CN116723133A - 数据发送、接收设备、网络状态信息提取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据传输技术领域，具体公开了一种数据发送、接收设备、网络状态信息提取方法及装置，包括：数据接收设备接收通过数据传输设备传输的数据报文，并记录对应的接收时间；根据数据报文以及对应的接收时间生成确认报文；将确认报文反馈至数据发送设备；数据发送设备向数据接收设备发送数据报文；接收确认报文；从确认报文中提取网络状态信息；本发明提供的数据发送设备搭配网络传输设备可实现网络监控，与现有技术中通过P4交换机实现网络监控相比，不仅能够满足网络状态监控的需求同时还降低了系统成本。

Description

数据发送、接收设备、网络状态信息提取方法及装置

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种数据发送设备、数据接收设备、网络状态信息的提取方法及网络状态信息提取装置。

背景技术

INT(Inband network telemetry，带内网络遥测)技术是近几年兴起的一种混合测量方法，它通过路径中间交换节点对数据报依次插入元数据(Metadata)的方式完成网络状态采集。相较于传统网络测量方案，带内测量能够对网络拓扑、网络效能和网络流量实现更细粒度的测量。

HPCC(High Precision Congestion Control，高精度拥塞控制)是一种高速RDMA(Remote Direct Memory Access，远程直接数据存取)网络的新的拥塞控制协议，借助于INT提供的详细信息来进行精确的速率控制，具有快速收敛的优点。当前实现INT技术需要可编程交换芯片参与，当前主流方式为使用P4可编程交换机。

P4可编程交换机支持INT功能，核心支持是内部的ASIC可编程芯片。但是当前P4交换机没有成熟的商业产品出现，同时有价格高昂的缺点。而自主研发设计ASIC芯片，又会带来时间和成本上开销。同时，在部分小型应用场景下，只需要P4交换机中的部分功能，不需要完整支持，如只使用INT技术进行网络状态采集。对比于P4交换机的高昂售价，使用P4交换机得不偿失。

因此，如何降低拥塞控制中网络监测成本成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种数据发送设备、数据接收设备、网络状态信息的提取方法及网络状态信息提取装置，解决相关技术中存在的拥塞控制中网络监测成本高的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种数据接收设备，用于网络状态信息的提取，其中，所述数据接收设备，包括：

第一接收模块，用于接收数据发送设备通过数据传输设备传输的数据报文，并记录对应的接收时间；

确认报文生成模块，用于在接收到所述数据报文后根据所述数据报文以及对应的接收时间生成确认报文，其中所述确认报文至少包括根据所述接收时间生成的时间戳信息；

第一发送模块，用于将所述确认报文返回至所述数据发送设备，以使得所述数据发送设备能够根据所述确认报文提取包含时间信息的网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括相邻两次接收到数据报文之间的时间间隔。

进一步地，还包括：

数据量统计模块，用于统计接收的数据报文的数据量；

所述确认报文生成模块，还用于在接收到所述数据报文后根据所述数据报文、数据报文的数据量以及对应的接收时间生成确认报文。

进一步地，所述数据接收设备包括FPGA。

作为本发明的另一个方面，提供一种数据发送设备，用于网络状态信息的提取，其中，所述数据发送设备，包括：

第二发送模块，用于通过数据传输设备向数据接收设备发送数据报文；

第二接收模块，用于接收所述数据接收设备接收到所述数据报文后反馈的确认报文，其中所述确认报文至少包括所述数据接收设备根据所述数据报文的接收时间生成的时间戳信息；

网络状态信息提取模块，用于从所述数据接收设备反馈的确认报文中提取网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔。

进一步地，所述网络状态信息还包括数据量信息；

所述网络状态信息提取模块，用于从数据接收设备反馈的确认报文中提取时间戳信息及数据量信息，并根据数据接收设备接收到的相邻两次数据报文的时间戳信息确定时间间隔。

进一步地，所述数据发送设备包括FPGA。

进一步地，所述数据发送设备，还包括：

HPCC流量控制模块，用于根据所述数据量信息和数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔进行HPCC流量控制。

作为本发明的另一个方面，提供一种网络状态信息的提取方法，应用于前文所述的数据接收设备，其中，所述网络状态信息的提取方法，包括：

接收数据发送设备通过数据传输设备传输的数据报文，并记录对应的接收时间；

在接收到所述数据报文后根据所述数据报文以及对应的接收时间生成确认报文，其中所述确认报文至少包括根据所述接收时间生成的时间戳信息；

将所述确认报文反馈至所述数据发送设备，以使得所述数据发送设备能够根据所述确认报文提取包含时间信息的网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括相邻两次接收到数据报文之间的时间间隔。

作为本发明的另一个方面，提供一种网络状态信息的提取方法，应用于前文所述的数据发送设备，其中，所述网络状态信息的提取方法，包括：

通过数据传输设备向数据接收设备发送数据报文；

接收所述数据接收设备接收到所述数据报文后反馈的确认报文，其中所述确认报文至少包括所述数据接收设备根据所述数据报文的接收时间生成的时间戳信息；

从所述数据接收设备反馈的确认报文中提取网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔；所述时间间隔根据相邻两次数据报文的时间戳信息确定。

作为本发明的另一个方面，提供一种网络状态信息提取装置，其中，包括：前文所述的数据接收设备、前文所述的数据发送设备及数据传输设备。

本发明提供的数据接收设备，能够根据数据发送设备发送的数据报文以及对应的接收时间生成确认报文，该确认报文至少包括根据接收时间生成的时间戳信息，以便于数据发送设备在接收到确认报文后能够解析出包含时间信息的网络状态信息。这种数据发送设备具有网络状态信息提取的功能，将本发明中的数据发送设备、具有数据传输功能的数据传输设备及数据接收设备搭配起来便可实现网络监控，而本发明中的数据传输设备仅需要数据传输设备实现单纯的数据传输即可，即采用普通交换机即可满足该需求，与现有技术中通过P4交换机实现网络监控以及数据传输相比，不仅能够满足网络状态监控的需求同时还降低了系统成本。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提供的网络状态信息提取装置的结构框图。

图2为本发明提供的数据接收设备的结构框图。

图3为本发明提供的数据接收设备的具体实施方式结构框图。

图4为本发明提供的应用于数据接收设备中的网络状态信息的提取方法的流程图。

图5为本发明提供的数据发送设备的一种实施方式结构框图。

图6为本发明提供的数据发送设备的另一种实施方式结构框图。

图7为本发明提供的应用于数据发送设备中的网络状态信息的提取方法的流程图。

图8为本发明提供的HPCC网络拥塞控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

针对当前采用P4交换机实现网络监测成本高的问题，在本实施例中提供了一种网络状态信息提取装置，图1是根据本发明实施例提供的网络状态信息提取装置100的结构框图，如图1所示，本实施例中提供的网络状态信息提取装置包括但不仅限于：数据传输设备110、数据发送设备120和数据接收设备130，所述数据发送设备120与所述数据接收设备130通过所述数据传输设备110实现网络连接，进而实现数据通信；

所述数据发送设备120作为数据通信中的发射端，用于向所述数据接收设备130发送数据报文，并接收所述数据接收设备130成功接收到数据发送设备120发送的数据报文后反馈的确认报文；

所述数据接收设备130用于接收所述数据发送设备120的数据报文，并记录对应的接收时间，以及根据接收到的数据报文及对应的接收时间生成确认报文，并将生产的确认报文反馈至数据发送设备120，该确认报文至少包括根据所述接收时间生成的时间戳信息。

数据传输设备110，具有数据传输功能，即可实现将数据发送设备发送的报文传输给数据接收设备的功能，同时，也可实现将数据接收设备生成的确认报文传输至数据发送设备的功能，具体可为常规的交换机。

在本发明实施例中，可以根据接收端接收到的确认报文提取网络状态信息，该网络状态信息至少包括数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔，具体地，提取时间间隔的方法为：

提取数据发送设备相邻两次发送的数据报文对应的确认报文，即ACK报文；

对相邻两次的确认报文进行解析，得到数据接收设备接收到数据发送设备相邻两次发送的数据报文的时间戳信息，即ack₁.ts与ack₀.ts；

求取相邻两次接收数据之间的时间间隔，即两时间戳信息之间的时间间隔，即为网络状态信息中的时间间隔。

在本发明实施例中，数据发送设备120作为发送数据报文的发送端，与位于接收端的数据接收设备130之间通过数据传输设备110实现网络通信，进而实现数据传输，此处该数据传输设备110作为网络连接设备，具有数据传输的作用，具体可以为具有数据传输作用的交换机。此处的数据发送设备120在具有发送数据报文、接收数据接收设备反馈的确认报文的同时还起到提供网络状态信息的作用，具体可以为数据发送设备120通过接收到的数据接收设备130反馈的确认报文确定网络监测中所需要的网络状态信息，进而起到提供网络状态信息的效果。而该网络状态信息可被应用于网络状态监测，或者进一步地被应用于拥塞控制算法等网络传输控制方法，进而达到拥塞控制或者其他类型通信链路控制的目的。

因此，本发明实施例提供的网络状态信息提取装置，数据发送设备能够从数据接收设备反馈的确认报文中提取出网络状态信息，进而可根据该网络状态信息调用相应的拥塞控制算法以实现数据传输速率的更新，最终实现了对通信系统中的拥塞控制。本发明实施例中的网络状态信息提取装置由于将网络监控的功能集成在数据发送设备上实现，而数据传输设备，仅具有数据传输功能即可，即采用普通交换机即可满足该需求，与现有技术中通过P4交换机实现网络监控以及数据传输相比，本发明同时能够满足提供网络状态信息数据及实现网络状态监控的需求，然而，本发明采用可编程芯片FPGA，不需要采用P4交换机，有效降低了系统成本。

作为一种具体实施方式，数据发送设备120具体可以为可编程芯片，更进一步地，所述可编程芯片具体可以为FPGA芯片。同理，数据接收设备130也可以为可编程芯片，更进一步地，数据接收设备130具体也可以为FPGA芯片。

在一些小型应用场景进行数据传输时，可以使用两个FPGA芯片通过数据传输设备进行通信连接，进而进行数据传输，其中一个FPGA芯片作为数据发送方，即作为数据发送设备120，另一个FPGA芯片作为数据接收方，即作为数据接收设备130，两个FPGA芯片通过数据传输设备(如可为交换机)实现数据通信。其中，作为数据发送设备120的FPGA芯片向作为数据接收设备130的FPGA芯片发送数据报文后，作为数据接收设备130的FPGA芯片在接收到发送设备发送的数据报文后，生成并反馈确认报文，确认报文中除了包含接收到数据报文的确认信息之外，还包括附加信息，如接收到数据报文的时间信息等。此时，作为数据发送设备120的FPGA芯片可以根据该确认报文提取出网络状态信息。

在本发明实施例中，作为数据发送设备120的FPGA芯片可采用HPCC算法对通信链路进行拥塞控制，基于使用HPCC算法进行拥塞控制时所需的网络状态信息主要包括时间间隔信息和传输数据量。因而作为数据接收设备130的FPGA芯片在接收到数据发送设备120发送的数据报文时反馈的确认报文中可以包括时间间隔信息和传输数据量。对于时间间隔信息，可以是数据接收设备在接收到数据发送设备发送的数据报文时记录对应的接收时间，并在生成确认报文时加入对应的接收时间，其中，所生成的确认报文中包括根据该接收时间所形成的时间戳信息，这样作为数据发送设备120的FPGA芯片在接收到确认报文时，可以根据相邻两次接收到的确认报文中的时间戳信息计算出相邻两次接收数据的时间间隔信息。对于传输数据量，可以在作为数据发送设备120的FPGA芯片中进行预先设定，即每次发送数据报文时按照预先设定的数据量进行发送，则数据发送设备可以根据接收到的确认报文的数量确定数据量信息；另外还可以由作为数据接收设备130的FPGA芯片对接收到的数据报文进行统计，此时在生成确认报文时，同样加入统计的数据量信息，此时数据发送设备120便可从确认报文中通过解析、提取等手段提取到时间间隔信息和数据量信息。此处需要说明的是，对于数据接收设备130统计数据量的方式，由于该传输数据量具体指的是发送的数据报文内的数据量的大小，因此，数据接收设备130接收到该数据报文后通过解析该数据报文即可获知传输数据量的大小，即完成数据量统计。

这样，作为数据发送设备120的FPGA芯片可以提供时间间隔信息和数据量信息，进而为HPCC算法提供基础数据，在此基础上数据发送设备120还可以进行HPCC拥塞控制算法，便可运行实现HPCC拥塞控制及根据HPCC算法进行速率更新的目的。

综上，本发明实施例提供的网络状态信息提取装置，能够在数据发送设备进行正常业务处理的同时与数据接收设备配合实现对网络状态的监控，基于作为数据发送设备、数据接收设备的FPGA价格较为低廉，而数据传输设备仅需要具有数据传输的基础功能，价格也较为低廉，因而本发明提供的网络状态信息提取装置在可实现网络监控功能的前提下，有效降低了成本，便于大规模运用及产业化，为网络传输的流畅奠定了基础。

作为本发明的另一实施例，提供一种数据接收设备，应用在上述网络状态信息提取装置中，作为数据接收方，可用于网络状态信息的提取，如图2所示，所述数据接收设备130，包括：

第一接收模块131，用于接收数据发送设备通过数据传输设备传输的数据报文，并记录对应的接收时间；

确认报文生成模块132，用于在接收到所述数据报文后根据所述数据报文以及对应的接收时间生成确认报文，其中所述确认报文至少包括根据所述接收时间生成的时间戳信息；

第一发送模块133，用于将所述确认报文反馈至所述数据发送设备，以使得所述数据发送设备能够根据所述确认报文提取包含时间信息的网络状态信息；

所述网络状态信息包括相邻两次接收到确认报文的时间戳信息之间的时间间隔。

本发明实施例提供的数据接收设备，能够根据数据发送设备发送的数据报文以及对应的接收时间生成确认报文，该确认报文至少包括与接收时间对应的时间戳信息，以便于数据发送设备在接收到确认报文后能够解析出数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间戳信息，进而根据时间戳信息确定时间间隔。这种数据接收设备在实现网络状态信息的提取时仅在确认报文中加入接收数据对应的时间戳信息，而并无更为复杂的功能，同样，数据传输设备可采用普通交换机即可满足该需求，与现有技术中通过功能复杂、价格昂贵的P4交换机实现数据传输以及网络监控相比，不仅能够满足网络状态监控的需求同时还降低了系统成本。

如图3所示，所述数据接收设备，还包括：

数据量统计模块134，与第一接收模块131及确认报文生成模块132连接，用于统计接收的数据报文的数据量；数据量统计模块134根据第一接收模块131接收到的数据报文统计数据量，然后将统计得到的数据量发送给确认报文生成模块132，进而便于确认报文生成模块132在生成确认报文时加入数据量信息。在此指出，如果数据发送设备提前设定以固定数据量发送，也就是数据发送设备每次发送的数据报文的数据量是固定的，那么在通过相应的通信协议告知数据接收设备之后，数据量统计模块134便可根据第一接收模块131接收到的数据报文的数量统计预设时间段内的数据量；如果数据发送设备并非是以固定数据量来发送数据报文，则数据量统计模块134自行统计第一接收模块131每次接收到的数据报文的数据量，确认报文生成模块132在生成确认报文时，加入数据量统计模块134自行统计得到的数据量。

所述确认报文生成模块132，还用于在接收到所述数据报文后根据所述数据报文、数据报文的数据量以及对应的接收时间生成确认报文，具体的，确认报文生成模块132在生成确认报文时，在确认信息的基础除了加入时间戳信息，还需加入本次发送的文本的数据量信息。

应当理解的是，针对数据报文的数据量，在本发明实施例中可以通过数据接收设备的统计来实现，即数据接收设备通过解析接收到的数据报文获得数据报文的数据量的大小，此时在生成确认报文时，不仅需要根据数据报文及其对应的接收时间，还需要根据数据报文的数据量，这样确认报文不仅包括有时间戳信息还包括数据报文的数据量信息。

为了实现数据报文的数据量的解析，所述数据接收设备还可以包括：

解析模块，该解析模块用于解析数据报文，并获得数据报文的数据量对应的时间戳信息，还可以通过解析获取预设时间段内的数据量。

当然，针对数据报文的数据量还可以采用由数据发送设备进行预先设定的方式实现，即每次发送的数据报文的数据量为提前设定好的固定值，这样数据接收设备也无需统计，数据发送设备可根据预设时间段内接收到确认报文的数量确定数据量。

数据接收设备将生成的确认报文仍然通过数据传输设备反馈给数据发送设备，数据发送设备便可根据收到的确认报文进一步调用拥塞控制算法进行数据传输速率的更新，以便于能够实现拥塞控制，数据发送设备可以通过解析确认报文以获取到网络状态信息。当数据发送设备从所述确认报文中提取到网络状态信息后，即可调用相应的拥塞控制算法进行数据传输速率的控制及更新，因此本发明实施例中的数据接收设备能够配合数据发送设备实现网络监测的功能。

优选地，本发明实施例中的所述数据接收设备包括FPGA，基于FPGA的可编程性、成本低，采用FPGA作为数据发送设备和/或数据接收设备，可以有效确保较低的成本。

关于本发明实施例中数据接收设备的具体工作过程还可以参照前文中网络状态信息提取装置的描述，此处不再赘述。

相应的，作为本发明的另一实施例，提供一种网络状态信息的提取方法，应用于前文所述的数据接收设备，如图4所示，所述网络状态信息的提取方法，包括：

S110、接收数据发送设备通过数据传输设备传输的数据报文，并记录对应的接收时间；

应当理解的是，数据接收设备每接收一次数据报文都要记录对应的接收时间，以便于后续根据每次的数据报文生成生成的时间戳信息。

S120、在接收到所述数据报文后根据所述数据报文以及对应的接收时间生成确认报文，其中所述确认报文至少包括根据所述接收时间生成的时间戳信息；

S130、将所述确认报文反馈至所述数据发送设备，以使得所述数据发送设备能够根据所述确认报文提取包含时间信息的网络状态信息；

所述网络状态信息包括数据接收设备相邻两次接收到数据报文之间的时间间隔。

应当理解的是，在本发明实施例中，数据发送设备直接从数据接收设备反馈的确认报文中提取网络状态信息，该网络状态信息可以仅包括接收到数据报文生成对应的时间戳信息，这样数据发送设备可以根据相邻两次接收到的确认报文中提取到的时间戳信息计算时间间隔信息，并根据预设传输数据量的方式确定数据报文的数据量，获得最终的网络状态信息，即可满足后续拥塞控制的需求。

另外，针对传输数据量的确定还可以通过数据接收设备的统计来实现，即数据接收设备通过解析接收到的数据报文获得传输数据量的大小，在生成确认报文的同时将获取到的传输数据量的大小添加其中，这样确认报文不仅添加有时间戳信息还具有传输数据量信息。

本发明实施例提供的网络状态信息的提取方法，数据接收设备能够根据接收到的数据报文及其接收时间(如有需要，同样加入数据量因素)生成确认报文，并将包括时间信息的确认报文反馈至数据发送设备，以便于数据发送设备能够提取包含时间信息(还可包括数据量信息)的网络状态信息。当数据发送设备从所述确认报文中提取到网络状态信息后，即可调用相应的拥塞控制算法进行数据传输速率的控制及更新，因此本发明实施例的网络状态信息的提取方法，能够配合数据发送设备实现网络监测的功能。这种网络状态信息的提取方法，在实现网络状态信息的提取时仅需要数据传输设备实现单纯的数据传输即可，即采用普通交换机即可满足该需求，与现有技术中通过P4交换机实现网络监控以及数据传输相比，不仅能够满足网络状态监控的需求同时还降低了系统成本。

关于本发明实施例中网络状态信息的提取方法的具体工作过程可以参照前文中数据接收设备以及网络状态信息提取装置的描述，此处不再赘述。

作为本发明的另一实施例，提供一种数据发送设备，用于网络状态信息的提取，如图5所示，所述数据发送设备120包括：

第二发送模块121，用于通过数据传输设备向数据接收设备发送数据报文；

第二接收模块122，用于接收所述数据接收设备接收到所述数据报文后反馈的确认报文，其中所述确认报文至少包括所述数据接收设备根据所述数据报文的接收时间生成的时间戳信息；

网络状态信息提取模块123，用于从所述数据接收设备反馈的确认报文中提取网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔。

本发明实施例提供的数据发送设备，能够从数据接收设备反馈的确认报文中提取出网络状态信息。这种数据发送设备在实现网络状态信息的提取时仅需要数据传输设备实现单纯的数据传输即可，即采用仅具有网络通信功能的普通交换机即可满足该需求，与现有技术中通过P4交换机实现网络监控以及数据传输相比，不仅能够满足网络状态监控的需求同时还降低了系统成本。

在本发明实施例中，所述网络状态信息不仅包括前文所述的时间间隔，所述网络状态信息还包括数据量信息；因此：

所述网络状态信息提取模块123，用于从数据接收设备反馈的确认报文中提取时间戳信息及数据量信息，并根据数据接收设备接收到的相邻两次数据报文的时间戳信息确定时间间隔。

在一个实施例中，参见图6所示，数据发送设备120，还包括：

HPCC流量控制模块124，用于根据所述数据量信息和数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔对通信链路进行HPCC流量控制。

应当理解的是，在本发明实施例中，在针对确认报文提取网络状态信息时，该网络状态信息可以仅包括时间戳信息，这样数据发送设备可以根据两次相邻的确认报文中提取到的时间戳信息计算时间间隔信息，并根据预设传输数据量的方式确定数据报文的数据量。这样即可满足后续拥塞控制的需求。

另外，针对传输数据量的确定还可以通过数据接收设备的统计来实现，即数据接收设备通过解析接收到的数据报文获得传输数据量的大小，在生成确认报文时将获取到的传输数据量的大小添加至确认报文中，这样确认报文不仅添加有时间戳信息还具有传输数据量信息。

在本发明实施例中，所述数据发送设备120包括FPGA。

关于本发明实施例的数据发送设备的具体工作过程还可以参照前文的网络状态信息提取装置以及数据接收设备的工作过程的描述，此处不再赘述。

相应的，作为本发明的另一实施例，提供一种网络状态信息的提取方法，应用于前文所述的数据发送设备，如图7所示，所述网络状态信息的提取方法，包括：

S210、通过数据传输设备向数据接收设备发送数据报文；

在本发明实施例中，数据发送设备通过数据传输设备向数据接收设备发送数据报文，此处数据传输设备仅需要具备正常数据传输功能即可。

S220、接收所述数据接收设备接收到所述数据报文后反馈的确认报文，其中所述确认报文至少包括所述数据接收设备根据所述数据报文的接收时间生成的时间戳信息；

应当理解的是，当所述数据接收设备接收到数据报文后，能够根据数据报文生成对应的确认报文，同时由于本发明中数据发送设备需要根据确认报文提取网络状态信息，因而数据接收设备在生成确认报文时需要加入对应的网络状态信息相关的信息，如在需要时间间隔信息时，需在确认报文中加入接收数据报文的时间信息，而在需要数据量信息时，在确认报文中加入每次发送/接收的数据报文的数据量信息。

S230、从所述数据接收设备反馈的确认报文中提取网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔，所述时间间隔根据相邻两次数据报文的时间戳信息确定。

在本发明实施例中，从数据接收设备反馈的确认报文中提取出网络状态信息。这种数据发送设备在实现网络状态信息的提取时仅需要数据传输设备实现单纯的数据传输即可，即采用普通交换机即可满足该需求，与现有技术中通过P4交换机实现网络监控以及数据传输相比，不仅能够满足网络状态监控的需求同时还降低了系统成本。

关于本发明实施例提供的网络状态信息的提取方法的具体工作过程可以参照前文的数据发送设备的具体工作过程的描述，此处不再赘述。

在上述数据发送设备提取到网络状态信息后，可以根据该网络状态信息直接进行网络拥塞控制。

作为本发明的一个具体实施例，提供一种HPCC网络拥塞控制方法，应用于前文所述的数据发送设备中，如图8所示，本发明中的HPCC网络拥塞控制方法，包括：

S310、提取数据接收设备反馈的确认报文中的时间戳信息及数据量信息；

在本发明实施例中，数据发送设备能够提取确认报文中的时间戳信息和数据量信息，以便于后续进行拥塞控制。

S320、根据数据接收设备接收到的相邻两次数据报文的时间戳信息计算时间间隔；

S330、根据所述数据量信息和所述时间间隔调用HPCC拥塞控制算法以更新数据传输速率。

在此指出，在本实施方式中，以数据发送设备和数据接收设备均为FPGA芯片为例，并以拥塞控制中的HPCC拥塞控制方法为例，对本发明提供的HPCC网络拥塞控制方法进行速率更新的过程进行详细描述。

FPGA芯片作为数据接收设备，在收到作为数据接收设备的FPGA芯片返回的确认报文ACK后，从所述确认报文ACK中提取出时间戳信息ack₁.ts和传输数据量信息txBytes(该实施方式是以数据接收设备统计传输数据量为例)。数据发送设备结合上一次接收到的确认报文ACK中的时间戳信息ack₀.ts，调用HPCC算法进行速率更新，步骤S330中，根据所述数据量信息和所述时间间隔调用HPCC拥塞控制算法以更新数据传输速率的具体过程为：

(1)对于一条网络链路，假设链路的带宽为B，第i条数据流的窗口为W_i，则发送窗口对应为I＝∑W_i，相当于速率此处I表示链路的inflight字节，其中inflight字节具体可以理解为已发送但尚未在发送方确认的数据量，T表示基准RTT(Round-TripTime，往返时延)。

如果I<B×T，即说明此时没有发生拥塞，链路未充分利用；如果I>B×T，即/>说明该链路产生了拥塞。而本发明实施例中HPCC网络拥塞控制方法的目的便是让I略小于B×T，既保证没有发生拥塞，又能够使得链路充分利用。

(2)数据发送设备根据收到的确认报文ACK中的信息，可以计算出传输速度：

I_j＝qLen+txRata×T。

其中，txRata表示传输速度，I_j表示第j条链路的inflight字节，txBytea表示传输数据量信息，ack₁.ts表示当前从所述确认报文ACK中提取出时间戳信息，ack₀.ts表示上一次从所述确认报文ACK中提取出时间戳信息。qLen表示网络状态信息提取装置中的数据传输设备内部缓冲区的大小，保守起见，可以取值为网络状态信息提取装置中的数据传输设备的PFC(Priority-based Flow Control，基于优先级的流量控制)阈值大小。

由于数据发送设备每发送一个数据报文，数据接收设备都会根据接收到的数据报文生成一个确认报文ACK，所以txBytes的值可以取值为单个数据报文的大小。

(3)将链路的真实数据传输情况与链路负载进行对比，可以得到：

通过比值U_j来更新发送窗口的大小参数η非常接近1，通常取值为95％,达到I略小于B×T的目标，同时进行流量控制。

本发明实施例提供的HPCC网络拥塞控制方法，能够从数据接收设备反馈的确认报文中提取出网络状态信息以进行拥塞控制，进而根据该网络状态信息调用相应的拥塞控制算法以实现数据传输速率的更新，最终实现了对所在通信系统中的网络拥塞控制。由于将网络监控的功能集成在数据发送设备上实现，因而所在通信系统的交换机仅需实现单纯的数据传输功能即可，即采用普通交换机即可满足该需求，与现有技术中通过P4交换机实现网络监控以及数据传输相比，不仅能够满足网络状态监控的需求同时还降低了系统成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据接收设备，用于网络状态信息的提取，其特征在于，所述数据接收设备，包括：

第一接收模块，用于接收数据发送设备通过数据传输设备传输的数据报文，并记录对应的接收时间；

确认报文生成模块，用于在接收到所述数据报文后根据所述数据报文以及对应的时间戳信息生成确认报文；其中所述时间戳信息根据数据报文的接收时间确定；

第一发送模块，用于将所述确认报文返回至所述数据发送设备，以使得所述数据发送设备能够根据所述确认报文提取包含时间信息的网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括相邻两次接收到数据报文之间的时间间隔。

2.根据权利要求1所述的数据接收设备，其特征在于，还包括：

数据量统计模块，用于统计接收的数据报文的数据量；

所述确认报文生成模块，还用于在接收到所述数据报文后根据所述数据报文、数据报文的数据量以及对应的时间戳信息生成确认报文。

3.根据权利要求1或2所述的数据接收设备，其特征在于，所述数据接收设备包括FPGA。

4.一种数据发送设备，用于网络状态信息的提取，其特征在于，所述数据发送设备，包括：

第二发送模块，用于通过数据传输设备向数据接收设备发送数据报文；

第二接收模块，用于接收所述数据接收设备接收到所述数据报文后反馈的确认报文，其中所述确认报文至少包括所述数据接收设备根据所述数据报文的接收时间生成的时间戳信息；

网络状态信息提取模块，用于从所述数据接收设备反馈的确认报文中提取网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔。

5.根据权利要求4所述的数据发送设备，其特征在于，

所述网络状态信息还包括数据量信息；

所述网络状态信息提取模块，用于从数据接收设备反馈的确认报文中提取时间戳信息及数据量信息，并根据数据接收设备接收到的相邻两次数据报文的时间戳信息确定时间间隔。

6.根据权利要求5所述的数据发送设备，其特征在于，所述数据发送设备包括FPGA。

7.根据权利要求5所述的数据发送设备，其特征在于，还包括：

HPCC流量控制模块，用于根据所述数据量信息和数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔进行HPCC流量控制。

8.一种网络状态信息的提取方法，应用于权利要求1至3中任意一项所述的数据接收设备，其特征在于，所述网络状态信息的提取方法，包括：

接收数据发送设备通过数据传输设备传输的数据报文，并记录对应的接收时间；---

在接收到所述数据报文后根据所述数据报文以及对应的时间戳信息生成确认报文，其中所述时间戳信息根据所述接收时间生成；

将所述确认报文反馈至所述数据发送设备，以使得所述数据发送设备能够根据所述确认报文提取包含时间信息的网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括相邻两次接收到数据报文之间的时间间隔。

9.一种网络状态信息的提取方法，应用于权利要求4至7中任意一项所述的数据发送设备，其特征在于，所述网络状态信息的提取方法，包括：

通过数据传输设备向数据接收设备发送数据报文；

接收所述数据接收设备接收到所述数据报文后反馈的确认报文，其中所述确认报文至少包括所述数据接收设备根据所述数据报文的接收时间生成的时间戳信息；

从所述数据接收设备反馈的确认报文中提取网络状态信息；

所述网络状态信息至少包括数据接收设备相邻两次接收到数据报文的时间间隔，所述时间间隔根据相邻两次数据报文的时间戳信息确定。

10.一种网络状态信息提取装置，其特征在于，包括：权利要求1至3中任意一项所述的数据接收设备、权利要求4至7中任意一项所述的数据发送设备及数据传输设备。