CN115915162A - 基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法、设备及存储介质，涉及通信技术领域。该方法应用于UPF，UPF包括缓存表和设备地址列表，该方法包括：接收目标终端发送的VXLAN报文，VXLAN报文由目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到；从VXLAN报文中提取得到目标报文，目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文；提取目标报文中的目的地址，并根据缓存表确定目的地址所属的通信网络标识；基于目的地址所属的通信网络标识，向目的地址指示的目标设备转发目标报文，实现了无需引入额外的配置主机即可实现通信系统中各工业设备之间的灵活通信，可以降低数据通信系统的部署成本和维护成本。

Description

基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法、设备及存储介质。

背景技术

VXLAN是一种网络虚拟化技术，可以改进大型云计算在部署时的扩展问题，是对VLAN的一种扩展。VXLAN是一种功能强大的工具，可以穿透三层网络对二层进行扩展。

现有的，基于VXLAN和第五代移动通信技术(5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术)构建虚拟局域网时，往往需要引入专门的配置主机，通过该配置主机去配置隧道端点，使得能在三层网络的基础上建立二层以太网网络隧道，从而实现跨地域的二层互连。

但基于现有的方案实现时，由于需要引入额外的配置主机，因此，现有的数据通信系统存在部署成本和维护成本较高的问题。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法、设备及存储介质，可以降低通信系统的部署成本和维护成本。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法，应用于用户平面功能UPF，所述UPF包括缓存表和设备地址列表，所述缓存表由所述UPF根据目标终端发送的探测结果创建，所述探测结果由所述目标终端根据所述UPF发送的设备地址列表对所述设备地址列表中的各工业设备进行探测得到，所述设备地址列表包括至少一个工业设备的IP地址、各所述工业设备对应的通信网络标识、各所述工业设备对应的虚拟局域网标识，所述方法包括：

接收目标终端发送的虚拟可扩展局域网VXLAN报文，所述VXLAN报文由所述目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到，所述目标工业设备与所述目标终端处于同一个虚拟局域网；

从所述VXLAN报文中提取得到目标报文，所述目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文；

提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识；

基于所述目的地址所属的通信网络标识，向所述目的地址指示的目标设备转发所述目标报文。

在可选的实施方式中，所述基于所述目的地址所属的通信网络标识，向所述目的地址指示的目标设备转发所述目标报文，包括：

若所述目的地址所属的通信网络标识指示所述目的地址为有线侧地址，则对所述VXLAN报文进行解封装，并将解封装后的报文通过所述UPF的N6接口转发至所述目的地址指示的目标设备，所述N6接口为所述UPF与数据网络DN之间的数据通信接口；

若所述目的地址所属的通信网络标识指示所述目的地址为无线侧地址，则重置所述VXLAN报文，以将所述VXLAN报文的源地址和目的地址分别重置为所述UPF的地址、所述目的地址所对应的终端地址，并将重置后的所述VXLAN报文通过所述UPF的N3接口转发至所述目的地址指示的目标设备，所述N3接口为所述UPF与接入网AN之间的数据通信接口。

在可选的实施方式中，所述缓存表包括：二层缓存表和三层缓存表，所述二层缓存表包括：包括：至少一个工业设备的MAC地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；所述三层缓存表包括：至少一个工业设备的IP地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；

所述提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识，包括：

若所述目标报文包括：ARP报文，则根据所述ARP报文中第一源地址更新所述二层缓存表和/或三层缓存表，所述第一源地址包括：第一源IP地址和第一源MAC地址；

提取所述ARP报文中的第一目的IP地址，并查找所述三层缓存表中是否包括所述第一目的IP地址，若包括，根据所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第一目的IP地址所属的通信网络标识。

在可选的实施方式中，所述提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识，包括：

若所述目标报文包括：二层帧或IP报文，则根据所述二层帧或IP报文中的预设标识确定所述二层帧或IP报文对应的发送方式是否为多播方式；

若否，则查找所述二层缓存表或所述三层缓存表中是否包括所述二层帧或IP报文的第二目的地址，若包括，根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第二目的地址所属的通信网络标识；

若是，则遍历所述二层缓存表或所述三层缓存表，根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中的表项复制多个所述二层帧或IP报文，并根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第二目的地址所属的通信网络标识。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

接收目标终端发送的设备地址列表请求消息；

根据所述设备地址列表请求消息向所述目标终端返回设备地址列表，以使所述目标终端根据所述设备地址列表生成探测列表，轮询所述探测列表确定与所述目标终端通信连接的目标工业设备，并向所述UPF返回探测结果，所述探测结果包括：目标终端的IP地址，目标工业设备的设备信息，目标工业设备的设备信息中包括：目标工业设备的MAC地址、目标工业设备的IP地址；

接收所述目标终端发送的所述探测结果，并根据所述探测结果创建二层缓存表和三层缓存表。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

响应于对所述设备地址列表的更新操作，向所述目标终端发送同步消息，以使所述目标终端根据所述同步消息生成同步响应，并向所述UPF返回所述同步响应；

根据所述目标终端发送的所述同步响应，更新所述二层缓存表和三层缓存表。

在可选的实施方式中，所述响应于对所述设备地址列表的更新操作，向所述目标终端发送同步消息，以使所述目标终端根据所述同步消息生成同步响应，并向所述UPF返回所述同步响应，包括：

响应于对所述设备地址列表的新增操作，向所述目标终端发送第一同步消息，以使所述目标终端根据所述第一同步消息向所述新增操作对应的新增工业设备发送探测消息，接收所述新增工业设备返回的设备地址信息，并向所述UPF发送所述设备地址信息；

响应于对所述设备地址列表中至少一个待删除工业设备的删除操作，更新所述UPF中的设备地址列表、所述二层缓存表以及所述三层缓存表，并向所述目标终端发送第二同步消息，以使所述目标终端删除所述探测列表中至少一个待删除第二工业设备对应的探测表项。

第二方面，本发明提供一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信装置，应用于用户平面功能UPF，所述UPF包括缓存表和设备地址列表，所述缓存表由所述UPF根据目标终端发送的探测结果创建，所述探测结果由所述目标终端根据所述UPF发送的设备地址列表对所述设备地址列表中的各工业设备进行探测得到，所述设备地址列表包括至少一个工业设备的IP地址、各所述工业设备对应的通信网络标识、各所述工业设备对应的虚拟局域网标识，所述数据通信装置包括：

接收模块，用于接收目标终端发送的虚拟可扩展局域网VXLAN报文，所述VXLAN报文由所述目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到，所述目标工业设备与所述目标终端处于同一个虚拟局域网；

提取模块，用于从所述VXLAN报文中提取得到目标报文，所述目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文；

确定模块，用于提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识；

转发模块，用于基于所述目的地址所属的通信网络标识，向所述目的地址指示的目标设备转发所述目标报文。

在可选的实施方式中，所述转发模块具体用于若所述目的地址所属的通信网络标识指示所述目的地址为有线侧地址，则对所述VXLAN报文进行解封装，并将解封装后的报文通过所述UPF的N6接口转发至所述目的地址指示的目标设备，所述N6接口为所述UPF与数据网络DN之间的数据通信接口；

若所述目的地址所属的通信网络标识指示所述目的地址为无线侧地址，则重置所述VXLAN报文，以将所述VXLAN报文的源地址和目的地址分别重置为所述UPF的地址、所述目的地址所对应的终端地址，并将重置后的所述VXLAN报文通过所述UPF的N3接口转发至所述目的地址指示的目标设备，所述N3接口为所述UPF与接入网AN之间的数据通信接口。

在可选的实施方式中，所述缓存表包括：二层缓存表和三层缓存表，所述二层缓存表包括：包括：至少一个工业设备的MAC地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；所述三层缓存表包括：至少一个工业设备的IP地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；

所述确定模块，具体用于若所述目标报文包括：ARP报文，则根据所述ARP报文中第一源地址更新所述二层缓存表和/或三层缓存表，所述第一源地址包括：第一源IP地址和第一源MAC地址；

提取所述ARP报文中的第一目的IP地址，并查找所述三层缓存表中是否包括所述第一目的IP地址，若包括，根据所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第一目的IP地址所属的通信网络标识。

在可选的实施方式中，所述确定模块，具体用于若所述目标报文包括：二层帧或IP报文，则根据所述二层帧或IP报文中的预设标识确定所述二层帧或IP报文对应的发送方式是否为多播方式；

若否，则查找所述二层缓存表或所述三层缓存表中是否包括所述二层帧或IP报文的第二目的地址，若包括，根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第二目的地址所属的通信网络标识；

若是，则遍历所述二层缓存表或所述三层缓存表，根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中的表项复制多个所述二层帧或IP报文，并根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第二目的地址所属的通信网络标识。

在可选的实施方式中，所述数据通信装置还包括：创建模块，用于接收目标终端发送的设备地址列表请求消息；

根据所述设备地址列表请求消息向所述目标终端返回设备地址列表，以使所述目标终端根据所述设备地址列表生成探测列表，轮询所述探测列表确定与所述目标终端通信连接的目标工业设备，并向所述UPF返回探测结果，所述探测结果包括：目标终端的IP地址，目标工业设备的设备信息，目标工业设备的设备信息中包括：目标工业设备的MAC地址、目标工业设备的IP地址；

接收所述目标终端发送的所述探测结果，并根据所述探测结果创建二层缓存表和三层缓存表。

在可选的实施方式中，所述数据通信装置还包括：更新模块，用于响应于对所述设备地址列表的更新操作，向所述目标终端发送同步消息，以使所述目标终端根据所述同步消息生成同步响应，并向所述UPF返回所述同步响应；

根据所述目标终端发送的所述同步响应，更新所述二层缓存表和三层缓存表。

在可选的实施方式中，所述更新模块，具体用于响应于对所述设备地址列表的新增操作，向所述目标终端发送第一同步消息，以使所述目标终端根据所述第一同步消息向所述新增操作对应的新增工业设备发送探测消息，接收所述新增工业设备返回的设备地址信息，并向所述UPF发送所述设备地址信息；

响应于对所述设备地址列表中至少一个待删除工业设备的删除操作，更新所述UPF中的设备地址列表、所述二层缓存表以及所述三层缓存表，并向所述目标终端发送第二同步消息，以使所述目标终端删除所述探测列表中至少一个待删除第二工业设备对应的探测表项。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如前述实施方式任一所述基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的步骤。

第四方面，本发明提供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有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如前述实施方式任一所述基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的步骤。

本申请的有益效果是：

本申请实施例提供的基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法、设备及存储介质中，应用于用户平面功能UPF，UPF包括缓存表和设备地址列表，缓存表由UPF根据目标终端发送的探测结果创建，探测结果由目标终端根据UPF发送的设备地址列表对设备地址列表中的各工业设备进行探测得到，设备地址列表包括至少一个工业设备的IP地址、各工业设备对应的通信网络标识、各工业设备对应的虚拟局域网标识，该方法包括：接收目标终端发送的虚拟可扩展局域网VXLAN报文，VXLAN报文由目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到，目标工业设备与目标终端处于同一个虚拟局域网；从VXLAN报文中提取得到目标报文，目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文；提取目标报文中的目的地址，并根据缓存表确定目的地址所属的通信网络标识；基于目的地址所属的通信网络标识，向目的地址指示的目标设备转发目标报文，应用本申请实施例，实现了无需引入额外的配置主机即可实现通信系统中各工业设备之间的灵活通信，可以降低数据通信系统的部署成本和维护成本；此外，由于无需额外的网桥作中转，可以缩短通信链路，降低通信延时，再者，本申请实施例的通信方法可以简化配置流程，可以提高通信系统的部署效率，且可以降低出错几率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是适用于本申请实施例提供的方法的网络架构的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信装置的功能模块示意图；

图9为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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定义和解释。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种本地通信系统，例如：全球移动通讯(global system for mobile communications，GSM)系统、码分多址(code divisionmultiple access，CDMA)系统、宽带码分多址(widebandcode division multiple access，WCDMA)系统、通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)、长期演进(longterm evolution，LTE)系统、LTE频分双工(frequency division duplex，FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex，TDD)、通用移动通信系统(universal mobiletelecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwide interoperabilityfor microwave access，WiMAX)通信系统、第五代(5th generation，5G)通信系统或未来的新无线接入技术(new radio access technology，NR)等。

图1是适用于本申请实施例提供的方法的网络架构的示意图。如图1所示，该网络架构例如可以是非漫游(non-roaming)架构。该网络架构具体可以包括下列网元：

1、终端设备(user equipment，UE)：可以称用户设备、终端、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。UE还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiationprotocol，SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop，WLL)站、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobile network，PLMN)中的终端设备等，还可以是端设备，逻辑实体，智能设备，如手机，智能终端等终端设备，或者服务器，网关，基站，控制器等通信设备，或者物联网设备，如传感器，电表，水表等物联网(Internet ofthings，IoT)设备。本申请实施例对此并不限定。

2、接入网(access network，AN)：为特定区域的授权用户提供入网功能，并能够根据用户的级别，业务的需求等使用不同质量的传输隧道。接入网络可以为采用不同接入技术的接入网络。目前的无线接入技术有两种类型：第三代合作伙伴计划(3rd generationpartnership project，3GPP)接入技术(例如3G、4G或5G系统中采用的无线接入技术)和非第三代合作伙伴计划(non-3GPP)接入技术。3GPP接入技术是指符合3GPP标准规范的接入技术，采用3GPP接入技术的接入网络称为无线接入网络(radio access network，RAN)，其中，5G系统中的接入网设备称为下一代基站节点(next generation Node Base station，gNB)。非3GPP接入技术是指不符合3GPP标准规范的接入技术，例如，以WIFI中的接入点(access point，AP)为代表的空口技术。

基于无线通信技术实现接入网络功能的接入网可以称为无线接入网(radioaccess network，RAN)。无线接入网能够管理无线资源，为终端提供接入服务，进而完成控制信号和用户数据在终端和核心网之间的转发。

其中，接入网设备可以包括接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端通信的设备。接入网系统可用于将收到的空中帧与网际协议(internet protocol，IP)分组进行相互转换，作为无线终端与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括IP网络。无线接入网系统还可协调对空中接口的属性管理。应理解，接入网设备包括但不限于：演进型节点B(evolved node B，eNB)、无线网络控制器(radio networkcontroller，RNC)、节点B(node B，NB)、基站控制器(base station controller，BSC)、基站收发台(base transceiver station，BTS)、家庭基站(例如，home evolved nodeB，或homenode B，HNB)、基带单元(base band unit，BBU)，无线保真(wireless fidelity，WIFI)系统中的接入点(access point，AP)、无线中继节点、无线回传节点、传输点(transmission andreception point，TRP或者transmission point，TP)等，还可以为5G，如，NR，系统中的gNB，或，传输点(TRP或TP)，5G系统中的基站的一个或一组(包括多个天线面板)天线面板，或者，还可以为构成gNB或传输点的网络节点，如基带单元(BBU))，或，分布式单元(distributedunit，DU)等。

在一些部署中，gNB可以包括集中式单元(centralized unit，CU)和DU。gNB还可以包括射频单元(radio unit，RU)。CU实现gNB的部分功能，DU实现gNB的部分功能，比如，CU实现无线资源控制(radio resource control，RRC)，分组数据汇聚层协议(packet dataconvergence protocol，PDCP)层的功能，DU实现无线链路控制(radio link control，RLC)、媒体接入控制(media access control，MAC)和物理(physical，PHY)层的功能。由于RRC层的信息最终会变成PHY层的信息，或者，由PHY层的信息转变而来，因而，在这种架构下，高层信令，如RRC层信令，也可以认为是由DU发送的，或者，由DU+CU发送的。可以理解的是，接入网设备可以为CU节点、或DU节点、或包括CU节点和DU节点的设备。此外，CU可以划分为接入网(radio access network，RAN)中的接入网设备，也可以将CU划分为核心网(corenetwork，CN)中的接入网设备，在此不做限制。

3、接入与移动管理功能(access and mobility management function，AMF)实体：主要用于移动性管理和接入管理等，可以用于实现移动性管理实体(mobilitymanagement entity，MME)功能中除会话管理之外的其它功能，例如，合法监听、或接入授权(或鉴权)等功能。在本申请实施例中，可用于实现接入和移动管理网元的功能。

4、会话管理功能(session management function，SMF)实体：主要用于会话管理、UE的网际协议(Internet Protocol，IP)地址分配和管理、选择可管理用户平面功能、策略控制、或收费功能接口的终结点以及下行数据通知等。在本申请实施例中，可用于实现会话管理网元的功能。

5、用户平面功能(User Plane Function，UPF)实体：即，数据面网关。可用于分组路由和转发、或用户面数据的服务质量(quality of service，QoS)处理等。用户数据可通过该网元接入到数据网络(data network，DN)。在本申请实施例中，可用于实现用户面网关的功能。

6、策略控制功能(policy control function，PCF)实体：用于指导网络行为的统一策略框架，为控制平面功能网元(例如AMF，SMF网元等)提供策略规则信息等。

7、统一数据管理(unified data management，UDM)实体：用于处理用户标识、接入鉴权、注册、或移动性管理等。

8、N3IWF(Non-3GPP Inter Working Function，非3GPP互通功能)：负责将不可信的非3GPP接入网(如Wi-Fi)接入到5G核心网。UE与N3IWF建立一个IPsec隧道，N3IWF分别通过N2接口和N3接口接入5G核心网的控制面和用户面。

在该网络架构中，N1接口为终端与AMF实体之间的参考点；N2接口为AN和AMF实体的参考点，用于非接入层(non-access stratum，NAS)消息的发送等；N3接口为(R)AN和UPF实体之间的参考点，承载了用户面从(R)AN到UPF之间的用户面数据传递功能；N4接口为SMF实体和UPF实体之间的参考点，用于传输例如N3连接的隧道标识信息，数据缓存指示信息，以及下行数据通知消息等信息；N6接口为UPF实体和DN之间的参考点，承载了用户面从UPF到有线网之间的用户面数据传递功能。

应理解，上述应用于本申请实施例的网络架构仅是举例说明的从传统点到点的架构和服务化架构的角度描述的网络架构，适用本申请实施例的网络架构并不局限于此，任何能够实现上述各个网元的功能的网络架构都适用于本申请实施例。

还应理解，图1中所示的AMF实体、SMF实体、UPF实体、PCF实体以及UDM实体可以理解为核心网中用于实现不同功能的网元，例如可以按需组合成网络切片。这些核心网网元可以各自独立的设备，也可以集成于同一设备中实现不同的功能，本申请对此不做限定。

下文中，为便于说明，将用于实现AMF的实体记作AMF，将用于实现PCF的实体记作PCF。应理解，上述命名仅为用于区分不同的功能，并不代表这些网元分别为独立的物理设备，本申请对于上述网元的具体形态不作限定，例如，可以集成在同一个物理设备中，也可以分别是不同的物理设备。此外，上述命名仅为便于区分不同的功能，而不应对本申请构成任何限定，本申请并不排除在5G网络以及未来其它的网络中采用其他命名的可能。例如，在6G网络中，上述各个网元中的部分或全部可以沿用5G中的术语，也可能采用其他名称等。在此进行统一说明，以下不再赘述。

还应理解，图1中的各个网元之间的接口名称只是一个示例，具体实现中接口的名称可能为其他的名称，本申请对此不作具体限定。此外，上述各个网元之间的所传输的消息(或信令)的名称也仅仅是一个示例，对消息本身的功能不构成任何限定。

现有技术中，基于VXLAN技术和5G技术构建虚拟局域网时，往往需要引入额外的配置主机，通过在配置主机中配置不同的网桥打通多个虚拟局域网之间的通信链路。

可以看出，现有的通信系统由于需要引入额外的配置主机，因此，存在部署成本和维护成本较高的问题，此处，虚拟局域网之间的通信需要走网桥中转，网络通信链路被拉长，设备之间通信时延增大，再者，通过配置主机进行配置时，配置流程繁琐，通信系统中设备较多，有配置需要或设备网络变更时容易出错。

有鉴于此，本申请提供一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法，可以降低通信系统的部署成本和维护成本，此外，可以简化网络部署、优化网络时延，提高部署效率。

图2为本申请实施例提供的一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图，该方法的执行主体可以是本地通信系统中的用户平面功能UPF，参照上述图1可以看出，UPF可以基于N3接口通过AN可以与至少一个终端(比如，第一终端UE1、第二终端UE2)进行通信连接，每个终端可以与至少一个工业设备通过VXLAN技术进行通信连接，比如，第一终端UE1可以与第一工业设备通过VXLAN技术在第一VXLAN局域网内进行通信，第二终端UE2可以与第二工业设备通过VXLAN技术在第二VXLAN局域网内进行通信；另外，UPF可以基于N6接口通过DN与至少一个工业设备进行通信连接，比如，UPF可以基于N6接口通过DN分别与第三工业设备、第四工业设备进行通信连接。可选地，各工业设备可以是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、传感器等，在此不限定工业设备的类型。

基于上述网络架构，此外，该UPF可以包括缓存表，其中，缓存表由UPF根据目标终端发送的探测结果创建，探测结果由目标终端根据UPF发送的设备地址列表对设备地址列表中的各工业设备进行探测得到，可选地，该目标终端可以是上述网络架构中的任一终端，比如，可以是第一终端UE1，在此不作限定；UPF中还可以预存有设备地址列表，该设备地址列表可以包括至少一个工业设备的IP地址、各工业设备对应的通信网络标识、各工业设备对应的虚拟局域网标识，其中，各工业设备对应的通信网络标识可以用于指示工业设备所属的通信方式，比如，是无线通信方式，还是有线通信方法。

其中，如图2所示，本申请实施例提供的虚拟可扩展局域网的数据通信方法可以包括：

S101、接收目标终端发送的虚拟可扩展局域网VXLAN报文，VXLAN报文由目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到，目标工业设备与目标终端处于同一个虚拟局域网。

可选地，目标终端可以是与UPF连接的任一终端，目标工业设备为挂载在该目标终端上的设备。其中，数据通信过程中，目标工业设备可以将所生成的目标报文通过虚拟局域网技术发送给目标终端，目标终端接收到该目标报文后可以对其进行封装，得到VXLAN报文，并将其发送给UPF，请求通过UPF与网络架构中的其他工业设备进行通信。

S102、从VXLAN报文中提取得到目标报文，目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文。

UPF接收上述目标终端发送的VXLAN报文后，可以识别该VXLAN报文中的目标报文，其中，该目标报文可以是包括二层帧、ARP报文、IP报文中任一种，在此不作限定，根据实际的应用场景可以有所不同。

S103、提取目标报文中的目的地址，并根据缓存表确定目的地址所属的通信网络标识。

UPF在得到目标报文之后，可以从该目标报文中提取目的地址，并通过预先存储的缓存表查找确定该目的地址所属的通信网络标识，使得通过查找可以确定需要将上述VXLAN报文从UPF的N3接口转发出去，还是从N6接口转发出去。

S104、基于目的地址所属的通信网络标识，向目的地址指示的目标设备转发目标报文。

基于上述说明，UPF在确定目标地址所属的通信网络标识之后，则可以基于该通信网络标识通过对应的数据通信接口向目的地址指示的目标设备转发目标报文。可选地，目标设备可以是上述网络架构中的任一设备，比如，目标工业设备可以是第一工业设备，目标设备可以是第二工业设备，应用本申请实施例，可以实现网络架构中各工业设备之间的灵活通信，且通信过程中无需引入额外的配置主机即可实现通信目的，因此，相较于现有技术可以降低数据通信系统的部署成本和维护成本。

综上，本申请实施例提供的基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法，应用于用户平面功能UPF，UPF包括缓存表和设备地址列表，缓存表由UPF根据目标终端发送的探测结果创建，探测结果由目标终端根据UPF发送的设备地址列表对设备地址列表中的各工业设备进行探测得到，设备地址列表包括至少一个工业设备的IP地址、各工业设备对应的通信网络标识、各工业设备对应的虚拟局域网标识，该方法包括：接收目标终端发送的虚拟可扩展局域网VXLAN报文，VXLAN报文由目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到，目标工业设备与目标终端处于同一个虚拟局域网；从VXLAN报文中提取得到目标报文，目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文；提取目标报文中的目的地址，并根据缓存表确定目的地址所属的通信网络标识；基于目的地址所属的通信网络标识，向目的地址指示的目标设备转发目标报文，应用本申请实施例，实现了无需引入额外的配置主机即可实现通信系统中各工业设备之间的灵活通信，可以降低数据通信系统的部署成本和维护成本；此外，由于无需额外的网桥作中转，可以缩短通信链路，降低通信延时，再者，本申请实施例的通信方法可以简化配置流程，可以提高通信系统的部署效率，且可以降低出错几率。

可选地，上述基于目的地址所属的通信网络标识，向目的地址指示的目标设备转发目标报文，包括：

若目的地址所属的通信网络标识指示目的地址为有线侧地址，则对VXLAN报文进行解封装，并将解封装后的报文通过UPF的N6接口转发至目的地址指示的目标设备，N6接口为UPF与数据网络DN之间的数据通信接口。

在一些实施例中，若目的地址为有线侧地址，UPF可以对VXLAN报文进行解封装，去掉VXLAN报文的头部，得到解封装后的报文；将该解封装后的报文通过UPF的N6接口转发至目标设备，从而实现目标工业设备和目标设备之间的数据通信。

举例说明，本申请实施例中目标工业设备可以为第一工业设备、目的地址指示的目标设备可以为第四工业设备，也即应用本申请实施例可以实现第一工业设备和第四工业设备之间的数据通信。

若目的地址所属的通信网络标识指示目的地址为无线侧地址，则重置VXLAN报文，以将VXLAN报文的源地址和目的地址分别重置为UPF的地址、目的地址所对应的终端地址，并将重置后的VXLAN报文通过UPF的N3接口转发至目的地址指示的目标设备，N3接口为UPF与接入网AN之间的数据通信接口。

在一些实施例中，若目的地址为无线侧地址，UPF可以对VXLAN报文的头部进行重置，以将该VXLAN报文的源地址和目的地址分别重置为UPF的地址、目的地址所对应的终端地址，通过该重置操作，UPF进一步可以通过N3接口向该目的地址所对应的终端转发该VXLAN报文，可以理解的是，转发过程中，可以先转发给目的地址所对应的终端，然后由该目的地址所对应的终端进一步将该VXLAN报文转发给目的地址指示的目标设备。

举例说明，本申请实施例中目标工业设备可以为第一工业设备、目的地址指示的目标设备可以为第二工业设备，也即应用本申请实施例可以实现第一工业设备和第二工业设备之间的数据通信。

综上，可以看出，本申请实施例可以实现网络架构中各工业设备之间的灵活通信，可以提高本申请方法的适用性。

可选地，上述缓存表包括：二层缓存表和三层缓存表，二层缓存表包括：包括：至少一个工业设备的MAC地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；三层缓存表包括：至少一个工业设备的IP地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识。在一些实施例中，二层缓存表和三层缓存表可以由UPF的配置人员根据网络架构中所接入的工业设备生成，并导入UPF中。

在一些实施例中，对于目标工业设备来说，若目标工业设备只知道通信对端(比如，目标终端)的IP地址，因此，目标工业设备与目标终端通信之前需要发起ARP流程去查找下一跳(比如，目标终端)的MAC地址，去填充报文的MAC头，查询到下一跳的MAC地址后，就可以发起正式的IP报文通信。

图3为本申请实施例提供的另一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图。基于上述说明，若目标工业设备向目标终端发起ARP流程，那么此时目标报文将包括ARP报文，如图3所示，上述提取目标报文中的目的地址，并根据缓存表确定目的地址所属的通信网络标识，包括：

S201、若目标报文包括：ARP报文，则根据ARP报文中第一源地址更新二层缓存表和/或三层缓存表。

其中，第一源地址包括：第一源IP地址和第一源MAC地址。在该场景下，由于ARP报文中携带与地址相关的内容，因此可以据此对二层缓存表和/或三层缓存表进行更新，实现对ARP报文的充分利用。

可选地，在某些场景下，还可以对该ARP报文作进一步地识别，若该ARP报文的报文类型为gratitious arp或arp reply，可以提取该ARP报文中的第一源IP地址和第一源MAC地址，并根据该第一源IP地址和第一源MAC地址对二层缓存表和/或三层缓存表中的相关内容进行更新，如何可以实现对二层缓存表、三层缓存表的及时更新。

S202、提取ARP报文中的第一目的IP地址，并查找三层缓存表中是否包括第一目的IP地址，若包括，根据三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定第一目的IP地址所属的通信网络标识。

其中，提取到ARP报文中的第一目的IP地址后，可以将其与三层缓存表中存储的各IP地址进行对比，确定三层缓存表中是否包括该第一目标IP地址，若包括，则进一步通过三层缓存表确定第一目的IP地址所属的通信网络标识。

需要说明的是，若三层缓存表中不包括第一目的IP地址，则说明该第一目的IP地址可能无效，那么在该情况下可以丢弃该目标报文。

图4为本申请实施例提供的又一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图。可选地，如图4所示，上述提取目标报文中的目的地址，并根据缓存表确定目的地址所属的通信网络标识，包括：

S301、若目标报文包括：二层帧或IP报文，则根据二层帧或IP报文中的预设标识确定二层帧或IP报文对应的发送方式是否为多播方式。

S302、若否，则查找二层缓存表或三层缓存表中是否包括二层帧或IP报文的第二目的地址，若包括，根据二层缓存表或三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定第二目的地址所属的通信网络标识。

S303、若是，则遍历二层缓存表或三层缓存表，根据二层缓存表或三层缓存表中的表项复制多个二层帧或IP报文，并根据二层缓存表或三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定第二目的地址所属的通信网络标识。

在某些场景下，目标报文还可以包括二层帧或IP报文，其中，对于二层帧来说，UPF可以根据二层帧中的预设标识确定该二层帧对应的发送方式是否为多播，若是，可以遍历二层缓存表，根据二层缓存表中表项复制多个二层帧，其中，每个二层帧的第二目的地址根据各表项中工业设备的地址确定；在复制得到多个二层帧之后，则可以根据各工业设备对应的通信网络标识确定各第二目的地址所属的通信网络标识。其中，上述预设标识可以是预设转发标识。

此外，若确定二层帧对应的发送方式为单播，则可以查找二层缓存表中是否包括该第二目的地址，若包括，则可以通过该二层缓存表进一步确定该第二目的地址所属的通信网络标识。

其中，对于IP报文来说，UPF可以根据IP报文中的预设标识确定该IP报文对应的方发送方式是否为多播，若是，可以遍历三层缓存表，根据三层缓存表中表项复制多个IP报文，其中，每个IP报文的第二目的地址根据各表项中工业设备的地址确定；在复制得到多个IP报文之后，则可以根据各工业设备对应的通信网络标识确定各第二目的地址所属的通信网络标识，并通过对应的数据通信接口作进一步地转发。

综上，应用本申请实施例，通过查询二层缓存表信息，可以直接在UPF上转发工业设备之间通信的单播或多播二层帧；通过查询三层缓存表信息，可以在UPF上实现特定IP组播的三层穿透，可以提高本申请方法的适用性。

此外，值得说明的是，二层缓存表或三层缓存表中每一表项对应一个终端，也就是说复制的二层帧或IP报文的数量根据二层缓存表或三层缓存表中存储的终端IP的数量确定。当然，在一些实施例中，二层缓存表或三层缓存表中多个表项也可以对应一个终端，在此不作限定。

图5为本申请实施例提供的另一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图。可选地，如图5所示，上述方法还包括：

S401、接收目标终端发送的设备地址列表请求消息。

其中，目标终端每次启动之后可以向UPF发送设备地址列表请求消息，以向UPF请求当前的设备地址列表。

S402、根据设备地址列表请求消息向目标终端返回设备地址列表，以使目标终端根据设备地址列表生成探测列表，轮询探测列表确定与目标终端通信连接的目标工业设备，并向UPF返回探测结果。

其中，探测结果包括：目标终端的IP地址，目标工业设备的设备信息，目标工业设备的设备信息中包括：目标工业设备的MAC地址、目标工业设备的IP地址。

UPF在接收到设备地址列表请求消息之后，可以向目标终端返回设备地址列表，目标终端根据该设备地址列表可以生成探测列表并保存在本地，其中，探测列表的内容可以与设备地址列表的内容相同，目标终端据此则可以依次向该探测列表中各工业设备发送探测消息，通过该探测消息确定与其连接的目标工业设备，也即通过该探测消息可以确定其的下游工业设备，根据确定结果可以向UPF返回探测结果。

S403、接收目标终端发送的探测结果，并根据探测结果创建二层缓存表和三层缓存表。

结合前述说明，UPF收到该探测结果之后，可以根据该探测结果，并结合设备地址列表创建二层缓存表和三层缓存表。

需要说明的是，对于目标终端来说，其具体功能的实现可以通过部署在目标终端上的预设终端程序实现。

图6为本申请实施例提供的又一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图，如图6所示，上述方法还包括：

S501、响应于对设备地址列表的更新操作，向目标终端发送同步消息，以使目标终端根据同步消息生成同步响应，并向UPF返回同步响应。

在一些场景下，若对UPF中设备地址列表进行了更新，响应于该更新操作，UPF可以向目标终端发送同步消息，该同步消息中可以包括发生更新的工业设备信息，比如，可以是工业设备的IP地址、工业设备对应的通信网络标识、工业设备对应的虚拟局域网标识，在此不作限定；对于目标终端来说，目标终端接收到该同步消息后可以参见上述步骤S402生成同步响应并返回给UPF。其中，对UPF中设备地址列表的更新操作，具体可以是对设备地址列表的新增操作，或，删除操作，在此不作限定。

S502、根据目标终端发送的同步响应，更新二层缓存表和三层缓存表。

UPF接收到该同步响应后，可以据此更新已有的二层缓存表和三层缓存表。

应用本申请实施例，可以实现UPF上二、三层缓存表的实时更新，网络链路可动态自适应，各工业设备即插即用，也即各工业设备上下线或网络位置变化时也不需要手动修改系统部署，可以简化配置流程，提高部署效率。

图7为本申请实施例提供的另一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的流程示意图，如图7所示，上述响应于对设备地址列表的更新操作，向目标终端发送同步消息，以使目标终端根据同步消息生成同步响应，并向UPF返回同步响应，包括：

S601、响应于对设备地址列表的新增操作，向目标终端发送第一同步消息，以使目标终端根据第一同步消息向新增操作对应的新增工业设备发送探测消息，接收新增工业设备返回的设备地址信息，并向UPF发送设备地址信息。

其中，若上述更新操作为新增操作时，UPF可以向目标终端发送第一同步消息，该第一同步消息中可以包括新增工业设备的设备信息；目标终端根据该第一同步消息中新增工业设备的设备信息可以向该新增工业设备发送探测消息，新增工业设备接收到该探测消息后，可以向目标终端返回新增工业设备的IP地址、MAC地址；目标终端获取到新增工业设备的IP地址、MAC地址之后，可以进一步将其转发给UPF。

可选地，新增工业设备的设备信息可以包括：新增工业设备的IP地址、新增工业设备对应的通信网络标识、新增工业设备对应的虚拟局域网标识等。

S602、响应于对设备地址列表中至少一个待删除工业设备的删除操作，更新UPF中的设备地址列表、二层缓存表以及三层缓存表，并向目标终端发送第二同步消息，以使目标终端删除探测列表中至少一个待删除第二工业设备对应的探测表项。

其中，若上述更新操作为删除操作时，UPF可以据此对删除设备地址列表、二层缓存表以及三层缓存表中待删除工业设备的相关表项，并向目标终端发送第二同步消息，目标终端接收到该第二同步消息之后可以进一步删除探测列表中待删除第二工业设备对应的探测表项，也即可以删除探测列表中待删除第二工业设备对应的相关信息。

应用本申请实施例，使得在UPF中的设备地址列表发生更新的情况下，可以及时更新UPF中的二层缓存表、三层缓存表，及时更新目标终端中的探测列表，可以提高本申请方法的适用性。

图8为本申请实施例提供的一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信装置的功能模块示意图，该装置可以是前述的UPF，所述UPF包括缓存表和设备地址列表，所述缓存表由所述UPF根据目标终端发送的探测结果创建，所述探测结果由所述目标终端根据所述UPF发送的设备地址列表对所述设备地址列表中的各工业设备进行探测得到，所述设备地址列表包括至少一个工业设备的IP地址、各所述工业设备对应的通信网络标识、各所述工业设备对应的虚拟局域网标识，该装置基本原理及产生的技术效果与前述对应的方法实施例相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考方法实施例中的相应内容。如图8所示，该数据通信装置100，可以包括：

接收模块110，用于接收目标终端发送的虚拟可扩展局域网VXLAN报文，所述VXLAN报文由所述目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到，所述目标工业设备与所述目标终端处于同一个虚拟局域网；

提取模块120，用于从所述VXLAN报文中提取得到目标报文，所述目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文；

确定模块130，用于提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识；

转发模块140，用于基于所述目的地址所属的通信网络标识，向所述目的地址指示的目标设备转发所述目标报文。

在可选的实施方式中，所述转发模块140具体用于若所述目的地址所属的通信网络标识指示所述目的地址为有线侧地址，则对所述VXLAN报文进行解封装，并将解封装后的报文通过所述UPF的N6接口转发至所述目的地址指示的目标设备，所述N6接口为所述UPF与数据网络DN之间的数据通信接口；

若所述目的地址所属的通信网络标识指示所述目的地址为无线侧地址，则重置所述VXLAN报文，以将所述VXLAN报文的源地址和目的地址分别重置为所述UPF的地址、所述目的地址所对应的终端地址，并将重置后的所述VXLAN报文通过所述UPF的N3接口转发至所述目的地址指示的目标设备，所述N3接口为所述UPF与接入网AN之间的数据通信接口。

在可选的实施方式中，所述缓存表包括：二层缓存表和三层缓存表，所述二层缓存表包括：包括：至少一个工业设备的MAC地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；所述三层缓存表包括：至少一个工业设备的IP地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；

所述确定模块130，具体用于若所述目标报文包括：ARP报文，则根据所述ARP报文中第一源地址更新所述二层缓存表和/或三层缓存表，所述第一源地址包括：第一源IP地址和第一源MAC地址；

提取所述ARP报文中的第一目的IP地址，并查找所述三层缓存表中是否包括所述第一目的IP地址，若包括，根据所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第一目的IP地址所属的通信网络标识。

在可选的实施方式中，所述确定模块130，具体用于若所述目标报文包括：二层帧或IP报文，则根据所述二层帧或IP报文中的预设标识确定所述二层帧或IP报文对应的发送方式是否为多播方式；

若否，则查找所述二层缓存表或所述三层缓存表中是否包括所述二层帧或IP报文的第二目的地址，若包括，根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第二目的地址所属的通信网络标识；

若是，则遍历所述二层缓存表或所述三层缓存表，根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中的表项复制多个所述二层帧或IP报文，并根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第二目的地址所属的通信网络标识。

在可选的实施方式中，所述数据通信装置还包括：创建模块，用于接收目标终端发送的设备地址列表请求消息；

根据所述设备地址列表请求消息向所述目标终端返回设备地址列表，以使所述目标终端根据所述设备地址列表生成探测列表，轮询所述探测列表确定与所述目标终端通信连接的目标工业设备，并向所述UPF返回探测结果，所述探测结果包括：目标终端的IP地址，目标工业设备的设备信息，目标工业设备的设备信息中包括：目标工业设备的MAC地址、目标工业设备的IP地址；

接收所述目标终端发送的所述探测结果，并根据所述探测结果创建二层缓存表和三层缓存表。

在可选的实施方式中，所述数据通信装置还包括：更新模块，用于响应于对所述设备地址列表的更新操作，向所述目标终端发送同步消息，以使所述目标终端根据所述同步消息生成同步响应，并向所述UPF返回所述同步响应；

根据所述目标终端发送的所述同步响应，更新所述二层缓存表和三层缓存表。

在可选的实施方式中，所述更新模块，具体用于响应于对所述设备地址列表的新增操作，向所述目标终端发送第一同步消息，以使所述目标终端根据所述第一同步消息向所述新增操作对应的新增工业设备发送探测消息，接收所述新增工业设备返回的设备地址信息，并向所述UPF发送所述设备地址信息；

响应于对所述设备地址列表中至少一个待删除工业设备的删除操作，更新所述UPF中的设备地址列表、所述二层缓存表以及所述三层缓存表，并向所述目标终端发送第二同步消息，以使所述目标终端删除所述探测列表中至少一个待删除第二工业设备对应的探测表项。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图9为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图，该电子设备可以上述的数据通信装置。如图9所示，该电子设备可以包括：处理器210、存储介质220和总线230，存储介质220存储有处理器210可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器210与存储介质220之间通过总线230通信，处理器210执行机器可读指令，以执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本申请还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。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定义和解释。以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法，其特征在于，应用于用户平面功能UPF，所述UPF包括缓存表和设备地址列表，所述缓存表由所述UPF根据目标终端发送的探测结果创建，所述探测结果由所述目标终端根据所述UPF发送的设备地址列表对所述设备地址列表中的各工业设备进行探测得到，所述设备地址列表包括至少一个工业设备的IP地址、各所述工业设备对应的通信网络标识、各所述工业设备对应的虚拟局域网标识，所述方法包括：

接收目标终端发送的虚拟可扩展局域网VXLAN报文，所述VXLAN报文由所述目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到，所述目标工业设备与所述目标终端处于同一个虚拟局域网；

从所述VXLAN报文中提取得到目标报文，所述目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文；

提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识；

基于所述目的地址所属的通信网络标识，向所述目的地址指示的目标设备转发所述目标报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目的地址所属的通信网络标识，向所述目的地址指示的目标设备转发所述目标报文，包括：

若所述目的地址所属的通信网络标识指示所述目的地址为有线侧地址，则对所述VXLAN报文进行解封装，并将解封装后的报文通过所述UPF的N6接口转发至所述目的地址指示的目标设备，所述N6接口为所述UPF与数据网络DN之间的数据通信接口；

若所述目的地址所属的通信网络标识指示所述目的地址为无线侧地址，则重置所述VXLAN报文，以将所述VXLAN报文的源地址和目的地址分别重置为所述UPF的地址、所述目的地址所对应的终端地址，并将重置后的所述VXLAN报文通过所述UPF的N3接口转发至所述目的地址指示的目标设备，所述N3接口为所述UPF与接入网AN之间的数据通信接口。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓存表包括：二层缓存表和三层缓存表，所述二层缓存表包括：包括：至少一个工业设备的MAC地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；所述三层缓存表包括：至少一个工业设备的IP地址、各工业设备对应的终端的IP地址、各工业设备对应的虚拟局域网标识；

所述提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识，包括：

若所述目标报文包括：ARP报文，则根据所述ARP报文中第一源地址更新所述二层缓存表和/或三层缓存表，所述第一源地址包括：第一源IP地址和第一源MAC地址；

提取所述ARP报文中的第一目的IP地址，并查找所述三层缓存表中是否包括所述第一目的IP地址，若包括，根据所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第一目的IP地址所属的通信网络标识。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识，包括：

若所述目标报文包括：二层帧或IP报文，则根据所述二层帧或IP报文中的预设标识确定所述二层帧或IP报文对应的发送方式是否为多播方式；

若否，则查找所述二层缓存表或所述三层缓存表中是否包括所述二层帧或IP报文的第二目的地址，若包括，根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第二目的地址所属的通信网络标识；

若是，则遍历所述二层缓存表或所述三层缓存表，根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中的表项复制多个所述二层帧或IP报文，并根据所述二层缓存表或所述三层缓存表中各工业设备对应的通信网络标识确定所述第二目的地址所属的通信网络标识。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收目标终端发送的设备地址列表请求消息；

根据所述设备地址列表请求消息向所述目标终端返回设备地址列表，以使所述目标终端根据所述设备地址列表生成探测列表，轮询所述探测列表确定与所述目标终端通信连接的目标工业设备，并向所述UPF返回探测结果，所述探测结果包括：目标终端的IP地址，目标工业设备的设备信息，目标工业设备的设备信息中包括：目标工业设备的MAC地址、目标工业设备的IP地址；

接收所述目标终端发送的所述探测结果，并根据所述探测结果创建二层缓存表和三层缓存表。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于对所述设备地址列表的更新操作，向所述目标终端发送同步消息，以使所述目标终端根据所述同步消息生成同步响应，并向所述UPF返回所述同步响应；

根据所述目标终端发送的所述同步响应，更新所述二层缓存表和三层缓存表。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述响应于对所述设备地址列表的更新操作，向所述目标终端发送同步消息，以使所述目标终端根据所述同步消息生成同步响应，并向所述UPF返回所述同步响应，包括：

响应于对所述设备地址列表的新增操作，向所述目标终端发送第一同步消息，以使所述目标终端根据所述第一同步消息向所述新增操作对应的新增工业设备发送探测消息，接收所述新增工业设备返回的设备地址信息，并向所述UPF发送所述设备地址信息；

响应于对所述设备地址列表中至少一个待删除工业设备的删除操作，更新所述UPF中的设备地址列表、所述二层缓存表以及所述三层缓存表，并向所述目标终端发送第二同步消息，以使所述目标终端删除所述探测列表中至少一个待删除第二工业设备对应的探测表项。

8.一种基于虚拟可扩展局域网的数据通信装置，其特征在于，应用于用户平面功能UPF，所述UPF包括缓存表和设备地址列表，所述缓存表由所述UPF根据目标终端发送的探测结果创建，所述探测结果由所述目标终端根据所述UPF发送的设备地址列表对所述设备地址列表中的各工业设备进行探测得到，所述设备地址列表包括至少一个工业设备的IP地址、各所述工业设备对应的通信网络标识、各所述工业设备对应的虚拟局域网标识，所述数据通信装置包括：

接收模块，用于接收目标终端发送的虚拟可扩展局域网VXLAN报文，所述VXLAN报文由所述目标终端对目标工业设备发送的目标报文进行封装得到，所述目标工业设备与所述目标终端处于同一个虚拟局域网；

提取模块，用于从所述VXLAN报文中提取得到目标报文，所述目标报文包括下述任一种：二层帧、ARP报文、IP报文；

确定模块，用于提取所述目标报文中的目的地址，并根据所述缓存表确定所述目的地址所属的通信网络标识；

转发模块，用于基于所述目的地址所属的通信网络标识，向所述目的地址指示的目标设备转发所述目标报文。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-7任一所述基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的步骤。

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有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-7任一所述基于虚拟可扩展局域网的数据通信方法的步骤。

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