CN107070906A - 一种支持网络演进的报文解析装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于计算机网络设备领域，具体的涉及一种支持网络演进的报文解析装置及方法，装置包括：类型域初始器、类型域偏移量提取器、类型域提取器、偏移量提取器和匹配域提取器，类型域初始器分别与类型域偏移量提取器和类型域提取器相连，类型域提取器与偏移量提取器相连，偏移量提取器与匹配域提取器相连，匹配域提取器输出n个匹配域。本发明通过向报文解析器中加入用户可配置的存储单元，提高了报文解析器的灵活性，通过用户添加自定义报文格式信息，实现新格式报文的解析；本发明专门引入了一种支持网络演进的报文解析装置，提升了交换设备中报文解析的灵活性，可以实现用户自定义报文格式在交换设备中的解析。
Description
技术领域
本发明属于计算机网络设备领域，具体的涉及一种支持网络演进的报文解析装置及方法。
背景技术
传统的网络体系难以适应用户不断增长的需求，新的网络功能如NDN、VxLAN随之涌现。这些功能定义了新的网络功能，对网络设备在解析、处理等方面的处理能力有了新的需求。然而受到网络设备厂商和协议开发环境的限制，新型功能设备的开发和部署面临诸多困难。如果网络设备能够在解析、匹配、动作等方面支持用户定制，那么将大大降低新型网络功能的试验和部署难度，从而为网络的创新和演进提供一个更加开放的平台。
为支持网络功能的快速创新和部署，网络设备首先要能够支持灵活的报文解析，以便提取出功能所需的匹配域。目前，数据平面提出了可编程实现方案，例如，CAFE、SwitchBlade等方案提出了支持报文头部任意比特域组合的结构，初步实现了用户自定义的匹配域提取方式。刘中金等人提出了弹性协议可定制的网络数据平面结构及其映射算法，简称EPC (Elastic Protocol Customizable)，通过在解析模块中利用RAM实现对匹配域偏移量的缓存，从而利用偏移量将所需的匹配域信息提取，实现匹配域的用户定义，但是可扩展性较弱。
发明内容
本发明针对现有技术存在不能很好地满足网络设备在解析、处理等方面的处理能力有了新的需求，不持之网络设备能够在解析、匹配、动作等方面支持用户定制等问题，提出一种支持网络演进的报文解析装置及方法。
本发明的技术方案是：一种支持网络演进的报文解析装置，包括：类型域初始器、类型域偏移量提取器、类型域提取器、偏移量（匹配域偏移量及下一类型域偏移量）提取器和匹配域提取器，类型域初始器分别与类型域偏移量提取器和类型域提取器相连，类型域提取器与偏移量提取器相连，偏移量提取器与匹配域提取器相连，匹配域提取器输出n个匹配域；其中，
类型域初始器，用于接收报文后，初始化当前报文头部的类型数值代码；
类型域偏移量提取器，用于根据报文头部的类型域数值代码，找到其类型域偏移量信息储存位置，并提取该类型域的偏移量信息，包括起始位置信息和终止位置信息；
类型域提取器，用于根据所输入的类型域偏移量信息即起始位置和终止位置，从报文头部中提取类型域的值；
偏移量提取器包括：匹配域偏移量提取器和下一类型域偏移量提取器，用于（1）将类型域信息输入TCAM，从TCAM中存储的多种类型域信息中查找匹配，找到与当前输入的类型域相符合的匹配字段后输出该字段的匹配结果，并且将匹配结果送往RAM中；（2）RAM中事先存储了每一种类型域所对应的匹配域偏移量信息和下一类型域偏移量信息，根据TCAM匹配结果，找到在RAM中对应储存的匹配域偏移量信息和下一类型域偏移量信息；
匹配域提取器，用于根据输入的匹配域偏移量即起始位置和终止位置，在报文头部中提取出匹配域的值，输出该匹配域信息。
所述的支持网络演进的报文解析装置，所述下一类型域偏移量提取器根据下一类型域偏移量信息判断是否解析过程结束，若结束，则不做后续解析，若没有结束，则将下一类型域偏移量信息输入到类型域提取器进行进一步解析。
一种支持网络演进的报文解析方法，包括以下步骤：
类型域初始器接收报文并初始化报文头部的类型；
类型域偏移量提取器提取报文头部的第一个类型域偏移量；
类型域提取器根据类型域偏移量提取出类型域；
匹配域偏移量提取器将类型域值输入到TCAM中进行查找，并将查找结果反馈到RAM中；
下一类型域偏移量提取器从RAM中提取匹配域和下一类型域偏移量信息；
匹配域提取器根据偏移量信息提取匹配域，输出下一类型域偏移量信息。
所述的支持网络演进的报文解析方法，所述匹配域偏移量提取器将类型域值输入到TCAM中进行查找，并将查找结果反馈到RAM中，具体为：将类型域信息输入TCAM，从TCAM中存储的多种类型域信息中查找匹配，找到与当前输入的类型域相符合的匹配字段后输出该字段的匹配结果，并且将匹配结果送往RAM中。
所述的支持网络演进的报文解析方法，所述下一类型域偏移量提取器从RAM中提取匹配域和下一类型域偏移量信息，具体为：RAM中事先存储了每一种类型域所对应的匹配域偏移量信息，根据TCAM匹配操作后提供的类型域信息，找到其在RAM中对应储存的匹配域偏移量信息。
所述的支持网络演进的报文解析方法，所述匹配域提取器根据偏移量信息提取匹配域，输出下一类型域偏移量信息具体包括：
根据RAM中储存的匹配域偏移量信息，在报文中定位出匹配域字段所在的起始位置和终止位置，并根据起始位置和终止位置提取出匹配域；
根据RAM中存储的下一类型域偏移量信息，进一步向后读取报文，在报文中定位出下一类型域字段所在的起始位置和终止位置，判断是否送往类型域提取器进一步解析报文。
本发明的有益效果是：本发明通过向报文解析器中加入用户可配置的存储单元，提高了报文解析器的灵活性，通过用户添加自定义报文格式信息，实现新格式报文的解析；本发明专门引入了一种支持网络演进的报文解析装置，本发明的技术方案主要是为了提升交换设备中报文解析的灵活性，采用本发明可以实现用户自定义报文保温格式在交换设备中的解析；本发明的基本原理是将报文头部的类型域和匹配域信息缓存在TCAM和RAM中，通过迭代的机制一步一步实现报文头部的不同协议内容的解析；通过本发明装置可以有效地实现报文格式的用户自定义，使硬件交换设备能够灵活支持用户自定义报文格式的解析，通过采用本装置实现的解析器，可以方便实现新协议的硬件部署和新网络协议的开发测试，以适应高速发展的网络技术。
附图说明
图1为本发明所提的一种支持网络演进的报文解析装置结构示意图；
图2为本发明的报文解析装置的处理流程示意图；
图3为本发明的报文解析装置的解析过程举例;
图中，1为类型域初始器，2为类型域偏移量提取器，3为类型域提取器，4为匹配域偏移量和下一类型域偏移量提取器，5为匹配域提取器。
具体实施方式
实施例1：结合图1-图3，一种支持网络演进的报文解析装置，包括：类型域初始器、类型域偏移量提取器、类型域提取器、偏移量（匹配域偏移量及下一类型域偏移量）提取器和匹配域提取器，类型域初始器分别与类型域偏移量提取器和类型域提取器相连，类型域提取器与偏移量提取器相连，偏移量提取器与匹配域提取器相连，匹配域提取器输出n个匹配域；其中，
类型域初始器，用于接收报文后，初始化当前报文头部的类型数值代码；
类型域偏移量提取器，用于根据报文头部的类型域数值代码，找到其类型域偏移量信息储存位置，并提取该类型域的偏移量信息，包括起始位置信息和终止位置信息；
类型域提取器，用于根据所输入的类型域偏移量信息即起始位置和终止位置，从报文头部中提取类型域的值。
偏移量提取器包括：匹配域偏移量提取器和下一类型域偏移量提取器，用于（1）将类型域信息输入TCAM，从TCAM中存储的多种类型域信息中查找匹配，找到与当前输入的类型域相符合的匹配字段后输出该字段的匹配结果，并且将匹配结果送往RAM中；（2）RAM中事先存储了每一种类型域所对应的匹配域偏移量信息和下一类型域偏移量信息，根据TCAM匹配结果，找到在RAM中对应储存的匹配域偏移量信息和下一类型域偏移量信息。
匹配域提取器，用于根据输入的匹配域偏移量即起始位置和终止位置，在报文头部中提取出匹配域的值，输出该匹配域信息。
所述的支持网络演进的报文解析装置，所述下一类型域偏移量提取器根据下一类型域偏移量信息判断是否解析过程结束，若结束，则不做后续解析，若没有结束，则将下一类型域偏移量信息输入到类型域提取器进行进一步解析。
一种支持网络演进的报文解析方法，包括以下步骤：
类型域初始器接收报文并初始化前报文头部的类型；
类型域偏移量提取器提取报文头部第一个类型域偏移量；
类型域提取器根据类型域偏移量提取出类型域；
匹配域偏移量提取器将类型域值输入到TCAM中进行查找，并将查找结果反馈到RAM中；
下一类型域偏移量提取器从RAM中提取匹配域和下一类型域偏移量信息；
匹配域提取器根据偏移量信息提取匹配域，输出下一类型域偏移量信息。
所述的支持网络演进的报文解析方法，所述匹配域偏移量提取器将类型域值输入到TCAM中进行查找，并将查找结果反馈到RAM中，具体为：将类型域信息输入TCAM，从TCAM中存储的多种类型域信息中查找匹配，找到与当前输入的类型域相符合的匹配字段后输出该字段的匹配结果，并且将匹配结果送往RAM中。
所述的支持网络演进的报文解析方法，所述下一类型域偏移量提取器从RAM中提取匹配域和下一类型域偏移量信息，具体为：RAM中事先存储了每一种类型域所对应的匹配域偏移量信息，根据TCAM匹配操作后提供的类型域信息，找到其在RAM中对应储存的匹配域偏移量信息。
所述的支持网络演进的报文解析方法，所述匹配域提取器根据偏移量信息提取匹配域，输出下一类型域偏移量信息具体包括：
根据RAM中储存的匹配域偏移量信息，在报文中定位出匹配域字段所在的起始位置和终止位置，并根据起始位置和终止位置提取出匹配域；
根据RAM中存储的下一类型域偏移量信息，进一步向后读取报文，在报文中定位出下一类型域字段所在的起始位置和终止位置，判断是否送往类型域提取器进一步解析报文。
实施例2，结合图1-图3，一种支持网络演进的报文解析装置，主要有五部分构成：类型域初始器、类型域偏移量提取器、类型域提取器、匹配域偏移量和下一类型域偏移量提取器以及匹配域提取器。类型域初始器，主要用于初始化类型域中第一个域的偏移、长度信息，用于辅助报文进入解析过程；类型域偏移量提取器负责配合类型域初始器，存储第一个类型域的相应偏移信息；类型域提取器工作于整个报文解析过程，负责根据类型域偏移信息不断提取出报文头部的下一层类型域；匹配域偏移量和下一类型域偏移量提取器主要负责根据已经确定的类型域，找到其对应的匹配域偏移量，并将匹配域偏移量信息提供给匹配域提取器，同时，本模块再确定匹配域偏移量信息同时也提取出下一类型域信息，以保证报文解析过程层层递进；匹配域提取器主要根据接收的匹配域偏移量信息在报文中提取出匹配域。
图2给出了本发明的主要工作过程，结合图3给出的报文格式给出如下工作过程实例：
假设1： 硬件设备的物理网卡是以太网网卡；
假设2： 接收到的报文头部格式是如图3所示报文格式；
假设3：匹配域所关心的内容是源MAC地址、目的IP地址、源TCP地址；
步骤1：根据物理网卡接收到的报文初始化当前报文类型为以太网报文，类型域数值代码为0；
步骤2：类型域初始器中储存了当前支持的以太网报文类型域偏移量信息，直接从寄存器中读取初始类型域偏移量信息，包括类型域起始位置第0bit和终止位置第0bit；
步骤3：根据步骤2中得到的类型域偏移量信息确定类型域的值为0；
步骤4：将步骤三提取的值添加前缀标号0000送往TCAM中进行查找操作，得到查找结果，该结果用于表示RAM地址；
步骤5：在RAM中根据步骤4提供的地址读取存储内容，即匹配域偏移量信息（根据假设3此时为源MAC地址偏移量信息）起始位置第1bit和终止位置第48bit，下一类型域偏移量信息（即Ethertype偏移量信息）起始位置第97bit和第112bit；
步骤6：根据步骤5提供的匹配域偏移量信息提取宽度为48bit的源MAC地址，输出此匹配域；
步骤7：根据下一类型域偏移量信息（即Ethertype字段偏移量信息）起始位置第97bit和第112bit提取类型域内容为十六进制0800，即二进制0000_1000_0000_0000，添加四位前缀标号a (如0001)送往TCAM中进行查找操作，得到的查找结果作为RAM寻址的地址；
步骤8：在RAM中根据步骤7提供的地址读取存储内容，即匹配域偏移量信息（根据假设3此时为目的IP地址偏移量信息）起始位置第241bit和终止位置第272bit，下一类型与偏移量信息（即IP protocol字段偏移量信息）起始位置第185bit和终止位置第192bit；
步骤9：根据步骤8提供的匹配域偏移量信息提取宽度为32bit的目的IP地址，输出此匹配域；
步骤10：根据步骤8提供的类型域偏移量信息（即IP protocol字段偏移量信息）确定当前类型域的值为十六进制06，即二进制0000_0000，添加前缀标号b (如0002)送往TCAM中进行查找操作，得到的查找结果作为RAM寻址的地址；
步骤11：在RAM中根据步骤10提供的地址读取存储内容，即匹配域偏移量信息（根据假设3此时为源TCP地址偏移量信息）起始位置第273bit和终止位置第288bit，下一类型与偏移量信息（此时无下一类型域）；
步骤12：根据步骤11提供的匹配域偏移量信息提取宽度为16bit的源TCP地址，输出此匹配域，由于此时无下一类型域，结束解析过程，进入报文处理的后续过程。
Claims (6)
1.一种支持网络演进的报文解析装置，其特征在于，包括：类型域初始器、类型域偏移量提取器、类型域提取器、偏移量提取器和匹配域提取器，类型域初始器分别与类型域偏移量提取器和类型域提取器相连，类型域提取器与偏移量提取器相连，偏移量提取器与匹配域提取器相连，匹配域提取器输出n个匹配域；其中，
类型域初始器，用于接收报文后，初始化当前报文头部的类型数值代码；
类型域偏移量提取器，用于根据报文头部的类型域数值代码，找到其类型域偏移量信息储存位置，并提取该类型域的偏移量信息，包括起始位置信息和终止位置信息；
类型域提取器，用于根据所输入的类型域偏移量信息即起始位置和终止位置，从报文头部中提取类型域的值；
偏移量提取器包括：匹配域偏移量提取器和下一类型域偏移量提取器，用于（1）将类型域信息输入TCAM，从TCAM中存储的多种类型域信息中查找匹配，找到与当前输入的类型域相符合的匹配字段后输出该字段的匹配结果，并且将匹配结果送往RAM中；（2）RAM中事先存储了每一种类型域所对应的匹配域偏移量信息和下一类型域偏移量信息，根据TCAM匹配结果，找到在RAM中对应储存的匹配域偏移量信息和下一类型域偏移量信息；
匹配域提取器，用于根据输入的匹配域偏移量即起始位置和终止位置，在报文头部中提取出匹配域的值，输出该匹配域信息。
2.根据权利要求1所述的支持网络演进的报文解析装置，其特征在于：所述下一类型域偏移量提取器根据下一类型域偏移量信息判断是否解析过程结束，若结束，则不做后续解析，若没有结束，则将下一类型域偏移量信息输入到类型域提取器进行进一步解析。
3.一种支持网络演进的报文解析方法，其特征在于：包括以下步骤：
类型域初始器接收报文并初始化报文头部的类型；
类型域偏移量提取器提取报文头部的第一个类型域偏移量；
类型域提取器根据类型域偏移量提取出类型域；
匹配域偏移量提取器将类型域值输入到TCAM中进行查找，并将查找结果反馈到RAM中；
下一类型域偏移量提取器从RAM中提取匹配域和下一类型域偏移量信息；
匹配域提取器根据偏移量信息提取匹配域，输出下一类型域偏移量信息。
4.根据权利要求3所述的支持网络演进的报文解析方法，其特征在于：所述匹配域偏移量提取器将类型域值输入到TCAM中进行查找，并将查找结果反馈到RAM中，具体为：将类型域信息输入TCAM，从TCAM中存储的多种类型域信息中查找匹配，找到与当前输入的类型域相符合的匹配字段后输出该字段的匹配结果，并且将匹配结果送往RAM中。
5.根据权利要求3所述的支持网络演进的报文解析方法，其特征在于：所述下一类型域偏移量提取器从RAM中提取匹配域和下一类型域偏移量信息，具体为：RAM中事先存储了每一种类型域所对应的匹配域偏移量信息，根据TCAM匹配操作后提供的类型域信息，找到其在RAM中对应储存的匹配域偏移量信息。
6.根据权利要求3所述的支持网络演进的报文解析方法，其特征在于：所述匹配域提取器根据偏移量信息提取匹配域，输出下一类型域偏移量信息具体包括：
根据RAM中储存的匹配域偏移量信息，在报文中定位出匹配域字段所在的起始位置和终止位置，并根据起始位置和终止位置提取出匹配域；
根据RAM中存储的下一类型域偏移量信息，进一步向后读取报文，在报文中定位出下一类型域字段所在的起始位置和终止位置，判断是否送往类型域提取器进一步解析报文。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170818 |
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