申请/专利权人：苏州大学

申请日：2024-03-15

公开（公告）日：2024-05-31

公开（公告）号：CN117896323B

主分类号：H04L47/2425

分类号：H04L47/2425;H04L47/24;H04L43/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.31#授权;2024.05.03#实质审查的生效;2024.04.16#公开

摘要：本发明涉及高速数据流基数测量技术领域，公开一种基于优先级的数据流基数在线测量方法和系统，包括：在测量周期内构建优先级过滤结构，优先级过滤结构根据当前流元素的标签和优先级进行更新；当优先级过滤结构发生更新时，根据当前流元素的标签和优先级计算后采样函数值，当计算得到的后采样函数值小于当前流元素的后采样频率时，结合更新后的优先级过滤结构构建并更新优先级哈希表、更新后采样频率；获取任意流标签，使用包含任意流标签的优先级哈希表和对应的采样频率计算任意流的基数估计值。本发明可以为不同优先级流提供不同精度的基数估计，提高高优先级流基数估计精度。

主权项：1.一种基于优先级的数据流基数在线测量方法，其特征在于，包括：设置测量周期，在测量周期内构建优先级过滤结构，所述优先级过滤结构根据当前流元素的标签和优先级进行更新，用于保证所述优先级过滤结构更偏好于高优先级流；当所述优先级过滤结构发生更新时，根据当前流元素的标签和优先级计算后采样函数值，当计算得到的后采样函数值小于当前流元素的后采样频率时，结合更新后的优先级过滤结构构建并更新优先级哈希表、更新后采样频率；获取任意流标签，使用包含任意流标签的优先级哈希表和对应的采样频率计算任意流的基数估计值；所述优先级过滤结构，包括：寄存器数组，包括m个寄存器，每个寄存器大小为比特，n表示当前数据流所支持的最大优先级，表示向上取整操作；计数器数组，包括n个计数器，所述计数器数组用于记录值为y的寄存器的个数，1≤y≤n；浮点数数组，包括n个浮点数，所述浮点数数组用于存储不同优先级数据流的后采样频率；所述优先级过滤结构根据当前流元素的标签和优先级进行更新，包括：根据网络可用带宽资源配置采样频率向量和预采样频率，所述采样频率向量的长度为所支持的最大优先级；从流到达的数据包中提取出流标签、元素标签和优先级，组建三元组fi,ei,pi作为流元素，其中fi为当前到达流元素的流标签、ei为当前到达流元素的元素标签、pi为当前到达流元素的优先级；构建预采样函数，将到达优先级过滤结构的流元素fi,ei,pi中的流标签和元素标签的异或值通过预采样函数映射到[0,1区间内： 其中，F·表示预采样函数，H·为值域在[0,X之间的均匀分布的独立哈希函数，X为H·能够表示的最大数值，表示异或操作；若r为预采样频率，则计算此时到达优先级过滤结构的流元素fi,ei,pi关联到的所述寄存器数组中的寄存器下标j；否则，将此时到达优先级过滤结构的流元素fi,ei,pi直接丢弃，返回执行从流到达的数据包中提取出流标签、元素标签和优先级的步骤；判断此时到达优先级过滤结构的流元素fi,ei,pi的优先级pi是否大于下标为j的寄存器的值，若大于，则使用此时到达优先级过滤结构的流元素fi,ei,pi的优先级pi对下标为j的寄存器的值进行更新；否则返回执行从流到达的数据包中提取出流标签、元素标签和优先级的步骤；在所述使用此时到达优先级过滤结构的流元素fi,ei,pi的优先级pi对下标为j的寄存器的值进行更新前，判断下标为j的寄存器原来的值是否为0；若下标为j的寄存器原来的值不为0，则将第R[j]个计数器的值更新为C[R[j]]-1，C[R[j]]表示第R[j]个计数器原来的值，R[j]表示下标为j的寄存器原来的值，再将下标为j的寄存器的值更新为pi，更新第pi个计数器的值为C[pi]+1，C[pi]为第pi个计数器原来的值；若下标为j的寄存器原来的值为0，则直接将下标为j的寄存器的值更新为pi，更新第pi个计数器的值为C[pi]+1；所述计算此时到达优先级过滤结构的流元素fi,ei,pi关联到的所述寄存器数组中的寄存器下标j，包括：构建元素-寄存器下标映射函数，将此时到达优先级过滤结构的流元素fi,ei,pi通过元素-寄存器下标映射函数映射到整数j： 其中，h′·表示元素-寄存器下标映射函数，h·为独立且均匀的哈希函数，mod表示取余运算，m为寄存器数组的长度；所述根据当前流元素的标签和优先级计算后采样函数值，具体为： 其中，F′fi⊕ei为计算得到的后采样函数值，fi为优先级过滤结构发生更新时的对应的流元素的流标签，ei为优先级过滤结构发生更新时的对应的流元素的元素标签，表示异或操作，H′·是值域范围在[0,X′之间的均匀分布的独立哈希函数，X′为函数H′·能够表示的最大数值；所述结合更新后的优先级过滤结构构建并更新优先级哈希表、更新后采样频率，具体为：判断计算得到的后采样函数值是否小于等于Pr[pi]，Pr[pi]表示优先级为pi的流元素的后采样频率；若满足，则将此时的流元素存储到优先级哈希表中，再结合更新后的优先级过滤结构更新后采样频率；若不满足则直接结合更新后的优先级过滤结构更新后采样频率；所述将此时的流元素存储到优先级哈希表中，包括：构建优先级哈希表、记为T[i]表示第i个优先级哈希表，n为当前数据流所支持的最大优先级；所述优先级哈希表包括键值对，所述键值对包括键和值；若第pi个优先级哈希表T[pi]中没有存储以流元素的流标签fi作为键的键值对，则添加键值对fi,1到第pi个优先级哈希表T[pi]中；否则，将第pi个优先级哈希表T[pi]中的键为fi的键值对的值T[pi][fi]更新为T[pi][fi]+1，T[pi][fi]为更新前的第pi个优先级哈希表T[pi]中键为fi的键值对的值；所述结合更新后的优先级过滤结构更新后采样频率，具体为： 其中，Pr[pi]′为更新后的优先级为pi的流元素的后采样频率，m为寄存器数组的长度，V[pi]表示优先级为pi的流元素的采样频率，n为当前数据流所支持的最大优先级，r为预采样频率，C[i]为第i个计数器的值；所述获取任意流标签，使用包含任意流标签的优先级哈希表和对应的采样频率计算任意流的基数估计值，包括：获取任意流标签f，查找每个优先级哈希表若找到了包含任意流标签f的优先级哈希表、记为T[k],1≤k≤n，则获取包含任意流标签f的优先级哈希表T[k]中的键为f的键值对的值T[k][f]，结合对应的采样频率和伯努利分布计算任意流f的基数估计值；若没有找到包含任意流标签f的优先级哈希表，则令任意流f的基数估计值为0；所述结合对应的采样频率和伯努利分布计算任意流f的基数估计值，包括：建立真实数据流基数nf到第k个优先级哈希表中的键为f的键值对的值T[k][f]的伯努利分布：T[k][f]～Binonf,V[k]，其中，Binonf,V[k]表示参数为nf和V[k]的伯努利分布，V[k]为优先级为k的流元素的采样频率；获取包含任意流标签f的优先级哈希表T[k]中的键为f的键值对的值T[k][f]，计算任意流f的基数估计值为： 其中，n′f为任意流f的基数估计值。

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百度查询： 苏州大学 基于优先级的数据流基数在线测量方法和系统

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