CN101635747A - 非ptdn网络与ptdn网络的网间地址解析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置。本发明提出的装置中，地址检索模块和主控制模块之间通过寄存器转发数据，将现有网络的地址与公共分组数据网的地址之间进行解析，这样可以保证数据传送的准确性和一一对应性；同时地址解析模块通过查询预设置的地址表存储模块实现现有网络的地址与公共分组数据网的地址之间的转换，使现有网络的数据包在公共分组数据网中能够转发，达到连接现有网络与公共分组数据网的目的。且地址检索模块是基于TCAM芯片的搜索架构建立，利用了TCAM内部算法和表管理功能。本发明提出的现有网络与公共分组数据网的网间地址解析装置可以级联，以提高查询的精度和速度，同时方便数据更新。
Description
技术领域
本发明涉及一种地址解析装置，特别是涉及一种非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置。
背景技术
电信网经过百余年的发展，时至今日已不能适应日益增长的业务需求，为了使电信业能够焕发生机，业内人士都在试图利用最新技术成果去研究可以承载各种业务的下一代网络。这一研究已经进行了好多年，但是下一代网络(NGN)的发展方向仍然没有完全明朗。在这期间产生了很多相对新型的网络，如IPoA(IP over ATM，在ATM网络上传送IP数据包)和MPLS(Multi protocol LabelSwitch，多协议标签交换)，以及现在尚未标准化的PBT(Provider BackboneTransport，运营商骨干传送)，这些网络都具有自己鲜明的特点，它们也带来了一些技术上的变革，对IP网能够形成一定的优势，然而到现在为止还没有迹象表明它们能够成为电信级的下一代网络。
为使IP网络能够真正成为可控制、可管理、可运营的电信级网络，目前已经出现公共分组数据网(Public Packet Data Network，以下简称PTDN)。PTDN是一种面向连接和非连接共存的分组交换技术的、基于TCP/IP协议的网络。这个网络可以承载现有全部电信业务，并能保证提供与现有电信业务完全相同的服务质量。实现全部电信业务在一个IP网上的完全综合。
从无序的IP地址到有序的可控IP网络的编址是整个PTDN的关键技术之一，可控IP网络的编址是有序的，网络拓扑也是分层有序的，网络地址不但标识了节点，也标识了节点在网络中的位置。
PTDN网络体系结构如图1所示。PTDN网络体系由三层核心交换网络(Router，以下简称R)、边缘设备(Edge Device，以下简称ED)和地址转换(Address Translation，以下简称ADT)设备构成。ED和ADT共同构成PTDN网络的关口设备。ED完成IP网和其他电信网接入PTDN网络时的协议封装，封装时需要将接入的原网络(源和目的)地址转换为PTDN网地址后再封装传输，这一地址转换过程由ADT设备完成。但是，目前还没有关于ADT设备及相关网络的具体实现方法。这是由于PTDN网络的地址与现有的IP网络的IP地址IPV4协议、IPV6协议的地址是无法互相识别的。因此必须能够在IPV4、IPV6与PTDN网络的地址之间能够实现解析才能够实现PTDN网络与现有网络的互联。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，对非PTDN网络的IPV4、IPV6地址等与PTDN网络的地址之间进行解析，以实现现有网路和公共分组数据网之间的数据包转发。
为了达到上述目的，本发明提出了一种非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，包括：
主控制模块、逻辑功能模块、地址检索模块和地址表存储模块；
主控模块用于控制其他模块，以及与其他设备通信；
逻辑功能模块用于执行主控制模块的各种操作命令实现对地址检索模块的逻辑控制；
地址表存储模块用于非PTDN网络地址与PTDN网络地址的对应关系表；
地址检索模块是基于TCAM芯片即三态内容地址存储器的搜索架构建立，根据所述逻辑模块的命令检索地址表存储模块并将检索结构发送给逻辑功能模块。
作为上述技术方案的优选，所述地址检索模块的TCAM芯片设有内部数据逻辑阵列，所述内部数据逻辑阵列被划分为一个或一个以上分区，所述每一分区对应一种非PTDN网络的网络地址类型。
作为上述技术方案的优选，所述逻辑功能模块接收到所述主控模块的操作命令时，将该操作命令转换为总线信号和逻辑时序，并将该总线信号和逻辑时序发送到相应模块。
作为上述技术方案的优选，当所述逻辑功能模块接收到主控制模块的操作命令为数据读写、查找、学习、重置、移动、多匹配操作命令时，逻辑控制模块产生对应命令的逻辑时序，以控制TCAM请求数据总线对TCAM内部寄存器进行操作。
作为上述技术方案的优选，该装置还包括：
异步双端口寄存器，所述异步双端口寄存器允许地址检索模块及主控制模块异步读写。
作为上述技术方案的优选，该装置还包括：
学习模块，当所述地址检索模块返回的查询结构为空时，所述学习模块启动学习功能，读取其他地址解析设备中存储的非PTDN网络地址与PTDN网络地址的对应关系表，并用这些表更新地址检索模块数据阵列分区中的索引和地址表存储模块。
本发明提出了一种非PTDN网络与PTDN网络的地址解析装置。地址检索模块和主控制模块之间通过寄存器转发数据，将现有网络的地址与PTDN网络的地址之间进行解析，这样可以保证数据传送的准确性和一一对应性；同时地址检索模块通过查询预设置的索引，在地址表存储模块中获得对应的PTDN地址，实现非PTDN网络地址与PTDN网络地址之间的转换，使非PTDN网络的数据包在PTDN网络中能够转发，达到连接现有网络与公共分组数据网的目的。同时增加了学习机制，以使地址检索模块中没有匹配数据时将地址检索模块数据阵列分区中的索引和地址表存储模块中的数据进行更新。本发明提出的非PTDN网络与PTDN网络的地址解析装置能够对非PTDN网络与PTDN网络之间的地址进行解析，以实现互联互通。同时可以级联，以提高查询的精度和速度，同时方便数据更新。
附图说明
图1为现有的PTDN网络的结构示意图；
图2为本发明提出的非PTDN网络与PTDN网络的地址解析装置优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，PTDN网络体系由三层核心交换网络Router、边缘设备ED和地址转换ADT设备构成。
在本发明提出的非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置即为一种ADT设备。ADT设备由多个ADT板卡和主控制模块组成。如图2所示，所述ADT板卡由逻辑功能模块、地址检索模块和地址表存储模块组成。
ADT设备由多个ADT板卡和主控制模块组成。所述ADT板卡由逻辑功能模块、地址检索模块和地址表存储模块组成。其中：
主控制模块用于提供对系统内其他模块的控制和与外部网络设备的通信。主控制模块的操作命令通过逻辑功能模块转换成总线信号和逻辑时序，实现对地址检索模块的控制。主控制模块处理ED设备的注册和查询，并完成上下层ADT设备之间的注册与数据表项的备份、聚类、收取和发送。
逻辑功能模块用于执行主控制模块的各种操作命令，完成对地址检索模块的初始化、寄存器操作、数据查找、外部SRAM的读写，以及内置双端口RAM的读写等操作的逻辑控制。逻辑功能模块与主控制模块之间通过PCI接口通信，逻辑功能模块中的PCI接口部分用于完成PCI总线逻辑时序转换，可用软件核或专用芯片实现。
地址检索模块是用于实现其他类型的网络地址与PTDN地址的转换，即实现某地址数据在一组有对应关系的数据表项中快速查找与之对应的另一个地址数据的索引。在所述地址检索模块中，采用基于TCAM(TernaryContent-Addressable Memory，三态内容寻址存储器)的搜索架构，将TCAM作为地址检索模块的核心。TCAM是目前流行的一种高速路由查找技术，在本发明方法中首次引入ADT的设计。在本发明中设计多张地址类型表，包括IPV4、IPV6、ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)、FR(Frame Relay，帧中继)等对应于PTDN的表项。对应于已设计的表项，利用TCAM内部算法和表管理功能，对TCAM内部的数据逻辑阵列划分相应的分区，通过逻辑控制模块将各表项写入TCAM对应分区。当进行数据读写、查找、学习、重置、移动、多匹配等操作时，只要主控模块将命令写入逻辑控制模块，经逻辑控制模块产生对应命令的逻辑时序控制TCAM请求数据总线，实现对TCAM内部寄存器的操作。查找不同长度地址编码表中的数据，只要设置TCAM的查找类型字段，如IPV4和IPV6分别为32位和128位地址编码，就需要将查找类型字段设置为72位查找和144位查找。这样就很容易区分不同地址编码快速查询。当查出索引后，通过TCAM的单向输出总线(包括索引总线和控制信号)可以直接对SRAM进行读、写操作。地址检索模块利用TCAM查找速度快、操作简单的特点使得ADT设备可以处理由不同网络接入PTDN时ED设备所需的地址转换请求，实现PTDN网络对多种业务网的承载能力。
地址表存储模块用于存储地址对应表项，数据表项的写入可以是在设备初始化时和查找过程中学习到的数据表。地址表存储模块与地址检索模块相互对应，当地址检索模块检索到某一地址数据的索引后，自动从地址表存储模块中转换成对应的地址，通过逻辑功能模块发给主控制模块。
其中逻辑功能模块可以利用高速编程逻辑(FPGA)芯片中的双端口读写逻辑来实现ADT板卡与主控制系统之间的逻辑匹配关系。所述逻辑功能模块接收到所述主控模块的操作命令时，将该操作命令转换为总线信号和逻辑时序，并将该总线信号和逻辑时序发送到相应模块。当所述逻辑功能模块接收到的操作命令为数据读写、查找、学习、重置、移动、多匹配操作命令时，逻辑控制模块产生对应命令的逻辑时序，以控制TCAM请求数据总线对TCAM内部寄存器进行操作。
地址检索模块可以采用大容量的三态内容地址存储器(TCAM)作为核心芯片，配合等容量的静态存储器(DRAM)实现对地址关系映射表的存储；
主控制系统包括高稳定CPU处理器和支持以太网数据传送协议的数据接口；
ADT板卡与主控制系统之间的接口符合PCI-X总线结构，工作于“从”模式。
当ADT板卡工作于“从”模式下，它的所有操作都是由主控制系统控制的，其中包括初始化、地址录入、查找、学习等命令。由于主控制系统CPU的工作频率与TCAM的不同，因此不能直接对TCAM进行读写操作，必须通过数据缓存，将接口两侧以不同时钟频率读写的数据进行缓存，分别设定“读”和“写”标志，来实现系统间的异步读取。在ADT板卡的PCI总线接口上设计了双端口RAM作为数据缓存和双向“读”和“写”标志。主控制系统CPU“写”操作时，首先判断RAM是否为空，空则向RAM中写入数据，然后将“写”标志置位。主控制系统的“写”标志为TCAM卡的“读”标志，主控制系统的“读”标志为TCAM的“写”标志。一旦TCAM发现“读”标志置位后，马上从双端口RAM中读取数据，完成主控制系统对TCAM的“写”操作过程。当主控制系统CPU接到“读”标志置位中断后，对RAM进行“读”操作。主控制系统CPU将双端口RAM读空以后，清“读”标志。
ADT设备工作流程：
ADT设备上电后，对ADT板卡进行初始化加载；由主控制系统确定双端口RAM的起始分配地址；双端口RAM两侧的“读”和“写”标志位分别清零；TCAM内部寄存器初始化；至此ADT设备处于正常工作状态。
ADT设备接受管辖范围内ED的注册，将注册数据编辑成地址表项通过PCI总线写入ADT板卡，由ADT板卡中FPGA控制逻辑再写入TCAM和SRAM。本地ED的地址关系表一方面缓存于ADT板卡中，另一方面由ADT设备上载到上级ADT中进行聚类。本地ADT接收到上层ADT下载的总表后，立即更新TCAM和SRAM中的地址表。
当ADT设备接收到ED查找请求时，主控制系统CPU通过逻辑功能模块的高速编程逻辑(FPGA)向地址检索模块写入请求查询的数据，由TCAM查找出对应数据索引，检索到的地址索引自动到SRAM中读出索引相对应的地址关系数据，然后写到双端口RAM中，将“读”标志置位，由主控制系统CPU读取查询结果后清“读”标志。
ADT设备将查询结果返回给请求查询的ED。如果查询无结果向ED返回查询失败报文。同时ADT设备启动学习流程，进行数据更新。
当然，采用上述技术方案只是为了便于理解而对本发明进行的举例说明，本发明还可有其他实施例，本发明的保护范围并不限于此。在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术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的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1、一种非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，其特征在于，包括：主控制模块、逻辑功能模块、地址检索模块和地址表存储模块。其中，
主控模块用于控制其他模块，以及与其他设备通信；
逻辑功能模块用于执行主控制模块的各种操作命令实现对地址检索模块的逻辑控制；
地址表存储模块用于非PTDN网络地址与PTDN网络地址的对应关系表；
地址检索模块采用基于TCAM芯片即三态内容地址存储器的搜索架构，执行所述主控制模块的检索命令，到地址表存储模块中获得检索结果并将检索结果发送给逻辑功能模块。
2、根据权利要求1所述的非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，其特征在于，所述地址检索模块的TCAM芯片设有内部数据逻辑阵列，所述内部数据逻辑阵列被划分为一个或一个以上分区，所述每一分区对应一种非PTDN网络地址类型的索引。
3、根据权利要求1所述的非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，其特征在于，所述逻辑功能模块接收到所述主控模块的操作命令时，将该操作命令转换为总线信号和逻辑时序，以通过该总线信号和逻辑时序直接控制相应的模块。
4、根据权利要求3所述的非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，其特征在于，当所述逻辑功能模块接收到的操作命令为数据读写、查找、学习、重置、移动、多匹配操作命令时，逻辑控制模块产生对应命令的逻辑时序，以控制TCAM请求数据总线对TCAM内部寄存器进行操作。
5、根据权利要求1所述的非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，其特征在于，该装置还包括：
异步双端口寄存器，所述异步双端口寄存器允许地址检索模块及主控制模块异步读写。
6、根据权利要求1所述的非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，其特征在于，该装置还包括：
学习模块，当所述地址检索模块返回的查询结果为空时，所述学习模块启动学习功能，读取其他地址解析设备中存储的非PTDN网络地址与PTDN网络地址的对应关系表，并用这些表更新索引和地址表存储模块。
7、根据权利要求1所述的非PTDN网络与PTDN网络的网间地址解析装置，其特征在于，所述主控模块ADT设备接受管辖范围内ED的注册，将注册数据编辑成地址表项通过PCI总线写入ADT板卡，由ADT板卡中FPGA控制逻辑再写入TCAM和SRAM。本地ED的地址关系表一方面缓存于ADT板卡中，另一方面由ADT设备上载到上级ADT中进行聚类。本地ADT接收到上层ADT下载的总表后，立即更新TCAM和SRAM中的地址表。
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