CN101176305A - 分布式通信业务分析 - Google Patents

Abstract

一种用于分析通信网络架构上的通信业务流的分布式系统，其在计算机和最终用户终端之间提供桥路，在所述通信网络架构中，计算机在数据网络上向集线器提供信息。通过每个工作站的接入点提供终端与集线器之间的接口。用于通信业务分析的系统分为三个部分，分别完成通信业务流的分类、分类结果的处理、以及处理结果的处理。

Description

分布式通信业务分析

技术领域

本发明涉及各种类型的数据网络上的数据通信业务分析，特别地，涉及在数字用户线路(DSL)、电缆、或光纤到户(FTTH)通信传输、移动电话网络(GSM(全球移动通信系统)、CDMA(码分多址)、UMTS(通用移动通信系统)等)以及WiFi或WiMax网络上的数据通信业务分析。

背景技术

在分析数据网络上的通信业务流时，由于存在例如计费、安全、QoS(服务质量)、使用数据等的种种原因，因此有必要得到在源计算机(服务器、路由器、个人电脑等)和目的计算机(最终用户终端、终端、服务器、路由器等)之间传输的、关于数字通信网络(例如因特网)中的通信业务分类的清楚而精确的信息。

检查通信业务流可占据大量的处理时间和功率以对其进行监控和分类，并且通信业务数据(尤其是因特网的通信业务数据)的数量和速度正在快速增加。由于需要进行各种类型的大量处理以得到语义的、可靠的且有用的网络通信业务的分类和处理，因此，所述用于通信业务流分析的系统往往会在通信业务流通道的层上遇到一些障碍。

通过对通信网络周围传播的通信业务进行分类，可确定将适合作为对每个通信业务流进行分类的函数的性质。即，在数据包能够被充分处理之前，对通信业务流进行分类可允许网络组件根据该数据包的各种特征以及包含在数据包中的信息对该数据包进行分类。因此，准确而有效的数据处理主要依赖可靠的数据包分类方法。数据包经分类之后，网络组件可以确定如何适当地对该数据包进行操作和处理。

例如，在防火墙中，安全系统设置一般依靠协议性质的识别来防止某些传输。在用于管理服务质量的装置中，这种装置将优先级作为描述各种情况的复杂规则的函数分配给数据。使用用于对这些连接进行分类的技术来保证这些情况和在连接内传送的数据包之间的一致性。

此外，数据包的分析和分类往往包含构造协议属性的复杂任务，即，确定用在数据语义流中使用的协议名称以及由协议携带的参数名称的有序序列。因为数据包通讯网络中使用的新协议、协议修改和新的相关性链接越来越多，所以建立这种图表或知识库以识别不同协议是非常繁重的任务。

一般地，通过在通信链路的特殊位置插入通信业务分析器来支持在这种网络上的通信业务流分析。也就是将数据包的观测任务分配到产生数据包的网络节点，例如连接所通过的代理服务器。因而，现有的通信业务流分析可在计算机网络系统中进行，所述计算机网络系统中，通信链路通常连接(1)运行应用程序和处理用户请求的终端；(2)连接工作站和网络的接入点，其通常为与“机顶盒”型的处理实体结合的调制解调器；(3)集线器，其收集多个用户的接入链路；(4)用于提供数据传输服务的传输网络；(5)向用户提供数据的服务器。另外的问题是，除非在进行全部加密步骤之前由接入点对数据包进行分类，否则，如果将通信业务加密，那么将不可能进行数据包检查。

这种类型的结构或框架被用在流行的传输系统中，例如DSL、电缆或FTTH。其它现有的传输网络可能包括相似类型的结构，例如移动网络系统。

可选择这些位置(location)作为网络中全球通信业务的特征。然而，除了造成准确性和效率的问题之外，这种方法还需要系统具有不断增强的处理能力，以支持通信业务的不断增加。也就是说，因为具有分析器的网络配置需要大量且低效的处理能力，所以不能根据单个用户或工作站的需要而调整处理能力。此外，通信业务加密的处理必须得到解决。

因此，需要实现新的方法和系统，通过将分析器的功能分配到位于分布式通信业务分析系统中的多个组件之间，解决测量的不精确以及效率问题。这样就可通过把分析功能分配到多个组件上解决处理能力问题，不论传输速度如何，都将提高通信业务分析的质量，并且将提供灵活且可扩展的系统和方法，以记录准确的网络性能和状态。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供一种的改进的分布式通信业务分析系统和方法，用于在通信系统中分析通信业务，所述分布式通信业务分析系统具有连接在终端和用于每一终端的集线器之间接入点。所述分布式通信业务分析系统包括：位于所述接入点中的至少一些中的嵌入式分类组件，用于对网络通信业务进行分类和分析；管理服务器，配置用来处理由所述嵌入式分类组件发送的分类结果；以及至少一个网络操作系统，其适于用与所述管理服务器处理的通信业务分类有关的所述分类信息产生所述通信业务的综合分析。

本发明还可包括下述特征中的一个或多个。

在本发明的一个方面，所述系统也可包括由所述嵌入式分类组件管理的通信协议，所述通信协议用于在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间提供通信方法。

此外，通过修改所述趋向于携带选择性的信息的数据包的内容，将所述通信协议配置用来对所述通信业务流内的所述信息进行压缩，也在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间使用专有和/或标准信令。

在另一方面，通过对所述经分类的通信业务流进行巩固、存储、计数或通过建立统计信息，将所述管理服务器配置以处理与所述通信业务的分类相关的所述经分类的信息。

此外，所述分布式通信业务分析系统还包括具有分析器分等级的分析系统，所述分析器适于在连续的不同分析层上连续进行不同级的分析，其中所述在特定分析级上经分析的数据被运送到下一连续的层用于附加的分析，并且在所述下一层执行的所述附加的分析利用由所述之前的特定分析级执行的所述分析

并且本发明还提供一种用于分析通信链路上的通信业务流的方法，其中在由集线器接收的数据网络上提供网络信息，以及用于每一所述终端的在所述终端和所述集线器之间的接入点接口，其中所述方法包括：在所述接入点中设置嵌入式分类组件，用以对所述网络通信业务流进行分类和分析；使用管理服务器来处理由所述嵌入式分类组件发送的分类结果；使用至少一个网络操作系统，使用与由所述管理服务器处理的通信业务分类有关的所述分类信息；以及-产生所述通信业务流的易理解的分析

本发明的其它特征在独立权利要求中进一步叙述。

通过以下的说明、附图以及权利要求，所述分布式通信业务分析系统的所有方面将显而易见。

附图说明

图1是通信系统及其组件的示意图；

图2是被加入到图1中通信电路上的分布式通信业务分析系统的示意图；以及

图3是图2的系统中使用的通信协议的示意图。

具体实施方式

参考图1，通信系统5包括网络服务器50，其提供关于数据网络40上的通信业务流的信息。在服务器50和最终用户终端10a-10n之间提供桥路的集线器30通过通信链路100接收该信息。通过多个接入点提供终端10a-10n和集线器30之间的接口，接入点20a-20n分别对应于终端10a-10n。

对于图1，通信系统5可以是具有任何网络结构的系统，所述网络结构例如DSL、或者任何其它的类型，例如电缆、光纤到户(FTTH)通信传输、移动电话网络(GSM、CDMA、UMTS等)、以及WiFi或WiMax网络。此外，通信链路100可以是任何类型的物理链路和无线电链路。

参考图2，将分布式通信业务分析系统10添加到通信系统5，以进行数据包分类和分析。通过将对向/从终端10a-10n发送的通信业务进行分析和分类的功能嵌入在接入点20a-20n中、并将数据包分析和分类的结果发送到与集线器30耦接的管理服务器300，实现通信业务流分析任务的分配，其中集线器30被配置用来对从所有的接入点20a-20b接收的结果进行处理。

也就是说，在图1的系统5中实现分布式通信业务分析系统10的附加组件或块，用以提供通信链路100上的通信业务分析。特别地，分布式网络系统10的组件包括：

-管理服务器300，其对分类数据进行处理，所述分类数据例如过滤数据、结算帐目数据或统计数据；

-嵌入式分类组件200a-200n，分别加入到接入点20a-20n中每一个；以及

-一个或多个网络操作系统400a-400n，其使用由管理服务器300处理的数据。

嵌入式分类组件200a-200n对向/从终端10a-10n发送的数据包及其分类进行分析。嵌入式分类组件还使用具体的通信协议600实现与管理服务器300的通信。

管理服务器300从所有嵌入式分类组件200a-200n接收经分类的信息，并通过应用大量操作继续对其进行处理，所述操作例如对重要的网络统计进行过滤、计数、计费或计算。管理服务器300也可以收集由通信业务类型分类的数据通信业务。

举例来说，如图2所示，该网络操作系统400a-400n可以收集由管理服务器300产生的日志，以基于使用对通信业务进行计费，并提供关于网络用户和应用、峰值使用时间、通信业务路由等的有价值的信息。

分布式通信业务分析系统10可以包括单个网络操作系统400a或多个网络操作系统400a-400n，所述网络操作系统将收集由管理服务器300处理的信息，以将原始数据计算为易理解的形式。特别地，网络操作系统400a可以是计费系统，其收集管理服务器300上通过通信业务类型分组的容量信息。如上所述，可以实现一个或多个网络操作系统400a-400n。因此，由管理服务器300处理的结果可以由单个系统处理，或分配到多个系统上由每个系统执行特定的计算。这种信息可存在于重要的(vital)网络通信业务信息中，所述重要的网络通信业务信息为与通信链路100传送的外部数据通信业务相关的网络通信业务帐目、基于使用的网络计费、网络规划、安全、对拒绝服务的监控能力、服务质量、网络监控和管理、或统计监控。

换句话说，在分布式通信业务分析系统10中，网络操作系统400a-400n使用由管理服务器300提供的信息，而不改变已安装的基础设施。

通常，在通信链路100上执行通信业务分析时，接入点20a-20n和集线器30之间的通信业务可能相当高(例如，10 Gbps)，在操作员的网络的核心中能够高达几十Gpbs。因此，在高通信业务网络中，待分析的数据包的复杂性、在分组通信网络中使用的越来越多的新协议、大量的协议修订和新的相关性链接、以及数据包的加密使得能以网速执行的数据包分类分析同样受到影响。

通过由管理服务器300提供的另一级分析可以使这个问题得到缓解。除了对由嵌入式分类组件200a-200n执行的分析进行处理之外，管理服务器300还可以执行分级分析，该分析依赖于由嵌入式分类组件200a-200n执行的初步分析。

例如，为了准确分析在数据网络内通信的数据包，必须对该网络的通信业务流中的数据包进行适当的分析和分类。为此，通信系统5执行分布式通信业务分析系统10，以帮助这种分析和分类。不仅应该对嵌入式分类组件200a-200n进行检测、分类和分析，还应该对这些数据包、网络组件的每一个进行检测、分类和分析，即，分布式通信业务分析系统10的组件必须确定协议(例如，超文本传输协议(HTTP)、文件传输协议(FTP)、H.323、虚拟专用网络(VPN)、IPv4、IPv6)、协议内的应用/使用(例如，语音，视频，数据，实时数据等)、以及在每一应用或应用环境中最终用户的使用模式(例如，选择的选项、请求的服务、提供的服务、持续时间、时间、请求的数据等)。这样可在全球范围内确保装置客观地对网络活动进行测量和分析、采用实时分析、并向其通知任何的网络问题。

因为数据包的分析和分类往往包括构建协议属性的复杂任务，即，确定用在语义流中的协议名称和协议所携带的参数名称的有序序列，所以可在接入点20a-20n的嵌入式分类组件的层进行第一级分析，在管理服务器300的层进行后续更详细而复杂的分析级。

此外，嵌入式分类组件200a-200n和管理服务器300之间的通信机制由嵌入式分类组件200a-200n自身管理。例如，所述通信机制可以有几种实施。

参考图2和图3，使用通信协议600实现嵌入式分类组件200a-200n和管理服务器300之间的通信机制，通信协议600基于通信链路100的数据包500的修正。

例如，在IPv6环境中，IP数据包包括两侧为块510和530的块520，块520专门用于与块510和块530侧接。当管理服务器300和接入点20a-20n间的通信业务流为IP类型时，可以通过将通信信息包含在数据块520中完成嵌入式分类组件200a-200n和管理服务器300之间的通信。因此，通信系统5通过采用可用于这个目的的标签字段来修改数据包。这种方法可在IPv6的环境中直接实现，IPv6的环境中已为此提供了这种类型的字段并使其具有足够的大小。

其它的实施可以包括在接入点20a-20n和管理服务器300之间使用专有信令的通信。协议可以从接入点20a-20n向管理服务器300发送与通信业务识别方法相关的分类信息，例如，使用散列关键字。相同的协议能够从管理服务器300向接入点20a-20n发送命令、管理信息和策略信息。此外，另一实施可基于现有的标准协议采用标准的通信机制，所述现有标准协议例如NetFlow，即，为IP应用提供一套关键服务的协议，包括网络通信业务帐目以及各种其它类型的数据收集。

此外，另一实施可在接入点20a-20n和管理服务器300之间使用隧道。这种实施的优点在于其保证了在接入点20a-20n上执行的处理的有效性。未包括在这条隧道中的全部数据通信业务都被管理服务器300拒绝。通常，当所述隧道已经存在于接入点20a-20n用于其它的应用时，提供对现有隧道的补充信令。在这种情况下，在接入点20a-20n上请求的附加功能受到限制。

最后，图2所示的分布式通信业务分析系统10已通过特定的网络配置进行了介绍，但其可以在任何类型的架构或网络配置上实现。也就是说，虽然已提到了最普通或流行的传输系统，例如DSL、电缆或FTTH传输网络中的传输系统，但是本发明的系统和方法也能够容易地适用于支持在电信网络(2G、2.5G、3G)或无线通信网络(WiFi、WiMax)中数据传输的分析。因此，在其他类型的网络上的实施方式可提供用于网络规划、监控、计费等的综合的解决方案。

Claims (21)

1.一种分布式通信业务分析系统(10)，用于分析网络通信链路(100)中的通信业务流，所述系统包括：终端(10a-10n)、接入点(20a-20n)、集线器(30)和数据网络(40)，其中提供所述接入点作为所述终端和用于所述终端中的每一个的所述集线器之间的接口，其中所述分布式通信业务分析系统包括：

a.嵌入式分类组件(200a-200n)，其位于所述接入点中的至少一些中，用于对网络通信业务进行分类和分析；

b.管理服务器(300)，配置用来处理由所述嵌入式分类组件发送的分类结果；以及

c.至少一个网络操作系统(400a-400n)，其适于用与所述管理服务器处理的通信业务分类有关的分类信息产生所述通信业务的综合分析。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述系统进一步包括由所述嵌入式分类组件管理的通信协议(600)，用于在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间实现通信。

3.如权利要求2所述的系统，其中，通过对数据包中用于携带选择信息的内容进行修改，将所述通信协议配置用来对所述通信业务流内的信息进行压缩。

4.如权利要求2所述的系统，其中所述嵌入式分类组件被配置以在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间使用专有信令。

5.如权利要求2所述的系统，其中所述嵌入式分类组件被配置以在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间使用标准信令。

6.如权利要求2所述的系统，其中所述嵌入式分类组件被配置以在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间产生隧道。

7.如前述权利要求的任一项所述的系统，其中通过对经分类的通信业务进行固化和存储，将所述管理服务器配置以处理与所述通信业务流的分类相关的经分类的信息。

8.如前述权利要求的任一项所述的系统，其中通过对所述经分类的通信业务进行计数，将所述管理服务器配置以处理与所述通信业务流的分类相关的经分类的信息。

9.如前述权利要求的任一项所述的系统，其中通过建立统计信息，将所述管理服务器配置以处理与所述通信业务流的分类相关的经分类的信息。

10.如前述权利要求的任一项所述的系统，其中所述通信业务流的所述综合分析是计费服务。

11.如前述权利要求的任一项所述的系统，其中所述系统进一步包括分等级的分析系统，其包括适于在连续的不同分析层上连续地进行不同级的分析的分析器，其中将在特定分析级上分析的数据包转发到下一连续的层，以进行附加的分析，并且在所述下一层执行的所述附加的分析受益于由先前的所述特定分析级执行的所述分析。

12.一种用于分析通信链路(100)上的通信业务流的方法，其中通过数据网络(40)提供网络信息，所述网络信息由集线器(30)接收，并且提供接入点(20a-20n)作为所述终端和用于所述终端中的每一个的所述集线器之间的接口，其特征在于，所述方法包括：

-在所述接入点中设置嵌入式分类组件(200a-200n)，以对所述通信业务流进行分类和分析；

-通过管理服务器(300)处理由所述嵌入式分类组件发送的分类结果；

-由至少一个网络操作系统(400a-400n)使用与所述管理服务器处理的所述通信业务的分类有关的分类信息；以及

-生成所述通信业务流的综合分析。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括通过由所述嵌入式分类组件管理的通信协议(600)，在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间实现通信。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述通信协议对包括数据包的所述通信业务流内的信息进行压缩，并且对所述数据包中用于携带选择信息的内容进行修改。

15.如权利要求13所述的方法，其中所述通信协议在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间使用专有信令。

16.如权利要求13所述的方法，其中所述通信协议在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间使用标准信令。

17.如权利要求13所述的方法，其中所述通信协议在所述嵌入式分类组件和所述管理服务器之间产生隧道。

18.如权利要求12至17的任一项所述的方法，其中通过对经分类的通信业务进行过滤，所述管理服务器对与所述通信业务流的分类相关的经分类的信息进行处理。

19.如权利要求12至18的任一项所述的方法，其中通过对所述经分类的通信业务进行计数，所述管理服务器对与所述通信业务流的分类相关的经分类的信息进行处理。

20.如权利要求12至19的任一项所述的方法，其中通过建立统计信息，所述管理服务器对与所述通信业务流的分类相关的经分类的信息进行处理。

21.如权利要求12至20的任一项所述的方法，其中产生所述通信业务流的所述综合分析包括计费服务。

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