CN110798405A - 数据隧道交换方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种数据隧道交换方法、装置和系统，涉及云资源领域。该方法包括：获取携带云外隧道标识的云外隧道报文；利用隧道地址函数对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址；根据云内隧道存储地址确定云内隧道标识；将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，并根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。本公开能够实现高效的隧道地址定位并进行隧道的数据交换。

Description

数据隧道交换方法、装置和系统
技术领域
本公开涉及云资源领域，尤其涉及一种数据隧道交换方法、装置和系统。
背景技术
在云资源池中，云网关通常采用内外不同的数据隧道，资源池外采用IPSec VPN(采用IPSec协议的虚拟专用网络)、L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol，第二层隧道协议)、MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)、GRE(Generic RoutingEncapsulation，通用路由封装协议)等数据隧道；资源池内则统一采用VxLan(VirtualExtensible LAN，虚似扩展局域网)数据隧道，资源池内外的数据隧道需要进行隧道的拆解、数据的提取、以及数据的隧道封装等，以实现内外数据隧道的互通交换。
目前主流的云资源池，云资源池内外的数据隧道和数据是海量的，这就要求云资源池网关必须采用高效的数据隧道交换装置以满足云资源日益复杂的数据流量。
发明内容
本公开要解决的一个技术问题是提供一种数据隧道交换方法、装置和系统，能够实现高效的隧道地址定位并进行隧道的数据交换。
根据本公开一方面，提出一种数据隧道交换方法，包括：获取携带云外隧道标识的云外隧道报文；利用隧道地址函数对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址；根据云内隧道存储地址确定云内隧道标识；将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，并根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。
可选地，利用隧道地址函数对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址包括：利用哈希函数对云外隧道标识进行计算得到哈希值；将哈希值作为云内隧道存储地址。
可选地，预先在隧道地址表保存云内隧道存储地址和云内隧道标识的映射关系。
可选地，云外隧道标识为不定长的标识字符串；云内隧道存储地址为定长的二进制数。
可选地，哈希函数包括消息摘要算法第四版MD4、消息摘要算法第五版MD5、安全哈希算法SHA1和循环冗余校验CRC32中的至少一种。
根据本公开的另一方面，还提出一种数据隧道交换装置，包括：云外隧道数据池，用于接收云外隧道解析出的云外隧道报文以及云外隧道报文的云外隧道标识；隧道地址函数单元，用于对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址，根据云内隧道存储地址确定云内隧道标识，将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，将携带云内隧道标识的云外隧道报文发送至云内隧道数据池；云内隧道数据池，用于根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。
可选地，隧道地址函数单元用于对云外隧道标识进行哈希计算得到哈希值，将哈希值作为云内隧道存储地址。
可选地，该装置还包括：隧道地址表，用于保存云内隧道存储地址和云内隧道标识的映射关系。
可选地，云外隧道标识为不定长的标识字符串；云内隧道存储地址为定长的二进制数。
可选地，哈希函数包括消息摘要算法第四版MD4、消息摘要算法第五版MD5、安全哈希算法SHA1和循环冗余校验CRC32中的至少一种。
根据本公开的另一方面，还提出一种数据隧道交换装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如权利要求1至5任一项的数据隧道交换方法。
根据本公开的另一方面，还提出一种数据隧道交换系统，包括云网关控制器、云外隧道、云内隧道和上述的数据隧道交换装置；其中，云网关控制器用于建立云外隧道和云内隧道，以及在通信结束后，拆除云外隧道和云内隧道；云外隧道用于解析出的云外隧道报文，并为云外隧道报文添加云外隧道标识；云内隧道用于将云外隧道报文转发至云资源目标主机。
根据本公开的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的数据隧道交换方法的步骤。
与现有技术相比，本公开利用隧道地址函数对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址，然后根据云内隧道存储地址确定云内隧道标识，将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，并根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。能够实现高效的隧道地址定位并进行隧道的数据交换。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为本公开数据隧道交换方法的一个实施例的流程示意图。
图2为本公开数据隧道交换方法的另一个实施例的流程示意图。
图3为本公开隧道地址表的示意图。
图4为本公开数据隧道交换装置的一个实施例的结构示意图。
图5为本公开数据隧道交换装置的另一个实施例的结构示意图。
图6为本公开数据隧道交换装置的再一个实施例的结构示意图。
图7为本公开数据隧道交换装置的又一个实施例的结构示意图。
图8为本公开数据隧道交换系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开数据隧道交换方法的一个实施例的流程示意图。
在步骤110，获取携带云外隧道标识的云外隧道报文。其中，云外隧道解析出云外隧道报文后，给报文加上云外隧道标识，并将带有云外隧道标识的云外隧道报文发送至云外隧道数据池。
在步骤120，利用隧道地址函数对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址。在该步骤中，利用哈希函数对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址。其中，云外隧道标识为不定长的标识字符串，通过哈希函数将不定长的标识字符串，转化为定长的二进制数，并将此二进制数作为云内隧道存储地址。
在步骤130，根据云内隧道存储地址确定云内隧道标识。其中，隧道地址表中保存有云内隧道存储地址和云内隧道标识的映射关系，根据云内隧道存储地址可以在隧道地址表中确定云内隧道标识。
在步骤140，将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，并根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。例如，可以将携带云内隧道标识的云外隧道报文发送至云内隧道数据池，以便云内隧道数据池根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道，云内隧道将云外隧道报文转发至云资源目标主机。
在该实施例中，利用隧道地址函数对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址，然后根据云内隧道存储地址确定云内隧道标识，将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，并根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。能够实现高效的隧道地址定位并进行隧道的数据交换。
图2为本公开数据隧道交换方法的另一个实施例的流程示意图。
在步骤210，云外隧道解析出云外隧道报文，为云外隧道报文添加云外隧道标识，并将带有云外隧道标识的云外隧道报文发送至云外隧道数据池。其中，大型云资源池需兼容多种入云隧道，包括IPSec VPN、L2TP、MPLS隧道等等，不同类型的隧道的标识是不同的，隧道标识可能是认证名，也可能是公网IP地址+端口号，因此云外隧道标识是不定长的标识字符串。
在步骤220，隧道地址函数单元在云外隧道数据池中提取云外隧道报文以及云外隧道报文的云外隧道标识。
在步骤230，利用哈希函数对云外隧道标识进行计算得到哈希值，将哈希值作为云内隧道存储地址。云内隧道存储地址即云内隧道标识VxLan ID的存储地址。理论上，可以对不定长的标识字符串进行匹配、查找、寻址，但实际上效率偏低，当进入云隧道的报文激增时，这种低效率将成为入云通信的瓶颈，因此，该步骤中采用哈希函数作为云内VxLan ID寻址驱动。
其中，哈希函数包括MD4(消息摘要算法第四版)、MD5(消息摘要算法第五版)、SHA1(安全哈希算法)或者CRC32(循环冗余校验)等，通过哈希函数将不定长的标识字符串，转化为定长的二进制数，并将此二进制数作为VxLan ID在隧道地址表中存储地址。
在步骤240，根据云内隧道存储地址在隧道地址表中确定云内隧道标识。
隧道地址表是隧道交换装置的关键组件，隧道地址表实际上是一种数据库，存储着云内VxLan隧道的ID号，当云外隧道建立并通过鉴权，将创建云内VxLan隧道，新的VxLanID号要写入表中，隧道地址表结构如图3所示。新的VxLan ID需要写入表中时，存储的位置根据隧道地址函数确定。隧道交换时，同样根据隧道地址函数快速获取存储地址，查找到VxLan ID号。
在步骤250，隧道地址函数单元将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，并将携带云内隧道标识的云外隧道报文发送至云内隧道数据池。
在步骤260，云内隧道数据池根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。其中，云内隧道将云外隧道报文转发至云资源目标主机。
在该实施例中，通过哈希函数直接将不定长的云外隧道标识字符串标识转化为定长的VxLan存储地址，实现了高效的隧道地址定位并进行隧道的数据交换，特别适用于大规模、分布式、多类型隧道的云资源池的内外隧道数据吞吐。
图4为本公开数据隧道交换装置的一个实施例的结构示意图。该数据隧道交换装置包括云外隧道数据池410、隧道地址函数单元420和云内隧道数据池430。
云外隧道数据池410用于接收云外隧道解析出的云外隧道报文以及云外隧道报文的云外隧道标识。
隧道地址函数单元420用于对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址，根据云内隧道存储地址确定云内隧道标识，将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，将携带云内隧道标识的云外隧道报文发送至云内隧道数据池。其中，云外隧道标识为不定长的标识字符串，通过哈希函数将不定长的标识字符串，转化为定长的二进制数，并将此二进制数作为云内隧道存储地址。隧道地址表中保存有云内隧道存储地址和云内隧道标识的映射关系，根据云内隧道存储地址可以在隧道地址表中确定云内隧道标识。
云内隧道数据池430用于根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。
在该实施例中，利用隧道地址函数对云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址，然后根据云内隧道存储地址确定云内隧道标识，将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，并根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道。能够实现高效的隧道地址定位并进行隧道的数据交换。
图5为本公开数据隧道交换装置的另一个实施例的结构示意图。该数据隧道交换装置包括云外隧道数据池510、隧道地址函数单元520隧道地址表530和云内隧道数据池540。
云外隧道数据池510用于接收云外隧道解析出的云外隧道报文以及云外隧道报文的云外隧道标识。其中，大型云资源池需兼容多种入云隧道，包括IPSec VPN、L2TP、MPLS隧道等等，不同类型的隧道的标识是不同的，可能是认证名，也可能是公网IP地址+端口号，因此云外隧道标识是不定长的标识字符串。
隧道地址函数单元520用于利用哈希函数对云外隧道标识进行计算得到哈希值，将哈希值作为云内隧道存储地址，根据云内隧道存储地址在隧道地址表中确定云内隧道标识，将云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，将携带云内隧道标识的云外隧道报文发送至云内隧道数据池。云内隧道存储地址即云内隧道标识VxLan ID的存储地址。通过哈希函数将不定长的标识字符串，转化为定长的二进制数，并将此二进制数作为VxLanID在隧道地址表中存储地址。
隧道地址表530用于保存云内隧道存储地址和云内隧道标识的映射关系。隧道地址表是隧道交换装置的关键组件，隧道地址表实际上是一种数据库，存储着云内VxLan隧道的ID号，当云外隧道建立并通过鉴权，将创建云内VxLan隧道，新的VxLan ID号要写入表中，隧道地址表结构如图3所示。新的VxLan ID需要写入表中时，存储的位置根据隧道地址函数确定。隧道交换时，同样根据隧道地址函数快速获取存储地址，查找到VxLan ID号。
云内隧道数据池540用于根据云内隧道标识将云外隧道报文发送至对应的云内隧道，以便云内隧道将云外隧道报文转发至云资源目标主机。
在该实施例中，，通过哈希函数直接将不定长的云外隧道标识字符串标识转化为定长的VxLan存储地址，一方面实现了对各种不同类型的隧道标识的统一化，另一方面则实现云内VxLan隧道地址快速、高效的存储、查找，并完成数据的隧道交换。
图6为本公开数据隧道交换装置的再一个实施例的结构示意图。该数据隧道交换装置包括存储器610和处理器620，其中：
存储器610可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图1、3所对应实施例中的指令。处理器620耦接至存储器610，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器620用于执行存储器中存储的指令。
在一个实施例中，还可以如图7所示，该数据隧道交换装置700包括存储器710和处理器720。处理器720通过BUS总线730耦合至存储器710。该数据隧道交换装置700还可以通过存储接口740连接至外部存储装置750以便调用外部数据，还可以通过网络接口760连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)，此处不再进行详细介绍。
在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够实现高效的隧道地址定位并进行隧道的数据交换。
图8为本公开数据隧道交换系统的一个实施例的结构示意图。该数据隧道交换系统包括云网关控制器810、云外隧道820、云内隧道830和数据隧道交换装置840。
云网关控制器810用于建立云外隧道820和云内隧道830，以及在通信结束后，拆除云外隧道820和云内隧道830。云网关控制器810控制所有内外隧道的生命周期，当有云外终端申请建立多类型的云外隧道820，在认证鉴别成功后，建立内部的云内隧道830。当通信结束，云网关控制器810负责拆除云外隧道820和云内隧道830，完成隧道生命周期控制。
云外隧道820用于通过云外数据隧道接口接收数据后，解析出云外隧道报文，并为云外隧道报文添加云外隧道标识。例如，云外隧道820完成隧道的拆解，提取负载的数据及云外隧道标识，并云外隧道报文添加云外隧道标识。
云内隧道830将云外隧道报文转通过云内数据隧道接口发至云资源目标主机，以及完成VxLan隧道的封装。
数据隧道交换装置840位于云网关的核心位置，负责完成在内外隧道间的数据高速交换，其具体实现已在上述实施例中进行了详细介绍，此处不再进一步阐述。
目前主流云资源池都存在着多类型入云数据隧道的接入问题，同时要面临隧道的高并发、海量、分布式接入的情况，在此形式下，需要云资源网关要承担多类型接入隧道，以及云资源池内外隧道快速交换的需求。而在该实施例中，提出了一种同时兼容多类型数据隧道的隧道交换装置的系统架构，实现了高效的隧道地址定位并进行隧道的数据交换，特别适用于大规模、分布式、多类型隧道的云资源池的内外隧道数据吞吐，并且该系统易于实现和部署，没有部署平台的局限，具有很好应用前景。
在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图1、3所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种数据隧道交换方法，包括：
获取携带云外隧道标识的云外隧道报文；
利用隧道地址函数对所述云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址；
根据所述云内隧道存储地址确定云内隧道标识；
将所述云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，并根据所述云内隧道标识将所述云外隧道报文发送至对应的云内隧道。
2.根据权利要求1所述的数据隧道交换方法，其中，利用隧道地址函数对所述云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址包括：
利用哈希函数对所述云外隧道标识进行计算得到哈希值；
将所述哈希值作为所述云内隧道存储地址。
3.根据权利要求1或2所述的数据隧道交换方法，还包括：
预先在隧道地址表保存所述云内隧道存储地址和所述云内隧道标识的映射关系。
4.根据权利要求2所述数据隧道交换方法，其中，
所述云外隧道标识为不定长的标识字符串；
所述云内隧道存储地址为定长的二进制数。
5.根据权利要求2所述数据隧道交换方法，其中，
所述哈希函数包括消息摘要算法第四版MD4、消息摘要算法第五版MD5、安全哈希算法SHA1和循环冗余校验CRC32中的至少一种。
6.一种数据隧道交换装置，包括：
云外隧道数据池，用于接收云外隧道解析出的云外隧道报文以及所述云外隧道报文的云外隧道标识；
隧道地址函数单元，用于对所述云外隧道标识进行计算，确定云内隧道存储地址，根据所述云内隧道存储地址确定云内隧道标识，将所述云外隧道报文的云外隧道标识替换为云内隧道标识，将携带所述云内隧道标识的云外隧道报文发送至云内隧道数据池；
云内隧道数据池，用于根据所述云内隧道标识将所述云外隧道报文发送至对应的云内隧道。
7.根据权利要求6所述的数据隧道交换装置，其中，
所述隧道地址函数单元用于对所述云外隧道标识进行哈希计算得到哈希值，将所述哈希值作为所述云内隧道存储地址。
8.根据权利要求6或7所述的数据隧道交换装置，还包括：
隧道地址表，用于保存所述云内隧道存储地址和所述云内隧道标识的映射关系。
9.根据权利要求7所述的数据隧道交换装置，其中，
所述云外隧道标识为不定长的标识字符串；
所述云内隧道存储地址为定长的二进制数。
10.根据权利要求7所述数据隧道交换装置，其中，
所述哈希函数包括消息摘要算法第四版MD4、消息摘要算法第五版MD5、安全哈希算法SHA1和循环冗余校验CRC32中的至少一种。
11.一种数据隧道交换装置，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至5任一项所述的数据隧道交换方法。
12.一种数据隧道交换系统，包括云网关控制器、云外隧道、云内隧道和权利要求6-11任一所述的数据隧道交换装置；
其中，所述云网关控制器用于建立云外隧道和云内隧道，以及在通信结束后，拆除所述云外隧道和所述云内隧道；
所述云外隧道用于解析出的云外隧道报文，并为所述云外隧道报文添加云外隧道标识；
所述云内隧道用于将所述云外隧道报文转发至云资源目标主机。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的数据隧道交换方法的步骤。
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