CN112333020A - 一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析*** - Google Patents

一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，包括用于连接探针模块和关系型数据存储单元，对接入该***的网络节点进行管理和调度，并同时提供来自探针模块的网络节点数据包的可视化界面的节点管理调度模块；内存数据库模块、数据预处理模块；关系型数据存储单元；非关系型存储单元；用于对来自网络节点的数据包分析解码，将分析解码结果输送至内存数据库模块和节点调度管理模块的探针模块，针对网络中五元组数据进行网络安全监测以及数据报文解析，保障网络中的业务质量，提高网络运维效率，同时在网络规划、带宽规划、网络故障快速定位分析等方面有较强的实用功能，为数据通信提供高效、可控、可靠的技术保障。

Description

一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***
技术领域
本发明涉及数据网络技术领域，具体涉及一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***。
背景技术
随着网络流量的持续增长，网络流量构成的日益复杂，各种业务对网络质量的不断冲击，网络的运营模式由粗放式管理到精细化分级质量运营过程的转变，给网络可运维、可管理和可控制带来了更多更大的新的挑战。传统网络管理***和手段对于网络异常和性能故障，特别是网络“软故障”很难及时溯源和排除，对网络流量行为难以全面掌控，核心关键业务***的运行情况、用户使用体验也难以深入了解。
随着智能化数据网建设，通信网络及承载业务***得到迅猛发展，支撑生产、经营、管理的数据通信网络基础设施建设逐步完善。面对数据通信网管在设备监控、运行保障等方面的局限性，仅仅通过传统的网管接口获取管理信息进行管理的传统方式已经无法保证对数据通信网业务质量的有效监控，
数据网监控***分散、孤立，以往的故障处理和网络运维采用分层分级的模式，无法适应新形势下的业务端到端的维护管理要求，同时现有网络监控手段也无法适应信息业务的全新应用模式，现有的数据网络监控主要基于SNMP(简单网络管理协议)，该协议无法快速定位网络应用层流量异常、网元配置异常、五元组流量信息，无法识别网络业务层的拥塞、泛洪以及由此带来的网络瘫痪风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，以解决现有技术现有的简单网络管理协议无法快速定位网络应用层流量异常、网元配置异常、五元组流量信息，无法识别网络业务层的拥塞、泛洪以及由此带来的网络瘫痪风险的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，包括节点管理调度模块、内存数据库模块、数据预处理模块、关系型数据存储单元、非关系型存储单元以及探针模块；
探针模块，用于对来自网络节点的数据包分析解码，将分析解码结果输送至内存数据库模块和节点调度管理模块；
节点管理调度模块，用于连接探针模块和关系型数据存储单元，对接入该***的网络节点进行管理和调度，并同时提供来自探针模块的网络节点数据包的可视化界面；
内存数据库模块，用于存储探针模块对网络节点的管理与调度形成的输出数据，并通过数据预处理模块连接关系型数据存储单元；
其中，预处理模块将输出数据汇总分析后导入关系型数据存储单元。
非关系型存储单元，用于接收存储由关系型数据存储单元分析输出数据后定义的持久化数据。
作为本发明的一种优选方案，所述探针模块接入网络出口的路由器或交换机，并将由节点管理调度模块、内存数据库模块、数据预处理模块、关系型数据存储单元和非关系型存储单元形成的管理中心组件布置在网络中。
作为本发明的一种优选方案，所述节点调度管理模块包括节点调度模块、节点封装模块、节点管理模块以及显示模块；
节点调度模块，用于与已存储在关系型数据存储单元中的数据库中的数据进行交互，对已存储在关系型数据存储单元中的数据库中的数据进行增删查改；
节点封装模块，用于将来自网络节点的数据打包成数据包，发送至节点调度模块；
节点管理模块，用于与节点调度模块进行联合，对网络出口的各个节点应用的流量和所属节点的IP流量成分进行分析和监视，并将分析和监视结果发送至显示模块，由显示模块进行显示。
作为本发明的一种优选方案，所述节点管理模块利用日志功能模块及节点管理模块长期监控和分析网络出口的各个节点应用的流量和所属节点的IP流量成分形成趋势报表，并将趋势报表发送至显示模块进行显示。
作为本发明的一种优选方案，将所述探针模块布置在网络数据中心IDC的应用服务器流量出口链路的核心交换机上，将管理中心组建部署在网络数据中心IDC支持下的数据显示处理终端上，利用节点管理模块对操作所述数据显示处理终端而形成的数据业务进行分析、保证、控制和追踪。
作为本发明的一种优选方案，所述探针模块包括安全节点捕获模块、节点拓扑分析模块、拓扑节点属性分析模块以及探针布置模块；
安全节点捕获模块，用于获取部署在探针模块接入网络出口的路由器、交换机或网络数据中心IDC的应用服务器流量出口链路中已部署的安全网络节点；
节点拓扑分析模块，用于针对每个已部署安全网络节点，统计各个安全网络节点节点与父节点的流量信息，及其父节点拥有的叶子节点数量；
拓扑节点属性分析模块，用于根据节点拓扑分析模块的流量特性，获得网络节点的属性值，并根据属性值的大小，获取已部署的安全网络节点的下游节点数据关键点；
探针布置模块，用于依据获取的下游节点数据关键点设置探针。
作为本发明的一种优选方案，所述非关系型存储单元包括信息列表创建模块、事件写入模块、事件数据分析模块和更新模块；
信息列表创建模块，用于连接关系型数据存储单元，并由关系型数据存储单元映射创建在本地物理内存上的数据信息消息表；
事件写入模块，用于在关系型数据存储单元发生数据更新事件时，将数据更新事件对应的数据更新记录写入信息列表创建模块创建的数据信息消息表中；
事件数据分析模块，分析数据信息消息表中的数据内容，后进行持久化数据的定义；
更新模块，用于将持久化数据的定义对应的数据部分在本地物理内存上分配固定存储位。
作为本发明的一种优选方案，在关系型数据存储单元内设置网络节点数据包的钩子函数，用于在关系型数据存储单元产生数据更新事件时，将数据更新事件对应的数据更新记录写入钩子函数中，利用钩子函数附加事件写入模块的写入条件。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明本发明***采用全新的分布式协同测量体系架构，可以满足各种不同规模网络的部署要求。
***基于“分布式部署、集中化管理”的设计理念，安装部署简单，在需要监控的网络链路中部署***用于网络流量的采集和预处理，***所获得的结果暂时缓存在本地，单台***也能同时监测多条链路，管理分析中心负责各个网络链路中的探针的管理、各种测量任务的调度安排、海量测试数据的存储、共享和分发，并展现其上报的各类统计数据。
管理分析中心提供基于Web的用户访问模式，用户可以根据需要在任意可以接入网络的地点通过管理分析中心对探针进行测量控制或者获取需要的测量原始数据与分析结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供互联网出***换机或路由器部署探针结构示意图；
图3为本发明实施例提供IDC出口链路部署拓扑结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，包括节点管理调度模块、内存数据库模块、数据预处理模块、关系型数据存储单元、非关系型存储单元以及探针模块。
其中，探针模块，用于对来自网络节点的数据包分析解码，将分析解码结果输送至内存数据库模块和节点调度管理模块。
节点管理调度模块，用于连接探针模块和关系型数据存储单元，对接入该***的网络节点进行管理和调度，并同时提供来自探针模块的网络节点数据包的可视化界面。
内存数据库模块，用于存储探针模块对网络节点的管理与调度形成的输出数据，并通过数据预处理模块连接关系型数据存储单元。
预处理模块将输出数据汇总分析后导入关系型数据存储单元。
非关系型存储单元，用于接收存储由关系型数据存储单元分析输出数据后定义的持久化数据。
探针模块接入网络出口的路由器或交换机，并将由节点管理调度模块、内存数据库模块、数据预处理模块、关系型数据存储单元和非关系型存储单元形成的管理中心组件布置在网络中。
管理分析中心的组成部分彼此之间具有很强的独立性。
管理分析中心可以集成在单个机器中，但是当网络规模较大，网络中所部署的探针数目较多时，采用单节点的管理分析中心由于受到设备性能和存储空间的限制，无法同时支持足够多的智能分析探针。
为了提高管理分析中心所能容纳的探针数目，根据所需要监测的网络规模，管理分析中心本身采用分布式方式部署；因此，在数据处理和存储部分，需要有高性能的计算机能够在规定的采集周期内完成数据的分析和存储工作。
如图2所示，本发明***可以连接到互联网中，首先在互联网出口的路由器或交换机上部署采集探针模块，并启动对连接互联网的流量统计功能，然后在网络中部署管理分析中心模块，实现对互联网出口的应用的流量和所属IP流量成分进行分析和监视，这样的部署模式不仅能分析各种应用占用出口带宽的情况，还能监视一些非工作需要的互联网访问，提高工作效率。
网络管理员通过***提供的某段时间内的流量、应用趋势分析，可非常直观的看到网络流量是否有突然增长或突然下降的现象，并进一步分析出是哪些用户产生了最多的流量，使用了哪些应用以至于网络运转出现性能问题。并根据最终分析结果，网络管理员可快速的解决网络异常问题，保证网络正常的运行。
利用日志以及***长期监控网络带宽而形成的各类趋势报表，有助于网络管理员跟踪和预测网络链路流量的增长，从而能有效的定位网络升级需求，如增加路由服务、端口或使用更高带宽的接口。
如图3所示，本发明***也适用于利用网络(IDC)承载各种不同的关键业务的网络环境，我们可以在IDC出口链路部署一套基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，首先在IDC机房应用服务器流量出口的核心交换机部署探针模块，获取五元组流量数据，然后在办公区部署管理分析中心模块将探针获取的五元组数据进行分析检测，实现对关键网络与核心应用服务质量的分析与保证、控制与追踪通过各种业务对网络资源和网络性能的要求不尽相同；可以更加充分的发挥网络的作用，合理的控制和管理网络资源，优化整个网络性能，保证核心业务的服务质量。
针对主流业务的性能进行可靠分析，能对链路上运行的业务深度分析得出有价值的性能分析数据和统计数据；对于主流业务性能评估和优化提供了很好的依据；根据统计数据客户能轻松知晓链路中适合运行哪种业务，链路中哪种业务运行更加顺畅，有助于合理分配业务资源；根据细分数据则可定位业务性能瓶颈在何处，有助于快速解决业务性能故障问题。
进一步地，节点调度管理模块包括节点调度模块、节点封装模块、节点管理模块以及显示模块。
节点调度模块，用于与已存储在关系型数据存储单元中的数据库中的数据进行交互，对已存储在关系型数据存储单元中的数据库中的数据进行增删查改。
节点封装模块，用于将来自网络节点的数据打包成数据包，发送至节点调度模块。
节点管理模块，用于与节点调度模块进行联合，对网络出口的各个节点应用的流量和所属节点的IP流量成分进行分析和监视，并将分析和监视结果发送至显示模块，由显示模块进行显示。
节点管理模块利用日志功能模块及节点管理模块长期监控和分析网络出口的各个节点应用的流量和所属节点的IP流量成分形成趋势报表，并将趋势报表发送至显示模块进行显示。
将探针模块布置在网络数据中心IDC的应用服务器流量出口链路的核心交换机上，将管理中心组建部署在网络数据中心IDC支持下的数据显示处理终端上，利用节点管理模块对操作数据显示处理终端而形成的数据业务进行分析、保证、控制和追踪。
探针模块包括安全节点捕获模块、节点拓扑分析模块、拓扑节点属性分析模块以及探针布置模块。
安全节点捕获模块，用于获取部署在探针模块接入网络出口的路由器、交换机或网络数据中心IDC的应用服务器流量出口链路中已部署的安全网络节点。
节点拓扑分析模块，用于针对每个已部署安全网络节点，统计各个安全网络节点节点与父节点的流量信息，及其父节点拥有的叶子节点数量。
拓扑节点属性分析模块，用于根据节点拓扑分析模块的流量特性，获得网络节点的属性值，并根据属性值的大小，获取已部署的安全网络节点的下游节点数据关键点。
探针布置模块，用于依据获取的下游节点数据关键点设置探针。
非关系型存储单元包括信息列表创建模块、事件写入模块、事件数据分析模块和更新模块。
信息列表创建模块，用于连接关系型数据存储单元，并由关系型数据存储单元映射创建在本地物理内存上的数据信息消息表。
事件写入模块，用于在关系型数据存储单元发生数据更新事件时，将数据更新事件对应的数据更新记录写入信息列表创建模块创建的数据信息消息表中。
事件数据分析模块，分析数据信息消息表中的数据内容，后进行持久化数据的定义。
更新模块，用于将持久化数据的定义对应的数据部分在本地物理内存上分配固定存储位。
在关系型数据存储单元内设置网络节点数据包的钩子函数，用于在关系型数据存储单元产生数据更新事件时，将数据更新事件对应的数据更新记录写入钩子函数中，利用钩子函数附加事件写入模块的写入条件。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，其特征在于，包括节点管理调度模块、内存数据库模块、数据预处理模块、关系型数据存储单元、非关系型存储单元以及探针模块；
探针模块，用于对来自网络节点的数据包分析解码，将分析解码结果输送至内存数据库模块和节点调度管理模块；
节点管理调度模块，用于连接探针模块和关系型数据存储单元，对接入该***的网络节点进行管理和调度，并同时提供来自探针模块的网络节点数据包的可视化界面；
内存数据库模块，用于存储探针模块对网络节点的管理与调度形成的输出数据，并通过数据预处理模块连接关系型数据存储单元；
数据预处理模块用于将输出数据汇总分析后导入关系型数据存储单元；
关系型数据存储单元用于分析输出数据后定义为持久化数据；
非关系型存储单元，用于接收存储所述持久化数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，其特征在于，所述探针模块接入网络出口的路由器或交换机，用于将由节点管理调度模块、内存数据库模块、数据预处理模块、关系型数据存储单元和非关系型存储单元形成的管理中心组件布置在网络中。
3.根据权利要求2所述的一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，其特征在于，所述节点调度管理模块包括节点调度模块、节点封装模块、节点管理模块以及显示模块；
节点调度模块，用于与已存储在关系型数据存储单元中的数据库中的数据进行交互，对已存储在关系型数据存储单元中的数据库中的数据进行增删查改；
节点封装模块，用于将来自网络节点的数据打包成数据包，发送至节点调度模块；
节点管理模块，用于与节点调度模块进行联合，对网络出口的各个节点应用的流量和所属节点的IP流量成分进行分析和监视，并将分析和监视结果发送至显示模块进行显示。
4.根据权利要求3所述的一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，其特征在于，所述节点管理模块利用日志功能模块及节点管理模块长期监控和分析网络出口的各个节点应用的流量和所属节点的IP流量成分形成趋势报表，并将趋势报表发送至显示模块进行显示。
5.根据权利要求3或4任意一项所述的一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，其特征在于，将所述探针模块布置在网络数据中心IDC的应用服务器流量出口链路的核心交换机上，将管理中心组建部署在网络数据中心IDC支持下的数据显示处理终端上，利用节点管理模块对操作所述数据显示处理终端而形成的数据业务进行分析、保证、控制和追踪。
6.根据权利要求5所述的一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，其特征在于，所述探针模块包括安全节点捕获模块、节点拓扑分析模块、拓扑节点属性分析模块以及探针布置模块；
安全节点捕获模块，用于获取部署在探针模块接入网络出口的路由器、交换机或网络数据中心IDC的应用服务器流量出口链路中已部署的安全网络节点；
节点拓扑分析模块，用于针对每个已部署安全网络节点，统计各个安全网络节点节点与父节点的流量信息，及其父节点拥有的叶子节点数量；
拓扑节点属性分析模块，用于根据节点拓扑分析模块的流量特性，获得网络节点的属性值，并根据属性值的大小，获取已部署的安全网络节点的下游节点数据关键点；
探针布置模块，用于依据获取的下游节点数据关键点设置探针。
7.根据权利要求6所述的一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，其特征在于，所述非关系型存储单元包括信息列表创建模块、事件写入模块、事件数据分析模块和更新模块；
信息列表创建模块，用于连接关系型数据存储单元，并由关系型数据存储单元映射创建在本地物理内存上的数据信息消息表；
事件写入模块，用于在关系型数据存储单元发生数据更新事件时，将数据更新事件对应的数据更新记录写入信息列表创建模块创建的数据信息消息表中；
事件数据分析模块，分析数据信息消息表中的数据内容，后进行持久化数据的定义；
更新模块，用于将持久化数据的定义对应的数据部分在本地物理内存上分配固定存储位。
8.根据权利要求7所述的一种基于五元组的网络安全监测及数据报文解析***，其特征在于，关系型数据存储单元内设有网络节点数据包的钩子函数，用于在关系型数据存储单元产生数据更新事件时将数据更新事件对应的数据更新记录写入钩子函数中，利用钩子函数附加事件写入模块的写入条件。
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