本發(fā)明涉及自組網，具體涉及一種自組網場景下的廣播風暴抑制及qos端口識別方法。

背景技術：

1、自組網以其多跳、靈活和抗毀等獨特特性，在軍事通信、應急救援等亟需臨時、快速組建網絡的環(huán)境中展現(xiàn)出非常廣泛的應用前景。在由自組網構建的數據鏈路中，各類傳感器或外設的數據首先通過有線方式連接到自組網節(jié)點，隨后，這些數據通過自組網節(jié)點的無線接口(或稱為無線空口)傳遞給其他自組網節(jié)點，從而實現(xiàn)設備間的互聯(lián)互通。

2、在自組網的有線+無線通信場景中，廣播通信可能會遭遇廣播風暴的問題。廣播，作為一種主機之間“一對所有”的通信模式，指的是一個主機會通過預定義的固定ip地址向子網內的所有主機發(fā)送數據。當所有主機接收到這些數據后，它們會無條件地進行復制并轉發(fā)。然而，廣播風暴作為廣播通信中的一種故障現(xiàn)象，其產生原因往往在于網絡協(xié)議的缺陷或網絡配置不當，導致主機之間的鏈路形成了一個閉環(huán)。在這種情況下，廣播數據包會在環(huán)內不斷循環(huán)，被大量復制，進而引發(fā)網絡擁塞，嚴重時甚至可能導致網絡癱瘓。

3、當傳遞的數據包的大小超過鏈路的mtu(最大傳輸單元)時，會發(fā)生ip數據包的分片，即將完整的包分割成更小的片段，以確保它們能夠成功傳輸。然而，分片后的數據包中，除了首個分片包含完整的源端口和目的端口信息外，其他分片通常不包含這些信息，因此，基于端口映射的qos流量識別與分類在這些分片上無法進行。

4、對于廣播風暴的抑制，當環(huán)路已經形成時，主要靠ip數據包本身自帶的ttl(生存時間)字段，來避免數據包在環(huán)路內的無限循環(huán)。但數據包還是會在環(huán)路內進行有限次的循環(huán)，仍會占用大量的網絡帶寬和系統(tǒng)資源，加重網絡負擔。

5、對于無法識別分片包端口的問題，目前的解決方法有幾種。比如對ip數據包首部的業(yè)務標識字段進行重定義，但這種方法需要修改協(xié)議棧，比較復雜，并且會帶來其他可能的問題。還有路徑mtu發(fā)現(xiàn)，即通過嘗試發(fā)送數據包，來發(fā)現(xiàn)網絡傳輸路徑上的mtu。在后續(xù)正式發(fā)送數據時，將包的大小控制在小于或等于mtu值，從而避免分片，但這種方法會降低網絡利用率，并且當網絡不穩(wěn)定，傳輸路徑急劇變化時，將難以為繼。

6、由上可知，目前對于廣播風暴和對ip分片不能進行qos端口映射兩個問題的解決方法都還存在著不同的缺陷，并且都只是對其中一個進行解決，沒有結合起來同時解決。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種自組網場景下的廣播風暴抑制及qos端口識別方法。

2、實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種自組網場景下的廣播風暴抑制及qos端口識別方法，包括：

3、步驟1，ip數據包的預處理：主機接收到ip數據包后，確定該ip數據包是否為廣播報文，檢測是否有分片映射表對應；

4、步驟2，ip數據包的分類處理：根據ip首部和傳輸層端口的信息，判斷ip數據包是否要進行qos端口映射，將ip數據包的類型分為2類，不需要識別端口和需要識別端口；

5、步驟3，ip數據包的后續(xù)處理：通過端口號確定業(yè)務流的業(yè)務類型，將接收到的業(yè)務流劃分到不同的優(yōu)先級，對于經過分類處理的不需要端口識別的ip數據包和已經確定業(yè)務類型的ip數據包，根據優(yōu)先級和其他業(yè)務信息，對ip數據包加入自定義的包頭進行封裝，便于后續(xù)的qos處理。

6、進一步的，ip數據包內包含兩部分信息，其中：

7、一部分是ip數據包首部的包含特異性信息的字段，包括16bitid標識、3bit標識位、13bit片偏移、8bit協(xié)議類型、32bit源ip地址和32bit目的ip地址，其中16bitid標識字段是指ip軟件在存儲器中維持一個計數器，每產生一個數據包，計數器就加1，并將此值賦給標識字段，當發(fā)生分片時，這個標識字段的值就被復制到所有的同源分片包的id標識字段中；3bit標識位的第2位df表示能否分片位，0表示分片，1表示不能分片；第三位mf表示是否該報文為最后一片，0表示最后一片，1代表后面還有；13bit片偏移字段是指發(fā)生分片之后，某片在原分組中的相對位置，如果沒有分片，此處默認為0；8bit協(xié)議類型字段標識了當前數據包所包含信息的協(xié)議類型；32bit源ip地址和32bit目的ip地址是指發(fā)出當前ip數據包的主機ip地址和接收當前數據包的主機ip地址；

8、另一部分是ip數據包包含的傳輸層報文的端口信息，包括傳輸層數據包首部的16bit源端口號和16bit目的端口號信息，其中16bit源端口號字段是用來標識發(fā)送進程，16bit目的端口號字段是標識接收進程。

9、進一步的，分片映射表以哈希表結合雙向鏈表的方式建立，其中：

10、哈希表的關鍵碼key為分片映射表的索引，通過對ip數據包中提取的源ip地址、目的ip地址和id標識進行哈希運算得到，分片映射表中存儲的數據是id標識、源端口、目的端口、片偏移量、鏈表指針；

11、哈希函數采用除余留數法，設哈希表中允許的地址數為m，取一個不大于m，但最接近或者等于m的質數p作為除數，按照下面的哈希函數將關鍵碼key轉換成哈希地址：

12、hash(key)＝key％p,p<＝m

13、key的組成采用32位源ip地址+32位目的ip地址+16id標識，m根據通信網絡中每秒點對點流量的大小來取值，考慮的因素是最大化減少查表的時間；

14、雙向鏈表用于維護分片映射表的訪問順序，即越靠近鏈表頭部的節(jié)點表示越新被使用的分片映射表，而越靠近鏈表尾部的節(jié)點表示越久未被使用的分片映射表。

15、進一步的，步驟1，ip數據包的預處理：主機接收到ip數據包后，確定該ip數據包是否為廣播報文，檢測是否有分片映射表對應，具體方法為：

16、1.1)主機接收到ip數據包后，根據廣播報文的目的ip地址是預先確定好、固定不變的特性，檢測該ip數據包的32bit目的ip地址是否為廣播地址，確定該ip數據包是否為廣播報文：

17、a、如果是廣播報文，則進入下一步檢測是否有分片映射表對應；

18、b、如果不是廣播報文，則在后續(xù)ip數據包的處理中僅識別分片ip數據包；

19、1.2)檢測是否有分片映射表對應：

20、如果有分片映射表與ip數據包對應，丟棄該ip數據包；

21、如果沒有，則在后續(xù)的ip數據包的處理中識別全部ip數據包。

22、進一步的，步驟2，ip數據包的分類處理：根據ip首部和傳輸層端口的信息，判斷ip數據包是否要進行qos端口映射，將ip數據包的類型分為2類，不需要識別端口和需要識別端口，具體方法為：

23、2.1)根據ip首部和傳輸層端口的信息，判斷ip數據包是否要進行qos端口映射，將ip數據包的類型分為2類，包括不需要識別端口和需要識別端口；

24、2.2)對于不需要端口識別的ip數據包：

25、a、如果不是廣播報文，則不需要建立分片映射表，直接加入自定義包頭封裝，進行后續(xù)qos處理；

26、b、如果是廣播報文，則在建立分片映射表后，再加入自定義包頭封裝，進行后續(xù)qos處理；

27、2.3)對于需要端口識別的ip數據包，根據ip首部中的3bit標識位和13bit偏移量進行區(qū)別分類，分為以下三類：

28、a、完整包：有兩種情況，第一種情況是不能分片的包，ip首部的3bit標識位的第二位df位為1；第二種情況是能分片的包，但是沒有分片，ip首部的3bit標志位的第二位df位為0、第三位mf位為0并且ip首部的13bit片偏移量為0；

29、b、首片：識別方法是ip首部的3bit標志位的第二位df位為0、第三位mf位為1并且ip首部的13bit片偏移量為0；

30、c、非首片：識別方法是ip首部的3bit標志位的第二位df位為0、第三位mf位為1并且ip首部的13bit片偏移量不為0；

31、2.4)對于完整包：

32、a、如果不是廣播報文，則不需要建立分片映射表，直接根據端口確定qos的業(yè)務類型；

33、b、如果是廣播報文，則在建立分片映射表后，再根據端口確定qos的業(yè)務類型；

34、2.5)對于首片包，建立分片映射表后，根據端口確定qos的業(yè)務類型；

35、2.6)對于非首片包，提取ip首部信息與現(xiàn)有分片映射表進行匹配操作：

36、a、如果存在分片映射表對應，則提取分片映射表中記錄的端口信息，并且根據片偏移檢測同源分片是否全部識別；

37、b、如果沒有分片映射表對應的分片包，進入2.7)分片亂序處理流程；

38、2.7)根據片偏移檢測同源分片是否全部識別，即根據ip首部的13bit片偏移量，將已經處理過的除末片外的所有同源分片的片偏移量相加，累加值等于收到的末片的片偏移量時，表明所有同源分片都已識別，分兩種情況：

39、a、同源分片全部識別：進行分片映射表的主動刪除，根據端口確定qos的業(yè)務類型；

40、b、同源分片未全部識別：保留分片映射表，直接根據端口確定qos的業(yè)務類型。

41、一種自組網場景下的廣播風暴抑制及qos端口識別系統(tǒng)，實施所述的自組網場景下的廣播風暴抑制及qos端口識別方法，實現(xiàn)自組網場景下的廣播風暴抑制及qos端口識別。

42、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為：通過從ip數據包提取五元組信息及其他相關信息建立分片映射表，從而同時能夠實現(xiàn)廣播風暴抑制和qos流量分類所需要的端口映射的方法，不僅簡化了處理流程，而且節(jié)約了系統(tǒng)資源。