CN113452572A - 一种基于fpga的网络流信息统计装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FPGA的网络流信息统计装置，包括解包部分和统计部分，所述解包部分由以太网数据采集模块、帧校验序列识别模块、以太网数据包解析模块、以太网MAC控制模块及以太网IP处理模块组成；所述统计部分由流信息接收模块、流表检索模块、流表统计模块、流表监测模块及以太网组包模块组成；本发明为了实现在复杂高速的网络环境中，用户能够实时知道并管理以太网链路上的不同网络流信息，在实现完全的网络流统计的同时，还可以配置人性化界面简化用户的管理操作。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，适用于企事业网络用户对于网络信息进行管理，尤其是一种基于FPGA的网络流信息统计装置。
技术背景
随着互联网技术的不断进步，网络速率不断提升，网络环境也更加复杂，企事业网络用户对网络的来源及安全问题越加重视，现有技术的网络流信息统计工作多数还停留在统计链路的数据量和数据速率的范围，无法对一条链路中的网络流的信息有极深的了解，无法知道每一包数据的来源和目的，无法保证对该条链路进行全面可靠控制及管理。为此，设计一种满足企事业网络用户的网络流信息统计装置，显得十分必要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于FPGA的网络流信息统计装置，本发明由解包部分及统计部分构成；其中，解包部分由以太网数据采集模块、帧校验序列识别模块、以太网数据包解析模块、以太网MAC控制模块及以太网IP处理模块组成；其中，统计部分由流信息接收模块、流表检索模块、流表统计模块、流表监测模块及以太网组包模块组成；本发明通过以太网链路的网络数据接口与高速以太网连接本发明不仅能统计链路的数据量和数据速率，还能对一条链路中的网络流的信息有极深的了解，知道每一包数据的来源和目的，保证对该条链路进行全面可靠控制及管理。本发明具有高速处理能力以及对各种网络协议的处理能力，具有较大的本地缓存能力，本发明解决了在复杂高速网络中，面对大流量网络数据包进行管理及维护的问题。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种基于FPGA的网络流信息统计装置，其特点包括解包部分及统计部分；
所述解包部分由以太网数据采集模块、帧校验序列识别模块、以太网数据包解析模块、以太网MAC控制模块及以太网IP处理模块组成；
所述以太网数据采集模块上设有以太网链路的网络数据接口，以太网数据采集模块与帧校验序列识别模块连接，帧校验序列识别模块与以太网数据包解析模块连接，以太网数据包解析模块与以太网MAC控制模块连接，以太网MAC控制模块与以太网IP处理模块连接；
所述统计部分由流信息接收模块、流表检索模块、流表统计模块、流表监测模块及以太网组包模块组成；
所述流信息接收模块与流表检索模块连接，流表检索模块与流表统计模块连接，流表统计模块与流表监测模块连接，流表监测模块与以太网组包模块连接；
所述解包部分的以太网IP处理模块与统计部分的流信息接收模块连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
⑴、本发明基于FPGA的纯电路处理网络，具有微秒级别延时，可以处理大流量网络数据，保证流信息统计的实时性。
⑵、本发明基于FPGA的硬件架构，具有极低的功耗，高并发性，可以同时管理多条网络链路上的网络数据。
⑶、本发明不依赖于任何操作系统，全部通过硬件电路完成，提供了完整的流信息统计方案，对于整条链路而言是完全“隐形”的，不会影响到网络链路的实时通信。
附图说明
图1为本发明的结构方框示意图；
图2为本发明的工作流程图。
具体实施方式
本发明实施例：
参阅图1、图2，本发明包括解包部分1及统计部分2；
所述解包部分1由以太网数据采集模块11、帧校验序列识别模块12、以太网数据包解析模块13、以太网MAC控制模块14及以太网IP处理模块15组成；
首先将以太网数据采集模块11的以太网链路的网络数据接口连接以太网，网络数据接口支持10M、100M、1000M及10G四种速率；通过以太网数据采集模块11将网络数据进行物理层解析，让输入的差分数据和差分时钟适应后级模块继续分析的数据格式；
数据通过帧校验序列识别模块12对以太网数据包帧尾部的四字节CRC校验码进行差错检验，剔除链路上出错的以太网数据包，然后完成正确的以太网数据包向下传输；
数据通过以太网数据包解析模块13对正确的以太网数据包进行包头的卸载，并将数据包的包头部分和数据部分进行解析，分别送往后级模块继续分析；
数据通过以太网MAC控制模块14对以太网数据包在MAC层的数据解析，其中包括对MAC地址的解析和MAC帧类型的解析；
数据通过以太网IP处理模块15对以太网数据包在IP层的数据解析，其中包括：IP地址解析、IP协议类型解析、源端口地址解析及目的端口地址解析；同时对IP首部校验和进行校验，确保以上以太网数据包IP层的数据正确；至此，解包部分1完成。
参阅图1、图2，所述统计部分2由流信息接收模块21、流表检索模块22、流表统计模块23、流表监测模块24及以太网组包模块25组成；
因解包部分1的以太网IP处理模块15与统计部分2的流信息接收模块21连接；
数据通过流信息接收模块21对以太网数据包在MAC层解析出的MAC地址以及以太网数据包在IP层解析出的IP地址、IP协议类型、源端口地址及目的端口地址的网络流信息进行统合、缓存并转换成后级模块继续分析的数据格式；
数据通过流表检索模块22对网络流信息的IP地址、IP协议类型及端口地址进行检索，检索在已经建立的流表中是否存在相同的网络流信息；
数据通过流表统计模块23对流表检索模块22的检索结果进行分类，相同则进行包数统计，否则进行新网络流信息的建立，并对流表进行更新；
数据通过流表监测模块24对网络数据的流量进行统计以及对网络数据的速率进行测量；获得各类流表统计信息；
数据通过以太网组包模块25将流表统计信息、网络数据的流量以及网络数据的速率组成流表信息网络包，并通过以太网链路的网络数据接口发送到显示器上进行显示，并供后续用户进行管理维护；至此，统计部分2完成。
Claims (1)
1.一种基于FPGA的网络流信息统计装置，其特征在于，它包括解包部分（1）及统计部分（2）；
所述解包部分（1）由以太网数据采集模块（11）、帧校验序列识别模块（12）、以太网数据包解析模块（13）、以太网MAC控制模块（14）及以太网IP处理模块（15）组成；
所述以太网数据采集模块（11）上设有以太网链路的网络数据接口，以太网数据采集模块（11）与帧校验序列识别模块（12）连接，帧校验序列识别模块（12）与以太网数据包解析模块（13）连接，以太网数据包解析模块（13）与以太网MAC控制模块（14）连接，以太网MAC控制模块（14）与以太网IP处理模块（15）连接；
所述统计部分（2）由流信息接收模块（21）、流表检索模块（22）、流表统计模块（23）、流表监测模块（24）及以太网组包模块（25）组成；
所述流信息接收模块（21）与流表检索模块（22）连接，流表检索模块（22）与流表统计模块（23）连接，流表统计模块（23）与流表监测模块（24）连接，流表监测模块（24）与以太网组包模块（25）连接；
所述解包部分（1）的以太网IP处理模块（15）与统计部分（2）的流信息接收模块（21）连接。
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| CN202110628909.1A CN113452572A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种基于fpga的网络流信息统计装置 |
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|---|---|
| CN113452572A true CN113452572A (zh) | 2021-09-28 |
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Family Applications (1)
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| CN101075911A (zh) * | 2006-05-18 | 2007-11-21 | 阿拉克斯拉网络株式会社 | 统计信息收集系统及统计信息收集装置 |
| CN110086669A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-02 | 华东师范大学 | 一种基于zynq的网络发包机 |
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