专利名称：基于以太网的节点间传输性能在线获取方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络节点间传输性能获取方法，尤其是涉及基于以太网的节点间传输性能在线获取方法和装置。
背景技术：
现有通信设备，如交换机、路由器等，是通过支持远端网络监视RMON(RemoteNetwork Monitoring)、管理信息库MIB1(Management Information Base)、管理信息库MIB2的以太网管理信息库来加强对以太网性能的监控。这些信息库的标准化工作，都是由IETF组织负责。如图1，每个通信设备只能监控各自节点的流量与错包等性能指标。即使是高端交换机或路由器，可以实现设备间的以太网的统一网管，也只能实现对多个网络节点的独立指标(如流量、错包等)的监控。但它们都不能获得节点间的以太网传输性能指标，如节点1与节点2之间数据的转发时延、丢包率等指标。
在现有技术中，节点间的传输指标是通过专用获取仪进行测量的。但这些获取仪表只能中断业务进行测量，而且只能在一端进行获取，需要将传输通道环回。如图2，获取仪表在设备A处获取节点1和节点2的传输特性，需要中断节点1和节点2的业务，才能测量得到转发时延、丢包率等指标。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提出了一种基于以太网的节点间传输性能在线获取方法和装置。所述的方法可以在不中断业务的情况下测量和获取节点间传输性能指标，所述的装置可以嵌入到通信设备内部，也可以作为独立设备插入到通信设备之间的连接的网络上使用。本发明的一种基于以太网的节点间传输性能在线获取方法是这样实现的，所述的方法包括步骤接收从传输网络上来的包含接收的特征帧和用户数据帧的数据；从上述的数据中，根据帧格式中的特征码将接收的特征帧剥离出来，其余的帧为用户数据帧，通过以太网芯片发送到用户接口；由特征帧分析模块对剥离出来的接收的特征帧进行分析，提取出帧内容中的信息，并将请求帧的请求送到反弹模块中；反弹模块根据请求帧，采用“反弹机制”，产生应答帧，所述的“反弹机制”是针对对端的每个请求帧，都产生一个对应的应答帧，“反弹”给对端，被反弹的应答帧，在内容上，包含了对应的请求帧的信息，并增加了本端由数据分析模块产生的传输性能信息，形成特征帧的内容；以太网的首部进行媒体访问控制MAC地址倒换或IP首部的IP地址倒换和协议变动，成为特征帧的首部；特征帧组装模块将应答帧或本端发送的请求帧，组装成完整的特征帧，送到插入模块；插入模块将特征帧插入到从以太网芯片通过内部接口来的数据流之中，产生的数据通过内部接口传送到传输芯片，然后通过传输网络接口发送到网络，这个插入模块可以精确记录发送的特征帧在数据中帧序列的位置以及插入等待的时间，所述的内部接口是以太网芯片或其它传输芯片的连接接口，可以是IEEE标准的介质无关接口MII，串行介质无关接口SMII，G比特介质无关接口GMII或精简介质无关接口RMII。
所述的基于以太网的节点间传输性能在线获取装置包括分离模块，用于通过内部接口从传输芯片接收来至传输网络接口的包含接收的特征帧和用户数据帧的数据，从上述的数据中，根据帧格式中的特征码将接收的特征帧剥离出来，其余的帧为用户数据帧，通过以太网芯片发送到用户接口；特征帧分析模块，用于对剥离出来的特征帧进行分析，提取出帧内容中的信息，并将请求帧的请求送到反弹模块中；反弹模块，用于根据请求帧的内容，采用“反弹机制”，产生应答帧，所述的“反弹机制”是针对对端的每个请求帧的内容，都产生一个对应的应答帧，“反弹”给对端，被反弹的应答帧，在内容上，包含了对应的请求帧的信息，并增加了本端由数据分析模块产生的传输性能信息，形成特征帧的内容；以太网的首部进行媒体访问控制MAC地址倒换或IP首部的IP地址倒换和协议变动，成为特征帧的首部；特征帧组装模块，该模块与反弹模块和插入模块连接，用于将应答帧或本端发送的请求帧，组装成完整的特征帧，送到插入模块；插入模块，用于将特征帧插入到以太网芯片通过内部接口来的数据流之中，产生的数据通过内部接口传送到传输芯片，然后通过传输网络接口发送到网络，这个插入模块可以精确记录发送的特征帧在数据中帧序列的位置以及插入等待的时间。
内部接口，该接口是与以太网芯片或其它传输芯片的连接接口，是IEEE标准的介质无关接口MII，串行介质无关接口SMII，G比特介质无关接口GMII或精简介质无关接口RMII。
本发明的方法优点是基于以太网的、在线(不中断业务)的测量和可捕获完整的传输性能指标。所述的装置在网络中的应用既可以嵌入到通信设备内部，也可以作为独立设备插入到通信设备之间使用，使用方便，同时不影响正常的通信业务。
图1是现有技术中可获取独立节点性能的设备在网络中的应用示意图；图2是现有技术中中断业务，对网络连接性能进行测量的测试仪表在网络中的应用示意图；图3是本发明的获取节点间传输性能的装置在网络中的应用示意图；图4是本发明的基于以太网的节点间传输性能在线获取装置构成示意图；图5是本发明中的特征帧的帧结构示意图。
具体实施例方式
图1是现有技术中可获取独立节点性能的设备在网络中的应用示意图。如图1所示，每个通信设备只能监控各自节点的流量与错包等性能指标。即使是高端交换机或路由器，可以实现设备间的以太网的统一网管，也只能实现对多个网络节点的独立指标(如流量、错包等)的监控。但它们都不能获得于节点间的以太网传输性能指标，如节点1与节点2之间数据的转发时延、丢包率等指标。
图2是现有技术中中断业务，对网络连接性能进行测量的测试仪表在网络中的应用示意图。如图2所示，在现有技术中，节点间的传输指标是通过专用获取仪进行测量的。但这些获取仪表只能中断业务进行测量，而且只能在一端进行获取，需要将传输通道环回。如图2，获取仪表在设备A处获取节点1和节点2的传输特性，需要中断节点1和节点2的业务，并需要新增加一条回路才能测量得到转发时延、丢包率等指标。
图3是本发明的获取节点间传输性能的装置在网络中的应用示意图。如图3所示，本发明的一种基于以太网的、在线(不中断业务)的获取节点间传输性能指标的方法及装置在网络中的应用示意图。这种装置在网络中的应用类似图1，简化示意图如图3。它可以嵌入到通信设备内部，也可以作为独立设备插入到通信设备之间，连接到网络上。
图4是本发明的基于以太网的节点间传输性能在线获取装置构成示意图。如图4所示，基于以太网的节点间传输性能在线获取方法和装置，目的是保证不中断以太网业务的正常工作，对两个节点或多个节点间的以太网数据传输的参数进行采样、测量，并通过统计、运算，得到实时的传输性能指标，包括业务流量、延时、延时抖动、丢包率、错包率等。
本方法和装置使用了一种包含多种性能参数的以太网格式的特征帧(有请求帧和应答帧)，并设计了快速的应答机制，实现节点间的传输性能信息传递，从而得到节点间通道的传输性能参数。
本方法和装置是在原有的以太网芯片和传输芯片之间，插入新的处理模块，实现以太网传输性能的在线获取。本方法与现有方法的主要区分是(a)支持“在线”，即不中断原有业务，但在停止原有业务时，也支持“离线”；(b)可获取完整的传输性能，除包含流量、错包等独立节点的性能信息外，还可以得到丢包、时延、对端节点性能等节点之间的性能信息。另外，本方法和装置适于硬件实现，可达到线速的处理速度和高精确度。
内部接口是以太网芯片或其它网络芯片的连接接口，可以是IEEE标准的MII(MediaIndependent Interface)，SMII(串行介质无关接口)，GMII(G比特介质无关接口)或RMII(精简介质无关接口)。
本方法和装置通过“插入模块”，在接收用户数据帧的基础上，优先插入特征帧，形成数据流，通过传输芯片发送到传输网络上。硬件实现时，其插入操作消耗的时间是可以精确测量的。
本发明的一种基于以太网的节点间传输性能在线获取方法是这样实现的，所述的方法包括步骤接收从传输芯片16上来的包含接收的特征帧4和用户数据帧6的数据5；从上述的数据5中，根据帧格式中的特征码将接收的特征帧4剥离出来，其余的帧为用户数据帧6，通过以太网芯片8发送到用户接口7；由特征帧分析模块13对剥离出来的接收的特征帧4进行分析，提取出帧内容中的信息，并将请求帧的请求送到反弹模块11中；反弹模块11根据请求帧，采用“反弹机制”，产生应答帧，所述的“反弹机制”是针对对端的每个请求帧，都产生一个对应的应答帧，“反弹”给对端，被反弹的应答帧，在内容上，包含了对应的请求帧的信息，并增加了本端由数据分析模块12产生的传输性能信息，形成特征帧的内容；以太网的首部进行媒体访问控制MAC地址倒换或IP首部的IP地址倒换和协议变动，成为特征帧的首部；特征帧组装模块10将应答帧或本端发送的请求帧，组装成完整的特征帧3，送到插入模块；
插入模块9将特征帧3插入到从以太网芯片8通过内部接口15来的数据1之中，产生的数据2通过内部接口15传送到传输芯片16，然后通过传输网络接口17发送到网络，这个插入模块可以精确记录发送的特征帧3在数据2中帧序列的位置以及插入等待的时间，所述的内部接口15是与以太网芯片8或其它传输芯片16的连接接口，可以是IEEE标准的介质无关接口MII、串行介质无关接口SMII、G比特介质无关接口GMII或精简介质无关接口RMII。
所述的基于以太网的节点间传输性能在线获取装置包括分离模块，用于通过内部接口15从传输芯片16接收来至传输网络接口17的包含接收的特征帧4和用户数据帧6的数据5，从上述的数据5中，根据帧格式中的特征码将特征帧4剥离出来，其余的帧为用户数据帧6，通过以太网芯片8发送到用户接口7；特征帧分析模块13，用于对剥离出来的接收的特征帧4进行分析，提取出帧内容中的信息，并将请求帧的请求送到反弹模块11中；反弹模块11，用于根据请求帧的内容，采用“反弹机制”，产生应答帧，所述的“反弹机制”是针对对端的每个请求帧的内容，都产生一个对应的应答帧，“反弹”给对端，被反弹的应答帧，在内容上，包含了对应的请求帧的信息，并增加了本端由数据分析模块12产生的传输性能信息，形成发送的特征帧的内容；以太网的首部进行媒体访问控制MAC地址倒换或IP首部的IP地址倒换和协议变动，成为特征帧的首部；特征帧组装模块10，该模块与反弹模块11和插入模块9连接，用于将应答帧或本端发送的请求帧，组装成完整的特征帧3，送到插入模块9；插入模块9，用于将发送的特征帧3插入到从以太网芯片8通过内部接口15来的数据1之中，产生的数据2通过内部接口15传送到传输芯片16，然后通过传输网络接口17发送到网络。这个插入模块可以精确记录发送的特征帧在数据2中帧序列的位置以及插入等待的时间。
数据分析模块12，该模块与与反弹模块11进行双向数据传输，用于根据本端和对端的传输性能信息，这个插入模块可以精确记录发送的特征帧3在数据2中帧序列的位置以及插入等待的时间，计算出传输网络的性能，提供给反弹模块11。
内部接口15，该接口是与以太网芯片8或其它传输芯片16的连接接口，可以是IEEE标准的介质无关接口MII、串行介质无关接口SMII、G比特介质无关接口GMII或精简介质无关接口RMII。
图5是本发明中的特征帧的帧结构示意图。如图5所示，本发明中的特征帧的帧结构包括标准的以太网帧首部(或附加IP首部)、特征码、帧序列号、帧类型、丢包参数、时延参数、流量参数、本地其它参数、扩展信息或填充、校验。
特征帧可以穿越以太网网络(或IP网络)，但可以依靠特征码(特征码可以是以太网或IP地址)和普通帧区分出来，类型可以分为请求帧和应答帧。它可以携带时延、流量、丢包等网络指标参数。图5为该格式的示例，其中的本地其它参数可以包括物理连接状态、网管信息、双方通信信息等信息，帧的格式包含但不限于上面的各个参数及其排列。
综上所述，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和变形，例如，帧序列号、帧类型、丢包参数、时延参数等的排列顺序变化。这些改进和变形也应视为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.基于以太网的节点间传输性能在线获取方法，其特征在于，所述的方法包括步骤接收从传输芯片(16)上来的包含接收的特征帧(4)和用户数据帧(6)的数据(5)；从上述的数据(5)中，根据帧格式中的特征码将接收的特征帧(4)剥离出来，其余的帧为用户数据帧(6)，通过以太网芯片(8)发送到用户接口(7)；由特征帧分析模块(13)对剥离出来的接收的特征帧(4)进行分析，提取出帧内容中的信息，并将请求帧的请求送到反弹模块(11)中；反弹模块(11)根据请求帧，采用“反弹机制”，产生应答帧，所述的“反弹机制”是针对对端的每个请求帧，都产生一个对应的应答帧，“反弹”给对端，被反弹的应答帧，在内容上，包含了对应的请求帧的信息，并增加了本端由数据分析模块(12)产生的传输性能信息，形成特征帧的内容；以太网的首部进行媒体访问控制MAC地址倒换或IP首部的IP地址倒换和协议变动，成为特征帧的首部；特征帧组装模块(10)将包括首部和内容的应答帧或本端发送的请求帧，增加校验字节，组装成完整的发送的发送的特征帧(3)，送到插入模块(9)；插入模块(9)将发送的发送的特征帧(3)插入到从以太网芯片(8)通过内部接口(15)来的数据(1)之中，产生的数据(3)通过内部接口(15)传送到传输芯片(16)，然后通过传输网络接口(17)发送到网络，这个插入模块可以精确记录发送的特征帧(3)在数据(2)中帧序列的位置以及插入等待的时间，所述的内部接口(15)是以太网芯片(8)或其它传输芯片(16)的连接接口。
2.根据权利要求1的基于以太网的节点间传输性能在线获取方法，其特征在于，所述的内部接口(15)是IEEE标准的介质无关接口MII，串行介质无关接口SMII，G比特介质无关接口GMII或精简介质无关接口RMII。
3.根据权利要求1或2的基于以太网的节点间传输性能在线获取方法，其特征在于，所述的特征帧的帧结构包括标准的以太网帧首部(或附加IP首部)、特征码、帧序列号、帧类型、丢包参数、时延参数、流量参数、本地其它参数、扩展信息或填充、校验。
4.基于以太网的节点间传输性能在线获取装置，其特征在于，该装置包括分离模块，用于通过内部接口(15)从传输芯片(16)接收来至传输网络接口(17)的包含接收的特征帧(4)和用户数据帧(6)的数据(5)，从上述的数据(5)中，根据帧格式中的特征码将接收的特征帧(4)剥离出来，其余的帧为用户数据帧(6)，通过以太网芯片(8)发送到用户接口(7)；特征帧分析模块(13)，用于对剥离出来的接收的特征帧(4)进行分析，提取出帧内容中的信息，并将请求帧的请求送到反弹模块(11)中；反弹模块(11)，用于根据请求帧的内容，采用“反弹机制”，产生应答帧，所述的“反弹机制”是针对对端的每个请求帧的内容，都产生一个对应的应答帧，“反弹”给对端，被反弹的应答帧，在内容上，包含了对应的请求帧的信息，并增加了本端由数据分析模块12产生的传输性能信息，所述的数据分析模块(12)与反弹模块(11)进行双向数据传输，以太网的首部进行媒体访问控制MAC地址倒换或IP首部的IP地址倒换和协议变动，成为特征帧的首部；特征帧组装模块(10)，该模块与反弹模块(11)和插入模块(9)连接，用于将应答帧或本端发送的请求帧，组装成完整的发送的发送的特征帧(3)，送到插入模块(9)；插入模块(9)，用于将发送的发送的特征帧(3)插入到从以太网芯片(8)通过内部接口(15)来的数据(1)之中，产生的数据(2)通过内部接口(15)传送到传输芯片(16)，然后通过传输网络接口(17)发送到网络；内部接口(15)，该接口是与以太网芯片(8)或其它传输芯片(16)的连接接口。
5.根据权利要求4的基于以太网的节点间传输性能在线获取装置，其特征在于，所述的内部接口(15)是IEEE标准的介质无关接口MII，串行介质无关接口SMII，G比特介质无关接口GMII或精简介质无关接口RMII。
6.根据权利要求4或5的基于以太网的节点间传输性能在线获取装置，其特征在于，所述的特征帧的帧结构包括标准的以太网帧首部(或附加IP首部)、特征码、帧序列号、帧类型、丢包参数、时延参数、流量参数、本地其它参数、扩展信息或填充、校验。
全文摘要
一种基于以太网的节点间传输性能在线获取的方法和装置，该方法包括接收包含特征帧和用户数据帧的数据，并根据特征码将特征帧剥离出来，进行分析、提取出帧内容中的信息，并将请求帧的请求送到反弹模块中；采用"反弹机制"，产生应答帧，所述的"反弹机制"是针对对端的每个请求帧，都产生一个对应的应答帧，"反弹"给对端，该应答帧符合特征帧格式，帧内容包括本端的性能信息和对应请求帧的信息，由插入模块将特征帧插入到从以太网芯片来的数据流之中，产生的数据通过内部接口传送到传输芯片。本发明的方法的优点是基于以太网的、在线(不中断原有业务)的测量和可获取完整的传输性能指标。所述的装置在网络中的应用既可以嵌入到通信设备内部，也可以作为独立设备插入到通信设备之间使用，同时不影响正常的通信业务。
文档编号H04L29/06GK1980181SQ200510125880
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者杨鸿雁, 马宏伟, 陈永锋, 肖开富 申请人:北京润光泰力科技发展有限公司