專利名稱：一種基于數(shù)據(jù)包的計(jì)費(fèi)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于在開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，采用基于數(shù)據(jù)包的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)方法，實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)的 準(zhǔn)確性、公正性、透明性的技術(shù)方案。屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)對(duì)于各運(yùn)營(yíng)商(ISP)來說都是一個(gè)極其重要的系統(tǒng)，其不僅可以統(tǒng)計(jì)網(wǎng) 絡(luò)用戶的費(fèi)用，而且可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源分配。先進(jìn)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是提供 優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的重要保證。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的迅速普及，使用網(wǎng)絡(luò)資源的用戶越來越多，他
們對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量和應(yīng)用需求提出了不同的要求。網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)方法大體上可以分為包月 制計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、按流量或者時(shí)長(zhǎng)的包月制、實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、基于內(nèi)容的實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。前幾 種計(jì)費(fèi)系統(tǒng)存在計(jì)費(fèi)方法簡(jiǎn)單、計(jì)費(fèi)規(guī)則不合理等問題，嚴(yán)重制約網(wǎng)絡(luò)用戶和新業(yè)務(wù)的發(fā) 展；而基于內(nèi)容的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，由于每個(gè)運(yùn)營(yíng)商提供的內(nèi)容業(yè)務(wù)都有一定的特殊性，因此對(duì) 于內(nèi)容的管理和控制要求較高。為解決這些問題，人們紛紛在深入研究現(xiàn)有計(jì)費(fèi)技術(shù)的基 礎(chǔ)上展開下一代網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)技術(shù)，尤其是保證端到端的QoS計(jì)費(fèi)技術(shù)的開發(fā)。 與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)分析
在Internet網(wǎng)絡(luò)中，價(jià)格是辨塞控制的一種立竿見影的有效工具，因而網(wǎng)絡(luò)擁塞因素 是QoS計(jì)費(fèi)技術(shù)考慮的一個(gè)重要參數(shù)。為了快速準(zhǔn)確計(jì)算網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的數(shù)據(jù)傳輸成本， 人們提出了眾多的解決方案，歸納起來可以分為兩類 一類是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況實(shí)時(shí)計(jì) 算數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某杀?，這種計(jì)算方式就是動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)模式。動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)考慮了網(wǎng)絡(luò)擁塞情 況，同時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)引入了網(wǎng)絡(luò)使用的最優(yōu)化問題，因而可以準(zhǔn)確計(jì)算網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用，最優(yōu)化網(wǎng) 絡(luò)資源配置。但其缺點(diǎn)是占用資源較多，計(jì)算復(fù)雜，實(shí)用性不夠；另一類是對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞因 子制定固定的價(jià)格，計(jì)算時(shí)直接根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞的狀況査表計(jì)算，即靜態(tài)計(jì)費(fèi)模式。靜態(tài)計(jì) 費(fèi)模式的價(jià)格因子一般是由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商基于歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析計(jì)算出來的，它與真實(shí) 網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況是不相符的。靜態(tài)計(jì)費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施簡(jiǎn)單，占用資源少。
根據(jù)計(jì)費(fèi)測(cè)量的不同粒度，靜態(tài)計(jì)費(fèi)的價(jià)格費(fèi)用可以以字節(jié)(per-byte)、數(shù)據(jù)包 (per-packet)或會(huì)話連接(pw-session)等作為基本單位進(jìn)行計(jì)算。基于字節(jié)的優(yōu)先級(jí)計(jì)費(fèi) 是對(duì)流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)的一個(gè)具體應(yīng)用，通過預(yù)先設(shè)定每個(gè)優(yōu)先級(jí)單字節(jié)的價(jià)格，可以很容易 地計(jì)算出每個(gè)用戶使用網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用?；跀?shù)據(jù)包的靜態(tài)計(jì)費(fèi)主要基于不同服務(wù)級(jí)別的數(shù)據(jù) 包的傳送個(gè)數(shù)來進(jìn)行計(jì)費(fèi)，研究顯示數(shù)據(jù)包的單價(jià)越低，網(wǎng)絡(luò)利用率越高；如果對(duì)用戶使 用網(wǎng)絡(luò)制定一個(gè)預(yù)算的上限，運(yùn)營(yíng)商的收益曲線顯示隨著數(shù)據(jù)包單價(jià)的增加，收益先升高 隨后降低。
在基于數(shù)據(jù)包的靜態(tài)計(jì)費(fèi)方法中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析預(yù)先制定不同服 務(wù)級(jí)別的費(fèi)率，其制定的計(jì)費(fèi)方式并沒有真實(shí)地反映網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前負(fù)載，因而人們普遍認(rèn)為 靜態(tài)計(jì)費(fèi)在網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方面不夠靈敏；同時(shí)，該方法預(yù)先將用戶劃分為不同的服務(wù)等級(jí), 用戶使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商根據(jù)用戶的服務(wù)等級(jí)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的可用資源進(jìn)行分配，并沒 有考慮用戶業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，從而可能造成有限網(wǎng)絡(luò)資源閑置。例如，當(dāng)高等級(jí)用戶使用
4訴網(wǎng)絡(luò)資源要求的業(yè)務(wù)時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商過多分配網(wǎng)絡(luò)資源，導(dǎo)致其中部分資源空閑。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問短本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)據(jù)包的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)方法，來解決基于數(shù)據(jù) 包的靜態(tài)計(jì)費(fèi)缺點(diǎn)，使之達(dá)到動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)控制網(wǎng)絡(luò)擁塞的效果，并且可以在不降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng) 商收益的前提下充分保證用戶QoS需求的最佳性價(jià)比。
技術(shù)方案本發(fā)明的方、法是一種改進(jìn)性和綜合性的方法，通過對(duì)現(xiàn)有的基于數(shù)據(jù)包靜 態(tài)計(jì)費(fèi)的改進(jìn)和綜合而提出。本計(jì)費(fèi)思想類似于高速公路上的汽車收費(fèi)。如果將數(shù)據(jù)包看 作高速公路上的汽車，路由器比作收費(fèi)站，汽車使用的車道對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬。現(xiàn)有 的路由器計(jì)費(fèi)主要是基于ip地址的流量計(jì)費(fèi)，這就有三個(gè)不足:①用戶可能用同一 ip地址， 無法區(qū)分出用戶；②需要在路由器內(nèi)設(shè)置大的緩存，路由器參與計(jì)費(fèi)，這樣就影響其路由 性能；③基于流量的計(jì)費(fèi)太簡(jiǎn)單，不精確，未考慮到網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況。為了與現(xiàn)有路由器 概念加以區(qū)別，我們將路由器分為主干路由器和普通路由器，其中主干路由器是指對(duì)于網(wǎng) 絡(luò)擁塞狀況影響較大的路由器，其它則為普通路由器。在數(shù)據(jù)包傳輸過程中，對(duì)于主干路 由器記錄路由路徑和擁塞情況；對(duì)于普通路由器記錄其跳數(shù)。通過發(fā)送探測(cè)流，得到 數(shù)據(jù)包跳數(shù)和路由器擁塞情況，計(jì)算出單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用，與計(jì)費(fèi)上限比較，進(jìn)行接納判 斷，若可以接納該業(yè)務(wù)，則以該費(fèi)用為參數(shù)，結(jié)合流量計(jì)算出該探測(cè)周期內(nèi)數(shù)據(jù)包的總費(fèi) 用，周期性重復(fù)上述過程，直到該業(yè)務(wù)服務(wù)結(jié)束。
基于數(shù)據(jù)包的計(jì)費(fèi)方法具體為將基于數(shù)據(jù)包的細(xì)粒度計(jì)費(fèi)和基于流量的粗粒度計(jì)費(fèi) 有機(jī)結(jié)合，綜合考慮了單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用、傳輸流量和網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，體現(xiàn)了按流量計(jì)費(fèi)、 針對(duì)業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)和路由器擁塞計(jì)費(fèi)的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)策略，該方法所包含的步驟為
步驟l).用戶登錄，接入網(wǎng)關(guān)上的用戶認(rèn)證和配置模塊對(duì)用戶身份加以認(rèn)證，非法用戶 拒絕登錄；合法用戶成功登錄，用戶認(rèn)證和配置模塊按照數(shù)據(jù)庫中的用戶SLA信息配置用 戶參數(shù)；這里的參數(shù)包括是否同意降級(jí)、用戶可以使用的業(yè)務(wù)類型和該業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的服務(wù) 等級(jí)及QoS參數(shù)；
步驟2).用戶提出業(yè)務(wù)請(qǐng)求，接入網(wǎng)關(guān)上的業(yè)務(wù)感知模塊接收該網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流，并對(duì)業(yè)務(wù) 流進(jìn)行協(xié)議分析，提取出"源、目的ip地址，源、目的端口，協(xié)議類型"五元組和關(guān)鍵凈 荷，以流的形式交到流量識(shí)別層；
步驟3).分組頭部識(shí)別子模塊匹配協(xié)議分析層發(fā)來的五元組，進(jìn)行端口匹配或協(xié)議頭部 匹配，如果識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到步驟8)，進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；
步驟4).若匹配不成功，進(jìn)行流量特征識(shí)別，對(duì)關(guān)鍵凈荷信息使用應(yīng)用層深度檢測(cè)dpi 子模塊進(jìn)行識(shí)別，若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到步驟8)，進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；
步驟5).若流量特征信息識(shí)別不成功，則進(jìn)行連接特征識(shí)別，主要jii過ip地址和端口的
相應(yīng)關(guān)系識(shí)別p2p業(yè)務(wù)，若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到步驟8),進(jìn)行接納控鬼L否則，繼續(xù)
步驟6).若連接模式識(shí)別不成功，則進(jìn)行拓?fù)涮匦宰R(shí)別，通過識(shí)別該業(yè)務(wù)不同通信實(shí)體 之間的連接拓?fù)涮匦詠碜R(shí)別此業(yè)務(wù)，若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到步驟8),進(jìn)行接納控制；否則， 繼續(xù)；
步驟7).若上述步驟都不能確認(rèn)用戶申請(qǐng)的業(yè)務(wù)類型，則根據(jù)用戶默認(rèn)的服務(wù)級(jí)別進(jìn)行 接納，轉(zhuǎn)步驟9);步驟8).根據(jù)識(shí)別出的業(yè)務(wù)類型査詢用戶的SLA配置參數(shù)，得到用戶當(dāng)前使用業(yè)務(wù)的服 務(wù)等級(jí)；
步驟9).開始探測(cè)，探測(cè)時(shí)，根據(jù)探測(cè)數(shù)據(jù)包到達(dá)目的網(wǎng)關(guān)的跳數(shù)、主干路由器的擁塞 狀態(tài)等因素利用如下公式計(jì)算傳輸當(dāng)前業(yè)務(wù)等級(jí)單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用p,
p:Mx(LxF+玄(KxYxu))
i=0
其中，A/為當(dāng)前的業(yè)務(wù)等級(jí)因子；L為數(shù)據(jù)包到達(dá)目的網(wǎng)關(guān)的跳數(shù)；F為每一跳的費(fèi)用； K為擁塞等級(jí)因子；r為服務(wù)權(quán)重r = ri/jii， ri為第! 級(jí)服務(wù)的帶寬；Hi為第i級(jí)服務(wù)隊(duì)列 中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速率；ri/jli相當(dāng)于數(shù)據(jù)包占用帶寬乘以數(shù)據(jù)包期望獲得的服務(wù)時(shí)間；"為 擁塞單價(jià)；n為數(shù)據(jù)包所經(jīng)過的發(fā)生擁塞的主干路由器個(gè)數(shù)
步驟10).進(jìn)行接納判斷，將單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用p與用戶在SLA中簽訂的費(fèi)用上限進(jìn)行 比較，確認(rèn)數(shù)據(jù)包能否被接納。如果能接納，則轉(zhuǎn)步驟ll);若不能，判斷用戶是否簽訂降 級(jí)，若同意降級(jí)，則降低一個(gè)服務(wù)等級(jí)，轉(zhuǎn)步驟9)，按新業(yè)務(wù)等級(jí)重新探測(cè)；若不同意降 級(jí)，則拒絕接入，轉(zhuǎn)步驟16);
步驟11).接納后，根據(jù)QOS原則對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)進(jìn)行合理的的資源分配和業(yè)務(wù)調(diào)度；
步驟12).業(yè)務(wù)流離開接入網(wǎng)關(guān)，進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之中，直至到達(dá)對(duì)方網(wǎng)關(guān)，最后轉(zhuǎn)發(fā)到 目的主機(jī)；
步驟13).在用戶使用業(yè)務(wù)的過程中，為了準(zhǔn)確計(jì)算在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的費(fèi)用，需要及時(shí) 了解網(wǎng)絡(luò)的變化情況，則接入網(wǎng)關(guān)進(jìn)行周期性的探測(cè)，重新計(jì)算在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下傳輸單 個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用，當(dāng)超過A簽訂的數(shù)據(jù)包費(fèi)用上限時(shí)，將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況反饋給接納控制模 塊；
步驟14).同時(shí)，在用戶使用業(yè)務(wù)的過程中，接入網(wǎng)關(guān)周期性地把流量等計(jì)費(fèi)相關(guān)數(shù)據(jù)存 入計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和目的網(wǎng)關(guān)分別有一個(gè)計(jì)費(fèi)模塊用于數(shù)據(jù)采集、處理，將信息記 入計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫，計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用和本周期流量實(shí)時(shí)計(jì)算本周期的費(fèi)用；
步驟15).用戶完成業(yè)務(wù)，計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)如下公式計(jì)算出用戶本次服務(wù)的費(fèi)用C;
其中，p為經(jīng)探測(cè)得到的單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用，為保證費(fèi)用的準(zhǔn)確性，p的值會(huì)根據(jù)周期性 探測(cè)的結(jié)果而變化；R為接入網(wǎng)關(guān)上一個(gè)周期內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，則pXR為一個(gè)周期內(nèi) 的費(fèi)用；m為本次服務(wù)包含的計(jì)費(fèi)周期的個(gè)數(shù)；
步驟16).全過程結(jié)束。 有益效果與現(xiàn)行的計(jì)費(fèi)方案相比，本專利設(shè)計(jì)的基于數(shù)據(jù)包的計(jì)費(fèi)策略具有以下特
點(diǎn)
(1) 結(jié)合用戶服務(wù)等級(jí)以及用戶對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)的實(shí)際需求分配不同的網(wǎng)絡(luò)資源，并且考慮了 網(wǎng)絡(luò)擁塞水平；
(2) 綜合傳輸流量、服務(wù)級(jí)別和帶寬以及網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)擁塞情況等因素進(jìn)行計(jì)費(fèi)，因而更加 公平和合理；
(3) 能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)包傳輸費(fèi)用，具有良好的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制能力；(4)可以有效使用網(wǎng)絡(luò)資源，保護(hù)ISP和用戶雙方利益。
基于數(shù)據(jù)包的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)策略，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)級(jí)別、業(yè)務(wù)的實(shí)際帶寬需求、網(wǎng) 絡(luò)擁塞情況進(jìn)行周期性反饋和動(dòng)態(tài)調(diào)整，在低流量網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下可以保證網(wǎng)絡(luò)正常業(yè)務(wù) 的運(yùn)行和服務(wù)質(zhì)量；在大流量網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下能夠迅速調(diào)整，解除網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)，最大限 度地滿足用戶提出的服務(wù)質(zhì)量需求。本專利提出的計(jì)費(fèi)方案不僅計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確、公平、合理， 克服了傳統(tǒng)計(jì)費(fèi)方式的不足，而且用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要自主靈活的選擇接入帶寬和服務(wù) 質(zhì)量，同時(shí)服務(wù)提供商也可利用價(jià)格杠桿，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)流量，合理配置網(wǎng)絡(luò)資源。具有十分 良好的應(yīng)用前景。


圖是計(jì)費(fèi)方案拓?fù)淠Ｐ汀?br> 圖2是接入網(wǎng)關(guān)組成模塊。
圖3是計(jì)費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
圖4是基于業(yè)務(wù)感知和用戶服務(wù)級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)資源分配。
圖5是具有支持的輸入輸出排隊(duì)路由器中的分組處理流程。
圖6是SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
圖7是RED算法結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
—、體系結(jié)構(gòu)
圖l給出了計(jì)費(fèi)方案的拓?fù)淠Ｐ?，其核心思想是首先用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包至網(wǎng)關(guān)申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)資 源。網(wǎng)關(guān)檢査用戶是否合法，并査詢其所屬用戶等級(jí)；同時(shí)網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行的業(yè)務(wù)感知模塊感 知用戶業(yè)務(wù)類別及對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源需求；之后接入網(wǎng)關(guān)發(fā)起路由數(shù)據(jù)包探測(cè)和計(jì)費(fèi)。探測(cè) 和計(jì)費(fèi)流程為首先，接入網(wǎng)關(guān)先發(fā)送幾個(gè)探測(cè)包，在經(jīng)過主干路由器時(shí)，路由器將路由 信息記錄到探測(cè)包的數(shù)據(jù)區(qū)，直到到達(dá)目的網(wǎng)關(guān)。目的網(wǎng)關(guān)收到后再將其反饋給接入網(wǎng)關(guān) 的數(shù)據(jù)庫中，以此得知某個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包的路由路徑。在數(shù)據(jù)庫中(記錄了用戶的QoS參數(shù)數(shù) 據(jù)及用戶簽訂的數(shù)據(jù)包費(fèi)用上限值)根據(jù)IP報(bào)頭的DSCP值査出該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)的費(fèi)用， 結(jié)合跳數(shù)(利用了IP報(bào)頭的TTL (TimeTo Live)欄位字段)以及主干路由器上的擁塞參數(shù)
(通過價(jià)格因素動(dòng)態(tài)調(diào)整用戶行為來控制網(wǎng)絡(luò)擁塞，主干路由器擁塞是造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的一 個(gè)主要原因)計(jì)算出這一次數(shù)據(jù)包所用的總費(fèi)用，與數(shù)據(jù)庫中該數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)的用戶簽訂 的費(fèi)用上限比較。若探測(cè)數(shù)據(jù)包的傳輸費(fèi)用沒超過簽訂的費(fèi)用上限，則直接發(fā)送后續(xù)的數(shù) 據(jù)包，記錄流量；同時(shí)，為保證費(fèi)用的準(zhǔn)確性，進(jìn)行周期性的探測(cè)；若探測(cè)數(shù)據(jù)包的傳輸 費(fèi)用超過簽訂的費(fèi)用上限，則繼續(xù)進(jìn)行多次探測(cè)和判斷(設(shè)定的次，值可以調(diào)節(jié))。然后， 在結(jié)合用戶級(jí)別和用戶業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)用A分配資源。各個(gè)用戶 發(fā)出的數(shù)據(jù)包每經(jīng)過一個(gè)路由器都會(huì)按照用戶請(qǐng)求的QoS參數(shù)分配網(wǎng)絡(luò)帶寬和路由調(diào)度，同 時(shí)路由器會(huì)對(duì)這次路由分發(fā)的網(wǎng)絡(luò)資源計(jì)費(fèi)并周期性地反饋給數(shù)據(jù)庫。最后，數(shù)據(jù)庫不斷 地把新產(chǎn)生的計(jì)費(fèi)信息發(fā)送給各對(duì)應(yīng)的ISP，作為ISP對(duì)用戶收費(fèi)和ISP之間結(jié)算的依據(jù)。 其中，在接入網(wǎng)關(guān)上所完成的動(dòng)作如圖2所示。用戶事先與運(yùn)營(yíng)商簽訂服務(wù)合同，運(yùn)
營(yíng)商將用戶信息存入用戶信息數(shù)據(jù)庫。用戶登錄時(shí)，向接入網(wǎng)關(guān)發(fā)出請(qǐng)求，接入網(wǎng)關(guān)首先
7通過査詢用戶信息數(shù)據(jù)庫對(duì)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證。用戶使用業(yè)務(wù)時(shí)，若通過權(quán)限驗(yàn)證，接入 網(wǎng)關(guān)對(duì)用戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行分類識(shí)別，感知出不同的業(yè)務(wù)。接著進(jìn)行數(shù)據(jù)包探測(cè)，判斷是否接 入，以用戶簽訂的數(shù)據(jù)包的費(fèi)用上限為參照，如不超過，則接入用戶業(yè)務(wù)，并對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行 相應(yīng)的處理；如超過，則釆取相應(yīng)的措施(如降級(jí)處理、拒絕接入)。用戶接入之后網(wǎng)關(guān)進(jìn) 行資源分配、隊(duì)列調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和流量統(tǒng)計(jì)等工作，最后將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流向目的地發(fā)送。
圖2中，主要模塊包括①登錄認(rèn)證模塊査詢用戶信息數(shù)據(jù)庫對(duì)用戶身份進(jìn)行認(rèn)證; ②業(yè)務(wù)感知模塊對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分類識(shí)別；③探測(cè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)包探測(cè)，判斷是否接入; 資源調(diào)度模塊通過查詢QoS數(shù)據(jù)庫比較用戶的QoS需求和網(wǎng)絡(luò)資源來對(duì)用戶的業(yè)務(wù) 進(jìn)行資源分配和隊(duì)列調(diào)度； 流量采集模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和流量統(tǒng)計(jì)，以便計(jì)費(fèi)處理。 二、方法流程
1、 計(jì)費(fèi)實(shí)現(xiàn)流程
整個(gè)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)包含的主要模塊及相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)流程，如圖3所示。共有3個(gè)計(jì)費(fèi)模塊， 接入網(wǎng)關(guān)上的流量統(tǒng)計(jì)模塊、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的路由采集模塊和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫上的計(jì)費(fèi)模塊。前 兩個(gè)模塊的職責(zé)主要是數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，最后一個(gè)模塊負(fù)責(zé)計(jì)費(fèi)，生成實(shí)際費(fèi)用，并進(jìn) 行結(jié)算處理。
2、 業(yè)務(wù)感知策略
在單純基于用戶服務(wù)級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商根據(jù)用戶的服務(wù)等級(jí)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的可 用資源進(jìn)行分配。由于沒有考慮用戶業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，從而可能造成有限網(wǎng)絡(luò)資源閑置。 如，當(dāng)高等級(jí)用戶使用低網(wǎng)絡(luò)資源要求的業(yè)務(wù)時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商過多分配網(wǎng)絡(luò)資源，其 中部分資源空閑。因此，我們考慮將用戶的服務(wù)等級(jí)和用戶的業(yè)務(wù)實(shí)際資源需求有機(jī)結(jié)合， 在接入網(wǎng)關(guān)中加入業(yè)務(wù)感知模塊，對(duì)用戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行感知，從而指導(dǎo)其后的網(wǎng)絡(luò)資源分配 和資源調(diào)度。
業(yè)務(wù)感知即區(qū)分網(wǎng)絡(luò)中不同業(yè)務(wù)流，它是實(shí)施QoS策略和安全策略的基礎(chǔ)，其基本過 程是IP網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備根據(jù)業(yè)務(wù)流的特征、流標(biāo)記以及流統(tǒng)計(jì)閾值觸發(fā)特定業(yè)務(wù)的感知。按
所使用的方法，業(yè)務(wù)感知可以分為靜態(tài)感知和動(dòng)態(tài)感知兩類，其中靜態(tài)感知是根據(jù)業(yè)務(wù) 所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、源目的端口、源目的地址進(jìn)行業(yè)務(wù)感知；而動(dòng)態(tài)感知?jiǎng)t包括模式匹配 感知和協(xié)議解析感知兩種類型。靜態(tài)感知是發(fā)展比較成熟的一種技術(shù)，我們采用如圖4所 示的綜合感知技術(shù)。
3、 本專利對(duì)路由器擁塞的定義
如果幾個(gè)輸入數(shù)據(jù)流需要共用同一個(gè)輸出端口，那么在這個(gè)端口就會(huì)建立排隊(duì)。如果 沒有足夠的存儲(chǔ)空間，數(shù)據(jù)包則會(huì)被丟棄。對(duì)突發(fā)數(shù)據(jù)流更是如此。增加存儲(chǔ)空間在某種 程度上可以緩解這一矛盾，但當(dāng)路由器有更大存儲(chǔ)量，擁塞只會(huì)變得更嚴(yán)重，而不是得到 緩解，因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)里數(shù)據(jù)包經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)再完成轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，它們?cè)缂撼瑫r(shí)，源端認(rèn)為它們 已經(jīng)被丟棄，而這些數(shù)據(jù)包還會(huì)繼續(xù)向下一個(gè)路由器轉(zhuǎn)發(fā)，從而浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，加重網(wǎng)絡(luò) 擁塞。
圖5中給出了采用輸入輸出隊(duì)列結(jié)構(gòu)路由器中的分組處理流程。通常情況下，為了提 供有效的QoS支持，隊(duì)列管理都放在輸出端。緩沖管理機(jī)制位于隊(duì)列的輸入端，負(fù)責(zé)管理 系統(tǒng)中緩沖資源的分配，根據(jù)系統(tǒng)策略和到達(dá)分組的信息來決定是否允許其進(jìn)入隊(duì)列;而在 隊(duì)列的輸出端，則有隊(duì)列調(diào)度機(jī)制負(fù)責(zé)帶寬分配和延遲調(diào)整，兩者互相配合完成完整的隊(duì)列操作。而在隊(duì)列操作機(jī)制之前，根據(jù)系統(tǒng)釆取的策略和控制算法，可以輔助以分組分類、 流量整形/調(diào)節(jié)等機(jī)制來配合隊(duì)列管理機(jī)制的要求。
4、 網(wǎng)絡(luò)中路由1^塞#$[的采集
SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的Client/Server結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。SNMP 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)包括以下四個(gè)部分管理者(Manager)、管理agent(Agent)、管理信息庫 MIB(Management Information Base) 、 SNMP協(xié)議(管理者與agent間的通信協(xié)議)。
管理agent駐留在被管對(duì)象上，收集本地有關(guān)信息，并給MIB中的相應(yīng)變量賦值，在 接到管理者的請(qǐng)求時(shí)將這些值回傳給管理者。管理者是整個(gè)管理網(wǎng)絡(luò)的控制中心，它通過 Get原語操作從agent中依次讀取被管對(duì)象MIB中每個(gè)變量的值，從而全面獲得當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運(yùn) 行狀況，并通過決策采取相應(yīng)的控制行為。必要時(shí)，可以通過Set原語對(duì)被管對(duì)象MIB的 變量賦值，實(shí)現(xiàn)控制行為。
本網(wǎng)絡(luò)中的被管對(duì)象是路由器。為了便于SNMP直接管理，節(jié)點(diǎn)必須能運(yùn)行SNMP agent,每個(gè)agent都要維護(hù)一個(gè)本地?cái)?shù)據(jù)庫，存放其狀態(tài)、歷史記錄支持其運(yùn)行。對(duì)于每個(gè) 被管對(duì)象，都有一個(gè)agent來對(duì)應(yīng)。agent由管理者管理，其管理關(guān)系是N:N的關(guān)系，管理 者可管理多個(gè)agent。每個(gè)agent也可以由多個(gè)管理者共同管理。在本專利中agent收集的是 路由器的擁塞信息，而管理者是接入網(wǎng)關(guān)上的數(shù)據(jù)庫。
5、 RED算法及計(jì)算
考慮到網(wǎng)絡(luò)擁塞情況與數(shù)據(jù)丟包率有關(guān)，可參考具有擁塞避免功能的RED算法，如圖 7所示。RED算法通過計(jì)算平均排隊(duì)長(zhǎng)度發(fā)現(xiàn)初始的擁塞現(xiàn)象。RED路由器設(shè)有兩個(gè)閾值 maxth和minth，對(duì)于每個(gè)新到達(dá)的數(shù)據(jù)包，計(jì)算平均排隊(duì)長(zhǎng)度avg的公式如下
avg <~ (1 — wq) x avg + wq x q 其中，wq在[O， l]， wq是權(quán)重系數(shù)；9是采樣測(cè)量時(shí)的瞬時(shí)排隊(duì)長(zhǎng)度。
當(dāng)分組到達(dá)隊(duì)列時(shí)，如果平均隊(duì)列長(zhǎng)度avg小于最小門限值minth ，分組安全進(jìn)入隊(duì) 列；當(dāng)avg大于maxth,丟棄所有到達(dá)報(bào)文加果平均隊(duì)列長(zhǎng)度avg位于minth和maxth之 間，按如下公式計(jì)算分組丟棄概率Pb-
Pb <~ maxpx (avg — minth) / (maxth—minth) 其中maxp是當(dāng)平均隊(duì)長(zhǎng)達(dá)到最大門限時(shí)的丟包概率，該值是一個(gè)小于1的數(shù)。 三、 基于數(shù)據(jù)包的計(jì)費(fèi)策略 1.單個(gè),包的費(fèi)用
假設(shè)p為數(shù)據(jù)包費(fèi)用，M為業(yè)務(wù)等級(jí)因子，丄為數(shù)據(jù)包經(jīng)過的跳數(shù)，尸為每一跳的單價(jià),
^為擁塞等級(jí)因子，r為jl務(wù)權(quán)重，K為擁塞單價(jià)，則一個(gè)數(shù)據(jù)包的服務(wù)費(fèi)為
p=Mx(LxF+J(KxYxu)) 公式I
(1) A/:當(dāng)前業(yè)務(wù)奪級(jí)因子，根據(jù)業(yè)務(wù)感知區(qū)分出來的業(yè)務(wù)制;。
(2) 對(duì)于跳數(shù)i:為防止探測(cè)包所經(jīng)路徑中非主干路由器有所i化，可進(jìn)行多次探測(cè)， 取其TTL的平均值。
(3) 對(duì)于每一跳的費(fèi)用F:是由ISP根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和預(yù)期收益統(tǒng)計(jì)給出。
(4) 對(duì)于擁塞等級(jí)因子尺其與分組丟包率有關(guān)，假設(shè)擁塞等級(jí)因子《是對(duì)應(yīng)于不同 擁塞級(jí)別Congestion的常數(shù)。網(wǎng)絡(luò)擁塞可以根據(jù)分組丟包率統(tǒng)計(jì)劃分為w個(gè)級(jí)別，并預(yù)先 設(shè)定各個(gè)擁塞級(jí)別的々'值。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供的擁塞級(jí)別直接?xùn)吮砑纯汕蟮?。因?yàn)殡S著分組丟包率的增大，說明網(wǎng)絡(luò)擁塞程度的增大，從而使數(shù)據(jù)包費(fèi)用增加，我 們可以采用分段區(qū)分的經(jīng)驗(yàn)假設(shè)，即將分組丟包率劃分為3個(gè)范圍
① 當(dāng)平均隊(duì)列長(zhǎng)度avg小于最小門限值minth時(shí)尺=0;
② 當(dāng)平均隊(duì)列長(zhǎng)度avg大于最大門限值maxth時(shí)《-l;
③ 當(dāng)平均隊(duì)列長(zhǎng)度avg在兩者之間時(shí)設(shè)分組丟包率？1)為0對(duì)應(yīng)輕度擁塞，擁塞 等級(jí)因子《-A"a;分組丟包率Pb為6對(duì)應(yīng)中度擁塞，擁塞等級(jí)因子^=^;分組丟包 率Pb為c對(duì)應(yīng)嚴(yán)重?fù)砣?，擁塞因?:=/^。其中，a、 6、 c可由運(yùn)營(yíng)商根據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)給出；《a、 Aa、 ^反映了網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生時(shí)的價(jià)格調(diào)整力度，簡(jiǎn)單情況下可設(shè) K = (avg—mintii) / (maxth—minth)。
(5) 對(duì)于服務(wù)權(quán)重R y=ri/ni。
其中ri為第激服務(wù)的帶寬；Hi為第/級(jí)服務(wù)隊(duì)列中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速率；ri/(ii相當(dāng)于 數(shù)據(jù)包占用帶寬乘以數(shù)據(jù)包期望獲得的服務(wù)時(shí)間。
(6) 擁塞單價(jià)"的單位是元/兆秒。
(7) n為數(shù)據(jù)包所經(jīng)過的發(fā)生擁塞的主干路由器的個(gè)數(shù)。 2.連接的費(fèi)用
一T連接的費(fèi)用為
c=J(pxR) 公式n
其甲，C為一個(gè)連接的總費(fèi)用，p為經(jīng)探測(cè)得到的單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用，為保證費(fèi)用的準(zhǔn) 確性，p的值會(huì)根據(jù)周期性探測(cè)的結(jié)果而變化；R為接入網(wǎng)關(guān)上一個(gè)周期內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)包個(gè) 數(shù)，p'R為一個(gè)周期內(nèi)的費(fèi)用；ni為本次服務(wù)包含的計(jì)費(fèi)周期的個(gè)數(shù)。
本計(jì)費(fèi)策略將基于數(shù)據(jù)包和基于流量的方法有機(jī)結(jié)合，以探測(cè)包基于實(shí)際QoS的費(fèi)用
為參數(shù)，準(zhǔn)確反應(yīng)了數(shù)據(jù)包所享受的服務(wù)質(zhì)量；后續(xù)的數(shù)據(jù)包只統(tǒng)計(jì)流量，計(jì)算出業(yè)務(wù)的
總費(fèi)用，使本計(jì)費(fèi)策略計(jì)算簡(jiǎn)單、易于實(shí)施。
霈要指出的是，本發(fā)明提出的技術(shù)方案，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)滿足以下兩個(gè)合理假設(shè)
① 骨干網(wǎng)絡(luò)的路由組織是合理有序的。當(dāng)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳遞時(shí)，網(wǎng)絡(luò)路由不存在故 意迂回，所有數(shù)據(jù)包所經(jīng)歷的有限跳數(shù)是合理的。
② ISP運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)是誠(chéng)信的，其網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)接受主管部門的監(jiān)管(主管部門有權(quán)審査網(wǎng)管 信息)以及用戶的監(jiān)督(用戶有權(quán)審核網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)詳單)，能自覺杜絕產(chǎn)生不合理的迂回路 由數(shù)據(jù)包。
此外，本發(fā)明中，數(shù)據(jù)包的計(jì)費(fèi)上限可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來合理確定。 一般情況下，網(wǎng) 絡(luò)性能能夠滿足數(shù)據(jù)包的正常傳輸，不會(huì)因超過計(jì)費(fèi)上限而丟棄數(shù)據(jù)包；只有在極端情況 下.因網(wǎng)絡(luò)突發(fā)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)包迂回，從而導(dǎo)致跳數(shù)增加和網(wǎng)絡(luò)擁塞，可能超過合同中確 定的計(jì)費(fèi)上限。此時(shí)系統(tǒng)主動(dòng)丟棄該數(shù)據(jù)包， 一方面是避免給用戶帶.來過于昂貴的傳輸費(fèi) 用，另一方面也是控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。
下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。為了方便描述，我們假定有如下應(yīng)用 實(shí)例 一個(gè)與ISP簽訂協(xié)議的用戶請(qǐng)求業(yè)務(wù)流，則其具體實(shí)施方式
(如圖3)為
O)用戶A登錄，接入網(wǎng)關(guān)B上的用戶認(rèn)證和配置模塊對(duì)用戶身份加以認(rèn)證，非法用 戶拒絕登錄；假定A為合法用戶，則成功登錄，用戶認(rèn)證和配置模塊按照數(shù)據(jù)庫中的用戶 A的SLA信息配置用戶參數(shù)；假定這里的參數(shù)如下業(yè)務(wù)類型-FTP,服務(wù)等級(jí)-低級(jí)'帶寬范圍-0.2 lMbps
業(yè)務(wù)類型-MPEG—l，服務(wù)等級(jí)=中級(jí)，帶寬范圍《L86Mbps，端到端延時(shí)〈250ms, 端到端抖動(dòng)^lms,分組丟失率<=10-2 (未壓縮視頻)，<=10"'(壓縮視頻)
同意降級(jí)
(2) A請(qǐng)求某種業(yè)務(wù)(設(shè)為MPEG—1), B上的業(yè)務(wù)感知模塊接收該網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流，并對(duì) 業(yè)務(wù)流進(jìn)行協(xié)議分析，提取出五元組(源、目的IP地址，源、目的端口，協(xié)議類型)和關(guān) 鍵凈荷，以流的形式交到流量識(shí)別層；
(3) B上業(yè)務(wù)感知模塊的分組頭部識(shí)別子模塊匹配協(xié)議分析層發(fā)來的五元組，進(jìn)行端口 匹配或協(xié)議頭部匹配。如果識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到(8),進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；
(4) 若匹配不成功，B上的業(yè)務(wù)感知模塊再進(jìn)行流量特征識(shí)別，主要是對(duì)關(guān)鍵凈荷信息 使用DPI (應(yīng)用層深度檢測(cè))子模塊進(jìn)行識(shí)別。若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到(8)，進(jìn)行接納控制； 否則，繼續(xù)。
(5) 若流量特征信息識(shí)別不成功，則進(jìn)行連接特征識(shí)別，主要可通過IP地址和端口的 相應(yīng)關(guān)系識(shí)別P2P等業(yè)務(wù)。若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到(8)，進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；
(6) 若連接模式識(shí)別不成功，則進(jìn)行拓?fù)涮匦宰R(shí)別，可以通過識(shí)別該業(yè)務(wù)不同通信實(shí)體 之間的連接拓?fù)涮匦詠碜R(shí)別此業(yè)務(wù)。若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到(8),進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；
(7) 若上述步驟都不能確認(rèn)A申請(qǐng)的業(yè)務(wù)類型，則根據(jù)A默認(rèn)的服務(wù)級(jí)別進(jìn)行接納， 轉(zhuǎn)步驟(9)。
(8) 根據(jù)識(shí)別出的業(yè)務(wù)類型MPEG—1査詢A的配置參數(shù)，得到A使用MPEG—1業(yè)務(wù) 的服務(wù)等級(jí)(中級(jí))；
(9) 開始探測(cè)(圖3中探測(cè)1)。探測(cè)時(shí)，根據(jù)探測(cè)包的跳數(shù)和主千路由器的擁塞狀態(tài) 等利用公式I計(jì)算傳輸MPEG— 1業(yè)務(wù)中等級(jí)單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用。
(10) 進(jìn)行接納判斷。將單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用與A在SLA中簽訂的費(fèi)用上限進(jìn)行比較，確 認(rèn)數(shù)據(jù)包是否能接納，如果能接納，則轉(zhuǎn)(11);若不能，判斷A是否簽訂降級(jí)，若同意降 級(jí)，則降低服務(wù)權(quán)重Y為下一等級(jí)，轉(zhuǎn)(9)，按新業(yè)務(wù)等級(jí)重新探測(cè)；若不同意降級(jí)，則 拒絕接入，提示A不能提供服務(wù)，轉(zhuǎn)步驟(16);
(11) 接納后，根據(jù)QoS原則對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行合理的的資源分配和業(yè)務(wù)調(diào)度。
(12) 業(yè)務(wù)流離開接入網(wǎng)關(guān)B，進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之中，直至到達(dá)對(duì)方網(wǎng)關(guān)，最后轉(zhuǎn)發(fā)到 目的主機(jī)。
(13) 在A進(jìn)行業(yè)務(wù)的過程中，為及時(shí)了解網(wǎng)絡(luò)的變化情況，準(zhǔn)確計(jì)算在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 下傳輸單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用，B進(jìn)行周期性的探測(cè)(圖3中探測(cè)2)，重新按公式I計(jì)算單個(gè) 數(shù)據(jù)包的費(fèi)用。當(dāng)超過A簽訂的數(shù)據(jù)包費(fèi)用上限時(shí)，將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況反饋給接納控制模塊。
(14) 同時(shí)，在A進(jìn)行業(yè)務(wù)的過程中，接入網(wǎng)關(guān)周期性地把流量等計(jì)費(fèi)相關(guān)數(shù)據(jù)存入計(jì) 費(fèi)數(shù)據(jù)庫；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和目的網(wǎng)關(guān)分別有一個(gè)計(jì)費(fèi)模塊用于數(shù)據(jù)釆集、處理，將信息記入計(jì) 費(fèi)數(shù)據(jù)庫。計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用和本周期流量(數(shù)據(jù)包數(shù))實(shí)時(shí)計(jì)算本周期的 費(fèi)用；
(15) A完成業(yè)務(wù)，根據(jù)公式II計(jì)算出A本次服務(wù)的費(fèi)用。
(16) 全過程結(jié)束。
權(quán)利要求
1. 一種基于數(shù)據(jù)包的計(jì)費(fèi)方法，其特征在于將基于數(shù)據(jù)包的細(xì)粒度計(jì)費(fèi)和基于流量的粗粒度計(jì)費(fèi)有機(jī)結(jié)合，綜合考慮了單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用、傳輸流量和網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，體現(xiàn)了按流量計(jì)費(fèi)、針對(duì)業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)和路由器擁塞計(jì)費(fèi)的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)策略，該方法所包含的步驟為步驟1). 用戶登錄，接入網(wǎng)關(guān)上的用戶認(rèn)證和配置模塊對(duì)用戶身份加以認(rèn)證，非法用戶拒絕登錄；合法用戶成功登錄，用戶認(rèn)證和配置模塊按照數(shù)據(jù)庫中的用戶SLA信息配置用戶參數(shù)；這里的參數(shù)包括是否同意降級(jí)、用戶可以使用的業(yè)務(wù)類型和該業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的服務(wù)等級(jí)及QoS參數(shù)；步驟2). 用戶提出業(yè)務(wù)請(qǐng)求，接入網(wǎng)關(guān)上的業(yè)務(wù)感知模塊接收該網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流，并對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行協(xié)議分析，提取出“源、目的IP地址，源、目的端口，協(xié)議類型”五元組和關(guān)鍵凈荷，以流的形式交到流量識(shí)別層；步驟3). 分組頭部識(shí)別子模塊匹配協(xié)議分析層發(fā)來的五元組，進(jìn)行端口匹配或協(xié)議頭部匹配，如果識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到步驟8)，進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；步驟4). 若匹配不成功，進(jìn)行流量特征識(shí)別，對(duì)關(guān)鍵凈荷信息使用應(yīng)用層深度檢測(cè)DPI子模塊進(jìn)行識(shí)別，若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到步驟8)，進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；步驟5). 若流量特征信息識(shí)別不成功，則進(jìn)行連接特征識(shí)別，主要通過IP地址和端口的相應(yīng)關(guān)系識(shí)別P2P業(yè)務(wù)，若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到步驟8)，進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；步驟6). 若連接模式識(shí)別不成功，則進(jìn)行拓?fù)涮匦宰R(shí)別，通過識(shí)別該業(yè)務(wù)不同通信實(shí)體之間的連接拓?fù)涮匦詠碜R(shí)別此業(yè)務(wù)，若識(shí)別成功，則轉(zhuǎn)到步驟8)，進(jìn)行接納控制；否則，繼續(xù)；步驟7). 若上述步驟都不能確認(rèn)用戶申請(qǐng)的業(yè)務(wù)類型，則根據(jù)用戶默認(rèn)的服務(wù)級(jí)別進(jìn)行接納，轉(zhuǎn)步驟9)；步驟8). 根據(jù)識(shí)別出的業(yè)務(wù)類型查詢用戶的SLA配置參數(shù)，得到用戶當(dāng)前使用業(yè)務(wù)的服務(wù)等級(jí)；步驟9). 開始探測(cè)，探測(cè)時(shí)，根據(jù)探測(cè)數(shù)據(jù)包到達(dá)目的網(wǎng)關(guān)的跳數(shù)、主干路由器的擁塞狀態(tài)等因素利用如下公式計(jì)算傳輸當(dāng)前業(yè)務(wù)等級(jí)單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用p，其中，M為當(dāng)前的業(yè)務(wù)等級(jí)因子；L為數(shù)據(jù)包到達(dá)目的網(wǎng)關(guān)的跳數(shù)；F為每一跳的費(fèi)用；K為擁塞等級(jí)因子；Y為服務(wù)權(quán)重Y＝ri/μi，ri為第i級(jí)服務(wù)的帶寬；μi為第i級(jí)服務(wù)隊(duì)列中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速率；ri/μi相當(dāng)于數(shù)據(jù)包占用帶寬乘以數(shù)據(jù)包期望獲得的服務(wù)時(shí)間；u為擁塞單價(jià)；n為數(shù)據(jù)包所經(jīng)過的發(fā)生擁塞的主干路由器個(gè)數(shù)；步驟10). 進(jìn)行接納判斷，將單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用p與用戶在SLA中簽訂的費(fèi)用上限進(jìn)行比較，確認(rèn)數(shù)據(jù)包能否被接納。如果能接納，則轉(zhuǎn)步驟11)；若不能，判斷用戶是否簽訂降級(jí)，若同意降級(jí)，則降低一個(gè)服務(wù)等級(jí)，轉(zhuǎn)步驟9)，按新業(yè)務(wù)等級(jí)重新探測(cè)；若不同意降級(jí)，則拒絕接入，轉(zhuǎn)步驟16)；步驟11). 接納后，根據(jù)QoS原則對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)進(jìn)行合理的的資源分配和業(yè)務(wù)調(diào)度；步驟12). 業(yè)務(wù)流離開接入網(wǎng)關(guān)，進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之中，直至到達(dá)對(duì)方網(wǎng)關(guān)，最后轉(zhuǎn)發(fā)到目的主機(jī)；步驟13). 在用戶使用業(yè)務(wù)的過程中，為了準(zhǔn)確計(jì)算在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的費(fèi)用，需要及時(shí)了解網(wǎng)絡(luò)的變化情況，則接入網(wǎng)關(guān)進(jìn)行周期性的探測(cè)，重新計(jì)算在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下傳輸單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用，當(dāng)超過A簽訂的數(shù)據(jù)包費(fèi)用上限時(shí)，將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況反饋給接納控制模塊；步驟14). 同時(shí)，在用戶使用業(yè)務(wù)的過程中，接入網(wǎng)關(guān)周期性地把流量等計(jì)費(fèi)相關(guān)數(shù)據(jù)存入計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和目的網(wǎng)關(guān)分別有一個(gè)計(jì)費(fèi)模塊用于數(shù)據(jù)采集、處理，將信息記入計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫，計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用和本周期流量實(shí)時(shí)計(jì)算本周期的費(fèi)用；步驟15). 用戶完成業(yè)務(wù)，計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)如下公式計(jì)算出用戶本次服務(wù)的費(fèi)用C；其中，p為經(jīng)探測(cè)得到的單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用，為保證費(fèi)用的準(zhǔn)確性，p的值會(huì)根據(jù)周期性探測(cè)的結(jié)果而變化；R為接入網(wǎng)關(guān)上一個(gè)周期內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，則p×R為一個(gè)周期內(nèi)的費(fèi)用；m為本次服務(wù)包含的計(jì)費(fèi)周期的個(gè)數(shù)；步驟16). 全過程結(jié)束。
全文摘要
一種基于數(shù)據(jù)包的計(jì)費(fèi)方法是一種用于在開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，采用基于數(shù)據(jù)包的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)方法，實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)的準(zhǔn)確性、公正性、透明性的技術(shù)方案。將基于數(shù)據(jù)包的細(xì)粒度計(jì)費(fèi)和基于流量的粗粒度計(jì)費(fèi)有機(jī)結(jié)合，綜合考慮了單個(gè)數(shù)據(jù)包的費(fèi)用、傳輸流量和網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，體現(xiàn)了按流量計(jì)費(fèi)、針對(duì)業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)和路由器擁塞計(jì)費(fèi)的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)策略，本發(fā)明的方法是一種改進(jìn)性和綜合性的方法，通過對(duì)現(xiàn)有的基于數(shù)據(jù)包靜態(tài)計(jì)費(fèi)的改進(jìn)和綜合而提出。本計(jì)費(fèi)思想類似于高速公路上的汽車收費(fèi)。為了與現(xiàn)有路由器概念加以區(qū)別，我們將路由器分為主干路由器和普通路由器，其中主干路由器是指對(duì)于網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況影響較大的路由器，其它則為普通路由器。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101431424SQ20081024403
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者力 全, 張登銀, 程春玲, 娟 蔣 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)