一种业务流识别方法和系统以及业务流计费方法和系统

摘要

本发明涉及数据计费技术，针对现有端口识别法操作过程繁琐、流量特征识别法扩展性差和深度包检测法无法处理加密报文的缺陷，提供一种业务流识别方法和系统以及业务流计费方法和系统。业务流识别方法包括：采集所述业务流的多个传输特征；对于每一传输特征，依据该传输特征的类型读取其对应的特征权重，以计算该传输特征的贡献值；计算多个传输特征的贡献值之和，据此识别业务流类型。本发明还提供了一种业务流识别系统以及业务流计费方法和系统。本发明可实现业务流类型的准确识别；计算贡献值时依据的特征权重可预先设置，且可依具体需要任意改变；计算所需数据与数据包中封装的具体内容无关，因此同样适用于加密的报文；过程简单，易于实现。

说明书

技术领域

本发明涉及数据计费技术，更具体地说，涉及一种业务流识别方法和系统以及计费方法和系统。

背景技术

随着移动网络、固定网络和互联网的融合，基于IP的数据包传递已成为一种趋势，这不仅改变了原有网络运营的模式，而且对网络监控及其计费的影响也很大。业务计费、内容计费逐渐成为网络计费的趋势，但如何进行快速准确的业务识别是选择计费方式的前提。

业务识别是指根据数据包的相关特征来识别该数据包所对应的业务类型。而相比对数据包业务类型的识别，对业务流的识别则显得更有实用价值。业务流一般是指具有相同的源IP、目的IP、源端口、目的端口、协议类型、开始时间和结束时间等属性的数据包的集合。而在具体实现过程中，一般仅以源IP、目的IP、源端口、目的端口、协议类型为基准来识别业务流，即具有相同五元组属性(源点IP地址、目的点IP地址、源端口号、目的端口号、协议标识号)的数据包构成一个业务流。

现有的业务流识别方法有端口识别法、流量特征识别法(TLI)和深度包检测法(DPI)。

端口识别法首先析取路由器中的包头信息(包括IP层所承载的上层协议的协议号，数据包的源地址、目的地址、源端口和目的端口)，然后与预先设定的规则进行比较，根据比较的结果得出其业务类型。目前，这种简单的五元组ACL(Access Control List，访问控制列表)技术已经相当成熟，在各个层次的路由设备(包括城域汇聚、城域核心、骨干接入、骨干汇聚、骨干核心)中均能得到较好的支持，尤其是在高端设备中能够以硬件方式进行高效处理，因此得到了大规模的部署。这种方法的不足之处主要体现在配置过程繁琐，整个过程均需手工操作完成；各个设备的配置规则完全独立，无法实现联合控制；对具体业务的识别能力很差；使用简单的规避手段就可透过检查。

流量特征识别法(TLI，Transport Layer Identification)通过对传输层数据包进行分析并结合其表现出来的流量特征，来识别某个网络流属于何种业务。上述流量特征可以是报文中的特征字符串，也可以是应用行为特征，或者是一些统计特征。基于统计特征的识别方法在实时流量识别应用存在困难。流量特征识别法存在的一个缺陷是扩展性差，需要大量的事前分析来确定排他特征。因此其在目前的前多媒体应用中尚不多见。

深度包检测法(DPI，Deep Packet Inspection)采用协议分析与还原技术，提取网络应用层数据，通过分析其载荷所包含的协议特征值，来判断网络流量的业务类型。它以业务流的连接为对象，深入分析业务的高层协议内容，结合数据包的深度特征值检测和协议行为的分析，以达到应用层网络协议识别为目的。该方法能够了解和分析应用层(第七层)的数据流，如在HTTP格式中，DPI设备能够识别正被访问的HTTP主机，并执行HTTP重定向。IP流量应用级分类，实现对特定用户或用户群信息存储服务的实时分析与控制。DPI的识别法包括基于“特征字”的识别、应用层网关识别、行为模式识别三种。但DPI很难处理加密的报文。

因此，需要一种业务流识别方案，来克服上述三种方法存在的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有端口识别法操作过程繁琐、流量特征识别法扩展性差和深度包检测法无法处理加密报文的缺陷，提供一种业务流识别方法和系统以及计费方法和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种业务流识别方法，用于识别业务流类型，包括如下步骤：

S1、采集所述业务流的多个传输特征；

S2、对于每一传输特征，依据该传输特征的类型读取其对应的特征权重，以计算该传输特征的贡献值；

S3、计算多个传输特征的贡献值之和，据此识别业务流类型。

在本发明提供的业务流识别方法中，所述业务流的类型为以下类型其中之一：

弹性流；

稳定流。

在本发明提供的业务流识别方法中，所述传输特征为下列特征其中之一：

时延；

抖动；

丢包率；

带宽。

在本发明提供的业务流识别方法中，所述步骤S3进一步包括，若所述多个传输特征的贡献值之和大于预先设定的门限值，则该业务流为稳定流；否则，该业务流为弹性流。

本发明还提供了一种业务流计费方法，用于对业务流进行计费，包括如下步骤：

A1、识别业务流类型；

A2、依据业务流类型对其进行计费，

所述步骤A1进一步包括：

S1、采集所述业务流的多个传输特征；

S2、对于每一传输特征，依据该传输特征的类型读取其对应的特征权重，以计算该传输特征的贡献值；

S3、计算多个传输特征的贡献值之和，据此识别业务流类型。

本发明还提供了一种业务流识别系统，用于识别业务流类型，包括：

采集模块，用于采集所述业务流的多个传输特征；

贡献值计算模块，与采集模块通信连接，用于对于每一传输特征，依据该传输特征的类型读取其对应的特征权重，以计算该传输特征的贡献值；

判断模块，与贡献值计算模块通信连接，用于计算多个传输特征的贡献值之和，据此判定业务流类型。

在本发明提供的业务流识别系统中，所述业务流的类型为以下类型其中之一：

弹性流；

稳定流。

在本发明提供的业务流识别系统中，所述传输特征为下列特征其中之一：

时延；

抖动；

丢包率；

带宽。

在本发明提供的业务流识别系统中，所述判断模块用于将所述多个传输特征的贡献值与预先设定的门限值进行比较，若所述多个传输特征的贡献值之和大于预先设定的门限值，则判定该业务流为稳定流；否则，判定该业务流为弹性流。

本发明还提供了一种业务流计费系统，用于对业务流进行计费，包括：

识别模块，用于识别业务流类型；

计费模块，与识别模块通信连接，用于依据业务流类型对其进行计费，

所述识别模块进一步包括：

采集模块，用于采集所述业务流的多个传输特征；

贡献值计算模块，与采集模块通信连接，用于对于每一传输特征，依据该传输特征的类型读取其对应的特征权重，以计算该传输特征的贡献值；

判断模块，与贡献值计算模块通信连接，用于计算多个传输特征的贡献值之和，据此判定业务流类型。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果，依据业务流每一传输特征的特征权重来计算其贡献值，再依据各贡献值之和来判定业务流的类型，可实现业务流类型的准确识别；计算贡献值时依据的特征权重可预先设置，且可依具体需要任意改变，因此可适用于任意业务流的识别；计算所需数据与数据包中封装的具体内容无关，因此同样适用于加密的报文；整个过程操作简单，易于实现。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是依据本发明一较佳实施例的业务流识别方法的流程图；

图2是依据本发明一较佳实施例的计费方法的流程图；

图3是依据本发明一较佳实施例的业务流识别系统的结构示意图；

图4是依据本发明一较佳实施例的业务流计费系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是依据本发明一较佳实施例的业务流识别方法100的流程图。如图1所示，方法100开始于步骤102。

随后，在下一步骤104，采集业务流的多个传输特征。所述传输特征包括例如但不限于业务流在传输过程中的时延、抖动、丢包率和所占用的带宽等。

时延指业务流从发送端到接收端所需要的传输时间间隔，影响时延的因素主要有传播延迟、链路速度延迟、交换和路由延迟、排队延迟等。

抖动指在一段策略时间间隔内，最大的业务流传输时延和最小的业务流传输时延的差值。

丢包率指业务流在两点之间传输时丢失部分的数量与发送的业务流总量的比值。当网络拥塞、传输损伤、超过生存期TTL时，就可能发生丢包。

带宽也叫吞吐量，指IP业务流的传输速率，可用平均速率和峰值速率表示。

随后，在下一步骤106，读取各传输特征的特征权重，计算每一传输特征的贡献值。

随后，在下一步骤108，对各个传输特征的贡献值求和，计算业务流的类型特征值。

随后，在下一步骤110，依据业务流的类型特征值判定业务流的类型，例如弹性流或者稳定流。

最后，方法100结束于步骤112。

下文以具体实例来描述方法100中的各个步骤。

由上文所述可知，类型特征值与各个传输特征之间的关系可通过公式1来描述：

y＝β₀+β₁x₁+β₂x₂+β₃x₃+β₄x₄      (公式1)

其中，y为类型特征值；x₁～x₄分别代表采集得到的时延(单位为ms)、抖动(单位为ms)、丢包率(万分之一)和所占用的带宽(KB)等传输特征，β₁～β₄分别代表时延、抖动、丢包率和所占用的带宽所对应的特征权重。由上文所述可知，除了时延、抖动、丢包率和所占用的带宽之外，传输特征中还可包含其他参数。由于这些其他参数对类型特征值的大小影响不大，因此可用β₀来代表时延、抖动、丢包率和带宽这四个传输特征以外的其他所有传输特征对类型特征值的影响。β₁x₁～β₄x₄分别代表时延、抖动、丢包率和所占用的带宽所对应的贡献值。在经过上述公式1计算得到类型特征值y之后，可比对预先设定的门限值来确定业务流的类型，例如，可将门限值设为0.5，同时定义若0.5<y<1，则业务流类型为稳定流，若0<y<0.5，则业务流类型为弹性流。

在依据上述公式1来计算类型特征值y之前，首先需要确定公式1中的各个特征权重β₁～β₄，以及β₀的值，上述参数的确定过程也可依照公式1来进行。例如，首先采集多个业务流的传输特征，所采集的业务流既包括稳定流，又包括弹性流，对于稳定流，将其类型特征值设为1，对于弹性流，将其类型特征值设为0，采集得到的多组传输特征如下列表1所示：

 

表1

即：

y^T＝(1，0，0，0，0，1，1，0，0)

$X=\left(\begin{array}{ccccc}1& 8& 1& 0.009993& 56\\ 0& 15& 24& 0.004132& 178\\ 0& 14& 1& 0& 97\\ 0& 18& 9& 0& 143\\ 0& 10& 4& 38.664& 132\\ 1& 7& 1& 0.21069& 71\\ 1& 13& 0& 112410& 38\\ 0& 15& 1& 1391.1& 134\\ 0& 14& 1& 1086.9& 130\end{array}\right)$

因而可求得$\beta =\left(\begin{array}{c}1.850067\\ -0.03720974\\ 0.027485937\\ 0.0000004239\\ -0.01083945\end{array}\right).$

接下来，对于需要判定其类型的业务流，便可依据上述公式1和刚刚计算得出的传输特征的特征权重来判定其业务类型。例如对于下列一组传输特征：

 

表2

可依据时延、抖动、丢包率和所占用的带宽的具体数值(如表2中前4列所示)，计算得出类型特征值(如表2中第6列所示)。在计算得出上述类型特征值后，可依据预先设定的门限值，例如上文所述的0.5，来判定业务类型，例如当类型特征值大于0.5时，则业务流为稳定流；当类型特征值小于0.5时，则业务流为弹性流。如上文所述，用1来代表稳定流，用0来代表弹性流。经过判定得到的业务流类型如上述表2中第7列所示。上述表2中第5列所示内容为上述特征值所对应的业务流的真实类型，通过将上述表2中第5列与第7列进行比对可知，本发明提供的技术方案可以准确识别业务流的类型。

本发明还提供了一种基于上述业务流识别方法的计费方法，下文就结合图2来对其进行描述。

图2是依据本发明一较佳实施例的计费方法200的流程图。如图2所示，方法200开始于步骤202。

随后，在下一步骤204，依据前文所述的方法100判定业务流的类型。

随后，在下一步骤206，依据在步骤204中判定得出的业务流类型，选择对应的计费方式，例如，若业务流类型为稳定流，则可选择内容计费，即

其中，T_s为会话起始时间，T_e为会话结束时间，p₁是稳定流的单位时间价格。

若业务流类型为弹性流，则可选择流量计费，即

F₂＝V×p₂

V为一次会话所传递的数据量，p₂为弹性流的单位流量价格。

最后，方法200结束于步骤208。

本发明还提供了一种业务流识别系统，下面就结合图3对其进行描述。

图3是依据本发明一较佳实施例的业务流识别系统300的结构示意图。如图3所示，业务流识别系统300包括采集模块302、贡献值计算模块304和判断模块306。

采集模块302用于采集业务流的多个传输特征，包括但不限于业务流在传输过程中的时延、抖动、丢包率和所占用的带宽等。有关传输特征的内容已在前文做了描述，因此此处不再赘述。

贡献值计算模块304与采集模块302通信连接，用于对于每一传输特征，依据该传输特征的类型读取其对应的特征权重，以计算该传输特征的贡献值。

判断模块306与贡献值计算模块304通信连接，用于计算多个传输特征的贡献值之和，即类型特征值，并将该类型特征值与预先设定的门限值进行比较，以判定业务流类型。

本发明还提供了一种计费系统，下面就结合图4对其进行描述。

图4是依据本发明一较佳实施例的业务流计费系统400的结构示意图。如图4所示，业务流计费系统400包括业务流识别模块402和计费模块404。

业务流识别模块402用于识别业务流类型，其具体结构已经在上文结合图3做了详细的描述，因此此处不再赘述。

计费模块404用于依据业务流的类型，对业务流进行计费，例如但不限于，对弹性流进行流量计费，对稳定流进行内容计费。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。