CN112333210A - 一种视联网数据通信功能实现方法和设备 - Google Patents

一种视联网数据通信功能实现方法和设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供的一种视联网数据通信功能实现方法和设备,涉及视联网技术领域,所述方法包括:接收视联网终端发送的互联网格式的第一数据报文;将第一数据报文转换为视联网格式的第二数据报文,其中,仅对第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,并将加密的数据载荷的内容封装至第二数据报文的数据载荷中,第二数据报文的头部包含第一数据报文中的目的设备标识;将第二数据报文发送给中间转发设备,并通过第二数据报文的头部中的目的设备标识,指示中间转发设备将第二数据报文中加密的数据载荷的内容转发给视联网终端。本方案不仅减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,也节省了中间转发设备的数据处理量。

Description

一种视联网数据通信功能实现方法和设备
技术领域
本申请涉及视联网技术领域,特别是涉及一种视联网数据通信功能实现方法和设备。
背景技术
视联网是网络发展的重要里程碑,是互联网的更高级形态,是一个实时网络,能够实现目前互联网无法实现的全网高清视频实时传输,将众多互联网应用推向高清视频化。视联网服务器可以为用户提供各种服务,例如:多人超清在线会议、视频监控等,为了给用户提供稳定的视联网服务,需要了解视联网服务器对于各种业务服务的承载能力,才能对视联网服务器的处理资源进行合理分配。
现有的视联网只能给支持视联网协议的终端设备提供数据传输服务,而日常生活中绝大多数的终端设备都只能支持互联网协议,这就需要通过给终端设备安装视联网相关插件来使得终端设备将互联网报文数据中的互联网报头连通数据荷载的内容一起进行加密后转换为视联网格式,以使得该互联网报文数据可以通过视联网进行数据传输。
但是这种方式不但需要终端设备负责对于互联网和视联网之间的数据格式转换以及加密解密等过程,需要占用终端设备额外的数据处理资源,提高了互联网环境中的终端设备之间基于视联网进行数据传输的数据处理压力,而且需要中间转发设备对数据报文中的互联网报头进行频繁解密加密以获取目的设备的标识,这也提高了中间转发设备的数据处理压力。
发明内容
鉴于上述问题,提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种视联网数据通信功能实现方法和设备。
为了解决上述问题,本申请实施例第一方面公开了一种视联网数据通信功能实现方法,应用于视联网路由器,所述方法包括:
接收视联网终端发送的互联网格式的第一数据报文;
将所述第一数据报文转换为视联网格式的第二数据报文,其中,仅对所述第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,并将加密的数据载荷的内容封装至所述第二数据报文的数据载荷中,所述第二数据报文的头部包含所述第一数据报文中的目的设备标识;
将所述第二数据报文发送给中间转发设备,并通过所述第二数据报文的头部中的目的设备标识,指示所述中间转发设备将所述第二数据报文中加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
本申请实施例第二方面还公开了另一种视联网数据通信功能实现方法,应用于中间转发设备,所述方法包括:
接收视联网路由器发送的视联网格式的数据报文;
解封装所述数据报文,获取所述数据报文的头部中的目的设备标识、所述数据报文中的加密的数据载荷的内容;
将所述加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
本申请实施例第三方面公开了一种视联网数据通信功能实现装置,一
个或多个处理器;和其上存储有指令的一个或多个计算机可读存储介质,当由所述一个或多个处理器执行时,使得所述装置执行如上述第一方面或第二方面所述的视联网数据通信功能实现方法。
本申请实施例第四方面公开了一种视联网路由器,包括处理器,存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令,所述程序或指令被所述处理器执行时实现上述第一方面所述视联网数据通信功能实现方法。
本申请实施例第五方面公开了一种中间转发设备,包括处理器,存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令,所述程序或指令被所述处理器执行时实现上述第二方面所述视联网数据通信功能实现方法。
本申请实施例第六方面公开了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面或第二方面所述的视联网数据通信功能实现方法。
本申请实施例包括以下优点:
本申请实施例提供一种视联网数据通信功能实现方法和设备,本方案通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种视联网数据通信功能实现方法的交互步骤流程图;
图2是本申请实施例提供的一种视联网数据通信功能实现方法的数据传输示意图;
图3是本申请实施例提供的一种现有报文封装/解封装原理示意图;
图4是本申请实施例提供的一种是路由器报文封装/解封装原理示意图;
图5是本申请实施例提供的一种视联网数据通信功能实现方法的软件结构图;
图6是本申请实施例提供的一种密钥应用架构示意图;
图7是本申请实施例提供的一种视联网数据通信功能实现方法的步骤流程图;
图8是本申请实施例提供的另一种视联网数据通信功能实现方法的步骤流程图;
图9是本申请实施例提供的一种视联网数据通信功能实现装置的结构框图;
图10是本申请实施例提供的另一种视联网数据通信功能实现装置的结构框图;
图11是本申请实施例提供的一种视联网的组网示意图;
图12是本申请实施例提供的一种节点服务器的硬件结构示意图;
图13是本申请实施例提供的一种接入交换机的硬件结构示意图;
图14是本申请实施例提供的一种以太网协转网关的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。
图1是本申请提供的一种视联网数据通信功能实现方法的交互步骤流程图,应用于视联网系统,所述视联网系统包括:视联网终端、视联网路由器、中间转发设备,所述方法包括:
步骤101,所述视联网路由器接收视联网终端发送的互联网格式的第一数据报文。
在本申请实施例中,视联网路由器是具有数据处理、数据传输、数据存储等功能的电子设备,并且其上同时设置有适配于视联网协议的物理端口以及适配于互联网协议的物理端口,从而可以同时承载视联网格式的数据传输和互联网格式的数据传输。视联网终端可以是部署于互联网环境的终端设备,其上设置有适配于互联网协议的物理端口,可以发送视联网格式的数据报文。第一数据报文是视联网终端需要发送给其他设备的互联网数据报文,基于互联网协议,第一数据报文中需要携带有互联网报头。
在实际应用中,由于视联网终端部署于互联网环境,有时需要通过视联网来传输互联网格式的数据报文,因此本申请实施例提供视联网路由器供视联网终端接入视联网,在视联网终端需要将互联网格式的第一数据报文通过视联网进行数据传输时,可以首先将第一数据报文发送给所连接的视联网路由器,由视联网路由器完成第一数据报文在视联网中的数据传输过程。
步骤102,所述视联网路由器将所述第一数据报文转换为视联网格式的第二数据报文,其中,仅对所述第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,并将加密的数据载荷的内容封装至所述第二数据报文的数据载荷中,所述第二数据报文的头部包含所述第一数据报文中的目的设备标识。
在本申请实施例中,数据荷载是数据报文携带的传输数据,通常是设置于数据报文的数据字段。报头是数据报文中用于携带目的设备标识和源设备标识的报文字段,目的设备标识是用于指示数据报文需要传输到的设备的标识,源设备标识是用于指示数据报文发出设备的设备标识。为了避免在基于视联网进行数据传输的过程中,数据被恶意拦截,影响数据安全,视联网路由器在基于视联网传输数据前,将对第一数据报文中数据荷载的内容进行加密,最后将加密的数据荷载的内容封装为视联网格式以在视联网中进行传输。
需要说明的是,区别于现有技术中在对互联网格式的数据报文连通互联网报头进行整体加密的方式,本方案仅是对第一数据报文中的数据荷载的内容进行加密,而第一数据报文中的互联网报头并未加密,以使得中间转发设备在转发过程中无需对互联网报头进行解密,减少了视联网数据传输所需的数据处理量。
步骤103,所述视联网路由器将所述第二数据报文发送给中间转发设备。
在本申请实施例中,中间转发设备可以是视联网核心交换服务器等具有对视联网数据进行转发、处理和存储等功能的电子设备。通过将加密的数据荷载的内容封装为视联网格式得到第二数据报文,即可实现加密的数据荷载的内容在视联网中的数据传输,从而将第二数据报文通过视联网发送给中间转发设备。
为了便于理解,参照图2,示出本申请实施例提供一种视联网数据通信功能实现方法的数据传输示意图,其中PC是视联网终端,port0是视联网路由器的互联网端口,port1是视联网路由器的视联网接口,IP是互联网,V2V是视联网,视联网路由器中还设置有加密/解密模块,以及封装/解封装模块,PC生成互联网报文通过互联网发送视联网路由器的port0后,通过加密模块将互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后交由封装模块封装成视联网报文,然后通过port1发送到视联网中;而port1接收到的视联网传输过来的视联网报文后,通过解封装模块解封装为加密的数据荷载的内容,再交由解密模块对加密的数据荷载的内容进行解密,最后通过port0发送给视联网终端。
步骤104,所述中间转发设备解封装所述第二数据报文,获取所述第二数据报文的头部中的目的设备标识、所述第二数据报文中的加密的数据载荷的内容。
在本申请实施例中,中间转发设备通过解封装第二数据报文的视联网报头,即可得到第二数据报文中的目的设备标识以及加密的数据荷载的内容,由于视联网协议规定视联网报头中需要携带有目的设备标识,因此中间转发设备可以在视联网报头中添加下一传输节点的设备标识,从而实现加密的数据载荷的内容在视联网中的传输,当然若下一传输节点是目的设备标识相对应视联网终端,则可以直接将加密的数据荷载内容封装为互联网格式或视联网格式的报文发送给视联网终端,具体可以适应于该目的设备标识所指示的视联网终端的实际需求确定,此处不做限定。具体的,由于第二数据报文中的互联网报头并未进行加密,因此直接可以通过解封装互联网报头来获取到目的设备标识,从而可以根据目的设备标识查询到下一传输节点的设备号,从而给加密的数据荷载的内容重新封装后转发给目的设备标识相对应的视联网终端。
步骤105,所述中间转发设备将所述加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
在本申请实施例中,中间转发设备依据第二数据报文的视联网报头中的目的设备标识将该加密的数据荷载的内容转发给下一传输节点,以将加密的数据荷载的内容发送给目的设备标识相对应的视联网终端。
为了便于理解,参照图3,示出本申请实施例提供的一种是现有报文封装/解封装原理示意图,需要说明此处只是为了便于比较,才采用本申请实施例所提供的采用视联网路由器负责视联网终端的互联网加密和协议转换过程的技术构思,现有技术中通常应该是由安装有视联网插件的终端来进行数据报文的协议转换和加密过程。其中,MAC-1是第一视联网终端的设备号、MAC-2是第一视联网路由器的设备号、TYPE为以太网类型、V2V为视联网报头、DATA为数据分片。其中MAC-1、MAC-2和TYPE为互联网报头,加密部分是数据荷载的内容,可见在现有的视联网报文封装过程中,会将互联网数据报文中的互联网报头和数据荷载的内容整体加密,这就需要中间转发设备在解封互联网报头时对互联网报头进行解密和加密,增加了中间转发设备的数据处理压力。参照图4,为本申请实施例提供的一种路由器报文封装/解封装原理示意图,同样灰色底色是加密的数据荷载的内容,可见在本方案仅对数据片段进行加密,而由MAC-1、MAC-2和TYPE组成的互联网报头不进行加密,这就使得中间转发设备无需再对互联网报头进行解密加密,减少了中间转发设备的数据处理压力。
参照图5,示出本申请实施例提供的一种视联网数据通信功能实现方法的软件结构图,其中port0是视联网路由器的互联网端口,port1是视联网路由器的视联网端口,IP指代互联网,V2V指代视联网。视联网路由器在数据面可以实现对于数据报文的封装和解封装,以及对于数据报文的数据加密和解密,从而依赖于port1和port0可以实现互联网环境中的终端设备与视联网之间的数据传输;在控制面可以实现对于业务配置的增加/删除/修改/查询、终端与其他设备之间信令交互、终端身份认证以及与密钥管理系统之间的密钥协商,从而可以通过向数据面下发配置来控制数据传输过程,并通过与数据面的状态同步来实时监控数据传输;而在管理面可以依赖于控制面对终端设备进行操作、管理和维护的。
为了便于理解,参照图6,示出本申请实施例还提供一种密码应用架构示意图,其中视联网核心服务器是视联网核心交换服务器是视联网的核心交换平台,负责视联网数据交换通道的创建、管理与数据转发等核心数据交换功能。视联网OMC网管系统是保障视联网正常运行的重要支撑系统,为视联网提供设备接入管理、网络状况监控等功能,实现基于商密算法的设备入网认证、用户登录认证、信令加密保护等功能,网管系统为网络管理员提供交互界面,按照网络管理员的操作配置向核心交换服务器下发待入网设备的相关信息和权限配置,并汇总网络运行状态信息。密钥管理系统是密钥管理系统为视联网系统提供密钥申请、密钥查询、密钥销毁等全生命周期的密钥管理。数字证书认证系统是数字证书认证系统为视联网系统提供证书管理功能。视联汇聚路由器是视联网中的汇聚型路由器,实现视联网协议实现对IP数据的承载,一般作为汇聚节点,部署到数据的汇聚中心,例如:数据服务器,云平台,专网出口等。视联网接入路由器是视联网中的接入型路由器,实现V2V数据和IP数据的相互转换,一般作为叶子节点,用户通过此设备接入通过视联网隧道实现数据的转发和业务的访问,该视联网接入路由器可以作为上述实施例中的视联网路由器、PC可以是上述实施例中视联网终端、交换机可以是本实施例中的中间转发设备、PC(VVoE)可以是安装有视联网协议转换插件的终端设备,可以通过视联网协议转化插件接入视联网。而适应于本申请方案,PC可以向视联网接入路由器发送互联网格式的第一数据报文,视联网接入路由器通过交换机与密钥管理系统进行交互获取密钥信息后对第一数据报文进行加密和协议转换得到第二数据报文后通过交换机发送给其他下级视联网中的第二终端。
本申请实施例通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
图7是本申请提供的一种视联网数据通信功能实现方法的步骤流程图,应用于视联网路由器,所述方法包括:
步骤201,接收视联网终端发送的互联网格式的第一数据报文。
该步骤可参照步骤101的详细描述,此处不再赘述。
步骤202,将第一数据报文的数据载荷的内容进行加密。
在本申请实施例中,通过解封装第一数据报文,提取第一数据报文中的数据荷载的内容后进行加密。
步骤203,给携带有加密的数据载荷的内容的第一数据报文添加视联网报头,得到视联网格式的第二数据报文,所述第二数据报文的头部包含所述第一数据报文中的目的设备标识。
在本申请实施例中,按照第一数据报头所携带的互联网报头给加密的数据荷载的内容进行封装,即可得到携带有加密的数据荷载的互联网报文,然后在互联网格式的第三数据报文外再添加一层视联网报头,即可得到视联网格式的第二数据报文。
本申请实施例通过仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需对互联网报头进行加密,减少了互联网到视联网协议转换所需的数据处理量。
步骤204,查询所述视联网路由和中间转发设备之间的视联网隧道对应的物理端口。
在本申请实施例中,视联网隧道是基于视联网协议构建的数据传输通道,数据传输通道中可以设置有中间转发设备来进行数据转发,相对于互联网数据传输通道可以用于承载两个以上终端的数据传输,这种端对端的数据传输方式由于不会因为所承载数据传输任务过多导致数据阻塞等情况,可以有效提高数据传输效率。
首先查询该视联网路由器所连接中间转发设备之间的视联网隧道,具体可以根据第二数据报文中的目的设备标识所需传输的目的设备确定,也就是该视联网隧道需要时连接视联网路由器与该目的设备之间的数据传输通道,而中间转发设备是负责承载该视联网隧道之间数据转发任务的转发设备,然后确定该视联网隧道对应的视联网虚拟端口号,视联网虚拟端口号是用于描述视联网路由器的物理端口和视联网隧道之间对应关系的标识信息,可以是在视联网隧道构建时存储在所述视联网路由器中。需要说明的是第一路由的同一物理端口可以对应有多个不同视联网隧道对应的视联网虚拟端口,而一个视联网虚拟端口只唯一对应有一个物理端口。
步骤205,通过所述视联网隧道对应的物理端口向所述中间转发设备发送所述第二数据报文,并通过所述第二数据报文的头部中的目的设备标识,指示所述中间转发设备将所述第二数据报文中加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
本申请实施例通过视联网虚拟端口确定视联网隧道所对应的物理端口来进行基于视联网的数据传输,使得视联网路由器的同一物理端口可以同时用于多个视联网隧道的数据传输,提高了视联网路由器中物理端口的利用率。
步骤206,接收所述中间转发设备发送的视联网格式的第三数据报文。
在本申请实施例中,视联网路由器不但可以发送视联网报文,也可以接
视联网终端设备通过中间转发设备发送的第三数据报文,该第三数据报文可以是视联网路由器将发送给其他设备数据报文后返回的响应数据,也可以是其他设备主动发送给视联网路由器,需要视联网路由器进行转发的数据。
步骤207,将所述第三数据报文中的加密的数据载荷的内容,进行解密后发送给视联网终端。
在本申请实施例中,通过对第三数据报文进行解封装,即可获取到第三数据报文中的加密数据以及视联网终端标识,该视联网终端标识是第四数据报文所需发送至的视联网终端的标识。视联网路由器可以对加密数据进行解密后,通过加密解密得到的数据封装为互联网报文或者视联网报文从而传输给视联网终端标识相对应的视联网终端,具体可以根据视联网终端的实际需求设置,此处不做限定。
本申请实施例通过视联网路由器来接收视联网报文的解密任务,以将机密得到的数据转发给视联网终端,从而减少了视联网终端获取解密数据所需的数据处理量。
可选地,所述步骤202,可以包括:根据第一密钥信息对所述第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,所述第一密钥信息是依据本地设备标识从密钥管理服务器获取的。
在本申请实施例中,本地设备标识是用于识别视联网路由器身份的唯一标识。密钥管理服务器存储有各视联网路由器的密钥信息,视联网路由器可以通过向密钥管理服务器发送携带有本地设备标识的密钥获取请求向密钥管理服务器请求获取密钥信息。密钥管理服务器依据密钥获取请求中的本地设备标识在认证视联网路由器的设备身份后,将密钥信息发送给视联网路由器。
在实际应用中,若视联网路由器在对数据荷载的内容进行加密和解密时,可以预先依据本地设备标识从密钥管理服务器获取密钥信息并存储,或者由密钥管理服务器定时向视联网路由器下发密钥信息,以在加密或解密过程中使用,当然在需要进行数据加密或解密时,实时依据本地设备标识从密钥管理服务器获取密钥信息,以提高密钥信息的安全性,具体的密钥信息获取方法可以根据实际需求设置,此处不做限定。
本申请实施例通过密钥管理服务器管理和提供不同路由器的密钥信息,提高了基于视联网数据传输的安全性。
本申请实施例通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
图8是本申请实施例提供的另一种视联网数据通信功能实现方法的步骤流程图,应用于中间转发设备,所述方法包括:
步骤301,接收视联网路由器发送的视联网格式的数据报文。
步骤302,解封装所述数据报文,获取所述数据报文的头部中的目的设备标识、所述数据报文中的加密的数据载荷的内容。
步骤303,将所述加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
上述步骤301至步骤303可参照步骤103至步骤105的详细描述,本实施例中的数据报文可以是步骤103至步骤105中的第二数据报文,当然还可以是从其他设备获取到的视联网格式的数据报文,只要可以通过本方案实现视联网数据报文的转发即可,此处不再赘述。
本申请实施例通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
图9是本申请实施例提供一种视联网数据通信功能实现装置40的结构框图,应用于视联网路由器,所述装置包括:
第一接收模块401,用于接收视联网终端发送的互联网格式的第一数据报文;
封装模块402,用于将所述第一数据报文转换为视联网格式的第二数据报文,其中,仅对所述第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,并将加密的数据载荷的内容封装至所述第二数据报文的数据载荷中,所述第二数据报文的头部包含所述第一数据报文中的目的设备标识;
第一发送模块403,用于将所述第二数据报文发送给中间转发设备,并通过所述第二数据报文的头部中的目的设备标识,指示所述中间转发设备将所述第二数据报文中加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
可选地,所述封装模块402,还用于:
将第一数据报文的数据载荷的内容进行加密;
给携带有加密的数据载荷的内容的第一数据报文添加视联网报头,得到视联网格式的第二数据报文。
可选地,所述封装模块402,还用于:
根据第一密钥信息对所述第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,所述第一密钥信息是依据本地设备标识从密钥管理服务器获取的。
可选地,所述第一发送模块403,还用于:
查询所述视联网路由和中间转发设备之间的视联网隧道对应的物理端口;
通过所述视联网隧道对应的物理端口向所述中间转发设备发送所述第二数据报文。
可选地,所述装置还包括:
转发模块,用于:
接收所述中间转发设备发送的视联网格式的第三数据报文;
将所述第三数据报文中的加密的数据载荷的内容,进行解密后发送给视
联网终端。
本申请实施例提供的一种视联网数据通信功能实现装置,通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
图10是本申请实施例提供另一种视联网数据通信功能实现装置50的结构框图,应用于中间转发设备,所述装置包括:
第二接收模块501,接收视联网路由器发送的视联网格式的数据报文;
解封模块502,解封装所述数据报文,获取所述数据报文的头部中的目的设备标识、所述数据报文中的加密的数据载荷的内容;
第二发送模块503,将所述加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
本申请实施例提供的另一种视联网数据通信功能实现装置,通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
对于装置实施例而言,由于其与方法实施例基本相似,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请实施例提供了一种视联网路由器,存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令,所述程序或指令被所述处理器执行时实现上述任一所述的视联网数据通信功能实现方法。
本申请实施例通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
本申请实施例提供了一种中间转发设备,存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令,所述程序或指令被所述处理器执行时实现上述任一所述的视联网数据通信功能实现方法。
本申请实施例提供的一种中间转发设备,通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
申请实施例提供了一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时能实现上述任一所述的视联网数据通信功能实现方法。
本申请实施例提供的一种计算机存储介质,通过视联网路由器负责视联网终端的互联网数据报文进行协议转换和加密过程,减少了视联网终端基于视联网进行互联网数据传输所需的数据处理量,并且仅对互联网报文中的数据荷载的内容进行加密后封装为视联网格式,无需中间转发设备对互联网报头进行加密解密,也节省了中间转发设备的数据处理量。
为了更好的说明本申请的方案,以下对视联网进行详细说明:
视联网是网络发展的重要里程碑,是一个实时网络,能够实现高清视频实时传输,将众多互联网应用推向高清视频化,高清面对面。
视联网采用实时高清视频交换技术,可以在一个网络平台上将所需的服务,如高清视频会议、视频监控、智能化监控分析、应急指挥、数字广播电视、延时电视、网络教学、现场直播、VOD点播、电视邮件、个性录制(PVR)、内网(自办)频道、智能化视频播控、信息发布等数十种视频、语音、图片、文字、通讯、数据等服务全部整合在一个系统平台,通过电视或电脑实现高清品质视频播放。
为使本领域技术人员更好地理解本申请实施例,以下对视联网进行介绍:
视联网所应用的部分技术如下所述:
网络技术(Network Technology)
视联网的网络技术创新改良了传统以太网(Ethernet),以面对网络上潜在的巨大视频流量。不同于单纯的网络分组包交换(Packet Switching)或网络电路交换(CircuitSwitching),视联网技术采用Packet Switching满足Streaming需求。视联网技术具备分组交换的灵活、简单和低价,同时具备电路交换的品质和安全保证,实现了全网交换式虚拟电路,以及数据格式的无缝连接。
交换技术(Switching Technology)
视联网采用以太网的异步和包交换两个优点,在全兼容的前提下消除了以太网缺陷,具备全网端到端无缝连接,直通用户终端,直接承载IP数据包。用户数据在全网范围内不需任何格式转换。视联网是以太网的更高级形态,是一个实时交换平台,能够实现目前互联网无法实现的全网大规模高清视频实时传输,将众多网络视频应用推向高清化、统一化。
服务器技术(Server Technology)
视联网和统一视频平台上的服务器技术不同于传统意义上的服务器,它的流媒体传输是建立在面向连接的基础上,其数据处理能力与流量、通讯时间无关,单个网络层就能够包含信令及数据传输。对于语音和视频业务来说,视联网和统一视频平台流媒体处理的复杂度比数据处理简单许多,效率比传统服务器大大提高了百倍以上。
储存器技术(Storage Technology)
统一视频平台的超高速储存器技术为了适应超大容量和超大流量的媒体内容而采用了最先进的实时操作系统,将服务器指令中的节目信息映射到具体的硬盘空间,媒体内容不再经过服务器,瞬间直接送达到用户终端,用户等待一般时间小于0.2秒。最优化的扇区分布大大减少了硬盘磁头寻道的机械运动,资源消耗仅占同等级IP互联网的20%,但产生大于传统硬盘阵列3倍的并发流量,综合效率提升10倍以上。
网络安全技术(Network Security Technology)
视联网的结构性设计通过每次服务单独许可制、设备与用户数据完全隔离等方式从结构上彻底根除了困扰互联网的网络安全问题,一般不需要杀毒程序、防火墙,杜绝了黑客与病毒的攻击,为用户提供结构性的无忧安全网络。
服务创新技术(Service Innovation Technology)
统一视频平台将业务与传输融合在一起,不论是单个用户、私网用户还是一个网络的总合,都不过是一次自动连接。用户终端、机顶盒或PC直接连到统一视频平台,获得丰富多彩的各种形态的多媒体视频服务。统一视频平台采用“菜谱式”配表模式来替代传统的复杂应用编程,可以使用非常少的代码即可实现复杂的应用,实现“无限量”的新业务创新。
视联网的组网如下所述:
视联网是一种集中控制的网络结构,该网络可以是树型网、星型网、环状网等等类型,但在此基础上网络中需要有集中控制节点来控制整个网络。
如图11所示,视联网分为接入网和城域网两部分。
接入网部分的设备主要可以分为3类:节点服务器,接入交换机,终端(包括各种机顶盒、编码板、存储器等)。节点服务器与接入交换机相连,接入交换机可以与多个终端相连,并可以连接以太网。
其中,节点服务器是接入网中起集中控制功能的节点,可控制接入交换机和终端。节点服务器可直接与接入交换机相连,也可以直接与终端相连。
类似的,城域网部分的设备也可以分为3类:城域服务器,节点交换机,节点服务器。城域服务器与节点交换机相连,节点交换机可以与多个节点服务器相连。
其中,节点服务器即为接入网部分的节点服务器,即节点服务器既属于接入网部分,又属于城域网部分。
城域服务器是城域网中起集中控制功能的节点,可控制节点交换机和节点服务器。城域服务器可直接连接节点交换机,也可直接连接节点服务器。
由此可见,整个视联网络是一种分层集中控制的网络结构,而节点服务器和城域服务器下控制的网络可以是树型、星型、环状等各种结构。
形象地称,接入网部分可以组成统一视频平台(虚线圈中部分),多个统一视频平台可以组成视联网;每个统一视频平台可以通过城域以及广域视联网互联互通。
视联网设备分类
1.1 本申请实施例的视联网中的设备主要可以分为3类:服务器,交换机(包括以太网网关), 终端(包括各种机顶盒,编码板,存储器等)。视联网整体上可以分为城域网(或者国家网、全球网等)和接入网。
1.2 其中接入网部分的设备主要可以分为3类:节点服务器,接入交换机(包括以太网网关), 终端(包括各种机顶盒,编码板,存储器等)。
各接入网设备的具体硬件结构为:
节点服务器:
如图12所示,主要包括网络接口模块601、交换引擎模块602、CPU模块603、磁盘阵列模块604;
其中,网络接口模块601,CPU模块603、磁盘阵列模块604进来的包均进入交换引擎模块602;交换引擎模块602对进来的包进行查地址表605的操作,从而获得包的导向信息;并根据包的导向信息把该包存入对应的包缓存器606的队列;如果包缓存器606的队列接近满,则丢弃;交换引擎模块602轮询所有包缓存器队列,如果满足以下条件进行转发:1)该端口发送缓存未满;2)该队列包计数器大于零。磁盘阵列模块604主要实现对硬盘的控制,包括对硬盘的初始化、读写等操作;CPU模块603主要负责与接入交换机、终端(图中未示出)之间的协议处理,对地址表605(包括下行协议包地址表、上行协议包地址表、数据包地址表)的配置,以及,对磁盘阵列模块604的配置。
接入交换机:
如图13所示,主要包括网络接口模块(下行网络接口模块701、上行网络接口模块702)、交换引擎模块703和CPU模块704;
其中,下行网络接口模块701进来的包(上行数据)进入包检测模块705;包检测模块705检测包的目地地址(DA)、源地址(SA)、数据包类型及包长度是否符合要求,如果符合,则分配相应的流标识符(stream-id),并进入交换引擎模块703,否则丢弃;上行网络接口模块702进来的包(下行数据)进入交换引擎模块703;CPU模块704进来的数据包进入交换引擎模块703;交换引擎模块703对进来的包进行查地址表706的操作,从而获得包的导向信息;如果进入交换引擎模块703的包是下行网络接口往上行网络接口去的,则结合流标识符(stream-id)把该包存入对应的包缓存器707的队列;如果该包缓存器707的队列接近满,则丢弃;如果进入交换引擎模块703的包不是下行网络接口往上行网络接口去的,则根据包的导向信息,把该数据包存入对应的包缓存器707的队列;如果该包缓存器707的队列接近满,则丢弃。
交换引擎模块703轮询所有包缓存器队列,在本申请实施例中分两种情形:
如果该队列是下行网络接口往上行网络接口去的,则满足以下条件进行转发:1)该端口发送缓存未满;2)该队列包计数器大于零;3)获得码率控制模块产生的令牌;
如果该队列不是下行网络接口往上行网络接口去的,则满足以下条件进行转发:1)该端口发送缓存未满;2)该队列包计数器大于零。
码率控制模块708是由CPU模块704来配置的,在可编程的间隔内对所有下行网络接口往上行网络接口去的包缓存器队列产生令牌,用以控制上行转发的码率。
CPU模块704主要负责与节点服务器之间的协议处理,对地址表706的配置,以及,对码率控制模块708的配置。
以太网协转网关
如图14所示,主要包括网络接口模块(下行网络接口模块801、上行网络接口模块802)、交换引擎模块803、CPU模块804、包检测模块805、地址表806、包缓存器807、码率控制模块808和MAC添加模块809、MAC删除模块810。
其中,下行网络接口模块801进来的数据包进入包检测模块805;包检测模块805检测数据包的以太网MAC DA、 以太网MAC SA、以太网 length or frame type、视联网目地地址DA、视联网源地址SA、视联网数据包类型及包长度是否符合要求,如果符合则分配相应的流标识符(stream-id);然后,由MAC删除模块810减去MAC DA、 MAC SA、 length or frametype(2byte),并进入相应的接收缓存,否则丢弃;
下行网络接口模块801检测该端口的发送缓存,如果有包则根据包的视联网目地地址DA获知对应的终端的以太网MAC DA,添加终端的以太网MAC DA、 以太网协转网关的MACSA、以太网 length or frame type,并发送。
以太网协转网关中其他模块的功能与接入交换机类似。
终端:
主要包括网络接口模块、业务处理模块和CPU模块;例如,机顶盒主要包括网络接口模块、视音频编解码引擎模块、CPU模块;编码板主要包括网络接口模块、视音频编码引擎模块、CPU模块;存储器主要包括网络接口模块、CPU模块和磁盘阵列模块。
1.3 城域网部分的设备主要可以分为2类:节点服务器,节点交换机,城域服务器。其中,节点交换机主要包括网络接口模块、交换引擎模块和CPU模块;城域服务器主要包括网络接口模块、交换引擎模块和CPU模块构成。
2、视联网数据包定义
2.1接入网数据包定义
接入网的数据包主要包括以下几部分:目的地址(DA)、源地址(SA)、保留字节、payload(PDU)、CRC。
如下表所示,接入网的数据包主要包括以下几部分:
DA SA Reserved Payload CRC
其中:
目的地址(DA)由8个字节(byte)组成,第一个字节表示数据包的类型(例如各种协议包、组播数据包、单播数据包等),最多有256种可能,第二字节到第六字节为城域网地址,第七、第八字节为接入网地址;
源地址(SA)也是由8个字节(byte)组成,定义与目的地址(DA)相同;
保留字节由2个字节组成;
payload部分根据不同的数据报的类型有不同的长度,如果是各种协议包的话是64个字节,如果是单组播数据包话是32 + 1024 = 1056个字节,当然并不仅仅限于以上2种;
CRC有4个字节组成,其计算方法遵循标准的以太网CRC算法。
2.2城域网数据包定义
城域网的拓扑是图型,两个设备之间可能有2种、甚至2种以上的连接,即节点交换机和节点服务器、节点交换机和节点交换机、节点交换机和节点服务器之间都可能超过2种连接。但是,城域网设备的城域网地址却是唯一的,为了精确描述城域网设备之间的连接关系,在本申请实施例中引入参数:标签,来唯一描述一个城域网设备。
本说明书中标签的定义和MPLS(Multi-Protocol Label Switch,多协议标签交换)的标签的定义类似,假设设备A和设备B之间有两个连接,那么数据包从设备A到设备B就有2个标签,数据包从设备B到设备A也有2个标签。标签分入标签、出标签,假设数据包进入设备A的标签(入标签)是0x0000,这个数据包离开设备A时的标签(出标签)可能就变成了0x0001。城域网的入网流程是集中控制下的入网过程,也就意味着城域网的地址分配、标签分配都是由城域服务器主导的,节点交换机、节点服务器都是被动的执行而已,这一点与MPLS的标签分配是不同的,MPLS的标签分配是交换机、服务器互相协商的结果。
如下表所示,城域网的数据包主要包括以下几部分:
DA SA Reserved 标签 Payload CRC
即目的地址(DA)、源地址(SA)、保留字节(Reserved)、标签、payload(PDU)、CRC。其中,标签的格式可以参考如下定义:标签是32bit,其中高16bit保留,只用低16bit,它的位置是在数据包的保留字节和payload之间。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白,本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此,本申请实施例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,本申请实施例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。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(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终端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终端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终端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终端设备上,使得在计算机或其他可编程终端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终端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。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种视联网数据通信功能实现方法和一种视联网数据通信功能实现装置,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种视联网数据通信功能实现方法,其特征在于,应用于视联网路由器,所述方法包括:
接收视联网终端发送的互联网格式的第一数据报文;
将所述第一数据报文转换为视联网格式的第二数据报文,其中,仅对所述第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,并将加密的数据载荷的内容封装至所述第二数据报文的数据载荷中,所述第二数据报文的头部包含所述第一数据报文中的目的设备标识;
将所述第二数据报文发送给中间转发设备,并通过所述第二数据报文的头部中的目的设备标识,指示所述中间转发设备将所述第二数据报文中加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述第一数据报文转换为视联网格式的第二数据报文,包括:
将第一数据报文的数据载荷的内容进行加密;
给携带有加密的数据载荷的内容的第一数据报文添加视联网报头,得到视联网格式的第二数据报文。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述对所述第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,包括:
根据第一密钥信息对所述第一数据报文的数据载荷的内容进行加密,所述第一密钥信息是依据本地设备标识从密钥管理服务器获取的。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述将所述第二数据报文发送给中间转发设备,包括:
查询所述视联网路由和所述中间转发设备之间的视联网隧道对应的物理端口;
通过所述视联网隧道对应的物理端口向所述中间转发设备发送所述第二数据报文。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
接收所述中间转发设备发送的视联网格式的第三数据报文;
将所述第三数据报文中的加密的数据载荷的内容,进行解密后发送给视联网设备。
6.一种视联网数据通信功能实现方法,其特征在于,应用于中间转发设备,所述方法包括:
接收视联网路由器发送的视联网格式的数据报文;
解封装所述数据报文,获取所述数据报文的头部中的目的设备标识、所述数据报文中的加密的数据载荷的内容;
将所述加密的数据载荷的内容转发给所述目的设备标识相对应的视联网终端。
7.一种视联网数据通信功能实现装置,其特征在于,包括:
一个或多个处理器;和
其上存储有指令的一个或多个计算机可读存储介质,当由所述一个或多个处理器执行时,使得所述装置执行如权利要求1至5中任一项所述的视联网数据通信功能实现方法或权利要求6所述的视联网数据通信功能实现方法。
8.一种视联网路由器,其特征在于,包括存储器、处理器及存储在所
述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一所述的视联网数据通信功能实现方法。
9.一种中间转发设备,其特征在于,包括:包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6所述的视联网数据通信功能实现方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质
上存储计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一所述的视联网数据通信功能实现方法或权利要求6所述的视联网数据通信功能实现方法。
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