一种高可靠以太网网络传输方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高可靠以太网网络传输方法和系统，属于网络技术领域。本发明专利技术采用数据冗余校验的方法，在计算机网络数据的发送端，通过接收网络层数据，计算数据校验值，将数据和校验数据同步发往接收端。在接收端，通过数据和校验值的校验计算还原数据，从而可以在不依赖冗余链路的情况下实现以太网数据的可靠传输。传输。传输。

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠以太网网络传输方法和系统


[0001]本专利技术属于网络
，具体涉及一种高可靠以太网网络传输方法和系统。

技术介绍

[0002]目前以太网仍然是主要的数据链路层传输协议，随着工业互联网、车联网等领域对计算机网络传输可靠性的要求日益提高，一些应用场景中提出了“零丢包”的需求。而在计算机网络协议的设计上，数据链路层和网络层协议不提供可靠传输，可靠传输需要通过传输层协议实现。而传输层协议提供的可靠传输是基于重传机制，实时性较差，不能够满足高实时性需求的工业4.0等场景。
[0003]基于这种高可靠高实时的网络传输需求，一些高可靠协议被开发出来。例如Parallel Redundancy Protocol(并行冗余协议)，通过采用并行的冗余线程传输提供高可靠性。但是这种网络技术需要通过网络链路冗余的方式实现，而且需要特殊的设备支持，成本过高，难以大面积推广使用。如何设计一种低成本的高可靠以太网网络传输方法，仍是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术要解决的技术问题是：如何设计一种高可靠网络传输方法和系统，以实现在现有以太网环境下高可靠的网络传输，有效解决以太网传输丢包的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高可靠以太网网络传输系统，包括网络层数据处理模块，数据分解模块、校验计算模块，数据重组模块和链路层数据处理模块；
[0008]其中，在数据发送端，所述网络层数据处理模块用于从网络协议栈的网络层获取网络层的数据包；所述数据分解模块用于将所述数据包以模除2的方式分解为2份，即2份数据帧；所述校验计算模块，用于对来自数据分解模块的2份数据进行异或计算获得校验数据作为第3份数据，即1份校验帧；所述链路层数据处理模块用于将2份数据帧和1份校验帧输出给网络协议栈的数据链路层；
[0009]在数据接收端，所述链路层数据处理模块用于从数据链路层获取数据帧；所述数据重组模块用于将来自链路层数据处理模块的数据帧重组，如果收到2个数据帧，则直接将2个数据帧根据模除顺序进行重组还原数据，如果收到1个数据帧和1个校验帧，则通过该数据帧与校验帧异或还原另一个数据帧，并将两个数据帧重组还原出数据，由网络层数据处理模块将还原出的网络层数据包输出给网络协议栈的网络层。
[0010]优选地，所述数据包为IP数据包。
[0011]本专利技术还提供了一种利用所述系统实现的高可靠以太网网络传输方法。
[0012]优选地，该方法包括以下步骤：
[0013]在数据发送端，所述网络层数据处理模块从网络协议栈的网络层获取网络层的数
据包；所述数据分解模块将所述数据包以模除2的方式分解为2份，即2份数据帧；所述校验计算模块，对来自数据分解模块的2份数据进行异或计算获得校验数据作为第3份数据，即1份校验帧；所述链路层数据处理模块将2份数据帧和1份校验帧输出给网络协议栈的数据链路层；
[0014]在数据接收端，所述链路层数据处理模块从数据链路层获取数据帧；所述数据重组模块将来自链路层数据处理模块的数据帧重组，如果收到2个数据帧，则直接将2个数据帧根据模除顺序进行重组还原数据，如果收到1个数据帧和1个校验帧，则通过该数据帧与校验帧异或还原另一个数据帧，并将两个数据帧重组还原出数据，由网络层数据处理模块将还原出的网络层数据包输出给网络协议栈的网络层。
[0015]优选地，所述网络层数据处理模块从网络协议栈的网络层获取IP数据包后，提取IP数据包中的IP负载部分。
[0016]优选地，所述数据分解模块将所述数据包以模除2的方式分解为2份具体为：将IP负载数据以字节为单位，根据字节的顺序，模除2，分为两份，即奇数字节为1份，偶数字节为1份，如果负载部分为奇数，则通过补0构成偶数字节。
[0017]优选地，所述链路层数据处理模块将2份负载数据和1份负载数据的校验值均添加原IP包头，并在负载尾部添加标签数据，得到2份负载数据和1份校验值，提交给数据链路层，其中标签数据长度1个字节，奇数负载标签为0F，偶数负载标签为F0，校验值标签为FF。
[0018]优选地，所述链路层数据处理模块从数据链路层在定时器规定范围内接收以太网帧，提取以太网帧的负载部分，如果规定定时器范围内接收到IP序列号相同的2个或以上的帧，则将帧内负载提取。
[0019]优选地，所述数据重组模块将来自链路层数据处理模块的数据帧重组时，将提取的负载，根据尾部的1个字节的标识符进行区分，其中标识符为0F的为奇数负载，标识符为F0的为偶数负载，标识符为FF的为校验值，如果收到了2个负载数据，则直接将数据重组；如果收到了奇数组数据和校验值，则先计算出偶数组数据，再将数据重组，如果收到了偶数组数据和校验值，则计算出奇数组数据再进行数据重组。
[0020]优选地，所述网络层数据处理模块将重组的负载数据封装元IP包头，作为IP数据包提交给网络层。
[0021](三)有益效果
[0022]本专利技术采用数据冗余校验的方法，在计算机网络数据的发送端，通过接收网络层数据，计算数据校验值，将数据和校验数据同步发往接收端。在接收端，通过数据和校验值的校验计算还原数据，从而可以在不依赖冗余链路的情况下实现以太网数据的可靠传输。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的高可靠以太网网络传输系统基本框架示意图；
[0024]图2为本专利技术的数据可靠发送流程图；
[0025]图3为本专利技术的数据接收验证流程图；
[0026]图4为本专利技术的数据分解图。
01 01 01 01 01 01 01 01 01 01。
[0039]4)封装新的IP数据包。
[0040]将2份负载数据和1份负载数据的校验值均添加原IP包头，并在负载尾部添加标签数据，标签数据长度1个字节，奇数负载标签为0F,偶数负载标签为F0，校验值标签为FF。
[0041]5)将负载数据和校验值提交给数据链路层
[0042]将步骤4生成的2份负载数据和1份校验值，提交给数据链路层，封装为以太网帧发送到网络中。
[0043]以IP数据包发送和接收为例，本专利技术的一种高可靠以太网网络传输方法的可靠接收步骤如图3所示：
[0044]1’
)从数据链路层接收数据帧
[0045]系统从数据链路层接收以太网帧，提取以太网帧的负载部分，一种高可靠以太网网络传输系统将在定时器规定范围内接收以太网帧，如果规定定时器范围内接收到IP序列号相同的2个或以上的帧，则将帧内负载提取。
[0046]2’
)将以太网负载数据重组
[0047]参考图4，将步骤1
’
提取的负载，根据尾部的1个字节的标识符进行区分，其中标识符为0F的为奇数负载，标识符为F0的为偶数负载，标识符为FF的为校验值。如果收到了2个负载数据，例如C2 20 56 C2 2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高可靠以太网网络传输系统，其特征在于，包括网络层数据处理模块，数据分解模块、校验计算模块，数据重组模块和链路层数据处理模块；其中，在数据发送端，所述网络层数据处理模块用于从网络协议栈的网络层获取网络层的数据包；所述数据分解模块用于将所述数据包以模除2的方式分解为2份，即2份数据帧；所述校验计算模块，用于对来自数据分解模块的2份数据进行异或计算获得校验数据作为第3份数据，即1份校验帧；所述链路层数据处理模块用于将2份数据帧和1份校验帧输出给网络协议栈的数据链路层；在数据接收端，所述链路层数据处理模块用于从数据链路层获取数据帧；所述数据重组模块用于将来自链路层数据处理模块的数据帧重组，如果收到2个数据帧，则直接将2个数据帧根据模除顺序进行重组还原数据，如果收到1个数据帧和1个校验帧，则通过该数据帧与校验帧异或还原另一个数据帧，并将两个数据帧重组还原出数据，由网络层数据处理模块将还原出的网络层数据包输出给网络协议栈的网络层。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据包为IP数据包。3.一种利用权利要求2所述系统实现的高可靠以太网网络传输方法。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：在数据发送端，所述网络层数据处理模块从网络协议栈的网络层获取网络层的数据包；所述数据分解模块将所述数据包以模除2的方式分解为2份，即2份数据帧；所述校验计算模块，对来自数据分解模块的2份数据进行异或计算获得校验数据作为第3份数据，即1份校验帧；所述链路层数据处理模块将2份数据帧和1份校验帧输出给网络协议栈的数据链路层；在数据接收端，所述链路层数据处理模块从数据链路层获取数据帧；所述数据重组模块将来自链路层数据处理模块的数据帧重组，如果收到2个数据帧，则直接将2个数据帧根据模除顺序进行重组还原数据，如果收到1个数据帧和1个校验...

【专利技术属性】
技术研发人员：海然，单联强，师文杰，阚凯军，
申请(专利权)人：北京计算机技术及应用研究所，
类型：发明
国别省市：