[发明专利]拆分架构网络中的全网络流量监测

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及拆分(split)架构网络的领域，以及更具体来说，涉及拆分架构网络中的流量监测。

背景技术

网络服务提供商需要例行收集流量级别测量，以指导网络管理应用的执行。流量信息能够用于客户记账和业务工程，其主要依靠聚合业务量统计。随着网络管理的复杂度增加，对于诸如异常检测、不希望应用业务的识别和法庭分析的多个关键网络管理任务越来越需要流量监测。这个分析需要识别和分析尽可能多的不同流量。这个增加的复杂度的一个结果是对细粒度流量测量的增长需求。但是，网络运营商通常没有对监测基础设施需要执行的详细测量任务的预先了解。其一个示例是安全性应用。例如，用于业务工程目的的“雷达之下”的特定网络前缀可在异常的早期检测中起重要作用。

常规流量监测解决方案对于这些网络管理应用的许多是不足够的。开发细粒度和准确的流量监测技术是棘手的任务。由于计算和存储资源限制，常规路由器无法记录经过它们的所有分组或流量。因此，已经提出了多种取样技术，以有选择地记录与路由器的CPU和存储器资源所允许的同样多的分组。例如，当今许多路由器提供商实现统一分组取样，例如由NetFlow(参见Cisco Systems NetFlow Services Export Version 9，RFC 3954)所提供的取样机制。在NetFlow取样中，各路由器以取样概率(通常在0.001与0.01之间)来单独选择分组，并且将所选分组聚合到流量记录中。这种方式是简单的，使得在技术上是可行的。它仅对路由器引入小开销。但是，这种方式还降低使用流量级别测量结果的其它应用的总质量。

因此，现有取样技术对于新网络管理应用的增加需求是不充分的。一种解决方案是连续增加路由器计算和存储能力。在一个极端，被动监测设备(其捕获链路上的每一个分组)允许极准确的测量。但是，给定用于部署和维护的高单位成本的情况下，这种方式对于大网络极差地缩放。

发明内容

描述拆分架构网络中的方法、系统以及用作控制器的网络元件。按照本发明的实施例，将流量监测任务指配给网络中的交换机集合，以优化全网络(network-wide)流量监测。该指配使被监测流量的数量为最大，并且降低流量监测的开销。每个交换机按控制器所指导的对流量进行取样，其中每个交换机通过监测流量的子集并且记录流量的子集的测量，来对流量进行取样。每个流量经由(起源，目的地)(“OD”)对的集合中之一所定义的路径穿过网络，其中起源是流量从其进入网络的交换机中的入口交换机，而目的地是流量从其离开网络的交换机中的出口交换机。

在一个实施例中，该方法包括：由控制器接收输入，所述输入包括OD对的每个所定义的路径的每个的所估计业务量；对于所有交换机和所有路径计算使交换机所取样的流量的数量为最大的取样分数。给定交换机和给定路径的取样分数定义为经过给定交换机和给定路径并且由给定交换机取样的流量的数量除以经过给定路径的流量的总数，该计算基于所估计业务量并且服从交换机的带宽限制和存储器限制；接收建立新流量以穿过网络中的路径中之一的请求；以及基于以下来将新流量指配给位于路径中所述之一上的交换机中之一：所指配交换机和路径中所述之一的取样分数、带宽限制和存储器限制。

在一个实施例中，该系统包括：控制器，指导流量的转发和取样；以及交换机集合，经由网络耦合到控制器。控制器包括：存储器，存储OD对的每个所定义的路径中的每个的所估计业务量；处理器，耦合到存储器，该处理器适合对于所有交换机和所有路径计算使所有交换机所取样的流量的数量为最大的取样分数。给定交换机和给定路径的取样分数定义为经由给定路径并且由给定交换机取样的流量的数量除以经过给定路径的流量的总数，该计算基于所估计业务量并且服从交换机的带宽限制和存储器限制。控制器还包括接收建立新流量以穿过网络中的路径中之一的请求的网络接口，其中该请求使处理器基于以下来将新流量指配给位于路径中所述之一上的交换机中之一：所指配交换机和路径中所述之一的取样分数、带宽限制和存储器限制。