CN101193127B

CN101193127B - 一种间接获取数据包输入接口信息的方法及装置

Info

Publication number: CN101193127B
Application number: CN2007101782608A
Authority: CN
Inventors: 王守林
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: CN101193127A

Abstract

本发明公开了一种间接获取数据包输入接口信息的装置，该装置包括：接口统一标识模块，用于提供区分数据通讯设备中每一个接口的统一标记以标识每一个接口；接口属性配置模块，用于对接口进行接口属性配置，并将配置的接口属性信息通知并存储到数据层；数据包接收与转发控制模块，用于接收包含地址信息的数据包，并根据已存储在数据层的接口属性信息与地址信息对应关系，找到数据包的对应输入接口，再根据输入接口上配置的接口属性信息完成数据包的转发。本发明还相应地公开了一种间接获取数据包输入接口信息的方法。借此，本发明在数据通信设备不能够直接获取数据包输入接口信息时，仍能快速准确地得到数据包输入接口信息，进而提高数据转发效率。

Description

一种间接获取数据包输入接口信息的方法及装置

技术领域

本发明涉及通讯领域中数据包输入接口信息获取方法与装置，尤其涉及一种数据通信设备在进行数据包处理过程中间接获取数据包输入接口信息的方法及装置。

背景技术

在数据通信设备中，系统通常可以分成两个层：控制层和数据层。控制层通常完成用户对系统控制接口和所有协议部分的实现，主要包括操作维护子系统、路由/交换子系统、安全子系统和支撑子系统。数据层主要完成数据包的快速准确的转发，通常包括转发子系统和转发表维护子系统。通常用户配置都是通过控制层通知到数据层，数据层根据控制层通知的相关信息进行转发。数据包进入设备后首先由数据层进行转发决策，转发决策的目的是了解控制层的配置相关信息和其它控制信息，而控制层的配置很多都是基于接口的，就是说很多控制信息是配置在接口上的，不同的接口可能有不同的配置，所以数据层进行转发决策的前提是了解数据包输入接口信息，这样才能使控制层的配置生效，整个系统的转发过程才能做到可控。

目前数据通信设备中使用的获取数据包输入接口信息的方法大概可以分为两种：带内和带外。带内方法就是说数据包输入接口信息包含在数据包中，数据层通过获取数据包中的相关信息就可以得到输入接口信息，不需要额外的查找操作。带外方法就是说数据包输入接口信息不直接(或不完全)包含在数据包中，需要通过查找或其他方法获取。而当系统无法直接在数据包中获取输入接口信息时，现有技术尚不能快速准确地获取数据包输入接口信息。

综上可知，现有间接获取数据包输入接口信息的技术，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种间接获取数据包输入接口信息的方法及装置，其使数据通信设备在不能够直接获取数据包输入接口信息时，仍能快速准确地得到数据包输入接口信息，进而提高数据转发效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种间接获取数据包输入接口信息的装置，用于包括控制层、数据层和驱动层的数据通讯设备，该装置包括：

一接口统一标识模块，用于提供区分所述数据通讯设备中每一个接口的统一标记，并将所述统一标记标识所述每一个接口；

一接口属性配置模块，用于对统一标识的接口进行接口属性配置，并将配置的接口属性信息通知并存储到所述数据层；

一数据包接收与转发控制模块，用于接收包含地址信息的数据包，获取所述数据包的地址信息，并根据已存储在所述数据层的接口属性信息与地址信息对应关系，找到所述数据包的对应输入接口，再根据所述输入接口上配置的接口属性信息完成所述数据包的转发。

根据本发明的装置，所述控制层又包括操作维护子系统、路由/交换子系统、安全子系统和支撑子系统，所述数据层又包括转发子系统、转发表维护子系统，所述操作维护子系统分别通过路由/交换子系统、安全子系统连接至所述支撑子系统，并由所述支撑子系统连接至所述数据层；所述转发子系统通过所述转发表维护子系统或直接与所述支撑子系统连接，所述支撑子系统和所述转发子系统分别与所述驱动层连接；其中，所述接口统一标识模块和所述接口属性配置模块分别设置于所述操作维护子系统；所述数据包接收与转发控制模块设置所述转发子系统。

根据本发明的装置，所述接口属性信息与地址信息对应关系为地址接口表，所述配置的接口属性信息是以接口属性表形式存储的。

根据本发明的装置，所述接口属性表、地址接口表以及对应的索引表同步生成，并存储在所述转发表维护子系统。

根据本发明的装置，所述数据通讯设备为包括主控制板和多个线路接口板的分布式系统，所述主控制板和各个线路接口板的数据层同步设置有根据不同线路接口板自学习到的地址接口表。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供一种间接获取数据包输入接口信息的方法，用于包括控制层和数据层的数据通讯设备，该方法包括：

一接口统一标识步骤，利用区分所述数据通讯设备中每一个接口的统一标记，并将所述统一标记标识所述每一个接口；

一接口属性配置步骤，对统一标识的接口进行接口属性配置，并将配置的接口属性信息通知并存储到所述数据层；

一数据包接收与转发控制步骤，接收包含地址信息的数据包，获取所述数据包的地址信息，并根据已存储在所述数据层的接口属性信息与地址信息对应关系，找到所述数据包的对应输入接口，再根据所述输入接口上配置的接口属性信息完成所述数据包的转发。

根据本发明的方法，所述每个接口为所述数据通讯设备的物理接口和逻辑接口，所述统一标记为全局端口号。

根据本发明的方法，所述接口属性信息与地址信息对应关系是以地址接口表形式存储的，所述配置的接口属性信息是以接口属性表形式存储的。

根据本发明的方法，所述接口属性表、地址接口表以及对应的索引表是同步生成并存储的。

根据本发明的方法，还包括通过自学习功能实现所述控制层与数据层协调配合生成地址接口表的步骤。

根据本发明的方法，在所述控制层与数据层协调配合生成地址接口表的步骤中，针对包括主控制板和多个线路接口板的分布式数据通讯设备，每个线路接口板将学习到的地址信息组织成地址接口表，同步到所述主控制板，所述主控制板进一步将各线路接口板学习到的地址接口表再同步到各个线路接口板的控制层，所述线路接口板的控制层进而将所述地址接口表同步所述线路接口板的数据层。

本发明通过对统一标识的接口进行接口属性配置，并将配置的接口属性信息通知并存储到数据层，在接收到包含地址信息的数据包后，获取该数据包的地址信息，并根据已存储在数据层的接口属性信息与地址信息对应关系，找到数据包的对应输入接口，再根据所述输入接口上配置的接口属性信息完成数据包的转发。借此，本发明在数据通信设备不能够直接获取数据包输入接口信息时，仍能快速准确地得到数据包输入接口信息，进而提高数据转发效率。本发明对于不能够从数据包中直接获取到数据包输入接口信息的数据通信设备具有普遍的适用性。

附图说明

图1是本发明实现的线路接口板的硬件逻辑框图；

图2是本发明间接获取数据包输入接口信息的装置结构示意图；

图3是本发明优选的间接获取数据包输入接口信息的装置结构示意图；

图4是本发明所应用于的分布式系统的结构示意图；

图5是本发明间接获取数据包输入接口信息的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的基本思想是：当数据通信设备无法直接从数据包中获取数据包输入接口信息时，本发明可快速准确的根据数据包携带的地址信息，查找相关数据表获取数据包输入接口信息，从而实现一种通过带外方式快速准确地获取数据包输入接口信息的方案。

图1是本发明实现的线路接口板的硬件逻辑框图，由线路接口板101、接口板内存102、专用集成电路(ASIC)转发引擎103和高级业务转发引擎104组成，其中：

接口板内存102，用于运行数据通讯设备软件代码，保存地址接口表和接口属性表以及相关索引表等数据。

该专用集成电路转发引擎103，主要用于完成数据包的二、三层转发功能，其中包含很多用于转发的表结构空间，但是它没有系统控制功能。该专用集成电路转发引擎103直接与线路接口板101相连，数据包从线路接口板101进入数据通信设备后，首先由专用集成电路转发引擎103进行处理，对于高级业务，它将把数据包转发给高级业务转发引擎104处理。

该高级业务转发引擎104，主要用于完成系统控制和高级业务的转发，比如多协议标签协议转发。该数据通讯设备的控制层和部分高级业务数据层都是运行在该高级业务转发引擎104上。该高级业务转发引擎104处理的数据包都是从专用集成电路转发引擎103转发过来的，它自身不与线路接口板101相连。

由于数据包从专用集成电路转发引擎103进入数据通讯设备，所以当接口上配置了高级业务时，数据包需要通过两个引擎间的通道转发给高级业务转发引擎104进行处理，但是此时数据包中已经没有接口信息，所以需要使用本发明实现的方法获取数据包输入接口信息。

图2示出了本发明的一种间接获取数据包输入接口信息的装置，用于包括控制层和数据层的数据通讯设备，该装置100包括：

接口统一标识模块111，用于提供区分所述数据通讯设备中每一个接口的统一标记，并将所述统一标记标识所述每一个接口。所述接口统一标识模块111设置于数据通讯设备的控制层。

接口属性配置模块112，用于对统一标识的接口进行接口属性配置，并将配置的接口属性信息通知并存储到所述数据层。所述接口属性配置模块112设置于数据通讯设备的控制层。优选的是，所述配置的接口属性信息是以接口属性表形式存储。

数据包接收与转发控制模块211，用于接收包含地址信息的数据包，获取所述数据包的地址信息，并根据已存储在所述数据层的接口属性信息与地址信息对应关系，找到所述数据包的对应输入接口，再根据所述输入接口上配置的接口属性信息完成数据包的转发。所述数据包接收与转发控制模块211设置于数据通讯设备的数据层。优选的是，所述接口属性信息与地址信息对应关系为地址接口表。

图3示出了本发明优选的间接获取数据包输入接口信息的装置结构，所述装置用于数据通讯设备，包括控制层10和数据层20，所述控制层10又包括操作维护子系统11、路由/交换子系统12、安全子系统13和支撑子系统14；所述数据层20又包括转发子系统21、转发表维护子系统22。所述操作维护子系统11分别通过路由/交换子系统12、安全子系统13连接至支撑子系统14，并由所述支撑子系统14连接至所述数据层20。所述转发子系统21通过转发表维护子系统22或直接与支撑子系统14连接，所述支撑子系统14和转发子系统21分别与驱动层23连接，其中：

操作维护子系统11，主要完成用户配置的解释、分发和保存，给用户提供操作接口。图2中所示的接口统一标识模块111和接口属性配置模块112分别设置于操作维护子系统11中。接口统一标识模块111用于提供区分所述数据通讯设备中每一个接口的统一标记，并将所述统一标记标识每一个接口。接口属性配置模块112用于对统一标识的接口进行接口属性配置，并将配置的接口属性信息通知并存储到所述数据层20。优选的是，所述配置的接口属性信息是以接口属性表形式存储。

路由/交换子系统12，包括TCP/IP协议栈和各种路由协议(如：OSPF和BGP)等，以及提供以太网运行所需的协议支持。

安全子系统13，主要是支持网络安全的相关协议集。

支撑子系统14，主要完成控制层10数据同步到数据层20，对于分布式系统，还需要完成将数据同步到不同线路接口板。

转发子系统21，主要是根据数据包的内容查找相关转发表完成转发决策。图2所示的数据包接收与转发控制模块211就设置于转发子系统21，用于接收包含地址信息的数据包，获取所述数据包的地址信息，并根据已存储在所述数据层20的接口属性信息与地址信息对应关系，找到所述数据包的对应输入接口，再根据所述输入接口上配置的接口属性信息完成数据包的转发。优选的是，所述接口属性信息与地址信息对应关系为地址接口表。并且，所述接口属性表、地址接口表以及各自对应的索引表同步生成，并存储在该转发表维护子系统22。

该转发表维护子系统22，主要完成控制层10相关控制的组织和维护，为转发子系统21提供稳定转发表，其中存储有接口属性表、地址接口表以及各自对应的索引表。

驱动层23，主要用于数据通讯设备的驱动，可包括硬件和驱动程序。

图4示出了本发明所应用于的分布式系统的结构，所述数据通讯设备为包括主控制板40和多个线路接口板41的分布式系统，所述主控制板40和各个线路接口板41的数据层20同步设置有根据不同线路接口板41自学习到的地址接口表。具体而言，每个线路接口板41将学习到的地址信息组织成地址接口表，同步到主控制板40，所述主控制板40进一步将各线路接口板41学习到的地址接口表再同步到各个线路接口板41的控制层10，所述线路接口板41的控制层10进而将所述地址接口表同步本线路接口板41的数据层20。需要注意的是，对于分布式系统，线路接口板41和主控制板40逻辑结构基本与图3所示结构相同，但是线路接口板41没有操作维护子系统11，操作维护子系统11只存在于主控制板40上。数据通讯设备的数据层20和控制层10必须协同工作把转发时需要查找的数据包输入接口信息和地址信息对应关系(即地址接口表)建立保存起来，并要求该地址接口表查找快速准确。

图5示出了本发明间接获取数据包输入接口信息的方法流程，用于包括控制层10和数据层20的数据通讯设备，并通过图2或者图3所示的装置来实现，所述方法包括步骤如下：

步骤S501，接口统一标识步骤：利用区分所述数据通讯设备中每一个接口的统一标记，并将所述统一标记标识每一个接口。本步骤通过接口统一标识模块111来实现。优选的是，所述每个接口为所述数据通讯设备的物理接口和逻辑接口提供了区分每个接口的统一手段，可采用全局端口号来标识，整个数据通讯设备统一使用该全局端口号标识每一个接口。

步骤S502，接口属性配置步骤：对统一标识的接口进行接口属性配置，并将配置的接口属性信息通知并存储到所述数据层20。本步骤通过接口属性配置模块112来实现。所述配置的接口属性信息是以接口属性表形式存储的。数据通讯设备的控制层10中提供配置接口属性的手段，并通过适当方式通知数据层20，使用户的针对接口的配置能够生效。并且，数据层20需要保存数据通讯设备在接口上所配置的接口属性信息，方便后续数据包转发时使用，而且要求保存的接口属性信息可以快速准确的被查找到。

步骤S503，数据包接收与转发控制步骤：接收包含地址信息的数据包，获取所述数据包的地址信息，并根据已存储在数据层20的接口属性信息与地址信息对应关系，找到数据包的对应输入接口，再根据所述输入接口上配置的接口属性信息完成数据包的转发。本步骤通过数据包接收与转发控制模块211来实现。所述接口属性信息与地址信息对应关系是以地址接口表形式存储的；所述配置的接口属性信息是以接口属性表形式存储的；并且所述接口属性表、地址接口表以及对应的索引表是同步生成并存储的。本发明中的数据包中需包含必要的地址信息，方便后续数据层20利用这些地址信息查找数据包输入接口信息，比如以太网接口，所述地址信息可以是媒质接入控制(MAC)地址和虚拟局域网标示(VLANID)等。数据包进入数据通讯设备后，数据层20将根据从数据包中获取的地址信息(如MAC，VLANID)查找地址接口表，找出相应的数据包输入接口，然后根据输入接口查找接口属性表，根据输入接口上配置相关属性制定转发决策以进行转发。

优选的是，本发明还包括通过自学习功能实现控制层10与数据层20协调配合生成地址接口表的步骤：每个线路接口板41将学习到的地址信息组织成地址接口表，同步到主控制板40，所述主控制板40进一步将各线路接口板41学习到的地址接口表再同步到各个线路接口板41的控制层10，所述线路接口板41的控制层10进而将所述地址接口表同步给本线路接口板41的数据层20。

下面以分布式系统的以太网线路接口板为例对本发明方案进行详细描述，很显然的是，本发明并不局限于以太网线路接口板，其通过图2或图3所示的装置实现，具体实施如下：

A、数据通讯设备正常启动后，各线路接口板41和主控制板40初始化地址接口表和接口属性表，主要是分配表空间并初始化表内容，为后续控制层10和数据层20的使用做准备。地址接口表使用MAC地址和VLANID作为索引，接口属性表使用全局端口号作为索引。本发明使用哈希(HASH)方法组织这两个表，根据效率的要求可以适当调整哈希表入口大小。

B、在某个接口上配置接口某个业务(后称S业务)属性，也即要求从这个接口进入数据通讯设备的数据包按照配置的S业务属性进行转发，控制层10通过支撑子系统14把S业务属性同步给数据层20的接口属性表，由于数据层20的转发需要根据接口属性表进行，所以保证了用户的针对接口的配置能够生效。

C、以太网线路接口板41通常都配置成MAC地址自动学习功能，也就是从接口进入数据通讯设备的数据包的源MAC地址和VLANID都会被学习到数据通讯设备中，数据包转发将用到这些MAC地址和VLANID。本发明实现中使用硬件芯片学习功能，由专用集成电路转发引擎103学习地址信息，软件定时轮训硬件芯片获取学习到的地址信息，然后再组织好通过支撑子系统14同步给控制层10。每个线路接口板41将学习到的这些地址信息组织成地址接口表，并同步到系统的主控制板40，由主控制板40把各线路接口板41学习到的地址接口表再同步到各个线路接口板41的控制层10，该控制层10进而将该表同步给数据层20供转发使用。注意：这里的MAC地址学习可以根据系统具体情况决定是软件主动学习还是硬件学习过程中发送相关信息。

D、本发明的同步工作主要是由支撑子系统14完成的，包括本线路接口板41的控制层10和数据层20的同步和线路接口板41与主控制板40之间的同步。本发明中主要涉及地址接口表和接口属性表的同步。

E、该地址接口表使用MAC地址和VLANID作为索引，由于以太网相关规范保证了根据MAC地址和VLANID可以唯一确定一个物理接口，如果该物理接口上配置了其他逻辑接口，可以通过VLANID等信息确认，进而可以获取到系统全局唯一的全局端口号。

F、数据包进入数据通讯设备后，专用集成电路转发引擎103发现需要高级业务转发引擎104处理，就会通过双方之间的通道把数据包转给高级业务转发引擎104处理，高级业务转发引擎104将根据从数据包中获取的地址信息(MAC，VLANID)查找地址接口表，找出数据包的全局端口号(输入接口)，然后根据全局端口号查找接口属性表，获取在该接口上配置的属性，进而根据该接口上配置相关属性完成转发过程。

G、本发明就是通过数据通讯设备各层的协调配合生成获取接口信息需要的地址接口表，然后在数据包转发前根据地址信息查找该地址接口表，获取到数据包输入接口，再通过输入接口查找接口属性表，获取到数据包输入接口属性信息供转发决策使用。

综上所述，本发明通过对统一标识的接口进行接口属性配置，并将配置的接口属性信息通知并存储到数据层，在接收到包含地址信息的数据包后，获取该数据包的地址信息，并根据已存储在数据层的接口属性信息与地址信息对应关系，找到数据包的对应输入接口，再根据所述输入接口上配置的接口属性信息完成数据包的转发。测试结果表明，本发明在数据通信设备不能够直接获取数据包输入接口信息时，仍能快速准确地得到数据包输入接口信息，进而提高数据转发效率。本发明能够满足大部分间接获取数据包输入接口应用场合的需要，只要数据包中包含定位接口所需信息的地址信息即可。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种间接获取数据包输入接口信息的装置，用于包括控制层、数据层和驱动层的数据通讯设备；其特征在于，该装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制层又包括操作维护子系统、路由/交换子系统、安全子系统和支撑子系统，所述数据层又包括转发子系统、转发表维护子系统，所述操作维护子系统分别通过路由/交换子系统、安全子系统连接至所述支撑子系统，并由所述支撑子系统连接至所述数据层；所述转发子系统通过所述转发表维护子系统或直接与所述支撑子系统连接，所述支撑子系统和所述转发子系统分别与所述驱动层连接；其中，所述接口统一标识模块和所述接口属性配置模块分别设置于所述操作维护子系统；所述数据包接收与转发控制模块设置于所述转发子系统。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述接口属性信息与地址信息对应关系为地址接口表，所述配置的接口属性信息是以接口属性表形式存储的。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述接口属性表、地址接口表以及对应的索引表同步生成，并存储在所述转发表维护子系统。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据通讯设备为包括主控制板和多个线路接口板的分布式系统，所述主控制板和各个线路接口板的数据层同步设置有根据不同线路接口板自学习到的地址接口表。

6.一种间接获取数据包输入接口信息的方法，用于包括控制层、数据层和驱动层的数据通讯设备；其特征在于，该方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述每个接口为所述数据通讯设备的物理接口和逻辑接口，所述统一标记为全局端口号。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述接口属性信息与地址信息对应关系是以地址接口表形式存储的，所述配置的接口属性信息是以接口属性表形式存储的。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述接口属性表、地址接口表以及对应的索引表是同步生成并存储的。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括通过自学习功能实现所述控制层与数据层协调配合生成地址接口表的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述控制层与数据层协调配合生成地址接口表的步骤中，针对包括主控制板和多个线路接口板的分布式数据通讯设备，每个线路接口板将学习到的地址信息组织成地址接口表，同步到所述主控制板，所述主控制板进一步将各线路接口板学习到的地址接口表再同步到各个线路接口板的控制层，所述线路接口板的控制层进而将所述地址接口表同步到本线路接口板的数据层。