CN103780481A - 一种数据通信网络中报文修改与转发的方法及装置 - Google Patents

一种数据通信网络中报文修改与转发的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数据通信网络中报文修改与转发的方法，该方法包括：提取报文首部的描述信息作为报文描述符，将报文描述符以外的报文分段存储；根据报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数；根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改；将报文分段按端口号进行分发重组，重新拼接成完整报文，按时序发送给外部接口。本发明还公开了一种数据通信网络中报文修改与转发的装置，采用本发明的方法和装置，可通过外部接口修改预存的报文修改描述表来增加、变更或删除报文修改参数，适应不同类型业务的需求，大大减少了设计的工作量，降低了维护的时间、成本和复杂度。

Description

一种数据通信网络中报文修改与转发的方法及装置
技术领域
本发明涉及数据通信网络中报文处理领域，具体涉及一种数据通信网络中报文修改与转发的方法及装置。
背景技术
随着各种以互联网协议(Internet Protocol，IP)为核心的新型业务的迅猛发展，互联网协议电话(Voice over Internet Protocol，VoIP)、互联协议电视(Internet Protocol Television，IPTV)、第三代移动通信(The 3rd GenerationTelecommunication，3G)技术、长期演进(Long Term Evolution，LTE)技术、城域以太网专线等业务的出现，不但使带宽需求不断增加，而且要求用户区分更加细致、数据业务管理更加高效可靠。业务的分组化，促使从接入网、承载网到核心网设备逐渐向以分组交换为核心的下一代网络演进。作为数据类芯片的重要功能之一，对各种业务报文的转发与处理能力的需求也不断提升，功能也变得越来越复杂。
通信网络中大量存在的接入网、承载网以及核心网设备，其重要功能之一就是对业务报文进行转发与处理，比如：无源光纤网络(Passive Optical Network，PON)中的光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)和光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)；数据通信网中的以太网交换机、宽带远程接入服务器(Broadband Remote Access Server，BRAS)和路由器等设备，都存在对各种报文的转发与处理。
对于某一类型的设备，由于早期业务处理需求比较单一，因此传统的报文修改功能往往只针对报文中的部分字段，比如：以太网报文头中的虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)优先级标记、多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)报文的label标签、或IP报文的首部等字段。但随着业务需求的逐步增加，为了实现对各种类型报文中各个独立字段的修改，在逻辑架构上，针对报文中每个字段的处理采取并行方式设计，针对每个字段的修改都由一个各自独立的逻辑处理单元来完成。
由此可以看出，现有的这种设计方式会带来两方面的问题：其一，随着芯片功能的增加，芯片的面积、功耗都会大大增加，为了取得芯片功能、性能和成本的平衡，就需要对某些功能进行裁剪，这往往是芯片设计者不愿意看到的；其二，为了实现某些新增需求，或者针对一些需求的变化，在已有的处理逻辑基础上增加或修改逻辑代码的工作量越来越大，代码的后期的维护变得越来越复杂，维护该代码所需的时间和成本也大大增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种数据通信网络中报文修改与转发的方法及装置，能使设计人员不必为需求的变化而重新设计芯片，大大减少了设计的工作量，降低了维护的时间、成本和复杂度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种数据通信网络中报文修改与转发的方法，该方法包括：
提取报文首部的描述信息作为报文描述符信息，将报文描述符信息以外的报文分段存储；
根据报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数；
根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改；
将报文分段按端口号进行分发重组，重新拼接成完整报文，按时序发送给外部接口。
上述方案中，所述将报文描述符信息以外的报文分段存储为：将报文描述符信息以外的报文以每32字节为一组，分段存储在数据切片缓存中。
上述方案中，所述需要修改的报文分段为报文首部的报文分段。
上述方案中，所述将报文分段按端口号进行分发重组为：
将修改后的报文分段按端口号进行分发，所述报文分段包括修改后的报文首部分段和未修改的报文体分段，并将属于同一个报文首部分段和报文体分段进行重组，重新拼接成完整的报文。
上述方案中，所述报文修改描述表包括报文修改动作描述表和报文修改内容描述表；其中，
所述报文修改动作描述表为报文修改动作及动作编码信息，包括数据插入、数据删除和数据覆盖动作；
所述报文修改内容描述表为报文修改字段及字段编码信息。
上述方案中，所述将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改包括：
将需要执行插入数据修改的报文分段分为一组统一进行数据插入修改；
将需要执行删除数据修改的报文分段分为一组统一进行数据删除修改；
将需要执行覆盖数据修改的报文分段分为一组统一进行数据覆盖修改。
本发明还提供了一种数据通信网络中报文修改与转发的装置，该装置包括描述符提取模块、查表处理模块、编辑模块、报文分发模块和报文重组模块；其中，
所述描述符提取模块，用于提取报文首部的描述信息作为报文描述符信息，并将提取的报文描述符信息发送给查表处理模块；
所述查表处理模块，用于根据报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数，将获得的修改参数发送给编辑模块；
所述编辑模块，用于根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改，将修改后的报文分段和不需要修改的报文分段发送给报文分发模块；
所述报文分发模块，用于将报文分段按端口号进行分发，将相同端口号的报文发送给相应端口的报文重组模块；
所述报文重组模块，用于将相同端口号的报文分段进行重组，重新拼接成完整报文，按时序发送给外部接口。
上述方案中，该装置还包括数据切片缓存，用于将描述符提取模块发来的报文分段存储；
相应的，所述描述符提取模块，还用于将报文描述符信息以外的报文发送给数据切片缓存。
上述方案中，所述编辑模块包括分析单元、插入修改执行单元、删除修改执行单元、覆盖修改执行单元和输出控制单元；其中，
所述分析单元，用于根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组，送入对应的修改执行单元进行报文修改；还用于将不需要修改的报文分段直接发送给输出控制单元；
所述插入修改执行单元，用于修改需要执行插入数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元；
所述删除修改执行单元，用于修改需要执行删除数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元；
所述覆盖修改执行单元，用于修改需要执行覆盖数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元；
所述输出控制单元，用于接收修改后的报文分段和未修改的报文分段，并将收到的报文分段发送给报文分发模块。
上述方案中，所述报文修改描述表包括报文修改动作描述表和报文修改内容描述表；其中，
所述报文修改动作描述表为报文修改动作及动作编码信息，包括数据插入、数据删除和数据覆盖动作；
所述报文修改内容描述表为报文修改字段及字段编码信息。
本发明提供的数据通信网络中报文修改与转发的方法及装置，通过提取报文首部的描述信息作为报文描述符，将报文描述符以外的报文分段存储；根据报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数；根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改；将报文分段按端口号进行分发重组，重新拼接成完整报文，按时序发送给外部接口。可见，本发明通过将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改，能实现在一个模块中可以进行各种类型报文中各个字段的插入、删除或覆盖的修改，使维护人员不必为了需求的变化在已有的处理逻辑基础上修改逻辑代码；另外，当需要修改的报文类型或字段增加时，可通过外部接口修改预存的报文修改描述表来增加、变更或删除报文修改参数，适应不同类型业务的需求，使设计人员不必为了需求的变化而重新设计芯片，大大减少了设计的工作量，降低了维护的时间、成本和复杂度。
附图说明
图1为本发明数据通信网络中报文修改与转发的方法流程示意图；
图2为本发明数据通信网络中报文修改与转发的装置组成示意图；
图3为本发明实施例提供的移位操作示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1为本发明数据通信网络中报文修改与转发的方法流程示意图，如图1所示，包括以下步骤：
步骤101：提取报文首部的描述信息作为报文描述符信息，将报文描述符信息以外的报文分段存储；
这里，所述报文描述符信息包括报文需要修改的字段信息和报文需要执行的修改动作；其中，报文需要执行的修改动作包括插入、删除和覆盖等动作，即数据插入、数据删除、数据覆盖，数据覆盖即数据改写；
其中，报文需要修改的主要字段信息如表1所示，包括：MPLS层目的介质访问控制(Media Access Control，MAC)地址字段信息MPLS_DA、MPLS层源MAC地址字段信息MPLS_SA、私有VLAN字段信息Pvlan、段层VLAN字段信息Section_vlan、以太网目的MAC地址字段信息ETH_DA、以太网源MAC地址字段信息ETH_SA、运营商VLAN字段信息Svlan、客户VLAN字段信息Cvlan、类型/长度标识字段信息Type/length、环网保护标签字段信息Frr_label、隧道标签字段信息Lsp_label、伪线标签字段信息Pw_label、控制字字段信息ControlWord、互联网协议第四版(Internet Protocol version 4，IPV4)报文头字段信息Ipv4_head、互联网协议第六版(Internet Protocol version 6，IPV6)报文头字段信息Ipv6_head等等。
  字段定义   字节长度   信息描述
  MPLS_DA   6   MPLS层目地MAC地址
  MPLS_SA   6   MPLS层源MAC地址
  Pvlan   4   私有VLAN
  Section_vlan   4   段层VLAN
  ETH_DA   6   以太网目地MAC地址
  ETH_SA   6   以太网源MAC地址
  Svlan   4   运营商VLAN
  Cvlan   4   客户VLAN
  Type/length   2   类型/长度标识
  Frr_label   4   环网保护标签
  Lsp_label   4   隧道标签
  Pw_label   4   伪线标签
  ControlWord   4   控制字
  Ipv4_head   20   IPv4报文头
  Ipv6_head   8   IPv6报文头
表1
其中，所述将报文描述符信息以外的报文分段存储为：将报文描述符信息以外的报文以每32字节为一组，分段存储在数据切片缓存中；报文分段包括报文首部的报文分段和报文体的报文分段。
步骤102：根据报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数；
这里，所述报文修改描述表包括：报文修改动作描述表和报文修改内容描述表；其中，所述报文修改动作描述表为执行报文修改动作及动作编码信息；所述报文修改内容描述表为报文修改字段及字段编码信息；
其中，所述执行报文修改动作为执行报文插入、删除和覆盖动作；
所述执行报文修改的字段信息如表2所示，包括：修改规则字段信息Rule、修改层次字段信息Oploc、修改偏移量字段信息OpOffset、插入长度字段信息ISize、删除长度字段信息DSize和插入数据字段信息InsertData等等。
  字段名称   定义   描述
  Rule   修改规则   插入、删除、覆盖
  Oploc   修改层次   所修改字段在报文中所在位置
  OpOffset   修改偏移量   修改内容的偏移地址
  ISize   插入长度   插入数据的长度
  DSize   删除长度   删除数据的长度
  InsertData   插入数据   从指定位置开始插入的数据
表2
具体的，可通过报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，即：通过报文修改动作编码信息和报文修改字段编码信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数。
其中，所述报文修改描述表预先存储在报文修改表缓存中，可通过外部处理器接口进行查看或修改。
步骤103：根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改；
这里，所述判断需要修改报文的动作是依据报文修改动作来判断，即：按照执行报文插入、报文删除和报文覆盖的动作，将所有需要执行报文插入的报文分段归为一类；将所有需要执行报文删除的报文分段归为一类；将所有需要执行报文覆盖的报文分段归为一类；
这里，所述将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改之前，该方法还包括：读取数据切片缓存中的报文分段，根据需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组修改；
这里，所述将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改包括：
将需要执行插入数据修改的报文分段分为一组统一进行数据插入修改；
将需要执行删除数据修改的报文分段分为一组统一进行数据删除修改；
将需要执行覆盖数据修改的报文分段分为一组统一进行数据覆盖修改。
需要说明的是，所述需要修改的报文分段仅是报文首部的报文分段，报文体的报文分段不需要做任何修改，但是，除了报文描述符信息以外的所有报文都以报文分段的形式存储在数据切片缓存中，当报文修改时，从数据切片缓存中读取存储的报文分段，将需要修改的报文分段依据其动作类型送入不同的修改执行单元进行修改，不需要修改的报文分段则直接准备进行报文分发，待报文首部的报文分段修改完成后，将报文分段按端口号进行分发重组。
步骤104：将报文分段按端口号进行分发重组，重新拼接成完整报文，按时序发送给外部接口；
这里，所述将报文分段按端口号进行分发重组为：将修改后的报文分段按端口号进行分发，所述报文分段包括修改后的报文首部分段和未修改的报文体分段，并将属于同一个报文首部分段和报文体分段进行重组，重新拼接成完整的报文；
具体的，从各个端口进入的报文分段会互相交织，因此，需要将报文分段按端口号分开；当报文首部的报文分段重组完成、报文体的报文分段重组完成后，还需要将报文首部和相应的报文体进行重组，才能重新拼接成一个完整的报文。
其中，由于对报文修改时可能进行了数据的插入、删除或覆盖等操作，使得拼接成的报文可能会出现间隙，为了保证最终输出的报文是一个完整的连续的报文，因此，需要将拼接后的报文的段与段之间进行移位操作，通过移位操作将报文分段之间的空隙填满，最终重新拼接成一个完整连续的报文，并按时序发送到外部接口；
具体的移位规则是：如果报文修改后，报文的长度增加，需要将原始的报文净荷(payload)整体向低位移动，空出的位置可以容纳报文修改增加的内容；如果报文修改后长度减少，则将报文净荷整体向高位移动，覆盖空出的数据空间；其中，移位操作根据数据总线的排列方向高位在左，低位在右。
图3为本发明实施例提供的移位操作示意图，如图3所示，图3(a)为修改前的报文结构示意图，包括22字节的以太网报文头(ETH head)和一个10字节的报文净荷、以及一个32字节的报文净荷；根据查表获得的修改参数，修改后产生的新的报文首部长度为48字节，在原有报文首部的基础上需要增加26字节。根据移位操作规则，高位在左，低位在右，将原始报文整体向右移动26字节，移动后高位产生的空位(Blank)暂时保存起来，如图3(b)所示。
图3(c)为修改后的报文结构示意图，将以太报文首部字段删除4字节保留在原位，此时高位产生的空位达到了30字节；将需要添加的30字节的MPLS报文首部(MPLS head)字段填充到高位空位中，并将报文净荷填充到低位，重新组成新的报文首部。
为实现上述方法，本发明还提供了一种数据通信网络中报文修改与转发的装置，如图2所示，包括描述符提取模块21、查表处理模块23、编辑模块24、报文分发模块25和报文重组模块26；其中，
所述描述符提取模块21，用于提取报文首部的描述信息作为报文描述符信息，并将提取的报文描述符信息发送给查表处理模块23；
所述查表处理模块23，用于根据报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数，将获得的修改参数发送给编辑模块24；
所述编辑模块24，用于根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改，将修改后的报文分段和不需要修改的报文分段发送给报文分发模块25；
所述报文分发模块25，用于将报文分段按端口号进行分发，将相同端口号的报文发送给相应端口的报文重组模块26；
所述报文重组模块26，用于将相同端口号的报文分段进行重组，重新拼接成完整报文，按时序发送给外部接口。
进一步的，该装置还包括数据切片缓存22，用于将描述符提取模块21发来的报文分段存储；
相应的，所述描述符提取模块21，还用于将报文描述符信息以外的报文发送给数据切片缓存22。
进一步的，所述编辑模块24包括分析单元241、插入修改执行单元242、删除修改执行单元243、覆盖修改执行单元244和输出控制单元245；其中，
所述分析单元241，用于根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组，送入对应的修改执行单元进行报文修改；还用于将不需要修改的报文分段直接发送给输出控制单元245；
所述插入修改执行单元242，用于修改需要执行插入数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元245；
所述删除修改执行单元243，用于修改需要执行删除数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元245；
所述覆盖修改执行单元244，用于修改需要执行覆盖数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元245；
所述输出控制单元245，用于接收修改后的报文分段和未修改的报文分段，并将收到的报文分段发送给报文分发模块25。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据通信网络中报文修改与转发的方法，其特征在于，该方法包括：
提取报文首部的描述信息作为报文描述符信息，将报文描述符信息以外的报文分段存储；
根据报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数；
根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改；
将报文分段按端口号进行分发重组，重新拼接成完整报文，按时序发送给外部接口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将报文描述符信息以外的报文分段存储为：将报文描述符信息以外的报文以每32字节为一组，分段存储在数据切片缓存中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述需要修改的报文分段为报文首部的报文分段。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述将报文分段按端口号进行分发重组为：
将修改后的报文分段按端口号进行分发，所述报文分段包括修改后的报文首部分段和未修改的报文体分段，并将属于同一个报文首部分段和报文体分段进行重组，重新拼接成完整的报文。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述报文修改描述表包括报文修改动作描述表和报文修改内容描述表；其中，
所述报文修改动作描述表为报文修改动作及动作编码信息，包括数据插入、数据删除和数据覆盖动作；
所述报文修改内容描述表为报文修改字段及字段编码信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改包括：
将需要执行插入数据修改的报文分段分为一组统一进行数据插入修改；
将需要执行删除数据修改的报文分段分为一组统一进行数据删除修改；
将需要执行覆盖数据修改的报文分段分为一组统一进行数据覆盖修改。
7.一种数据通信网络中报文修改与转发的装置，其特征在于，该装置包括描述符提取模块、查表处理模块、编辑模块、报文分发模块和报文重组模块；其中，
所述描述符提取模块，用于提取报文首部的描述信息作为报文描述符信息，并将提取的报文描述符信息发送给查表处理模块；
所述查表处理模块，用于根据报文描述符信息查找预存的报文修改描述表，获得报文修改所需的修改参数，将获得的修改参数发送给编辑模块；
所述编辑模块，用于根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组进行修改，将修改后的报文分段和不需要修改的报文分段发送给报文分发模块；
所述报文分发模块，用于将报文分段按端口号进行分发，将相同端口号的报文发送给相应端口的报文重组模块；
所述报文重组模块，用于将相同端口号的报文分段进行重组，重新拼接成完整报文，按时序发送给外部接口。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括数据切片缓存，用于将描述符提取模块发来的报文分段存储；
相应的，所述描述符提取模块，还用于将报文描述符信息以外的报文发送给数据切片缓存。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述编辑模块包括分析单元、插入修改执行单元、删除修改执行单元、覆盖修改执行单元和输出控制单元；其中，
所述分析单元，用于根据获得的修改参数判断需要修改报文的动作，将需要修改的报文分段按动作类型分组，送入对应的修改执行单元进行报文修改；还用于将不需要修改的报文分段直接发送给输出控制单元；
所述插入修改执行单元，用于修改需要执行插入数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元；
所述删除修改执行单元，用于修改需要执行删除数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元；
所述覆盖修改执行单元，用于修改需要执行覆盖数据修改的报文分段，并将修改后的报文分段发送给输出控制单元；
所述输出控制单元，用于接收修改后的报文分段和未修改的报文分段，并将收到的报文分段发送给报文分发模块。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述报文修改描述表包括报文修改动作描述表和报文修改内容描述表；其中，
所述报文修改动作描述表为报文修改动作及动作编码信息，包括数据插入、数据删除和数据覆盖动作；
所述报文修改内容描述表为报文修改字段及字段编码信息。
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