面向DTN/IP协议栈的网络连通设备制造技术

本发明专利技术公开了一种面向DTN/IP协议栈的网络连通设备，包括链路接入模块；用来从以太网中抓取所需数据帧、并解析其中内容的以太网帧抓取、解析模块；将消息打包成bp包并在DTN网络中进行发送的bp打包、转发模块；从DTN网络中接收bp包、并进行解析的bp接收、解析模块；能够将数据包继续发往目标ip的数据发送模块。本发明专利技术能够将地面通信常用的ip数据包重新打包为bp数据包，从而在DTN网络中发送，使其获得DTN网络的延迟容忍、能够容忍低信噪比的优点，使得数据的传输更加可靠。

Network Connecting Devices for DTN/IP Protocol Stack

The invention discloses a network connection device oriented to DTN/IP protocol stack, including a link access module; an Ethernet frame capture and parsing module for capturing data frames from Ethernet and parsing content therein; a BP packaging and forwarding module for packaging messages into BP packets and sending them in DTN network; and a BP receiving and parsing module for receiving and parsing BP packets from DTN network. Module; data transmission module that can continue sending data packets to the target ip. The invention can repackage IP data packets commonly used in terrestrial communication into BP data packets, and send them in DTN network, so as to obtain the advantages of DTN network delay tolerance, low signal-to-noise ratio tolerance, and make data transmission more reliable.

【技术实现步骤摘要】
面向DTN/IP协议栈的网络连通设备
本专利技术涉及延迟容忍网络（DelayTolerantNetwork）
，具体地说，是一种连通DTN/IP协议栈的网关设备。
技术介绍
DTN(DelayTolerantNetwork)网络表示一种容迟/容断网络，2004年正式被提出。这种网络具有网络拓扑实时变化、间歇性链接、长延时、低信噪比(高误码率)等特点。在DTN网络中，无论是连接断开亦或是意外物理断路所导致的bp包未被成功发送，数据均会被当前节点保存，以等待畅通的传输路径，再重新开始传输数据。如果能将地面通常使用的ip数据包重新打包为bp数据包从而于DTN网络中转发，那么对地面与飞艇、卫星等通信条件波动较大的实体之间的通信将有十分积极的意义。网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，通俗地讲，网关是一个翻译器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面向DTN/IP协议栈的网络连通设备。实现本专利技术目的的技术方案：一种面向DTN/IP协议栈的网络连通设备，包括：用于从链路中收发数据的链路接入模块；用于抓取链路中以太网帧并进行解析的抓帧、解析模块；用于将抓取到的以太网帧其中内容打包为bp包，用以在DTN网络中进行转发的bp打包、转发模块。用于从DTN网络中接收bp包、并加以解析从而得到其中内容的bp接收、解析模块。用于将解析出的内容继续发往目标ip节点的数据发送模块。进一步的，单片机作为整个网关的载体，从外界看来，这台单片机就是网关，它实现了bp包和ip包的发送与接收以及二者的互相转化。进一步的，链路接入模块是整个流程的起点，它负责了从网关与物理链路的连接，负责了将以太网帧从以太网中传输给抓帧、解析模块，将bp包从DTN网络中传输给bp接收、解析模块，也负责了将bp打包、转发模块中发送出的bp包传输入DTN网络中，以及将数据发送模块发送的ip数据包传输入以太网中。进一步的，抓帧、解析模块，负责了从以太网中抓取发往指定ip的以太网帧，并解析其中内容，从而为下一步对其打包成bp包做好准备。进一步的，打包、转发模块接收到从抓帧、解析模块处接收到数据包内容与目标ip，进而得到目标ip对应的DTN节点，将数据包内容打包为bp包，发往目标DTN节点。进一步的，接收、解析模块从链路接入模块中，接收发到本DTN节点的bp包，对其进行解析，从而得到其中具体内容，并将内容提交给数据发送模块。进一步的，数据发送模块从接收、解析模块中获取数据，最终将数据通过ip数据包发往指定ip。与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：本专利技术开创性地实现了IP协议栈与DTN协议栈的互通，能够将地面通信常用的ip数据包重新打包为bp数据包，从而在DTN网络中发送，使其获得DTN网络的延迟容忍、能够容忍低信噪比的优点，使得数据的传输更加可靠。附图说明图1为本专利技术面向DTN/IP协议栈的网络连通设备的整体流程。图2为一次具体的IP数据包与DTN数据包转化、转发的流程。图3为DTN网络中节点使用CGR计算路径的所需信息。图4为DTN网络中节点使用CGR计算路径的所需信息。具体实施方式本专利技术实现赋予一台单片机面向DTN/IP协议栈的网关的功能，在单片机中烧入linux操作系统，在此单片机所处的链路中，它抓取发往指定ip的以太网帧，在解析并重新打包成BP包，并于DTN网络中进行转发，同时也能接收bp包并进行解析与转发。在这个基于DTN网关中，一共分为5个模块，分别是链路接入模块；抓帧、解析模块；bp打包、转发模块；bp接收、解析模块；数据发送模块。链路接入模块将单片机网关接入数据链路中。抓帧、解析模块，负责了从以太网中抓取发往指定ip的以太网帧，并解析其中内容，从而为下一步对其打包成bp包做好准备。在此模块中，使用libpcap库，通过pcap_open_live()打开网络接口。使用pcap_loop()函数对数据链路中发往指定ip的以太网帧进行循环抓帧，并调用并以16进制数的形式表示其中获取的所含内容。使用voidcallback()回调函数，在每次pcap_loop()抓取一个以太网帧后运行，在此模块中，以太网帧内容以16进制数形式发送给bp打包、转发模块。打包、转发模块接收到从抓帧、解析模块处接收到数据包内容与目标ip，进而得到目标ip对应的DTN节点，将数据包内容打包为bp包，发往目标DTN节点。该模块将运行ContactGraphRouting（CGR）动态路由算法，计算bp包的最佳转发路径。CGR是一个动态路由系统，它通过DTN网络中通信联系人的时变拓扑来计算路由。每一个DTN节点都具有以下信息：（1）每两个节点之间路径开始连通的UTC时间；（2）这些路径断开的UTC时间；（3）各节点之间的距离；（4）每两个相邻节点的计划传输速率，以每秒字节数为单位；其中各路径之间的距离S以及两个相邻节点的计划传输速率V计算出在此路径上传输的花费,设其为T，T=S/V，将T作为节点与节点之间路径的权值计算最佳路径；在拥有各路径存在的时间以及各路径的权值之后，通过Dijkstra算法，计算出每一个节点在指定时间内到任意某一个节点的最短路径；在任意一个DTN节点发送任意一个bp包时，均调用CGR动态路由算法，从而决定下一跳节点。接收、解析模块从链路接入模块中，接收发到本DTN节点的bp包，对其进行解析，从而得到其中具体内容，并将内容提交给数据发送模块。在此模块中，bp_receive()函数抓取目标节点为本网关的bp包并转发至解析函数bp_resolution()进行解析，并将解析结果发往数据发送模块。数据发送模块从接收、解析模块中获取数据，最终将数据通过ip数据包发往指定ip。下面结合说明书附图和实施例对本专利技术作进一步说明。一个面向DTN/IP协议栈的网络连通器，一共分为5个模块，分别是链路接入模块；抓帧、解析模块；bp打包、转发模块；bp接收、解析模块；数据发送模块。在实例中使用的单片机是ALINXAX7020开发板。如图2所示，在网络中，单片机通过链路接入模块，接入在链路中，一条发往ip为192.168.1.22的ip数据包，被网关的抓帧、解析抓取，并进行解析。紧接着解析出的结果被发送往打包、抓发模块，而打包转发模块则会通过CGR动态路由算法，计算该bp包的下一跳应该是哪一个节点。如图3、图4所示，是图2中1到3号节点中包含的各节点之间，每两个节点之间路径开始连通的UTC时间。这些路径断开的UTC时间。每两个相邻节点的计划传输速率，以每秒字节数为单位。各路径的长度。具体的，图3中“+1”意为两节点之间路径于第1秒时连同，“+3600”意为两节点之间路径于第3600秒时断开。“100000”意为这两节点之间通路之间最大传输速率为100000字节每秒；图4中最后的“1”与“2”则表示各路径的长度。显然，在CGR计算路径之后，1号节点即第一个网关节点会直接通过1号与3号节点之间的通路传输bp包。3号节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向DTN/IP协议栈的网络连通设备，其特征在于，包括：链路接入模块，从链路中收发数据，负责将接收到的数据交给抓帧、解析模块，将从数据发送模块中得到的数据包或者从bp打包转发、模块中得到bp包发送到物理链路中；抓帧、解析模块，用于抓取链路中以太网帧并进行解析，并将解析出的内容传输给bp打包、转发模块；bp打包、转发模块，将抓取到的以太网帧其中内容打包为bp包，在DTN网络中进行转发，打包好的bp包会被传输给链路接入模块以进行转发；bp接收、解析模块，从DTN网络中接收bp包、并加以解析从而得到其中内容，得到的内容会被传输给数据发送模块；数据发送模块，用于将从bp接收、解析模块中得到的内容继续发往目标ip节点。

【技术特征摘要】
1.一种面向DTN/IP协议栈的网络连通设备，其特征在于，包括：链路接入模块，从链路中收发数据，负责将接收到的数据交给抓帧、解析模块，将从数据发送模块中得到的数据包或者从bp打包转发、模块中得到bp包发送到物理链路中；抓帧、解析模块，用于抓取链路中以太网帧并进行解析，并将解析出的内容传输给bp打包、转发模块；bp打包、转发模块，将抓取到的以太网帧其中内容打包为bp包，在DTN网络中进行转发，打包好的bp包会被传输给链路接入模块以进行转发；bp接收、解析模块，从DTN网络中接收bp包、并加以解析从而得到其中内容，得到的内容会被传输给数据发送模块；数据发送模块，用于将从bp接收、解析模块中得到的内容继续发往目标ip节点。2.根据权利要求1所述的网络连通设备，其特征在于，所述抓帧、解析模块的具体实现如下：步骤1，打开网络接口，连接该模块与链路接入模块；步骤2，对数据链路中发往指定ip的以太网帧进行循环抓帧，调用并以16进制数的形式表示其中获取的所含内容；步骤3，调用回调函数，在每次抓取一个以太网帧后运行，以太网帧内容以16进制数形式发送给bp打包、转发模块。3.根据权利要求1所述的网络连通设备，其特征在于，所述bp打包、转发模块的具体实现如下：步骤1，将接收到的16进制数据打包为bp包；步骤2，通过CGR动态路由算法，计算bp包于DT...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏松杰，朱人杰，程浩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32