5G网络流量DPI技术与应用

5G是数字经济时代的战略性基础设施，是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。5G的eMBB、mMTC、URLLC三大主要应用场景，将进一步促进人与人、人与物、物与物的深度互联，赋能千行百业。5G网络流量深度包检测（DPI）在5G产业生态中具有重要的作用，没有5G网络流量DPI技术手段做相应支撑，难以满足5G面向千行百业的智慧化运营需求，也没有5G产业的快速稳定发展。5G核心网云化部署、控制面与转发面分离、SBI、MEC及用户面下沉、端到端切片等诸多架构变革及CT与IT的融合对5G网络流量的检测、识别与分析提出了新的挑战。 本书共6章，分别为网络流量检测技术概述、5G网络流量接入、汇聚分流技术、5G网络流量分析技术、5G网络流量DPI系统部署及总结，从基本原理、关键技术、系统实现、应用等方面对5G网络流量DPI技术进行深入浅出的介绍，以提高产学研界对5G网络流量DPI技术的认知、理解和运用水平，助力提升5G智慧化运营能力、支撑千行百业的蓬勃发展。

唐宏 中国电信股份有限公司广州研究院数据通信研究所所长，从事IP承载网、下一代互联网、网络新技术方面的研发与管理工作。

第1章 网络流量检测技术概述 / 001 　　1.1 什么是网络流量检测 / 001 1.2 网络流量检测常用技术 / 002 1.2.1 网络数据抓包 / 002 1.2.2 基于SNMP的网络流量检测技术 / 003 1.2.3 基于xFlow的网络流量检测技术 / 005 1.2.4 DPI技术 / 007 1.2.5 DFI技术 / 009 1.3 DPI技术原理 / 010 1.3.1 载荷特征匹配解析识别方式 / 012 1.3.2 控制流、业务流关联解析识别方式 / 013 1.3.3 行为模式解析识别方式 / 013 1.3.4 DPI系统的硬件方案 / 014 1.4 DPI技术的标准化 / 016 1.4.1 国际标准化组织 / 016 1.4.2 国内标准化组织 / 018 1.5 DPI技术的应用需求 / 022 1.5.1 DPI技术在业务分析方面的应用 / 022 1.5.2 DPI技术在业务感知与质量提升方面的应用 / 024 1.5.3 DPI技术在安全方面的应用 / 025 参考文献 / 027 第2章 5G网络流量接入 / 029 2.1 5G网络概况 / 029 2.1.1 5G网络技术 / 029 2.1.2 5G网络接口类型 / 036 2.2 5G网络流量接入技术 / 038 2.2.1 端口镜像技术 / 038 2.2.2 分光技术 / 043 2.3 5G网络流量接入方案 / 046 2.3.1 网络接口流量采集方案 / 046 2.3.2 流量接入模式 / 053 参考文献 / 061 第3章 汇聚分流技术 / 063 3.1 常见的汇聚分流器 / 064 3.1.1 盒式汇聚分流器 / 064 3.1.2 框式汇聚分流器 / 065 3.2 汇聚分流器硬件设计方案 / 070 3.2.1 纯交换芯片方案 / 070 3.2.2 “交换芯片+NP芯片”方案 / 071 3.2.3 “交换芯片+FPGA芯片”方案 / 072 3.2.4 “交换芯片+众核处理器”方案 / 073 3.3 基本数据处理流程 / 074 3.3.1 盒式汇聚分流器的基本数据处理流程 / 074 3.3.2 框式汇聚分流器的基本数据处理流程 / 076 3.4 汇聚分流技术原理 / 077 3.4.1 数据处理基本动作 / 077 3.4.2 数据包识别 / 079 3.4.3 数据包修改 / 080 3.4.4 流量复制 / 081 3.4.5 负载均衡 / 083 3.4.6 同源同宿 / 087 3.5 汇聚分流数据匹配功能 / 093 3.5.1 基本匹配功能 / 094 3.5.2 高级匹配功能 / 094 参考文献 / 096 第4章 5G网络流量分析技术 / 097 4.1 信令面解析识别 / 098 4.1.1 NGAP流量识别 / 098 4.1.2 SBI流量识别 / 110 4.1.3 PFCP流量识别 / 122 4.2 用户面解析识别 / 123 4.2.1 GTP流量识别 / 123 4.2.2 语音业务协议识别 / 131 4.3 5G流量关联合成技术 / 138 4.3.1 信令面接口内关联 / 138 4.3.2 信令面接口间关联 / 139 4.3.3 信令面接口与用户面接口关联 / 141 4.3.4 用户面流量间关联 / 142 4.4 5G网络流量控制技术 / 142 4.4.1 流量限速 / 143 4.4.2 流量标记 / 144 4.4.3 流量封堵 / 146 4.4.4 信息推送 / 150 参考文献 / 152 第5章 5G网络流量DPI 系统部署 / 153 5.1 系统功能组成 / 153 5.2 DPI系统形态 / 156 5.2.1 物理设备 / 157 5.2.2 虚拟化DPI设备 / 157 5.2.3 主设备集成 / 158 5.3 系统部署实现 / 159 5.3.1 整体部署方案 / 159 5.3.2 不同形态采集设备的部署模式 / 161 5.3.3 话单关联合成方案 / 165 5.3.4 流量控制方案 / 168 5.3.5 数据输出方案 / 169 5.4 DPI系统功能实现案例 / 172 5.4.1 信令面XDR的生成 / 173 5.4.2 用户面DNS XDR生成 / 179 5.4.3 HTTP事件XDR生成 / 182 5.5 DPI系统性能要求考虑因素 / 185 5.5.1 信令流量处理能力 / 185 5.5.2 应用识别及处理能力 / 185 5.5.3 话单处理能力 / 186 5.5.4 流量控制能力 / 186 5.5.5 流量处理能力 / 187 5.5.6 信令回溯查询能力 / 187 5.5.7 汇聚分流能力 / 187 5.5.8 机房占用空间 / 187 5.5.9 功耗 / 187 5.6 系统配置估算考虑因素 / 188 5.6.1 核心设备数量估算因素 / 188 5.6.2 存储容量估算因素 / 188 参考文献 / 189 第6章 总结 / 191