一种异构报文的转发方法及装置与流程

1.本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种应用于tsn网络中的异构报文的转发方法及装置。


背景技术：

2.目前的实际网络环境中，存在大量非tsn报文的设备，这些设备收发的报文都是基于传统以太网格式的，而非tsn格式的，它们收发的报文中并不携带vlan tag的内容。同时，由于确定性网络传输需求的不断增长，以及tsn技术的日趋成熟，将会出现较多的收发tsn 报文的设备，它们收发的报文中携带vlan tag的内容。当网络中同时存在非tsn和tsn两种异构报文时，tsn交换机如果仅仅根据vlan tag的优先级执行调度或者帧抢占等操作，则可能会出现不正确的操作，导致传输网络的实时性无法满足实际需求。原因在于，有些tsn 格式的报文，其优先级可能较低，而有些非tsn格式的报文，其优先级反而可能较高；另外，有些设备的收发报文虽然不是tsn格式的报文，但是其报文传输的实时性要求可能很高。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供一种在网络中同时存在tsn报文和非tsn报文时，tsn 交换机能够正确的执行调度和帧抢占等tsn功能，保障业务报文传输的实时性需求的报文转发方法及装置。
4.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种异构报文的转发方法，应用于tsn网络中，包括：
5.tsn交换机接收报文以及设备异构报文配置表；其中，所述报文中至少携带ip地址、mac 地址、端口中的一种信息；所述设备异构报文配置表由sdn控制器根据端设备的注册信息所确定；tsn交换机根据所述的报文查询所述设备异构报文配置表确定所述报文的实时等级和类型信息；tsn交换机根据所述报文的实时等级和类型信息转发所述报文。
6.作为优选的一种技术方案，所述注册信息的内容包括但不限于特定标识符、实时等级、收发报文类型中的一种或多种。
7.作为优选的一种技术方案，所述注册信息由端设备发送给sdn控制器；所述sdn控制器接收到所述注册信息后，根据所述注册信息更新本地的设备异构报文配置表；所述sdn控制器将新建或更新后的设备异构报文配置表下发给所述tsn交换机。
8.作为优选的一种技术方案，所述特定标识符为ip地址、mac地址、名称、编号、序号中的一种或者多种的组合
9.作为优选的一种技术方案，所述实时等级为一个单一的数值，用于表示整个端设备的所有报文都拥有相同等级的实时性需求。
10.作为优选的一种技术方案，所述实时等级为一个列表，用于表示发往不同目的地，或者从不同端口发出的报文，拥有不同等级的实时性需求。
11.作为优选的一种技术方案，tsn交换机根据所述报文的实时等级和类型信息转发
所述报文，进一步包括：
12.根据所述类型信息确定所述报文的类型；所述报文的类型是标准以太网报文或tsn报文的一种；根据所述实时等级确定所述报文的转发优先级；tsn交换机根据所述报文的类型以及转发优先级转发所述报文。
13.作为优选的一种技术方案，根据所述实时等级确定所述报文的转发优先级，进一步包括：若所述报文是标准以太网报文，则根据所述报文的实时等级确定其转发优先级；若所述报文是tsn报文，则通过读取所述报文的vlan tag的pri字段确定其转发优先级。
14.作为优选的一种技术方案，tsn交换机根据所述报文的类型以及转发优先级转发所述报文，进一步包括：若所述报文是tsn报文，所述tsn交换机根据确定好的报文优先级执行帧抢占、流量调度tsn算法；若所述报文是标准以太网报文，则跳过与vlan tag有关的处理，其他处理与tsn报文保持一致。
15.另一方面，本发明还提供一种异构报文的转发装置，应用于tsn网络中，包括：
16.接收单元，用于接收报文以及设备异构报文配置表；其中，所述报文中至少携带ip地址、 mac地址、端口中的一种信息；所述设备异构报文配置表由sdn控制器根据端设备的注册信息所确定；
17.确定单元，用于根据所述的报文查询所述设备异构报文配置表确定所述报文的实时等级和类型信息；
18.转发单元，用于根据所述报文的实时等级和类型信息转发所述报文。
19.在上述转发装置中，优选的，所述特定标识符为ip地址、mac地址、名称、编号、序号中的一种或者多种的组合。
20.在上述转发装置中，优选的，所述实时等级为一个单一的数值，用于表示整个端设备的所有报文都拥有相同等级的实时性需求。
21.在上述转发装置中，优选的，所述实时等级为一个列表，用于表示发往不同目的地，或者从不同端口发出的报文，拥有不同等级的实时性需求。
22.在上述转发装置中，优选的，所述转发单元包括：类型确定模块，用于根据所述类型信息确定所述报文的类型；所述类型包括标准以太网报文和tsn报文；
23.转发优先级确定模块，用于根据所述实时等级确定所述报文的转发优先级；报文转发模块，用于根据所述报文的类型以及转发优先级转发所述报文。
24.在上述转发装置中，优选的，根据所述实时等级确定所述报文的转发优先级，进一步包括：若所述报文是标准以太网报文，则根据所述报文的实时等级确定其转发优先级；若所述报文是tsn报文，则通过读取所述报文的vlan tag的pri字段确定其转发优先级。
25.在上述转发装置中，优选的，根据所述报文的类型以及转发优先级转发所述报文，进一步包括：若所述报文是tsn报文，所述tsn交换机根据确定好的报文优先级执行帧抢占、流量调度等tsn算法；若所述报文是标准以太网报文，则跳过与vlan tag有关的处理，其他处理与tsn报文保持一致。
26.本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明通过在sdn控制器新增设备异构报文配置表并下发给tsn网络交换机，交换机接收设备异构报文配置表并识别终端发送的报文的类型信息以及实时等级等信息，当tsn网络中同时存在tsn和非tsn两种异构报文时，tsn交换机可以实现异构报文按不同优先级进行处理的目标，使得不同端设备的业务报文
可以按照自身的实时性需求进行传输，在实现tsn报文实时传输的同时，又能够避免出现非tsn报文的实时性无法保障的问题。
附图说明
27.图1是本发明提供的一种异构报文的转发方法的流程图；
28.图2是本发明提供的网络中只存在tsn报文的网络拓扑示意图；
29.图3是本发明提供的网络中存在异构业务报文的网络拓扑示意图；
30.图4是本发明提供的一种异构报文的转发装置的结构图；
31.图5是本发明提供的转发单元的结构图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.实施例1
34.参照图1，本实施例提供一种异构报文的转发方法，包括以下步骤：
35.s10：tsn交换机接收设备异构报文配置表；其中，所述报文中至少携带ip地址、mac地址、端口中的一种信息；所述设备异构报文配置表由端设备的注册信息所确定；
36.具体的，所述设备异构报文配置表是sdn控制器数据库中的一张表或者是sdn控制器的一个xml或json格式的配置文件。所述设备异构报文配置表用于记录不同端设备的ip地址和mac地址、实时等级、报文类型、设备类型等信息，它初始时由sdn控制器在收到第一个注册信息时新建，后续根据端设备的注册信息进行更新。
37.具体的，在实施例中，参照图2，网络中存在三个端设备，它们之间交互的业务报文都是带vlan tag的tsn格式报文。三个端设备与sdn控制器相连，它们在上电时，向sdn控制器发起注册。端设备的注册内容包括但不限于自身ip地址和mac地址、自身实时等级、设备的收发报文类型等信息。设备的实时等级是一个单一的实时等级，整个设备的所有业务报文的实时等级相同。
38.sdn控制器收到每个设备的注册信息后，判断各个设备的准入性，接入准入设备。同时， sdn控制器查找本地记录的设备异构报文配置表。若设备异构报文配置表不存在，则新建该表；若设备对应的ip地址和mac地址不存在，则在设备异构报文配置表中新增该设备；若设备对应的ip地址和mac地址已存在，则对比其实时等级和收发报文类型信息，若信息不一致，则更新该信息，若信息一致，则不作处理。
39.当sdn控制器记录的设备异构报文配置表有变化时，分别向三个tsn交换机下发更新后的设备异构报文配置表。各个tsn交换机收到sdn控制器下发的设备异构报文配置表后，本地保存该配置表。
40.s20：tsn交换机接收报文；
41.具体的，当三个端设备之间开始发起业务交互，它们的业务报文都是tsn格式的报文，网络中产生tsn流量，报文会传输到tsn交换机中。
42.s30：tsn交换机根据所述的报文查询所述设备异构报文配置表，确定所述报文的实时等级和类型信息；
43.具体的，报文进入tsn交换机后，交换机根据报文中携带的ip地址和mac地址信息查找本地记录的设备异构报文配置表。若查找不到对应的ip地址和mac地址信息，则将报文作为标准以太网报文处理，确定其优先级为最低优先级；若能够查找到对应信息，则执行进一步处理。
44.s40：tsn交换机根据所述报文的实时等级和类型信息转发所述报文。
45.在本实施中，由于三个端设备交互tsn格式的业务报文，tsn交换机查找出与报文的ip 地址和mac地址对应的收发报文类型是tsn，读取vlan tag的内容。交换机通过读取vlantag的pri字段获得报文的优先级的值，并根据vlan tag的其他内容执行与vlan相关的后续操作。
46.确定报文的优先级后，tsn交换机根据报文的优先级执行门控调度、帧抢占等tsn功能的操作，保障报文传输的实时性。
47.优先级高的报文先处理，优先级低的报文后处理，优先级相同的报文，按照报文入队列的时间先后进行处理。
48.实施例2
49.与实施例1相比，不同之处在于，初始时，网络中存在三个端设备，它们之间交互的业务报文都是标准以太网格式的报文。设备的实时等级是一个单一的实时等级，整个设备的所有业务报文的实时等级相同。
50.与实施例1相比，不同之处在于，交换机根据报文携带的ip地址和mac地址信息查找到报文对应的实时等级和收发报文类型后，判断报文对应的类型，结果表明是标准以太网报文。交换机根据实时等级信息确定报文的优先级，实时等级信息与优先级的设置一致，故报文实时等级的值即为该报文优先级的值。
51.与实施例1相比，不同之处在于，交换机执行门控调度、帧抢占等tsn功能操作时，跳过跟vlantag有关的处理，保障报文传输的实时性。
52.实施例3
53.参照图3，同样的，在本实施中，网络中存在三个端设备，端设备1和2之间交互的业务报文是带vlan tag的tsn格式报文，端设备2和3之间交互的业务报文是标准以太网格式的报文。三个端设备与sdn控制器相连，它们在上电时，向sdn控制器发起注册。端设备的注册内容包括但不限于自身ip地址和mac地址、自身实时等级、设备的收发报文类型等信息。设备的实时等级是一个单一的实时等级，整个设备的所有业务报文的实时等级相同。
54.sdn控制器收到每个设备的注册信息后，判断各个设备的准入性，接入准入设备。同时， sdn控制器查找本地记录的设备异构报文配置表。若设备异构报文配置表不存在，则新建该表；若设备对应的ip地址和mac地址不存在，则在设备异构报文配置表中新增该设备；若设备对应的ip地址和mac地址已存在，则对比其实时等级和收发报文类型信息，若信息不一致，则更新该信息，若信息一致，则不作处理。
55.当sdn控制器记录的设备异构报文配置表有变化时，分别向三个tsn交换机下发更新后的设备异构报文配置表。各个交换机收到sdn控制器下发的配置表后，本地记录该配置表。
56.三个端设备之间开始发起业务交互，端设备1和2之间交互的业务报文是带vlan tag的 tsn格式报文，端设备2和3之间交互的业务报文是标准以太网格式的报文。交换机1需要传输tsn格式报文，交换机3需要传输标准以太网格式的报文，交换机2需要同时传输tsn 和标准以太网两种异构格式的报文。
57.报文进入交换机1后，交换机1根据报文的ip地址和mac地址信息查找设备异构报文配置表，获取收发报文类型信息，结果表明是tsn格式报文。此时，交换机1读取报文vlantag的pri字段内容，确定报文优先级。然后，交换机1根据优先级的值，执行门控调度、帧抢占等tsn功能的操作，按照tsn协议的标准内容进行，根据vlan tag其他字段的值执行跟vlan相关的操作，保障报文传输的实时性。
58.报文进入交换机2后，交换机2根据报文的ip地址和mac地址信息查找设备异构报文配置表，获取收发报文类型信息。若报文是端设备1的业务交互报文，则收发报文类型为tsn 报文；若报文是端设备3的业务交互报文，则收发报文类型为标准以太网报文。当交换机2 处理tsn报文时，读取vlan tag的内容，确定报文优先级，并根据其他字段内容进行vlan 相关的后续处理，按照tsn协议的标准内容执行门控调度、帧抢占等tsn功能的操作，保障报文传输的实时性。当交换机2处理标准以太网报文时，根据设备异构报文配置表的实时等级信息，确定报文优先级的值，执行门控调度、帧抢占等tsn功能的操作时，跳过跟vlan 有关的处理，保障报文传输的实时性。
59.报文进入交换机3后，交换机3根据报文携带的ip地址和mac地址信息查找到报文对应的实时等级和收发报文类型后，判断报文对应的类型，结果表明是标准以太网报文。交换机3根据实时等级信息确定报文的优先级，实时等级信息与优先级的设置一致，故报文实时等级的值即为该报文优先级的值。交换机3执行门控调度、帧抢占等tsn功能的操作时，跳过跟vlan有关的处理，保障报文传输的实时性。
60.优先级高的报文先处理，优先级低的报文后处理，优先级相同的报文，按照报文入队列的时间先后进行处理。若标准以太网报文的优先级高于tsn报文的优先级，则先处理。
61.本实施例的方法，能够在网络中同时存在tsn格式报文和标准以太网格式报文的情况下，保障不同类型业务的异构报文的实时性传输。
62.实施例4
63.与实施例2相比，不同之处在于，初始时，端设备向sdn控制器注册自身ip地址和mac 地址、自身实时等级、设备的收发报文类型等信息，该实时等级信息不单一，而是一个子表。实时等级子表列出某个设备发往不同目的端的业务报文的实时等级不同，例如，发往ip1的实时等级为p1、发往ip2的实时等级为p2，或者由端口1发出报文的实时等级为p1、由端口2发出报文的实时等级为p2，依次类推。
64.与实施例2相比，不同之处在于，tsn交换机根据报文携带的ip地址和mac地址信息查找到报文对应的实时等级和收发报文类型后，根据实时等级信息确定报文的优先级。此时，实时等级信息是一个子表，交换机需要进一步根据报文中携带的目的地址或者源端口等信息确定实时等级的值，相同端设备从不同端口发出的、或者相同端设备发往不同目的地的报文对应的实时等级的值可能不同，报文实时等级的值即为报文优先级的值。
65.与实施例2相比，不同之处在于，tsn交换机执行帧抢占、门控调度等算法时，同一个端设备的不同报文，其优先级可能不同，要根据报文实际信息进行处理。
66.实施例5
67.与实施例3相比，不同之处在于，初始时，端设备向sdn控制器注册自身ip地址和mac 地址、自身实时等级、设备的收发报文类型等信息，该实时等级信息不单一，而是一个子表。实时等级子表列出某个设备发往不同目的端的业务报文的实时等级不同，例如，发往ip1的实时等级为p1、发往ip2的实时等级为p2，或者由端口1发出报文的实时等级为p1、由端口2发出报文的实时等级为p2，依次类推。
68.与实施例3相比，不同之处在于，当交换机2处理标准以太网报文时，根据设备异构报文配置表的实时等级信息，确定报文优先级的值。此时，实时等级信息是一个子表，交换机 2需要进一步根据报文中携带的目的地址或者源端口等信息确定实时等级的值，相同端设备从不同端口发出的、或者相同端设备发往不同目的地的报文对应的实时等级的值可能不同。
69.与实施例3相比，不同之处在于，交换机3根据实时等级信息确定报文优先级的值。此时，实时等级信息是一个子表，交换机3需要进一步根据报文中携带的目的地址或者源端口等信息确定实时等级的值，相同端设备从不同端口发出的、或者相同端设备发往不同目的地的报文对应的实时等级的值不同。
70.本实施例的方法，能够在网络中同时存在tsn报文和标准以太网报文时，保障异构报文传输的实时性需求。而且，在相同端设备具有多种实时等级要求时，仍然能够保障异构报文传输的实时性需求。
71.实施例6
72.参照图4，本实施例提供一种异构报文的转发装置，包括接收单元100，用于接收报文以及设备异构报文配置表；其中，所述报文中至少携带ip地址、mac地址、端口中的一种信息；所述设备异构报文配置表由端设备的注册信息所确定；在此需要说的是，由于具体的接收方式以及过程在上述实施例中所记载的异构报文的转发方法的步骤s10以及s20中已经详细阐述，故在此不再赘述。
73.确定单元200，用于根据所述的报文查询所述设备异构报文配置表确定所述报文的实时等级和类型信息；在此需要说的是，由于具体的确定方式以及过程在上述实施例中所记载的异构报文的转发方法的步骤s30中已经详细阐述，故在此不再赘述。
74.转发单元300，用于根据所述报文的实时等级和类型信息转发所述报文；在此需要说的是，由于具体的转发方式以及过程在上述实施例中所记载的异构报文的转发方法的步骤s40中已经详细阐述，故在此不再赘述。
75.实施例7
76.参照图5，本实施例与实施例6相比，区别之处在于转发单元300进一步包括：类型确定模块301，用于根据所述类型信息确定所述报文的类型；所述类型包括标准以太网报文和tsn 报文；在此需要说的是，由于具体的类型确定方式以及过程在上述实施例中所记载的异构报文的转发方法的步骤s40中已经详细阐述，故在此不再赘述。
77.转发优先级确定模块302，用于根据所述实时等级确定所述报文的转发优先级；报文转发模块，用于根据所述报文的类型以及转发优先级转发所述报文；在此需要说的是，由于具体的转发优先级确定方式以及过程在上述实施例中所记载的异构报文的转发方法的步骤s40中已经详细阐述，故在此不再赘述。
78.在另外一实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的任何一种异构报文的转发方法的部分或全部步骤。
79.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
80.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，randomaccess memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
81.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：read-only memory，简称：rom)、随机存取器(英文：randomaccess memory，简称：ram)、磁盘或光盘等。
82.以上参照附图描述了根据本发明的实施例的用于转发异构报文的示例性流程图。应指出的是，以上描述中包括的大量细节仅是对本发明的示例性说明，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该方法可具有更多、更少或不同的步骤，且各步骤之间的顺序、包含、功能等关系可以与所描述和图示的不同。