CN105991424B - 网络数据转发方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络数据转发方法及装置，该方法应用在中间设备中用于实现网络数据转发的内核socket上，包括：接收网络数据；根据网络数据，构造与网络数据对应的数据信号；将与网络数据对应的数据信号发送给中间设备中的应用识别单元，以使应用识别单元根据数据信号，对网络数据进行应用识别；接收应用识别单元发送的应用识别后的网络数据；对应用识别后的网络数据进行转发。本发明中，应用识别单元直接从内核socket中获取数据信号，可以提高数据信号的获取速度，从而可以提高网络数据的转发性能。

Description

网络数据转发方法及装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种网络数据转发方法及装置。

背景技术

随着互联网技术的发展，基于网络传输的数据急剧增加。为了保证急剧增加的网络数据的传输质量，中间设备(诸如路由器和交换机等)不再仅限于对网络数据进行转发，其还可以用于对网络数据进行应用识别，之后根据识别出的应用类型，对网络数据进行转发。目前中间设备通常采用应用识别单元对网络数据进行应用识别。

现有技术中，中间设备通常采用内核socket接收网络数据，并将与该网络数据对应的数据信号发送给操作系统。操作系统在接收到该数据信号后，按照该数据信号的优先级，将该数据信号存储至信号队列中。应用识别单元在对网络数据进行应用识别之前，为了获取网络数据，通常会周期性地从操作系统的信号队列中读取数据信号。应用识别单元在读取数据信号后，控制操作系统调用相应的进程，从内核socket中读取网络数据，并对该网络数据进行应用识别。之后，应用识别单元控制操作系统调用相应的进程，将应用识别后的网络数据发送给内核socket，由内核socket对该应用识别后的网络数据进行转发。

然而，由于操作系统读取不同数据信号采用的进程不同，且发送不同网络数据采用的进程也不同，因此应用识别单元在控制操作系统从内核socket中读取数据信号的过程中，操作系统需要在调用的不同的进程之间进行切换。一旦调用的进程挂掉，则会导致应用识别单元无法正确地获取网络数据，从而导致应用识别单元无法对该网络数据进行应用识别。另外，应用识别单元在控制操作系统向内核socket发送应用识别后的网络数据的过程中，操作系统需要在调用的不同的进程之间进行切换。一旦调用的进程挂掉，则会导致应用识别单元无法将应用识别后的网络数据发送给内核socket，从而影响网络数据的转发。由此可见，现有技术中，中间设备存在网络数据转发性能较低的问题。

发明内容

本发明提供一种网络数据转发方法及装置，以解决网络数据转发性能较低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种网络数据转发方法，所述方法应用在中间设备中用于实现网络数据转发的内核socket上，所述方法包括：

接收网络数据；

根据所述网络数据，构造与所述网络数据对应的数据信号；

将与所述网络数据对应的数据信号发送给所述中间设备中的应用识别单元，以使所述应用识别单元根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别；

接收所述应用识别单元发送的应用识别后的网络数据；

对所述应用识别后的网络数据进行转发。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种网络数据转发方法，所述方法应用在中间设备中用于对网络数据进行应用识别的应用识别单元上，所述方法包括：

接收所述中间设备中内核socket发送的与网络数据对应的数据信号；

根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别；

将应用识别后的网络数据发送给所述内核socket，以使所述内核socket对所述应用识别后的网络数据进行转发。

本发明的有益效果是：

应用识别单元直接从内核socket中获取数据信号，而非在内核socket将数据信号发送给操作系统后，从操作系统中读取数据信号，由此可以提高应用识别单元获取数据信号的速度，从而可以提高网络数据的转发性能。

附图说明

图1是应用本发明实施例实现网络数据转发的应用场景示意图；

图2是本发明网络数据转发方法的一个实施例流程图；

图3是本发明网络数据转发方法的另一个实施例流程图；

图4是本发明网络数据转发方法的另一个实施例流程图；

图5是本发明网络数据转发装置所在设备的一种硬件结构图；

图6是本发明网络数据转发装置的一个实施例框图；

图7是本发明网络数据转发装置的另一个实施例框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

参见图1，为应用本发明实施例实现网络数据转发的应用场景示意图。图1中，中间设备可以具体为路由器和交换机等。中间设备上设置有内核socket和应用识别单元。内核socket用于接收网络数据，并判断该网络数据是否属于应该进行应用识别的数据，当该网络数据属于应该进行应用识别的数据时，内核socket将该网络数据发送给应用识别单元，当该网络数据不属于应该进行应用识别的数据时，内核socket对该网络数据进制直接转发。应用识别单元用于对内核socket发送的网络数据进行应用识别，并将应用识别后的网络数据发送给内核socket，由内核socket对该应用识别后的网络数据进行转发。

本发明实施例中，应用识别单元直接从内核socket中获取数据信号，而非在内核socket将数据信号发送给操作系统后，从操作系统中读取数据信号，由此可以提高应用识别单元获取数据信号的速度，从而可以提高网络数据的转发性能。另外，应用识别单元直接从内核socket中读取网络数据，而非在操作系统调用对应进程从内核socket中读取网络数据后，从操作系统中获得网络数据，因此不存在进程挂掉的问题，可以提高网络数据的转发性能。

参见图2，为本发明网络数据转发方法的一个实施例流程图，该实施例从中间设备中用于实现网络数据转发的内核socket侧进行描述，该方法可以包括以下步骤：

步骤201、接收网络数据。

本实施例中，内核socket上不同的端口可以用于接收基于不同通信协议传输的网络数据，即内核socket可以采用其上用于接收基于该网络数据中通信协议传输的网络数据的端口，接收该网络数据。

具体地，由于内核socket接收到的网络数据中通常包括五元组信息，即包括源IP信息、源端口、目的IP信息、目的端口和通信协议，因而中间设备在接收到网络数据后，可以首先确定该网络数据中的通信协议，诸如TCP协议、UDP协议等，然后将该网络数据发送给内核socket上用于接收基于该种通信协议传输的网络数据的端口上。

步骤202、根据该网络数据，构造与该网络数据对应的数据信号。

本实施例中，内核socket中可以预先存储应该进行应用识别网络数据的五元组信息和操作属性，其中，若中间设备只需要对网络数据的应用识别结果进行监测，则该网络数据的操作属性为可读，即应用识别的结果可不必写入该网络数据；若中间设备在对网络数据进行应用识别后，需要在转发该网络数据的同时转发应用识别的结果，则该网络数据的操作属性为可写，即应用识别的结果可写入该网络数据中。

内核socket在接收到网络数据后，可以首先判断该网络数据的五元组信息是否与预先存储的应该进行应用识别网络数据的五元组信息相同，若相同，则表示该网络数据属于应该进行应用识别的数据，内核socket可以首先确定该网络数据的操作属性，然后构造包括该网络数据的五元组信息和操作属性的数据信号；若不相同，则表示该网络数据不属于应该进行应用识别的数据，内核socket可以对该网络数据直接进行转发。当然，内核socket在确定该网络数据的操作属性后，还可以通过将该网络数据的操作属性写入该网络数据中，来构造与该网络数据对应的数据信号，即该数据信号中可以包括该网络数据以及该网络数据的操作属性。

步骤203、将与该网络数据对应的数据信号发送给中间设备中的应用识别单元，以使该应用识别单元根据该数据信号，对该网络数据进行应用识别。

本实施例中，中间设备中不同的应用识别单元可以用于对基于不同的通信协议传输的网络数据进行应用识别，即当与网络数据对应的数据信号构造完成后，内核socket可以将与该网络数据对应的数据信号发送给中间设备中用于对基于该网络数据中通信协议传输的网络数据进行应用识别的应用识别单元。应用识别单元在接收该数据信号后，可以根据该数据信号，对该网络数据进行应用识别。

现有技术中，中间设备上通常只设置有一个应用识别单元，由该应用识别单元对基于各个通信协议传输的网络数据分别进行应用识别。为了保证应用识别单元按照优先级由高至低的顺序，对网络数据进行应用识别，操作系统在接收到数据信号后，需要对该数据信号进行优先级排序。然而，本实施例中通过采用内核socket上不同的端口来接收基于不同通信协议传输的网络数据，并且采用不同的应用识别单元来对基于不同通信协议传输的网络数据进行应用识别，可以避免执行对数据信号进行优先级排序的操作，从而可以提高网络数据转发的性能，并且还可以对基于各个通信协议传输的网络数据并行地进行应用识别。

具体地，内核socket上用于接收基于某个通信协议传输的网络数据的端口，可以与中间设备中用于对基于该通信协议传输的网络数据进行应用识别的应用识别单元相对应。在与该网络数据对应的数据信号构造完成后，内核socket可以将该数据信号发送给与接收该网络数据的端口对应的应用识别单元，以通知应用识别单元内核socket接收到该网络数据。

当该应用识别单元在接收该数据信号后，若该数据信号中包括该网络数据的五元组信息和操作属性，则应用识别单元可以首先判断上一个网络数据的读取操作是否结束，若结束，则根据该数据信号中的五元组信息，从内核socket中读取该网络数据，否则，等待至上一个网络数据的读取操作结束后，根据该数据信号中的五元组信息，从内核socket中读取该网络数据。应用识别单元在读取网络数据后，可以根据该数据信号中的操作属性，对该网络数据进行对应的应用识别操作。其中，当该数据信号中的操作属性为可读时，应用识别单元可以对该网络数据进行应用识别，获得应用识别的结果；当该数据信号中的操作属性为可写时，应用识别单元可以对该网络数据进行应用识别，获得应用识别的结果，并将应用识别的结果写入该网络数据中。

现有技术中，应用识别单元在控制操作系统从内核socket中读取网络数据时，可能出现多个网络数据交替读取的现象(即对一个网络数据的读取操作尚未结束，就停止读取该网络数据转而开始读取另一网络数据)，此时操作系统需要对用于读取网络数据的进程进行切换，频繁地切换进程会导致网络数据的读取效率较低，从而影响网络数据的转发性能。本实施例中，应用识别单元在读取网络数据之前，首先判断上一个网络数据的读取操作是否结束，当结束时才读取本次接收到的网络数据，由此可见，本实施例可以保证网络数据的读取操作依次进行，从而可以提高网络数据的转发性能。

另外，当该应用识别单元在接收该数据信号后，若该数据信号中包括该网络数据和该网络数据的操作属性，则当该数据信号中的操作属性为可读时，应用识别单元可以首先对该数据信号中的网络数据进行应用识别，获得应用识别的结果。当该数据信号中的操作属性为可写时，应用识别单元可以首先对该数据信号中的网络数据进行应用识别，获得应用识别的结果，然后将应用识别的结果写入该网络数据中。本实施例通过构造包括网络数据和该网络数据的操作属性的数据信号，可以避免应用识别单元在接收到数据信号后，执行从内核socket中读取网络数据的操作，由此可以进一步提高网络数据的转发效率。

步骤204、接收应用识别单元发送的应用识别后的网络数据。

本实施例中，应用识别单元在完成对网络数据的应用识别后，可以首先判断上一个应用识别后的网络数据的发送操作是否结束，若结束，则将该应用识别后的网络数据发送给内核socket；否则，等待上一个应用识别后的网络数据的发送操作结束后，将该应用识别后的网络数据发送给内核socket。其中，当该数据信号中的操作属性为可读时，应用识别单元可以将未写入应用识别结果的网络数据发送给内核socket；当该数据信号中的操作属性为可写时，应用识别单元可以将写入应用识别结果的网络数据发送给内核socket。

现有技术中，应用识别单元在控制操作系统向内核socket发送应用识别后的网络数据时，可能出现多个应用识别后的网络数据交替发送的现象(即一个网络数据的发送操作尚未结束，就停止发送该网络数据转而发送另一网络数据)，此时操作系统需要对用于发送网络数据的进程进行切换，频繁地切换进程会导致网络数据的读取效率较低，从而影响网络数据的转发性能。本实施例中，应用识别单元在发送网络数据之前，首先判断上一个网络数据的发送操作是否结束，当结束时才发送本次接收到的网络数据，由此可见，本实施例可以保证网络数据的发送操作依次进行，从而可以提高网络数据的转发性能。

步骤205、对应用识别后的网络数据进行转发。

本实施例中，当该数据信号中的操作属性为可读时，内核socket可以对未写入应用识别结果的网络数据进行转发；当该数据信号中的操作属性为可写时，内核socket可以对写入应用识别结果的网络数据进行转发。

由上述实施例可见，应用识别单元直接从内核socket中获取数据信号，而非在内核socket将数据信号发送给操作系统后，从操作系统中读取数据信号，由此可以提高应用识别单元获取数据信号的速度，从而可以提高网络数据的转发性能。应用识别单元将应用识别后的网络数据直接发送给内核socket，而非控制操作系统调用相应的进程，将应用识别后的网络数据发送给内核socket，因此不存在进程挂掉的问题，可以提高网络数据的转发性能。

参见图3，为本发明网络数据转发方法的另一个实施例流程图，该实施例从中间设备中用于对网络数据进行应用识别的应用识别单元侧进行描述，该方法可以包括以下步骤：

步骤301、接收该中间设备中内核socket发送的与网络数据对应的数据信号。

步骤302、根据该数据信号，对该网络数据进行应用识别。

本实施例中，应用识别单元可以首先根据该数据信号，从内核socket中读取网络数据，然后对该网络数据进行应用识别。本实施例中，应用识别单元直接从内核socket中读取网络数据，而非控制操作系统调用对应的进程，从内核socket中读取网络数据，因此不存在进程挂掉的问题，可以提高网络数据的转发性能。

步骤303、将应用识别后的网络数据发送给内核socket，以使内核socket对应用识别后的网络数据进行转发。

图3所示实施例与前述图2所示实施例的描述一致，其区别仅在于执行主体不同，在此不再赘述。

由上述实施例可见，应用识别单元直接从内核socket中获取数据信号，而非在内核socket将数据信号发送给操作系统后，从操作系统中读取数据信号，由此可以提高应用识别单元获取数据信号的速度，从而可以提高网络数据的转发性能。应用识别单元将应用识别后的网络数据直接发送给内核socket，而非控制操作系统调用相应的进程，将应用识别后的网络数据发送给内核socket，因此不存在进程挂掉的问题，可以提高网络数据的转发性能。

参见图4，为本发明网络数据转发方法的另一个实施例流程图，该实施例通过中间设备中内核socket与应用识别单元之间的交互，以转发基于TCP协议传输的网络数据为例，详细描述了本发明实施例的网络数据转发过程：

步骤401、内核socket采用用于接收基于TCP协议传输的网络数据的端口接收TCP数据。

步骤402、内核socket根据该TCP数据，构造与该TCP数据对应的数据信号。其中，该数据信号中可以包括该TCP数据的五元组信息和操作属性。

步骤403、内核socket将该数据信号发送给用于对基于TCP协议传输的网络数据进行应用识别的应用识别单元。

步骤404、应用识别单元根据该数据信号中的五元组信息，从内核socket中读取该TCP数据。

步骤405、应用识别单元根据该数据信号中的操作属性，对该TCP数据进行对应的应用识别。

步骤406、应用识别单元将应用识别后的TCP数据发送给内核socket。

步骤407、内核socket对该应用识别后的TCP数据进行转发。

由上述实施例可见，应用识别单元直接从内核socket中获取数据信号，而非在内核socket将数据信号发送给操作系统后，从操作系统中读取数据信号，由此可以提高应用识别单元获取数据信号的速度，从而可以提高网络数据的转发性能。应用识别单元将应用识别后的网络数据直接发送给内核socket，而非控制操作系统调用相应的进程，将应用识别后的网络数据发送给内核socket，因此不存在进程挂掉的问题，可以提高网络数据的转发性能。

与前述网络数据转发方法实施例相对应，本发明还提供了网络数据转发装置的实施例。

本发明网络数据转发装置的实施例可以分别应用在中间设备中内核socket和应用识别单元上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图5所示，为本发明网络数据转发装置所在设备的一种硬件结构图，除了图5所示的处理器、网络接口、存储器之外，实施例中装置所在的设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等；从硬件结构上来讲该设备还可能是分布式的设备，可能包括多个接口卡，以便在硬件层面进行报文处理的扩展。

参见图6，为本发明网络数据转发装置的一个实施例框图，所述装置应用在中间设备中用于实现网络数据转发的内核socket上，所述装置包括：

接收单元610，用于接收网络数据；

构造单元620，用于根据所述网络数据，构造与所述网络数据对应的数据信号；

发送单元630，用于将与所述网络数据对应的数据信号发送给所述中间设备中的应用识别单元，以使所述应用识别单元根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别；

所述接收单元610，还用于接收所述应用识别单元发送的应用识别后的网络数据；

转发单元640，用于对所述应用识别后的网络数据进行转发。

在一个可选的实现方式中：

所述接收单元610，具体用于采用所述内核socket上对应的端口接收网络数据，所述对应的端口为所述内核socket上用于接收基于所述网络数据中通信协议传输的网络数据的端口。

在另一个可选的实现方式中：

所述发送单元630，具体用于将与所述网络数据对应的数据信号发送给所述中间设备中对应的应用识别单元，所述对应的应用识别单元为所述中间设备中用于对基于所述网络数据中通信协议传输的网络数据进行应用识别的应用识别单元。

由上述实施例可见，应用识别单元直接从内核socket中获取数据信号，而非在内核socket将数据信号发送给操作系统后，从操作系统中读取数据信号，由此可以提高应用识别单元获取数据信号的速度，从而可以提高网络数据的转发性能。应用识别单元将应用识别后的网络数据直接发送给内核socket，而非控制操作系统调用相应的进程，将应用识别后的网络数据发送给内核socket，因此不存在进程挂掉的问题，可以提高网络数据的转发性能。

参见图7，为本发明网络数据转发装置的另一个实施例框图，所述装置应用在中间设备中用于对网络数据进行应用识别的应用识别单元上，所述装置包括：

接收单元710，用于接收所述中间设备中内核socket发送的与网络数据对应的数据信号；

识别单元720，用于根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别；

发送单元730，用于将应用识别后的网络数据发送给所述内核socket，以使所述内核socket对所述应用识别后的网络数据进行转发。

在一个可选的实现方式中：

所述识别单元720，具体用于根据所述数据信号，从所述内核socket中读取网络数据；对所述网络数据进行应用识别。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

由上述实施例可见，应用识别单元直接从内核socket中获取数据信号，而非在内核socket将数据信号发送给操作系统后，从操作系统中读取数据信号，由此可以提高应用识别单元获取数据信号的速度，从而可以提高网络数据的转发性能。应用识别单元将应用识别后的网络数据直接发送给内核socket，而非控制操作系统调用相应的进程，将应用识别后的网络数据发送给内核socket，因此不存在进程挂掉的问题，可以提高网络数据的转发性能。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种网络数据转发方法，所述方法应用在中间设备中用于实现网络数据转发的内核socket上，其特征在于，所述方法包括：

通过所述内核socket上的不同的端口接收基于不同通信协议传输的网络数据；

根据所述网络数据，构造与所述网络数据对应的数据信号；

将与所述网络数据对应的数据信号发送给所述中间设备中与所述通信协议对应的应用识别单元，以使所述应用识别单元根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别；

接收所述应用识别单元发送的应用识别后的网络数据；

对所述应用识别后的网络数据进行转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收网络数据包括：

采用所述内核socket上对应的端口接收网络数据，所述对应的端口为所述内核socket上用于接收基于所述网络数据中通信协议传输的网络数据的端口。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将与所述网络数据对应的数据信号发送给所述中间设备中的应用识别单元包括：

将与所述网络数据对应的数据信号发送给所述中间设备中对应的应用识别单元，所述对应的应用识别单元为所述中间设备中用于对基于所述网络数据中通信协议传输的网络数据进行应用识别的应用识别单元。

4.一种网络数据转发方法，所述方法应用在中间设备中用于对网络数据进行应用识别的应用识别单元上，其特征在于，所述方法包括：

接收所述中间设备中内核socket发送的与基于所述应用识别单元对应的通信协议传输的网络数据对应的数据信号，其中，基于不同通信协议传输的网络数据由所述内核socket上的不同的端口接收；

根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别；

将应用识别后的网络数据发送给所述内核socket，以使所述内核socket对所述应用识别后的网络数据进行转发。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别包括：

根据所述数据信号，从所述内核socket中读取网络数据；

对所述网络数据进行应用识别。

6.一种网络数据转发装置，所述装置应用在中间设备中用于实现网络数据转发的内核socket上，其特征在于，所述装置包括：

接收单元，通过所述内核socket上的不同的端口接收基于不同通信协议传输的网络数据；

构造单元，用于根据所述网络数据，构造与所述网络数据对应的数据信号；

发送单元，用于将与所述网络数据对应的数据信号发送给所述中间设备中与所述通信协议对应的应用识别单元，以使所述应用识别单元根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别；

所述接收单元，还用于接收所述应用识别单元发送的应用识别后的网络数据；

转发单元，用于对所述应用识别后的网络数据进行转发。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接收单元，具体用于采用所述内核socket上对应的端口接收网络数据，所述对应的端口为所述内核socket上用于接收基于所述网络数据中通信协议传输的网络数据的端口。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发送单元，具体用于将与所述网络数据对应的数据信号发送给所述中间设备中对应的应用识别单元，所述对应的应用识别单元为所述中间设备中用于对基于所述网络数据中通信协议传输的网络数据进行应用识别的应用识别单元。

9.一种网络数据转发装置，所述装置应用在中间设备中用于对网络数据进行应用识别的应用识别单元上，其特征在于，所述装置包括：

接收单元，用于接收所述中间设备中内核socket发送的与基于所述应用识别单元对应的通信协议传输的网络数据对应的数据信号，其中，基于不同通信协议传输的网络数据由所述内核socket上的不同的端口接收；

识别单元，用于根据所述数据信号，对所述网络数据进行应用识别；

发送单元，用于将应用识别后的网络数据发送给所述内核socket，以使所述内核socket对所述应用识别后的网络数据进行转发。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述识别单元，具体用于根据所述数据信号，从所述内核socket中读取网络数据；对所述网络数据进行应用识别。

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