一种IP报文分片与重组方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种IP报文分片与重组的方法及装置，包括接受处理模块、格式调整模块、分片处理模块和重组处理模块；分片重组装置的输入端接收MAC层的数据报文信息，接收处理模块将接收的数据报文信息传输至格式调整模块，格式调整模块将数据报文信息调整为网络数据报文传输给分片处理模块，再由分片处理模块将网络数据报文进行分片处理。重组处理模块读取分片处理模块分片处理后的数据包，最后重组处理模块将数据包重组为数据报文信息并发送至MAC层。本发明专利技术所述的分片与重组方法，利用RAM地址信息与数据信息一一对应的特性，减少传输数据报文信息的头部信息，减轻传输的数据负载，提高了分片与重组的效率。

A method and device for IP message fragmentation and reorganization

The invention provides a method and device for splitting and reorganizing IP packets, including a receiving and processing module, a format adjustment module, a slicing processing module and a reorganization processing module; the input end of the splitting and reorganizing device receives the data message information of the MAC layer, and the receiving and processing module transmits the received data message information to the format adjustment module. The format adjustment module adjusts the data packet information to the network data packet transmission to the slicing processing module, and then the network data packet is sliced by the slicing processing module. The reorganization processing module reads the fragmented data packets from the fragmentation processing module, and finally the reorganization processing module reconstitutes the data packets into data packets and sends them to the MAC layer. The slicing and reorganization method of the invention utilizes the characteristic of one-to-one correspondence between RAM address information and data information, reduces the header information of transmitting data message information, reduces the data load of transmission, and improves the efficiency of slicing and reorganization.

【技术实现步骤摘要】
一种IP报文分片与重组方法及装置
本专利技术涉及网络通信
，尤其是涉及一种IP(InternetProtocol，网际协议)报文的分片与重组方法及装置。
技术介绍
通用的OSI(OpenSystemInterconnection,开放系统互联)七层网络协议模型共分七层，每层都可以有几个子层，OSI的7层从上到下分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，其中应用层、表示层、会话层和传输层定义了应用程序的功能，而网络层、数据链路层和物理层则主要面向通过网络的端到端的数据流。其中，应用层主要是对应应用程序的通信服务的，是与其他计算机进行通讯的一个应用。表示层主要功能是定义数据格式和加密。会话层的主要功能是定义如何开始、控制和结束一个会话，会话层对多个双向消息进行控制和管理，以便在只能完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。传输层的主要功能是判断是选择了差错恢复协议还是无差错恢复协议，在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，并对收到的顺序不对的数据包进行重新排序。网络层主要功能是对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方法。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段部分。数据链路层的主要功能是定义在单个链路上如何传输数据。物理层的OSI物理层规范是有关传输介质的特性标准，它包括连接头、帧的使用、电流、编码以及光调制等各种物理层规范的内容。网络层的数据报文是有最大最小长度限制的，并不是任意长度的数据包都能传输，网络层的完整数据包长度都在64到1518字节之间，而网络层的下层数据并不都能满足这个长度要求，也就是说当下层协议层的数据到达网络层时，它的数据包长度是不完全满足网络层对数据包长度要求的。所以当下层数据到达网络层时要进行分片，相应的，当网络层要将分片的数据送到下层数据时，也要将分片后的数据进行重组，重组成一个完整的单元。本专利技术就是为解决这个问题，提出自己的想法。分片与重组一直都是IP最重要的机制之一。网络层的网络设备，能够根据IP头信息对报文进行识别和处理。网络层处理数据，会有最大传输长度的限制，即MTU(MaximumTransmissionUnit)。当来自数据链路层中的MAC(MediaAccessControl，介质访问控制)层的数据到达网络层时，报文长度可能会远远大于网络层能够接受的最大长度，这时候就要对来自传输层的数据包进行分片处理。同样的，当网络层的数据要到达数据链路层中的MAC层时，也要将分片过的包进行重组。现有的分片重组机制需要在每一个分片报文前都添加报文头部的信息。这样需要浪费大量的时间来拷贝和存储报文头部的信息，而拷贝过程耗时且占用网络资源，造成了分片和重组的效率都不高。特别是在当前网络带宽特别大的情况下，每个数据报文都需要携带一个数据报文的头部信息，数据报文的头部信息相比分片后的数据报文大小来说已经不算小了，甚至有时会出现数据报文载荷特别小而数据报文头部信息占主体的情况。这样，在带宽特别大的网络环境下，传送的大部分都是重复的头部信息，而有用的载荷只占了很小的一部分，这必然使得传输效率大打折扣。由于分片后的数据报文信息已经非常短小了，数据报文头部信息的处理就显得尤为重要。本申请所述的IP报文分片重组方法正是为了解决现有技术的缺陷而提出来的。本申请所提出的解决方法，有效地处理了数据报文的头部信息，提高了对数据报文信息的处理效率，大大提高了数据报文的传输效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种IP报文的分片与重组方法。如上所述，现有技术的缺陷在于现有的分片重组机制会重复拷贝、存储数据报文头部信息，传输数据时会重复传输报文头部信息。而之所以会重复传输数据报文头部信息，则是因为现有技术将整体的数据报文分割成一个一个的小片传输时必须使用头部信息进行索引，这是不得已为之的。但如果能将这些一个一个的小分片统一存储在一个全局的存储空间上，就不必在每一个分片前都加上头部信息，因而就能够大大减小传输头部信息的频率。此外，为了保持数据报文和数据报文头部的联系，需要将存储空间的地址信息放到数据报文头部的末尾。比起传输全部的数据报文信息，这样的做法是十分合算的。这种方法解决了现有技术中由于重复传输数据报文头部信息而导致的分片重组效率低的问题，大大提高了数据报文的传输效率。为解决以上技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种IP数据报文的分片方法，其特征在于，在接收来自MAC层的数据报文信息后，网络层的处理步骤如下：第一步，接收处理模块在接收到来自MAC层的数据报文信息后，首先将数据报文信息进行缓存，然后统计数据报文的信息，最后将数据报文信息传送到格式调整模块；其中所要统计的数据信息包括：版本、IHL(IPHeaderLength，数据报协议头长度)、服务类型、数据包长度、标识、标志、片偏移量、生存时间、协议、包头校验和、源地址以及目的地址等信息；第二步，格式调整模块在接收到来自接收处理模块的数据报文信息后，对数据报文信息进行格式调整，并去除数据报文信息中的前导码和端口号的冗余信息，形成网络数据报文，网络数据报文传输至分片处理模块；第三步，分片处理模块在接收到格式调整模块发送来的网络数据报文后，将网络数据报文的数据部分按接收的先后顺序分成编号从1至n的n个数据包，将这n个数据包按编号从小到大的顺序连续地存储在数据存储单元RAM0中，同时记录下每个数据包对应的包头位置start_addr[1]…start_addr[n]和每个数据包对应的包尾位置end_addr[1]…end_addr[n]；第四步，分片处理模块将第三步中网络数据报文对应的头部信息提取出来存放在第一存储单元RAM1，然后顺序地将第三步中记录的n个数据包对应的包头位置和包尾位置的信息按照“start_addr[1]，end_addr[1]，start_addr[2]，end_addr[2]，start_addr[3]，end_addr[3]，...，start_addr[n]，end_addr[n]”的顺序，紧接在对应的网络数据报文的头部信息后存放在第一存储单元RAM1中；第五步，重复第一步至第四步，直至接收到的所有数据报文信息都完成分片。上述的IP数据报文的分片方法，其特征在于，第一步中，接收处理模块在缓存来自MAC层的数据报文信息时，若接收速度超过50Mbps则放弃报文，停止接收；若接收速度未超过50Mbps则将数据报文信息进行缓存并统计数据报文的信息。由数据存储单元RAM0和第一存储单元RAM1共同组成的存储模块在本申请中发挥了最重要的作用，这也是对现有技术进行革新的地方。在上述IP报文的分片方法中，由于第二步的格式调整是针对MAC层的，而MAC层传送过来的数据是以太网格式的而不是纯粹的数据报文信息，以太网格式的数据含有端口信息，前导码等冗余信息，所以要在此处进行修改，去掉前导码和端口号等冗余信息。一种IP数据报文的重组方法，其特征在于，在将数据包传输到MAC层之前，网络层的处理步骤如下：第一步，重组处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IP数据报文的分片方法，其特征在于，在接收来自MAC层的数据报文信息后，网络层的处理步骤如下：第一步，接收处理模块在接收到来自MAC层的数据报文信息后，首先将数据报文信息进行缓存，然后统计数据报文的信息，最后将数据报文信息传送到格式调整模块；其中所要统计的数据信息包括：版本、IHL、服务类型、数据包长度、标识、标志、片偏移量、生存时间、协议、包头校验和、源地址以及目的地址的信息；第二步，格式调整模块在接收到来自接收处理模块的数据报文信息后，对数据报文信息进行格式调整，并去除数据报文信息中的前导码和端口号的冗余信息，形成网络数据报文，网络数据报文传输至分片处理模块；第三步，分片处理模块在接收到格式调整模块发送来的网络数据报文后，将网络数据报文的数据部分按接收的先后顺序分成编号从1至n的n个数据包，将这n个数据包按编号从小到大的顺序连续地存储在数据存储单元RAM0中，同时记录下每个数据包对应的包头位置start_addr[1]…start_addr[n]和每个数据包对应的包尾位置end_addr[1]…end_addr[n]；第四步，分片处理模块将第三步中网络数据报文对应的头部信息提取出来存放在第一存储单元RAM1，然后顺序地将第三步中记录的n个数据包对应的包头位置和包尾位置的信息按照“start_addr[1]，end_addr[1]，start_addr[2]，end_addr[2]，start_addr[3]，end_addr[3]，...，start_addr[n]，end_addr[n]”的顺序，紧接在对应的网络数据报文的头部信息后存放在第一存储单元RAM1中，第五步，重复第一步至第四步，直至接收到的所有数据报文信息都完成分片。...

【技术特征摘要】
1.一种IP数据报文的分片方法，其特征在于，在接收来自MAC层的数据报文信息后，网络层的处理步骤如下：第一步，接收处理模块在接收到来自MAC层的数据报文信息后，首先将数据报文信息进行缓存，然后统计数据报文的信息，最后将数据报文信息传送到格式调整模块；其中所要统计的数据信息包括：版本、IHL、服务类型、数据包长度、标识、标志、片偏移量、生存时间、协议、包头校验和、源地址以及目的地址的信息；第二步，格式调整模块在接收到来自接收处理模块的数据报文信息后，对数据报文信息进行格式调整，并去除数据报文信息中的前导码和端口号的冗余信息，形成网络数据报文，网络数据报文传输至分片处理模块；第三步，分片处理模块在接收到格式调整模块发送来的网络数据报文后，将网络数据报文的数据部分按接收的先后顺序分成编号从1至n的n个数据包，将这n个数据包按编号从小到大的顺序连续地存储在数据存储单元RAM0中，同时记录下每个数据包对应的包头位置start_addr[1]…start_addr[n]和每个数据包对应的包尾位置end_addr[1]…end_addr[n]；第四步，分片处理模块将第三步中网络数据报文对应的头部信息提取出来存放在第一存储单元RAM1，然后顺序地将第三步中记录的n个数据包对应的包头位置和包尾位置的信息按照“start_addr[1]，end_addr[1]，start_addr[2]，end_addr[2]，start_addr[3]，end_addr[3]，...，start_addr[n]，end_addr[n]”的顺序，紧接在对应的网络数据报文的头部信息后存放在第一存储单元RAM1中，第五步，重复第一步至第四步，直至接收到的所有数据报文信息都完成分片。2.如权利要求1所述的IP数据报文的分片方法，其特征在于，所述第一步中，接收处理模块在缓存来自MAC层的数据报文信息时，若接收速度超过50Mbps则放弃报文，停止接收；若接收速度未超过50Mbps则将数据报文信息进行缓存并统计数据报文的信息。3.如权利要求1至2任一所述的IP数据报文的分片方法所对应的重组方法，其特征在于，在将数据包传输到M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，刘玉翠，胡正华，金涛，陈帅，刘勇，董乾，赵霞，王刚，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32