【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于可編程數(shù)據(jù)平面的tcp最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法及系統(tǒng)，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
技術(shù)介紹
1、隨著云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，其資源的使用需要根據(jù)用戶需求的變化動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和縮減，虛擬機(jī)在不同物理服務(wù)器之間的遷移成為常態(tài)，為了縮短開通時(shí)間并減少對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的影響，這種遷移需實(shí)現(xiàn)ip地址和mac地址的不變性，確保無縫遷移。這就要求云計(jì)算供應(yīng)商能夠在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，甚至在多個(gè)數(shù)據(jù)中心之間實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的無縫遷移，而傳統(tǒng)二層網(wǎng)絡(luò)在跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)的局限性使其難以支持大規(guī)模的虛擬化環(huán)境。此外，基于vlan的12位字段長(zhǎng)度，最多僅能支持4096個(gè)租戶，這一限制嚴(yán)重制約了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展能力。如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中虛擬機(jī)的互聯(lián)互通以及租戶隔離成為網(wǎng)絡(luò)靈虛亟待解決的問題。
2、在此背景下，虛擬局域網(wǎng)擴(kuò)展(vxlan，virtual?extensible?local-areanetwork)，通用路由封裝(gre，genetic?routing?encapsulation)等隧道技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過上述隧道能夠?qū)崿F(xiàn)相同租戶之間設(shè)備的跨三層網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，并且實(shí)現(xiàn)不同租戶之間的隔離，配合evpn(ethernet?virtual?private?network)等協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)相同租戶設(shè)備之間的隧道的自動(dòng)開通和維護(hù)。vxlan等隧道技術(shù)通過將二層幀封裝在三層報(bào)文中，使網(wǎng)絡(luò)具備跨越多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的能力。這種封裝技術(shù)使得數(shù)據(jù)中心能夠創(chuàng)建大規(guī)模的虛擬網(wǎng)絡(luò)，突破vlan數(shù)量的限制，極大提升了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。同時(shí)隧道技術(shù)提供了更好的網(wǎng)絡(luò)隔離和安全性。通過三
3、盡管vxlan、gre等隧道技術(shù)解決了許多傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的問題，但它們也帶來了新的挑戰(zhàn)。例如，隧道封裝引入了額外的報(bào)頭開銷，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包超出最大傳輸單元(mtu，maximum?transmission?unit)，從而需要進(jìn)行分片。為了解決這一問題，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的mtu進(jìn)行合理配置，并利用tcp的最大分段大小(mss，max?segment?size)選項(xiàng)進(jìn)行優(yōu)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種基于可編程數(shù)據(jù)平面的tcp最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法及系統(tǒng)，通過識(shí)別數(shù)據(jù)包封裝結(jié)構(gòu)判斷長(zhǎng)度是否超過端口mtu大小，動(dòng)態(tài)修正tcpsyn報(bào)文最大傳輸單元選項(xiàng)來通知對(duì)端設(shè)備調(diào)整數(shù)據(jù)包大小，動(dòng)態(tài)適應(yīng)不同隧道封裝結(jié)構(gòu)，最大化鏈路效率。
2、具體來說，本專利技術(shù)包括解析檢驗(yàn)?zāi)K、mss更新模塊、殘差計(jì)算模塊、路由模塊，利用可編程數(shù)據(jù)平面識(shí)別并分析tcpsyn報(bào)文，讀取tcp選項(xiàng)中最大傳輸單元字段，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)包隧道封裝結(jié)構(gòu)，確定mss的數(shù)值并修改，使用殘差計(jì)算tcp校驗(yàn)和后將數(shù)據(jù)包根據(jù)路由信息確定發(fā)送端口，能夠適應(yīng)mtu的大小降低因添加隧道首部導(dǎo)致報(bào)文長(zhǎng)度超限所造成的中間設(shè)備丟包。
3、本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
4、一種基于可編程數(shù)據(jù)平面的tcp最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整系統(tǒng)，包括解析校驗(yàn)?zāi)K、mss更新模塊、殘差計(jì)算模塊、路由模塊；
5、解析校驗(yàn)?zāi)K用于對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行包頭解析并對(duì)解析出mss選項(xiàng)的數(shù)據(jù)包計(jì)算tcp校驗(yàn)和殘差；所述包頭解析為根據(jù)預(yù)先定義的包頭首部以及解析規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)包信息進(jìn)行提取，填充至預(yù)先定義的包頭首部中，所述計(jì)算校驗(yàn)和殘差為使用rfc?1624的算法對(duì)tcp報(bào)文的checksum字段進(jìn)行部分字段的增量式更新，具體來說是將tcp報(bào)文校驗(yàn)和mss的value值置0并進(jìn)行增量式更新，記錄新的tcp校驗(yàn)和至元數(shù)據(jù)當(dāng)前tcp校驗(yàn)和殘差；
6、mss更新模塊用于對(duì)tcpmss選項(xiàng)中的value值進(jìn)行更新，殘差計(jì)算模塊用于根據(jù)新mss的value值計(jì)算出新的tcp校驗(yàn)和并更新至tcp?checksum字段中，路由模塊用于將報(bào)文根據(jù)表項(xiàng)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。
7、一種基于可編程數(shù)據(jù)平面的tcp最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，包括以下步驟：
8、(1)數(shù)據(jù)包進(jìn)入解析校驗(yàn)?zāi)K，篩選出滿足數(shù)據(jù)包為ipv6?tcpsyn數(shù)據(jù)包，并根據(jù)tcp首部長(zhǎng)度計(jì)算出tcp選項(xiàng)長(zhǎng)度，對(duì)tcp選項(xiàng)進(jìn)行解析，并在解析出mss選項(xiàng)時(shí)計(jì)算tcp校驗(yàn)和殘差，未解析出mss選項(xiàng)的數(shù)據(jù)包不計(jì)算tcp校驗(yàn)和殘差；
9、(2)數(shù)據(jù)包進(jìn)入mss更新模塊，篩選出解析mss選項(xiàng)并且封裝到隧道中的數(shù)據(jù)包，根據(jù)隧道的長(zhǎng)度和mtu的大小更新mss值，置位元數(shù)據(jù)tcp校驗(yàn)和更新標(biāo)志位；
10、(3)數(shù)據(jù)包進(jìn)入殘差計(jì)算模塊，判斷元數(shù)據(jù)tcp校驗(yàn)和更新標(biāo)志位是否置位，若是，使用當(dāng)前tcp校驗(yàn)和殘差和當(dāng)前mss值計(jì)算新的tcp校驗(yàn)和，并更新tcp校驗(yàn)和；若否，退出殘差計(jì)算模塊；
11、(4)數(shù)據(jù)包進(jìn)入路由模塊進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。
12、根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，步驟(1)中，篩選出滿足數(shù)據(jù)包為ipv6?tcpsyn數(shù)據(jù)包是指提取以太網(wǎng)幀類型，判斷是否為ipv6以太網(wǎng)幀類型eth_type_ip6，如果是則判斷ipv6首部中下一首部類型，如果不是則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；進(jìn)一步的，判斷ipv6首部中下一首部類型是指判斷ipv6首部中next_header字段是否為tcp報(bào)文類型tcp_type，如果是則判斷tcp標(biāo)志位syn是否置位，如果不是則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；進(jìn)一步的，判斷tcp標(biāo)志位是否置位是指提取tcp首部中的flags字段，判斷syn標(biāo)志位是否置1，如果置1則使用count計(jì)算tcp選項(xiàng)長(zhǎng)度，如果沒有置1則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；進(jìn)一步的，使用count計(jì)算tcp選項(xiàng)長(zhǎng)度是指提取tcp首部長(zhǎng)度字段，并使用元數(shù)據(jù)count存儲(chǔ)，tcp選項(xiàng)長(zhǎng)度＝4*tcp首部長(zhǎng)度字段值-20字節(jié)。首部長(zhǎng)度字段存儲(chǔ)的值*4獲取整個(gè)tcp首部長(zhǎng)度(字節(jié)為單位，包含tcp選項(xiàng))，獲取tcp選項(xiàng)字段長(zhǎng)度需要再減去tcp首部固定長(zhǎng)度20字節(jié)。
13、根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，步驟(1)中，對(duì)tcp選項(xiàng)進(jìn)行解析是指對(duì)tcp選項(xiàng)進(jìn)行循環(huán)解析，直到元數(shù)據(jù)count為0結(jié)束；其中解析步驟是在讀取當(dāng)前指針后一字節(jié)選項(xiàng)類型后使用不同類型的首部進(jìn)行讀取，并根據(jù)選項(xiàng)長(zhǎng)度修改元數(shù)據(jù)count的值，具體來說，其中，如果選項(xiàng)類型為0，則使用eol首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減1；如果選項(xiàng)類型為1，則使用nop首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減1；如果選項(xiàng)類型為2，則使用mss首部進(jìn)行讀取，計(jì)算減去mss值的校驗(yàn)和殘差，并將元數(shù)據(jù)count的值減4；如果選項(xiàng)類型為3，則使用wsopt首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減3；如果選項(xiàng)類型為4，則使用sack_p首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減2；如果選項(xiàng)類型為5，則使用sack首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減sack首部長(zhǎng)度；如果選項(xiàng)類型為8，則使用tsopt首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減10；如果本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于可編程數(shù)據(jù)平面的TCP最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于，包括解析校驗(yàn)?zāi)K、MSS更新模塊、殘差計(jì)算模塊、路由模塊；
2.一種基于可編程數(shù)據(jù)平面的TCP最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可編程數(shù)據(jù)平面的TCP最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，步驟(1)中，篩選出滿足數(shù)據(jù)包為IPv6?TCPSYN數(shù)據(jù)包是指提取以太網(wǎng)幀類型，判斷是否為IPv6以太網(wǎng)幀類型ETH_TYPE_IP6，如果是則判斷IPv6首部中下一首部類型，如果不是則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；判斷IPv6首部中下一首部類型是指判斷IPv6首部中Next_Header字段是否為TCP報(bào)文類型TCP_TYPE，如果是則判斷TCP標(biāo)志位SYN是否置位，如果不是則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；判斷TCP標(biāo)志位是否置位是指提取TCP首部中的Flags字段，判斷SYN標(biāo)志位是否置1，如果置1則使用count計(jì)算TCP選項(xiàng)長(zhǎng)度，如果沒有置1則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；使用count計(jì)算TCP選項(xiàng)長(zhǎng)度是指提取TCP首部長(zhǎng)度字段，并使用元數(shù)據(jù)count存儲(chǔ)，TCP選項(xiàng)長(zhǎng)度＝4*
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可編程數(shù)據(jù)平面的TCP最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，步驟(1)中，對(duì)TCP選項(xiàng)進(jìn)行解析是指對(duì)TCP選項(xiàng)進(jìn)行循環(huán)解析，直到元數(shù)據(jù)count為0結(jié)束；其中解析步驟是在讀取當(dāng)前指針后一字節(jié)選項(xiàng)類型后使用不同類型的首部進(jìn)行讀取，并根據(jù)選項(xiàng)長(zhǎng)度修改元數(shù)據(jù)count的值，其中，如果選項(xiàng)類型為0，則使用EOL首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減1；如果選項(xiàng)類型為1，則使用NOP首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減1；如果選項(xiàng)類型為2，則使用MSS首部進(jìn)行讀取，計(jì)算減去MSS值的校驗(yàn)和殘差，并將元數(shù)據(jù)count的值減4；如果選項(xiàng)類型為3，則使用WSOPT首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減3；如果選項(xiàng)類型為4，則使用SACK_P首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減2；如果選項(xiàng)類型為5，則使用SACK首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減SACK首部長(zhǎng)度；如果選項(xiàng)類型為8，則使用TSOPT首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減10；如果選項(xiàng)類型為其他，則使用變長(zhǎng)首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減指針后移兩字節(jié)長(zhǎng)度的值，其中指針代表當(dāng)前數(shù)據(jù)包解析位置；如果解析到MSS選項(xiàng)，需要計(jì)算校驗(yàn)和殘差并退出解析校驗(yàn)?zāi)K；所述計(jì)算校驗(yàn)和殘差為使用RFC?1624的算法對(duì)TCP報(bào)文的checksum字段進(jìn)行部分字段的增量式更新，具體來說是將TCP報(bào)文校驗(yàn)和MSS的Value值置0并進(jìn)行增量式更新，記錄新的TCP校驗(yàn)和至元數(shù)據(jù)當(dāng)前TCP校驗(yàn)和殘差。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可編程數(shù)據(jù)平面的TCP最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，步驟(2)中，篩選出解析MSS選項(xiàng)是指選取MSS首部為有效狀態(tài)的數(shù)據(jù)包，篩選封裝到隧道中的數(shù)據(jù)包是指選取元數(shù)據(jù)中隧道標(biāo)志位置位的數(shù)據(jù)包，具體的，元數(shù)據(jù)指的是數(shù)據(jù)包在處理過程中自定義的邊帶數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可編程數(shù)據(jù)平面的TCP最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，步驟(2)中，根據(jù)隧道的長(zhǎng)度和MTU的大小更新MSS值是指獲取接口的最大傳輸單元MTU，根據(jù)元數(shù)據(jù)隧道標(biāo)志位判斷具體的封裝類型，計(jì)算出具體的MSS值，具體的，如果元數(shù)據(jù)隧道標(biāo)志位為VXLAN隧道，MSS更新為：MTU-VXLAN_MAX；如果元數(shù)據(jù)隧道標(biāo)志位為GRE隧道，MSS更新為：MTU-GRE_MAX；其中上述VXLAN_MAX代表VXLAN隧道增加最大開銷字節(jié)長(zhǎng)度，GRE_MAX代表GRE隧道增加最大開銷的字節(jié)長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可編程數(shù)據(jù)平面的TCP最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，步驟(2)中，置位元數(shù)據(jù)TCP校驗(yàn)和更新標(biāo)志位是指將元數(shù)據(jù)中TCP校驗(yàn)和更新標(biāo)志位置位，其默認(rèn)值為不置位。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可編程數(shù)據(jù)平面的TCP最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，步驟(3)中，用當(dāng)前TCP校驗(yàn)和殘差和當(dāng)前MSS值計(jì)算新的TCP校驗(yàn)和是指使用RFC1624的算法將MSS的Value和當(dāng)前TCP校驗(yàn)和殘差進(jìn)行增量式更新，并計(jì)算出新的TCP校驗(yàn)和。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于可編程數(shù)據(jù)平面的tcp最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于，包括解析校驗(yàn)?zāi)K、mss更新模塊、殘差計(jì)算模塊、路由模塊；
2.一種基于可編程數(shù)據(jù)平面的tcp最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可編程數(shù)據(jù)平面的tcp最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，步驟(1)中，篩選出滿足數(shù)據(jù)包為ipv6?tcpsyn數(shù)據(jù)包是指提取以太網(wǎng)幀類型，判斷是否為ipv6以太網(wǎng)幀類型eth_type_ip6，如果是則判斷ipv6首部中下一首部類型，如果不是則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；判斷ipv6首部中下一首部類型是指判斷ipv6首部中next_header字段是否為tcp報(bào)文類型tcp_type，如果是則判斷tcp標(biāo)志位syn是否置位，如果不是則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；判斷tcp標(biāo)志位是否置位是指提取tcp首部中的flags字段，判斷syn標(biāo)志位是否置1，如果置1則使用count計(jì)算tcp選項(xiàng)長(zhǎng)度，如果沒有置1則進(jìn)入路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)；使用count計(jì)算tcp選項(xiàng)長(zhǎng)度是指提取tcp首部長(zhǎng)度字段，并使用元數(shù)據(jù)count存儲(chǔ)，tcp選項(xiàng)長(zhǎng)度＝4*tcp首部長(zhǎng)度字段值-20字節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可編程數(shù)據(jù)平面的tcp最大傳輸單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)整方法，其特征在于，步驟(1)中，對(duì)tcp選項(xiàng)進(jìn)行解析是指對(duì)tcp選項(xiàng)進(jìn)行循環(huán)解析，直到元數(shù)據(jù)count為0結(jié)束；其中解析步驟是在讀取當(dāng)前指針后一字節(jié)選項(xiàng)類型后使用不同類型的首部進(jìn)行讀取，并根據(jù)選項(xiàng)長(zhǎng)度修改元數(shù)據(jù)count的值，其中，如果選項(xiàng)類型為0，則使用eol首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減1；如果選項(xiàng)類型為1，則使用nop首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減1；如果選項(xiàng)類型為2，則使用mss首部進(jìn)行讀取，計(jì)算減去mss值的校驗(yàn)和殘差，并將元數(shù)據(jù)count的值減4；如果選項(xiàng)類型為3，則使用wsopt首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減3；如果選項(xiàng)類型為4，則使用sack_p首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減2；如果選項(xiàng)類型為5，則使用sack首部進(jìn)行讀取，并將元數(shù)據(jù)count的值減s...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：國興昌，王宇亮，李宗鵬，李康，高龍琛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：泉城省實(shí)驗(yàn)室，
類型：發(fā)明
國別省市：
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