出栈网络处理器及网络数据出栈处理方法技术

本发明专利技术实施例提供一种出栈网络处理器及网络数据出栈处理方法，该网络处理器包括：存储模块，包括报头存储器及载荷存储器，用于分别存储协议报头和数据载荷；成帧模块，用于根据操作指令从存储模块中获取对应协议报头和数据载荷，并对获取的协议报头进行预设部位的替换或插入操作后，输出待校验数据帧；校验模块，用于对所述待校验数据帧进行校验后，得到校验结果；所述成帧模块，还用于根据所述待校验数据帧和所述校验结果，得到最终数据帧，并输出到网络。该网络处理器无需对整个最终数据帧进行存储后发送，能够减小因存储导致的延时。且通过网络硬件模块实现，能够有效减小计算延时。

Stack out network processor and stack out processing method of network data

【技术实现步骤摘要】
出栈网络处理器及网络数据出栈处理方法
本专利技术涉及通信系统中的转发
，尤其涉及一种出栈网络处理器及网络数据出栈处理方法。
技术介绍
网络处理器(NP)是一种可编程的设备，可以在线速下实时处理网络中的数据包和数据帧，广泛用于移动通信，宽带通信，接入通信，工业控制等。网络处理器也分为入栈处理器和出栈处理器两种，入栈处理器是对网络数据进行拆包，对报头信息进行拆解、分析、处理以得到最终有用信息；而出栈处理器则是将报头信息经过计算后封装在数据载荷上形成新的报文，并将报文发送出去。网络处理器分为快通路处理器和慢通路处理器，快通路处理器完成拆包和打包的实时处理，慢通路处理器负责路由等网络控制和质量等管理。传统的快通路处理器是基于ASIC的设计方法，处理器速度快但是不可编程，灵活性不够高。如今的网络传输机制是复杂且分层的，比如链路层的Ethernet、ATM、PPTP协议，网络层的IP、MPLS、ICMP、ARP协议，传输层的TCP、UDP协议等。随着网络技术的发展，更多的协议逐渐产生或者不断改进，比如用于工业以太网的EtherCAT、Profinet实时网络协议，PON网络所使用的GFP、MPCP协议等。网络处理器能够在每个数据包上进行复杂和灵活处理的能力，具有跨层处理的能力，使得其成为当代一种合适且简单的网络设备的开发方案。面向工业控制的实时网络协议需要被整合，EtherCAT，Profinet等工业实时网络虽然已经在工业控制取得了巨大的市场份额，但不能互联互通，难以适应未来柔性制造的要求。新的网络处理器需要具备整合多种网络协议的能力，通过可编程性，支持多种网络协议。在网络处理器的处理过程中，尤其是实时工控网络中，传输系统的延迟往往来自于主机的封装过程。在封装过程中，降低延迟将会有效得降低整个系统的延迟，提高工控系统性能。一般用主机完成的网络封装功能都是在通用处理器上运行软件，在存储的基础上，将数据报头与载荷完全存储后封装成数据包，需要等待整个报文准备完毕后发送，系统延迟很大。同时，软件引起的延迟不定性也不容忽视。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种出栈网络处理器及网络数据出栈处理方法。第一方面，本专利技术实施例提供一种出栈网络处理器，包括：存储模块，包括报头存储器及载荷存储器，用于分别存储协议报头和数据载荷；成帧模块，用于根据操作指令从存储模块中获取对应协议报头和数据载荷，并对获取的协议报头进行预设部位的替换操作后，输出待校验数据帧；校验模块，用于对所述待校验数据帧进行校验后，得到校验结果；所述成帧模块，还用于根据所述待校验数据帧和所述校验结果，得到最终数据帧，并输出到网络。第二方面，本专利技术实施例提供一种网络数据出栈处理方法，包括：一种网络数据出栈处理方法，其特征在于，包括：成帧模块根据收到的第一操作指令，从存储模块中获取对应协议报头和数据载荷；成帧模块根据收到的第二操作指令，对获取的协议报文和数据载荷进行预设部位的替换操作后，输出待校验数据帧至校验模块；校验模块对所述待校验数据帧进行校验后，将校验结果发送至成帧模块；所述成帧模块，根据所述待校验数据帧和所述校验结果，得到最终数据帧，并输出到网络。本专利技术实施例提供的出栈网络处理器及网络数据出栈处理方法，成帧模块根据操作指令从存储模块中获取对应协议报头和数据载荷，根据操作指令进行预设部位的替换操作后，输出进行校验，无需先得到最终数据帧并进行存储。成帧模块根据待校验数据帧和校验模块的校验结果，得到最终数据帧即发送，无需对整个最终数据帧进行存储后发送，能够减小因存储导致的延时。且通过网络硬件模块实现，能够有效减小计算延时。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的出栈网络处理器结构示意图；图2为本专利技术另一实施例提供的出栈网络处理器结构示意图；图3为本专利技术又一实施例提供的出栈网络处理器结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。新的通信技术要求更低的延迟，更广的连接，将网络控制和网络传输分开。在5G新协议中，需要使用低延迟高可靠性连接，提供面向车联网，工业控制等的广域物联网服务。这些服务要求具有极低的端到端延迟和最小的抖动，并提供极高的数据完整性保障。使用实时网络处理器可以有效降低网络传输延迟，提高网络运营能力。随着互联网通量的增大，家用网关也需要大通量、低延迟的网络处理器来保证高质量的网络传输，以提供诸如高清视频直播等的可靠服务。图1为本专利技术实施例提供的出栈网络处理器结构示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供一种出栈网络处理器，包括：存储模块1，其中存储器1包括报头存储器12及载荷存储器11，用于分别存储协议报头和数据载荷；成帧模块2用于根据操作指令从存储模块中获取对应协议报头和数据载荷，并对获取的协议报头进行预设部位的替换或插入操作后，输出待校验数据帧；校验模块，用于对所述待校验数据帧进行校验后，得到校验结果；所述成帧模块2还用于根据所述待校验数据帧和所述校验结果，得到最终数据帧，并输出到网络。本实施例中，以成帧模块由第一成帧器21和第二成帧器22构成为例进行说明。需要说明的是，第一成帧器21和第二成帧器22可为两个物理上分开的模块，也可以是一个模块分别实现对应的功能。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，校验模块包括校验和模块4及循环冗余校验模块3；所述校验和模块4用于完成checksum校验；所述循环冗余校验模块3用于完成并行CRC校验计算。以下以校验模块包括校验和模块4及循环冗余校验模块3为例进行说明。报头存储模器12用于存储管理的各种协议的报头信息，这些被地址标注的数据信息部分用于相应的功能模块计算或者替换，形成最终即时打包的数据报头，如第一成帧器21从报头存储器中获取相应报头进行部分替换或插入，校验和模块4从报头存储器中获取相应报头进行校验。载荷存储器11则存储网络协议的数据报文载荷。预设部位是根据操作指令确定的，如根据指令中的立即数替换报头存储器输出的默认值，根据操作指令中的立即数替换IPv4报文的总长度字段。替换的源数据，或插入的源数据根据指令确定，例如可以是校验模块的计算结果。成帧模块用于组合报头和报文，利用指令中的立即数，或者配置寄存器地址，或者crc的计算结果对报头进行一些替换操作，完成网络帧的封装。成帧模块由两个成帧器构成，其中第二个成帧器22用于根据循环冗余校验模块3和校验和模块4的结果，将报文载荷、原始报头、运算后的报头、以及报尾组成数据帧。校验和模块3完成checksum校验，如二进制反码并行加速计算的校验。循环冗余校验模块4进行并行CRC校验计算。根据待校验数据帧和校验结果，得到最终数据帧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种出栈网络处理器，其特征在于，包括：存储模块，包括报头存储器及载荷存储器，用于分别存储协议报头和数据载荷；成帧模块，用于根据操作指令从存储模块中获取对应协议报头和数据载荷，并对获取的协议报头进行预设部位的替换或插入操作后，输出待校验数据帧；校验模块，用于对所述待校验数据帧进行校验后，得到校验结果；所述成帧模块，还用于根据所述待校验数据帧和所述校验结果，得到最终数据帧，并输出到网络。

【技术特征摘要】
1.一种出栈网络处理器，其特征在于，包括：存储模块，包括报头存储器及载荷存储器，用于分别存储协议报头和数据载荷；成帧模块，用于根据操作指令从存储模块中获取对应协议报头和数据载荷，并对获取的协议报头进行预设部位的替换或插入操作后，输出待校验数据帧；校验模块，用于对所述待校验数据帧进行校验后，得到校验结果；所述成帧模块，还用于根据所述待校验数据帧和所述校验结果，得到最终数据帧，并输出到网络。2.根据权利要求1所述的出栈网络处理器，其特征在于，所述校验模块包括校验和模块及循环冗余校验模块；所述校验和模块，用于完成checksum校验；所述循环冗余校验模块，用于完成并行CRC校验计算。3.根据权利要求1所述的出栈网络处理器，其特征在于，还包括：输出管理模块，采用异步先入先出缓冲区，利用缓存将打包好的最终数据报文进行输出，以适配处理器和网线传输的异步时钟。4.根据权利要求3所述的出栈网络处理器，其特征在于，所述输出管理模块与物理接口连接，用于适配异步时钟域，并采用多于两级管道的先进先出异步寄存器对数据流进行处理，且每一管道的数据宽度乘以系统时钟大于入口比特率。5.根据权利要求1所述的出栈网络处理器，其特征在于，还包括：配置存储器，用于所述成帧模块对预设部位进行替换或插入操作时，提供配置信息。6.根据权利要求5所述的出栈网络处理器，其特征在于，还包括控制通路模块，所述控制通路模块包括：程序计数器，用于根据程序目标地址，生成PC指针；指令存储器，存储有指令集，用于根据PC指针，选取操作指令；译码器，用于对所述操作指令进行解码，并将操作指令输出到对应的功能模块；有限状态机，产生新的状态值用于程序计数器产生新的PC值；地址生成单元，根据每一功能模块的操作指令，获取对应的地址信息，所述地址信息用于获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大可，周信兵，刘劭晗，
申请(专利权)人：北京无极芯动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11