[發明專利]一種跨網段的數據報頭壓縮實現方法

在審

• 申請號: 201610288787.5
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN107347046A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 何蘇勤;楊健;呂英明
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種跨網段的數據報頭壓縮實現方法，屬于無線網絡通信領域。利用跨網段并且數據報頭壓縮的方式進行信息的傳輸，可以滿足實際應用中不同局域網內視頻數據的通信要求，同時減少數據傳輸量，提高無線信道利用率，提高視頻數據通信的抗干擾能力。

背景技術

跨網段通信是指在不同的局域網的主機需要進行數據傳輸而提出的一種通信方式，這種通信方式能方便的解決不同網段的主機數據互通的功能，由于互聯網的發展，用戶可以將數據發送到公網上，再利用公網傳輸到另一個局域網上，從而實現跨網段通信，這種通信方式已經得到普遍的應用。而在某些領域內，對數據的安全性有很高的要求，不同局域網之間不能通過上述方法進行數據傳輸。

為了滿足局域網間跨網段的數據高效通信要求，本發明提供了一個能實現跨局域網數據壓縮處理的通信系統，系統能進行冗長的數據幀頭壓縮，實現局域網內任意定向數據的發送或接收；

目前很多這種封閉的局域網之間通信都是基于NAT(Network Address Translation)技術，網絡地址轉換的方式，即在不同的網段之間加入路由器，每一個跨網段的數據都通過路由器進行地址轉換，將地址轉換到同一個局域網內再進行數據通信，路由器在處理每一個數據幀時都會為其加入一個內部IP(Internet Protocol)地址和外部IP地址，內部IP地址設置為同一局域網內的地址，設置內部IP地址是為了在同一個局域網內查找到外部IP數據包，這些方式在發送和接收時都需要加入一個靜態路由表，并在需要查看數據源端時還需要經過繁瑣的轉換處理；一個網絡數據包中包含了許多的協議頭，而協議頭之間存在很多的冗余數據，例如一個視頻數據流，其RTP(Real-time Transport Protocol)數據包包含了以太幀頭、IP協議頭、UDP(User Datagram Protocol)協議頭、RTP協議頭，諸如UDP中的網絡源地址和目的地址和以太幀頭中的源地址和目的地址相同，并且數據包中包含了一個靜態部分，在數據流的一系列包中都是不變，在一個RTP數據包中這樣冗余的數據有53字節，而傳輸這樣的數據造成了帶寬資源 的浪費，因此需要對數據進行壓縮處理之后再發送。

發明內容

本發明的目的在于提供一種跨網段的數據報頭壓縮實現方法，能實現特定的硬件系統上跨網段通信，實現網絡數據協議頭的壓縮功能。具有實現方式簡單，通信效率高、抗干擾能力強等特點。

本發明是采用以下技術實現的：

1.一種跨網段的數據報頭壓縮實現方法如下：

1.1在兩個ARM(Acorn RISC Machine)設備上移植嵌入式網絡協議棧，并利用它以中斷處理的方式封裝網絡接口驅動程序，在各個設備上搭建網關，并開啟接收，發送數據線程，將網關的物理地址相互通報對方；

1.2各個網關將ARP(Address Resolution Protocol)數據包與IP數據包分類處理，共分為3個處理進程，將ARP數據包交給網絡連接進程，將IP數據包交給數據處理進程，將各個數據包的網絡地址與物理地址提交給映射表管理進程；

1.3網關1將接收到的以太網數據復制一份到緩存區中，并剝去以太幀頭，將負載數據進行數據壓縮，壓縮端采用有限狀態機設置3種不同的狀態，特定的條件下對數據作對應的處理并進行狀態轉移。最后將處理完的數據發送到網關2；

1.4網關2等待接收網關1的壓縮數據，檢測有數據時，提取以太網數據，交給解壓縮線程，等待數據解壓完成，網關2向網關1回復ACK(Acknowledgement)消息，將解壓縮數據交由顯示端顯示。

2.根據權利要求1所述一種跨網段的數據報頭壓縮實現方法，其特征在于：所述的1.1、1.2中ARM設備搭建網關、建立網絡連接、分類處理數據包步驟如下：

2.1讀取網口接收緩沖區內的以太網數據，判斷數據包類型，若值為0x0806則是是ARP數據包，跳轉至2.2，若值為0x0800則是IP數據包，跳轉至2.3；

2.2判斷數據包中請求的IP地址，丟棄非本機的數據包獲取源IP地址和物理地址，查找網絡協議棧中是否存在ARP緩存表，若表中不存在該表項則定義一個包含遠端IP地址、遠端網關IP地址表項狀態、時間戳的表項；

2.3解析數據包類型，若是IP數據包則網關根據本地ARP映射表物理地址與IP地址的關系改寫以太幀的目的物理地址并調用網絡協議棧中的發送函數(以下內容中該步驟簡稱發送線程)將數據包發往對應的目的地址，最后更新ARP映射表；