[發(fā)明專利]一種基于FPGA面向TCP-IP協(xié)議棧的TOE加速系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310445260.9
• 申請(qǐng)日: 2023-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116546113A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱成燕;李黎煌;李建久;張治國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海金仕達(dá)軟件科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H04L69/16
• 分類號(hào): H04L69/16;H04L67/141;H04L67/143;H04L61/103;H04L43/10
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙旭

1.一種基于FPGA面向TCP-IP協(xié)議棧的TOE加速系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括TOE模塊，所述TOE模塊包括ARP/ICMP模塊、TCP握手模塊、TCP數(shù)據(jù)傳輸模塊共三個(gè)功能模塊，以及CPU?interface模塊和FIFO輸出輪巡模塊共兩個(gè)配置模塊；其中，

所述ARP/ICMP模塊，用于ARP報(bào)文的主動(dòng)發(fā)送和被動(dòng)應(yīng)答、ICMP報(bào)文的主動(dòng)發(fā)送和被動(dòng)應(yīng)答；

所述TCP握手模塊，用于TCP的握手建立和斷開(kāi)連接；

所述TCP數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于TCP業(yè)務(wù)報(bào)文的發(fā)送、接收、應(yīng)答及心跳包的維護(hù)；

所述FIFO輸出輪巡模塊，用于將4路報(bào)文數(shù)據(jù)輪巡發(fā)送到MAC總線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA面向TCP-IP協(xié)議棧的TOE加速系統(tǒng)，其特征在于：所述ARP報(bào)文的主動(dòng)發(fā)送和被動(dòng)應(yīng)答，具體包括：

1)通過(guò)目的I?P地址廣播查詢網(wǎng)關(guān)MAC地址，或者局域網(wǎng)對(duì)端地址，即根據(jù)子網(wǎng)掩碼來(lái)確認(rèn)是網(wǎng)關(guān)還是局域網(wǎng)；

2)如果網(wǎng)絡(luò)上有收到廣播包的I?P和MAC地址對(duì)應(yīng)內(nèi)容，將其記錄；

3)跨網(wǎng)關(guān)必須查詢或者被查詢，因?yàn)椴粫?huì)收到局域網(wǎng)內(nèi)的其他查詢更新；

4)ARP報(bào)文應(yīng)答支持所有來(lái)查詢的應(yīng)答，但只維護(hù)一個(gè)業(yè)務(wù)所用的ARP表。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA面向TCP-IP協(xié)議棧的TOE加速系統(tǒng)，其特征在于：ICMP報(bào)文的主動(dòng)發(fā)送和被動(dòng)應(yīng)答，具體包括：

1)如果ping的IP是局域網(wǎng)，直接組包發(fā)送或者被動(dòng)接受；

2)如果ping的IP是廣域網(wǎng)，直接組包發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA面向TCP-IP協(xié)議棧的TOE加速系統(tǒng)，其特征在于：所述TCP的握手建立和斷開(kāi)連接，具體包括：

1)ARP表沒(méi)有時(shí)，禁止建聯(lián)；

2)ARP表存在時(shí)，接受到配置的TCP建聯(lián)請(qǐng)求后再進(jìn)行建聯(lián)；

3)在TCP建聯(lián)并對(duì)方發(fā)送斷連請(qǐng)求時(shí)，正常進(jìn)行四次揮手?jǐn)嚅_(kāi)連接；

4)在TCP建聯(lián)并對(duì)方直接發(fā)送RST示意時(shí)，直接斷開(kāi)連接；

5)在TCP建聯(lián)并接收到配置的TCP斷連請(qǐng)求時(shí)，進(jìn)行四次揮手?jǐn)嚅_(kāi)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA面向TCP-IP協(xié)議棧的TOE加速系統(tǒng)，其特征在于：所述TCP業(yè)務(wù)報(bào)文的發(fā)送、接收、應(yīng)答及心跳包的維護(hù)，具體包括：

1)TCP建聯(lián)成功后，可以進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理；

2)TCP建聯(lián)斷開(kāi)后，停止業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理；

3)TCP建聯(lián)成功后會(huì)進(jìn)行心跳包的維護(hù)，時(shí)間間隔可配；

4)實(shí)現(xiàn)TCP傳輸中保序和重傳的功能。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA面向TCP-IP協(xié)議棧的TOE加速系統(tǒng)，其特征在于：所述將4路報(bào)文數(shù)據(jù)輪巡發(fā)送到MAC總線，具體包括：

簡(jiǎn)單進(jìn)行端口輪巡。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA面向TCP-IP協(xié)議棧的TOE加速系統(tǒng)，其特征在于：所述TOE模塊的硬件模塊具體劃分為toe_top子模塊、arp_icmp_top子模塊、tcp_connect_top子模塊、tcp_trans_top子模塊、toe_async_send子模塊及toe_cfg子模塊；其中，

所述toe_top子模塊，用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)建聯(lián)過(guò)程，包括ARP、ICMP、TCP；

所述arp_icmp_top子模塊，用于實(shí)現(xiàn)ARP和ICMP的功能，讀取并輸出目的MAC地址；

所述tcp_connect_top子模塊，用于實(shí)現(xiàn)TCP的建聯(lián)、斷聯(lián)功能；

所述tcp_trans_top子模塊，用于實(shí)現(xiàn)TCP保序傳輸和心跳包維護(hù)的功能；

所述toe_async_send子模塊，用于實(shí)現(xiàn)輸出FIFO的輪巡輸出；

所述toe_cfg子模塊，用于實(shí)現(xiàn)所有接口的配置和維測(cè)。