专利名称：一种IPv6数据分区及快速查找方法
技术领域：
本发明涉及IPv6数据分区储存以及对应的快速查找方法，属于信息技术领域。
背景技术：
海量数据通常采用分区技术进行储存，分区的规则是按一定的规则将大表拆分为多个小表，将数据存储到不同的区域，使得逻辑上在一张表上的数据，按照规则储存在多个小表中，并且可以存储不同物理位置，从而实现海量数据储存。在进行数据查找时，可以根据分区规则，确定数据所在分区，直接定位到对应表，使得访问数据时只涉及特定的小表，从而实现使用特定的分区直接查询。由于查询中只涉及特定部分数据，可极大的提高数据查找效率。海量数据的分区储存以及快速查找在海量数据应用广泛，简化了数据库的管理，提高数据的易用性。目前，对应IPv4地址数据的分区方法通常是将IPv4地址均匀分配在各个区间，在 查找时候根据分区范围确定区间，进行快速定位查找。这种将IPv4地址均匀分配在各区间储存和查找的方法在IPv4环境下适用性比较好。但是该方法无法适用于IPv6地址环境下，这是因为IPv4地址共有232 (4，294，967，295)个IP地址，如果将IP均匀分配在4096个分区中，每个分区最多存在22° (1，048，576)个IP地址，也就是说在以IP为分区基准的情况下，每个分区内存在一百多万个IP，创建一张存储某地区的网络服务信息的表的时间在IPv4环境下小于I分钟；而对于IPv6地址无法采用该方法进行分区与查找，因为IPv6地址共包含2128 (约3. 4*1038)个IP地址，要创建一张存储某地或者某运营商的网络服务信息表，所需的储存空间在现有资源前提下是不可行的，储存时间无法估量的，同时对于海量的IPv6地址数据查找将是时间灾难，因此将IPv4的分区储存和查找方法运用到IPv6地址环境下无论是在时间还是空间上都是不可行。国际上对于IPv6地址分配有着明确的特征(分配地址块通常小于/16d的)，而且根据在某个地区或者针对运营商，多数的数据分区内数据量较小或者基本没有数据，大多数数据集中在极少数的分区内。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种依据IPv6地址实际应用情况，对IPv6地址进行多层分区储存，快速查找定位的方法。根据本发明的数据分区方法智能划分规模不同的IPv6地址，使得当IP分区数据无论在什么地区，数据都能较均衡分布在各分区。并且在此基础上实现IPv6地址分段并行查找，快速定位的方法，以适应IPv6地址空间储存与查找。本发明分为两个部分多层分区储存和并行计算快速定位。多层分区储存采用分区树的方法实现IPv6地址分区储存。分层是一个逻辑上的概念，除了叶节点需要储存IPv6地址外，其它每层的分区需要两个数字表示分区大小，一个是分区开始值，一个是分区结束值，可以使用表示数的数据结构表示，如数组、链表、hash链表等，本发明不限定具体的数据结构，它们之间的信息传递可以通过树结构传递。分区方法也即分区树的构造方法的步骤如下
I)构造分区树根据IPv6地址分配和实际使用情况将IPv6地址分为η层，第η层分区段为叶节点，从第I层到第η层的映射关系为I :2el:2e2:…2m，其中C1+C2+…+Cn=128。映射关系式指上一层和紧邻的下一层关系的映射，例如对于第2层和第3层的映射每一个第2层的块，对应个第3层块的范围系统。为便于理解，以下将IPv6分15层，从第 I 层到第 15 层的映射关系为 I :216 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 216 为例进行说明，但本发明不以此为限。(a)第I层为全球IPv6地址空间，也就是说第I层为全球IPv6地址范围，为了包含所有的数据，考虑到网络地址的可能性，第I层映射块覆盖全部的IPv6范围，映射块地址范围为至FFFF: FFFF: FFFF: FFFF: FFFF: FFFF: FFFF: FFFF作为分区树的根，其中分区范围如下表
权利要求
1.ー种IPv6数据分区方法，其特征在于，对IPv6地址采用分区树的方式进行多层分区储存，步骤包括 1)构造分区树，根据IPv6地址分配和实际使用情况将IPv6地址分为n层，从第I层到第n层的映射关系为Iグ1ダ2:…2en;其中Cl+C2+ "+Cn=128，第n层分区段为叶节点，储存IPv6地址； 2)依据构造的分区树，对于给定的IPv6地址确定分区树叶节点，将IPv6地址储存在给定的叶节点。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在干，步骤还包括 3)设定叶节点的离散阈值Ds，计算归属同层分支上的叶节点离散度D，如果离散度D大于阈值Ds，将相邻分区段进行聚合； 4)重复步骤3)，直到叶节点不满足聚合条件，聚合结束，完成IPv6地址的储存。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，每层的分区用两个数字表示分区大小，ー个是分区开始值，ー个是分区结束值。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在干，n=15，从第I层到第15层的映射关系为I:r>16 r>8 r>8 r>8 r>8 r>8 r>8 r>8 r>8 r 8 r>8 r>8 r>8 r>16Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z o
5.如权利要求I至4任一项所述的方法，其特征在干，采用并行计算的方法确定叶节点，步骤为 1)按照16、8、8、8、8、8、8、8、8、8、8、8、8、16 位分割 128 位； 2)计算分割的IPv6地址，确定该地址所属的层和分区。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤3)中的聚合方法为 1)计算叶节点离散度0^[队]/216，统计各分区离散度不为零的值；其中DiG D，D= [D0,…，Dn]，n=2(128_16)，[Ni]为叶节点 IPv6 地址数量； 2)对满足D^Ds或Di+1>DS的分区，([Ni]+[NiJ )〈216，合并相邻的两个分区Di和Di+1为ー个分区Dp
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述离散阈值Ds设置为50%。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)所述分区段的IP数量超过叶节点数量，时，不聚合。
9.ー种按照权利要求I所述的IPv6数据分区方法进行IPv6数据查找方法，其特征在于，跟据给定的IPv6地址进行叶节点的定位查找。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述定位查找的步骤为 1)将各层分区范围存放在一个数组或者多hash链表数据结构中； 2)根据并行计算出来的各层分区值，自上而下地按层次进行查找； 3)当路径达到叶节点，完成定位查找。
全文摘要
本发明提出一种IPv6数据分区及快速查找方法，可依据IPv6地址实际应用情况划分规模不同的分区，对IPv6地址进行多层分区储存，使得当IP分区数据无论在什么地区，数据都能较均衡分布在各分区；并且在此基础上实现IPv6地址分段并行查找，快速定位的方法，以适应IPv6地址空间储存与查找。此外，本发明还设定了离散阈值，可对零散的分区进行聚合。本发明在海量分区数据的储存和查找方面较现有技术速度明显提高，同时对24位的IPv4地址也具备良好的兼容性。
文档编号H04L29/12GK102868779SQ20121035316
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者万月亮, 金波, 孔华锋 申请人:北京锐安科技有限公司, 公安部第三研究所