[发明专利]一种数据包的高效过滤方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，具体涉及一种数字信息处理的方法。

背景技术

随着互联网技术的飞速发展，互联网的数据信息量不仅越来越大，而且数据信息也越来越多样。网络用户在要求网络数据流量稳定的同时还希望对一些特定的数据信息采取特定的过滤策略。因此，能够实现这些需求的技术之一就是数据包过滤方法：在庞大的数据信息中，只选择需要的数据包，过滤不需要甚至有威胁的数据包。通常数据包过滤的方法是根据数据包的字段内容，如源/目的IP地址、数据包长度、IP协议、端口号以及应用层信息等制定所需的过滤规则，然后将待处理的数据包匹配相应的过滤规则，从而决定数据包是否被过滤。然而，现有的基于多个域的数据包过滤方法由于匹配过滤规则消耗的资源过高且不能够无锁并行处理，因此现有的数据包过滤方法在性能上已经无法满足在互联网数据信息的多样性和庞大的数据流量下的性能需求，尤其是在骨干网络节点上，这种性能需求表现得更加明显。人们尝试采用各种方法来解决这一问题，其中，效率较高且具有代表性的有HASH表数据包过滤方法、RFC递归流分类数据包过滤方法和简单二叉树查找过滤法，但是这些方法均有不足之处：HASH表数据包过滤方法虽然易于实现、存储需求小、支持范围匹配和动态更新，但其效率受规则的分布情况和规则数量影响极大，当有冲突时，查找时间比较长；RFC递归流分类数据包过滤方法虽然速度较快、扩展性好、易于并行处理，但是由于递归流分类数据包过滤方法的性能与分类器的结构有关，因此该方法缺乏一般性，需要根据不同的分类器做出微调才能发挥最佳性能且该方法消耗内存资源较大；简单二叉树查找过滤法便于硬件实现，规则维数扩展性好，支持范围匹配和动态更新，但查找时间随规则数的增加急速增长，在多维的情况下，不适用于高速网络应用。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种数据包的高效过滤方法，该方法能够快速准确地与过滤规则匹配，以提高过滤数据包的效率。

本发明实现上述目的的技术方案是：

一种数据包的高效过滤方法，该方法由以下步骤组成：

1）按以下步骤建立包含各过滤字段类型过滤规则的过滤规则检索表和映射关系表：

1.1）首先，将所有过滤规则按过滤字段类型进行分类，并将属于同一种过滤字段类型的过滤规则写入一种过滤规则检索表中，然后将所有的过滤规则检索表复制出与处理数据包的CPU内核数量相同份数的拷贝并存储到内存中，并且每份拷贝均设有一与所述的CPU的一个内核对应的编号；

1.2）然后，将每份拷贝中各过滤规则检索表中的过滤规则携带的过滤字段数据范围的端点值投影到数轴上表示，从数轴原点开始，将相邻的两个端点间的区间作为一个有效区间，从而得到各过滤字段类型的有效区间索引表，并按顺序对每个有效区间索引表中的各区间进行编号；

1.3）将所述数轴上各过滤规则检索表中字段范围的最大值与数轴原点之间的长度用二进制表示，得到有效区间索引表的二进制长度值，然后将各有效区间索引表的长度值做右移位操作至结果为小于或等于256的十进制数，并以该十进制数作为元区间的个数将有效区间索引表的长度值等分为大小为2^Y的元区间，再按每个元区间在所述数轴上的顺序把每个元区间用十进制数进行编号，得到各过滤字段类型的元区间索引表和各过滤字段类型对应的右移位操次数表；其中，所述的元区间大小2^Y中的Y为所述右移位操次数；

1.4）然后，以元区间索引表和有效区间索引表中元区间和有效区间在数轴上的对应关系，建立所述元区间索引表、有效区间索引表以及过滤规则之间的映射关系表；

2）按以下步骤完成数据包的过滤操作：

2.1）从待过滤的数据包中获取各过滤规则检索表所需的过滤字段数据；

2.2）获取当前处理该数据包的CPU内核的编号，并根据该编号定位内存中处理该数据包所对应的过滤规则检索表的拷贝；