CN110224887B

CN110224887B - 一种以太网y.1564测试帧自动识别的方法与装置

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Publication number: CN110224887B
Application number: CN201910481844.5A
Authority: CN
Inventors: 郭代席; 李共毅; 李力华
Original assignee: Beijing Zhiyou Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Zhiyou Technology Co ltd
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2021-07-06
Anticipated expiration: 2039-06-04
Also published as: CN110224887A

Abstract

一种以太网Y.1564测试帧自动识别的方法与装置，属于计算机及通信技术领域。包括：数据帧解析模块：对流数据进行解析，统计数据帧相关参数，判断数据帧是否为802.3协议、有几层VLAN标签、有几层MPLS标签、是否为IPV4/IPV6协议；数据帧过滤模块：对解析后的数据帧进行参数验证及帧协议校验；对帧参数异常、帧协议校验失败的异常帧，进行告警及异常帧统计处理；测试帧识别模块：对数据帧的静载荷进行解析，查看是否包含测试帧独有的ZY测试标签，验证ZY测试标签的合法性，验证通过即认定为Y.1564测试帧。

Description

一种以太网Y.1564测试帧自动识别的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种以太网Y.1564测试帧自动识别的方法与装置，属于计算机及通信技术领域。

背景技术

随着高清视频、高速宽带上网和云计算等业务需求增多推动了网络IP流量的快速增长，100G以太网是下一代即将投入商用的关键技术，IEEE于2010年6月正式发布40G/100G以太网标准IEEE 802.3ba，国内外研究机构正在积极研究开发100G以太网及相关网络设备。100G以太网的关键技术包括100G以太网MAC/PCS层的实现、100GE接口技术、100GE映射封装技术、多路传输的延时校正技术、信号同步技术。为了实现100G以太网业务的长距离传输，还必须研究100Gb/s长距离传输技术，包括新型调制码型、相干接收技术、前向纠错技术等。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种以太网Y.1564测试帧自动识别的方法与装置。

一种以太网Y.1564测试帧自动识别装置，测试帧自动识别装置包括：数据帧解析模块、数据帧过滤模块、测试帧识别模块；数据帧解析模块：对流数据进行解析，统计数据帧相关参数，判断数据帧是否为802.3协议、有几层VLAN标签、有几层MPLS标签、是否为IPV4/IPV6协议；数据帧过滤模块：对解析后的数据帧进行参数验证及帧协议校验；对帧参数异常、帧协议校验失败的异常帧，进行告警及异常帧统计处理；测试帧识别模块：对数据帧的静载荷进行解析，查看是否包含测试帧独有的ZY测试标签，验证ZY测试标签的合法性，验证通过即认定为Y.1564测试帧。

一种以太网Y.1564测试帧自动识别的方法,含有以下步骤；对100G以太网关键技术进行分析，结合现有器件状况，研究分析100G以太网的实现步骤，包括以太网帧解析步骤、100G以太网接口、MAC实现步骤和PCS层的物理层实现步骤；IEEE 802.3ba标准规范的40G/100G以太网要求是：保留使用802.3MAC标准的802.3/以太网帧格式、保留当前802.3标准的最小和最大帧长度、支持100Gbps速率的多流测试数据的解析识别。

100G以太网接口实现步骤，含有以下步骤；100G以太网提出了多通道分发技术构架,通过虚通道的定义适配不同的物理通道,并采用轮询分发机制进行数据分配从而达到100Gbps的传输速度；端口采用串行100G的密集波分复用(DWDM)传输技术，将10×10GE/4×25GE的100GE业务通过ODU4适配到OTU4中；100G以太网通过OTN承载100G业务数据；OTN(光传送网)是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网。

MAC实现步骤，含有多流测试解析步骤；MAC太网媒体接入控制器，包括接收端器、连接线路、发送端器、管理配置，用于接收数据帧的缓存转发.采用高位宽的并行数据来降低对时钟的要求；MAC从PCI总线收到IP数据包或者其他网络层协议的数据包后,将之拆分并重新打包成最大1518Byte,最小64Byte的帧.这个帧里面包括了目标MAC地址、自己的源MAC地址和数据包里面的协议类型.最后还有一个DWORD(4Byte)的CRC码。

PCS层的物理层实现步骤，含有以下步骤；PCS物理编码子层，将经过完善定义的以太网MAC功能映射到现存的编码和物理层信号系统的功能上；PCS子层将数据分发到逻辑虚通道VL(Virtual Lane)上,并通过不同的复用方式适配不同的光模块,从而完成在介质上的传输；PCS子层负责数据编码解码和CRC校验，并集成了负责VL绑定和时钟修正的弹性缓冲；通道绑定成一个一致的并行通道，从而来提高数据的吞吐率；最多支持24个通道的绑定；弹性缓冲能够解决恢复时钟与本地时钟的不一致问题，并进行数据率的匹配，从而绑定VL；根据以太网客户数据和OTN间的映射特性,将IEEE802.3ba标准中PCS子层的64B/66B编解码模块用IFG添加/IFG删除模块替代,让PCS子层直接产生用于映射到OTN帧中的MAC帧数据流,简化100G传输网络中的数据处理过程。

以太网帧解析步骤如下；

步骤1、数据帧接收校验，

步骤2、解析MAC帧头，

步骤3、判断是否为802.3帧头，若“否”,转向步骤4，若“是”，转向步骤5，

步骤4、解析以太网帧头，转向步骤6，

步骤5、解析802.3帧头，

步骤6、判断是否包含VLAN，若“否”,转向步骤8，若“是”，转向步骤7，

步骤7、解析VLAN标签，

步骤8、判断是否包含MPLS，若“否”,转向步骤11，若“是”，转向步骤9，

步骤9、解析MPLS标签，

步骤10、判断是否为MPLS-TP帧，若“否”,转向步骤11，若“是”，转向步骤2，

步骤11、判断上层协议是否为IP协议，若“否”,转向步骤13，若“是”，转向步骤12，

步骤12、解析IP帧头，

步骤13、解析结束。

多流测试解析步骤如下；

步骤1、接收数据，缓存160个字节的数据帧头，

步骤2、解析MAC帧头，

步骤3、判断是否有MPLS标签，若“是”,转向步骤4，若“否”，转向步骤10，

步骤4、判断是否为一级MPLS标签，不带控制字，若“否”,转向步骤5，若“是”，转向步骤7，

步骤5、判断是否为二级MPLS标签，若“否”,转向步骤11，若“是”，转向步骤6，

步骤6、判断是否带有控制字，若“是”,转向步骤7，若“否”，转向步骤8，

步骤7、为MPLS-TP封装帧，转向步骤9，

步骤8、为VPLS封装帧，

步骤9、判断MPLS上层是否为IP帧，若“是”,转向步骤11，若“否”，转向步骤10，

步骤10、MPLS-TP/VPLS封装帧，

步骤11、MAC帧，

步骤12、判断是否包含ZY标签，若“是”,转向步骤12，若“否”，转向步骤13，

步骤12、判定为ZY测试帧，

步骤13、判定为非ZY测试帧。

本发明的优点是：

本发明对100G以太网关键技术进行分析，结合现有器件状况，研究分析100G以太网的实现技术，包括100G以太网接口、MAC和PCS层的物理层实现等。IEEE 802.3ba标准规范的40G/100G以太网要求是：保留使用802.3MAC标准的802.3/以太网帧格式、保留当前802.3标准的最小和最大帧长度、支持100Gbps速率的多流测试数据的解析识别。

本发明可快速解析100G数据流中的数据帧，快速识别分析出多种不同业务的测试流数据及非测试数据，达到100G以太网Y.1564测试的要求。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的以太网帧解析流程图。

图2为本发明的多流测试解析流程图。

图3为本发明的一种以太网Y.1564测试帧自动识别装置结构图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员能够理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它能够直接连接到其他元件或者组件，或者也能够存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员能够理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对实施例的理解，下面做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。

实施例1：如图1、图2所示，一种以太网数据帧实时解析方法及装置，主要用于快速分析100G网络上的数据帧，通过使用专用硬件及算法实现网络数据帧的快速分析，区分网络中普通数据及测试数据，实现100G网络多流测试数据流的快速识别。

如图3所示，一种以太网Y.1564测试帧自动识别装置，包括：数据帧解析模块、数据帧过滤模块、测试帧识别模块。

数据帧解析模块：对流数据进行解析，统计数据帧相关参数，如数据帧是否为802.3协议、有几层VLAN标签、有几层MPLS标签、是否为IPV4/IPV6协议等。

数据帧过滤模块：对解析后的数据帧进行参数验证及帧协议校验。对帧参数异常,帧协议校验失败的异常帧，进行告警及异常帧统计处理。

测试帧识别模块：对数据帧的静载荷进行解析，查看是否包含测试帧独有的ZY测试标签，验证ZY测试标签的合法性，验证通过即认定为Y.1564测试帧。

1.1以太网帧报文说明及分析方法

1.1.1 MPLS-TP层帧协议分析方法

当MAC帧根据类型字段确认上层协议为MPLS时，需要根据MPLS帧结构解析数据，并根据MPLS标签堆叠层数及控制字判断是否为MPLS-TP帧。MPLS-TP为外层封装帧，数据部分是一个完整的MAC帧。

MPLS-TP帧解析：

MPLS-TP标签(1)	......	MPLS-TP标签(n)	控制字	数据(MAC帧协议)
					4Byte		4Byte	4Byte

MPLS-TP帧为多组堆叠模式，最多可堆叠2层MPLS-TP并带有控制字字段，当数据帧带有一层或二层MPLS标签并带有控制字时判定为一条MPLS-TP帧，MPLS-TP后续数据指定为MAC层数据，需按照MAC层帧的格式继续分析。

1.1.2 MAC层帧协议分析方法

以太网常用帧格式有两种，一种是EthernetII，另一种是IEEE802.3格式。

EthernetII帧结构：

目的地址	源地址	类型	数据
				6Byte	6Byte	2Byte

EthernetII通过帧头中2个字节的类型字段来辨别处理。类型字段用来指定上层协议(如0800指示IP、8847/8848指示MPLS等)，他的值一定是大于0x0600的，本身不控制数据的长度。

IEEE802.3帧结构：

目的地址

源地址

长度

DSAP

SSAP

CONTROL

CODE

类型

数据

6Byte

2Byte

1Byte

3Byte

2Byte

两种帧的区别在于类型/长度字段数值的大小，类型/长度字段值大于等于1536(0x0600)时为EthernetII数据帧，类型/长度字段值小于等于1500(0x05DC)时为IEEE802.3数据帧。

查看原地址后的2个字节的16进制值，值大于0x0600数据帧为EthernetII，值小于0x05DC数据帧为IEEE802.3。

IEEE802.3帧把帧头分隔成两个子层：MAC层和LLC层，MAC层与EthernetII帧功能相似可根据类型字段指定上层协议。LLC层用来提供一些控制访问服务。

MAC层解析完毕后需要根据帧头中类型字段来判断是否存在上层协议。下面表格中列出了部分类型字段中的值及其对应的协议：

类型	协议
		0x0800	网际协议(IPV4)
0x86DD	网际协议(IPV6)
		0x8847/0x8848	多协议标签交换(单播/组播)
0x8863	以太网上的PPP(发现阶段)
		0x8864	以太网上的PPP(PPP会话阶段)
0x9100/0x9200/0x8100/0x88a8	VLAN标签协议标识符

1.1.3 VLAN层帧协议分析方法

VLAN帧可为多组堆叠模式，需根据VLAN帧头中类型字段判断上层协议类型，当MAC帧根据类型字段确认上层协议为VLAN时，需要根据VLAN帧结构解析数据并判断是否存在上层协议。

VLAN标签结构：

类型	优先级	CFI	VLAN ID
				16bit	3	1	12

类型：长度为2字节，取值为0x9100/0x9200/0x8100/0x88a8，表示此帧的类型为802.3帧。

优先级：长度为3比特，可取0～7之间的值，表示帧的优先级，值越大优先级越高。该优先级主要为QoS差分服务提供参考依据(COS)。

CFI：字段标识MAC地址在不同的传输介质中是否以标准格式进行封装，长度为1bit，取值为0表示MAC地址以标准格式进行封装，为1表示以非标准格式封装，缺省值为0。

VLAN ID(VID)：长度12bits，可配置的VLAN ID取值范围为1～4094。

1.1.4 MPLS层帧协议分析方法

当MAC帧根据类型字段确认上层协议为MPLS时，需要根据MPLS帧结构解析数据并判断是否存三层IP协议。

MPLS标签(1)	......	MPLS标签(n)	数据(三层IP帧协议)
				4Byte		4Byte

MPLS帧可为多组堆叠模式，最多可堆叠3层MPLS，MPLS独立于第二和第三层，MPLS后续数据指定为IP层数据，根据IP帧头中版本号判断IP层数据是IPV6或IPV4数据。

MPLS标签结构：

标签位	优先级	栈底	生存期字段
				20bit	3bit	1bit	8bit

标签位：当接收到一个标签数据包时，能够查出栈顶部的标签值，并且系统知道数据包将被转发的下一跳和在转发之前标签栈上可能进行的操作。

优先级：用以表示从0到7的报文优先级字段。

栈底：标签栈中最后进入的标签位置，值为1表明此为最底层标签。正因为这个字段表明了MPLS的标签理论上能够无限嵌套，从而提供无限的业务支持能力。这是MPLS技术最大魅力所在。

生存期字段：用来对生存期值进行编码。与IP报文中的TTL值功能类似，同样是提供一种防环机制。

1.1.5 IP层帧协议分析方法

当MAC帧根据类型字段确认上层协议为IPV4或IPV6时，需要根据IP帧结构解析数据。当MAC层为MPLS帧时需要读取MPLS标签后4比特(IP版本)，判断数据是IPV4或IPV6数据帧。

IP版本值为4时判定为IPV4帧，版本值为6时判断为IPV6帧，其余值判断为非IP帧数据按MAC层数据部分处理。

IPV4帧结构：

IP版本

首长度

服务类型

总长度

标识

标志位

偏移

TTL

上层协议

4bit

8bit

16bit

3bit

13bit

8bit

校验和	源IP地址	目的IP地址	数据
				16bit	32bit	32bit

IP版本：不同的IP协议版本使用不同的数据报格式，为4代表ipv4。

首部长度：确定IP数据报部分实际从哪里开始，包含可变数量的选项。若IP数据报没有包含选项，则IP数据报首部长度为20字节。

服务类型：更好地服务不同类型IP数据报(如实时数据报、IP电话应用、非实时通信流FTP)，Cisco将TOS前3位标识不同服务等级，即优先级。

总长度：IP数据报长度，即首部+数据。

标识：用于在IP层对数据包进行分段的时候，标识数据包。

标志位：0x80保留字段，0x40不分段，0x20还有更多的分段。

偏移：本数据包的数据在分段中的偏移(需要再乘以8)。

TTL：每次数据报经过一台路由器时，该字段的值减1，若TTL字段减为0，则丢弃该数据报，从而确保数据报不会永远在网络循环。

上层协议：该字段用于指明IP数据报的数据部分应该交给哪个传输层协议。

首部检查和：计算其首部检查和，与该字段值比较，若出错则丢弃该数据报。

IPV6帧结构：

IP版本：不同的IP协议版本使用不同的数据报格式，为6代表ipv6。

通信量等级：使得源节点和路由器能够识别IPv6信息包的优先级。与IPv4服务类型TOS字段含义类似。

流标签：标记那些需要IPv6路由器特殊处理(如一种非默认服务质量或实时服务)的信息包顺序。

数据长度：定长为40字节的IPv6协议头后面的字节数量，包括扩展报头和负载数据。即数据报长度减40字节。

下一个首部：当IPv6没有扩展报头时，该字段的作用和IPv4的上层协议字段一样。当含有扩展报头时，该字段的值即为第一个扩展报头的类型。

跳限制：转发数据报的每台路由器对该字段的值减1，若减为0则丢弃该数据报。

实施例2：一种以太网Y.1564测试帧自动识别的方法与装置。

如图1所示，通过解析流程，完成对以太网数据帧类型及协议的分析。

MAC帧解析：根据MAC帧结构解析数据，根据MAC帧类型字段值判定MAC帧类型为802.3帧/以太网帧。

VLAN解析：根据MAC帧类型字段值，判定后续数据是否为VLAN标签，VLAN可为多层堆叠。根据VLAN标签后的类型字段值，判定后续数据是否依然为VLAN标签，或其它协议数据。

MPLS解析：根据MAC帧类型字段值，判定后续数据是否为MPLS标签，MPLS可为多层堆叠。根据MPLS标签中的栈底字段来确认是否为最底层标签。

MPLS-TP解析：当MPLS标签解析解析完毕后，根据MPLS-TP帧判定规则判定是否为MPLS-TP帧。如果判定为MPLS-TP帧，后续数据认定为一个完整MAC帧，需要根据MAC帧解析流程重新解析后续数据。

IP解析：根据MAC帧类型字段值判定后续帧数据是否为IP协议。

以太网帧解析流程步骤如下；

步骤1、数据帧接收校验，

步骤2、解析MAC帧头，

步骤4、解析以太网帧头，转向步骤6，

步骤5、解析802.3帧头，

步骤7、解析VLAN标签，

步骤9、解析MPLS标签，

步骤12、解析IP帧头，

步骤13、解析结束。

3.2多流测试帧解析判定方法

以太网多流测试是一种考虑到了多业务数据流下带宽分配，在多服务相互干扰下对每个业务进行服务质量和故障诊断的测试。不仅测量网络端到端的服务质量QoS，同时能够测试网络是否满足服务层级协议的要求，测量更有针对性。测试仪表能够环回或双测试设备模式进行测试以获得双向结果。方案在一次性测试中，只递增带宽，一次性可测量多数据流在网络的配置和性能各方面的情况，具有巨大的优势。测试主要分为配置测试和性能测试两部分。

配置测试主要针对用户输入的带宽轮廓参数和协议中规定的性能参数的最低要求，如最大时延、最小带宽等设定，看网络作为一个整体其设置是否正确。而性能测试主要是各个业务在其规定速率内发送数据，经过一段较长的时间，看网络能达到的平均性能指标。

网络性能的测试结构主要使用环回测试，数据流从发起端设备发出，经对端设备环回返回到发起设备，发起设备对测试数据进行统计分析并给出测试结果，性能测试方法可通过在接入传输网络设备上模拟多个用户并发的进行网络性能测试，采用逐步递增测试流及数据包长度的变更组合成不同特征的测试流，进行多次测试，通过是否及时响应每个业务数据流帧数量等指标来衡量网络的性能。

3.2.1多流测试数据结构说明

3.2.1.1 ZY标签说明

ZY标签为判定数据帧是否为测试数据的主要指标，只有包含有ZY标签的数据帧才被认定为测试帧，多流测试时会在各测试流帧头结尾处插入16字节的ZY标签，当接收数据时根据以太网帧解析方法解析帧头，提取特征码判断特征码合法性，判定数据帧是否为测试帧。

以太网帧头	ZY标签	数据	FCS
				14Byte-192Byte	16Byte	30-1484Byte	4Byte

以太网帧头：以太网帧是对数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为能够被数据链路层识别的数据帧。网络上是以数据帧的形式传输的，帧由几部分组成，不同的部分执行不同的功能。帧数据大致由两部分组成：帧头和帧数据，帧头包括接收方主机物理地址及相关网络信息，帧数据包含一个数据体。

ZY标签：根据ZY标签的合法性，判定此数据帧是否为测试帧。

数据：数据长度最小为30字节，不足30字节时，填充至30字节。因为以太网传输的最小帧长度是64字节。

ZY标签结构：

ZY测试帧特征码	序列号	时戳	数据流号	版本号	校验
						4Byte	4Byte	4Byte	1Byte	1Byte	2Byte

ZY测试帧特征码：该字段为自定义帧特征码(56c9f628)用于指明数据是否为ZY标签。

序列号：测试帧的发送序号。

时戳：表示该报文从端口发出的精确时间。

数据流号：测试帧所属测试流序号。

版本号：ZY标签的协议版本。

校验：ZY标签合法性校验。对ZY标签及进行检验，用FCS16校验算法进行计算。测试设备对ZY标签进行计算，与该字段值比较，若一致表明ZY标签合法。

FCS16：多项式x16+x12+x5+1(0x1021)，初始值0x0000，低位在前高位在后，结果与0x0000异或。

x16表示第16位为1，x5表示第5位为1。

(1<<16)|(1<<12)|(1<<5)|(1)＝0x11021

但是FCS16只取低16位，写成16进制数就是0x1021。

FCS16的算法原理：

根据FCS16的标准选择初值FCSIn的值。

将数据的第一个字节与FCSIn高8位异或。

判断最高位，若该位为0左移一位，若为1左移一位再与多项式Hex码异或。

重复3直至8位全部移位计算结束。

重复将所有输入数据操作完成以上步骤，所得16位数即16位FCS校验码。

3.2.1.2 MPLS-TP/VPLS封装说明：

多协议标签交换(缩写为MPLS)是一种在开放的通信网上利用标签引导数据高速、高效传输的新技术。多协议的含义是指MPLS不但能够支持多种网络层层面上的协议，还能够兼容第二层的多种数据链路层技术。主要结构分为以下几种。

LSP：1级MPLS标签。标签交换路径一个转发等价类在MPLS网络中经过的路径称为标签交换路径LSP(Label Switched Path)。

PW：2级MPLS标签。伪线，是通过端到端的伪线仿真技术实现的实现多种业务透传的一条仿真电路。

CW：4个字节的通过控制字。

多流MPLS-TP/VPLS+MPLS测试中约定：

MPlS-TP/VPLS封装结构相同，区别在于MPLS-TP封装带有2级MPLS(PW字段)标签和4个字节的控制字(CW字段)，或1级MPLS(LSP字段)不带控制字。VPLS封装固定带有2级MPLS标签(PW字段)并且不带有控制字。测试帧MPLS标签上层协议为IP层，如果帧带有MPLS标签，则判断有可能为上层协议为IP层的MAC帧，或为MPLS-TP/VPLS封装，MPLS-TP封装的VLAN最多只有1级，1级MPLS标签(LSP字段)不带控制字，2级MPLS标签(PW字段，最多2级)后跟控制字(CW字段)全0或某一固定值，VPLS封装的2级MPLS标签(PW字段，最多2级)无控制字，所有MAC帧MPLS标签后不带控制字，且后面必须跟IP包，ipv4长度固定20字节，ipv6长度固定40字节，二层数据格式：ZY标签(16B)+数据，三层数据格式：IP包头(IPv4/6)+ZY标签(16B)+数据，多流层数设置需一致。多流设置二层时无MPLS选项。

MPLS-TP封装报文头部(仅以下二种情形)：

VPLS封装报文头部(仅以下一种情形)：

3.2.2多流数据帧解析流程：

ZY测试帧MPLS标签上层协议为IP层，如果帧带有MPLS标签，则判断有可能为上层协议为IP层的MAC帧，或为MPLS-TP/VPLS封装。

数据接收缓存160字节(DATA[0：159])包头数据。

DATA[0：11]为MAC地址。

确定是否有VLAN标签(x88a8|8810|自定义)，以及几级VLAN标签(0～3级)。

确定是否有MPLS标签(x8847单播|8848组播)，以及几级MPLS标签(0～3级)。

如果MPLS标签为2级，且之后4个字节全0，则判断该帧为MPLS-TP帧，之后为MAC帧(原因：如果非MPLS-TP封装，后面不会跟4个字节的全0，只能是2层数据或3层IP包头)。

如果MPLS标签为2级，且之后4个字节非全0的固定值，或如果MPLS标签为1级：此时后面有可能是MAC帧，或是带ZY标签的2层数据或3层IP包头。

如果是带ZY标签的2层数据，则判断是否检测到相应位置的ZY标签，如果检测到正确的ZY标签则判断该帧为非MPLS-TP封装。否则为MPLS-TP封装，后面为MAC帧。

如果是带ZY标签的3层数据，则判断是否检测到正确的IP包头(包头指示及校验)以及相应位置的ZY标签，如果同时检测正确则判断该帧为非MPLS-TP封装。否则为MPLS-TP封装，后面为MAC帧。

如果MPLS标签为3级，则为非MPLS-TP封装，按照MAC帧进行分析。

如果MPLS标签为2级，MPLS标签之后1个字节为0x45/0x60，并且检测到正确的ZY标签则判断该帧为MAC帧，否则为VPLS封装，后面为MAC帧。

如图2所示，多流测试解析流程步骤如下；

步骤1、接收数据，缓存160个字节的数据帧头，

步骤2、解析MAC帧头，

步骤7、为MPLS-TP封装帧，转向步骤9，

步骤8、为VPLS封装帧，

步骤10、MPLS-TP/VPLS封装帧，

步骤11、MAC帧，

步骤12、判定为ZY测试帧，

步骤13、判定为非ZY测试帧。

通过解析流程，完成对多流测试帧的识别。

缓存160个字节的数据帧头(测试帧头不大于160个字节)，根据MAC帧解析流程解析数据，获取相关VLAN、MPLS、控制字等参数。

数据中不带有MPLS的帧，或MPLS上层为IP层，认定为普通MAC帧头。

数据中带有MPLS的帧，一级MPLS标签不带控制字，并且上层非IP层，认定为MPLS-TP帧头。

数据中带有MPLS的帧，二级MPLS标签不带控制字，并且上层非IP层，认定为VPLS帧头。

数据中带有MPLS的帧，二级MPLS标签带有控制字，并且上层非IP层，认定为MPLS-TP帧头。

确认帧头类型后，验证数据帧是否含ZY标签，包含ZY标签为测试帧。

实施例3：一种以太网数据帧实时解析方法，主用于快速分析100G网络上的数据帧，通过使用专用硬件及算法实现网络数据帧的快速分析，区分网络中普通数据及测试数据，实现100G网络多流测试数据流的快速识别。

一种以太网Y.1564测试帧自动识别的方法,含有以下步骤；

对100G以太网关键技术进行分析，结合现有器件状况，研究分析100G以太网的实现步骤，包括100G以太网接口、MAC和PCS层的物理层实现步骤。

IEEE 802.3ba标准规范的40G/100G以太网要求是：保留使用802.3MAC标准的802.3/以太网帧格式、保留当前802.3标准的最小和最大帧长度、支持100Gbps速率的多流测试数据的解析识别。

100G以太网接口实现步骤，含有以下步骤；

100G以太网提出了多通道分发技术构架,通过虚通道的定义适配不同的物理通道,并采用轮询分发机制进行数据分配从而达到100Gbps的传输速度。端口采用串行100G的密集波分复用(DWDM)传输技术，将10×10GE/4×25GE的100GE业务通过ODU4适配到OTU4中。由于单波100G速率非常高，对于各种物理损伤容限，如光信噪比(OSNR)、偏振膜色散(PMD)等提出了更高要求，需要使用特殊技术来降低传输光纤线路上传输光信号的波特率来提升损伤容限。

100G以太网通过OTN承载100G业务数据。OTN(光传送网)，是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网。相对SDH而言，OTN技术的最大优势就是提供大颗粒带宽的调度与传送。

OTN需要承载100G的业务数据，需要对100G进行到OTN的封装映射。映射方式有如下几种：

1.100G信号映射到ODU4。ITU-T定义了OTU4，ODU4的信号速率分别为111.8099736Gbit/s、104.7944458Gbit/s，能够支持100G用户的映射。

2.100G信号反向复用到10×10G或4×25G。这种方案将高速串行的100G信号反向复用为10G或25G低速并行的信号。

MAC实现步骤，含有以下步骤；

MAC太网媒体接入控制器，包括接收端器、连接线路、发送端器、管理配置，用于接收数据帧的缓存转发.采用高位宽的并行数据来降低对时钟的要求。

MAC从PCI总线收到IP数据包(或者其他网络层协议的数据包)后,将之拆分并重新打包成最大1518Byte,最小64Byte的帧.这个帧里面包括了目标MAC地址、自己的源MAC地址和数据包里面的协议类型.最后还有一个DWORD(4Byte)的CRC码.

PCS层的物理层实现步骤，含有以下步骤；

PCS物理编码子层，将经过完善定义的以太网MAC功能映射到现存的编码和物理层信号系统的功能上去。PCS子层将数据分发到逻辑虚通道VL(Virtual Lane)上,并通过不同的复用方式适配不同的光模块,从而完成在介质上的传输。

PCS子层负责数据编码解码和CRC校验，并集成了负责VL绑定和时钟修正的弹性缓冲。通道绑定成一个一致的并行通道，从而来提高数据的吞吐率。最多支持24个通道的绑定。弹性缓冲能够解决恢复时钟与本地时钟的不一致问题，并进行数据率的匹配，从而使得VL绑定成为可能。

根据以太网客户数据和OTN间的映射特性,将IEEE802.3ba标准中PCS子层的64B/66B编解码模块用IFG添加/IFG删除模块替代,让PCS子层直接产生可用于映射到OTN帧中的MAC帧数据流,简化100G传输网络中的数据处理过程。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果能够有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种以太网Y.1564测试帧自动识别的方法，包括：数据帧解析步骤、数据帧过滤步骤及测试帧识别步骤；

数据帧解析步骤：对流数据进行解析，统计数据帧相关参数，判断数据帧是否为802.3协议、VLAN标签的层数、MPLS标签的层数及是否为IPV4/IPV6协议；

数据帧过滤步骤：对解析后的数据帧进行参数验证及帧协议校验；对帧参数异常和帧协议校验失败的异常帧，进行告警及异常帧统计处理；

测试帧识别步骤：对数据帧的静载荷进行解析，查看是否包含测试帧独有的ZY测试标签，验证ZY测试标签的合法性，验证通过即认定为Y.1564测试帧,

其特征在于含有MAC实现步骤及多流测试解析步骤：

MAC以太网媒体接入控制器采用高位宽的并行数据接收数据帧的缓存转发；

MAC从PCI总线收到IP数据包或者其他网络层协议的数据包后,将之拆分并重新打包成最大1518Byte,最小64Byte的帧；这个帧里面包括了目标MAC地址、自己的源MAC地址和数据包里面的协议类型，最后还有一个DWORD 4Byte的CRC码；

PCS层的物理层实现步骤，含有以下步骤：

PCS物理编码子层，将以太网MAC功能映射到现存的编码和物理层信号系统的功能上；PCS子层将数据分发到逻辑虚通道VL上,并通过不同的复用方式适配不同的光模块,从而完成在介质上的传输；

PCS子层负责数据编解码和CRC校验，并集成了负责VL绑定和时钟修正的弹性缓冲；通道绑定成一个一致的并行通道；支持24个通道的绑定；

将IEEE802.3ba标准中PCS子层的64B/66B编解码模块用IFG添加/IFG删除模块替代,PCS子层直接产生可用于映射到OTN帧中的MAC帧数据流；

以太网帧解析步骤如下：

步骤1、数据帧接收校验，

步骤2、解析MAC帧头，

步骤4、解析以太网帧头，转向步骤6，

步骤5、解析802.3帧头，

步骤7、解析VLAN标签，

步骤9、解析MPLS标签，

步骤12、解析IP帧头，

步骤13、解析结束；

多流测试解析步骤如下；

步骤1.1、接收数据，缓存160个字节的数据帧头，

步骤2.1、解析MAC帧头，

步骤3.1、判断是否有MPLS标签，若“是”,转向步骤4.1，若“否”，转向步骤11.1，

步骤4.1、判断是否为一级MPLS标签，不带控制字，若“否”,转向步骤5.1，若“是”，转向步骤7.1，

步骤5.1、判断是否为二级MPLS标签，若“否”,转向步骤11.1，若“是”，转向步骤6.1，

步骤6.1、判断是否带有控制字，若“是”,转向步骤7.1，若“否”，转向步骤8.1，

步骤7.1、可能为MPLS-TP封装帧，转向步骤9.1，

步骤8.1、可能为VPLS封装帧，

步骤9.1、判断MPLS上层是否为IP帧，若“是”,转向步骤11.1，若“否”，转向步骤10.1，

步骤10.1、MPLS-TP/VPLS封装帧，

步骤11.1、找到MAC帧，

步骤12.1、判断是否包含ZY标签，若“是”,转向步骤13.1，若“否”，转向步骤14.1，

步骤13.1、判定为ZY测试帧，

步骤14.1、判定为非ZY测试帧。