CN114553461A - 一种网络数据小包高速IPsec处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种网络数据小包高速IPsec处理方法，所述网络数据小包高速IPsec处理方法包括对数据外出方向进行处理和对数据入方向进行处理；当设备进行用户网络数据外出方向处理时，对多个相同数据流的用户业务原始短报文进行组合，合并为单个网络数据长报文，再进行安全封装、数据保护处理，处理完毕后由协议处理单元通过INBOUND接口进行发送；当设备进行网络业务数据入方向处理时，先完成解封装、数据解保护处理，然后对长报文拆分还原为原始用户业务短报文，再由协议处理单元通过OUTBOUND接口进行发送。通过本处理方法设置优化了数据报文传输流程，提升了效率，从而克服了传统技术中网络数据包处理性能低的问题。
Description
技术领域
本发明属于数据传输处理领域，尤其涉及一种网络数据小包高速IPsec处理方法及系统。
背景技术
随着涉密信息系统的发展，用户网络应用日益增多、网络带宽需求日益增长，部署在网络边界处IPsec VPN设备对整个用户网络数据报文进行安全保护，其性能影响用户网络使用体验。一般而言，IPsec VPN设备的网络数据小包处理性能远远低于其网络数据大包处理性能，而视频会议、VOIP语音等网络应用大量使用了网络数据小包进行业务传输，这也对设备的网络数据小包高速IPsec处理能力提出了更高的要求。
IPsec VPN设备网络数据报文处理流程一般如图1所示。
(1)数据出方向
1)用户网络数据原始报文从OUTBOUND接口进入协议处理单元；
2)协议处理单元对报文进行策略匹配、安全联盟查找、报文封装，再将处理后报文发送安全处理单元进行处理(如安全封装、数据保护等)；
3)安全处理单元保护处理完成后，通知协议处理单元；
4)协议处理单元接到通知后从安全处理单元获取到安全处理后报文；
5)协议处理单元对报文再进行路由查找等网络处理后通过INBOUND接口发送。
(2)数据入方向
1)用户网络数据报文从INBOUND接口进入协议处理单元；
2)协议处理单元对报文进行策略匹配、安全联盟查找，再将报文发送安全处理单元进行处理(如解封装、数据解保护等)；
3)安全处理单元处理完成后，通知协议处理单元；
4)协议处理单元接到通知后从安全处理单元获取到安全处理后的原始报文；
5)协议处理报文对原始报文进行路由查找等网络处理后通过OUTBOUND接口发送。
数据报文的IPsec处理过程中流程较为复杂，涉及多次策略匹配、安全联盟查找、路由处理、安全处理等，所有操作均针对单个报文独立进行，处理开销较大。在相同网络流量情况下，传输网络数据小包的个数数倍于传输网络数据大包的个数。而每个报文均需进行完整IPsec处理，因此，相同网络流量下小包处理开销远远大于大包处理。这使得设备网络数据小包报文处理性能远远低于网络数据大包处理性能。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种网络数据小包高速IPsec处理方法，通过本处理方法设置优化了数据报文传输流程，提升了效率，从而克服了传统技术中网络数据包处理性能低的问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种网络数据小包高速IPsec处理方法，所述网络数据小包高速IPsec处理方法包括对数据外出方向进行处理和对数据入方向进行处理；
当设备进行用户网络数据外出方向处理时，对多个相同数据流的用户业务原始短报文进行组合，合并为单个网络数据长报文，再进行安全封装、数据保护处理，处理完毕后由协议处理单元通过INBOUND接口进行发送；
当设备进行网络业务数据入方向处理时，先完成解封装、数据解保护处理，然后对长报文拆分还原为原始用户业务短报文，再由协议处理单元通过OUTBOUND接口进行发送。
根据一个优选的实施方式，所述数据外出方向处理包括：
a.在接收到OUTBOUND接口发送来的网络数据业务原始数据报文后，依据报文头信息对报文进行安全策略匹配以及分类；
b.针对匹配成功的报文，提取并生成数据流标示flowid，依据flowid进行排序和缓存；
c.当同一flowid缓冲报文数据总长达到预设临界值后，将多个报文组合为1个长报文；
d.将组合后报文进行安全封装、数据保护处理；
e.将安全处理后报文进行路由查找处理后通过INBOUND接口进行发送。
根据一个优选的实施方式，步骤a中，报文头信息包括源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议和Qos标签信息。
根据一个优选的实施方式，步骤c中，预设临界值默认为1.4k字节。
根据一个优选的实施方式，步骤c中，组合的长报文的长度不超过网络MTU。
根据一个优选的实施方式，数据入方向处理包括：
1)通过INBOUND接口接受到网络数据后，进行策略匹配、安全联盟查找处理；
2)进行报文解封装、数据解保护、数据验证处理；
3)判断报文是否进行组合，若进行了组合，则进行报文拆分，将长报文还原为原始短报文；若未进行组合，则保持报文不变；
4)将处理后原始报文通过OUTBOUND接口进行发送。
另一方面地，本发明还公开了：
一种网络数据小包高速IPsec处理系统，所述网络数据小包高速IPsec处理系统包括：协议处理单元、安全处理单元、INBOUD接口和OUTBOUND接口，所述INBOUD接口和OUTBOUND接口分别与协议处理单元相连，所述协议处理单元还与安全处理单元相连；
其中，所述协议处理单元内设有报文组合模块和报文拆分模块；
当系统进行用户网络数据外出方向处理时，由报文组合模块对多个相同数据流的用户业务原始短报文进行组合，合并为单个网络数据长报文，再交由安全处理单元进行安全封装、数据保护处理，处理完毕后由协议处理单元通过INBOUND接口进行发送；
当系统进行网络业务数据入方向处理时，先由安全处理单元完成解封装、数据解保护处理，然后由报文拆分模块对长报文拆分还原为原始用户业务短报文，再由协议处理单元通过OUTBOUND接口进行发送。
根据一个优选的实施方式，当系统进行用户网络数据外出方向处理时，
协议处理单元接受到OUTBOUND接口发送来的网络数据业务原始数据报文后，依据报文头信息对报文进行安全策略匹配以及分类；
针对匹配成功的报文，提取并生成数据流标示flowid，依据flowid进行排序和缓存；
当同一flowid缓冲报文数据总长达到预设临界值后，由报文组合模块将多个报文组合为1个长报文；
将组合后报文发送安全处理模块进行安全封装、数据保护处理；
业务处理完成后，报文传递给协议处理单元；
协议处理单元将安全处理后报文进行路由查找等网络处理后通过INBOUND接口进行发送。
根据一个优选的实施方式，报文头信息包括源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议和Qos标签信息。
根据一个优选的实施方式，当系统进行网络业务数据入方向处理时，
协议处理单元通过INBOUND接口接受到网络数据后，进行策略匹配、安全联盟查找处理；
协议处理单元调度安全处理单元进行报文解封装、数据解保护、数据验证处理；
协议处理单元接受到安全处理单元处理成功后的网络数据业务原始报文后，判断报文是否进行组合，若进行了组合，则由报文拆分模块进行报文拆分，将长报文还原为原始短报文；若未进行组合，则保持报文不变；
协议处理单元将处理后原始报文通过OUTBOUND接口进行发送。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：通过本发明网络数据小包高速IPsec处理方法设置，在设备架构不变的情况下大幅提升设备网络数据小包处理性能，使其接近于设备大包处理性能。本优化方法对用户网络数据传输无影响，无需对用户应用进行改造。
附图说明
图1是传统数据报文处理流程图；
图2是本发明网络数据小包高速IPsec处理方法的数据出方向原理图；
图3是本发明网络数据小包高速IPsec处理方法的数据入方向原理图；
图4是本发明网络数据小包高速IPsec处理方法中报文组合格式示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
参考图2和图3所示，本发明公开了一种网络数据小包高速IPsec处理方法，所述网络数据小包高速IPsec处理方法包括对数据外出方向进行处理和对数据入方向进行处理。
当设备进行用户网络数据外出方向处理时，对多个相同数据流的用户业务原始短报文进行组合，合并为单个网络数据长报文，再进行安全封装、数据保护处理，处理完毕后由协议处理单元通过INBOUND接口进行发送；
当设备进行网络业务数据入方向处理时，先完成解封装、数据解保护处理，然后对长报文拆分还原为原始用户业务短报文，再由协议处理单元通过OUTBOUND接口进行发送。
优选地，所述数据外出方向处理包括如下步骤：
步骤a.在接收到OUTBOUND接口发送来的网络数据业务原始数据报文后，依据报文头信息对报文进行安全策略匹配以及分类。
优选地，步骤a中，报文头信息包括源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议和Qos标签等信息。
步骤b.针对匹配成功的报文，提取并生成数据流标示flowid，依据flowid进行排序和缓存。
步骤c.当同一flowid缓冲报文数据总长达到预设临界值后，将多个报文组合为1个长报文。
步骤c中，预设临界值默认为1.4k字节。或者用于也可以自设。
进一步地，每个长报文可为完整以太网数据或网络层及以上承载数据，确保组合后长报文长度不超过网络MTU。
步骤d.将组合后报文进行安全封装、数据保护处理。
步骤e.将安全处理后报文进行路由查找处理后通过INBOUND接口进行发送。
优选地，数据入方向处理包括如下步骤：
步骤1.通过INBOUND接口接受到网络数据后，进行策略匹配、安全联盟查找处理。
步骤2.进行报文解封装、数据解保护、数据验证处理。
步骤3.判断报文是否进行组合，若进行了组合，则进行报文拆分，将长报文还原为原始短报文；若未进行组合，则保持报文不变。例如，判断报文是否进行了组合可以安装图4所示格式中组合报文标记字段来判断报文是否进行组合。
步骤4.将处理后原始报文通过OUTBOUND接口进行发送。
通过本发明网络数据小包高速IPsec处理方法设置，在设备架构不变的情况下大幅提升设备网络数据小包处理性能，使其接近于设备大包处理性能。本优化方法对用户网络数据传输无影响，无需对用户应用进行改造。
实施例2
参考图2和图3所示，本发明还公开了：一种网络数据小包高速IPsec处理系统。所述网络数据小包高速IPsec处理系统包括：协议处理单元、安全处理单元、INBOUD接口和OUTBOUND接口。
INBOUD接口和OUTBOUND接口分别与协议处理单元相连，所述协议处理单元还与安全处理单元相连。
其中，所述协议处理单元内设有报文组合模块和报文拆分模块。
优选地，当系统进行用户网络数据外出方向处理时，由报文组合模块对多个相同数据流的用户业务原始短报文进行组合，合并为单个网络数据长报文，再交由安全处理单元进行安全封装、数据保护处理，处理完毕后由协议处理单元通过INBOUND接口进行发送。
优选地，当系统进行网络业务数据入方向处理时，先由安全处理单元完成解封装、数据解保护处理，然后由报文拆分模块对长报文拆分还原为原始用户业务短报文，再由协议处理单元通过OUTBOUND接口进行发送。
具体地，当系统进行用户网络数据外出方向处理时，
协议处理单元接受到OUTBOUND接口发送来的网络数据业务原始数据报文后，依据报文头信息对报文进行安全策略匹配以及分类。
优选地，报文头信息包括源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议和Qos标签等信息。
针对匹配成功的报文，提取并生成数据流标示flowid，依据flowid进行排序和缓存。
当同一flowid缓冲报文数据总长达到预设临界值后，由报文组合模块将多个报文组合为1个长报文。
预设临界值默认为1.4k字节。或者用于也可以自设。
进一步地，每个长报文可为完整以太网数据或网络层及以上承载数据，确保组合后长报文长度不超过网络MTU。
将组合后报文发送安全处理模块进行安全封装、数据保护处理。
业务处理完成后，报文传递给协议处理单元。
协议处理单元将安全处理后报文进行路由查找等网络处理后通过INBOUND接口进行发送。
优选地，当系统进行网络业务数据入方向处理时，
协议处理单元通过INBOUND接口接受到网络数据后，进行策略匹配、安全联盟查找处理。
协议处理单元调度安全处理单元进行报文解封装、数据解保护、数据验证处理。
协议处理单元接受到安全处理单元处理成功后的网络数据业务原始报文后，判断报文是否进行组合，若进行了组合，则由报文拆分模块进行报文拆分，将长报文还原为原始短报文；若未进行组合，则保持报文不变。
协议处理单元将处理后原始报文通过OUTBOUND接口进行发送。
通过本发明网络数据小包高速IPsec处理系统设置，在设备架构不变的情况下大幅提升设备网络数据小包处理性能，使其接近于设备大包处理性能。本优化方法对用户网络数据传输无影响，无需对用户应用进行改造。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种网络数据小包高速IPsec处理方法，其特征在于，所述网络数据小包高速IPsec处理方法包括对数据外出方向进行处理和对数据入方向进行处理；
当设备进行用户网络数据外出方向处理时，对多个相同数据流的用户业务原始短报文进行组合，合并为单个网络数据长报文，再进行安全封装、数据保护处理，处理完毕后由协议处理单元通过INBOUND接口进行发送；
当设备进行网络业务数据入方向处理时，先完成解封装、数据解保护处理，然后对长报文拆分还原为原始用户业务短报文，再由协议处理单元通过OUTBOUND接口进行发送。
2.如权利要求1所述的网络数据小包高速IPsec处理方法，其特征在于，所述数据外出方向处理包括：
a.在接收到OUTBOUND接口发送来的网络数据业务原始数据报文后，依据报文头信息对报文进行安全策略匹配以及分类；
b.针对匹配成功的报文，提取并生成数据流标示flowid，依据flowid进行排序和缓存；
c.当同一flowid缓冲报文数据总长达到预设临界值后，将多个报文组合为1个长报文；
d.将组合后报文进行安全封装、数据保护处理；
e.将安全处理后报文进行路由查找处理后通过INBOUND接口进行发送。
3.如权利要求2所述的网络数据小包高速IPsec处理方法，其特征在于，步骤a中，报文头信息包括源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议和Qos标签信息。
4.如权利要求2所述的网络数据小包高速IPsec处理方法，其特征在于，步骤c中，预设临界值默认为1.4k字节。
5.如权利要求2所述的网络数据小包高速IPsec处理方法，其特征在于，步骤c中，组合的长报文的长度不超过网络MTU。
6.如权利要求1所述的网络数据小包高速IPsec处理方法，其特征在于，数据入方向处理包括：
1)通过INBOUND接口接受到网络数据后，进行策略匹配、安全联盟查找处理；
2)进行报文解封装、数据解保护、数据验证处理；
3)判断报文是否进行组合，若进行了组合，则进行报文拆分，将长报文还原为原始短报文；若未进行组合，则保持报文不变；
4)将处理后原始报文通过OUTBOUND接口进行发送。
7.一种网络数据小包高速IPsec处理系统，其特征在于，所述网络数据小包高速IPsec处理系统包括：协议处理单元、安全处理单元、INBOUD接口和OUTBOUND接口，所述INBOUD接口和OUTBOUND接口分别与协议处理单元相连，所述协议处理单元还与安全处理单元相连；
其中，所述协议处理单元内设有报文组合模块和报文拆分模块；
当系统进行用户网络数据外出方向处理时，由报文组合模块对多个相同数据流的用户业务原始短报文进行组合，合并为单个网络数据长报文，再交由安全处理单元进行安全封装、数据保护处理，处理完毕后由协议处理单元通过INBOUND接口进行发送；
当系统进行网络业务数据入方向处理时，先由安全处理单元完成解封装、数据解保护处理，然后由报文拆分模块对长报文拆分还原为原始用户业务短报文，再由协议处理单元通过OUTBOUND接口进行发送。
8.如权利要求7所述网络数据小包高速IPsec处理系统，其特征在于，当系统进行用户网络数据外出方向处理时，
协议处理单元接受到OUTBOUND接口发送来的网络数据业务原始数据报文后，依据报文头信息对报文进行安全策略匹配以及分类；
针对匹配成功的报文，提取并生成数据流标示flowid，依据flowid进行排序和缓存；
当同一flowid缓冲报文数据总长达到预设临界值后，由报文组合模块将多个报文组合为1个长报文；
将组合后报文发送安全处理模块进行安全封装、数据保护处理；
业务处理完成后，报文传递给协议处理单元；
协议处理单元将安全处理后报文进行路由查找等网络处理后通过INBOUND接口进行发送。
9.如权利要求8所述网络数据小包高速IPsec处理系统，其特征在于，报文头信息包括源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议和Qos标签信息。
10.如权利要求7所述网络数据小包高速IPsec处理系统，其特征在于，当系统进行网络业务数据入方向处理时，
协议处理单元通过INBOUND接口接受到网络数据后，进行策略匹配、安全联盟查找处理；
协议处理单元调度安全处理单元进行报文解封装、数据解保护、数据验证处理；
协议处理单元接受到安全处理单元处理成功后的网络数据业务原始报文后，判断报文是否进行组合，若进行了组合，则由报文拆分模块进行报文拆分，将长报文还原为原始短报文；若未进行组合，则保持报文不变；
协议处理单元将处理后原始报文通过OUTBOUND接口进行发送。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220527 |
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