[發明專利]一種基于DPDK下實現NAT的方法

在審

• 申請號: 201810419879.1
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108600120A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 王宇杰;蔡曄華;王強
• 申請（專利權）人: 廣東唯一網絡科技有限公司
• 主分類號: H04L12/883
• 分類號: H04L12/883;H04L12/935;H04L29/12
• 代理公司: 東莞恒成知識產權代理事務所(普通合伙) 44412
• 代理人: 鄧燕

本發明涉及一種基于DPDK下實現NAT的方法，實現NAT轉發的步驟如下：S1：調用DPDK程序模塊的api接口讀取經由NAT設備網卡模塊的數據包；S2：對S1步驟中讀取到的數據包進行識別，若為用戶端第一次數據包請求，則查找轉發規則表，根據對應的轉發規則，將需要做NAT轉換的數據包進行NAT轉換或NAT逆轉換，并建立鏈表及記錄該數據包轉換前后五元組到鏈表；若為用戶端第N次數據包請求或目標服務器第1、2…N次數據包應答，則查找鏈表獲取轉換規則，將需要做NAT轉換的數據包進行NAT轉換或NAT逆轉換；本發明能夠提升數十倍數據包處理性能，實現千萬級別的數據包轉發能力。

技術領域

本發明涉及網絡通信技術領域，特別是涉及一種基于DPDK下實現NAT的方法。

背景技術

NAT(Network Address Translation，網絡地址轉換)技術能夠解決IP地址不足的問題，用于通信的IP數據包一般具有Source IP Address(源IP地址)與Destination IP Address(目的IP地址)這兩個字段，采用NAT技術實現內網與外網之間的通信時，數據包所經過的路由器/設備通過基于Linux內核協議棧對數據包進行處理，根據源IP地址字段和目的IP地址字段判定數據由什么地方發過來的，它要將數據包發到什么地方去，并通過iptables利用轉發規則表，將內網地址與外網地址進行轉換，但采用該方式需要較長的地址轉換計算時間，性能耗損大，且無法直接繞過Linux內核協議棧實現數據包從內網到公網方向的通信，在面向廠商服務時，面對上百萬的用戶請求數量，現有的數據包處理性能難以滿足實際需求。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種基于DPDK下實現NAT的方法，其大幅度提升數據包處理性能，實現千萬級別數據包轉發能力。

為解決上述目的，本發明采用的如下技術方案。

一種基于DPDK下實現NAT的方法，在NAT設備集成DPDK程序模塊，在NAT設備上分配內存，并建立轉換流表池單元，實現NAT轉發的步驟如下：

S1：調用DPDK程序模塊的api接口讀取經由NAT設備網卡模塊的數據包；

S2：對S1步驟中讀取到的數據包進行識別；

S21：若為用戶端第一次數據包請求，則查找轉發規則表，根據對應的轉換規則，將需要做NAT轉換的數據包進行NAT轉換，并建立鏈表及記錄該數據包轉換前后五元組到鏈表；

S22：若為用戶端第N次數據包請求，則查找鏈表獲取轉換規則，將需要做NAT轉換的數據包進行NAT轉換；

S23：若為目標服務器第1、2…N次數據包應答，則查找鏈表獲取轉換規則，將需要做NAT轉換的數據包進行NAT逆轉換。

S3：繼續調用DPDK程序模塊的api接口讀取下一數據包。

進一步地，在S2步驟中若為用戶端第一次數據包請求，計算該請求方向數據包五元組的hash值，若為目標服務器第一次數據包應答，計算該應答方向數據包五元組的hash值，將請求方向和應答方向的hash值記錄到鏈表，并可通過指針互指相連。

進一步地，在S2步驟中，若為用戶端第N次數據包請求或目標服務器第1、2…N次數據包應答，計算五元組的hash值并查找鏈表，獲得轉換規則，進行NAT轉換或NAT逆轉換。

進一步地，NAT轉換應用SNAT將數據包的源IP地址修改為轉換的源IP地址，NAT逆轉換應用DNAT將數據包的目的IP地址修改為轉換的目的IP地址。

進一步地，S1步驟中調用DPDK程序模塊的api接口讀取數據包具體為：通過函數rte_lcore_id()獲取當前cpu邏輯核id；通過函數rte_eth_rx_burst()讀取數據包；通過函數rte_pktmbuf_free()釋放mbuf。