CN103457824A - 报文处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种报文处理方法及装置，其中，该方法包括：根据收到的报文获取与报文对应的提取规则；按照提取规则对报文进行抽样提取；将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取报文的处理规则。通过运用本发明，解决了相关技术中没有一种高效、灵活处理报文的方法，导致报文的检测处理过程不灵活且成本较高的问题，进而提供了高效且灵活的报文处理方法，提升了系统性能，提高了用户体验。

Description

报文处理方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种报文处理方法及装置。

背景技术

千兆无源光网络（Gigabit-capable Passive Optical Networks，简称为GPON）是一种新兴的技术，作为PON系列技术中架构最完备、标准内容最完整、应用前景广阔的下一代网络技术一直被普遍关注，它是下一代接入网的基础，是取代目前非对称数字用户环路（AsymmetricDigital Subscriber Line，简称为ADSL）接入技术的最佳方案。在未来的接入网络市场中，它具有巨大的商机和非常广阔的市场前景。GPON网络终端设备（Optical Network Unit，简称为ONU）是GPON套片的核心芯片之一。在GPON系统中，ONU是连接局端和用户的桥梁，在GPON系统中起着关键作用，它要求具有高带宽和质量安全（Quality of Service，简称为QOS）保证的全业务接入。其中，GEM帧的封装简单、高效和灵活，并且还具有强大的OAM（Operation，Administration & Maintenance）能力等特点。

GPON ONU芯片的以太网报文的探测和处理是一个非常重要的环节，它需要识别网络中形形色色的各种报文，针对不同的报文有不同的处理方式。然而，众所周知，互连网的发展速度且迅猛，经常会推出一些特殊结构的报文，这就对芯片报文探测和处理的灵活性提出了很高的要求，不但要满足目前功能和性能的需求，同时还要满足未来技术发展的需要。

目前，业界在以太网报文探测和处理方面有以下方法：

（1）硬件实现对已经知道的以太网报文特征字段进行解析和处理。这种处理方式根据目前已经知道的以太网报文的结构，提取该以太网报文的特征字段，比如：二层的MAC地址，虚拟局域网（Virtual Local Area Network，简称为VLAN），EtherType；三层的IP地址，IP协议；四层的TCP/UDP报文的相关信息。然后，根据这些特征字段进行报文的转发处理。

这种方式是采用硬件实现的，有一个致命的缺点，一旦有新报文出现或者报文有新的特征字段出现，这种报文的检测和处理方式不能满足要求。

（2）软件实现对以太网报文的检测和处理。一些厂家为了解决报文探测和处理的灵活性问题，采用CPU的架构来实现。该方法将报文输入给CPU，通过软件匹配模板来实现对报文任意位置的字段进行匹配提取，然后根据提取的信息对报文进行转发处理。

这种方式是采用软件来实现，虽然该方法使报文探测处理变得很灵活，但需要增加CPU，以及CPU的相关部件。同时，由于报文处理性能的要求达到10Gbits/s，一个CPU核很难完成报文的探测和处理，往往需要多个CPU核结构，无疑增加了成本、资源和功耗。

（3）使用三态内容寻址存储器（Ternary Content Addressable Memory，简称为TCAM）来实现以太网报文的检测和匹配。业界也有一些厂家采用TCAM来探测和匹配以太网报文的特殊字段。该方法可以通过外部CPU编程来检测以太网报文的任意字段，然后，根据匹配结果进行报文的转发处理。

这种采用TCAM来检测报文的方式可以做到灵活检测，但TCAM是一种特殊算法实现的硬件，普遍面积和功耗都比较大，一般都需要购买专门厂家的IP，导致成本比较高；另外，如果在终端芯片中采用TCAM，对终端产品的节能、环保及成本的要求有很大的影响。

综上所述，相关技术中没有一种高效、灵活处理报文的方法，导致报文的检测处理过程不灵活且成本较高。

发明内容

本发明提供了一种报文处理方法及装置，以至少解决相关技术中没有一种高效、灵活处理报文的方法，导致报文的检测处理过程不灵活且成本较高的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种报文处理方法，包括：根据收到的报文获取与所述报文对应的提取规则；按照所述提取规则对所述报文进行抽样提取；将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取所述报文的处理规则。

优选地，将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配包括：根据所述抽样提取得到的数据进行哈希HASH运算得到HASH地址，将抽样提取得到的数据与所述HASH地址对应的预置数据进行匹配。

优选地，将所述抽样提取得到的所述数据进行哈希HASH运算得到HASH地址包括：将抽样提取得到的数据、所述报文对应的提取规则的编号和所述报文的UNI端口号进行哈希HASH运算，以获得HASH地址，其中，所述报文对应的提取规则是根据所述报文的UNI端口号获取的。

优选地，根据收到的报文获取与所述报文对应的提取规则包括：接收所述报文，并提取所述报文的UNI端口号；根据所述报文的UNI端口号获取所述报文对应的提取规则。

优选地，将抽样提取得到的数据与预置的抽样数据值进行匹配检测之后，还包括：如果所述匹配检测未通过，则按照缺省规则进行处理。

优选地，根据ACL规则表获取所述报文的处理规则，其中，按照所述ACL规则表中的规则指示对所述报文进行以下之一的处理：报文转发、报文丢弃、报文提交CPU处理。

优选地，报文转发操作至少包括以下之一：VLAN转换、优先级修改、给予报文新的GEMFLOW。

根据本发明的另一方面，提供了一种报文处理装置，包括：提取模块，用于根据收到的报文获取与所述报文对应的提取规则；采样模块，用于按照所述提取规则对所述报文进行抽样提取；匹配模块，用于将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取所述报文的处理规则。

优选地，所述匹配模块包括：HASH运算单元，用于根据所述抽样提取得到的数据进行哈希HASH运算得到HASH地址，HASH匹配单元，用于将抽样提取得到的数据与所述HASH地址对应的预置数据进行匹配。

优选地，所述提取模块包括：接收单元，用于接收所述报文；提取单元，用于提取所述报文的UNI端口号；获取单元，用于根据所述报文的UNI端口号获取所述报文对应的提取规则。

本发明采用了如下方法：按照所述提取规则对所述报文进行抽样提取；将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取所述报文的处理规则。本发明通过将提取到的数据与预置数据进行匹配，根据匹配结果获取处理规则，无需通过复杂的算法，也不用增加投资成本，解决了相关技术中没有一种高效、灵活处理报文的方法，导致报文的检测处理过程不灵活且成本较高的问题，进而提供了高效且灵活的报文处理方法，提升了系统性能，提高了用户体验。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的报文处理方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的报文处理装置的结构框图一；

图3是根据本发明实施例的报文处理装置的结构框图二；

图4是根据本发明实施例的报文处理装置的结构框图三；

图5是根据本发明优选实施例的报文处理装置的结构示意图；

图6是根据本发明优选实施例的报文处理装置处理过程的流程图一；

图7是根据本发明优选实施例的报文处理装置处理过程的流程图二。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于相关技术中没有一种高效、灵活处理报文的方法，导致报文的检测处理过程不灵活且成本较高的问题，本发明实施例提供了一种报文处理方法，该方法的流程如图1所示，，包括步骤S102至步骤S106：

步骤S102，根据收到的报文获取与报文对应的提取规则；

步骤S104，按照提取规则对报文进行抽样提取；

步骤S106，将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取报文的处理规则。

本发明实施例采用了如下方法：按照提取规则对报文进行抽样提取；将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取报文的处理规则。本实施例通过将提取到的数据与预置数据进行匹配，根据匹配结果获取处理规则，无需通过复杂的算法，也不用增加投资成本，解决了相关技术中没有一种高效、灵活处理报文的方法，导致报文的检测处理过程不灵活且成本较高的问题，进而提供了高效且灵活的报文处理方法，提升了系统性能，提高了用户体验。

在步骤S102实施的过程可以进行如下处理：（1）接收报文，并提取报文的UNI端口号；（2）根据报文的UNI端口号获取报文对应的提取规则。在实施时，可以用映射表或数据库的形式存放对应的规则。

下面对用映射表的形式存放规则的情况进行说明。终端根据报文的UNI端口号，去索引基于端口的提取规则映射表，获得多个存放提取规则的地址，例如，多个存放提取规则的地址可以是2个，可以是4个等。在获得提取规则地址后，根据获得的提取规则地址，去索引提取规则表，获得四个报文的提取规则。

其中，提取规则可以包括：（1）报文二层特征字段，源/目的MAC地址，VLAN，以太网类型（Ethertype）等。（2）报文三层特征字段，源/目的IP地址，TOS/TC，IP协议类型等。（3）报文四层特征字段，如：源端口号，目的端口号等。（4）PPPOE报文特征字段。（5）可以是上述这些特征字段，也可以是这些特征字段的组合。

在获得了提取规则后，按照提取到的规则对报文进行抽样提取。例如，当采样点为四个时，则根据获得的提取规则，去抽样报文数据，每次四个采样点，每次采样16bits数据，共计获得64bits抽样数据。

在得到抽样数据后，将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配。其中，匹配的过程可以是根据抽样提取得到的数据进行哈希（HASH）运算得到HASH地址，将抽样提取得到的数据与HASH地址对应的预置数据进行匹配。

通过HASH运算得到HASH地址的过程还可以包括：将抽样提取得到的数据、报文对应的提取规则的编号和报文的UNI端口号进行哈希HASH运算，以获得HASH地址，其中，报文对应的提取规则是根据报文的UNI端口号获取的。

在实施过程中，可以将获得的64bits抽样数据，与提取规则编号，UNI端口号一起做HASH运算，获得HASH地址，再根据HASH地址索引HASH配置表，获得预先设置的抽样值，将其与获得的64bits抽样数据进行比较，看是否匹配结果，并根据不同的匹配结果获得不同的处理规则。

如果匹配处理未通过，则按照缺省规则进行处理。例如，丢弃报文、提交CPU、转发报文等。

如果匹配检测通过，则根据HASH地址索引ACL规则表，获得报文的处理规则。其中，根据ACL规则表获取报文的处理规则，其中，按照ACL规则表中的规则指示对报文进行以下之一的处理：报文转发、报文丢弃、报文提交CPU处理。报文转发操作至少还可以包括VLAN转换、优先级修改、给予报文新的GEMFLOW中的一种或几种。

不同的匹配结果对应着不同的处理规则，使得本实施例的处理过程较为灵活，提升系统性能。

针对上述方法，本发明实施例还提供了一种报文处理装置，该装置的结构框图如图2所示，包括：提取模块10，用于根据收到的报文获取与报文对应的提取规则；采样模块20，与提取模块10耦合，用于按照提取规则对报文进行抽样提取；匹配模块30，与采样模块20耦合，用于将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取报文的处理规则。

其中，匹配模块30可以包括图3所示的HASH运算单元302和HASH匹配单元304，其中，HASH运算单元302，用于根据抽样提取得到的数据进行哈希HASH运算得到HASH地址，HASH匹配单元304，与HASH运算单元302耦合，用于将抽样提取得到的数据与HASH地址对应的预置数据进行匹配。

在实施过程中，上述匹配模块30还可以用于将抽样提取得到的数据、报文对应的提取规则的编号和报文的UNI端口号进行哈希HASH运算，以获得HASH地址，其中，报文对应的提取规则是根据报文的UNI端口号获取的。

在图4所示的优选实施例中，提取模块10包括：接收单元102，用于接收报文；提取单元104，与接收单元102耦合，用于提取报文的UNI端口号；获取单元106，与提取单元104耦合，用于根据报文的UNI端口号获取报文对应的提取规则。

上述装置还用于执行以下操作：

（1）在匹配检测未通过的情况下，按照缺省规则进行处理。

（2）根据ACL规则表获取报文的处理规则，其中，按照ACL规则表中的规则指示对报文进行以下之一的处理：报文转发、报文丢弃、报文提交CPU处理。其中，报文转发操作至少包括以下之一：VLAN转换、优先级修改、给予报文新的GEMFLOW。

下面结合优选实施例及附图对上述实施方式进行说明。

优选实施例

本实施例所要解决的技术问题是：目前的网络终端设备，报文的识别和探测灵活性比较差，软件实现的性能不够，以及成本高，TCAM实现的面积、功耗和成本高的问题。实施例提供了一种灵活、带宽高，面积和功耗低的报文检测装置及方法。在本实施例中，装置模块的命名与上述实施例略有不同，当能实现与上述实施例相同的功能，其中，本实施例选择4个采样点。

本实施例可以实现的功能包括：提取128字节；支持最大16个采样点；支持最大256比特匹配；支持每个采样点16比特数据抽样；支持最大1024个ACL条目；支持最大256个提取规则。

在本实施例中，ONU报文灵活检测和处理的硬件装置如图5所示，包括：

A：上行提取规则模块；B，C，D，E：上行采样数据模块；F：下行提取规则模块；G，H，I，J：下行采样数据模块；K：HASH匹配模块；L：ACL规则处理模块。

从结构图5可以看出，这些模块的关系是：上行提取规则模块A根据当前报文的UNI端口号，查报文提取规则表获得该端口的提取规则，然后把提取规则中的采样点的窗口位置送给上行采样数据0，1，2，3（B，C，D，E）模块，分别获得四个抽样点的64bits数据，分四次把64bits数据送到HASH匹配模块K进行匹配，根据HASH匹配结果去ACL规则模块，获得报文的修改和转发规则。

图5右侧的下行报文的提取和处理与上行是相同的，唯一不同点是：下行是采用PORTID索引提取规则映射表。

上述装置在对数据进行处理的过程中，其流程可以如图6所示，包括步骤S602至步骤S616：

步骤S602，获得报文头数据和UNI端口号。从以太网报文中获取128字节的报文头数据，并缓存报文头数据，以及传送该报文的UNI端口号。

步骤S604，获取存放报文提取规则的地址。根据UNI端口号索引提取规则映射表，获得存放报文的提取规则地址，每个UNI端口号可以索引到四个提取规则地址。提取规则映射表存放的是报文的提取规则地址。

步骤S606，根据提取规则地址获得报文的提取规则。根据获得的四提取规则地址，索引提取规则表，获得报文的四个提取规则。提取规则表存放的是报文的提取规则。

步骤S608，根据提取规则提取报文数据。根据提取规则中四个提取窗口的起始地址，在数据包中提取四段16bits的数据，共计64bits。四个规则，需要提取四次，每次都是64bits。

步骤S610，产生HASH地址。将UNI端口号+提取规则编号+提取方向+提取的64bits数据，构成81bits位宽的数据，采用CRC16-X25算法生成，其表达式可以为CRC16-X25=1+x⁵+x¹²+x¹⁶，其中，x表示比特流数据，x的初始值取全为0。本领域技术人员可以将81bits位宽的数据进行输入，将81bits的数据进行HASH，得到10bits位宽的数据的HASH地址。

步骤S612，进行HASH匹配。根据得到的HASH地址，去索引四张HASH配置表，得到预先配置的值，将预先配置值的64bits数据，UNI端口号，提取规则号，提取方向与报文提取的64bits数据，UNI端口号，提取规则号，提取方向相比较，如果相等，则认为HASH匹配上了，如果不相等，则认为匹配失败，按缺省值进行转发。

步骤S614，获得提取规则匹配结果。在HASH匹配成功的情况下，可以从预先配置的HASH值中获得每个提取规则的匹配结果，即：级链规则和级链编号。

步骤S616，判断规则级链是否成功。根据级链规则和级链编号判断四个规则级链是否成功，如果成功，根据前面得到的HASH地址索引ACL规则表，得到报文的转发规则；如果不成功，按缺省规则转发。

在上述步骤S614及步骤S616的详细过程可以如图7所示，包括步骤S702至步骤S714：

步骤S702，获得提取规则1的级链规则和级链编号。同理，可以获得提取规则2、3、4的级链规则和级链编号。

步骤S704，判断级链是否成功。在级链成功的情况下，执行步骤S706，否则不进行后续步骤，该规则的级链终止后续操作。在该步骤判断的过程中，每个规则都在各自的级链中相应的执行该步骤。

步骤S706，根据生成的HASH地址索引ACL规则表。

步骤S708，获得ACL规则优先级、FLOWID和VLAN转换索引。在该步骤中，获得的ACL规则优先级可以用于步骤S710判断优先级使用。

步骤S710，根据ACL规则优先级选择FLOWID和VLAN转换索引。在该步骤中，将上述4个链路中获得的4个ACL规则优先级进行比较，选取ACL规则优先级最高的链路，根据该链路获得的ACL规则优先级、FLOWID和VLAN转换索引执行该步骤。

步骤S712，根据VLAN转换索引查找VLAN转换表。

步骤S714，获得ACL的VLAN转换结果。

在得到上述匹配结果后，可以将其应用到以下几个方面：根据配置的规则对报文进行过滤，有转发，丢弃，提交CPU三种方式；对报文进行的VLAN转换；对报文进行的优先级转换；得到报文的GEMFLOW。

采用上述灵活的报文检测处理装置及方法，可以灵活方便地抽样报文任意字段，可以和预先设置的规则进行比较和匹配，然后根据规则进行转发，灵活性高，使用方便简洁。与软件检测相比较，面积小、功耗低，成本也低；与TCAM检测相比较，同样，面积小、功耗低，成本也低。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

本发明实施例提供了一种灵活的报文处理方法及装置，它具有灵活和高效，纯硬件逻辑实现，功耗低的特点，带宽达到了XG-PON 10Gbits/s的标准的要求。与软件检测相比较，面积小、功耗低，成本也低；与TCAM检测相比较，同样，面积小、功耗低，成本也低。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种报文处理方法，其特征在于，包括：

根据收到的报文获取与所述报文对应的提取规则；

按照所述提取规则对所述报文进行抽样提取；

将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取所述报文的处理规则。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配包括：

根据所述抽样提取得到的数据进行哈希HASH运算得到HASH地址；

将抽样提取得到的数据与所述HASH地址对应的预置数据进行匹配。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述抽样提取得到的所述数据进行哈希HASH运算得到HASH地址包括：

将抽样提取得到的数据、所述报文对应的提取规则的编号和所述报文的UNI端口号进行哈希HASH运算，以获得HASH地址，其中，所述报文对应的提取规则是根据所述报文的UNI端口号获取的。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据收到的报文获取与所述报文对应的提取规则包括：

接收所述报文，并提取所述报文的UNI端口号；

根据所述报文的UNI端口号获取所述报文对应的提取规则。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将抽样提取得到的数据与预置的抽样数据值进行匹配检测之后，还包括：

如果所述匹配检测未通过，则按照缺省规则进行处理。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据ACL规则表获取所述报文的处理规则，其中，按照所述ACL规则表中的规则指示对所述报文进行以下之一的处理：报文转发、报文丢弃、报文提交CPU处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，报文转发操作至少包括以下之一：VLAN转换、优先级修改、给予报文新的GEMFLOW。

8.一种报文处理装置，其特征在于，包括：

提取模块，用于根据收到的报文获取与所述报文对应的提取规则；

采样模块，用于按照所述提取规则对所述报文进行抽样提取；

匹配模块，用于将抽样提取得到的数据与预置数据进行匹配，获取所述报文的处理规则。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述匹配模块包括：

HASH运算单元，用于根据所述抽样提取得到的数据进行哈希HASH运算得到HASH地址；

HASH匹配单元，用于将抽样提取得到的数据与所述HASH地址对应的预置数据进行匹配。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述提取模块包括：

接收单元，用于接收所述报文；

提取单元，用于提取所述报文的UNI端口号；

获取单元，用于根据所述报文的UNI端口号获取所述报文对应的提取规则。

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