CN101048769A - 用于路由环和垃圾邮件检测的两用计数器 - Google Patents

用于路由环和垃圾邮件检测的两用计数器 Download PDF

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Abstract

一种用于在消息收发网络内对不期望情况进行检测的方法。接收消息并识别该消息的源。如果用于该源的数据库中的条目还未被创建，则创建条目。用于该源的源计数器然后设置为1且为该源创建时间戳。如果用于该源的数据库中的条目以前已被创建，则该源计数器增加1且更新该时间戳。然后该源计数器与源阈值进行比较，且在预定量的时间期间如果该源计数器超过该源阈值，则触发源告警。可实施相对于该预定量的时间的滑动以考虑可由所设置的时间段遇到或分裂的总计数。本发明对检测“垃圾邮件”事件和不期望的路由环特别有用。

Description

用于路由环和垃圾邮件检测的两用计数器
技术领域
本发明总地涉及在网络中进行可疑业务模式的检测。更特别地，本发明涉及在基于例如源和目的地地址和/或时序的无线消息收发网络中进行这样的检测。
背景技术
垃圾邮件是困扰很多当前通信网络且特别是电信网络的一个问题。如此处所使用的，“垃圾邮件”包括来自与无线设备(如移动电话)相关联的一个或一小组始发号码的大量消息收发，其经常包含不想要的或不期望的内容。垃圾邮件经常采取从单个源地址到多个接收者的非常大数目的消息的形式，且可能由通过连接到计算机或无线调制解调器的手持电话机向无线网络发送消息的应用引起。此外，垃圾邮件可定义为从单个源发送到单个目的地地址的大数目的消息，而没有相反方向上的对应消息。虽然在传统意义上未严格考虑垃圾邮件，但这可能构成例如运营商可能希望被警告的消息收发网络的类似拒绝服务的误用，或其还可能指示不期望的“路由环”。
如此处所使用的，术语“路由环”指一个运营商、例如移动电话网络提供商认出一号码不在其系统中并将有关该号码的呼叫或消息转发到另一网络所籍由的情况，或逻辑地桥接不同网络的中介。但是，该中介(或另一网络)认出该号码属于始发的运营商的系统并将该消息发送回。此路由和重路由可无限继续。
不期望的环路可经常发生在号码可携性(NP)的背景中，籍此，消息交换环境中的两个实体、例如一无线运营商和一运营商间的销售商在给定的时刻具有对于特定电话号码的不同路由信息。例如，运营商间的销售商可能已通过实时移植(porting)/集中(pooling)数据馈送接收并处理了用于一电话号码的移植事件的通知，但是无线运营商由于多种原因还未更新其本地路由信息以反映该通知。此冲突可导致上述消息或路由环。
在这种情况下，运营商将(不正确地)确定例如寄送到一电话号码的短消息服务(SMS)消息在其网络之外，且将相应地将该消息传送到运营商间的销售商用于递送。该销售商(或中介)将(正确地)确定该电话号码已移植到该运营商且因此应由该运营商服务，且将相应地将该消息返回给运营商用于递送。然后该消息将无限来回反弹而不被发送到期望的接收者。
垃圾邮件和路由环都为运营商和客户带来了问题。期望的是，识别、在通信网络内减少并可能甚至消除垃圾邮件和路由环。这在处理如SMS消息的数据的无线通信网络内特别期望。
发明内容
在一个示范性实施例中，本发明涉及一种用于在消息收发网络内对不期望情况进行检测的方法。该方法包括接收消息并识别该消息的源。如果用于该源的数据库中的条目还未被创建，则在用于该源的数据库中创建条目。用于该源的源计数器设置为1且为该源创建时间戳。如果用于该源的数据库中的条目以前已被创建，则源计数器增加1且更新时间戳。然后在一预定时间段内，源计数器与源阈值进行比较，且如果源计数器超过源阈值，则触发源告警。
附图说明
图1所示为根据本发明一示范性实施例的示范性消息计数器增加过程的流程图；
图2所示为在网络内接收消息的时间线；
图3所示为根据本发明一示范性实施例使用滑动窗进行“垃圾收集”的流程图；
图4所示为路由环情况的图；以及
图5所示为根据本发明一实施例的示范性跟踪方法的流程图。
具体实施方式
在一优选实施例中，本发明监视移动通信用户之间正在进行的消息业务以致力于识别可能构成垃圾邮件的模式，如上面所定义的，或指示在一个网络的两部分间或在网络间来回无止尽地发送消息的路由环。本领域技术人员会认识到本发明不应仅限于移动通信用户之间的业务，还可应用于可能发生垃圾邮件或路由环的任何网络。通过根据与本发明的原理一致的原理来监视网络，可以更快地识别、并因此更快地补救这种不期望情况的存在。
在其最基本的水平，本发明致力于以对于固定尺寸的时间窗合适的方式跟踪两个网络间或单个网络内流动的所有消息的源和目的号码(例如，电话号码或地址)。在一优选实施例中，数据库或其他存储库存储由特定源地址发送的消息的号码和表示给定实例的创建时间的时间戳。当消息通过该系统时，在数据库中创建适当的数据结构(如果对特殊源地址还不存在)且计数器增加，该计数器指示从该特定源地址发送的消息的数目。
该过程在图1中示出。最初，在步骤100创建新消息(例如，来自移动电话的SMS)并从位置A发送到位置B。在步骤110，该系统检查用于始发方A的数据库中是否存在条目。如果条目不存在，则在步骤120创建新条目同时计数器置1，并创建时间戳。如果条目已存在，则在步骤130，计数器增加并更新时间戳。一旦计数器和时间戳被更新，就在步骤140执行相对于阈值的检查。如果计数器值(依赖于设置)达到或超过阈值，则在步骤150发出告警。但是，如果未越过阈值，则系统等待网络内或网络间待发送的下一消息。
利用计数器和时间戳信息，根据本发明，通过使用以规则的间隔去除比固定窗尺寸旧的所有条目的垃圾收集方法，可以实施有效的固定尺寸的“跳窗(jumping window)”。例如，如果经过了30分钟且还未到阈值，则丢弃在这30分钟跳窗期间收集的数据并重新启动该过程。本方案具有非常有效的优点，因为垃圾收集器例程每个时间段仅需比较一个整数值(例如，消息数目)以确定是否去除消息历史数据。该方法的一个缺点在于固定的跳窗的性质。消息风暴(flurry)在整体上从单个源地址发送，可能超过所识别的垃圾邮件阈值，但是相对于垃圾收集短暂地发送，该风暴的两部分每个都保持低于阈值或检测水平。
此情况在图2中示出，其中图示了在约7分钟时段内发送15个消息。后来，又有30个消息在半小时的最后15分钟中发送。如果阈值设置为半小时内50个消息，则典型的系统不会发出告警，因为垃圾收集会被设置为每半小时发生一次，因此在该时段期间擦除所有计数器信息。在下一半小时的开始，图示出另外30个消息在第一个15分钟内被发送。因为垃圾收集发生在30分钟标记处，所以系统不将此检测为垃圾邮件实例，即使如图所示在30分钟时段中发送了60个消息。实质上，固定跳窗分裂成两半，由此使该事件不被检测到，否则会被检测为垃圾邮件实例。表1示出利用固定窗的垃圾收集。
表1
时间间隔 开始总数 进入数 中间总和 覆盖的时间间隔 去除的数 终止总数
 T0  0  0  0  N/A  0  0
 T5  0  10  10  N/A  0  10
 T10  10  5  15  N/A  0  15
 T15  15  0  15  N/A  0  15
 T20  15  10  25  N/A  0  25
 T25  25  10  35  N/A  0  35
 T30  35  10  45  All  45  0
 T35  0  10  10  N/A  0  10
 T40  10  10  20  N/A  0  20
 T45  20  10  30  N/A  0  30
 T50  30  0  30  N/A  0  30
如表1所示，当窗是固定的时，发生消息累积的不期望实例或垃圾邮件，因为消息的到达跨越两个窗。为确保发出告警且检测到这样的垃圾邮件实例，优选地实施滑动窗。此滑动窗利用更精细的数据结构实施，在该数据结构中，时间戳被时间戳的排序数组(或类似的数据结构)代替，每个时间戳相对于每一计数器增量。垃圾收集器从该数组去除比固定窗尺寸旧的所有条目，并相应地递减计数器。以此方式，只有当计数器到达0时，才从哈希表去除完整的数据结构。
因此，细化的方案可实施“滚动”窗。这需要更精细的数据结构，其中时间戳和计数器被时间戳的容器一例如先进先出(FIFO)队列或其他类似结构代替。垃圾收集器从该容器去除比固定窗尺寸旧的所有条目。只有当最后的元素从该容器去除时，该容器本身才从哈希表去除。这一使用滑动或滚动窗的增强的垃圾邮件检测示出在表2。
表2
时间间隔 开始总数 进入数 中间总数 覆盖的时间间隔 去除的数 结束总数
 T0  0  0  0  N/A  0  0
 T5  0  10  10  N/A  0  10
 T10  10  5  15  N/A  0  15
 T15  15  0  15  N/A  0  15
 T20  15  10  25  N/A  0  25
 T25  25  10  35  N/A  0  35
 T30  35  10  45  T0  0  45
 T35  45  10  55  T5  10  45
 T40  45  10  55  T10  5  50
 T45  60  10  60  T15  0  60
 T50  60  0  60  T20  10  50
利用此滑动方法，由于数组搜索和相关计数器递减相对于简单整数比较的相对复杂性以及定期的垃圾收集，会遇到轻微的性能损失。还将发生存储器空间的显著增大。表2所述垃圾收集过程示出在图3。如图所示，在步骤300获得下一队列。该“队列”，如此处所使用的，表示包含或容纳动态改变的单独条目组的数据结构，每一单独条目表示被观测为源自特定源(A，B，...)的那些(SMS)消息。垃圾收集例程，其示范性实施例示出在图3，在它完成工作时将重复通过队列中的条目以访问所有计数器/时间戳。接着，在步骤310，还获得有关该队列的时间戳。然后在步骤320检查时间戳以查看它是落在预定窗尺寸内部还是外部。如果时间戳落在该窗尺寸外部，则在步骤330去除时间戳。否则，过程返回到步骤300以得到下一队列。但是因为时间戳数组总是排序的，可应用非常有效的数组操作方法。为了获得该结果，必须考虑存储器空间的显著增大。
在支持号码可携性的移动电话网络环境中，一个运营商的用户能够带走他的/她的当前电话号码并在另一运营商的网络中使用它，以避免为了改变运营商而改变电话号码。以前，运营商接收电话号码的专用块，使得他们的系统容易检测什么号码是他们的网络的一部分以及什么号码在他们的网络之外。但是，现在用户能将他们的号码从一个运营商带到下一个运营商，于是在用户端简化了从一个运营商到另一个运营商的改变。但是，如上所述，该号码可携性会为运营商带来很多问题。
在号码可携性的情况下，用户Y(参考图4)将它的号码从其始发运营商—运营商2，带到新的运营商—运营商1。如图4所示，当也利用运营商1的用户X发送消息到新增加到运营商1的用户Y，由于多种原因，运营商1(不正确地)认为用户Y在它的网络之外。运营商1然后发送消息到中介I用于转换该消息以确保在运营商间适当传输。中介I随后(正确地)认为用户Y实际上是运营商1的网络的一部分并将该消息发送回运营商1以发送到用户Y。由于运营商和中介所具有的关于用户Y的信息之间的差异，此路由和重路由将无限继续。该差异导致路由环。如果中介I和运营商1都没有机制以防止将消息发送回始发网络，该消息将无限地留在该路由环中，或直到某些定时器到期，且实际将永不会到达它的目的地。
为了在单个源和目的地之间检测路由环或过多的消息收发，需要跟踪附加的信息。代替增量每个源地址的单个计数器，还优选地配置用于每一源地址的数据结构以包含用于每一目的地地址的单独的计数器。为此，以前限定的数据结构可修改为包含哈希表，或为了保持相同类型数据结构而类似地索引为“容器”，由目的地地址索引。这允许该系统不仅仅跟踪来自该源地址的消息的总量。修改的跟踪方法在图5中示出。
如图5所示，使用步骤200所示的电话号码，新消息从位置X发送到位置Y。如利用图2的方法，系统检查在步骤210是否已为X创建了条目。如果没有，则在步骤220用索引X创建一新条目且计数器置1。因为这是用于X的新条目，可以假设没有为Y创建子条目，所以在步骤240，用索引Y创建一新的子条目。但是如果存在条目，而不是在此时增加计数器，则在步骤230，系统检查在X的主条目下是否存在用于Y的子条目。如果用于Y的子条目不存在，则在步骤240创建用于Y的新的子条目且计数器置1。如果用于Y的子条目存在，则在步骤250计数器增加且更新时间戳。在这一点，在步骤260计数器与阈值相比较，如果计数器大于该阈值，则在步骤270发出告警。如果不到该阈值，则系统等待下一消息，而不发出告警。
通过增加此附加数据，本发明的监视机制可用几种方式改变。第一，可为每个窗的消息的总数目以及每个目的地地址和窗的消息的数目配置不同阈值。第二，基于消息总数目的告警可包含不同目的地地址和相关消息计数的详细细目。
如果引入此垃圾邮件/路由环检测方法的网络是分布式性质的，可能没有所有消息必须通过的单个点。在这种情况下，至少有2种方案。第一，遍布网络的单独硬件上的过程可使用共享设备，如固态盘，作为用于所有内存储器数据结构的存储介质。尽管这确保经过网络的消息业务的精确计数，但与排他地在本地存储器内工作的过程相比，它可能显著使性能劣化。如果业务分布在地理上分离的网络中，则此方法也可能不实用。
在针对分布式网络问题的第二方案中，相对于经过网络的业务总量限定的阈值可除以运用本发明的位置数目。例如，如果每小时100个消息被限定为每个源地址的阈值，则可配置具有每小时50个消息的阈值的两个过程。尽管如果业务不是基于源地址负载平衡的，但此方法可导致若干错误告警，实践表明对于合理的高阈值，通常的轮替(round-robin)负载平衡方法足以确保共享存储器模型的良好近似。
因为使用上述监视，合法使用消息收发网络将导致错误告警，这实际上是不可避免的，所以系统可配置成向一直保持在存储器中的“白名单”增加某些源或目的地地址或它们的组合。在白名单中具有匹配条目的消息即使它们超过配置的阈值也不产生告警。类似地，已知用于垃圾邮件消息的源地址可被放置在“黑名单”中，其用于丢弃来自这样的地址的任何消息而不管阈值如何。
本发明前面公开的优选实施例为图示和说明的用途而提出。并不意图穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。显然对本领域技术人员按照上述公开可对此处所述实施例进行许多变更和修改。本发明的范围仅由所附权利要求及其等价设置限定。
此外，在说明本发明的代表实施例时，本说明书将本发明的方法和/或过程表示为步骤的特定序列。但是，就该方法或过程不依赖于此处阐明的步骤的特定顺序的程度而言，该方法或过程不应局限于所述步骤的特定序列。本领域技术人员应当理解，步骤的其他序列是可能的。所以，本说明书中阐明的步骤的特定顺序不应解释为对权利要求的限制。此外，指向本发明的方法和/或过程的权利要求不应局限于按所写顺序的步骤的性能，且本领域技术人员易于认识到，该序列可变化且仍保持在本发明的精神和范围内。

Claims (16)

1.一种用于在消息收发网络内对不期望情况进行检测的方法，包括：
接收消息；
识别所述消息源；
如果用于所述源的数据库中的条目还未被创建，则在用于所述源的数据库中创建条目，将用于所述源的源计数器设置为1，并且创建用于所述源的时间戳；
如果以前已在用于所述源的数据库中创建条目，则所述源计数器增加1并且更新时间戳；
将所述源计数器与源阈值进行比较；以及
当在预定量的时间期间所述源计数器超过所述源阈值时，触发指示不期望情况的告警。
2.权利要求1的方法，进一步包括：
识别用于所述消息的目的地；
如果用于所述目的地的数据库中的条目还未被创建，则在用于所述目的地且相关于所述源的数据库中创建子条目，并且将目的地计数器设置为1；
如果以前已在用于所述目的地的数据库中创建条目，则所述目的地计数器增加1；
将所述目的地计数器与目的地阈值进行比较；以及
当在另一时间段期间所述目的地计数器超过所述目的地阈值时，则触发目的地告警。
3.权利要求2的方法，其中所述源阈值和所述目的地阈值包括不同的值。
4.权利要求1的方法，其中所述消息是短消息系统消息。
5.权利要求1的方法，其中所述消息收发网络允许号码移植。
6.权利要求1的方法，其中所述消息收发网络包括无线网络。
7.权利要求1的方法，其中所述源包括网络用户，且所述目的地包括中间销售商。
8.一种用于在消息收发网络中对垃圾邮件事件进行检测的方法，包括：
在所述消息收发网络中对消息业务进行监视；
对于与消息相关联的每一新的源地址，在数据库中创建条目并将用于该源地址的源地址计数器设置为预定数并存储对应于接收所述消息的时间的时间戳，且对于重复的源地址，增加用于所述重复的源地址的所述源计数器并更新所述时间戳；
将用于给定源地址的所述源计数器与源阈值进行比较；
以及当在预定量的时间期间所述源计数器超过所述源阈值时，触发指示垃圾邮件事件的告警。
9.权利要求8的方法，其中所述消息业务包括短消息系统消息。
10.权利要求8的方法，其中所述消息收发网络包括无线网络。
11.权利要求8的方法，其中所述方法由逻辑地位于两个电信服务提供商之间的中介执行。
12.一种在电信网络中对路由环进行检测的方法，包括：
对通过互连至少两个电信服务提供商的中介的消息业务进行监视；
当消息业务通过所述中介时，在数据库中创建条目，将源地址计数器设置为预定数并存储对应于第一消息通过所述中介的时间的时间戳，并且增加所述源地址计数器并当所述第一消息每次再经过所述中介时更新所述时间戳；
当消息业务通过所述中介时，在数据库中创建条目，将目的地地址计数器设置为预定数并存储对应于第二消息通过所述中介的时间的时间戳，并且增加所述目的地地址计数器并当所述第二消息每次经过所述中介时更新所述时间戳；
针对给定的源地址和给定的目的地地址分别将所述源地址计数器和目的地地址计数器与源地址阈值和目的地地址阈值进行比较；
以及，在预定量的时间期间，当所述源地址计数器和目的地地址计数器分别超过所述源地址阈值和目的地地址阈值时，触发指示路由环的告警。
13.权利要求12的方法，其中所述源地址阈值和所述目的地地址阈值包括不同的值。
14.权利要求12的方法，其中所述消息业务包括短消息系统(SMS)消息。
15.权利要求12的方法，其中所述方法检测由号码移植性引起的路由环。
16.权利要求12的方法，其中所述电信网络包括无线网络。
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