CN106656909A - 传输装置及其传输方法 - Google Patents

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Abstract

本案提供一种用以预处理系统记忆体的资料封包成片段资料封包的传输装置。传输装置包括传输引擎以及资料记忆体。传输引擎包括标头暂存器、分段控制器以及加密单元。标头暂存器储存资料封包的IP标头、UDP标头、QUIC公开标头以及QUIC私密标头。分段控制器将资料封包的负载资料分割为片段负载资料。加密单元加密QUIC私密标头与片段负载资料成加密资料。资料记忆体自传输引擎接收IP标头、UDP标头、QUIC公开标头及加密资料，并组合成片段资料封包。

Description

传输装置及其传输方法
技术领域
本案是关于一种传输装置，且特别是一种支援QUIC(Quick UDPInternet Connection)通讯协定的传输装置及其传输方法。
背景技术
随着网络的快速发展，目前已经出现数种网络协定以支援多样化的服务需求。举例来说，传输控制协定与网际协定(TCP/IP)便是网络通讯协定中最常见的一种，用以规划将资料应该如何封装、寻址、传输、路由以及在目的地如何接收。此外，近年来又发展出了一套QUIC通讯协定。
QUIC通讯协定是一种基于UDP协定的低时延的网络传输层协定。相较于TCP/IP协定，QUIC通讯协定的传输效率更高。于支援QUIC通讯协定的通讯装置中，通讯装置需要先将资料封包分割成复数个片段资料封包，其中该些片段资料封包的大小小于QUIC通讯协定所规定的最大传输单元。接着，通讯装置对每一个片段资料封包进行加密。在完成加密后，通讯装置的传输器逐笔读取加密后的片段资料封包，并将该些加密后的片段资料封包传输给其他通讯装置。
目前的通讯装置是利用通讯装置的中央处理器(CPU)对资料封包进行分割，因需加密每一个片段资料封包，中央处理器的使用率将提高，且目前的通讯装置需要耗费通讯装置的系统记忆体的储存空间来储存资料封包的标头，造成系统记忆体无法储存其他资料。
发明内容
本案实施例提供一种传输装置。所述传输装置用以预处理系统记忆体的资料封包成至少一片段资料封包。所述传输装置包括传输引擎以及资料记忆体。传输引擎包括标头暂存器、分段控制器以及加密单元。标头暂存器用以储存资料封包的IP标头、UDP标头、QUIC公开标头以及QUIC私密标头。分段控制器用以将资料封包的负载资料分割为至少一片段负载资料。加密单元用以加密QUIC私密标头与至少一片段负载资料成至少一加密资料。资料记忆体自传输引擎接收IP标头、UDP标头、QUIC公开标头及至少一加密资料，并将IP标头、UDP标头、QUIC公开标头及至少一加密资料组合成至少一片段资料封包。
本案实施例提供一种传输方法。所述传输方法适用于一传输装置。传输装置包括传输引擎与资料记忆体，且传输引擎包括标头暂存器、分段控制器与加密单元。所述传输方法包括以下步骤。步骤A：获取资料封包。步骤B：将资料封包的IP标头、UDP标头、QUIC公开标头以及QUIC私密标头存入标头暂存器。步骤C：于分段控制器将资料封包的负载资料分割为至少一片段负载资料。步骤D：于加密单元加密QUIC私密标头与至少一片段负载资料成至少一加密资料。步骤E：接收IP标头、UDP标头、QUIC公开标头及至少一加密资料。步骤F：将IP标头、UDP标头、QUIC公开标头以及至少一加密资料组合成至少一片段资料封包。
综上所述，本案实施例所提供的传输装置及其传输方法可以透过传输装置对资料封包做分割与加密，以产生至少一片段资料封包。只要搭载本案实施例所提供的传输装置，通讯装置的中央处理器的工作量可以被减少，进而降低中央处理器的利用率。此外，片段资料封包是储存于传输装置的资料记忆体，故系统记忆体并不需要消耗储存空间来暂存片段资料封包。
为使能更进一步了解本案的特征及技术内容，请参阅以下有关本案的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本案，而非对本案的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1是本案实施例提供的传输装置的系统方块图。
图2是本案实施例提供的资料封包的示意图。
图3A是本案实施例提供的片段负载资料的示意图。
图3B是本案实施例提供的片段资料封包的示意图。
图4是本案实施例提供的传输方法的流程图。
【符号说明】
1：传输装置
2：系统记忆体
10：传输引擎
11：资料记忆体
20：IP标头
21：UDP标头
22：QUIC公开标头
23：QUIC私密标头
24：负载资料
24_1：第一片段负载资料
24_2：第二片段负载资料
24_3：第三片段负载资料
25_1：第一加密资料
25_2：第二加密资料
25_3：第三加密资料
101：标头暂存器
102：分段控制器
103：加密单元
104：标头处理单元
400：传输方法
S401～S410：步骤流程
具体实施方式
参阅图1，图1是本案实施例提供的传输装置的系统方块图。传输装置1包括传输引擎10以及资料记忆体11。传输引擎10包括标头暂存器101、分段控制器102、加密单元103以及标头处理单元104。传输引擎10耦接于资料记忆体11，且传输引擎10还耦接于系统记忆体2。标头暂存器101、分段控制器102、加密单元103以及标头处理单元104彼此相互耦接。
传输装置1可设置于一般的通讯装置，例如计算机或是智能型手机等可支援QUIC(Quick UDP Internet Connection)通讯协定的通讯装置。传输装置1用以预处理通讯装置的系统记忆体2中储存的资料封包，并将资料封包处理成至少一片段资料封包。系统记忆体2可以为任一种固态储存媒体，用以储存通讯装置的资料封包，并通知传输引擎10资料封包的储存位置与封包大小。
请配合参阅图2，图2是本案实施例提供的资料封包的示意图。资料封包包括IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22、QUIC私密标头23以及负载资料(payload)24。IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22以及QUIC私密标头23各自包括封包传输过程中需要用到的资讯，例如封包大小、来源地址、目的地址、使用的传输协定等资讯。负载资料24则包括通讯装置实际上欲传输的资讯。IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22、QUIC私密标头23以及负载资料24所包含的资讯为所属技术领域具通常知识者在网络通讯系统中常用的技术，故在此不再赘述。
于本实施例中，IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22、QUIC私密标头23以及负载资料24是依序排列而组成资料封包。然而，本案并不以此为限，于其他实施例中，资料封包的结构可依实际情况而有所变动。
复参阅图1，传输引擎10用以自系统记忆体2获取资料封包，并对资料封包进行分割与加密，以产生至少一片段资料封包。
标头暂存器101包含适当的逻辑、电路和/或编码，用以储存资料封包的IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22以及QUIC私密标头23，并将QUIC私密标头23输出至加密单元103。
除此之外，在组合每一个片段资料封包的期间，标头暂存器101还将IP标头20、UDP标头21及QUIC公开标头22输出至资料记忆体11，以供资料记忆体11根据IP标头20、UDP标头21及QUIC公开标头22产生至少一片段资料封包。
分段控制器102包含适当的逻辑、电路和/或编码，用以接收负载资料24，并根据QUIC通讯协定所规定的最大传输单元(max transmit unit，MTU)对负载资料24进行分割，并产生至少一片段负载资料。接着，分段控制器102将片段负载资料输出至加密单元103。
加密单元103包含适当的逻辑、电路和/或编码，用以接收QUIC私密标头23以及片段负载资料，并根据加密标准加密QUIC私密标头23与至少一片段负载资料成至少一加密资料。举例来说，加密单元103根据进阶加密标准(Advanced Encryption Standard，AES)或Salsa20加密标准分别加密QUIC私密标头23与每一个片段负载资料。接着，加密单元103将加密资料输出至资料记忆体11。
此外，在组合每一个片段资料封包的期间，加密单元103还将每一个加密资料储存至资料记忆体11，接着片段资料封包由资料记忆体11输出。
标头处理单元104包含适当的逻辑、电路和/或编码，用以更新储存于资料记忆体11的每一个片段资料封包的IP标头20与UDP标头21的校对和(checksum)。而更新IP标头20与UDP标头21的校对和为所属技术领域具通常知识者，在网络通讯系统中常用的技术，故在此不再赘述。
资料记忆体11例如为任一种固态储存媒体，用以自传输引擎10接收IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22及至少一加密资料，并将IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22及至少一加密资料组合成至少一片段资料封包。
以下将针对传输引擎10产生片段资料封包的流程做进一步介绍。配合图1、2，参阅图3A、3B，图3A是本案实施例提供的片段负载资料的示意图。图3B是本案实施例提供的片段资料封包的示意图。在从系统记忆体2获取资料封包后，标头暂存器101储存资料封包的IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22以及QUIC私密标头23，并将IP标头20、UDP标头21及QUIC公开标头22输出至资料记忆体11。同时，标头暂存器101将QUIC私密标头23输出至加密单元103。值得一提的是，标头暂存器101会依照负载资料24被分割后所产生的片段负载资料的数量输出对应数量的IP标头20、UDP标头21及QUIC公开标头22给资料记忆体11。
另一方面，分段控制器102对负载资料24进行分割，并产生至少一片段负载资料。以本实施例来说，负载资料24被分割成三个片段负载资料24_1、24_2、24_3(如图3A所示)。接着，分段控制器102依序将该些片段负载资料24_1、24_2、24_3输出至加密单元103。
加密单元103接收QUIC私密标头23以及第一片段负载资料24_1，并加密QUIC私密标头23与第一片段负载资料24_1成第一加密资料25_1。接着，加密单元103将第一加密资料25_1输出至资料记忆体11。
在接收标头暂存器101提供的IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22以及加密单元103提供的第一加密资料25_1之后，资料记忆体11将IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22以及第一加密资料25_1组合成图3B所示的第一片段资料封包。
标头处理单元104更新第一片段资料封包的IP标头20与UDP标头21的校对和，以完成第一片段资料封包。最后，资料记忆体11将第一片段资料封包输出至其他通讯装置。
将第一片段资料封包输出后，传输引擎10确认是否所有的片段负载资料皆被处理成片段资料封包。由于第二片段负载资料24_2与第三片段负载资料24_3还没有被组合成片段资料封包，标头暂存器101再次提供IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22至资料记忆体11，且提供QUIC私密标头23给加密单元103。
另一方面，分段控制器102输出第二片段负载资料24_2给加密单元103。加密单元103加密QUIC私密标头23与第二片段负载资料24_2成第二加密资料25_2。接着，加密单元103将第二加密资料25_2输出至资料记忆体11。资料记忆体11再将IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22以及第二加密资料25_2组合成图3B所示的第二片段资料封包，接着资料记忆体11将第二片段资料封包输出至其他通讯装置。
同样地，由于第三片段负载资料24_3还没有被组合成片段资料封包，传输引擎10会重复上述步骤，并加密QUIC私密标头23与第三片段负载资料24_3成第三加密资料25_3。接着资料记忆体11将第三加密资料25_3以及标头暂存器101提供的IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22组合成第三片段资料封包，并将第三片段资料封包输出至其他通讯装置。
至此，由资料封包的负载资料24分割出来的该些片段负载资料24_1、24_2、24_3都已被组合成片段资料封包。传输装置1接着向系统记忆体2获取下一个资料封包，并重复上述步骤，以预处理资料封包成至少一片段资料封包。
本案实施例所提供的传输装置1可以协助系统记忆体2对资料封包进行分割与加密，进而产生至少一片段资料封包。通讯装置的中央处理器(图未绘示)只要将资料封包存入系统记忆体2即可，而不需要对资料封包做额外的处置。因此，通讯装置的中央处理器的利用率可以有效地降低。此外，片段资料封包是储存于传输装置1的资料记忆体11，故系统记忆体2并不需要消耗储存空间来暂存片段资料封包。
值得一提的是，于其他实施例中，传输引擎10亦可不包括标头处理单元104。标头处理单元104被设置在传输装置1之外，且耦接于传输引擎10以及资料记忆体11。标头处理单元104可以在资料记忆体11组合片段资料封包的期间，从外部更新每一个片段资料封包的IP标头20与UDP标头21的校对和。
或者，于其他实施例中，传输引擎10亦可不包括加密单元103以及标头处理单元104。加密单元103以及标头处理单元104皆被设置在传输装置1之外，且各自耦接于传输引擎10以及资料记忆体11。加密单元103可以接收标头暂存器101提供的QUIC私密标头23以及分段控制器102提供的片段负载资料，并加密QUIC私密标头23与片段负载资料成加密资料，接着再将加密资料输出至资料记忆体11。资料记忆体11根据IP标头20、UDP标头21、QUIC公开标头22及加密资料组合成片段资料封包。标头处理单元104接着更新每一个片段资料封包的IP标头20与UDP标头21的校对和，以完成每一个片段资料封包。
参阅图4，图4是本案实施例提供的传输方法的流程图。图4所提供的传输方法400是用于前述的传输装置1。于步骤S401，传输装置自系统记忆体获取资料封包。于步骤S402，传输装置将资料封包的IP标头、UDP标头、QUIC公开标头以及QUIC私密标头存入传输装置的标头暂存器。于步骤S403，传输装置的分段控制器将资料封包的负载资料分割为至少一片段负载资料。
于步骤S404，标头暂存器将IP标头、UDP标头以及QUIC公开标头输出至传输装置的资料记忆体。此外，标头暂存器还将QUIC私密标头输出至传输装置的加密单元。另一方面，分段控制器将其中一个片段负载资料输出至加密单元。于步骤S405，加密单元加密QUIC私密标头与片段负载资料成加密资料。于步骤S406，加密单元将加密资料输出至资料记忆体。
于步骤S407，资料记忆体接收IP标头、UDP标头、QUIC公开标头以及加密资料，并将IP标头、UDP标头、QUIC公开标头以及加密资料组合成片段资料封包。于步骤S408，标头处理单元更新储存于资料记忆体的片段资料封包的IP标头与UDP标头的校对和。于步骤S409，资料记忆体将片段资料封包输出至其他通讯装置。于步骤S410，传输装置判断是否所有的片段负载资料皆被处理成片段资料封包。若所有的片段负载资料皆被处理成片段资料封包，回到步骤S401，并从系统记忆体中获取下一个资料封包。若还有片段负载资料还没有被处理成片段资料封包，回到步骤S404，使得资料记忆体继续将剩余的片段负载资料处理成片段资料封包。
综上所述，本案实施例所提供的传输装置及其传输方法可以透过传输装置对资料封包做分割与加密，以产生至少一片段资料封包。只要搭载本案实施例所提供的传输装置，通讯装置的中央处理器的工作量可以被减少，进而降低中央处理器的利用率。
由于传输装置包括标头暂存器，系统记忆体不需要花费空间暂存资料封包的标头。此外，片段资料封包是储存于传输装置的资料记忆体，故系统记忆体不需要花费储存空间来存放每一个片段资料封包。因此，系统记忆体可以释放更多储存空间来储存其他资料，使得系统记忆体的储存空间可以更灵活地被运用。
以上所述，仅为本案最佳的具体实施例，惟本案的特征并不局限于此，任何熟悉该项技艺者在本案的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在以下本案的专利范围。

Claims (10)

1.一种传输装置，用以预处理一系统记忆体的一资料封包成至少一片段资料封包，包括：
一传输引擎，包括：
一标头暂存器，用以储存该资料封包的一IP标头、一UDP标头、一QUIC公开标头以及一QUIC私密标头；
一分段控制器，用以将该资料封包的一负载资料分割为至少一片段负载资料；以及
一加密单元，用以加密该QUIC私密标头与该至少一片段负载资料成至少一加密资料；
一资料记忆体，自该传输引擎接收该IP标头、该UDP标头、该QUIC公开标头及该至少一加密资料，其中，该IP标头、该UDP标头、该QUIC公开标头及该至少一加密资料组合成该至少一片段资料封包。
2.根据权利要求1所述的传输装置，其中在组合成该至少一片段资料封包的每一者期间，该标头暂存器更用以将该IP标头、该UDP标头及该QUIC公开标头输出至该资料记忆体，使得该IP标头、该UDP标头及该QUIC公开标头分别与该至少一加密资料的每一者组合成该至少一片段资料封包的之一者。
3.根据权利要求1所述的传输装置，其中该加密单元更用以将该至少一加密资料的每一者储存至该资料记忆体，使得该IP标头、该UDP标头及该QUIC公开标头分别与该至少一加密资料的每一者组合成该至少一片段资料封包的之一者。
4.根据权利要求1所述的传输装置，其中该传输引擎还包括：
一标头处理单元，用以更新储存于该资料记忆体的该至少一片段资料封包每一者的该IP标头与该UDP标头的校对和。
5.根据权利要求1所述的传输装置，其中该分段控制器根据一QUIC通讯协定所规定的一最大传输单元(max transmit unit，MTU)对该负载资料进行分割。
6.一种通讯传输方法，适用于一传输装置，该传输装置包括一传输引擎与一资料记忆体，且该传输引擎包括一标头暂存器，该传输方法包括：
步骤A：获取一资料封包；
步骤B：将该资料封包的一IP标头、一UDP标头、一QUIC公开标头以及一QUIC私密标头存入该标头暂存器；
步骤C：将该资料封包的一负载资料分割为至少一片段负载资料；
步骤D：加密该QUIC私密标头与该至少一片段负载资料成至少一加密资料；
步骤E：藉由该资料记忆体接收该IP标头、该UDP标头、该QUIC公开标头及该至少一加密资料；以及
步骤F：将该IP标头、该UDP标头、该QUIC公开标头以及该至少一加密资料组合成至少一片段资料封包。
7.根据权利要求6所述的传输方法，其中步骤B还包括：
步骤B-1：在组合成该至少一片段资料封包的每一者期间，于该标头暂存器将该IP标头、该UDP标头及该QUIC公开标头输出至该资料记忆体，使得该IP标头、该UDP标头及该QUIC公开标头分别与该至少一加密资料的每一者组合成该至少一片段资料封包的之一者。
8.根据权利要求6所述的传输方法，其中步骤D还包括：
步骤D-1：该传输引擎的一加密单元更用以将该至少一加密资料的每一者储存至该资料记忆体，使得该IP标头、该UDP标头及该QUIC公开标头分别与该至少一加密资料的每一者组合成该至少一片段资料封包的之一者。
9.根据权利要求6所述的传输方法，其中该传输方法还包括：
步骤G：透过该传输引擎的一标头处理单元更新储存于该资料记忆体的该至少一片段资料封包每一者的该IP标头与该UDP标头的校对和。
10.根据权利要求6所述的传输方法，其中该传输方法还包括：
步骤H：判断是否所有的该片段负载资料皆被处理成该至少一片段资料封包，当至少一该片段负载资料还未被处理成该至少一片段资料封包，回到步骤D，以产生下一个片段资料封包。
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