[發明專利]一種網絡包處理器及對數據包的處理方法

在審

• 申請號: 201911316396.X
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111147326A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 楊珂;朱敏
• 申請（專利權）人: 芯創智（北京）微電子有限公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L12/741;H04L12/851
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;文永明

本發明提供的網絡包處理器及對數據包的處理方法，包括：預設包括M個數據抽樣和比較規則的規則表，為每個端口預設一個M位數據抽樣和比較規則使能寄存器，M為自然數；接收數據包，根據數據包的輸入端口得到數據包的輸入端口號；根據輸入端口號獲取對應的數據抽樣和比較規則；根據數據抽樣和比較規則對數據包頭進行抽樣比較，得到M位特征數據；將獲得的M位特征數據與輸入端口號組成一個特征向量，使用該特征向量對特征向量配置表進行匹配查找，若匹配查找成功則獲得動作表地址索引，查動作表，得到數據包的處理方式。本發明可以靈活方便地對數據包頭進行抽樣，得到數據包任意特征屬性，可以通過預先設置特征向量配置表得到數據包的處理方式。

技術領域

本發明屬于網絡通信技術領域，具體涉及一種網絡包處理器及對數據包的處理方法。

背景技術

隨著傳輸技術不斷進步，特別是光纖技術的飛速發展，網絡帶寬的增長速度逐漸超過了網絡設備處理能力的增長速度，而且這種差距有加大的趨勢，使得網絡系統的瓶頸由“帶寬”又逐漸變成了中間的“網絡處理設備”，因此，對網絡處理設備的速度要求越來越高。另外，新的網絡應用不斷出現，網絡設備需要支持的協議數目越來越多、協議內容也越來越復雜，中間網絡設備需要具有高度的靈活性來滿足新協議和新業務出現帶來的變化，它們需要識別網絡中形形色色的各種網絡包，針對不同的網絡包采取不同的處理措施。

網絡包處理器是網絡處理器的一個功能單元，網絡包處理器是專門用來執行網絡數據包處理的，它的主要功能包括網絡包分類、路由查找以及訪問控制。網絡處理器包括網絡包處理器、包修改、隊列管理和包轉發等功能單元，網絡包處理器是整個網絡處理器中運算量最大、耗用資源最多的引擎單元。目前，業界在實現網絡包處理器方面有三種通用方法：

(1)采用軟件實現對網絡包的分類和處理。一些廠家為了解決網絡包分類和處理的靈活性問題，采用CPU的架構來實現。該方法將網絡包輸入給CPU，通過軟件匹配模板來實現對網絡包任意位置的字段進行匹配提取，然后根據提取的信息對網絡包進行轉發處理。這種方式是采用軟件來實現的，雖然該方法使網絡包探測處理變得很靈活，但需要增加CPU，以及CPU的相關部件。同時，由于網絡包處理性能的要求達到10Gbits/s以上時，一個CPU核很難完成網絡包的探測和處理，往往需要多個CPU核結構，無疑增加了成本、資源和功耗。

(2)為采用內嵌的精簡指令集計算機(Reduced Instruction Set Computer，縮寫為RISC)和三態內容尋址存儲器(Ternary Content Addressable Memory，縮寫為TCAM)，通過對網絡包進行檢測，實現訪問控制和多層虛擬局域網映射。對于要求芯片線速處理1到10Gbits/s以上的數據包，如果采用RISC，往往需要多個RISC核結構，無疑增加芯片設計的復雜度、芯片占用的面積和功耗；此外，TCAM面積和功耗也比較大，一般需要購買專門廠家的IP，這也會增加芯片的生產成本。

(3)專用專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，縮寫為ASIC)芯片或現場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，縮寫為FPGA)實現對已經知道的以太網網絡包特征字段進行解析和處理。這種處理方式根據目前已經知道的網絡包的結構，提取網絡包的特征字段，比如，對于以太網幀結構的數據包來說，提取：二層的MAC地址，虛擬局域網(Virtual Local Area Network，簡稱為VLAN)，以太網包類型字段EtherType；三層的IP地址，IP協議；四層的TCP/UDP網絡包的相關信息。然后，根據這些特征字段進行網絡包的轉發處理。這種方式有一個致命的缺點，一旦有新網絡包出現或者網絡包有新的特征字段出現，這種網絡包分類和處理方式不能滿足要求。

針對無源光網絡(Passive Optical Network，縮寫為PON)芯片的虛擬局域網標記變換以及骨干網路由查找的需求，本專利提供一種網絡包處理方法和裝置以解決上述問題。

發明內容