專利名稱：一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法及實施該方法的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，具體地講，涉及一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法及實施該方法的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)需要經(jīng)過物理層接收、鏈路層接收、網(wǎng)絡(luò)層處理、鏈路層發(fā)送、物理層發(fā)送的操作。其中，網(wǎng)絡(luò)層處理需要通過TCP/IP協(xié)議棧對所有數(shù)據(jù)包逐一匹配很多接入控制規(guī)則，且經(jīng)過復(fù)雜的路由算法查找路由表，這些操作會對路由器數(shù)據(jù)處理模塊帶來較大的處理負(fù)擔(dān)，且處理耗時大。
現(xiàn)有技術(shù)利用專用硬件的功能或高速緩存技術(shù)來達(dá)到線速轉(zhuǎn)發(fā)，雖然可以保證轉(zhuǎn)發(fā)的高速高效，但不可避免的增加了路由器成本。因此，在不增加路由器成本的基礎(chǔ)上如何提高數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率是一個急需解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中藥提高數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率必須增加路由器的成本的問題，提供一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)系方法及實施該方法的系統(tǒng)，減少路由器成本。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其實現(xiàn)步驟包括P1、路由器從路由器的接口接收并識別IP數(shù)據(jù)包，并對于識別的IP數(shù)據(jù)包提取其連接信息；P2、路由器查找該路由器的接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表，如果存在該路由器的接口連接的表項，則獲取快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，并按照該表項內(nèi)容修改數(shù)據(jù)包信息進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)處理，進(jìn)入下一步，否則，創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，交由TCP/IP協(xié)議模塊處理，以獲取快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，并在快速轉(zhuǎn)發(fā)表中記錄此快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息；P3、更新該路由器的接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表包括活躍數(shù)據(jù)處理和老化數(shù)據(jù)處理。
再進(jìn)一步的，所述步驟P2中，路由器在查找該路由器的接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表前已為路由器的每個接口維護(hù)一張快速轉(zhuǎn)發(fā)表，該快速轉(zhuǎn)發(fā)表中一條快速轉(zhuǎn)發(fā)表項內(nèi)容包括本表項的編號，IP數(shù)據(jù)包連接信息，快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息和本表項記錄的時間，該IP數(shù)據(jù)包連接信息即為IP數(shù)據(jù)包提取的連接信息和接收該IP數(shù)據(jù)包的接口編號。
再進(jìn)一步的，所述步驟P2中，快速轉(zhuǎn)發(fā)表中快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息包括源地址轉(zhuǎn)換 (NAT)信息，目的地址轉(zhuǎn)換(NAT)信息，路由信息以及服務(wù)質(zhì)量(QoS)標(biāo)記信息。
再進(jìn)一步的，所述步驟P2中，當(dāng)查找該路由器的接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表的表項不存在時，其具體實施方法如下要為本連接在對應(yīng)的路由器接口，以及反向連接對應(yīng)的路由器接口同時創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將本連接和反向連接的連接信息填入表項；`并且將IP分組按照TCP/IP協(xié)議模塊正常處理流程，以獲取快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，并將獲取的快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息填寫到創(chuàng)建的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項中，同時更新本表項的記錄時間。
再進(jìn)一步的，所述步驟P2中，查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表時，采用精確匹配方式，對快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息進(jìn)行哈希處理，根據(jù)得到的哈希值查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表，在查到快速轉(zhuǎn)發(fā)表后并根據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)表項中的表項修改IP數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，重新計算校驗和，最后直接放入TCP/IP協(xié)議棧相應(yīng)接口的轉(zhuǎn)發(fā)隊列。
為了完成活躍數(shù)據(jù)的處理，所述步驟P3中進(jìn)行活躍數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)方法包括分別把剛使用的表項以及反向表項移到對應(yīng)快速轉(zhuǎn)發(fā)表的最前面，同時更新本表項的記錄時間。
為了完成老化數(shù)據(jù)處理，所述步驟P3中進(jìn)行老化數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)方法包括定時從表尾開始處理快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，如果表項達(dá)到設(shè)定的老化時間，則刪除該表項。
本發(fā)明還提供了實現(xiàn)路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法的系統(tǒng)，包括用于從接收的數(shù)據(jù)包中獲取連接信息的數(shù)據(jù)接收單元；用于加快匹配命中率、依據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)表項信息進(jìn)行哈希處理，并根據(jù)得到的哈希值查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表的查找單元；創(chuàng)建單元，用于創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表，該快速轉(zhuǎn)發(fā)表項針對連接，把原始方向的相應(yīng)信息依據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口號填入對應(yīng)接口的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中，同時把回應(yīng)方向的相應(yīng)信息依據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口號填入到相應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中，這樣一條連接的快速轉(zhuǎn)發(fā)表條目建立完成；用于更新快速轉(zhuǎn)發(fā)表，調(diào)整被使用的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項在快速轉(zhuǎn)發(fā)表中順序，或者定時從表尾開始處理快速轉(zhuǎn)發(fā)表項的更新單元；用于修改數(shù)據(jù)包信息的數(shù)據(jù)包處理單元。
為了完成更新單元的功能，所述更新單元包括用于調(diào)整被使用的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項順序的活躍數(shù)據(jù)處理子單元；用于定時從表尾開始處理快速轉(zhuǎn)發(fā)表項的老化處理子單元。
本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果(I)本發(fā)明與現(xiàn)有典型的快速路由器相比較，明顯改善了網(wǎng)絡(luò)性能，因為本發(fā)明提出的快速轉(zhuǎn)發(fā)方法使用很少的內(nèi)存容量即能實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)省了更多的處理器資源用于網(wǎng)絡(luò)層其他應(yīng)用服務(wù)，比如服務(wù)質(zhì)量表及信息保證和加密功能等。
(2)本發(fā)明在每個接口上均維護(hù)著一個快速轉(zhuǎn)發(fā)表，它能獨自提供完全、快速的轉(zhuǎn)發(fā)，同時路由器查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表，若不存在該連接的表項，還能創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，交由 TCP/IP協(xié)議模塊處理，獲取快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，并在快速轉(zhuǎn)發(fā)表中記錄此數(shù)據(jù)連接信息，因此本發(fā)明大大提高了網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性，并節(jié)約了路由器成本。
(3 )本發(fā)明中的數(shù)據(jù)包處理單元包括活躍數(shù)據(jù)處理子單元和老化處理子單元，通過對快速轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行活躍數(shù)據(jù)處理和老化數(shù)據(jù)處理，進(jìn)一步優(yōu)化了快速轉(zhuǎn)發(fā)表的結(jié)構(gòu)，使查找效率得到了大大提高，因而進(jìn)一步提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)效率。


圖1為本 發(fā)明中的系統(tǒng)框圖。
圖2為本發(fā)明中更新單元的系統(tǒng)框圖。
圖3為本發(fā)明的實現(xiàn)方法流程圖。
圖4為本發(fā)明一實施例中的一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例1本實施例提供一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，能夠在不增加路由器處理負(fù)擔(dān)的前提下提高數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)速率。
如圖1和圖2所示，該路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)包含于路由器中，主要包括幾個硬件單元，分別為依次連接的數(shù)據(jù)接收單元、查找單元，均與查找單元相連接的創(chuàng)建單元、數(shù)據(jù)包處理單元,與數(shù)據(jù)包處理單元相連接的更新單元,其中數(shù)據(jù)包處理單元還包括活躍數(shù)據(jù)處理子單元和老化處理子單元。
每個單元的作用如下數(shù)據(jù)接收單元，用于獲取IP數(shù)據(jù)包中的連接信息。包括源IP地址，目的IP地址，源端口號，目的端口號，接口號。
查找單元，用于利用連接信息查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表，需精確匹配，為了加快匹配命中率，可以依據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)表項的連接信息，進(jìn)行哈希(hash)處理，根據(jù)得到的哈希值查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表。
創(chuàng)建單元，用于創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，該快速轉(zhuǎn)發(fā)表項針對某個連接，把原始方向的相應(yīng)信息依據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口號填入對應(yīng)接口的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中，同時把回應(yīng)方向的相應(yīng)信息依據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口號填入到反向的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中，這樣一條連接的快速轉(zhuǎn)發(fā)表條目建立完成。
數(shù)據(jù)包處理單元，用于修改數(shù)據(jù)包信息。查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表項匹配后，則依據(jù)此表項的快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息修改IP數(shù)據(jù)包中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，并重新計算校驗和，最后直接放入TCP/ IP協(xié)議棧相應(yīng)網(wǎng)口的轉(zhuǎn)發(fā)隊列。
如圖2所示的更新單元，用于更新快速轉(zhuǎn)發(fā)表，調(diào)整剛被使用的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項在快速轉(zhuǎn)發(fā)表中的順序，或者定時從表尾開始處理快速轉(zhuǎn)發(fā)條目。
活躍數(shù)據(jù)處理子單元，用于調(diào)整剛被使用的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項在快速轉(zhuǎn)發(fā)表中的順序;老化處理子單元，用于定時從表尾開始處理快速轉(zhuǎn)發(fā)條目。
如圖3所示，本發(fā)明實施例提供的快速轉(zhuǎn)發(fā)的方法包括P1、路由器接口 A收到數(shù)據(jù)包，并識別為IP數(shù)據(jù)包，其中識別的過程如下P101、路由器上的網(wǎng)卡驅(qū)動接收數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包加入到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧接收隊列；P102、判斷數(shù)據(jù)包是否符合以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)802. 1Q，若不符合則丟棄數(shù)據(jù)包，若符合則進(jìn)行下一步；P103、判斷數(shù)據(jù)包是否是IP包，判斷802.1Q幀中類型(type)字段是否等于0X0800，如不是，則交給該類型對應(yīng)協(xié)議模塊處理，如是，則進(jìn)行下一步。
P104、數(shù)據(jù)接收模塊提取IP數(shù)據(jù)包中的連接信息，包括源IP地址、源端口號、目的 IP地址、目的端口號、協(xié)議類型。
P2、路由器利用查找單元查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表，判斷數(shù)據(jù)連接表項是否存在，若存在則進(jìn)行數(shù)據(jù)包快速轉(zhuǎn)發(fā)處理；否則調(diào)用創(chuàng)建單元創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，并交由TCP/IP協(xié)議模塊處理。
在此之前,路由器已為每個接口維護(hù)一張快速轉(zhuǎn)發(fā)表,該快速轉(zhuǎn)發(fā)表中一條快速轉(zhuǎn)發(fā)表項內(nèi)容包括本表項的編號，IP數(shù)據(jù)包連接信息，快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息和本表項記錄的時間，該IP數(shù)據(jù)包連接信息即為IP數(shù)據(jù)包提取的連接信息和接收該IP數(shù)據(jù)包的接口編號。
步驟P2中查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表時采用精確匹配方式，對連接信息進(jìn)行哈希處理，根據(jù)得到的哈希值查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表。
在圖3所示的例子中，當(dāng)?shù)谝淮问盏侥硞€連接的數(shù)據(jù)包時，經(jīng)查找，不存在該數(shù)據(jù)連接的表項，在接口 A的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中創(chuàng)建該連接的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，記錄此連接信息，并在連接對應(yīng)的反向接口 B的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中創(chuàng)建此連接對應(yīng)的反向連接表項。連接表項包含編號，包括源IP地址、源端口號、目的IP地址、目的端口號、協(xié)議類型的連接信息，接口信息， 包括源地址轉(zhuǎn)換(NAT)信息，目的地址轉(zhuǎn)換信息，路由信息，服務(wù)質(zhì)量標(biāo)記的快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息和該表項的記錄時間，該表項的記錄時間即為創(chuàng)建或者更新時的系統(tǒng)時間，本實施例中的時間采用“小時分鐘秒”方式模擬。
并將數(shù)據(jù)包交由TCP/IP協(xié)議模塊處理，提取對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，并將此信息填寫到接口A和B對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項中。接口A和B此時的快速轉(zhuǎn)發(fā)的內(nèi)容如下表1:接口A的快速轉(zhuǎn)發(fā)表
權(quán)利要求
1.一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，其實現(xiàn)步驟包括P1、路由器從路由器的接口接收并識別IP數(shù)據(jù)包，并對于識別的IP數(shù)據(jù)包提取其連接信息；P2、路由器查找該路由器的接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表，如果存在該路由器的接口連接的表項，則獲取快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，并按照該表項內(nèi)容修改數(shù)據(jù)包信息進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)處理，進(jìn)入下一步，否則，創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，交由TCP/IP協(xié)議模塊處理，以獲取快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，并在快速轉(zhuǎn)發(fā)表中記錄此快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息；P3、更新該路由器的接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表包括活躍數(shù)據(jù)處理和老化數(shù)據(jù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述步驟Pl中，從 IP數(shù)據(jù)包提取的連接信息包括源IP地址、源端口號、目的IP地址、目的端口號、協(xié)議類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述步驟P2中，路由器在查找該路由器的接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表前已為路由器的每個接口維護(hù)一張快速轉(zhuǎn)發(fā)表，該快速轉(zhuǎn)發(fā)表中一條快速轉(zhuǎn)發(fā)表項內(nèi)容包括本表項的編號，IP數(shù)據(jù)包連接信息，快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息和本表項記錄的時間，該IP數(shù)據(jù)包連接信息即為IP數(shù)據(jù)包提取的連接信息和接收該IP數(shù)據(jù)包的接口編號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述步驟P2中，快速轉(zhuǎn)發(fā)表中快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息包括源地址轉(zhuǎn)換信息，目的地址轉(zhuǎn)換信息，路由信息以及服務(wù)質(zhì)量標(biāo)記信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于所述步驟P2中，當(dāng)查找該路由器的接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表的表項不存在時，其具體實施方法如下要為本連接在對應(yīng)的路由器接口，以及反向連接對應(yīng)的路由器接口同時創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將本連接和反向連接的連接信息填入表項；并且將IP分組按照TCP/IP協(xié)議模塊正常處理流程，以獲取快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，并將獲取的快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息填寫到創(chuàng)建的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項中，同時更新本表項的記錄時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述步驟P2中，查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表時，采用精確匹配方式，對快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息進(jìn)行哈希處理，根據(jù)得到的哈希值查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表，在查到快速轉(zhuǎn)發(fā)表后并根據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)表項中的表項修改IP數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，重新計算校驗和，最后直接放入TCP/IP協(xié)議棧相應(yīng)接口的轉(zhuǎn)發(fā)隊列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述步驟P3中進(jìn)行活躍數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)方法包括分別把剛使用的表項以及反向表項移到對應(yīng)快速轉(zhuǎn)發(fā)表的最前面，同時更新本表項的記錄時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟P3 中進(jìn)行老化數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)方法包括定時從表尾開始處理快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，如果表項達(dá)到設(shè)定的老化時間，則刪除該表項。
9.一種實施權(quán)利要求廣8所述的路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于從接收的數(shù)據(jù)包中獲取連接信息的數(shù)據(jù)接收單元；用于加快匹配命中率、依據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)表項信息進(jìn)行哈希處理，并根據(jù)得到的哈希值查找快速轉(zhuǎn)發(fā)表的查找單元；創(chuàng)建單元，用于創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表，該快速轉(zhuǎn)發(fā)表項針對連接，把原始方向的相應(yīng)信息依據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口號填入對應(yīng)接口的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中，同時把回應(yīng)方向的相應(yīng)信息依據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口號填入到相應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中，這樣一條連接的快速轉(zhuǎn)發(fā)表條目建立完成；用于更新快速轉(zhuǎn)發(fā)表，調(diào)整被使用的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項在快速轉(zhuǎn)發(fā)表中順序，或者定時從表尾開始處理快速轉(zhuǎn)發(fā)表項的更新單元；用于修改數(shù)據(jù)包信息的數(shù)據(jù)包處理單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種實施快速轉(zhuǎn)發(fā)方法的系統(tǒng)，其特征在于，所述更新單元包括用于調(diào)整被使用的快速轉(zhuǎn)發(fā)表項順序的活躍數(shù)據(jù)處理子單元；用于定時從表尾開始處理快速轉(zhuǎn)發(fā)表項的老化處理子單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)方法及實施該方法的系統(tǒng)，屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中的方法為首先路由器從路由器的接口接收并識別IP數(shù)據(jù)包，并對于識別的IP數(shù)據(jù)包提取其連接信息；其次路由器查找該接口對應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表；若存在快速轉(zhuǎn)發(fā)表項，則更新快速轉(zhuǎn)發(fā)表，包括活躍數(shù)據(jù)處理和老化數(shù)據(jù)處理，若不存在則創(chuàng)建快速轉(zhuǎn)發(fā)表，基于該方法本發(fā)明還提供了其系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)接收單元、查找單元、創(chuàng)建單元、更新單元和數(shù)據(jù)包處理單元。本發(fā)明解決了現(xiàn)有在不增加路由器成本的基礎(chǔ)上如何提高數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率的問題，大大節(jié)約了成本，并且進(jìn)一步提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)效率。
文檔編號H04L29/08GK103067281SQ20121058249
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者胡強 申請人:深圳市磊科實業(yè)有限公司