一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应方法技术

本发明专利技术提供了一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应系统和方法，所述系统包括决策平面和执行平面，决策平面用于控制管理，执行平面用于根据决策平面的命令进行数据处理。本发明专利技术将决策平面与执行平面进行分离，首先通过执行平面的收集组件群完成对数据的收集，而后在网络服务功能链前端引入基于机器学习的感知组件群，实现对用户流量的预处理、标准化存储以及学习预测等，进而指导协同组件群，最后通过管控组件群完成任务的执行，从而实现了网络服务功能链的按需、高效、动态、智能部署与重构，兼顾服务质量与用户体验的同时，自适应于不断变化的网络环境，全面加强控制平面的管控能力与智慧能力，同时，大幅简化数据平面的处理负担。

【技术实现步骤摘要】
一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应方法
本专利技术属于互联网
，尤其涉及一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应方法。
技术介绍
目前，随着用户数量和应用规模的不断扩大，现有互联网“尽力而为”的原始设计思想早已无法满足当今用户的多元化通信需求。为应对这一挑战，部署诸如防火墙、缓存服务器、性能增强代理等网络中间设备(Middle-box)已成为运营商的惯用手段，其目的在于从网络安全、传输效率、服务质量等诸多方面提升网络运行性能，以满足各类用户的迥异需求。这些网络中间设备的按序组合也称为网络服务功能链。然而，受限于传统互联网体系架构局限，网络服务功能链的供应存在“静态”、“僵化”等特性，即网络中间设备与专用硬件设施紧耦合，存在可扩展性差、管控能力差、投入和维护成本高等缺陷。此外，用户流量经过网络服务功能链时通常需要穿越多种冗余、与其服务需求无关的网络中间设备，造成链路带宽和网络中间设备计算资源的无谓消耗，资源利用率低下、用户体验依然不佳。得益于近年来提出的网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)等新型网络技术，传统网络服务功能链部署所存在的严重弊端可得到有效解决，并推动其朝着“灵活可控”与“细粒度定制”的方向快速发展。具体来说，NFV通过虚拟化技术将网络功能以软件的形式运行于通用服务器之上，极大地方便了网络功能的按需部署、控制与伸缩，全面提升网络的可扩展性、服务质量以及资源利用率等。SDN技术则将路由功能集成于逻辑集中式的控制器，通过控制转发设备的行为实现用户流量按照上层应用策略需求转发，大幅提升网络的灵活性、传输效率以及可管可控性等。基于NFV+SDN实现网络服务功能链供应已大势所趋，受到学术界和产业界的高度关注。现有技术中，基于NFV+SDN实现网络服务功能链供应的研究尚处于早期阶段，大部分工作集中于整体框架设计、转发平面协议的规范与实现、以及控制平面功能编排与资源分配等。同时，随着人工智能的兴起，使用相关技术进行网络管控和决策亦受到广泛关注，其一大应用便是实现网络服务功能链的智慧供应。通过基于机器学习的流量感知和相关测算，为控制平面功能编排和资源分配提供更合理的决策方案，实现智能化的网络服务供应的按需供应，全面提升用户体验和系统效用。但是，就功能编排与资源分配问题而言，现有方法通常将其转化为优化问题，以找到多目标的最优解。其主要缺陷在于，优化方法通常存在计算量大、耗时等缺点，仅能作为一种性能上限参考，尤其在网络状态不断变化的过程中，数据平面的处理负担大，难以用于在线资源调度和决策。
技术实现思路
为了提高网络服务功能链的智慧能力，克服现有技术中优化解决方式中的缺陷，本专利技术提供一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应方法，通过“决策”与“执行”分离的设计思想，将进行分析、学习、测算等功能的控制管理实体与完成转发、检测、缓存等功能的数据处理实体解耦，实现网络服务功能链的按需、高效、动态、智能部署与重构，自适应于不断变化的网络环境。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一方面，本专利技术实施例提供了一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应系统，所述系统包括：决策平面和执行平面，其中，所述决策平面用于控制管理，所述执行平面用于根据决策平面的命令进行数据处理。进一步地，所述控制管理，包括分析、学习、测算；所述数据处理包括数据的转发、检测、缓存。进一步地，所述系统包括用户流量智能感知子系统和网络服务协同管控子系统，其中，所述用户流量智能感知子系统包括感知组件群和收集组件群，所述网络服务协同管控子系统包括管控组件群及其附属服务供应域所含网络设备与服务设备、协同组件群，所述感知组件群与所述协同组件群构成决策平面，所述收集组件群与所述管控组件群及其附属服务供应域所含网络设备与服务设备构成执行平面。进一步地，所述执行平面的收集组件群包括流量收集组件，用于镜像或抽样镜像网络流量，与所述决策平面的感知组件群相连；所述决策平面的感知组件群，包括：预处理器、数据代理器、预测器、学习器、数据库；其中，所述预处理器接收端口与所述流量收集组件相连，发送端口同时与数据代理器和预测器相连；所述数据代理器与数据库相连，同时与学习器相连；所述预测器与所述学习器相连，同时与决策平面的协同组件群相连；所述决策平面的协同组件群，包括：服务需求解析模块、服务管理模块、网络路由/转发管理模块、服务功能管理模块和服务模板数据库模块；其中，所述服务需求解析模块的接收端口与所述感知组件群相连，所述发送端口与所述服务管理模块相连，所述服务管理模块同时与网络路由/转发管理模块、服务功能管理模块、服务模板数据库模块相连；所述网络路由/转发管理模块和服务功能管理模块与执行平面的管控组件群相连；所述执行平面的管控组件群，包括：网络控制组件及其附属服务供应域所含网络设备、以及资源管理组件及其附属服务供应域所含服务设备，其中，所述网络控制组件与所述路由/转发管理模块相连，并根据路由/转发管理模块指令对其所附属的网络设备进行配置，所述资源管理组件与所述服务功能管理模块相连，并根据服务功能管理模块指令对其所附属的服务设备进行配置。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1，用户流量基于预设接入规则通过流量入口流入执行平面的流量收集组件群；步骤S2，流量收集组件群实时收集所述用户流量的数据包并发送给决策平面的感知组件群；步骤S3，感知组件群分析所述数据包的流量信息，做出判决和预测，并将判决和预测结果发送给决策平面的协同组件群；步骤S4，协同组件群根据判决和预测结果制定路由/转发配置规则和服务功能管理操作并发送至执行平面的管控组件群；步骤S5，管控组件群根据路由/转发配置规则进行服务路径规划或调整，根据服务功能管理操作启用新的网络功能或回收网络功能，从而实现网络服务功能链的智慧供应。进一步地，所述步骤S1中的预设接入规则包括：传输层端口、应用层协议类型；所述步骤S1还包括：用户流量基于预设接入规则，提供基础网络服务。进一步地，所述步骤S3进一步包括如下步骤：步骤S31，位于入口的流量收集组件群对所述数据包进行实时收集，所收集到的数据包为裸数据包，根据预设规则将所述裸数据包转发给预处理器；步骤S32，预处理器从接收到的裸数据包中提取特征数据，以分层结构化的形式对所述特征数据进行打包，再根据预设的抽样策略将打包后的特征数据发送给数据代理器或者预测器；步骤S33，数据代理器根据所接收到的特征数据进行离线学习，并根据学习需求向数据库发出特征数据服务请求；步骤S34，数据库对来自于数据代理器的特征数据服务请求进行响应；步骤S35，学习器通过数据代理器获得数据库中存储的离线特征数据，根据不同任务场景执行集成学习、强化学习、深度学习的训练任务，生成机器学习模型；步骤S36，预测器根据模型更新策略，周期性或者实时地从学习器拉取训练完成的机器学习模型，将拉取的机器学习模型载入内存并进入预估服务响应阶段；步骤S37，预测器对特征数据进行预测。进一步地，所述步骤S3还包括：所述感知组件群基于大数据和机器学习技术，获得用户和流量行为知识。进一步地，所述步骤S4进一步包括如下步骤：步骤S41，服务需求解析模块根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应系统，其特征在于，所述系统包括：决策平面和执行平面，其中，所述决策平面用于控制管理，所述执行平面用于根据决策平面的命令进行数据处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应系统，其特征在于，所述系统包括：决策平面和执行平面，其中，所述决策平面用于控制管理，所述执行平面用于根据决策平面的命令进行数据处理。2.根据权利要求1所述的网络服务功能链智慧供应系统，其特征在于：所述控制管理，包括分析、学习、测算；所述数据处理包括数据的转发、检测、缓存。3.根据权利要求1或2所述的网络服务功能链智慧供应系统，其特征在于，所述系统包括用户流量智能感知子系统和网络服务协同管控子系统，其中，所述用户流量智能感知子系统包括感知组件群和收集组件群，所述网络服务协同管控子系统包括管控组件群及其附属服务供应域所含网络设备与服务设备、协同组件群，所述感知组件群与所述协同组件群构成决策平面，所述收集组件群与所述管控组件群及其附属服务供应域所含网络设备与服务设备构成执行平面。4.根据权利要求3所述的网络服务功能链智慧供应系统，其特征在于：所述执行平面的收集组件群包括流量收集组件，用于镜像或抽样镜像网络流量，与所述决策平面的感知组件群相连；所述决策平面的感知组件群，包括：预处理器、数据代理器、预测器、学习器、数据库；其中，所述预处理器接收端口与所述流量收集组件相连，发送端口同时与数据代理器和预测器相连；所述数据代理器与数据库相连，同时与学习器相连；所述预测器与所述学习器相连，同时与决策平面的协同组件群相连；所述决策平面的协同组件群，包括：服务需求解析模块、服务管理模块、网络路由/转发管理模块、服务功能管理模块和服务模板数据库模块；其中，所述服务需求解析模块的接收端口与所述感知组件群相连，所述发送端口与所述服务管理模块相连，所述服务管理模块同时与网络路由/转发管理模块、服务功能管理模块、服务模板数据库模块相连；所述网络路由/转发管理模块和服务功能管理模块与执行平面的管控组件群相连；所述执行平面的管控组件群，包括：网络控制组件及其附属服务供应域所含网络设备、以及资源管理组件及其附属服务供应域所含服务设备，其中，所述网络控制组件与所述路由/转发管理模块相连，并根据路由/转发管理模块指令对其所附属的网络设备进行配置，所述资源管理组件与所述服务功能管理模块相连，并根据服务功能管理模块指令对其所附属的服务设备进行配置。5.一种基于流量感知的网络服务功能链智慧供应方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1，用户流量基于预设接入规则通过流量入口流入执行平面的流量收集组件群；步骤S2，流量收集组件群实时收集所述用户流量的数据包并发送给决策平面的感知组件群；步骤S3，感知组件群分析所述数据包的流量信息，做出判决和预测，并将判决和预测结果发送给决策平面的协同组件群；步骤S4，协同组件群...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯博昊，李光磊，曾金捷，张宇明，权伟，周华春，张宏科，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11