元330用于创建和维护TCP有效连接池；
TCP连接白名单单元340用于创建和维护TCP白名单；
定时监测单元350用于启动定时任务，以对TCP总连接池和TCP有效连接池进行检测。
综上所述，本发明的TCP连接状态检测方法和装置，能够通过判断IP地址是否变更来主动的感知和探测无效的TCP连接，并且主动断开无效连接，从而降低了资源消耗；通过定时监测，能够进一步判断闲置连接；此外，通过创建和维护仅存储终端ID和IP对应关系的白名单，能够提高定时检测总连接池的效率以及基于IP地址变化导致的无效连接的检测速度。
本发明的方法和装置可应用于网络侧，例如图1的TCP连接管理服务器等，检测由于IP变更、不合规或闲置等因素导致的处于无效状态的TCP连接。应理解的是，尽管本发明以移动终端为例说明了检测无效连接的方法和应用，但本发明的方法同样适用于其他的采用TCP/IP协议接入网络的设备，例如，计算机、平板电脑以及物联网设备等。
需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。
本发明可以是***、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种在网络侧检测TCP连接状态的方法，所述网络侧存储有TCP连接白名单，所述TCP连接白名单用于存储设备的身份标识与设备IP地址的对应关系，所述方法包括以下步骤：
步骤1：获取当前发起TCP连接的设备的身份标识和IP地址
步骤2：基于所述TCP连接白名单判断相对于该设备发起的历史TCP连接该设备的IP地址是否发生改变，确定该设备的TCP连接状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2包括，在判断为所述设备的IP地址发生改变的情况下，将所述设备发起的历史TCP连接作为无效连接。
3.根据权利要求1所述的方法，所述网络侧存储有用于保存设备的身份标识与TCP会话信息的对应关系的TCP有效连接池，所述方法还包括：
监测所述TCP有效连接池，当所述TCP有效连接池中的TCP会话信息中的上一次交互时间超过第一时间阈值时，将相应的TCP连接判定为无效连接。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述网络侧存储有用于保存设备IP地址与TCP会话信息的对应关系的TCP总连接池，所述方法还包括：
监测所述TCP总连接池，当所述TCP总连接池中的TCP会话信息的上一次交互时间超过第二时间阈值时，将相应的TCP连接判定为无效连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据设备发送数据的频率和网络侧当前的TCP连接数量设置监测所述TCP总连接池的时间间隔。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述监测TCP总连接池包括：
查找所述TCP连接白名单中包含的所有设备的IP地址；
定时监测所述TCP总连接池除了所述TCP连接白名单中包含的所有设备的IP地址之外的其余TCP连接；
如果所述其余TCP连接的会话信息中的上一次交互时间超过第二时间阈值，将相应的TCP连接判定为无效连接。
7.根据权利要求2至6任一项所述的方法，其中，还包括：
将判定为无效连接的信息从所述TCP连接白名单和所述TCP有效连接池中移除。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设备是采用TCP/IP协议的长连接模式建立连接的移动终端。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现根据权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，在所述存储器上存储有能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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