CN110417707B - 数据发送保护方法、装置、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据发送保护方法、装置、系统及计算机可读存储介质，属于通讯技术领域，该方法包括：在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流，通过对低速确定性网络业务的数据流做同路径冗余复制，减少甚至消除了丢包事件的影响，降低了业务时延。

Description

数据发送保护方法、装置、系统及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种数据发送保护方法、装置、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
在通讯领域，一些对时延或丢包敏感的通信业务，如工业控制，传统方法是通过专有设备/专有协议(如现场总线)/专有线路来保障业务的时延和丢包率，随着IT和OT的逐步融合，IT网络必须提供类似OT的确定性网络服务，以支持业务的无缝对接和迁移；一些新业务，如区块链，由于其支撑的应用对时延越来越敏感，当前网络“尽力而为”的服务已经无法满足需求，迫切需要网络提供确定性时延/丢包/抖动等服务。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数据发送保护方法、装置、系统及计算机可读存储介质，通过对低速确定性网络业务的数据流做同路径冗余复制，减少甚至消除了丢包事件的影响，降低了业务时延。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供的一种数据发送保护方法，包括：
在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；
对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；
在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流。
可选地，所述在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装之前还包括：
判断所述数据流是否为低速时延丢包敏感数据流，若是，则赋予所述数据流一个唯一的流标识，并在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，否则，直接传送所述数据流。
可选地，所述对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送具体为：
对封装数据流进行1+n复制，得到1+n份封装数据流，所述1+n份封装数据流的流标识和控制字完全相同，其中，n为大于等于1的整数；
将所述1+n份封装数据流一起发送至接收端。
可选地，所述在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流包括：
接收数据流，根据所述数据流的控制字判断所述数据流是否首次到达终结节点，若是，则恢复所述数据流，并解除所述数据流的分组头封装；
若接收到的数据流的控制字与之前已接收到的数据流的控制字相同，则将所数据流丢弃。
根据本发明的另一个方面，提供的一种数据发送保护装置，包括：
封装模块，用于在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；
复制发送模块，用于对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；
恢复模块，用于在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流。
可选地，还包括：
判断模块，用于判断所述数据流是否为低速时延丢包敏感数据流，若是，则赋予所述数据流一个唯一的流标识，并在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，否则，直接传送所述数据流。
可选地，所述复制模块具体为：
对封装数据流进行1+n复制，得到1+n份封装数据流，所述1+n份封装数据流的流标识和控制字完全相同，其中，n为大于等于1的整数；
将所述1+n份封装数据流一起发送至接收端。
可选地，所述恢复模块包括：
接收单元，用于接收数据流；
恢复单元，用于根据所述数据流的控制字判断所述数据流是否首次到达终结节点，若是，则恢复所述数据流，并解除所述数据流的分组头封装；
丢弃单元，用于若接收到的数据流的控制字与之前已接收到的数据流的控制字相同，则将所数据流丢弃。
根据本发明的再一个方面，提供的一种数据发送保护系统，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，所述应用程序被配置为用于执行以上所述的数据发送保护方法。
根据本发明的再一个方面，提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所述的数据发送保护方法。
本发明实施例的一种数据发送保护方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流，通过对低速确定性网络业务的数据流做同路径冗余复制，减少甚至消除了丢包事件的影响，降低了业务时延。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种数据发送保护方法流程图；
图2为本发明实施例一提供的一种数据流传输示意图；
图3为本发明实施例一提供的另一种数据发送保护方法流程图；
图4为本发明实施例一提供的分组头结构示意图；
图5为本发明实施例一提供的控制字结构示意图；
图6为本发明实施例二提供的一种数据发送保护装置示范性结构框图；
图7为本发明实施例二提供的另一种数据发送保护装置示范性结构框图；
图8为图6中恢复模块的一种示范性结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，在本实施例中，一种数据发送保护方法，包括：
S10、在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；
S20、对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；
S30、在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流。
在本实施例中，通过对低速确定性网络业务的数据流做同路径冗余复制，减少甚至消除了丢包事件的影响，降低了业务时延。
在本实施例中，对数据流(也称为业务流)的复制和恢复都是在边缘网络节点来完成，所述入口节点是网络的发送端边缘节点，在此节点对数据流进行封装和复制，所述终结节点是网络的接收端边缘节点，在此节点对数据流进行恢复。
如图2所示，在本实施例中，通过对待发送的数据流(包括图2中的ABCD四个分组包)进行复制，得到至少1份复制数据流(包括相同的四个数据包ABCD)，与原始数据流一起发送，即使在传输过程有丢包事件，如图2所示，原始数据流中的分组包B丢包，复制数据流中的分组包C丢包，但因为有复制数据流的存在，在最后恢复时，依然可以得到ABCD四个分组包，接收到完整的数据流。
如图3所示，在本实施例中，所述步骤S10之前还包括：
S01、判断所述数据流是否为低速时延丢包敏感数据流，若是，则S02、赋予所述数据流一个唯一的流标识，并进入步骤S10、在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，否则，进入步骤S03、直接传送所述数据流。
在本实施例中，低速时延丢包敏感数据的速率判断门限推荐为100kbps，当数据流的传输速率小于该门限值即为低速数据流，该门限值可以由上层应用根据网络承载能力灵活配置。
在本实施例中，对数据流进行分组头封装时，分组头包括数据载荷、控制字和流标识，其结构示意图如图4所示，包括两种模式，一种是MPLS PW模式，一种是IPv6模式，采用这种结构设计是为了跟DetNet(确定性网络)的数据平面设计保持兼容。
在本实施例中，流标识(Flow Identification)用以在数据流传输的网络节点及网络域中唯一标识特定的数据流。对于同一数据流、同一分组包，其对应的流标识和控制字都是完全相同的，与是否复制冗余无关，具体地，这种标识支持PW(Psudewire/伪线)标签标识，和IPv6头结构中Flow Label和源地址组合标识上述数据流。
如图5所示，在本实施例中，控制字(Control Word)，主要由分组序列号构成，控制字一共4个字节，2个字节为分组序列号，2个字节为预留字段，之所以采用该种结构设计，是为了与TSN(时间敏感网络)、DetNet(确定性网络)中关于多路径业务保护的技术机制保持兼容；同一个业务流数据包对应的控制字都相同，无论它是原始数据包的第几份复制包，其控制字都和原始数据包相同，以此在边缘节点对数据流进行识别恢复。
在本实施例中，所述步骤S20具体为：
对封装数据流进行1+n复制，得到1+n份封装数据流，所述1+n份封装数据流的流标识和控制字完全相同，其中，n为大于等于1的整数；
将所述1+n份封装数据流一起发送至接收端。
在本实施例中，n的数值可静态配置，也可由控制平面通过网络丢包统计数据进行动态调整，当前丢包率高，则n取值大，丢包率低，则取值小。
在本实施例中，对封装数据流的复制方式分为：按特定时间片复制和按特定连续分组数目复制，具体的，如果业务是时间连续性业务，则按时间片，如1毫秒截取数据，并进行复制，如果业务是间断性突发短时业务，则按照分组数目进行截取复制，如每1000个报文进行复制。
在本实施例中，如果有中继节点参与数据流的传输，那么，中继节点对数据流做无差别转发，无须识别复制冗余数据，也无须参与复制操作。
在本实施例中，所述步骤S30包括：
接收数据流，根据所述数据流的控制字判断所述数据流是否首次到达终结节点，若是，则恢复所述数据流，并解除所述数据流的分组头封装；
若接收到的数据流的控制字与之前已接收到的数据流的控制字相同，则将所数据流丢弃。
以图2为例，在终结节点(图中所示节点3)接收到丢包后的业务量ACDABD，首次接收到数据包A时，恢复数据包A，并解除之前对数据包A的分组头封装，等第二次接收到数据包A时，因为该数据包A为复制数据包A，其控制字与首次接收到的数据包A的控制字相同，则将该数据包A丢弃。
在低速数据流的应用场景下，时延及丢包敏感业务在当前及未来IT网络环境下，冗余复制机制导致的数据流倍增对当前IT网络的承载能力来说，在一定程度下可以忽略不计，却可以因此极大的减少丢包和时延。
实施例二
如图6所示，在本实施例中，一种数据发送保护装置，包括：
封装模块10，用于在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；
复制发送模块20，用于对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；
恢复模块30，用于在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流。
在本实施例中，通过对低速确定性网络业务的数据流做同路径冗余复制，减少甚至消除了丢包事件的影响，降低了业务时延。
在本实施例中，对数据流(也称为业务流)的复制和恢复都是在边缘网络节点来完成，所述入口节点是网络的发送端边缘节点，在此节点对数据流进行封装和复制，所述终结节点是网络的接收端边缘节点，在此节点对数据流进行恢复。
如图2所示，在本实施例中，通过对待发送的数据流(包括图2中的ABCD四个分组包)进行复制，得到至少1份复制数据流(包括相同的四个数据包ABCD)，与原始数据流一起发送，即使在传输过程有丢包事件，如图2所示，原始数据流中的分组包B丢包，复制数据流中的分组包C丢包，但因为有复制数据流的存在，在最后恢复时，依然可以得到ABCD四个分组包，接收到完整的数据流。
如图7所示，在本实施例中，数据发送保护装置还包括：
判断模块40，用于判断所述数据流是否为低速时延丢包敏感数据流，若是，则赋予所述数据流一个唯一的流标识，并在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，否则，直接传送所述数据流。
在本实施例中，低速时延丢包敏感数据的速率判断门限推荐为100kbps，当数据流的传输速率小于该门限值即为低速数据流，该门限值可以由上层应用根据网络承载能力灵活配置。
在本实施例中，对数据流进行分组头封装时，分组头包括数据载荷、控制字和流标识，其结构示意图如图4所示，包括两种模式，一种是MPLS PW模式，一种是IPv6模式，采用这种结构设计是为了跟DetNet(确定性网络)的数据平面设计保持兼容。
在本实施例中，流标识(Flow Identification)用以在数据流传输的网络节点及网络域中唯一标识特定的数据流。对于同一数据流、同一分组包，其对应的流标识和控制字都是完全相同的，与是否复制冗余无关，具体地，这种标识支持PW(Psudewire/伪线)标签标识，和IPv6头结构中Flow Label和源地址组合标识上述数据流。
如图5所示，在本实施例中，控制字(Control Word)，主要由分组序列号构成，控制字一共4个字节，2个字节为分组序列号，2个字节为预留字段，之所以采用该种结构设计，是为了与TSN(时间敏感网络)、DetNet(确定性网络)中关于多路径业务保护的技术机制保持兼容；同一个业务流数据包对应的控制字都相同，无论它是原始数据包的第几份复制包，其控制字都和原始数据包相同，以此在边缘节点对数据流进行识别恢复。
在本实施例中，所述复制模块具体为：
对封装数据流进行1+n复制，得到1+n份封装数据流，所述1+n份封装数据流的流标识和控制字完全相同，其中，n为大于等于1的整数；
将所述1+n份封装数据流一起发送至接收端。
在本实施例中，n的数值可静态配置，也可由控制平面通过网络丢包统计数据进行动态调整，当前丢包率高，则n取值大，丢包率低，则取值小。
在本实施例中，对封装数据流的复制方式分为：按特定时间片复制和按特定连续分组数目复制，具体的，如果业务是时间连续性业务，则按时间片，如1毫秒截取数据，并进行复制，如果业务是间断性突发短时业务，则按照分组数目进行截取复制，如每1000个报文进行复制。
在本实施例中，如果有中继节点参与数据流的传输，那么，中继节点对数据流做无差别转发，无须识别复制冗余数据，也无须参与复制操作。
如图8所示，在本实施例中，所述恢复模块包括：
接收单元31，用于接收数据流；
恢复单元32，用于根据所述数据流的控制字判断所述数据流是否首次到达终结节点，若是，则恢复所述数据流，并解除所述数据流的分组头封装；
丢弃单元33，用于若接收到的数据流的控制字与之前已接收到的数据流的控制字相同，则将所数据流丢弃。
以图2为例，在终结节点(图中所示节点3)接收到丢包后的业务量ACDABD，首次接收到数据包A时，恢复数据包A，并解除之前对数据包A的分组头封装，等第二次接收到数据包A时，因为该数据包A为复制数据包A，其控制字与首次接收到的数据包A的控制字相同，则将该数据包A丢弃。
在低速数据流的应用场景下，时延及丢包敏感业务在当前及未来IT网络环境下，冗余复制机制导致的数据流倍增对当前IT网络的承载能力来说，在一定程度下可以忽略不计，却可以因此极大的减少丢包和时延。
实施例三
在本实施例中，一种数据发送保护系统，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，所述应用程序被配置为用于执行实施例一所述的数据发送保护方法。
实施例四
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述数据发送保护方法实施例中任一所述的方法实施例。
需要说明的是，上述装置、系统实和计算机可读存储介质实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例的一种数据发送保护方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流，通过对低速确定性网络业务的数据流做同路径冗余复制，减少甚至消除了丢包事件的影响，降低了业务时延。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种数据发送保护方法，其特征在于，包括：
在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；
对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；
在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流；
其中，所述控制字由分组序列号构成，以用于在确定所述分组序列号对应的数据流首次到达终结节点的情况下，对首次到达终结节点的数据流进行恢复；所述流标识用于标识低速时延丢包敏感数据流。
2.根据权利要求1所述的一种数据发送保护方法，其特征在于，所述在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装之前还包括：
判断所述数据流是否为低速时延丢包敏感数据流，若是，则赋予所述数据流一个唯一的流标识，并在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，否则，直接传送所述数据流。
3.根据权利要求1所述的一种数据发送保护方法，其特征在于，所述对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送具体为：
对封装数据流进行1+n复制，得到1+n份封装数据流，所述1+n份封装数据流的流标识和控制字完全相同，其中，n为大于等于1的整数；
将所述1+n份封装数据流一起发送至接收端。
4.根据权利要求3所述的一种数据发送保护方法，其特征在于，所述在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流包括：
接收数据流，根据所述数据流的控制字判断所述数据流是否首次到达终结节点，若是，则恢复所述数据流，并解除所述数据流的分组头封装；
若接收到的数据流的控制字与之前已接收到的数据流的控制字相同，则将所数据流丢弃。
5.一种数据发送保护装置，其特征在于，包括：
封装模块，用于在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，形成封装数据流，分组头包括控制字和流标识；
复制发送模块，用于对封装数据流进行复制，将所述封装数据流和复制后的数据流一起发送；
恢复模块，用于在终结节点根据所述控制字和流标识恢复数据流；
其中，所述控制字由分组序列号构成，以用于在确定所述分组序列号对应的数据流首次到达终结节点的情况下，对首次到达终结节点的数据流进行恢复；所述流标识用于标识低速时延丢包敏感数据流。
6.根据权利要求5所述的一种数据发送保护装置，其特征在于，还包括：
判断模块，用于判断所述数据流是否为低速时延丢包敏感数据流，若是，则赋予所述数据流一个唯一的流标识，并在入口节点对待发送的数据流进行分组头封装，否则，直接传送所述数据流。
7.根据权利要求5所述的一种数据发送保护装置，其特征在于，所述复制模块具体为：
对封装数据流进行1+n复制，得到1+n份封装数据流，所述1+n份封装数据流的流标识和控制字完全相同，其中，n为大于等于1的整数；
将所述1+n份封装数据流一起发送至接收端。
8.根据权利要求7所述的一种数据发送保护装置，其特征在于，所述恢复模块包括：
接收单元，用于接收数据流；
恢复单元，用于根据所述数据流的控制字判断所述数据流是否首次到达终结节点，若是，则恢复所述数据流，并解除所述数据流的分组头封装；
丢弃单元，用于若接收到的数据流的控制字与之前已接收到的数据流的控制字相同，则将所数据流丢弃。
9.一种数据发送保护系统，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，其特征在于，所述应用程序被配置为用于执行权利要求1-4任一项所述的数据发送保护方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一所述的数据发送保护方法。
CN201810390063.0A 2018-04-27 2018-04-27 数据发送保护方法、装置、系统及计算机可读存储介质 Active CN110417707B (zh)

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