CN101072188A - 一种实现数据包压缩/解压缩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现数据包压缩/解压缩的方法，所述方法包括，判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口要发送的报文是大包的报文还是小包的报文，如果是大包的报文，则进行单包压缩处理，如果是小包的报文，则进行多包压缩处理，然后判断压缩后的报文长度是否超过了未压缩报文，若超过，则将原报文作为要发送的报文，若未超过，则将压缩后的报文作为要发送的报文；在所述要发送的报文前添加一个ZCH压缩头，然后通过路由器的发送端接口进行封装发送；所述ZCH压缩头，用于标记报文是否经过了压缩，以及是否是多包压缩报文和压缩包的个数。本发明充分利用现有接口资源，通过对数据报文进行压缩/解压缩处理，以实现拓展带宽的目的。

Description

一种实现数据包压缩/解压缩的方法

技术领域

本发明涉及网络传输领域，具体涉及一种实现数据包压缩/解压缩的方法，应用在点对点链路和隧道链路中。

背景技术

低端路由器多应用于企业、政府机关、传统行业等场所，很多分支路由器与上级路由器之间通过传统的2M链路甚至更低链路进行传输实现网络通讯。所述的2M链路甚至更低的链路来实现网络通讯已经越来越不能满足用户日益增长的需求，于是很自然的，用户想到给网络进行链路扩容，拓展带宽，但是随之来的却是额外的资金投资，因为链路扩容需要用户去租用更多的传输链路还要购买更多的路由器接口来实现传输链路的链接。

本身使用低端路由器的目的就是为了节省资源，减轻经济压力，如果要进行链路扩容则需要添加硬件设施，加大了资金投入，给用户增加了很大的经济负担，这样制约了网络普及和数据服务的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现数据包压缩/解压缩的方法，在不额外添加硬件的基础上，充分利用现有接口资源，通过对数据报文进行压缩/解压缩处理，以实现拓展带宽的目的。

为了实现上述发明目的，本发明具体是这样实现的：

一种实现数据包压缩的方法，包括如下步骤：

步骤1，判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口要发送的报文是大包的报文还是小包的报文，如果是大包的报文，则转入步骤2，如果是小包的报文，则转入步骤3；

步骤2，对所述大包的报文进行单包压缩处理，然后转入步骤4；

步骤3，对所述小包的报文进行多包压缩处理，然后转入步骤4；

步骤4，判断压缩后的报文长度是否超过了未压缩报文，若超过，则将原报文作为要发送的报文，若未超过，则将压缩后的报文作为要发送的报文；

步骤5，在所述要发送的报文前添加一个ZCH压缩头，然后通过路由器的发送端接口进行封装发送；

所述ZCH压缩头，用于标记报文是否经过了压缩，以及是否是多包压缩报文和压缩包的个数。

在本发明所述实现数据包压缩的方法中，在所述步骤1之前增加如下步骤：

步骤11，判断当前要发送的报文是否是协议报文，若是，则转入步骤5，否则，转入步骤12；

步骤12，判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的利用率是否小于阀值，

若小于阀值，则判断当前路由器的发送端接口的ZCP队列中是否有小包的数据报文，若没有小包的数据报文，则转入步骤5，若有小包的数据报文，则判断是否只有一个数据报文，若只有一个数据报文，则转入步骤5，否则，不止一个数据报文，则将这些报文合并为一个报文，然后转入步骤5；

若不小于阀值，则转入步骤1。

在本发明所述实现数据包压缩的方法中，所述步骤2进一步包括如下步骤：

判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中是否有小包的数据报文，若没有，则进行单包压缩，然后转入步骤4，若有，则先将小包的数据报文出队进行压缩，然后将大包的数据报文进行单包压缩，然后转入步骤4。

在本发明所述实现数据包压缩的方法中，所述的将小包的数据报文出队进行压缩，具体是指：

判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中的小包的数据报文是否只有一个，若只有一个数据报文，则进行单包压缩处理，然后转入步骤4，否则，不止一个数据报文，则进行多包压缩处理，然后转入步骤4。

在本发明所述实现数据包压缩的方法中，所述的多包压缩处理具体是指：

判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中的小包的数据报文的个数是否达到上限，若达到上限，则将队列中的所有的报文出队，然后合并为一个报文进行压缩，否则，没有达到上限，则不做处理。

在本发明所述实现数据包压缩的方法中，设置定时器，每间隔一定时间来判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中是否有缓存的小包的数据报文，

如果有缓存的小包的数据报文，则判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中是否只有一个数据报文，如果只有一个数据报文，则对该数据报文进行单包压缩处理；如果不止一个数据报文，则将这些报文合为一个报文后进行压缩处理；

如果没有缓存的小包的数据报文，则不作处理。

本发明还提供一种实现数据包解压缩的方法，包括如下步骤：

步骤1，判断当前具有ZCP使能的路由器的接收端接口所接收的报文是否是压缩报文，如果不是，则根据报文前添加的ZCH压缩头的内容，进行相应的处理；如果是压缩报文，则转入步骤2；

步骤2，判断所述压缩报文是单包压缩还是多包压缩，将判断的结果根据报文前添加的ZCH压缩头的内容，进行解压，还原报文。

在本发明所述的实现数据包解压缩的方法，所述步骤1中，

所述接收的报文若不是压缩报文，则进行如下处理：

步骤11，判断所述接收的报文是否是多个报文合并后的报文，如果不是，则转入步骤12，否则，转入步骤13；

步骤12，取报文的第一个字节ZCH压缩头，将报文的长度向后偏移一个字节，将报文长度减去1个字节，提交给处理模块，去掉ZCH压缩头；

步骤13，取出ZCH压缩头中的“压缩包个数”字段，根据所述字段的值偏移得到未压缩的报文，根据ZCH压缩头内容得到压缩包的包长，根据包长将所述合并后的报文分解为多个报文，提交给处理模块，去掉ZCH压缩头。

在本发明所述的实现数据包解压缩的方法，所述步骤2中压缩报文是单包压缩，则取报文的第一个字节ZCH压缩头，将报文长度向后偏移1个字节执行解压，将解压后的报文提交给处理模块，去掉ZCH压缩头；

所述步骤2中压缩报文是多包压缩，则取报文的第一个字节ZCH压缩头，取出ZCH压缩头中的“压缩包个数”字段，根据所述字段的值偏移得到压缩报文，进行解压缩，根据ZCH压缩头内容得到压缩包的包长，将解压缩后的报文分解为多个报文，提交处理模块，去掉ZCH压缩头。

与现有技术相比，本发明应用在路由器设备上点对点链路和隧道链路中，对其二层报文或三层报文进行压缩/解压缩处理，实现了在不额外添加硬件的情况下，充分利用现有接口资源，将目前的2M链路扩展到4M左右，达到拓展带宽的目的，大大的节省了资源，提高了资源的利用率，而且由于采用了ZCP(ZSRCompress Protocol)压缩，网络中传输的报文是压缩后的报文，增加了通过传输网络中窃取报文的难度，从而增加了网络的安全，从一定程度上推动了网络普及和数据服务的发展。

附图说明

图1是采用两端路由器启用报文压缩的组网图；

图2-1是ZCH压缩头的格式示意图；

图2-2是单包压缩格式示意图；

图2-3是多包压缩格式示意图；

图3是报文压缩流程示意图；

图4是是系统强制ZCP队列中的小包的数据报文出队的流程示意图；

图5是报文解压缩流程示意图。

具体实施方式

本发明的主要技术思想是，在不增加硬件的基础上，在路由器设备上，对其二层或三层报文根据给定的压缩算法做压缩处理，所述压缩算法支持软件压缩算法和硬件压缩。

本发明所述方法的主要实现步骤如下：

步骤1，通过当前路由器的发送端接口发送报文，所述报文在发送前，执行压缩算法对路由器上的二层报文或三层报文进行压缩；

所述步骤1中，在对报文进行压缩时，对报文大小进行判断，即确定报文的包长是否大于确定报文的包长是否大于255字节，如果大于255字节，则报文是大包，不执行多包延时压缩，否则，报文是小包，则需要进入多包延时压缩。

步骤2，判断压缩后的报文长度是否超过了未压缩报文，若超过，则使用原报文发送，若未超过，则使用压缩后的报文发送；

步骤3，在报文前(所述报文可以是压缩后的报文，或者是原报文)前加一个字节ZCH(ZSR Compress Header)压缩头，用于标记该报文是否经过了压缩，以及是否是多包压缩报文和压缩包的个数；

步骤4，对端路由器接口接收报文时，进行解压缩处理，取报文的第一个字节ZCH，根据该字节上的标记来判断是进行多包报文解压缩处理还是单包报文解压缩处理；

步骤5，将解压后的报文提交给二层处理模块或三层处理模块进行处理。

如图21所示，ZCH压缩头(Compress head)为一个字节长度，位于压缩包内容前，各标记的含义：

bit7：C Flag字段表示报文是否做了压缩，若为1，表示后续为压缩报文，若为0表示后续为非压缩报文。

bit6：M Flag字段表示是否为多包压缩，其中0表示为单包压缩，后续为压缩报文，1表示为多包压缩，则需要根据压缩包的个数，对报文进行处理。

bit5～bit3：packet num字段表示压缩包的个数，根据压缩包的个数，分别取出压缩包的长度和压缩内容。

bit2～bit0：Reversed字段表示保留字段。

如图22所示，单包压缩格式：压缩头+压缩包的内容。

如图23所示，多包压缩格式：压缩头+压缩包未压缩前的报文长度+压缩包的内容。

如图3所示是报文压缩流程示意图：

步骤1，判断当前路由器接口上的ZCP功能是否使能，如果ZCP没有使能，走原有转发流程，进行数据发送，否则，如果具有ZCP使能，则进行步骤2；

步骤2，判断当前路由器接口上要发送的报文是否为协议报文，如果是协议报文，直接打上ZCH压缩头，C标记置0，M标记置0，packet num字段填1封装后发送，如果不是协议报文，则进行步骤3；

步骤3，判断当前路由器接口上的利用率是否小于阀值，

如果路由器接口利用率低于阀值，则判断当前路由器接口的ZCP队列是否有数据报文，

如果当前路由器接口的ZCP队列中没有数据报文，则不对当前数据报文做压缩，直接打上ZCH压缩头，C标记置0，M标记置0，packet num字段填1封装后发送；

如果当前路由器接口的ZCP队列中有数据报文，则判断当前路由器接口的ZCP队列中是否只有一个数据报文，

如果只有一个数据报文，则对该数据报文直接打上ZCH压缩头，其中C标记置0，M标记置0，packet num字段填1，封装后发送，

如果是n(n是整数，且n＞1)个数据报文，则将这n个数据报文合为一个报文后，直接打上ZCH压缩头，其中C标记置0，M标记置1，packet num字段填n，封装后发送。

如果接口利用率不低于阀值，则进行步骤4；

步骤4，判断当前要处理的数据报文是大包的还是小包的，如果是小包的数据报文，则进行入队处理，进行步骤7，如果是大包的数据报文，则判断当前路由器接口的ZCP队列中是否有小包的数据报文，如果没有小包的数据报文，则进行步骤5，进行大包的数据报文的单包压缩，如果有小包的数据报文，先将小包的数据报文执行报文出队，再对大包的报文进入单包压缩，则进行步骤6；

步骤5，将当前的数据报文做单包压缩处理，如果压缩后的报文不大于压缩前的报文，则使用压缩后的报文，打上ZCH压缩头，C标记置1，M标记置0，packet num字段填1，封装后发送，如果压缩后的报文大于压缩前的报文，则使用压缩前的报文，打上ZCH压缩头，C标记置0，M标记置0，packet num字段填1，封装后发送；

步骤6，判断当前路由器接口的ZCP队列中是否只有一个小包的数据报文，如果只有一个小包的数据报文，则转入步骤5，如果是m(m是整数，且m＞1)个小包的数据报文，则转入步骤7；

步骤7，判断当前路由器接口的ZCP队列中缓存的小包的数据报文个数m是否达到上限，如果达到上限，则将ZCP队列中的小包的数据报文出队，进行步骤8，否则，无需出队；

所述上限是指ZCP队列中缓存的小包的数据报文的个数，可根据实际情况对其进行配置，但如果配置的数目很大，则会加大数据报文的时延，因此在配置时应充分利用带宽，进行合理配置，则不会影响用户的正常使用。

步骤8，将所述m个数据报文合为一个数据报文后进行单包压缩处理，如果压缩后的报文小于压缩前的报文，则使用压缩后的报文，打上ZCH压缩头，C标记置1，M标记置1，packet num字段填m，封装后发送，如果压缩后的报文大于压缩前的报文，则使用压缩前的报文，打上ZCH压缩头，C标记置0，M标记置1，packet num字段填m，封装后发送。

如图4所示是系统强制ZCP队列中的小包的数据报文出队的流程，为了防止报文堵塞，强制报文出队，系统设置一定时器，每间隔一定时间(例如是10ms)来判断ZCP队列中是否有缓存的小包的数据报文，如果有缓存的小包的数据报文，则判断当前路由器接口的ZCP队列中是否只有一个数据报文，如果只有一个数据报文，则对该数据报文进行单包压缩处理，打上ZCH压缩头，C标记置1，M标记置0，packet num字段填1，封装后发送；如果当前路由器接口的ZCP队列中有a(a是整数，且a＞1)个报文，则将这a个报文合为一个报文后进行多包压缩处理，打上ZCH压缩头，C标记置1，M标记置1，packet num字段填a，封装后发送。

如图5所示的是报文解压缩流程示意图：

步骤1，判断当前路由器接口上的ZCP功能是否使能，如果ZCP没有使能，走原有接收流程，进行数据接收，否则，如果具有ZCP使能，则进行步骤2。

步骤2，判断当前报文是否为压缩过的报文，

如果不是压缩过报文，则判断该报文是否是多个报文合并后的报文，

如果不是多个报文合并后的报文，则取报文的第一个字节ZCH压缩头，若C标记为0，M标记为0，表示报文未做压缩，则向后偏移一个字节为二层头或三层头，将报文长度减去1个字节，提交给二层处理模块或三层处理模块，去掉ZCH压缩头，走后续的收包处理流程；

如果是多个报文合并后的报文，则取出ZCH压缩头中的packet number字段，根据packet number字段的值可以偏移得到未压缩的报文，同样，根据packetnumber可以取得ZCH压缩头中的各个压缩包的包长，根据包长将合并后的报文进行分解报文，然后提交二层处理模块或三层处理模块，去掉ZCH压缩头，进行后续的收包处理流程。

如果是压缩过的报文，则进行步骤3。

步骤3，判断压缩过的报文是否是单包压缩，

如果是单包压缩，则取当前报文的第一个字节ZCH压缩头，若C标记为1，M标记为0，表示该报文已经经过压缩，则向后偏移1个字节执行解压处理，去掉ZCH头，并将压缩过的报文解压出来，走后续的收包处理流程；

如果是多包压缩，取当前报文的第一个字节ZCH压缩头，若C标记为1，M标记为1，则取出ZCH头中的packet number字段，根据ZCH压缩头中的packetnumber字段的值偏移得到压缩报文，执行解压缩处理，去掉ZCH压缩头，根据packet number字段的值，取得ZCH压缩头中的各个压缩包的包长，根据包长将解压后的报文进行分解，走后续的收包处理流程。

下面结合图1以CE1接口为例对技术方案的实施作进一步的描述：

第一步：两端路由器的CE1接口启动ZCP

R1(config-subif)#zcp-enable

R2(config-subif)#zcp-enable

第二步：两端路由器选择算法

R1(config-subif)#compress algorithm lzs

R2(config-subif)#compress algorithm lzs

两端路由器配置好后，通过两端CE1接口的数据都会进行压缩处理，提高了带宽的利用率。

Claims (9)

1、一种实现数据包压缩的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口要发送的报文是大包的报文还是小包的报文，如果是大包的报文，则转入步骤2，如果是小包的报文，则转入步骤3；

步骤2，对所述大包的报文进行单包压缩处理，然后转入步骤4；

步骤3，对所述小包的报文进行多包压缩处理，然后转入步骤4；

步骤4，判断压缩后的报文长度是否超过了未压缩报文，若超过，则将原报文作为要发送的报文，若未超过，则将压缩后的报文作为要发送的报文；

步骤5，在所述要发送的报文前添加一个ZCH压缩头，然后通过路由器的发送端接口进行封装发送；

所述ZCH压缩头，用于标记报文是否经过了压缩，以及是否是多包压缩报文和压缩包的个数。

2、如权利要求1所述的实现数据包压缩的方法，其特征在于，在所述步骤1之前增加如下步骤：

步骤11，判断当前要发送的报文是否是协议报文，若是，则转入步骤5，否则，转入步骤12；

步骤12，判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的利用率是否小于阀值，

若小于阀值，则判断当前路由器的发送端接口的ZCP队列中是否有小包的数据报文，若没有小包的数据报文，则转入步骤5，若有小包的数据报文，则判断是否只有一个数据报文，若只有一个数据报文，则转入步骤5，否则，不止一个数据报文，则将这些报文合并为一个报文，然后转入步骤5；

若不小于阀值，则转入步骤1。

3、如权利要求1所述的实现数据包压缩的方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括如下步骤：

判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中是否有小包的数据报文，若没有，则进行单包压缩，然后转入步骤4，若有，则先将小包的数据报文出队进行压缩，然后将大包的数据报文进行单包压缩，然后转入步骤4。

4、如权利要求3所述的实现数据包压缩的方法，其特征在于，所述的将小包的数据报文出队进行压缩，具体是指：

判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中的小包的数据报文是否只有一个，若只有一个数据报文，则进行单包压缩处理，然后转入步骤4，否则，不止一个数据报文，则进行多包压缩处理，然后转入步骤4。

5、如权利要求1或4所述的实现数据包压缩的方法，其特征在于，所述的多包压缩处理具体是指：

判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中的小包的数据报文的个数是否达到上限，若达到上限，则将队列中的所有的报文出队，然后合并为一个报文进行压缩，否则，没有达到上限，则不做处理。

6、如权利要求3或4所述所述的实现数据包压缩的方法，其特征在于，

设置定时器，每间隔一定时间来判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中是否有缓存的小包的数据报文，

如果有缓存的小包的数据报文，则判断当前具有ZCP使能的路由器的发送端接口的ZCP队列中是否只有一个数据报文，如果只有一个数据报文，则对该数据报文进行单包压缩处理；如果不止一个数据报文，则将这些报文合为一个报文后进行压缩处理；

如果没有缓存的小包的数据报文，则不作处理。

7、一种实现数据包解压缩的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，判断当前具有ZCP使能的路由器的接收端接口所接收的报文是否是压缩报文，如果不是，则根据报文前添加的ZCH压缩头的内容，进行相应的处理；如果是压缩报文，则转入步骤2；

步骤2，判断所述压缩报文是单包压缩还是多包压缩，将判断的结果根据报文前添加的ZCH压缩头的内容，进行解压，还原报文。

8、如权利要求7所述的实现数据包解压缩的方法，其特征在于：

所述步骤1中，所述接收的报文若不是压缩报文，则进行如下处理：

步骤11，判断所述接收的报文是否是多个报文合并后的报文，如果不是，则转入步骤12，否则，转入步骤13；

步骤12，取报文的第一个字节ZCH压缩头，将报文的长度向后偏移一个字节，将报文长度减去1个字节，提交给处理模块，去掉ZCH压缩头；

步骤13，取出ZCH压缩头中的“压缩包个数”字段，根据所述字段的值偏移得到未压缩的报文，根据ZCH压缩头内容得到压缩包的包长，根据包长将所述合并后的报文分解为多个报文，提交给处理模块，去掉ZCH压缩头。

9、如权利要求7所述的实现数据解压缩的方法，其特征在于：

所述步骤2中压缩报文是单包压缩，则取报文的第一个字节ZCH压缩头，将报文长度向后偏移1个字节执行解压，将解压后的报文提交给处理模块，去掉ZCH压缩头；

所述步骤2中压缩报文是多包压缩，则取报文的第一个字节ZCH压缩头，取出ZCH压缩头中的“压缩包个数”字段，根据所述字段的值偏移得到压缩报文，进行解压缩，根据ZCH压缩头内容得到压缩包的包长，将解压缩后的报文分解为多个报文，提交处理模块，去掉ZCH压缩头。

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