CN108600021B - 可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法和装置 - Google Patents

可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法以及相应的实现装置，具体包括：上行方向，交换机芯片通过读取隧道编辑表表项，获取FlexTunnel封装配置信息，并对报文进行FlexTunnel加封装编辑；下行方向，芯片根据预设的匹配规则对报文进行隧道匹配查找，以确定当前隧道是否为FlexTunnel封装类型；若是则获取解封装查找信息，并依据所述解封装查找信息和报文信息匹配报文，匹配成功后，获取解封装偏移位置及解封装内部报文类型，对报文进行解封装及转发处理。采用本发明技术方案可实现不同的隧道类型的加解封装，增强了芯片设计的灵活性，延长了芯片的使用周期。

Description

可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法和装置
技术领域
本发明涉及一种交换机芯片的隧道报文处理方法，特别涉及一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法和装置，属于交换机芯片设计领域。
背景技术
在网络交换芯片设计中，在涉及IP/UDP/GRE等隧道相关的报文处理时，由于隧道种类、组合繁多，且基于以上这些基础Tunnel封装之上，有例如PPPoE，GTP等Tunnel封装格式，这些基于基础隧道封装之上的封装格式对于芯片设计是一大挑战。本发明提供了一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法和装置，针对这一类封装情况，增强了芯片使用的灵活性，使得芯片可以在更多的网络应用中使用。
对于目前较成熟的网络交换机芯片而言，对于IP/UDP/GRE等基础隧道类型是普遍支持的，但由于隧道种类、组合繁多，而涉及具体隧道类型以及基于上述基础隧道类型的其他形式的Tunnel类型，例如基于Ethernet的PPPoE、基于UDP协议的GTP、基于Ethernet的L2TP等，则由于协议的特殊性，具体封装格式都有所不同，交换机芯片层面想要支持各种封装格式的隧道类型，则需要针对不同的协议设计不同的逻辑流程、表项。逐一为各种已知的隧道类型进行支持设计，必然带来了不可预估的设计开销，同时限制了芯片在不同网络场景下的使用。然而，即使逐一针对性进行设计，也无法覆盖所有的隧道类型，考虑到未来无法准确预知的新的隧道类型，更加无法逐一去做芯片设计上的准备，极大地限制了芯片使用的灵活性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法和装置，针对这一类封装情况，增强了芯片使用的灵活性，使得芯片可以在更多的网络应用中使用。
为实现前述发明目的，本发明公开了一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法，在报文的上行和下行方向，分别设计了灵活的可编程的处理流程和逻辑，包括：
上行方向：交换机芯片根据报文转发结果进行IP/UDP Tunnel的编辑；在查找转发表项的同时，读取隧道编辑表表项，所述隧道编辑表用于存储FlexTunnel封装配置信息；根据读取的配置信息对报文进行FlexTunnel加封装编辑；
下行方向：芯片根据预设的匹配规则对报文进行隧道匹配查找，以确定当前隧道是否为FlexTunnel封装类型；若是则查找FlexTunnel结果集获取解封装查找信息；依据所述解封装查找信息和报文信息匹配报文，匹配成功后，获取解封装偏移位置及解封装内部报文类型；根据解封装偏移位置对报文进行解封装，根据解封装内部报文类型，对内部报文进行解析和转发处理。
优选地，所述读取隧道编辑表表项之前还包括：在查找结果中设置隧道编辑表项索引，根据所述索引，读取隧道编辑表项。
优选地，所述隧道封装配置信息表项包括多个Group，每个Group包括：
FlexTunnel字段类型，用于表示当前Group的字段从FlexTunnelField获得或从转发中间信息获得；
FlexTunnel字段内容，用于存储FlexTunnel加封装编辑的内容；
FlexTunnel字段掩码，用于存储无效数据；
FlexTunnel字段位置，用于表示进行FlexTunnel加封装编辑时FlexTunnelField的存放位置；
FlexTunnel字段组数量，用于表示用于FlexTunnel加封装编辑的Group数量。
优选地，对于需要使用IP/UDP Tunnel的隧道类型，在对报文进行FlexTunnel加封装编辑完成后还包括更新IP/UDP Tunnel信息。
优选地，所述预设的匹配规则使用的报文信息包括以太网类型、IP协议类型、UDP源端口/目的端口、TCP源端口/目的端口。
优选地，所述FlexTunnel结果集包括多组查找类型字段和查找位置字段，所述查找类型字段用于表示是从二层报文头、三层报文头或四层报文头获取解封装查找信息；所述查找位置字段用于表示在所述查找类型字段所选择的报文头中开始获取解封装查找信息的偏移位置。
优选地，所述报文信息包括MAC、VLAN、IP。
优选地，所述更新IP/UDP Tunnel包括：对IP Length、UDP Length、UDP checksum进行更新。
优选地，每组所述解封装查找信息的数据长度小于等于4字节。
相应地，本发明还公开了一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现装置，所述装置包括处理报文上行方向的转发模块和隧道加封装模块，以及处理报文下行方向的隧道识别模块、隧道解封装模块和转发模块，具体地：
所述隧道加封装模块还包括IP/UDP Tunnel编辑模块、FlexTunnel编辑模块、IP/UDP Tunnel更新模块；所述IP/UDP Tunnel编辑模块根据上行方向转发模块的转发结果进行相应的IP/UDP Tunnel的编辑；上行方向转发模块在查找转发表项的同时，读取隧道编辑表表项，所述隧道编辑表用于存储FlexTunnel封装配置信息；FlexTunnel编辑模块根据读取的配置信息对报文进行FlexTunnel加封装编辑；加封装编辑完成后IP/UDP Tunnel更新模块对需要使用IP/UDP Tunnel的隧道类型进行IP/UDP Tunnel信息更新；
所述隧道识别模块还包括隧道查找匹配模块、FlexTunnel字段获取模块；所述隧道解封装模块还包括解封装匹配模块、解封装模块；所述隧道查找匹配模块根据预设的匹配规则进行隧道匹配查找，以确定当前隧道是否为FlexTunnel封装类型；若是，则查找获取相应的FlexTunnel结果集，所述FlexTunnel结果集用于存储解封装查找信息，FlexTunnel字段获取模块根据FlexTunnel结果集解析获取解封装查找信息；解封装匹配模块依据所述解封装查找信息和报文信息匹配报文，匹配成功后，获取解封装偏移位置及解封装内部报文类型；解封装模块根据解封装偏移位置对报文进行解封装，下行方向转发模块根据解封装内部报文类型，对内部报文进行解析和转发处理。
与现有技术相比，本发明的优点包括：本发明在报文的上行和下行方向分别设计了灵活的可编程的处理流程和逻辑，根据配置适应不同的隧道类型的FlexTunnel信息，即可实现不同的隧道类型的加解封装。采用本发明技术方案增强了芯片设计的灵活性，延长了芯片的使用周期。
附图说明
图1是报文在上行和下行方向时芯片进行报文处理使用的模块示意图；
图2是本发明一典型实施例提出的报文在上行方向进行隧道加封装的过程示意图；
图3是本发明一典型实施例提出的报文在下行方向进行隧道解封装和报文转发的过程示意图；
图4时本发明一典型实施例提出的可灵活编程配置的隧道封装芯片实现装置结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
图1是报文进入交换机芯片后在上行方向和下行方向上主要处理模块示意图，上行方向，交换机芯片收到报文后，上行方向转发模块根据报文类型、端口配置等信息，对报文进行二层或三层转发，并在隧道加封装模块进行隧道封装；下行方向，芯片收到加封装的隧道报文，经隧道识别模块识别出隧道类型，在隧道解封装模块中根据配置信息进行隧道解封装，然后下行方向转发模块根据内层报文数据查找二层或三层转发表后，进行报文转发。
上行方向的转发模块功能为一般交换机芯片均支持的功能，在此不做赘述。以下结合附图和典型实施例对本发明技术方案中可灵活编程配置的隧道加封装过程以及相应的隧道报文识别和解封装过程的核心思想进行阐述。
如图2所示，在报文上行方向，芯片根据转发结果对报文先进行相应的IP/UDPTunnel的编辑，转发模块在查找转发表项的同时，在查找结果中设置隧道编辑表项索引FlexTunnelEditIndex，利用该索引，读取隧道编辑表FlexTunnelEditTable表项，该表项以多个Group的形式组合使用，用于支持在灵活隧道FlexTunnel中在多个位置做编辑的需求，进行灵活的FlexTunnel编辑。FlexTunnelEditTable表项的每个Group包含以下字段：
FlexTunnelFieldType，灵活隧道字段类型，用于表示当前Group的字段是从Group中的FlexTunnelField字段获取，还是从其他转发中间处理过程产生的中间信息获取。例如，可定义值为0，则使用FlexTunnelField，值为1，则使用报文转发中间信息；
FlexTunnelField，灵活隧道字段内容，以2 Byte为单位，用于存储FlexTunnel加封装编辑的内容，根据上述FlexTunnelFieldType定义，当FlexTunnelFieldType值为0时字段有效；
FlexTunnelFieldMask，灵活隧道字段掩码，用于存储无效数据，以进行屏蔽所述无效数据，与FlexTunnelField字段内容一起作为最终需要进行加封装编辑的报文内容；
FlexTunnelPosition，灵活隧道字段位置，用于表示FlexTunnelField字段内容所需要存放的位置；
FlexTunnelFieldGroupNum，灵活隧道字段组数量，用于表示参与当前FlexTunnel加封装编辑的Group个数。
根据上述配置信息进行报文编辑，而由于增加编辑的FlexTunnel信息有可能是编辑在IP/UDP头之后的，因此需要对IP Length、UDP Length及UDP checksum编辑，完成IP/UDP更新操作。而对于一些不需要IP/UDP Tunnel的隧道报文，如PPPoE等，则不需要进行相应操作。
如图3所示，在报文下行方向，隧道识别模块对收到的加封装的隧道报文根据预设的匹配规则进行隧道匹配查找，以确定是否为需要做FlexTunnel解封装的隧道封装类型。匹配规则使用的报文信息包括以太网类型、IP协议类型、UDP源端口/目的端口、TCP源端口/目的端口。若当前报文属于FlexTunnel封装隧道报文，则查找得到FlexTunnel结果集FlexTunnelResult，FlexTunnelResult包括多组查找类型字段StartPosType和查找位置字段StartOffset，StartPosType字段表示从二层报文头、三层报文头或四层报文头获取解封装查找信息，例如分别用1/2/3表示二层报文头/三层报文头/四层报文头，值为0表示该组数据无效，不需要获取字段信息。StartOffset字段表示在StartPosType字段所选择的报文头中开始获取解封装查找信息的偏移位置。作为本发明实施例的优选方式，FlexTunnelResult包括8组StartPosType和StartOffset，即StartPosType0-7和StartOffset0-7，每组最多可获取4字节大小数据。由此，可最多获取8*4Byte＝32字节的解封装查找信息用于解封装查找。
在隧道解封装模块，依据上述报文处理过程得到的解封装查找信息以及MAC，VLAN，IP等报文信息，进行解封装匹配查找。其中，MAC，VLAN，IP等代表了该隧道的封装基础，解封装查找信息代表了该FlexTunnel的有效查找信息。利用上述信息进行查找匹配，即可判断当前报文是否匹配该FlexTunnel。查找匹配成功后，得到解封装偏移位置Offset及解封装内部报文类型。根据解封装Offset对报文进行解封装，即将该Offset之前的报文内容删除；根据解封装内部报文类型，对内部报文进行解析和后续转发查找。
相应地，本发明另一实施例还公开了一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现装置，如图4所示，所述装置包括处理报文上行方向的转发模块41和隧道加封装模块42，以及处理报文下行方向的隧道识别模块43、隧道解封装模块44和转发模块45。
所述隧道加封装模块还包括IP/UDP Tunnel编辑模块421、FlexTunnel编辑模块422、IP/UDP Tunnel更新模块423；所述IP/UDP Tunnel编辑模块421根据上行方向转发模块的转发结果进行相应的IP/UDP Tunnel的编辑；上行方向转发模块41在查找转发表项的同时，读取隧道编辑表表项，所述隧道编辑表用于存储FlexTunnel封装配置信息；FlexTunnel编辑模块422根据读取的配置信息对报文进行FlexTunnel加封装编辑；加封装编辑完成后IP/UDP Tunnel更新模块423对需要使用IP/UDP Tunnel的隧道类型进行IP/UDP Tunnel信息更新；
所述隧道识别模块43还包括隧道查找匹配模块431、FlexTunnel字段获取模块432；所述隧道解封装模块44还包括解封装匹配模块441、解封装模块442；所述隧道查找匹配模块431根据预设的匹配规则进行隧道匹配查找，以确定当前隧道是否为FlexTunnel封装类型；若是，则查找获取相应的FlexTunnel结果集，FlexTunnel字段获取模块根据FlexTunnel结果集获取解封装查找信息；解封装匹配模块441依据所述解封装查找信息和报文信息匹配报文，匹配成功后，获取解封装偏移位置及解封装内部报文类型；解封装模块442根据解封装偏移位置对报文进行解封装，下行方向转发模块45根据解封装内部报文类型，对内部报文进行解析和转发处理。
本发明在上行和下行方向分别设计了灵活的可编程的处理流程和逻辑，可根据配置适应不同的Tunnel类型，即可实现一些已知的Tunnel的加解封装，对未知的Tunnel也一样可以进行类似处理。采用本发明技术方案，增强了芯片设计的灵活性，延迟了芯片的使用周期，从部署应用上更能使用发展快速，日益变化的网络。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法，其特征在于，所述方法包括：
上行方向：交换机芯片根据报文转发结果进行IP/UDP Tunnel的编辑；在查找转发表项的同时，读取隧道编辑表表项，所述隧道编辑表用于存储FlexTunnel封装配置信息；根据读取的配置信息对报文进行FlexTunnel加封装编辑；
下行方向：芯片根据预设的匹配规则对报文进行隧道匹配查找，以确定当前隧道是否为FlexTunnel封装类型；若是则查找FlexTunnel结果集获取解封装查找信息；依据所述解封装查找信息和报文信息匹配报文，匹配成功后，获取解封装偏移位置及解封装内部报文类型；根据解封装偏移位置对报文进行解封装，根据解封装内部报文类型，对内部报文进行解析和转发处理；
所述隧道封装配置信息表项包括多个Group，每个Group包括：
FlexTunnel字段类型，用于表示当前Group的字段从FlexTunnelField获得或从转发中间信息获得；
FlexTunnel字段内容，用于存储FlexTunnel加封装编辑的内容；
FlexTunnel字段掩码，用于存储无效数据，所述无效数据与FlexTunnel字段内容一起作为需要进行加封装编辑的报文内容；
FlexTunnel字段位置，用于表示进行FlexTunnel加封装编辑时FlexTunnelField的存放位置；
FlexTunnel字段组数量，用于表示用于FlexTunnel加封装编辑的Group数量；
所述FlexTunnel结果集包括多组查找类型字段和查找位置字段，所述查找类型字段用于表示是从二层报文头、三层报文头或四层报文头获取解封装查找信息；所述查找位置字段用于表示在所述查找类型字段所选择的报文头中开始获取解封装查找信息的偏移位置。
2.根据权利要求1所述的可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法，其特征在于，所述读取隧道编辑表表项之前还包括：在查找结果中设置隧道编辑表项索引，根据所述索引，读取隧道编辑表项。
3.根据权利要求1所述的可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法，其特征在于：对于需要使用IP/UDP Tunnel的隧道类型，在对报文进行FlexTunnel加封装编辑完成后还包括更新IP/UDP Tunnel信息。
4.根据权利要求1所述的可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法，其特征在于：所述预设的匹配规则使用的报文信息包括以太网类型、IP协议类型、UDP源端口/目的端口、TCP源端口/目的端口。
5.根据权利要求1所述的可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法，其特征在于：所述报文信息包括MAC、VLAN、IP。
6.根据权利要求3所述的可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法，其特征在于，所述更新IP/UDP Tunnel信息包括：对IP长度、UDP长度、UDP检验和进行更新。
7.根据权利要求1所述的可灵活编程配置的隧道封装芯片实现方法，其特征在于：每组所述解封装查找信息的数据长度小于等于4字节。
8.一种可灵活编程配置的隧道封装芯片实现装置，所述装置包括处理报文上行方向的转发模块和隧道加封装模块，以及处理报文下行方向的隧道识别模块、隧道解封装模块和转发模块，其特征在于：
所述隧道加封装模块还包括IP/UDP Tunnel编辑模块、FlexTunnel编辑模块、IP/UDPTunnel更新模块；所述IP/UDP Tunnel编辑模块根据上行方向转发模块的转发结果进行相应的IP/UDP Tunnel的编辑；上行方向转发模块在查找转发表项的同时，读取隧道编辑表表项，所述隧道编辑表用于存储FlexTunnel封装配置信息；FlexTunnel编辑模块根据读取的配置信息对报文进行FlexTunnel加封装编辑；加封装编辑完成后IP/UDP Tunnel更新模块对需要使用IP/UDP Tunnel的隧道类型进行IP/UDP Tunnel信息更新；
所述隧道识别模块还包括隧道查找匹配模块、FlexTunnel字段获取模块；所述隧道解封装模块还包括解封装匹配模块、解封装模块；所述隧道查找匹配模块根据预设的匹配规则进行隧道匹配查找，以确定当前隧道是否为FlexTunnel封装类型；若是，则查找获取相应的FlexTunnel结果集，所述FlexTunnel结果集用于存储解封装查找信息，FlexTunnel字段获取模块根据FlexTunnel结果集解析获取解封装查找信息；解封装匹配模块依据所述解封装查找信息和报文信息匹配报文，匹配成功后，获取解封装偏移位置及解封装内部报文类型；解封装模块根据解封装偏移位置对报文进行解封装，下行方向转发模块根据解封装内部报文类型，对内部报文进行解析和转发处理；
所述隧道封装配置信息表项包括多个Group，每个Group包括：
FlexTunnel字段类型，用于表示当前Group的字段从FlexTunnelField获得或从转发中间信息获得；
FlexTunnel字段内容，用于存储FlexTunnel加封装编辑的内容；
FlexTunnel字段掩码，用于存储无效数据，所述无效数据与FlexTunnel字段内容一起作为需要进行加封装编辑的报文内容；
FlexTunnel字段位置，用于表示进行FlexTunnel加封装编辑时FlexTunnelField的存放位置；
FlexTunnel字段组数量，用于表示用于FlexTunnel加封装编辑的Group数量；
所述FlexTunnel结果集包括多组查找类型字段和查找位置字段，所述查找类型字段用于表示是从二层报文头、三层报文头或四层报文头获取解封装查找信息；所述查找位置字段用于表示在所述查找类型字段所选择的报文头中开始获取解封装查找信息的偏移位置。
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