[发明专利]网络设备的自适应限速方法及其系统

说明书

本发明公开了一种网络设备的自适应限速方法及其系统，涉及互联网接入设备领域，该方法包括以下步骤：定义N组特征值结构体。根据数据包进入CPU的总速率，确定数据包需要限速，还是需要进入数据包的学习归类。计算每个数据包与N组特征值结构体组成的N+1个特征值结构体两两之间的相似度，将相似度最高的两个特征值结构体归为一类。继续确定数据包需要继续进行数据包的学习归类，还是需要限速，若需要限速，根据每一类数据包进入CPU的平均速率在全部种类的数据包进入CPU的总速率所占的比例，分配限速速率，并根据限速速率对相应类型的数据包进行限速。本发明能根据当前网络环境，自动学习数据包类型和速率，当需要限速时，根据学习到的信息进行限速。

技术领域

本发明涉及互联网接入设备领域，具体涉及一种网络设备的自适应限速方法及其系统。

背景技术

互联网接入设备顾名思义，就是一种可以使终端用户接入互联网的硬件设备。PONONU(Passive Optical Network：无源光纤网络，Optical Network Unit：光网络单元)就是一种常用的采用无源光网络技术的接入设备。

PON ONU最常用的应用场景是FTTH(Fiber To The Home，光纤直接到家庭)，一般具有1-4个以太网接口和一个PON接口。主要功能是转发终端用户访问互联网的上下行数据。

ONU设备在实现时通常采用CPU加网络处理器(Network Processor简称NP)的方案，数据包到达后首先会由CPU处理，通过软件协议栈转发，在这个过程中将转发规则记录下来，并配置到NP的加速表中。随后到达的数据包将直接匹配NP中的规则，由处理速度更快的NP转发。从上述工作过程的描述可以看出，数据转发过程非常依赖CPU的处理，在正常使用时因为转发数据都是有规律的TCP/UDP(Transmission Control Protocol，传输控制协议；User Datagram Protocol，用户数据报协议)协议流，可以在学习转发规则后通过NP转发，所以要CPU处理的数据量不大，但当网络环境发生异常时，或者遇到恶意攻击时，会有大量数据包进入CPU，这时可能导致CPU占用率过高，无法处理所有的数据包，其上运行的其他进程的工作也会受到影响。

为了防止进入CPU数量过多导致整个软件系统受到影响，需要对进入的数据包进行限速。通常的限速基于令牌桶限速机制：

1、根据设定的总限速速率，令牌以一定的速率放入桶中；

2、每个令牌允许接收一个包，每接收一个包，就要从桶中删除一个令牌；

3、如果桶中没有足够的令牌，这个包就会被丢弃；

4、桶有特定的容量，如果桶已经满了，新加入的令牌就会被丢弃。因此，在任何时候，接收的最大突发数据量与桶的大小成比例。令牌桶允许突发，但是不能超过限制。

令牌桶方法实现起来简单，但会不加区分的限制所有数据包，这样用户正常访问的数据包肯定也会受到影响。一种常见的改进方法是根据数据包协议类型设定不同的限速速率，这样不同种类的数据包之间不会互相干扰，但同种数据之间的影响仍然存在。比如如果限制了广播包速率，那么在网络中发生广播风暴时，用户正常的ARP(AddressResolution Protocol，地址解析协议)学习，肯定会被影响。此外这种方法还需要预先设定不同数据包类型的限速速率，如果要修改也只能通过人工来设定，缺乏对实际环境的应变能力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种网络设备的自适应限速方法，其能根据当前网络环境，自动学习数据包类型和速率，当需要限速时，根据学习到的信息进行限速。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种网络设备的自适应限速方法，该方法包括以下步骤：