CN105704035B - 报文匹配处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种报文匹配处理方法及装置，其中，该方法包括：确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段，根据预先配置的报文匹配规则以及该至少两个匹配字段，对该报文进行匹配，通过本发明，解决了相关技术中的很难做到匹配整个报文问题，从而高效地实现报文匹配的效果。

Description

报文匹配处理方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种报文匹配处理方法及装置。

背景技术

三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory，简称为TCAM)，主要用于快速查找ACL、路由等表项。它是从内容寻址存储器(Content Addressable Memory，简称为CAM)的基础上发展而来的。一般的CAM存储器中每个bit位的状态只有两个，“0”或“1”，而TCAM中每个bit位有三种状态，除掉“0”和“1”外，还有一个“don’t care”状态，所以称为“三态”，它是通过掩码来实现的，正是TCAM的这个第三种状态特征使其既能进行精确匹配查找，又能进行模糊匹配查找，而CAM没有第三种状态，所以只能进行精确匹配查找。

TCAM具有查找速度快、操作简单的优点，但同时它也具有3个明显的缺点：成本高、功耗大和表项更新复杂。由于以上缺点的存在，很难做到表项可以匹配整个报文。

针对相关技术中的很难做到匹配整个报文问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种报文匹配处理方法及装置，以至少解决相关技术中的很难做到匹配整个报文问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种报文匹配处理方法，包括：确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段；根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配。

进一步地，确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段包括：在第一次对所述报文进行匹配的情况下，设置标志位信息，确定所述报文的头22个字节作为匹配字段；和/或，在不是第一次对所述报文进行匹配的情况下，根据上一次匹配设置的标志位信息配置本次匹配的标志位信息，并根据上一次匹配的偏移量确定所述至少两个匹配字段。

进一步地，所述标志位信息包括以下至少之一：虚拟局域网(Virtual LocalNetwork，简称为VLAN)层数，是否以太网上的点对点协议PPPOE报文，源端口号。

进一步地，在根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配之前，还包括：设置匹配规则三态内容寻址存储器TCAM条目；根据所述报文的匹配次数分配lookup_id的数量，其中，每个lookup_id对应一次匹配，每个匹配条目指定下一次匹配的lookup_id值。

进一步地，在根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配之后，还包括：匹配成功的报文将执行的动作暂存入内存中；根据所述执行的动作判断下一个lookup_id是否是停止；在判断结果为是的情况下，确定对所述报文匹配成功。

根据本发明的另一方面，提供了一种报文匹配处理装置，包括：第一确定模块，用于确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段；匹配模块，用于根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配。

进一步地，所述第一确定模块包括：第一确定单元，用于第一次对所述报文进行匹配的情况下，设置标志位信息，确定所述报文的头22个字节作为匹配字段；和/或，第二确定单元，用于在不是第一次对所述报文进行匹配的情况下，根据上一次匹配设置的标志位信息配置本次匹配的标志位信息，并根据上一次匹配的偏移量确定所述至少两个匹配字段。

进一步地，所述标志位信息包括以下至少之一：虚拟局域网VLAN层数，是否以太网上的点对点协议PPPOE报文，源端口号。

进一步地，所述装置还包括：设置模块，用于设置匹配规则三态内容寻址存储器TCAM条目；分配模块，用于根据所述报文的匹配次数分配lookup_id的数量，其中，每个lookup_id对应一次匹配，每个匹配条目指定下一次匹配的lookup_id值。

进一步地，所述装置还包括：暂存模块，用于匹配成功的报文将执行的动作暂存入内存中；判断模块，用于根据所述执行的动作判断下一个lookup_id是否是停止；第二确定模块，用于在判断结果为是的情况下，确定对所述报文匹配成功。

通过本发明，采用确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段；根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配，解决了相关技术中的很难做到匹配整个报文问题，从而高效地实现报文匹配的效果。

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匹配处理方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的报文匹配处理装置的框图；

图3是根据本发明实施例的报文匹配处理装置的框图一；

图4是根据本发明实施例的报文匹配处理装置的框图二；

图5是根据本发明实施例的报文匹配处理装置的框图三；

图6是根据本发明优选实施例的报文匹配流程图。

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。

在本实施例中提供了一种报文匹配处理方法，图1是根据本发明实施例的报文匹配处理方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S102，确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段；

步骤S104，根据预先配置的报文匹配规则以及该至少两个匹配字段，对该报文进行匹配。

通过上述步骤，确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段，根据预先配置的报文匹配规则以及该至少两个匹配字段，对该报文进行匹配，解决了相关技术中的很难做到匹配整个报文问题，从而高效地实现报文匹配的效果。

确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段可以有很多种，在一个可选的实施例中，确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段可以包括：在第一次对所述报文进行匹配的情况下，设置标志位信息，确定该报文的头22个字节作为匹配字段；和/或，在不是第一次对所述报文进行匹配的情况下，根据上一次匹配设置的标志位信息配置本次匹配的标志位信息，并根据上一次匹配的偏移量确定该至少两个匹配字段。

上述的标志位信息可以是一种或者多种，在一个可选的实施例中，可以包括以下至少之一：VLAN层数，是否以太网上的点对点协议PPPOE报文，源端口号。

在根据预先配置的报文匹配规则以及该至少两个匹配字段，对该报文进行匹配之前，设置匹配规则三态内容寻址存储器TCAM条目；根据该报文的匹配次数分配lookup_id的数量，其中，每个lookup_id对应一次匹配，每个匹配条目指定下一次匹配的lookup_id值。

在根据预先配置的报文匹配规则以及该至少两个匹配字段，对该报文进行匹配之后，匹配成功的报文将执行的动作暂存入内存中；根据该执行的动作判断下一个lookup_id是否是停止；在判断结果为是的情况下，确定对该报文匹配成功。

本发明实施例还提供了一种报文匹配处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图2是根据本发明实施例的报文匹配处理装置的框图，如图2所示，包括：第一确定模块22和匹配模块24，下面对各个模块进行简要说明。

第一确定模块22，用于确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段；

匹配模块24，用于根据预先配置的报文匹配规则以及该至少两个匹配字段，对该报文进行匹配。

图3是根据本发明实施例的报文匹配处理装置的框图一，如图3所示，该第一确定模块22包括：

第一确定单元32，用于在第一次对所述报文进行匹配的情况下，设置标志位信息，确定该报文的头22个字节作为匹配字段；和/或，

第二确定单元34，用于在不是第一次对所述报文进行匹配的情况下，根据上一次匹配设置的标志位信息配置本次匹配的标志位信息，并根据上一次匹配的偏移量确定该至少两个匹配字段。

图4是根据本发明实施例的报文匹配处理装置的框图二，如图4所示，该装置还包括：

设置模块42，用于设置匹配规则三态内容寻址存储器TCAM条目；

分配模块44，用于根据该报文的匹配次数分配lookup_id的数量，其中，每个lookup_id对应一次匹配，每个匹配条目指定下一次匹配的lookup_id值。

图5是根据本发明实施例的报文匹配处理装置的框图三，如图5所示，该装置还包括：

暂存模块52，用于匹配成功的报文将执行的动作暂存入内存中；

判断模块54，用于根据该执行的动作判断下一个lookup_id是否是停止；第二确定模块，用于在判断结果为是的情况下，确定对该报文匹配成功。

下面结合可选实施例对本发明实施例进行进一步说明。

由于相关技术中很难做到表项可以匹配整个报文，并且通讯系统中对报文的匹配一般也不需要匹配全报文，不同的设备和模块关心报文的字段不同，一般需要匹配的字段都不会超过16个字节(IPV6的ip)，所以采用24字节的TCAM就可以有效的匹配报文，节省成本和功耗，本可选实施例提供了一种基于短表项TCAM实现长报文深度匹配的方法，包括以下内容：

表1

标志位value	匹配报文字段value
		标志位mask	匹配报文字段mask

用于匹配的TCAM表项的结构如表1所示，主要包括24(不局限于具体长度)个字节value位和24个字节mask位，前面我们介绍过TCAM属于三态存储器，当相应mask位置1时表示关心此位，相应的mask位置0时表示不关心此位；24个字节vlaue分为两个部分，前两字节(可以根据具体需要增加)用于做标志位，用来表示匹配中关心的一些标志，标志的用法会在下面进行说明，其余部分用来填充需要匹配的报文字段的值和掩码(mask)；

因为报文长度24个字节不能完全覆盖整个报文，所以一个报文需要进行多次匹配，才能覆盖整个报文，采用多次匹配的方式，在不同匹配中匹配不同的字段，完成整个报文的匹配。采用上述标志位的前三位(可以根据需要扩展)来表示匹配的不同阶段，每次匹配分配不通编号(lookup_id)；

由于TCAM表项中不同匹配次数匹配的报文都是从固定的位置开始，但是报文中影响报文长度的因素较多，例如在二层头上vlan层数就会影响报文后面字段的位置，这样每次匹配后报文下次匹配需要偏移的字计数也是需要关注的关键；有些应用关心的报文中两个或者更多的字段，并且不能在一个表项24个字节包括，这是一个需要解决的问题。

报文的每一次匹配的处理流程类似，可以看作报文多次匹配是一个循环的过程，判断到结束信息，则结束循环，完成整个报文的匹配，执行需要做的定做。

配置TCAM规则，根据需求配置需要匹配的TCAM规则；报文预处理模块，提取报文的关键信息(vlan层数，是否PPPOE报文，源端口号等)，根据这些信息设置匹配字段相应标志位；生成匹配字段，根据上次匹配计算出来的偏移量提取相应的报文和上次匹配生成标志位和预处理模块生成信息生成需要完成本次匹配的报文；拿生成的匹配报文和TCAM表项中的内容匹配，匹配上后看是否为最后一次匹配，是就结束，将需要执行的命令从内存中输出，不是计算下一次匹配报文的偏移量和标志位。其中，预处理模块的功能由本发明实施例中的第一确定模块和匹配模块一起实现。

在报文匹配之前，先根据需求填写TCAM条目，将整个报文分成几次匹配就分配几个lookup_id，每个lookup_id对应一次匹配，每个匹配条目都要指定下一次匹配的lookup_id，存放在内存中，然后将关心的报文字段和标志位的mask置1，每次匹配(每个lookup_id)都要有默认规则，即不匹配具体的报文值，指向下一个lookup_id或者停止；

配置完TCAM条目后，报文开始进行匹配，图6是根据本发明优选实施例的报文匹配流程图，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S602，预处理模块处理，将vlan层数和是否PPPOE报文，源端口号等报文信息填到头两个字节标志位的相应位置；

步骤S604，生成匹配字段阶段，填写本次匹配的lookup_id，填写预处理产生的vlan层数和是否PPPOE报文，源端口等标志位，取报文的头22个字节作为匹配报文，这样第一次匹配的字段就生成了；如果不是第一次匹配，那么就要根据上一次匹配得到标志位更新后的信息填写标志位，然后根据上次匹配计算出来的偏移量提取报文内容；

步骤S606，和TCAM表项进行匹配，命中后将动作信息放入内存暂存；

步骤S608，判断是否结束匹配？在判断结果为否的情况下，执行步骤S610，在判断结果为是的情况下，执行步骤S612；

步骤S610，计算出出报文一下匹配偏移量和需要更新标志位；

步骤S612，结束，将报文动作信息输出。

生成的匹配字段会和TCAM表中的所有表项进行比较，完全符合的被命中，命中的报文将执行的动作存入内存中暂存，判断下一个lookup_id，若下一个lookup_id是停止，那就将暂存在内存的动作信息输出，结束匹配，如果没有结束，则根据下个lookup_id(没有命中的会命中符合lookup_id的默认规则)，计算下一次匹配的报文偏移值，并根据需要更新标志位，跳到B：生成匹配字段阶段继续下一次匹配，直到结束。

通过lookup_id区分进行多次匹配实现整个报文的匹配；通过报文预处理模块提取vlan层数，是否PPPOE报文等影响报文长度信息，并在标志位字段增加相应位进行标识，这样报文在匹配成功后，计算下次匹配需要就可以根据标志位正确的计算偏移；通过标志位字段分配若干位作为两次不同匹配关联的标志可以解决这个问题，在配置规则时，如果该规则涉及两次或多次匹配，那么在第一次匹配的规则动作中更新标志位，设置固定值，在下一次匹配TCAM规则中设置关心该标志位并设置同样固定值，依次，多次匹配同样解决，其余不涉及多次匹配的报文该字段设置默认值，TCAM规则也是关心这个默认值，这样，就可以实现涉及多次匹配的关心不同字段报文的匹配。符合条件的报文在第一次查找中设置了标志位，在下一次匹配中也只有标记了固定值的TCAM股则才能被匹配。

通过本发明实施例，可以高效的解决报文匹配规则问题，由于TCAM表项短，所以成本低，效率高，能耗小。

下面以IPV4，vid 20，源IP地址为192.168.1.1报文为例对可选实施例作进一步描述。

匹配涉及两个字段的匹配，一个是vid20，一个是源ip为192.168.1.1，并且这两个字段不能在一个匹配中完成，根据以上情况需要经过3次查找完成，标记位分别有lookup_id,vlan层数标记，PPPOE报文标记，多次匹配标记。

配置TCAM规则：

lookup_id＝0，vid＝20，设置多次匹配标志位为1；

lookup_id＝1，匹配多次匹配标志位为1，源ip＝192.168.1.1。

匹配规则如下：

报文先经过预处理模块处理，标识出报文VLAN层数和是否PPPOE报文等，然后，生成匹配报文，匹配到规则1，根据预处理后生成的标志位，如果报文是1层vlan和非PPPOE报文，下次查找报文的偏移量为18(12(mac)+4(vlan)+2(ethertype))，如果为两层vlan和非PPPOE报文，下次查找报文的偏移量为22(12(mac)+2*4(2vlan)+2(ethertype))，若报文是1层vlan和PPPOE报文，下次查找报文的偏移量为24(12(mac)+4(vlan)++2(ethertype)+6(PPPOE header))，若报文是2层vlan和PPPOE报文，下次查找报文的偏移量为28(12(mac)+2*4(2vlan)++2(ethertype)+6(PPPOE header))，这样就保证符合规则1的所有报文在下次查找时报文都能找到IP头。按照规则的动作设置多次匹配标志位为1。随后报文就进去到生成第二次匹配的匹配字段的阶段，根据上次匹配的结果把报文的多次匹配标志位更新为1，并根据偏移量取报文内容，然后匹配到规则2，执行动作，完成匹配。

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 (8)

1.一种报文匹配处理方法，其特征在于，包括：

确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段；

根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配；

其中，确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段包括：在第一次对所述报文进行匹配的情况下，设置标志位信息，确定所述报文的头22个字节作为匹配字段；和，在不是第一次对所述报文进行匹配下，根据上一次匹配设置的标志位信息配置本次匹配的标志位信息，并根据上一次匹配的偏移量确定所述至少两个匹配字段。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标志位信息包括以下至少之一：

虚拟局域网VLAN层数，是否以太网上的点对点协议PPPOE报文，源端口号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配之前，还包括：

设置匹配规则三态内容寻址存储器TCAM条目；

根据所述报文的匹配次数分配lookup_id的数量，其中，每个lookup_id对应一次匹配，每个匹配条目指定下一次匹配的lookup_id值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配之后，还包括：

匹配成功的报文将执行的动作暂存入内存中；

根据所述执行的动作判断下一个lookup_id是否是停止；

在判断结果为是的情况下，确定对所述报文匹配成功。

5.一种报文匹配处理装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定报文中用于匹配的至少两个匹配字段；

匹配模块，用于根据预先配置的报文匹配规则以及所述至少两个匹配字段，对所述报文进行匹配；

其中，所述第一确定模块包括：第一确定单元，用于在第一次对所述报文进行匹配的情况下，设置标志位信息，确定所述报文的头22个字节作为匹配字段；和，第二确定单元，用于在不是第一次对所述报文进行匹配的情况下，根据上一次匹配设置的标志位信息配置本次匹配的标志位信息，并根据上一次匹配的偏移量确定所述至少两个匹配字段。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述标志位信息包括以下至少之一：

虚拟局域网VLAN层数，是否以太网上的点对点协议PPPOE报文，源端口号。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

设置模块，用于设置匹配规则三态内容寻址存储器TCAM条目；

分配模块，用于根据所述报文的匹配次数分配lookup_id的数量，其中，每个lookup_id对应一次匹配，每个匹配条目指定下一次匹配的lookup_id值。

8.根据权利要求5至7任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

暂存模块，用于匹配成功的报文将执行的动作暂存入内存中；

判断模块，用于根据所述执行的动作判断下一个lookup_id是否是停止；

第二确定模块，用于在判断结果为是的情况下，确定对所述报文匹配成功。

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