基于端口的报文速率监管方法及装置与流程

1.本发明涉及数据通信服务质量技术领域，尤其涉及基于端口的报文速率监管方法及装置、计算设备和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.常用的端口流量监管方法对端口进入的所有报文限速，对报文类型不加区分，可能会导致高优先级的报文丢弃，不能做到对不同类型的报文分配不同的速率。现有按报文类型的流量监管方法通常采用访问控制列表(access control lists，acl)技术，通过acl表项匹配报文关键字段来对报文进行流分类，这种方法虽然可以实现更精细的报文分类，但是需要建立acl表项，软件工作和硬件资源占用相对较大。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术的以上问题，本技术提供一种基于端口的报文速率监管方法、装置及系统、计算设备和计算机可读存储介质，采用解析报文内容的方式对报文分类，不需要下发acl表项，可以减少使用的硬件资源。
4.为达到上述目的，本技术第一方面提供了一种基于端口的报文速率监管方法，包括：
5.对端口接收的报文进行内容解析，确定报文类型；
6.基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。
7.由上可知，本技术采用解析报文内容的方式对报文分类，不需要下发acl表项，可以减少使用的硬件资源，可以实现按端口按报文类型对进入通信设备的报文进行限速。
8.为达到上述目的，本技术第二方面提供了一种基于端口的报文速率监管装置，包括：
9.报文分类模块，用于对端口接收的报文进行内容解析，确定报文类型；
10.报文限速模块，用于基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。
11.由上可知，本技术采用解析报文内容的方式对报文分类，不需要下发acl表项，可以减少使用的硬件资源，可以实现按端口按报文类型对进入通信设备的报文进行限速。
12.本技术第三方面提供了一种计算设备，包括：
13.通信接口；
14.至少一个处理器，其与所述通信接口连接；以及
15.至少一个存储器，其与所述处理器连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行上述第一方面任一所述的方法。
16.本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行上述第一方面任一所述的方法。
17.本发明的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
18.以下参照附图来进一步说明本发明的各个特征和各个特征之间的联系。附图均为示例性的，一些特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本技术所涉及领域的惯常的且对于本技术非必要的特征，或是额外示出了对于本技术非必要的特征，附图所示的各个特征的组合并不用以限制本技术。另外，在本说明书全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：
19.图1为本技术提供的基于端口的报文速率监管方法的一实施例的示意图；
20.图2为本技术提供的基于端口的报文速率监管方法的一具体实施方式的流程图；
21.图3为本技术提供的基于端口的报文速率监管装置一实施例的示意图；
22.图4为本技术提供的基于端口的报文速率监管装置的限速原理示意图；
23.图5为本技术计算设备的示意图。
具体实施方式
24.说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块a、模块b、模块c等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
25.在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如s110、s120
……
等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
26.说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置a和b的设备”不应局限为仅由部件a和b组成的设备。
27.本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本说明书中所说明的含义或者根据本说明书中记载的内容得出的含义为准。另外，本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。为了准确地对本技术中的技术内容进行叙述，以及为了准确地理解本发明，在对具体实施方式进行说明之前先对本说明书中所使用的术语给出如下的解释说明或定义：
29.为弥补现有流量监管技术的不足，本技术提供了一种基于端口的报文速率监管方法，本技术对端口接收的报文进行内容解析，确定报文类型；基于报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。本技术采用解析报文内容的方式对报文分类，不需要下发acl表项，可以减少使用的硬件资源，可以实现按端口按报文类型对进入通信设备的报文进行限速。
30.本技术可以应用于任何设备进行报文限速的场景当中。
31.【基于端口的报文速率监管方法的一实施例】
32.下面参照图1示出的流程图，对本技术基于端口的报文速率监管方法的一实施例进行介绍，该基于端口的报文速率监管方法的执行主体为接收报文的任意设备。如图1所示，该基于端口的报文速率监管方法包括下述步骤：
33.s110：对端口接收的报文进行内容解析，确定报文类型。
34.在一些实施例中，为了实现对不同类型的报文限速，区别于通常使用的匹配acl表项的分类方式，本发明采用解析报文内容的方式对报文分类。通过解析端口进入的报文内容，例如，报文目的mac地址(destination mac，dmac)、ether-type(是以太帧里的一个字段，用来指明应用于帧数据字段的协议)、ip协议(ip-protocol)等产生报文类型信息，例如，广播、组播、地址解析协议(address resolution protocol，arp)、internet控制报文协议(internet control message protocol，icmp)等。
35.s120：基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。
36.本技术在对报文限速处理时，采用令牌桶对报文速率进行评估，每个端口分配有多个令牌桶，每个令牌桶配置有限速报文类型和限速速率，其中限速速率用来限定令牌桶中每个令牌的产生速度，令牌桶根据限速速率更新令牌数量。可以使用入端口号作为索引查询各令牌桶的状态(即限速报文类型和令牌数量)。
37.在一些实施例中，所述基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管，包括：
38.确定预先为所述端口分配的各令牌桶及各令牌桶的限速报文类型；
39.当所述报文类型与某所述限速报文类型一致时，利用该限速报文类型对应的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。
40.在一些实施例中，所述基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管，还包括：
41.当所述报文类型与各所述限速报文类型均不一致时，将所述报文透传过令牌桶。
42.在一些实施例中，本技术还包括：
43.配置各端口用于报文限速的令牌桶的个数；
44.配置每个令牌桶的限速报文类型和限速速率。
45.其中，每个令牌桶可以单独配置限速报文类型和限速速率，多个令牌桶设定的限速报文类型不同。例如，需要对端口0进入的广播和组播报文限速，那么可以配置端口0的1号令牌桶对广播报文限速，2号令牌桶对组播报文限速。多个令牌桶之间是并行关系，可以实现同时对端口进入的多种报文限速。
46.在一些实施例中，所述基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管，包括：
47.确定预先为所述端口分配的各令牌桶及各令牌桶的限速报文类型；
48.各令牌桶根据所述报文类型和自身配置的限速报文类型，分别对所述报文进行处理；
49.汇总每个令牌桶的处理结果，若任一令牌桶的处理结果为将所述报文丢弃，则将所述报文丢弃。
50.在一些实施例中，所述各令牌桶根据所述报文类型和自身配置的限速报文类型，分别对所述报文进行处理，包括：
51.当令牌桶的限速报文类型与所述报文类型匹配时，利用该限速报文类型对应的令牌桶对所述报文进行报文速率监管；
52.当令牌桶的限速报文类型与所述报文类型不匹配时，所述令牌桶对所述报文做透传处理。
53.在一些实施例中，利用令牌桶对所述报文进行报文速率监管，包括：
54.确定所述报文的报文长度；
55.查询该限速报文类型对应的令牌桶的令牌状态；
56.根据所述报文长度和令牌状态，对所述报文进行发送或丢弃处理。
57.在一些实施例中，查询该限速报文类型对应的令牌桶的令牌状态，包括：
58.根据端口信息查询该端口的令牌桶的当前令牌数量；
59.根据所述报文长度和令牌状态，对所述报文进行发送或丢弃处理，包括：
60.当所述当前令牌数量大于或等于所述报文长度时，从所述令牌桶中扣除所述报文长度对应的令牌数量，将所述报文发送；当所述当前令牌数量小于所述报文长度时，将所述报文丢弃。
61.具体的，当前令牌数量大于或等于报文长度，表明令牌桶中令牌足够，则从令牌桶中扣除报文长度对应的令牌数。当前令牌数量小于报文长度，表明令牌桶中令牌不足，表示报文速率超出限速，将报文丢弃。
62.在一些实施例中，本技术在对所述报文进行发送处理后，还包括：
63.对所述令牌桶的令牌状态进行更新。
64.由上可知，本技术提出的一种基于端口的报文速率监管方法，可以实现按端口按报文类型对进入通信设备的报文进行限速，每个端口的限速报文类型可由用户配置。例如，当网络出现广播风暴时，从端口进入大量广播报文，会占用设备内部转发带宽和缓存资源，此时可以在入端口上对广播报文做限速，避免浪费设备处理能力。另外，本发明采用解析报文内容的方式对报文分类，不需要下发acl表项，可以减少使用的硬件资源。
65.【基于端口的报文速率监管方法的一具体实施方式】
66.设定设备包括多个端口，设置各端口需要限速的报文类型，以及限速速率。每个端口设置4个令牌桶：令牌桶0至令牌桶3，设置每个令牌桶的限速报文类型和限速速率，其中，一个令牌桶的限速报文类型与设置的端口需要的限速报文类型一致，其他的令牌桶设置为其他的限速报文类型。
67.以令牌桶1处理报文的流程进行说明，其他的令牌桶处理报文的流程与令牌桶1相同，如图2所示，该基于端口的报文速率监管方法的具体流程如下：
68.s210：接收报文，报文从各设备的端口进入到设备中。
69.s220：解析报文内容，获得报文类型。
70.s230：判断报文类型与令牌桶1的限速报文类型是否一致，若一致，则执行s250，若不一致，则执行s240。
71.s240：报文透传过该令牌桶。
72.s250：计算报文长度，使用端口号(入端口)作为索引查询令牌桶1的状态，其中，令
牌桶的状态指的是令牌桶中的令牌个数。
73.s260：判断令牌桶1中的令牌是否足够(即令牌桶1中的令牌个数是否大于或等于报文长度)，若足够(即令牌桶1中的令牌个数大于或等于报文长度)，则执行s270，若不足，则执行s280。
74.s270：从令牌桶中扣除报文长度对应的令牌数
75.s280：报文速率超出限速，将报文丢弃。
76.s290：汇聚各令牌桶限速处理结果，如果有任何一个令牌桶将报文丢弃则丢弃该报文，否则报文通过。
77.【本技术基于端口的报文速率监管装置的实施例】
78.如图3所示，本技术还提供了相应的一种基于端口的报文速率监管装置的实施例，关于该装置的有益效果或解决的技术问题，可以参见与各装置分别对应的方法中的描述，或者参见发明内容中的描述，此处不再一一赘述。
79.在该基于端口的报文速率监管装置的实施例中，该装置包括：
80.报文分类模块310，用于对端口接收的报文进行内容解析，确定报文类型；
81.报文限速模块320，用于基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。
82.在一个实施例中，该装置还包括：
83.配置管理模块330，用于配置各端口用于报文限速的令牌桶的个数；配置每个令牌桶的限速报文类型和限速速率。
84.如图4所示，以每个端口分配4个令牌桶为例，本发明构成的基于端口的报文速率监管装置的限速原理示意图如图4所示，该基于端口的报文速率监管装置主要包括：配置管理模块、报文分类模块、报文限速模块。
85.配置管理模块用于处理用户下发的配置信息，设置各端口每个令牌桶的限速报文类型以及限速速率。每个令牌桶可以单独设置限速的报文类型、限速速率。
86.报文分类模块主要完成对报文的分类工作。网络设备各端口进入的报文汇聚到报文分类模块，通过解析报文内容实现报文分类。然后将报文数据、报文类型和报文(入)端口信息传递给报文限速模块。
87.报文限速模块完成报文限速功能。采用单令牌桶对报文速率进行评估，每个端口分配4个令牌桶，接收到报文后，将报文类型同时和4个令牌桶配置的限速报文类型比较，如果某个令牌桶的限速报文类型和当前报文类型一致，则使用该令牌桶对报文做限速，否则报文透传过该令牌桶，不做任何处理。然后计算报文长度，同时使用入端口号作为索引查询各令牌桶的状态。如果令牌桶中令牌不足，表示报文速率超出限速，将报文丢弃，否则从令牌桶中扣除报文长度对应的令牌数。汇聚各令牌桶限速处理结果，如果有任何一个令牌桶将报文丢弃则丢弃该报文，否则报文通过。
88.【本技术计算设备的实施例】
89.图5是本技术实施例提供的一种计算设备900的结构性示意性图。该计算设备900包括：处理器910、存储器920、通信接口930。
90.应理解，图5中所示的计算设备900中的通信接口930可以用于与其他设备之间进行通信。
91.其中，该处理器910可以与存储器920连接。该存储器920可以用于存储该程序代码和数据。因此，该存储器920可以是处理器910内部的存储单元，也可以是与处理器910独立的外部存储单元，还可以是包括处理器910内部的存储单元和与处理器910独立的外部存储单元的部件。
92.可选的，计算设备900还可以包括总线。其中，存储器920、通信接口930可以通过总线与处理器910连接。总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
93.应理解，在本技术实施例中，该处理器910可以采用中央处理单元(central processing unit，cpu)。该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门矩阵(field programmable gate array，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。或者该处理器910采用一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本技术实施例所提供的技术方案。
94.该存储器920可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器910提供指令和数据。处理器910的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，处理器910还可以存储设备类型的信息。
95.在计算设备900运行时，所述处理器910执行所述存储器920中的计算机执行指令执行上述方法的操作步骤。
96.应理解，根据本技术实施例的计算设备900可以对应于执行根据本技术各实施例的方法中的相应主体，并且计算设备900中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为了实现本实施例各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
97.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
98.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
99.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
100.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目
的。
101.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
102.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
103.本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行上述方法，该方法包括上述各个实施例所描述的方案中的至少之一。
104.本技术实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
105.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
106.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括、但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
107.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本技术操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
108.注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变
化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明的保护范畴。

技术特征：
1.一种基于端口的报文速率监管方法，其特征在于，对端口接收的报文进行内容解析，确定报文类型；基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管，包括：确定预先为所述端口分配的各令牌桶及各令牌桶的限速报文类型；当所述报文类型与某所述限速报文类型一致时，利用该限速报文类型对应的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管，还包括：当所述报文类型与各所述限速报文类型均不一致时，将所述报文透传过令牌桶。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：配置各端口用于报文限速的令牌桶的个数；配置每个令牌桶的限速报文类型和限速速率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管，包括：确定预先为所述端口分配的各令牌桶及各令牌桶的限速报文类型；各令牌桶根据所述报文类型和自身配置的限速报文类型，分别对所述报文进行处理；汇总每个令牌桶的处理结果，若任一令牌桶的处理结果为将所述报文丢弃，则将所述报文丢弃。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述各令牌桶根据所述报文类型和自身配置的限速报文类型，分别对所述报文进行处理，包括：当令牌桶的限速报文类型与所述报文类型匹配时，利用该限速报文类型对应的令牌桶对所述报文进行报文速率监管；当令牌桶的限速报文类型与所述报文类型不匹配时，所述令牌桶对所述报文做透传处理。7.根据权利要求2或6所述的方法，其特征在于，利用令牌桶对所述报文进行报文速率监管，包括：确定所述报文的报文长度；查询该限速报文类型对应的令牌桶的令牌状态；根据所述报文长度和令牌状态，对所述报文进行发送或丢弃处理。8.一种基于端口的报文速率监管装置，其特征在于，包括：报文分类模块，用于对端口接收的报文进行内容解析，确定报文类型；报文限速模块，用于基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。9.一种计算设备，其特征在于，包括：通信接口；至少一个处理器，其与所述通信接口连接；以及至少一个存储器，其与所述处理器连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至
少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行权利要求1-7任一所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，其特征在于，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行权利要求1-7任一所述的方法。

技术总结
本申请提出一种基于端口的报文速率监管方法及装置，该方法包括：对端口接收的报文进行内容解析，确定报文类型；基于所述报文类型，利用端口的令牌桶对所述报文进行报文速率监管。本申请采用解析报文内容的方式对报文分类，不需要下发ACL表项，可以减少使用的硬件资源，可以实现按端口按报文类型对进入通信设备的报文进行限速。的报文进行限速。的报文进行限速。


技术研发人员：窦凯
受保护的技术使用者：北京物芯科技有限责任公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/16