CN104283750B - 基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，包括：通过定义虚拟通道使得虚拟通道对应路由模块的转发接口，每个虚拟通道与路由模块的转发接口一一对应，路由模块被配置用于数据的选路，即选择数据在那个虚拟通道上进行转发；通过一位于接口板的接口处理模块接收经虚拟通道传输过来的数据，并发送至对应地接口协议处理模块，不同的协议处理模块对应不同的接口；通过前述配置的虚拟通道实现统一链路层多协议交换，包括数据发送和数据接收。本发明的统一链路层多协议交换方法，基于网络交换设备通过接口板进行接口扩展，采用定义虚拟通道的方式，完成数据在以太网链路层的交换，提高数据转发效率，也利于网络交换设备扩展升级。

Description

基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法

技术领域

本发明涉及设备接口协议交换技术领域，具体而言涉及一种基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法。

背景技术

网络交换设备作为连接各通信传输设备的枢纽，在通信网络中起着重要的作用，随着通信网络的不断发展，通信传输设备的种类和数量不断增加，传输设备的接口种类越来越多，目前常用的接口有：MRC/CAN口、以太网口、串口、K口、E1口、有线接口、光纤接口等。不同的接口遵循不同的协议。一般来说，串口遵循slip协议，K口/E1口遵循K口/E1口协议，以太网遵循IEEE802.3等标准协议。但在一些特殊的领域，通信传输设备的这些接口协议大多由生产厂家自己定制，并且不会对外公开，这就导致在做网络交换设备时，无法直接通过总线来扩展这些接口，只能针对不同的接口协议定制不同的接口板。

目前的网络交换设备在连接接口板时大多采用UDP传输协议，数据的传输交换效率较低。而且即使接口协议已知也是直接在硬件板卡上通过PCIE总线扩展，不利于网络交换设备的扩展升级。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中的不足，提出一种基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法。

根据本发明的公开提出一种基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，基于网络交换设备通过接口板进行接口扩展的架构，采用定义虚拟通道的方式，完成数据在以太网链路层的交换。

前述统一链路层多协议交换方法的实现中，通过在以太网口上虚拟出多个虚拟通道，对于上层的路由模块，每个虚拟通道都是独立的接口，路由模块只需查找路由选路后将数据直接发送到相应虚拟通道。在链路层，每个虚拟通道都对应接口板上的真实物理接口，接口板根据通道号对数据进行转发。

根据本发明的公开，前述基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，其实现包括：

步骤1、通过定义虚拟通道使得虚拟通道对应路由模块的转发接口，每个虚拟通道与路由模块的转发接口一一对应，路由模块被配置用于数据的选路，即选择数据在那个虚拟通道上进行转发；

步骤2、通过一位于接口板的接口处理模块接收经虚拟通道传输过来的数据，并发送至对应地接口协议处理模块，不同的协议处理模块对应不同的接口；

步骤3、通过利用前述配置的虚拟通道实现统一链路层多协议交换，包括数据发送和数据接收

步骤3-1、数据发送

通过路由模块查找路由表以获得下一跳地址，从而确定转发的虚拟通道，调用虚拟链路层的发函数将虚拟通道号封装到数据帧中，然后调用以太网链路层发函数进行以太网头封装，并将数据发送到前述接口板；

通过接口板的接口处理模块接收数据并解析数据帧，剥掉以太网头，获得虚拟通道号，然后根据虚拟通道号与接口板上实际接口的对应关系将IP数据包送到相应的接口协议处理模块，接口协议处理模块根据实际接口的协议类型对IP数据包重新封装后发送到相应的传输设备；

步骤3-2、数据接收

通过接口板接收数据后，相应接口的接口协议处理模块对数据进行拆帧解析，然后送到接口处理模块，接口处理模块根据接口板上实际接口与虚拟通道的对应关系封装通道号，然后将数据包送往分组板，通过分组板的以太网收函数根据虚拟通道号调用相应的虚拟通道收函数进行数据接收并将数据送到分组板的路由模块；

路由模块根据目的地址判断是否对数据进行转发：若转发则确定转发虚拟通道，进入数据发送过程；若不转发，则通过相应接口将数据送到终端。

由以上本发明的技术方案可知，本发明所提出的基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，基于网络交换设备通过接口板进行接口扩展的架构，采用定义虚拟通道的方式，完成数据在以太网链路层的交换。本发明提出的基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，在以太网口上虚拟出多个虚拟通道，对于上层的路由模块，每个虚拟通道都是独立的接口，路由模块只需查找路由选路后将数据直接发送到相应虚拟通道。在链路层，每个虚拟通道都对应接口板上的真实物理接口，接口板根据通道号对数据进行转发。

通过本方法，发送到接口板的数据只在链路层转发，提高了效率，并且通过该方法的配置也更有利于网络交换设备的扩展升级。

本发明的附加方面及附加的优点将在下述具体实施方式中加以说明，或者在根据具体实施方式所提及的方案的具体实践中得到说明。

附图说明

图1为本发明基于以太网总线的统一链路层多协议交换的实现架构示意图。

图2为图1所示的统一链路层多协议交换的Vxworks操作系统的软件架构图。

图3为基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法的示例性实现过程示意图。

图4为通过接口板扩展接口的示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1、图3所示，一种基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，基于网络交换设备通过接口板进行接口扩展的架构，采用定义虚拟通道的方式，完成数据在以太网链路层的交换。

在该统一链路层多协议交换方法的实现中，通过在以太网口上虚拟出多个虚拟通道，对于上层的路由模块，每个虚拟通道都是独立的接口，路由模块只需查找路由选路后将数据直接发送到相应虚拟通道。在链路层，每个虚拟通道都对应接口板上的真实物理接口，接口板根据通道号对数据进行转发。

如图3所示，根据本发明的较优实施例，前述基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，其实现包括：

步骤1、通过定义虚拟通道使得虚拟通道对应路由模块的转发接口，每个虚拟通道与路由模块的转发接口一一对应，路由模块被配置用于数据的选路，即选择数据在那个虚拟通道上进行转发；

步骤2、通过一位于接口板的接口处理模块接收经虚拟通道传输过来的数据，并发送至对应地接口协议处理模块，不同的协议处理模块对应不同的接口；

步骤3、通过利用前述配置的虚拟通道实现统一链路层多协议交换，包括数据发送和数据接收

步骤3-1、数据发送

通过路由模块查找路由表以获得下一跳地址，从而确定转发的虚拟通道，调用虚拟链路层的发函数将虚拟通道号封装到数据帧中，然后调用以太网链路层发函数进行以太网头封装，并将数据发送到前述接口板；

通过接口板的接口处理模块接收数据并解析数据帧，剥掉以太网头，获得虚拟通道号，然后根据虚拟通道号与接口板上实际接口的对应关系将IP数据包送到相应的接口协议处理模块，接口协议处理模块根据实际接口的协议类型对IP数据包重新封装后发送到相应的传输设备；

步骤3-2、数据接收

通过接口板接收数据后，相应接口的接口协议处理模块对数据进行拆帧解析，然后送到接口处理模块，接口处理模块根据接口板上实际接口与虚拟通道的对应关系封装通道号，然后将数据包送往分组板，通过分组板的以太网收函数根据虚拟通道号调用相应的虚拟通道收函数进行数据接收并将数据送到分组板的路由模块；

路由模块根据目的地址判断是否对数据进行转发：若转发则确定转发虚拟通道，进入数据发送过程；若不转发，则通过相应接口将数据送到终端。

由以上本发明的技术方案可知，本实施例的方案中，通过定义虚拟通道来实现多种协议的交换。虚拟通道对应路由模块的转发接口，每个虚拟通道与实际接口一一对应，不同的协议处理模块对应不同的接口。

路由模块完成数据的选路，也即选择数据在哪个虚拟通道上进行转发，接口模块将虚拟通道传来的数据送到相应的接口协议处理模块。

本实施例的统一链路层多协议交换方法，基于Vxworks操作系统，而Vxworks的TCP/IP协议栈与标准BSD的TCP/IP协议栈的最大不同在于其加入了MUX层，MUX层的作用是负责管理协议层和驱动层之间的相互作用，定义了统一的接口，使得协议层和驱动层相互透明，驱动程序的实现不用关心上层的具体协议，上层协议也不必关心下层的驱动类型。

图2所示为统一链路层多协议交换的Vxworks操作系统的软件架构图。Vxworks操作系统的网络接口驱动称为END(增强型网络驱动)，在本实施例中，虚拟通道的定义就是通过虚拟END的配置来实现。

如图4所示为通过接口板扩展接口的示意图，网络交换设备(即位于分组板上的路由模块)与接口板通过一个标准以太网口相连，接口板对外有多个接口，网口通过接口板进行数据转发。

结合图3所示，在配置好如图1所示的统一链路层多协议交换的实现架构后，启动并通过配置文件对接口板各接口的通道号、接口协议进行配置。

1)数据发送过程

在前述数据发送过程中，在确定转发的虚拟通道后，通过调用虚拟链路层发数据函数将虚拟通道号作为源MAC地址封装到数据帧中，然后调用以太网链路层发函数通过ARP获得接口板MAC地址并进行以太网封装，将数据发送到接口板；

通过接口板的接口处理模块解析数据帧，通过以太网源MAC地址，获得虚拟通道号，根据通道号与接口板实际接口的对应关系将IP数据包送到相应的接口协议处理模块，接口协议处理模块根据实际接口的协议类型对IP数据包重新封装后发送到相应的传输设备。

2)数据接收过程

在前述数据接收过程中，通过接口板接收数据后，数据先通过相应接口的接口协议处理模块进行处理，然后将数据送到接口处理模块，接口处理模块将数据直接封装为以太网帧，其中源MAC地址是数据来源接口所配置的通道号，目的MAC地址通过ARP协议获得，类型为0x0800，然后将数据发送到路由模块；

路由模块收到数据后，以太网收函数通过读取源MAC地址获得通道号，根据通道号调用相应的虚拟通道收函数，将数据上交到协议栈，协议栈判断数据是否需要转发：若需要转发，则先确定转发的虚拟通道号调用虚拟通道发函数，进入数据发送过程；若不需要转发，则将数据发送到终端。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (3)

1.一种基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，其特征在于，包括：

步骤1、通过定义虚拟通道使得虚拟通道对应路由模块的转发接口，每个虚拟通道与路由模块的转发接口一一对应，路由模块被配置用于数据的选路，即选择数据在哪个虚拟通道上进行转发；

步骤2、通过一位于接口板的接口处理模块接收经虚拟通道传输过来的数据，并发送至对应地接口协议处理模块，不同的协议处理模块对应不同的接口；

步骤3、通过利用前述配置的虚拟通道实现统一链路层多协议交换，包括数据发送和数据接收，其中：

步骤3-1、数据发送

通过路由模块查找路由表以获得下一跳地址，从而确定转发的虚拟通道，调用虚拟链路层的发函数将虚拟通道号封装到数据帧中，然后调用以太网链路层发函数进行以太网头封装，并将数据发送到前述接口板；

通过接口板的接口处理模块接收数据并解析数据帧，剥掉以太网头，获得虚拟通道号，然后根据虚拟通道号与接口板上实际接口的对应关系将IP数据包送到相应的接口协议处理模块，接口协议处理模块根据实际接口的协议类型对IP数据包重新封装后发送到相应的传输设备；

步骤3-2、数据接收

通过接口板接收数据后，相应接口的接口协议处理模块对数据进行拆帧解析，然后送到接口处理模块，接口处理模块根据接口板上实际接口与虚拟通道的对应关系封装通道号，然后将数据包送往分组板，通过分组板的以太网收函数根据虚拟通道号调用相应的虚拟通道收函数进行数据接收并将数据送到分组板的路由模块；

路由模块根据目的地址判断是否对数据进行转发：若转发则确定转发虚拟通道，进入数据发送过程；若不转发，则通过相应接口将数据送到终端。

2.根据权利要求1所述的基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，其特征在于，前述虚拟通道的定义通过Vxworks操作系统的虚拟增强型网络驱动的配置来实现。

3.根据权利要求1所述的基于以太网总线的统一链路层多协议交换方法，其特征在于，所述数据发送和数据接收的实现包括：

1)数据发送过程

在前述数据发送过程中，在确定转发的虚拟通道后，通过调用虚拟链路层发函数将虚拟通道号作为源MAC地址封装到数据帧中，然后调用以太网链路层发函数通过ARP获得接口板MAC地址并进行以太网封装，将数据发送到接口板；

通过接口板的接口处理模块解析数据帧，通过以太网源MAC地址，获得虚拟通道号，根据通道号与接口板实际接口的对应关系将IP数据包送到相应的接口协议处理模块，接口协议处理模块根据实际接口的协议类型对IP数据包重新封装后发送到相应的传输设备；

2)数据接收过程

在前述数据接收过程中，通过接口板接收数据后，数据先通过相应接口的接口协议处理模块进行处理，然后将数据送到接口处理模块，接口处理模块将数据直接封装为以太网帧，其中源MAC地址是数据来源接口所配置的通道号，目的MAC地址通过ARP协议获得，类型为0x0800，然后将数据发送到路由模块；

路由模块收到数据后，以太网收函数通过读取源MAC地址获得通道号，根据通道号调用相应的虚拟通道收函数，将数据上交到协议栈，协议栈判断数据是否需要转发：若需要转发，则先确定转发的虚拟通道号调用虚拟通道发函数，进入数据发送过程；若不需要转发，则将数据发送到终端。