[發明專利]一種支持RMT的解析器、逆解析器、解析方法及交換機

有效

• 申請號: 202310426812.1
• 申請日: 2023-04-20
• 公開（公告）號: CN116156026B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 楊翔瑞;程雪潭;陳穎文;周寰;羅玉川;邱振宇;呂高鋒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L69/22
• 分類號: H04L69/22
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明提供一種支持RMT的解析器、逆解析器、解析方法及交換機，解析器包括：第一報文頭識別器、第一三態內容尋址存儲器、與所述第一三態內容尋址存儲器連接的第一動作隨機存取存儲器、與所述第一動作隨機存取存儲器連接的向量提取器、以及與所述向量提取器連接的聚合器。本發明能夠提高解析效率，增加解析器的適應性和可擴展性。

技術領域

本發明屬于數據交換技術領域，具體是涉及到一種支持RMT的解析器、逆解析器、解析方法及交換機。

背景技術

傳統網絡交換機在生產時已固化所支持協議類型，用戶對設備的編輯能力有限，甚至無法編輯。固化一種協議的交換機生產得越多，對應的協議要想升級時淘汰的設備就越多，這在相當程度上阻礙了網絡交換設備的更新換代與敏捷發展。基于此種障礙和需求，軟件定義網絡的概念被提出，它將網絡抽象、解耦、分離為三層，使網絡更加敏捷和靈活。被分離開來的數據平面、控制平面和應用平面也將對應的功能進行解耦：應用平面設置網絡應用，主要面向用戶，讓用戶無需關心底層細節即可在平面上部署；控制平面承上啟下，掌握著全局網絡信息，負責轉發規則的控制；最底層的數據平面則主要管理和控制網絡的硬件轉發邏輯，依靠通用的匹配動作表，通過靈活多樣的轉發規則進行網絡間的數據交換。然而，軟件定義網絡的弊病在于其解析器的設計不支持自定義協議的解析，因而依然無法在不更新硬件設備的情況下支持新協議的處理。

為了解決該問題，開放流協議的提出者，斯坦福大學Clean?Slate研究組進一步提出了如圖1所示的可重構匹配表架構，這一架構具有可反復配置的匹配表，并且可具備解析自定義協議的功能。可重構匹配表架構提出將開放流協議中匹配-動作的思想應用到報文協議解析中，通過可重構的匹配表支持自定義的協議解析。可重構匹配表架構的關鍵結構為報文頭向量，可編程解析器通過匹配-動作逐步提取數據包的前4096比特向量并循環壓入報文頭向量來實現協議解析，而用戶則通過配置匹配-動作表來實現自定義的協議字段提取，然后通過多個匹配-動作流水級處理后，經可編程逆解析器處理獲取修改后報文。

目前解析器的解析機制是對報文頭數據進行串行匹配，三態內容尋址儲存器每次匹配都需要更新解析器狀態，這意味著它必須執行完一次操作后才能繼續執行下一次操作。串行匹配機制導致解析器的性能相較于匹配動作階段較低，很容易成為流水線處理報文速度提升的性能瓶頸。現有的可重構匹配表架構解析器中的數據互聯結構采用的是交叉開關矩陣結構，黑點表示橫線和豎線連通，數據可以通過。當交叉開關矩陣結構中的輸入輸出路數數量較大時，時序違例的可能性增大。因此數據位寬較大，互聯節點較多時，交叉開關矩陣難以滿足較高運行頻率的需求。可重構匹配表架構中指出，可重構匹配表交換芯片1GHz頻率下其單解析器的處理能力僅有40G比特/秒。另外，可重構匹配表架構僅協議解析時無法隔離不同租戶的協議解析需求，導致不同租戶的網絡配置無法共享同一可重構匹配表架構流水線資源。

發明內容

本發明提供一種支持RMT的解析器、逆解析器、解析方法及交換機，以解決現有的解析效率不高、適配范圍較小的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出一種支持RMT的解析器，包括：第一報文頭識別器、第一三態內容尋址存儲器、與所述第一三態內容尋址存儲器連接的第一動作隨機存取存儲器、與所述第一動作隨機存取存儲器連接的向量提取器、以及與所述向量提取器連接的聚合器；所述第一報文頭識別器用于識別報文頭數據、并與掩碼矩陣進行與運算得出關鍵匹配位；所述第一三態內容尋址存儲器用于對所述關鍵匹配位和最終匹配表進行匹配，獲取位置數據；所述第一動作隨機存取存儲器用于根據所述位置數據生成動作數據；所述向量提取器用于應用逆蝶形網絡根據所述動作數據從報文頭數據中提取出所需的報文頭向量的片段；所述聚合器用于將所需的報文頭向量的片段組合起來形成新的報文頭向量，并進入流水級；其中，所述掩碼矩陣和所述最終匹配表由租戶樹和協議樹生成。

可選的，所述解析器對租戶樹和協議樹進行拼接和補全形成等寬的協議字段矩陣，對協議字段矩陣進行刪除單值列、0X列、1X列以及相同列的處理，生成掩碼矩陣和最終匹配表。