CN106941430B - 一种基于fpga的可编程精确网络报文构造和发送单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元。其中，命令解析模块对接受到的上位机命令进行解析，并过滤提取所需信息后分别送入信息存储与选择模块和报文发送模块，回送收到命令请求指令给上位机；信息存储与选择模块完成对解析模块提取信息的存储并实时选择所需信息送入报文构造模块；报文构造模块根据输入信息正确构造所需报文存入报文发送模块，并将构造报文产生的反馈信息存入信息存储与选择模块；报文发送模块则根据命令解析模块解析得到的命令完成对报文停、发、发送时序的控制，最终将报文发送至被测设备，并反馈发送端各统计信息给上位机。本发明可编程实现由上位机命令控制的多种发送模式及精确的速率调度，并使用FPGA设计实现，具有高精度、高性能、高可靠性和通用性。

Description

一种基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元
技术领域
本发明属于报文构造单元，具体是一种基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元。
背景技术
在网络基础设施大量建设的情况下，随之而来的是庞大的网络测试需求。无论是在网络通信设备研发，还是在网络建设、日常维护和故障排除等应用场合下，广大工程技术人员都离不开各类网络测试仪器的支持和帮助。网络工程师需要一台具有丰富的功能、优良并具有高可靠性的网络性能测试设备来帮助他对当前网络处于的工作状态进行确定或者对网络所产生的故障进行定位。
国内厂商由于价格等原因，对网络性能进行检测时，主要通过人工进行检测，原因是国内用户对网络测试设备的认识不深，对网络故障的敏感度较低。因此，开发一款具有丰富测试功能、高可靠度、高精度以及高性价比的网络性能测试设备，可以加快国内网络故障检测技术的发展，保证网络设备运行的安全可靠。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元。该单元可产生多种类型的报文，并最高可达千兆速率，适用于各种测试环境和测试要求。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，包括命令解析模块、信息存储与选择模块、报文构造模块以及报文发送模块，命令解析模块完成对接收到的上位机命令进行解析并过滤提取所需信息后分别送入信息存储与选择模块和报文发送模块，并回送收到命令请求指令给上位机；所描述的信息存储与选择模块完成对解析模块提取信息的存储并实时选择所需信息送入报文构造模块；所描述的报文构造模块则根据输入信息正确构造所需报文存入报文发送模块，并将构造报文产生的反馈信息存入信息存储与选择模块；所描述的报文发送模块根据命令解析模块解析得到的命令完成对报文停、发、发送时序的控制，最终将报文发送至被测设备，并反馈发送端各统计信息给上位机。采用CCPV(CMD+CARD+PORT+VALUE)和TLV(Tag+Length+Value)格式，以字节为单位进行处理，可精确传输命令、构造报文内容、控制速率。
命令解析模块根据定义好的协议接收上位机命令并解析命令号执行相应操作，其中最主要的加流命令可解析得到构造报文所需全部信息，存入存储模块，而停发报文等命令则将指令传入发送模块执行相应操作；命令解析模块收到上位机命令后需回送命令给上位机以示收到命令。
信息存储与选择模块分离提取解析模块送入的流信息存入存储器，报文构造时按顺序轮流提取信息送入报文构造模块；并将报文构造模块的反馈信息存储起来等下次调用时送入报文构造模块。
报文构造模块是根据信息存储模块送入的信息产生相应报文字段，按顺序构造成完整的报文后送入发送模块；报文构造模块每产生一个字段就需要存储当下字段的信息于信息存储与选择模块。
报文发送模块按解析模块得到的命令、调度模式、发送模式和速率执行操作，将报文送入接口模块，按一定的时序发送报文。同时报文发送模块统计发送信息，并实时反馈给上位机。
本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明单元采用CCPV(CMD+CARD+PORT+VALUE)和TLV(Tag+Length+Value)格式传输命令，可精确传输命令、构造报文内容、控制速率；并且可通过增加处理协议、增加上位机命令等进行拓展，丰富了本单元的功能。
附图说明
图1是本发明的总体结构图。
图2是命令解析模块结构图。
图3是信息存储与选择模块结构图。
图4是报文构造模块结构图。
图5是报文发送模块结构图。
图6是命令格式图。
具体实施方式
本发明一种基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，包括命令解析模块、信息存储与选择模块、报文构造模块以及报文发送模块，其中：
所述命令解析模块根据定义好的协议接收上位机命令，并解析命令号执行相应操作，其中加流命令解析得到构造报文所需全部信息，存入存储模块，而停发报文命令则将指令传入发送模块执行相应操作；命令解析模块收到上位机命令后需回送命令给上位机以示收到命令。
所述信息存储与选择模块分离提取解析模块送入的流信息存入存储器，报文构造时按顺序轮流提取信息送入报文构造模块；并将报文构造模块的反馈信息存储起来等下次调用时送入报文构造模块。
所述报文构造模块根据信息存储模块送入的信息产生相应报文字段，按顺序构造成完整的报文后送入发送模块；报文构造模块每产生一个字段则需要存储当下字段的信息于信息存储与选择模块。
所述报文发送模块按命令解析模块得到的命令、调度模式、发送模式和速率执行操作，将报文送入其内部的发送接口模块，按一定的时序发送报文；同时报文发送模块统计发送信息，并实时反馈给上位机。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，由命令解析模块、信息存储与选择模块、报文构造模块以及报文发送模块组成，具体结构如图1所示。本发明以图1所示结构为例，说明发明的具体实施方式。下面对各部分结构进行详细介绍：
命令解析模块，如图2所示，由接收模块、解析模块和命令回送组成。接收模块接受上位机命令，命令经转换后送入解析模块。解析模块按数据协议(如图6所示)读取命令号、卡板号、端口号指示相应模块响应命令。当命令为加流命令时，需将流内容送入信息存储模块；上位机控制命令经解析后送入发送模块执行相应操作。解析模块收到命令需返回特定指令给上位机以示命令收到。
信息存储与选择模块，如图3所示，由信息提取模块、存储模块和选择模块组成。信息提取模块将解析模块送入的信息按要求刷选后送入存储模块，由存储模块按顺序存入存储器。选择模块则在开始组帧后根据要求提取各存储器内容依次送入报文构造模块。构造报文时报文构造模块会反馈一些信息也需存入存储模块，组帧时通过选择模块送入报文构造模块。
报文构造模块，如图4所示，由报文字段选择、报文字段构造和报文整合存储模块组成。报文由需构造字段和非构造字段组成，非构造字段由存储模块直接送入报文整合存储模块，需构造字段则需经过报文字段构造模块后再进入报文整合存储模块，并将相应信息反馈存入存储模块。报文整合存储模块则将收到的报文字段组合成报文并填入相应校验字段后存入存储模块，开始发流时将报文送入发送模块等待发送。需构造字段会产生反馈信息需送入存储模块，。
报文发送模块，如图5所示，由发送控制模块、发送接口模块和信息回送模块组成。发送控制模块是指报文构造完成后需按照上位机给定的发送模式、调度模式和发送速率输出报文，这些要求以及停发等指令有命令解析模块解析相应命令得到。发送接口模块是将报文按接口时序产生送入接口。信息回送模块是统计发送数据，并按协议返回信息给上位机。
命令格式，如图6所示。这是上位机与FPGA之间的通信协议，用以传输命令，卡号，端口号和其他内容。本命令格式使上位机可同时控制多个卡板、多个端口同时进行操作，使命令传输可靠精确，并且具有很强的可拓展性。

Claims (7)

1.一种基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，其特征在于：包括基于FPGA的命令解析模块、基于FPGA的信息存储与选择模块、基于FPGA的报文构造模块、基于FPGA的报文发送模块，其中：
命令解析模块，对接收到的上位机命令进行解析并过滤提取所需信息，分别送入信息存储与选择模块和报文发送模块，并回送收到命令请求指令给上位机；
信息存储与选择模块，对解析模块提取信息进行存储，并实时选择所需信息送入报文构造模块；
报文构造模块，根据输入信息构造所需报文存入报文发送模块，并将构造报文产生的反馈信息存入信息存储与选择模块；
报文发送模块，根据命令解析模块解析得到的命令完成对报文停、发、发送时序的控制，最终将报文发送至被测设备，并反馈发送端各统计信息给上位机；
上位机与FPGA之间采用CCPV报文的报文格式来传递命令与统计，该CCPV报文中包含CMD、CARD、PORT和VALUE四个字段，其中，CMD表示命令号，CARD表示卡号，PORT表示端口号，VALUE表示其他内容，并且，将TLV用于CCPV中的Value字段中来构造其他内容；FPGA模块以字节为单位进行处理。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，其特征在于：所述命令解析模块由接口模块、解析模块和命令回送组成；接口模块接受上位机命令，命令经转换后送入解析模块；解析模块按定义好的数据协议读取命令号、卡板号、端口号指示相应模块响应命令；当命令为加流命令时，将流内容送入信息存储模块；上位机控制命令经解析后送入发送模块执行相应操作；解析模块收到命令后命令回送返回特定指令给上位机以示命令收到。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，其特征在于：所述信息存储与选择模块由信息提取模块、存储模块和选择模块组成；信息提取模块将解析模块送入的信息按要求刷选后送入存储模块，由存储模块按顺序存入存储器；选择模块则在开始组帧后根据要求提取各存储器内容依次送入报文构造模块；构造报文时报文构造模块反馈信息并存入存储模块，组帧时通过选择模块送入报文构造模块。
4.根据权利要求1所描述的基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，其特征在于：所述报文构造模块由报文字段选择、报文字段构造和报文整合存储模块组成；报文由需构造字段和非构造字段组成，非构造字段由存储模块直接送入报文整合存储模块，需构造字段由报文字段选择模块按顺序选择后送入报文字段构造，构造完成的报文内容再送入报文整合存储模块，并将相应信息反馈存入存储模块；报文整合存储模块则将收到的报文字段组合成报文，并填入相应校验字段后存入存储模块，开始发流时将报文送入发送模块等待发送；需构造字段产生反馈信息送入存储模块。
5.根据权利要求1所述的基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，其特征在于：所述报文发送模块由发送控制模块、发送接口模块和信息回送模块组成；报文构造完成后发送控制模块按照上位机给定的发送模式、调度模式和发送速率输出报文，发送接口模块将报文按接口时序产生送入接口；信息回送模块统计发送数据，并按协议返回信息给上位机。
6.根据权利要求1所述的基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，其特征在于：所述TLV命令格式是本单元内部的通信协议，所有上位机与FPGA之间的通信均采用CCPV和TLV的命令格式，TLV包含Tag、Length和Value三个字段，保证数据传递与处理的统一性。
7.根据权利要求5所述的基于FPGA的可编程精确网络报文构造和发送单元，其特征在于：所述上位机给定的发送模式、调度模式和发送速率以及停发指令由命令解析模块解析相应命令得到。
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