CN104038403B - 报文封装方法及装置、报文解封装方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种报文封装方法及装置、报文解封装方法及装置。所述报文封装方法包括：生成预定长度的报文头信息；将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处；用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据。本发明实施例提供的报文封装方法及装置、报文解封装方法及装置减少了报文封装和解封装过程中的数据拷贝，提高了报文封装和解封装的效率。

Description

报文封装方法及装置、报文解封装方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及报文封装方法及装置、报文解封装方法及装置。

背景技术

虚拟专用网(Virtual private network,VPN)是指将物理上分布在不同地点的网络通过公用网络连接而构成逻辑上的虚拟子网。它采用认证、访问控制、机密性、数据完整性的安全机制在公用网络上构建专用网络，使得数据通过安全的“加密管道”在公用网络中传播。

报文的封装至虚拟专用网中的一项关键技术。通过对需要传输的报文进行封装，可以上公用网络上的节点之间建立虚拟的管道，从而在公用网络上构建专用网络。

现有的报文封装技术主要包括第二层隧道协议(Layer two tunnelingprotocol,L2TP)、点到点隧道协议(Point-to-point tunneling protocol,PPTP)以及IP安全协议(IP security protocol,IPSec)。而无论采用何种方式对原有报文进行封装，都需要大量的拷贝数据。

以采用IPSec协议对报文进行封装为例，采用IPSec协议封装数据时，可以有隧道(tunnel)模式和传输(transport)模式两种工作模式。进一步的，封装数据可以根据认证首部(Authentication header,AH)协议、封装安全净荷(Encapsulating security payload,ESP)协议或者二者的结合完成数据的 封装。下表给出了采用不同工作模式以及安全协议对报文封装后的报文格式。

上表中，data表示需要传输的报文的数据载荷，IP表示报文的IP头信息，AH表示报文的AH头信息，ESP表示报文的ESP头信息，ESP-T表示报文的ESP尾信息。

由上表可知，对报文进行封装的过程中，要么要产生新的报文头信息，要么要在原来的报文中插入数据。而上述两种封装操作都会引起大量的数据拷贝操作，造成报文封装的效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种报文封装方法及装置、报文解封装方法及装置，以减少报文封装和解封装过程中的数据拷贝，进而提高报文封装和解封装的效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种报文封装方法，所述方法包括：

生成预定长度的报文头信息；

将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处；

用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据。

第二方面，本发明实施例提供了一种报文封装装置，所述装置包括：

头信息生成模块，用于生成预定长度的报文头信息；

数据拼接模块，用于将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处；

数据覆盖模块，用于利用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据。

第三方面，本发明实施例提供了一种报文解封装方法，所述方法包括：

利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息，其中，所述报文头信息与覆盖用数据的长度相等；

丢弃报文结尾处的覆盖用数据。

第四方面，本发明实施例提供了一种报文解封装装置，所述装置包括：

头信息覆盖模块，用于利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息，其中，所述报文头信息与覆盖用数据的长度相等；

数据丢弃模块，用于丢弃报文结尾处的覆盖用数据。

本发明实施例提供的报文封装方法及装置、报文解封装方法及装置，通过在报文封装过程中仅仅将处在报文起始处并且长度与报文头信息的长度相等的数据拼接至报文的结尾处，再利用报文头信息覆盖报文起始处的数据，以及在报文解封装过程中利用报文结尾处长度与报文头信息的长度相等的数据覆盖报文头信息，再将报文结尾处长度与报文头信息长度相等的数据丢弃，避免了在报文封装及解封装过程中的大量数据拷贝，减小了报文封装及解封装过程中的数据拷贝量，从而提高了报文封装和解封装的效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明第一实施例提供的报文封装方法的流程图；

图2是本发明第二实施例提供的报文封装方法的流程图；

图3是本发明第二实施例提供的报文头信息的结构图；

图4是本发明第二实施例提供的报文封装方法中头信息生成的流程图；

图5是本发明第三实施例提供的报文解封装方法的流程图；

图6是本发明第四实施例提供的报文解封装方法的流程图；

图7是本发明第五实施例提供的报文封装装置的结构图；

图8是本发明第六实施例提供的报文解封装装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1示出了本发明的第一实施例。

图1是本发明第一实施例提供的报文封装方法的流程图。所述报文封装方法由通过VPN发送报文的终端执行。所述终端可以是个人电脑、工作站或者服务器。参见图1，所述报文封装方法包括：

S110，生成预定长度的报文头信息。

报文封装的过程就是给报文的原始载荷数据增加报文头信息的过程。报文头信息中记录了报文的传输路径上的节点对报文进行路由等处理所必需信息。比如，报文头信息中包括报文传输的目的地MAC地址。报文的传输路径上的节点从所述报文头信息中读取了报文传输的目的地MAC地址，才能知道应该将该 报文的转发方向。

所述报文头信息具有预先给定的长度，简称预定长度。所述预定长度的大小应该由所述报文头信息中包括的内容决定。也就是说，所述预定长度的大小以能够承载所述报文头信息中必须记录的内容为准。由于相对于报文的载荷数据来说，报文头信息需要承载的数据内容十分有限，所以相对于报文的载荷数据的长度，所述报文头信息的长度一般较小。

对报文进行封装时，首先应当生成所述报文的报文头信息，以便将所述报文头信息添加至所述报文。

S120，将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处。

生成预定长度的报文头信息以后，将所述原报文起始处预定长度的数据拼接至报文的结尾。需要说明的是，所述拼接操作的过程中没有任何对原报文数据进行覆盖的动作，而是把原报文起始处预定长度的数据拷贝至原报文的末尾，并且使得拷贝以后的数据的起始点与原报文数据的结尾点重合。

S130，用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据。

由于已经将原报文起始处的数据拼接到了所述报文的末尾，也就是说原来报文起始处预定长度的数据已经在报文的末尾有了它的备份数据，所以可以利用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据。

完成覆盖操作以后新生成的报文头信息同原报文的数据共同构成了封装以后的报文。其中，原报文的数据包括经过拷贝的数据，也就是拼接在原报文结尾处的数据，以及没有经过拷贝的数据。

本实施例通过生成预定长度的报文头信息，将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处，以及用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据，使得只需要拷贝少量的数据就能够完成对报文数据的封装，减小了 报文封装过程中的数据拷贝量。

图2至图4示出了本发明的第二实施例。

图2是本发明第二实施例提供的报文封装方法的流程图。所述报文封装方法以本发明第一实施例为基础，进一步的，在用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据之后，还包括：设置所述报文头信息中的封装标识为已封装。参见图2，所述报文封装方法包括：

S210，生成预定长度的报文头信息。

图3是本发明第二实施例提供的报文头信息的结构图。参见图3，所述报文头信息包括：目的MAC地址字段310、源MAC地址字段320、帧类型字段330、VLAN字段340、协议类型字段350、IP头信息字段360以及封装标识字段370。

所述目的MAC地址字段310占用6个字节，用于记录报文的目的地的MAC地址。所述源MAC地址字段320占用6个字节，用于记录报文的信源地的MAC地址。所述帧类型字段330占用2个字节，用于记录所述报文是IP报文还是VLAN报文。所述VLAN字段340占用2个字节，用于记录所述报文所归属的VLAN的编号。所述协议类型字段350占用2个字节，用于记录所述报文转发过程中使用的第三层协议的协议类型。所述IP头信息字段360占用20个字节，用于记录所述报文的IP头信息。所述封装标识字段占用4个字节，用于记录所述报文是否是已封装报文。

其中，所述IP头信息字段360还进一步包括目的IP地址子字段以及源IP地址子字段。所述目的IP地址子字段用于记录目的地的IP地址。所述源IP地址子字段用于记录信源地的IP地址。生成预定长度的报文头信息，就是生成上述头信息的字段，并根据报文的实际情况为上述字段一一进行赋值。

另外，通过对所述报文头信息中各个字段所占用的字节数可以计算得到，所述报文头信息的总长度，也就是所述预定长度是42字节。

S220，将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处。

S230，用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据。

S240，设置所述报文头信息中的封装标识为已封装。

所述报文头信息中包括封装标识字段。所述封装标识字段用于表示所述报文是否已经封装完成。在完成对报文的封装操作以后，设置所述报文头信息中的封装标识为已封装，可以使得接收到该报文的设备清楚该报文的封装状态，以便决定是否对所述报文执行解封装。

图4是本发明第二实施例提供的报文封装方法中头信息生成的流程图。参见图4，优选的，生成预定长度的报文头信息包括：

S211，将所述报文头信息中的源MAC地址设置为本地MAC地址。

S212，将所述报文头信息中的目的MAC地址设置为目的地MAC地址。

S213，根据报文的类型设置所述报文头信息中的报文类型字段，其中，所述报文类型包括VLAN报文和IP报文。

S214，将所述报文头信息中的源IP地址设置为本地IP地址。

S215，将所述报文头信息中的目的IP地址设置为目的地IP地址。

本实施例通过在用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据之后，进一步的设置所述报文头信息中的封装标识为已封装，使得接收到报文的设备清楚所述报文的封装状态，以决定是否对所述报文执行解封装操作。

图5示出了本发明的第三实施例。

图5是本发明第三实施例提供的报文解封装方法的流程图。所述报文封装 方法由通过VPN接收报文的终端执行。所述终端可以是个人电脑、工作站或者服务器。参见图5，所述报文解封装方法包括：

S510，利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息，其中，所述报文头信息与覆盖用数据的长度相等。

在报文封装的过程中，将报文起始处预定长度的数据移动至了报文的结尾处。因此，在报文解封装的过程中将上述移动过的数据拷贝到原来的位置，以覆盖生成的报文头信息。

在这里，我们将报文结尾处，在报文封装过程中拼接的那部分数据成为覆盖用数据。所述覆盖用数据的长度与所述报文头信息的长度相等。优选的，所述覆盖用数据的长度，也就是预定长度是42字节。

S520，丢弃报文结尾处的覆盖用数据。

由于已经使用覆盖用数据覆盖了所述报文头数据，也就是说在报文的起始处已经复原了原始数据，所以可以将报文结尾处的覆盖用数据丢弃。

本实施例通过利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息，并且丢弃报文结尾处的覆盖用数据，由于所述覆盖用数据的数据项较小，所以避免了在报文解封装过程中大量的数据拷贝，减小了报文解封装过程中的数据拷贝量。

图6示出了本发明的第四实施例。

图6是本发明第四实施例提供的报文解封装方法的流程图。所述报文解封装方法以本发明第三实施例为基础，进一步的，在利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息之前，还包括：读取报文头信息中的封装标识，若所述封装标识为未封装，不对所述报文执行解封装，否则，对所 述报文执行解封装。

参见图6，所述报文解封装方法包括：

S610，读取报文头信息中的封装标识，若所述封装标识为未封装，不对所述报文执行解封装，否则，对所述报文执行解封装。

在报文封装过程中，完成对报文的封装以后会将报文头信息中的封装标识字段设置为已封装。在接收到报文以后，可以通过读取所述报文的封装标识字段来识别该报文是否是已封装报文。

如果该报文是已封装报文，则需要对该报文执行解封装操作；如果该报文是未封装报文，则不需要对该报文执行解封装操作。

S620，利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息，其中，所述报文头信息与覆盖用数据的长度相等。

S630，丢弃报文结尾处的覆盖用数据。

本实施例通过在对报文执行解封装之前，读取所述报文头信息中的封装标识，以辨认是否需要对所述报文执行解封装操作，避免了对未封装报文执行不必要的解封装。

图7示出了本发明第五实施例。

图7是本发明第五实施例提供的报文封装装置的结构图。参见图7，所述报文封装装置包括：头信息生成模块710、数据拼接模块720以及数据覆盖模块730。

所述头信息生成模块710用于生成预定长度的报文头信息。

所述数据拼接模块720用于将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处。

所述数据覆盖模块730用于利用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据。

优选的，所述报文封装装置还包括：封装标识模块740。

所述封装标识模块740用于在利用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据之后，设置所述报文头信息中的封装标识为已封装。

优选的，所述头信息生成模块710包括：源MAC地址设置单元711、目的MAC地址设置单元712、报文类型设置单元713、源IP地址设置单元714以及目的IP地址设置单元715。

所述源MAC地址设置单元711用于将所述报文头信息中的源MAC地址设置为本地MAC地址。

所述目的MAC地址设置单元712用于将所述报文头信息中的目的MAC地址设置为目的地MAC地址。

所述报文类型设置单元713用于根据报文的类型设置所述报文头信息中的报文类型字段，其中，所述报文类型包括VLAN报文和IP报文。

所述源IP地址设置单元714用于将所述报文头信息中的源IP地址设置为本地IP地址。

所述目的IP地址设置单元715用于将所述报文头信息中的目的IP地址设置为目的地IP地址。

本实施例通过设置头信息生成模块、数据拼接模块、数据覆盖模块以及封装标识模块，使得只需要拷贝少量的数据就能够完成对报文数据的封装，减小了报文封装过程中的数据拷贝量。

图8示出了本发明的第六实施例。

图8是本发明第六实施例提供的报文解封装装置的结构图。参见图8，所述报文解封装装置包括：头信息覆盖模块820以及数据丢弃模块830。

所述头信息覆盖模块820用于利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息，其中，所述报文头信息与覆盖用数据的长度相等。

所述数据丢弃模块830用于丢弃报文结尾处的覆盖用数据。

优选的，所述报文解封装装置还包括：封装标识识别模块810。

所述封装标识识别模块810用于在利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息之前，读取报文头信息中的封装标识，若所述封装标识为未封装，不对所述报文执行解封装，否则，对所述报文执行解封装。

本实施例通过设置封装标识识别模块、头信息覆盖模块以及数据丢弃模块，避免了在报文解封装过程中大量的数据拷贝，减小了报文解封装过程中的数据拷贝量。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员应该明白，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，可选地，他们可以用计算机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，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的结合。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间的相同或相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所 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 (8)

1.一种报文封装方法，其特征在于，包括：

生成预定长度的报文头信息；

将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处；

用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据；

生成预定长度的报文头信息包括：

将所述报文头信息中的源MAC地址设置为本地MAC地址；

将所述报文头信息中的目的MAC地址设置为目的地MAC地址；

根据报文的类型设置所述报文头信息中的报文类型字段，其中，所述报文类型包括VLAN报文和IP报文；

将所述报文头信息中的源IP地址设置为本地IP地址；

将所述报文头信息中的目的IP地址设置为目的地IP地址。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据之后，还包括：

设置所述报文头信息中的封装标识为已封装。

3.一种报文封装装置，其特征在于，包括：

头信息生成模块，用于生成预定长度的报文头信息；

数据拼接模块，用于将原报文起始处预定长度的数据拼接至原报文的结尾处；

数据覆盖模块，用于利用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据

所述头信息生成模块包括：

源MAC地址设置单元，用于将所述报文头信息中的源MAC地址设置为本地MAC地址；

目的MAC地址设置单元，用于将所述报文头信息中的目的MAC地址设置为目的地MAC地址；

报文类型设置单元，用于根据报文的类型设置所述报文头信息中的报文类型字段，其中，所述报文类型包括VLAN报文和IP报文；

源IP地址设置单元，用于将所述报文头信息中的源IP地址设置为本地IP地址；

目的IP地址设置单元，用于将所述报文头信息中的目的IP地址设置为目的地IP地址。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：

封装标识模块，用于在利用生成的报文头信息覆盖原报文起始处预定长度的数据之后，设置所述报文头信息中的封装标识为已封装。

5.一种报文解封装方法，其特征在于，包括：

利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息，其中，所述报文头信息与覆盖用数据的长度相等，其中，所述报文头信息包括：目的MAC地址字段、源MAC地址字段、帧类型字段、VLAN字段、协议类型字段、IP头信息字段以及封装标识字段；

丢弃报文结尾处的覆盖用数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息之前，还包括：

读取报文头信息中的封装标识，若所述封装标识为未封装，不对所述报文执行解封装，否则，对所述报文执行解封装。

7.一种报文解封装装置，其特征在于，包括：

头信息覆盖模块，用于利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息，其中，所述报文头信息与覆盖用数据的长度相等，其中，所述报文头信息包括：目的MAC地址字段、源MAC地址字段、帧类型字段、VLAN字段、协议类型字段、IP头信息字段以及封装标识字段；

数据丢弃模块，用于丢弃报文结尾处的覆盖用数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

封装标识识别模块，用于在利用报文结尾处预定长度的覆盖用数据覆盖报文起始处的报文头信息之前，读取报文头信息中的封装标识，若所述封装标识为未封装，不对所述报文执行解封装，否则，对所述报文执行解封装。