CN117675784A - 一种提高网络传输效率的以太网设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高网络传输效率的以太网设备及方法，涉及数据传输技术领域，包括：功能匹配模块，用于与同一网络环境内的对端以太网设备交互能力信息，并且根据能力信息在判断可以数据压缩传输时生成压缩传输信号，以及在判断不可以数据压缩传输时生成普通传输信号；压缩传输模块，连接功能匹配模块，用于根据压缩传输信号，在接收到连接的客户端传输的网络数据包时将网络数据包压缩后分片得到至少一个压缩以太网帧发送至对端以太网设备；普通传输模块，连接功能匹配模块，用于根据普通传输信号，将网络数据包发送至对端以太网设备。有益效果是避免用户端发送未压缩的数据或用户端压缩效率低导致对端用户等待接收时间过长，提高数据传输效率。

Description

一种提高网络传输效率的以太网设备及方法

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种提高网络传输效率的以太网设备及方法。

背景技术

以太网是当今局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问(CSMA/CD)方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。

以太网设备启动后，到与其它以太网设备进行传输大概分为两个阶段。第一个阶段以太网设备发现过程，启动后的以太网设备会通过LLDP(Link Layer DiscoveryProtocol，链路层发现协议)将其主要的能力，管理地址，设备标识，接口标识等信息发送给接入同一个局域网络的其它设备。同时也通过LLDP协议获取同一局域网的其它设备的对应信息。第二阶段，以太网设备第一阶段获取的信息，根据对端以太网设备的能力，发送对端能够处理的以太网数据包(以太网帧)，从而实现了以太网设备间的通信。

在网络通信中，除了文本以外，还有大量的图片传输，随着相机(主要是手机相机)的像素不断提高，图片也越来越大，由几MB上升到了几十甚至几百MB，虽然现代网络速率也在不断提高，但是依然存在网络拥塞等各种问题，所以尽量减少网络传输过程中图片的包大小，将会大大降低接收方的响应等待时间，从而提升服务性能。现有技术中常采用在用户端进行数据压缩再通过以太网设备传输至对端用户的方式，常常会受限于用户端的设备性能导致整个传输过程需要对端用户等待较长时间，提供一种可以提高网络传输速率的以太网设备可以较高程度的解决这个问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种提高网络传输效率的以太网设备，包括：

功能匹配模块，用于与同一网络环境内的对端以太网设备交互能力信息，并且根据所述能力信息在判断可以数据压缩传输时生成压缩传输信号，以及在判断不可以数据压缩传输时生成普通传输信号；

压缩传输模块，连接所述功能匹配模块，用于根据所述压缩传输信号，在接收到连接的客户端传输的网络数据包时将所述网络数据包压缩后分片得到至少一个压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备；

普通传输模块，连接所述功能匹配模块，用于根据所述普通传输信号，将所述网络数据包发送至所述对端以太网设备。

优选的，所述功能匹配模块包括：

广播单元，用于通过LLDP协议向同一网络环境中的所述对端以太网设备发送自身的所述能力信息，并接收所述对端以太网设备发送的所述能力信息；

判断单元，连接所述广播单元，用于在所述对端以太网设备及自身的所述能力信息均表示具备数据压缩能力时生成所述压缩传输信号，以及在所述对端以太网设备或自身的所述能力信息表示不具备数据压缩能力时生成所述普通传输信号。

优选的，所述网络数据包中包括报头数据和用户数据，则压缩传输模块包括：

读取单元，用于根据所述压缩传输信号，在接收到客户端传输的网络数据包时读取所述网络数据包的报头数据，随后读取并压缩所述网络数据包中的用户数据得到待发送数据；

分片单元，连接所述读取单元，用于根据所述待发送数据的数据长度在判断需要分片时将所述待发送数据分片并分别与所述报头数据拼接得到至少一个所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备，以及在判断不需要分片时将所述待发送数据作为一个所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备。

优选的，所述分片单元包括：

判断子单元，用于在判断所述待发送数据大于预先配置的最大报文长度时生成分片信号，以及在判断所述待发送数据不大于所述最大报文长度时生成不分片信号；

分片子单元，连接所述判断子单元，用于根据所述分片信号将所述待发送数据从头到尾按照所述最大报文长度依次裁剪，直至剩余的所述待发送数据的长度不大于所述最大报文长度得到多个数据片段；

第一发送子单元，连接所述分片子单元，用于将各所述数据片段分别与所述报头数据拼接后得到对应的所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备；

第二发送子单元，连接所述判断子单元，用于根据所述不分片信号，将所述待发送数据作为所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备。

优选的，所述对端以太网设备包括缓存器，所述对端以太网设备在接收到各所述压缩以太网帧后，将所述压缩以太网帧解压后存储至所述缓存器中。

本发明还提供一种提高网络传输效率的方法，应用于上述的以太网设备，则所述方法包括：

步骤S1，所述以太网设备与同一网络环境内的对端以太网设备交互能力信息，并且根据所述能力信息判断是否可以数据压缩传输：

若是，则转向步骤S2；

若否，则转向步骤S3；

步骤S2，所述以太网设备在接收到连接的客户端传输的网络数据包时将所述网络数据包压缩后分片得到至少一个压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备，随后退出；

步骤S3，所述以太网设备将所述网络数据包发送至所述对端以太网设备。

优选的，所述步骤S1包括：

步骤S11，所述以太网设备通过LLDP协议向同一网络环境中的所述对端以太网设备发送自身的所述能力信息，并接收所述对端以太网设备发送的所述能力信息；

步骤S12，所述以太网设备判断所述对端以太网设备及自身的所述能力信息是否均表示具备数据压缩能力：

若是，则转向所述步骤S2；

若否，则转向所述步骤S3。

优选的，所述网络数据包中包括报头数据和用户数据，则所述步骤S2包括：

步骤S21，所述以太网设备在接收到客户端传输的网络数据包时读取所述网络数据包的报头数据，随后读取并压缩所述网络数据包中的用户数据得到待发送数据；

步骤S22，所述以太网设备根据所述待发送数据的数据长度判断是否需要分片：

若是，则将所述待发送数据分片并分别与所述报头数据拼接得到至少一个所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备，随后退出；

若否，则将所述待发送数据作为一个所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备，随后退出。

优选的，所述步骤S22包括：

步骤S221，所述以太网设备判断所述待发送数据是否大于预先配置的最大报文长度：

若是，则转向步骤S222；

若是，则转向步骤S224；

步骤S222，所述以太网设备将所述待发送数据从头到尾按照所述最大报文长度依次裁剪，直至剩余的所述待发送数据的长度不大于所述最大报文长度得到多个数据片段；

步骤S223，所述以太网设备将各所述数据片段分别与所述报头数据拼接后得到对应的所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备；

步骤S224，所述以太网设备将所述待发送数据作为所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备。

优选的，所述对端以太网设备包括缓存器，所述对端以太网设备在接收到各所述压缩以太网帧后，将所述压缩以太网帧解压后存储至所述缓存器中。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：提供一种提高网络传输效率的以太网设备，在同一网络环境下配置多个该以太网设备，可以实现在两个支持数据压缩传输的以太网设备之间的数据传输过程中对数据进行压缩分片传输，避免用户端发送未压缩的数据导致对端用户等待接收时间过长，提高数据传输效率。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种提高网络传输效率的以太网设备的结构示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，以太网帧示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，分片过程示意图；

图4为本发明的较佳的实施例中，一种提高网络传输效率的方法的流程示意图；

图5为本发明的较佳的实施例中，步骤S1的子流程示意图；

图6为本发明的较佳的实施例中，步骤S2的子流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种提高网络传输效率的以太网设备，如图1所示，包括：

功能匹配模块1，用于与同一网络环境内的对端以太网设备交互能力信息，并且根据能力信息在判断可以数据压缩传输时生成压缩传输信号，以及在判断不可以数据压缩传输时生成普通传输信号；

压缩传输模块2，连接功能匹配模块1，用于根据压缩传输信号，在接收到连接的客户端传输的网络数据包时将网络数据包压缩后分片得到至少一个压缩以太网帧发送至对端以太网设备；

普通传输模块3，连接功能匹配模块1，用于根据普通传输信号，将网络数据包发送至对端以太网设备。

具体的，本实施例中，本发明提供一种提高网络传输效率的以太网设备，可以缩减网络数据包大小提高网络数据包传输效率，减低接收方的响应时间。

以太网设备通过压缩网络数据包达到缩减数据目的，提高网络传输数据包传输效率。并将压缩后的网络帧命令为压缩以太网帧(也可以称为EthernetComp帧)，没有经过压缩的称为普通以太网帧。对端以太网设备在接收到压缩后的EthernetComp帧后进行解压并存储到Buffer中。

在现有技术中两个用户端之间传输数据往往会对数据压缩后进行传输以提高传输效率，但是对于每个用户端，常常会因为用户同时运行多个应用程序导致设备的CPU资源占用较多，导致发送数据前对数据压缩的性能受到一定的限制，同时也会存在未对数据进行压缩的情况导致对端用户等待接收数据的时间较长；本发明提供的提高网络传输速率的以太网设备具备数据压缩传输的能力，在两个互相通信的本发明的以太网设备之间进行数据传输时，可以将数据压缩过程交给本发明的以太网设备完成，而不在用户端完成，可以避免由于用户端设备性能导致数据传输过程过长，提高网络数据包的传输效率。

本发明的较佳的实施例中，如图1所示，功能匹配模块1包括：

广播单元11，用于通过LLDP协议向同一网络环境中的对端以太网设备发送自身的能力信息，并接收对端以太网设备发送的能力信息；

判断单元12，连接广播单元11，用于在对端以太网设备及自身的能力信息均表示具备数据压缩能力时生成压缩传输信号，以及在对端以太网设备或自身的能力信息表示不具备数据压缩能力时生成普通传输信号。

具体的，本实施例中，在以太网设备之间进行数据传输之前，需要向同一网络环境中其他以太网设备广播自身的数据压缩传输功能(命名为EthernetComp功能)，当传输数据的两个以太网设备都支持数据压缩传输功能时才进行数据压缩传输，当任意一个以太网设备不支持数据压缩传输时仅以普通以太网帧的方式传输网络数据包。

本发明的较佳的实施例中，网络数据包中包括报头数据和用户数据，如图1所示，则压缩传输模块2包括：

读取单元21，用于根据压缩传输信号，在接收到客户端传输的网络数据包时读取网络数据包的报头数据，随后读取并压缩网络数据包中的用户数据得到待发送数据；

分片单元22，连接读取单元21，用于根据待发送数据的数据长度在判断需要分片时将待发送数据分片并分别与报头数据拼接得到至少一个压缩以太网帧发送至对端以太网设备，以及在判断不需要分片时将待发送数据作为一个压缩以太网帧发送至对端以太网设备。

具体的，本实施例中，在读取报头和用户数据后还会同步更新至MTL，MTL是一种用于定义和执行测量转换的语言，可以将测量数据从一种格式转换为另一种格式。这样可以方便地在不同的协议或应用程序之间交换数据，提高数据的可用性和兼容性。MTL可以实现对数据包的内容和结构的灵活控制，可以根据不同的需求或场景对数据包进行修改、增加、删除或重组。这样可以优化数据包的传输效率和质量，减少网络开销和错误率。MTL可以支持多种测量数据类型，如数字、字符串、数组、结构体等1。这样可以增强数据包的表达能力和信息量，满足不同的测量目标和需求。MTL可以与其他工具或平台集成，如Python、MATLAB、LabVIEW等。这样可以利用现有的资源和技术，提高数据处理和分析的能力和效率。

本发明的较佳的实施例中，如图1所示，分片单元22包括：

判断子单元221，用于判断待发送数据大于最大报文长度时生成分片信号，以及在判断待发送数据不大于最大报文长度时生成不分片信号；

分片子单元222，连接判断子单元221，用于根据分片信号将待发送数据从头到尾按照最大报文长度依次裁剪，直至剩余的待发送数据的长度不大于最大报文长度得到多个数据片段；

第一发送子单元223，连接分片子单元222，用于将各数据片段分别与报头数据拼接后得到对应的压缩以太网帧发送至对端以太网设备；

第二发送子单元224，连接判断子单元221，用于根据不分片信号，将待发送数据作为压缩以太网帧发送至对端以太网设备。

具体的，本实施例中，如图2所示，一个以太网帧包括：前导码(Preamble)、帧开始符(SFD)、MAC头、IP头、TCP头/UDP头、用户数据、冗余校验几部分。通常一个以太网的MTU(Maximum Transmission Unit，最大传输单元)为1500字节，也就是说一个以太网数据帧最大可以到1500字节。一个TCP/UDP的用户数据最大为MSS(最大报文长度)，MSS的长度为MTU减去前导码(Preamble)、帧开始符(SFD)、MAC头、IP头、TCP头/UDP头和冗余校验这几部分的长度。

在判断压缩后的用户数据大于MSS时则需要进行分片，分片的示意图如图3所示，可以看到分为多个长度为MSS的压缩以太网数据帧和一个长度小于等于MSS的压缩以太网帧，假设MTU为1500，MSS为1460时，将网络包中9K的用户数据压缩成7K，压缩前数据需要7(9*1024/1460＝6.31，向上取整)个以太网帧，降低为5(7*1024/1460＝4.90，向上取整)个以太网帧即可传输完成，显著提高网络数据包传输效率。

本发明的较佳的实施例中，对端以太网设备包括缓存器，对端以太网设备在接收到各压缩以太网帧后，将压缩以太网帧解压后存储至缓存器中。

本发明还一种提高网络传输效率的方法，应用于上述以太网设备，如图4所示，则方法包括：

步骤S1，以太网设备与同一网络环境内的对端以太网设备交互能力信息，并且根据能力信息判断是否可以数据压缩传输：

若是，则转向步骤S2；

若否，则转向步骤S3；

步骤S2，以太网设备在接收到连接的客户端传输的网络数据包时将网络数据包压缩后分片得到至少一个压缩以太网帧发送至对端以太网设备；

步骤S3，以太网设备将网络数据包发送至对端以太网设备。

本发明的较佳的实施例中，如图5所示，步骤S1包括：

步骤S11，以太网设备通过LLDP协议向同一网络环境中的对端以太网设备发送自身的能力信息，并接收对端以太网设备发送的能力信息；

步骤S12，以太网设备判断对端以太网设备及自身的能力信息是否均表示具备数据压缩能力：

若是，则转向步骤S2；

若否，则转向步骤S3。

本发明的较佳的实施例中，网络数据包中包括报头数据和用户数据，则如图6所示，步骤S2包括：

步骤S21，以太网设备在接收到客户端传输的网络数据包时读取网络数据包的报头数据，随后读取并压缩网络数据包中的用户数据得到待发送数据；

步骤S22，以太网设备根据待发送数据的数据长度判断是否需要分片：

若是，则将待发送数据分片并分别与报头数据拼接得到至少一个压缩以太网帧发送至对端以太网设备；

若否，则将待发送数据作为一个压缩以太网帧发送至对端以太网设备。

本发明的较佳的实施例中，步骤S22包括：

步骤S221，以太网设备判断待发送数据是否大于最大报文长度：

若是，则转向步骤S222；

若是，则转向步骤S224；

步骤S222，以太网设备将待发送数据从头到尾按照最大报文长度依次裁剪，直至剩余的待发送数据的长度不大于最大报文长度得到多个数据片段；

步骤S223，以太网设备将各数据片段分别与报头数据拼接后得到对应的压缩以太网帧发送至对端以太网设备；

步骤S224，以太网设备根据不分片信号，将待发送数据作为压缩以太网帧发送至对端以太网设备。

本发明的较佳的实施例中，对端以太网设备包括缓存器，对端以太网设备在接收到各压缩以太网帧后，将压缩以太网帧解压后存储至缓存器中。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高网络传输效率的以太网设备，其特征在于，包括：

功能匹配模块，用于与同一网络环境内的对端以太网设备交互能力信息，并且根据所述能力信息在判断可以数据压缩传输时生成压缩传输信号，以及在判断不可以数据压缩传输时生成普通传输信号；

压缩传输模块，连接所述功能匹配模块，用于根据所述压缩传输信号，在接收到连接的客户端传输的网络数据包时将所述网络数据包压缩后分片得到至少一个压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备；

普通传输模块，连接所述功能匹配模块，用于根据所述普通传输信号，将所述网络数据包发送至所述对端以太网设备。

2.根据权利要求1所述的以太网设备，其特征在于，所述功能匹配模块包括：

广播单元，用于通过LLDP协议向同一网络环境中的所述对端以太网设备发送自身的所述能力信息，并接收所述对端以太网设备发送的所述能力信息；

判断单元，连接所述广播单元，用于在所述对端以太网设备及自身的所述能力信息均表示具备数据压缩能力时生成所述压缩传输信号，以及在所述对端以太网设备或自身的所述能力信息表示不具备数据压缩能力时生成所述普通传输信号。

3.根据权利要求1所述的以太网设备，其特征在于，所述网络数据包中包括报头数据和用户数据，则压缩传输模块包括：

读取单元，用于根据所述压缩传输信号，在接收到客户端传输的网络数据包时读取所述网络数据包的报头数据，随后读取并压缩所述网络数据包中的用户数据得到待发送数据；

分片单元，连接所述读取单元，用于根据所述待发送数据的数据长度在判断需要分片时将所述待发送数据分片并分别与所述报头数据拼接得到至少一个所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备，以及在判断不需要分片时将所述待发送数据作为一个所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备。

4.根据权利要求3所述的以太网设备，其特征在于，所述分片单元包括：

判断子单元，用于在判断所述待发送数据大于预先配置的最大报文长度时生成分片信号，以及在判断所述待发送数据不大于所述最大报文长度时生成不分片信号；

分片子单元，连接所述判断子单元，用于根据所述分片信号将所述待发送数据从头到尾按照所述最大报文长度依次裁剪，直至剩余的所述待发送数据的长度不大于所述最大报文长度得到多个数据片段；

第一发送子单元，连接所述分片子单元，用于将各所述数据片段分别与所述报头数据拼接后得到对应的所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备；

第二发送子单元，连接所述判断子单元，用于根据所述不分片信号，将所述待发送数据作为所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备。

5.根据权利要求1所述的以太网设备，其特征在于，所述对端以太网设备包括缓存器，所述对端以太网设备在接收到各所述压缩以太网帧后，将所述压缩以太网帧解压后存储至所述缓存器中。

6.一种提高网络传输效率的方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任意一项所述的以太网设备，则所述方法包括：

步骤S1，所述以太网设备与同一网络环境内的对端以太网设备交互能力信息，并且根据所述能力信息判断是否可以数据压缩传输：

若是，则转向步骤S2；

若否，则转向步骤S3；

步骤S2，所述以太网设备在接收到连接的客户端传输的网络数据包时将所述网络数据包压缩后分片得到至少一个压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备，随后退出；

步骤S3，所述以太网设备将所述网络数据包发送至所述对端以太网设备。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11，所述以太网设备通过LLDP协议向同一网络环境中的所述对端以太网设备发送自身的所述能力信息，并接收所述对端以太网设备发送的所述能力信息；

步骤S12，所述以太网设备判断所述对端以太网设备及自身的所述能力信息是否均表示具备数据压缩能力：

若是，则转向所述步骤S2；

若否，则转向所述步骤S3。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网络数据包中包括报头数据和用户数据，则所述步骤S2包括：

步骤S21，所述以太网设备在接收到客户端传输的网络数据包时读取所述网络数据包的报头数据，随后读取并压缩所述网络数据包中的用户数据得到待发送数据；

步骤S22，所述以太网设备根据所述待发送数据的数据长度判断是否需要分片：

若是，则将所述待发送数据分片并分别与所述报头数据拼接得到至少一个所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备，随后退出；

若否，则将所述待发送数据作为一个所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备，随后退出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S22包括：

步骤S221，所述以太网设备判断所述待发送数据是否大于预先配置的最大报文长度：

若是，则转向步骤S222；

若是，则转向步骤S224；

步骤S222，所述以太网设备将所述待发送数据从头到尾按照所述最大报文长度依次裁剪，直至剩余的所述待发送数据的长度不大于所述最大报文长度得到多个数据片段；

步骤S223，所述以太网设备将各所述数据片段分别与所述报头数据拼接后得到对应的所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备；

步骤S224，所述以太网设备将所述待发送数据作为所述压缩以太网帧发送至所述对端以太网设备。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对端以太网设备包括缓存器，所述对端以太网设备在接收到各所述压缩以太网帧后，将所述压缩以太网帧解压后存储至所述缓存器中。