硬件辅助测速系统技术方案

本发明专利技术提供一种硬件辅助测速系统，其包括硬件辅助测速模块(“HW_NAT模块”)，可对报文进行网络地址转换的转发，可修改MAC、IP、或端口号等信息，并可对报文计算IP层、TCP层、UDP层各自的校验和。本发明专利技术的测速辅助系统实现在芯片中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
硬件辅助测速系统


[0001]本专利技术有关于智能网关测速系统，特别是有关于一种硬件辅助测速系统。

技术介绍

[0002]网关(gateway)是用于电信网络的网络硬件，其允许数据(data)自一离散网络移动至另一离散网络。网关扮演“不相似网络”，例如局域网(local area network，LAN)及广域网(wide area network，WAN)等不同层次的网络的共同接入点。网关使用多个协议进行通信，并可操作于开放式系统互联通信参考模型(open systems interconnection model，OSI模型)的七层的任何一层。
[0003]OSI模型的七层分别是：应用层(application layer)、表达层(presentation layer)、会话层(session layer)、传输层(transport layer)、网络层(network layer)、数据链路层(data link Layer)、及物理层(physical layer)。其中，传输层会将传输表头加入数据，以形成数据包；传输表头包括例如传输控制协议(transmission control protocol，TCP)信息。网络层提供数据的寻址及路由，会将网络表头加至数据包，以形成分组；网络表头包括例如互联网协议(internet protocol，IP)信息。数据链路层在两个网络之间管理数据链路的建立、维持、及释放，其又分为二子层：逻辑链路控制(logical link control，LLC)子层及介质访问控制(media access control，MAC)子层。
[0004]TCP/IP协议族则将OSI模型的七层简化为应用层、传输层、网络互连层(internet layer)、及网络接口层(link layer)。
[0005]图1显示智能网关测速的组网环境示意图。
[0006]典型地，智能网关51通过互联网52通信于服务器53。智能网关测速是指对于网关的WAN侧的带宽(bandwidth)大小进行测速的功能。目前，这种功能都实现于OSI模型的应用层。测速应用程序，无论是接收或发送报文(message)，都会经过完整的网络协议栈(protocol stack)。网络协议栈的主要工作包括：与WAN侧的服务器，以传输控制协议完成握手；与WAN侧的服务器完成超文本传输协议(hypertext transfer protocol，HTTP)交互、及与WAN侧的服务器完成数据交互。
[0007]以在测速应用程序上行发送报文为例，诚如前述，OSI模型(或TCP/IP协议族)的一层或多层会将各自的信息写入报文(数据包)：应用层会写入部分数据，TCP层会完成其TCP头的构造，IP层会完成其IP头的构造，而MAC层会完成报文MAC头的构造。最终，构造完成的报文，通过驱动发送至硬件，再由硬件发送出去。
[0008]目前，无源光纤网络(passive optical network，PON)得到普遍应用。1G PON智能网关的上下行最大带宽可达到1000Mbps。国内运行商测试规范要求测速结果必须达到最大带宽的90％以上，也即900Mbps+。
[0009]典型地，可使用软件实现整个报文收发的测速，但其效率较低，且会占用较多的CPU资源，其下载测速结果可达到900Mbps+，但上传速率却只有200Mbps+。
[0010]由此可见，确实有必要提出一种改良方案，以提升智能网关测速的效率。

技术实现思路

[0011]有鉴于此，本专利技术提供一种硬件辅助测速系统，其包括硬件辅助测速模块(以下简称为“HW_NAT模块”或“硬件”)，可对报文进行网络地址转换(network address translation，NAT)的转发，可修改MAC、IP、或端口号(port number)等信息，并可对报文计算IP层、TCP层、UDP层各自的校验和(checksum)。本专利技术的测速辅助系统实现在芯片中。
[0012]因此，根据本专利技术的一种观点所提供的硬件辅助测速系统包括一硬件辅助测速模块(HW_NAT模块)，其组态成执行一硬件辅助测速步骤集，该硬件辅助测速步骤集包括步骤S1：计算一报文的一互联网协议(IP)层校验和及一传输控制协议(TCP)层校验和。
[0013]可选地或优选地，该硬件辅助测速步骤集还包括步骤S2：将一真实介质访问控制(MAC)层信息写入该报文。
[0014]可选地或优选地，该硬件辅助测速步骤集还包括步骤S3：将一点对点协议(point
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point protocol，PPP)信息及一虚拟区域(virtual local area network，VLAN)信息写入该报文。
[0015]可选地或优选地，该硬件辅助测速步骤集还包括步骤S4：将一传输容器(transmission container，TCONT)信息及一吉比特无源光纤网络封装模端口(gigabit passive optical network encapsulation mode port，GEMPORT)信息写入该报文。
[0016]可选地或优选地，该硬件辅助测速步骤集还包括步骤S5：将该报文发送出去。
[0017]可选地或优选地，本专利技术的硬件辅助测速系统还包括一处理器，其组态成以一测速软件执行一软件测试步骤集，该软件测试步骤集包括：
[0018]步骤P1：向一存储器申请一报文空间以存储该报文；
[0019]步骤P2：将数据写入该报文；
[0020]步骤P3：将一TCP头信息写入该报文，但省略计算一TCP层校验和；及
[0021]步骤P4：将一IP头信息写入该报文，但省略计算一IP层校验和。
[0022]可选地或优选地，该软件测试步骤集还包括步骤P5：将一虚假MAC层信息写入该报文。
[0023]可选地或优选地，该软件测试步骤集还包括步骤P6：将该报文发送至一驱动，例如，一直接存储器访问(direct memory access，DMA)驱动。
[0024]通常，该软件测试步骤集执行于该硬件辅助测速步骤集前。
[0025]再者，为了进一步提升至能测速功能的上行性能，测速功能的实现可从应用层移植至驱动层，以避免报文在协议栈之间层层转发而造成效率低下的现象。
[0026]对此，可选地或优选地，该软件测试步骤集执行于一网络接口层的一驱动层。
[0027]此外，为了借助硬件实现报文组装的部分工作，还需要在报文交互的开始阶段，对硬件配置正确的信息，才可使硬件正确地工作。也即，软件与硬件之间需要先行配合。
[0028]对此，可选地或优选地，本专利技术的硬件辅助测速系统还组态成执行一配合步骤集，该配合步骤集包括：
[0029]步骤Q1：由该测速软件将该报文发送到该硬件辅助测速模块；
[0030]步骤Q2：由该硬件辅助测速模块计算该报文的一校验值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬件辅助测速系统，其特征在于，包括：一硬件辅助测速模块，该硬件辅助测速模块组态成执行一硬件辅助测速步骤集，该硬件辅助测速步骤集包括：步骤S1：计算一报文的一互联网协议(IP)层校验和及一传输控制协议(TCP)层校验和；以及一处理器，该处理器组态成以一测速软件执行一软件测试步骤集，该软件测试步骤集包括：步骤P3：将一TCP头信息写入该报文，但省略计算该TCP层校验和；及步骤P4：将一IP头信息写入该报文，但省略计算该IP层校验和。2.如权利要求1所述的硬件辅助测速系统，其特征在于，该硬件辅助测速步骤集还包括步骤S2：将一真实介质访问控制(MAC)层信息写入该报文。3.如权利要求1所述的硬件辅助测速系统，其特征在于，该硬件辅助测速步骤集还包括步骤S3：将一点对点协议(PPP)信息及一虚拟区域(VLAN)信息写入该报文。4.如权利要求1所述的硬件辅助测速系统，其特征在于，该硬件辅助测速步骤集还包括步骤S4：将一传输容器(TCONT)信息及一吉比特无源光纤网络封装模端口(GEMPORT)信息写入该报文。5.如权利要求1所述的硬件辅助测速系统，其特征在于，该软件测试步骤集还包括：步骤P2：将数据写入该报文。6.如权利要求1所述的硬件辅助测速系统，其特征在于，该软件测试步骤集还包括步骤P5：将一虚假MAC层信息写入该报文...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫俊，居奔，
申请(专利权)人：达发科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：