[发明专利]业务流的自适应非线性抽样统计方法

说明书

技术领域

本发明是一种用于业务流的自适应非线性抽样统计方法，可以应用于高速宽带网络转发设备中以实现准确的业务流统计，属于业务流统计技术领域。

背景技术

因特网经过不断地进化，已经发展成承载各种业务的通用通信基础设施，但是与此同时对因特网的监控和管理也变得越来越难。被动业务量测量(Passive traffic measurement)可以提供丰富的网络状态信息，包括业务量矩阵，分组长度分布，业务量，会话持续时间等。这些信息对于网络计费，服务质量控制，网络安全等应用提供了很大的帮助。

随着网络线速和业务流数目的增加，每流测量(per-flow measurement)成为一个巨大的挑战。一方面，网络线速的提高要求高速存储器，如SRAM；另一方面，业务流数目的增加要求大容量的存储器，如DRAM。但是目前市场上并不存在的既大又快的存储器能同时满足业务流数目巨大的高速网络的要求。为了解决这一挑战，相关文献提出采用抽样的方法来解决。常用的抽样方法是静态抽样方法，它以固定概率p对到达分组进行抽样。假设真实的业务流大小为n个分组，计数器的计数值为c，那么根据计数器的计数值反向估计值是n^=c/p,]]>其相对误差是由此看出，当业务流较小时，相对误差将非常大。如果我们采用p＝0.1的抽样概率对大小为n＝1的业务流进行抽样时，相对误差将达到300％。

发明内容

针对上述静态抽样方法的问题，本发明提出一种新的自适应非线性抽样方法(ANLS：Adaptive Non-Linear Sampling)，无论对于大流还是小流，都可以提供精确的统计结果。

本发明的特征在于该方法是在高速宽带网络转发设备中依次按照如下步骤实现的：

步骤(1)，初始化；

在所述高速宽带网络转发设备中建立业务流分类模块、流号与计数器地址映射模块，抽样模块，抽样概率计算模块，以及计数模块，其中，

业务流分类模块设有分组头部输入端，以及分类后的业务流号输出端；

计数模块是一组计数器，对不同业务流采用不同抽样概率P(c)来统计业务流，设有计数器地址输入端，更新计数器指令输入端，以及计数值输出端，以便根据计数器的计数值来调整抽样概率P(c)，其中c是计数器的计数值；

流号与计数器地址映射模块设有业务流号输入端，以及所连计数器模块的计数器地址输出端；

抽样概率计算模块设有实数空间内的递增凸函数f(c)，满足f(0)＝0，f(1)＝1，f(c)＜f(c+1)≤bf(c)+1，b＞1，c＞0，其中b是预设的参数，c是计数器的计数值；还设有用于计算抽样概率的函数P(c)＝1/[f(c+1)-f(c)]，所述抽样概率计算模块设有计数器计数值的输入端和抽样概率的输出端；

抽样模块设有来自所述业务流分类模块的业务流号输入端，去往所述流号与计数器地址映射模块的业务流号输出端，来自所述计数器模块的计数器计数值的输入端，去往所述计数器模块的计数器地址，更新计数器指令和更新计数器值的输出端，来自所述抽样概率计算模块的抽样概率输入端，以及去往抽样概率计算模块的计数值输出端；

步骤(2)，依次按以下步骤进行业务流统计(如图1所示)：

步骤(2.1)，业务流分类模块对输入的分组先进行分类，并赋予不同业务流以不同的业务流号，

步骤(2.2)，抽样模块把从所述业务流分类模块获取的业务流号送往流号与计数器地址映射模块，流号与计数器地址映射模块根据流号与计数器地址映射表得到计数器地址，送往抽样模块，

步骤(2.3)，抽样模块把获取的计数器地址送往计数器模块，计数器模块将此时的计数器计数值c送往抽样模块，

步骤(2.4)，抽样模块把获取的计数器计数值送往抽样概率计算模块，抽样概率计算模块按下式计算收到的计数值c对应的抽样概率P(c)并送往抽样模块，

                    P(c)＝1/[f(c+1)-f(c)]

步骤(2.5)，抽样模块按照获得的概率P(c)决定是否对计数器更新，按照概率P(c)将计数器的值加一并更新计数器的计数值，按照概率1-P(c)保持原有的计数器计数值；