TW202349923A - 一種高效傳輸的乙太網設備 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種高效傳輸的乙太網設備，涉及通信設備技術領域，包括：數據發送模組，用於在每次接收到一上層設備下發的一數據包，且判斷需要進行數據傳輸的同一局域網內的其他乙太網設備支援小包聚合功能時，將數據包包含的各小包進行聚合封裝處理形成至少一個聚合乙太網幀並發送至對應的其他乙太網設備；數據接收模組，用於在接收到同一局域網內的支援小包聚合功能的其他乙太網設備發送的數據幀，且判斷數據幀為常規乙太網幀時，將數據幀按照預先配置的一常規解析規則進行數據解析，以及判斷數據幀為聚合乙太網幀時，將數據幀按照預先配置的一聚合解析規則進行數據解析。有益效果是有效提升乙太網傳輸小負載包時的傳輸效率，同時保證了相容性。
Description
本發明涉及通信設備技術領域，尤其涉及一種高效傳輸的乙太網設備。
乙太網是當今局域網採用的最通用的通信協議標準，組建於七十年代早期。乙太網是一種傳輸速率為10/100/1000/2500/10000Mbps的常用局域網標準。基本上，乙太網設備由共用傳輸媒體，如雙絞線電纜或同軸電纜和多埠集線器、網橋或交換機構成。在星型或總線型配置結構中，集線器/交換機/網橋通過電纜使得計算機、列印機和工作站彼此之間相互連接。
乙太網設備啟動後，到與其它乙太網設備進行傳輸大概分為兩個階段。如第1圖所示，第一階段是乙太網設備發現過程，啟動後的乙太網設備會通過LLDP（Link Layer Discovery Protocol，鏈路層發現協議）將其主要的能力，如管理地址，設備標識，介面標識等資訊發送給接入同一個局域網絡的其它設備。同時也通過LLDP協議獲取同一局域網的其它設備的對應資訊。第二階段，乙太網設備基於第一階段獲取的資訊，根據對端乙太網設備的能力，發送對端能夠處理的乙太網數據包（乙太網幀），從而實現了乙太網設備間的通信。
乙太網數據傳輸過程中使用的乙太網數據包也稱為乙太網幀，其格式如第2圖所示，可以看出，一個乙太網幀包括：前導碼、幀開始符、數據、冗餘校驗和幀間距五個部分。其中，前導碼長度是7個字節，默認值為7個字節的0x55；幀開始符長度一個字節，默認值為0x5D；數據部分包括乙太網幀控制欄位（長度18字節）和上層負載數據（變長），長度可變；冗餘校驗長度4個字節；幀間距的長度最小為12字節。通常一個乙太網的MTU（Maximum Transmission Unit，最大傳輸單元）為1500字節，也就是說一個乙太網數據幀最大可以到1500字節。
綜上可以看出，每個乙太網數據幀都包含兩大類數據，一部分是固定的一些控制欄位開銷；一部分是承載的上層負載數據。其中上層負載數據的長度是可變的，而固定的控制欄位開銷相對固定，每個乙太網幀最少需要42個字節的固定開銷。而在現實中的應用中，存在大量的場景都會產生大量的較短的（100字節左右）上層應用數據，比如：語音通話的數據包、在線遊戲的數據包等等。如果以100字節的上層負載數據為例，則每個乙太網幀長度為142字節，此時的傳輸效率約為70.4%，傳輸效率較低。
針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種高效傳輸的乙太網設備，包括：
數據發送模組，用於在每次接收到一上層設備下發的一數據包，且判斷需要進行數據傳輸的同一局域網內的其他乙太網設備支援小包聚合功能時，將該數據包包含的各小包進行聚合封裝處理形成至少一個聚合乙太網幀並發送至對應的該其他乙太網設備；
數據接收模組，用於在接收到同一局域網內的支援該小包聚合功能的該其他乙太網設備發送的數據幀，且判斷該數據幀為常規乙太網幀時，將該數據幀按照預先配置的一常規解析規則進行數據解析，以及判斷該數據幀為該聚合乙太網幀時，將該數據幀按照預先配置的一聚合解析規則進行數據解析。
優選的，還包括一數據獲取模組，分別連接該數據發送模組和該數據接收模組，用於在設備每次啟動時，向所在的該局域網廣播自身的設備資訊，並獲取該局域網中的其他乙太網設備的該設備資訊，該設備資訊中包含表徵自身是否支援該小包聚合功能的參數；
則該數據發送模組和該數據接收模組根據該設備資訊判斷進行數據傳輸的該其他乙太網設備是否支援該小包聚合功能。
優選的，該獲取模組通過鏈路層發現協議向所在的該局域網廣播自身的該設備資訊。
優選的，該數據包中包含多個順序排列的負載包；
則該數據發送模組包括：
第一判斷單元，用於在判斷需要進行數據傳輸的該其他乙太網設備不支援該小包聚合功能時輸出一第一信號，以及在該其他乙太網設備支援該小包聚合功能時輸出一第二信號；
第一發送單元，連接該第一判斷單元，用於根據該第一信號分別將各該負載包進行封裝形成常規乙太網幀並依次發送至該其他乙太網設備；
第二發送單元，連接該第一判斷單元，用於根據該第二信號將屬於大包的該負載包按照常規封裝成該常規乙太網幀，以及將屬於小包的連續的該負載包聚合封裝成該聚合乙太網幀，並按照在該數據包中的排列順序依次發送至該其他乙太網設備。
優選的，該第二發送單元包括：
比較子單元，用於根據該第二信號分別獲取各該負載包的數據長度，並將該數據長度大於預設的一閾值的該負載包配置為該大包，以及將該數據長度不大於該閾值的該負載包配置為該小包；
第一封裝子單元，連接該比較子單元，用於將屬於該大包的該負載包封裝形成該常規乙太網幀；
第二封裝子單元，連接該比較子單元，用於將連續的各該小包進行聚合並在每個該負載包前添加一分片頭，直至聚合後的該數據長度達到預設的一最大傳輸長度或連續的所有該小包聚合完成時，封裝形成該聚合乙太網幀；
發送子單元，分別連接該第一封裝子單元和該第二封裝子單元，用於按照封裝前各該負載包在該數據包中的排列順序依次將各該常規乙太網幀和各該聚合乙太網幀發送至該其他乙太網設備。
優選的，該數據接收模組包括：
第二判斷單元，用於在判斷發送該數據幀的該其他乙太網設備支援該小包聚合功能時輸出一第三信號，以及在不支持該小包聚合功能時輸出一第四信號；
第一接收單元，連接該第二判斷單元，用於根據該第三信號將接收到的該數據幀按照該常規解析規則進行數據解析；
第二接收單元，連接該第二判斷單元，用於根據該第四信號判斷該數據幀的幀類型為常規乙太網幀時，將該數據幀按照該常規解析規則進行數據解析，以及判斷該數據幀的幀類型為該聚合乙太網幀時，將該數據幀按照該聚合解析規則進行數據解析。
優選的，該常規乙太網幀的幀結構依次包括前導碼、幀開始符、該負載包、冗餘校驗和幀間距；
該聚合乙太網幀的幀結構依次包括該前導碼、該幀開始符、至少兩個聚合數據、該冗餘校驗和該幀間距，每個聚合數據依次包括該分片頭和該負載包。
優選的，該常規乙太網幀的該幀開始符和該聚合乙太網幀的該幀開始符的取值不同，該第二接收單元根據該幀開始符判斷該數據幀的該幀類型。
上述技術方案具有如下優點或有益效果：通過為乙太網設備配置小包聚合功能，使得在傳輸乙太網小負載包時能夠將多個小負載包聚合封裝到一個乙太網幀，有效提升乙太網傳輸小負載包時的傳輸效率，同時保證了與老舊設備以及不支援小包聚合功能的乙太網設備的相容性。
下麵結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本發明並不限定於該實施方式，只要符合本發明的主旨，則其他實施方式也可以屬於本發明的範疇。
本發明的較佳的實施例中，基於現有技術中存在的上述問題，現提供一種高效傳輸的乙太網設備，如第3圖所示，包括：
數據發送模組1，用於在每次接收到一上層設備下發的一數據包，且判斷需要進行數據傳輸的同一局域網內的其他乙太網設備支援小包聚合功能時，將數據包包含的各小包進行聚合封裝處理形成至少一個聚合乙太網幀並發送至對應的其他乙太網設備；
數據接收模組2，用於在接收到同一局域網內的支援小包聚合功能的其他乙太網設備發送的數據幀，且判斷數據幀為常規乙太網幀時，將數據幀按照預先配置的一常規解析規則進行數據解析，以及判斷數據幀為聚合乙太網幀時，將數據幀按照預先配置的一聚合解析規則進行數據解析。
具體地，本技術方案的高效傳輸的乙太網設備同樣包含兩個階段，如第4圖和第5圖所示，其中，第一階段為乙太網設備發現過程：
本發明的較佳的實施例中，還包括一數據獲取模組3，分別連接數據發送模組1和數據接收模組2，用於在設備每次啟動時，向所在的局域網廣播自身的設備資訊，並獲取局域網中的其他乙太網設備的設備資訊，設備資訊中包含表徵自身是否支援小包聚合功能的參數；
則數據發送模組1和數據接收模組2根據設備資訊判斷進行數據傳輸的其他乙太網設備是否支援小包聚合功能。
本發明的較佳的實施例中，數據獲取模組3通過鏈路層發現協議向所在的局域網廣播自身的設備資訊，本實施例中，乙太網設備廣播的自身的設備資訊中配置有表徵自身是否支援小包聚合功能的參數，每個乙太網設備通過局域網中廣播的各設備信息能夠獲取啟動的各乙太網設備是否支援小包聚合功能的資訊，進而能夠根據不同乙太網設備的能力不同進行適應性的通信。其中，上述參數的具體形式不作限定，只需在局域網中協商一致即可。
第二階段為乙太網設備傳輸過程，進一步包括數據發送過程和數據接收過程：
其中，上述數據發送過程為將上層設備下發的數據包轉發給同一局域網內的其他乙太網設備，其中，本發明的較佳的實施例中，上層設備一次下發的數據包中通常包含多個順序排列的負載包；
則數據發送模組1包括：
第一判斷單元11，用於在判斷需要進行數據傳輸的其他乙太網設備不支援小包聚合功能時輸出一第一信號，以及在其他乙太網設備支援小包聚合功能時輸出一第二信號；
第一發送單元12，連接第一判斷單元11，用於根據第一信號分別將各負載包進行封裝形成常規乙太網幀並依次發送至其他乙太網設備；
第二發送單元13，連接第一判斷單元11，用於根據第二信號將屬於大包的負載包按照常規封裝成常規乙太網幀，以及將屬於小包的連續的負載包聚合封裝成聚合乙太網幀，並按照在數據包中的排列順序依次發送至其他乙太網設備。
具體地，考慮到同一局域網中可能同時包含支援小包聚合功能的乙太網設備和不支援小包聚合功能的乙太網設備，針對不支援小包聚合功能的乙太網設備，若向其發送聚合乙太網幀會造成數據解析失敗的情況。基於此，為保證設備的相容性，本實施例中，針對不支援小包聚合功能的乙太網設備，仍然以常規乙太網幀的方式傳輸數據包，針對同樣支援小包聚合功能的乙太網設備，則啟用小負載包的聚合封裝功能，以盡可能提升小負載包的傳輸效率。
進一步具體地，第二發送單元13包括：
比較子單元131，用於根據第二信號分別獲取各負載包的數據長度，並將數據長度大於預設的一閾值的負載包配置為大包，以及將數據長度不大於閾值的負載包配置為小包；
第一封裝子單元132，連接比較子單元131，用於將屬於大包的負載包封裝形成常規乙太網幀；
第二封裝子單元133，連接比較子單元131，用於將連續的各小包進行聚合並在每個負載包前添加一分片頭，直至聚合後的數據長度達到預設的一最大傳輸長度或連續的所有小包聚合完成時，封裝形成聚合乙太網幀；
發送子單元134，分別連接第一封裝子單元132和第二封裝子單元133，用於按照封裝前各負載包在數據包中的排列順序依次將各常規乙太網幀和各聚合乙太網幀發送至其他乙太網設備。
具體地，本實施例中，以上層設備一次發送的數據包包含依次排列的10個負載包為例，如其中第一個負載包為大包，第二個負載包至第六個負載包為小包，第七個負載包為大包，第八個負載包至第九個負載包為小包。此時，第一個負載包形成第一個常規乙太網幀，第二個負載包至第六個負載包進行聚合封裝，為方便說明，以各小包的數據長度相同為例，若四個小包聚合後的數據長度達到預設的最大傳輸長度，則僅能將第二個負載包至第五個負載包進行聚合封裝成第一個聚合乙太網幀，第六個負載包雖然是小包，但由於第七個負載包是大包，此時，將第六個負載包單獨封裝成第二個常規乙太網幀，將第七個負載包封裝成第三個常規乙太網幀，第八個負載包至第九個負載包可以封裝成第二個聚合乙太網幀，則依次發送第一個常規乙太網幀、第一個聚合乙太網幀、第二個常規乙太網幀、第三個常規乙太網幀和第二個聚合乙太網幀至其他乙太網設備，即完成了該數據包的發送過程。
同樣地，以上述為例，若三個小包聚合後的數據長度達到預設的最大傳輸長度，則將第二個負載包至第四個負載包進行聚合封裝成第一個聚合乙太網幀，將第五個負載包和第六個負載包進行聚合封裝層第二各聚合乙太網幀，將第七個負載包封裝成第三個常規乙太網幀，第八個負載包至第九個負載包可以封裝成第三個聚合乙太網幀，則依次發送第一個常規乙太網幀、第一個聚合乙太網幀、第二個聚合乙太網幀、第二個常規乙太網幀和第三個聚合乙太網幀至其他乙太網設備，即完成了該數據包的發送過程。
其中，上述數據接收過程為接收其他乙太網設備發送的數據幀的過程，具體地，本發明的較佳的實施例中，數據接收模組2包括：
第二判斷單元21，用於在判斷發送數據幀的其他乙太網設備支援小包聚合功能時輸出一第三信號，以及在不支持小包聚合功能時輸出一第四信號；
第一接收單元22，連接第二判斷單元21，用於根據第三信號將接收到的數據幀按照常規解析規則進行數據解析；
第二接收單元23，連接第二判斷單元22，用於根據第四信號判斷數據幀的幀類型為常規乙太網幀時，將數據幀按照常規解析規則進行數據解析，以及判斷數據幀的幀類型為聚合乙太網幀時，將數據幀按照聚合解析規則進行數據解析。
具體地，由於不同類型的乙太網數據幀的封裝結構不同，對應的數據解析規則也會不同，本實施例中，在接收其他乙太網設備發送的數據幀時，首先確定發送數據幀的其他乙太網設備是否支援小包聚合功能，若不支援小包聚合功能，則說明其只能發送常規乙太網幀，此時直接調用常規解析規則對接收到的數據幀進行解析即可。若發送數據的其他乙太網設備支援小包聚合功能，由數據發送過程可以看出，其可能發送常規乙太網幀，也可能發送聚合乙太網幀，因此，在解析之前需要進行幀類型的識別，以根據識別結果是常規乙太網幀還是聚合乙太網幀來確定是採用常規解析規則進行解析，還是需要採用聚合解析規則進行解析。
本發明的較佳的實施例中，如第2圖所示，常規乙太網幀的幀結構依次包括前導碼、幀開始符、負載包、冗餘校驗和幀間距；
如第6圖所示，聚合乙太網幀的幀結構依次包括前導碼、幀開始符、至少兩個聚合數據、冗餘校驗和幀間距，每個聚合數據依次包括分片頭和負載包。
本發明的較佳的實施例中，常規乙太網幀的幀開始符和聚合乙太網幀的幀開始符的取值不同，第二接收單元根據幀開始符判斷數據幀的幀類型。
具體地，本實施例中，常規乙太網幀和聚合乙太網幀的前導碼、冗餘校驗以及幀間距的定義均相同，區別在於常規乙太網幀的幀開始符取值為通常為0x5D，可以將聚合乙太網幀的幀開始符的取值配置為區別於0x5D，包括但不限於0x5F。
其中，上述分片頭優選為2字節長，對分片的負載包的長度和是否為最後一個分片的負載包進行控制。
作為一個優選的實施方式，以存在連續多個小負載包，且每個小負載包的數據長度為100字節，最大傳輸長度為1500字節為例，採用本發明的高效傳輸的乙太網設備時，一個聚合乙太網幀可以傳輸1452字節數據，具體計算公式如下：
8（前導碼）+（100（負載包）+2（分片頭））*14+4（冗餘校驗）+12（幀間距）=1452
即一個聚合乙太網幀可以傳輸14個100字節的小負載包，其傳輸效率為1400/1452*100%=96.4%。
而現有技術中傳輸14個100字節的負載包需要1736字節，計算公式如下：
（8（前導碼）+100（負載包）+4（冗餘校驗）+12（幀間距））*14=1736
其傳輸效率為1400/1736*100=80.6%。
可以看出，該實施方式中，本發明的傳輸效率提高了近16%，由此可見，本發明的乙太網設備可以明顯提高小負載包的乙太網傳輸小塊，且負載包越小，傳輸效率提高越多。
以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。
1:數據發送模組
11:第一判斷單元
12:第一發送單元
13:第二發送單元
2:數據接收模組
21:第二判斷單元
22:第二判斷單元
23:第二接收單元
3:數據獲取模組
131:比較子單元
132:第一封裝子單元
133:第二封裝子單元
134:發送子單元
第1圖為現有乙太網設備之間相互通信的過程示意圖；
第2圖為常規乙太網幀的幀結構示意圖；
第3圖本發明的較佳的實施例中，一種高效傳輸的乙太網設備的結構示意圖；
第4圖為本發明的較佳的實施例中，均支援小包聚合功能的兩個乙太網設備之間相互通信的過程示意圖；
第5圖為本發明的較佳的實施例中，支援小包聚合功能的乙太網設備與不支援小包聚合功能的乙太網設備之間相互通信的過程示意圖；
第6圖為本發明的較佳的實施例中，聚合乙太網幀的幀結構示意圖。
1:數據發送模組
11:第一判斷單元
12:第一發送單元
13:第二發送單元
2:數據接收模組
21:第二判斷單元
22:第二判斷單元
23:第二接收單元
3:數據獲取模組
131:比較子單元
132:第一封裝子單元
133:第二封裝子單元
134:發送子單元
Claims (8)
- 一種高效傳輸的乙太網設備，包括： 數據發送模組，用於在每次接收到一上層設備下發的一數據包，且判斷需要進行數據傳輸的同一局域網內的其他乙太網設備支援小包聚合功能時，將該數據包包含的各小包進行聚合封裝處理形成至少一個聚合乙太網幀並發送至對應的該其他乙太網設備； 數據接收模組，用於在接收到同一局域網內的支援該小包聚合功能的該其他乙太網設備發送的數據幀，且判斷該數據幀為常規乙太網幀時，將該數據幀按照預先配置的一常規解析規則進行數據解析，以及判斷該數據幀為該聚合乙太網幀時，將該數據幀按照預先配置的一聚合解析規則進行數據解析。
- 如請求項1所述之乙太網設備，其中，還包括一數據獲取模組，分別連接該數據發送模組和該數據接收模組，用於在設備每次啟動時，向所在的該局域網廣播自身的設備資訊，並獲取該局域網中的該其他乙太網設備的該設備資訊，該設備資訊中包含表徵自身是否支援該小包聚合功能的參數； 則該數據發送模組和該數據接收模組根據該設備資訊判斷進行數據傳輸的該其他乙太網設備是否支援該小包聚合功能。
- 如請求項2所述之乙太網設備，其中，該數據獲取模組通過鏈路層發現協議向所在的該局域網廣播自身的該設備資訊。
- 如請求項1所述之乙太網設備，其中，該數據包中包含多個順序排列的負載包； 則該數據發送模組包括： 第一判斷單元，用於在判斷需要進行數據傳輸的該其他乙太網設備不支援該小包聚合功能時輸出一第一信號，以及在該其他乙太網設備支援該小包聚合功能時輸出一第二信號； 第一發送單元，連接該第一判斷單元，用於根據該第一信號分別將各該負載包進行封裝形成該常規乙太網幀並依次發送至該其他乙太網設備； 第二發送單元，連接該第一判斷單元，用於根據該第二信號將屬於大包的該負載包按照常規封裝成該常規乙太網幀，以及將屬於小包的連續的該負載包聚合封裝成該聚合乙太網幀，並按照在該數據包中的排列順序依次發送至該其他乙太網設備。
- 如請求項4所述之乙太網設備，其中，該第二發送單元包括： 比較子單元，用於根據該第二信號分別獲取各該負載包的數據長度，並將該數據長度大於預設的一閾值的該負載包配置為該大包，以及將該數據長度不大於該閾值的該負載包配置為該小包； 第一封裝子單元，連接該比較子單元，用於將屬於該大包的該負載包封裝形成該常規乙太網幀； 第二封裝子單元，連接該比較子單元，用於將連續的各該小包進行聚合並在每個該負載包前添加一分片頭，直至聚合後的該數據長度達到預設的一最大傳輸長度或連續的所有該小包聚合完成時，封裝形成該聚合乙太網幀； 發送子單元，分別連接該第一封裝子單元和該第二封裝子單元，用於按照封裝前各該負載包在該數據包中的排列順序依次將各該常規乙太網幀和各該聚合乙太網幀發送至該其他乙太網設備。
- 如請求項5所述之乙太網設備，其中，該數據接收模組包括： 第二判斷單元，用於在判斷發送該數據幀的該其他乙太網設備支援該小包聚合功能時輸出一第三信號，以及在不支持該小包聚合功能時輸出一第四信號； 第一接收單元，連接該第二判斷單元，用於根據該第三信號將接收到的該數據幀按照該常規解析規則進行數據解析； 第二接收單元，連接該第二判斷單元，用於根據該第四信號判斷該數據幀的幀類型為該常規乙太網幀時，將該數據幀按照該常規解析規則進行數據解析，以及判斷該數據幀的幀類型為該聚合乙太網幀時，將該數據幀按照該聚合解析規則進行數據解析。
- 如請求項6所述之乙太網設備，其中，該常規乙太網幀的幀結構依次包括前導碼、幀開始符、該負載包、冗餘校驗和幀間距； 該聚合乙太網幀的幀結構依次包括該前導碼、該幀開始符、至少兩個聚合數據、該冗餘校驗和該幀間距，每個聚合數據依次包括該分片頭和該負載包。
- 如請求項7所述之乙太網設備，其中，該常規乙太網幀的該幀開始符和該聚合乙太網幀的該幀開始符的取值不同，該第二接收單元根據該幀開始符判斷該數據幀的該幀類型。
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