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CN101909074A - 一种网络接入设备及不同物理媒介间实现数据转发的方法 - Google Patents

一种网络接入设备及不同物理媒介间实现数据转发的方法 Download PDF

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CN101909074A CN201010202043XA CN201010202043A CN101909074A CN 101909074 A CN101909074 A CN 101909074A CN 201010202043X A CN201010202043X A CN 201010202043XA CN 201010202043 A CN201010202043 A CN 201010202043A CN 101909074 A CN101909074 A CN 101909074A
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ppp
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Abstract

本发明公开了一种网络接入设备及不同物理媒介间实现数据转发的方法，所述方法包括：网络接入设备创建基于第一种物理媒介的第一点对点协议虚拟通道PPP channel和基于第二种物理媒介的第二点对点协议虚拟通道PPP channel；所述网络接入设备分别进行所述第一PPP channel和第二PPP channel的通道协商，并在两个虚拟通道的通道协商成功后，将所述第一PPP channel和所述第二PPP channel设定为绑定关系以在所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间实现数据转发。本发明可以快速高效地实现数据转发。组网方式简单，运营成本低廉。

Description

一种网络接入设备及不同物理媒介间实现数据转发的方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术，具体的说，涉及一种网络接入设备及不同物理媒介间实现数据转发的方法。
背景技术
PPP协议(Point-to-Point Protocol，点到点协议)是一种提供在点到点链路上封装、传输网络层数据包的数据链路层协议。PPP是一个分层结构(物理层、链路层、网络层)，在底层(物理层)，它能使用同步媒介(如I SDNH或同步DDN专线)，也能使用异步媒介(如基于Modem拨号的PSTN/GGSN网络)。
由于PPP协议中的物理媒介种类众多，如果要实现不同物理媒介间的数据转发，一般需要为不同物理媒介配置相应的接口，这将导致局端设备接口种类众多，组网环境复杂，增加了运营成本。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种网络接入设备及不同物理媒介间实现数据转发的方法，实现方式简单，数据转发高效。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种在不同物理媒介间实现数据转发的方法，包括：
网络接入设备创建基于第一种物理媒介的第一点对点协议虚拟通道PPPchanne l和基于第二种物理媒介的第二点对点协议虚拟通道PPP channel；
所述网络接入设备进行所述第一PPP channel和第二PPP channel的通道协商，并在两个虚拟通道的通道协商成功后，将所述第一PPP channel和所述第二PPP channel设定为绑定关系以在所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间实现数据转发。
在本发明所述方法的一种实施例中，所述网络接入设备通过内核收发流程实现所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间的数据转发；所述内核收发流程包括：
网络接入设备的第一种物理媒介内核将从第一种物理媒介驱动发来的第一种物理媒介封装形式的报文数据转换为第二种物理媒介封装形式的报文数据，通过绑定的第一PPP channel和第二PPP channel传递到第二种物理媒介内核，由所述第二种物理媒介内核将所述第二种物理媒介封装形式的报文数据传递给第二种物理媒介驱动；以及
网络接入设备的第二种物理媒介内核将从第二种物理媒介驱动发来的第二种物理媒介封装形式的报文数据转换为第一种物理媒介封装形式的报文数据，通过绑定的第二PPP channel和第一PPP channel传递到第一种物理媒介内核，由所述第一种物理媒介内核将所述第一种物理媒介封装形式的报文数据传递给第一种物理媒介驱动。
在本发明所述方法的一种实施例中，所述第一种物理媒介为综合数字网介质的以太网网络，所述第一PPP channel为PPPoE channel；所述第二种物理媒介为基于Modem拨号的GGSN网络，所述第二PPP channel为PPPoTTY channel；所述内核收发流程包括内核发送流程和内核接收流程，所述内核发送流程包括：
网络接入设备的以太网驱动接收到第一侧的PPPoE封装的报文数据后，传递到内核协议栈，内核协议栈根据注册的协议类型将所述PPPoE封装的报文数据分发到PPPoE内核；
PPPoE内核将所述PPPoE封装的报文数据的报文头去除，根据所述绑定关系，将去除了报文头的所述PPPoE封装的报文数据经PPPoE channel传递到PPPoTTY内核的PPPoTTY channel；PPPoTTY内核将去除了报文头的所述PPPoE封装的报文数据传递到底层USB驱动，由所述底层USB驱动发往第二侧；
所述内核接收流程包括：
底层USB驱动接收到第二侧回应的数据报文，传递到PPPoTTY内核；
PPPoTTY内核根据所述绑定关系，将所述数据报文经PPPoTTY channel传递到PPPoE内核的PPPoE channel；PPPoE内核所述数据报文增加报文头后传递到以太网驱动，由以太网发往第一侧。
在本发明所述方法的一种实施例中，所述内核协议栈由协议栈的统一收包函数netif_receive_skb中得到注册的协议类型。
在本发明所述方法的一种实施例中，所述第一侧为PC侧，所述第二侧为internet侧。
在本发明所述方法的一种实施例中，所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间的数据转发流程包括：
PC发起PPPoE拨号，开始PPPoE Discover阶段协商；
PC向网络接入设备发送PADI报文请求；
网络接入设备回应PADO报文；
PC向网络接入设备发起PADR请求报文；
网络接入设备回应PADS报文，PPPoE channel建立成功；
网络接入设备进入PDP激活阶段，向GGSN网络发送AT指令；
网络接入设备接收GGSN网络返回的AT指令，PDP Context协商成功，建立PPPoTTY channel；
网络接入设备将PPPoE channel与PPPoTTY channel进行绑定设置；
PC进入PPPoE Session阶段，发起PPP阶段控制报文；
网络接入设备通过PPPoE channel接收PPPoE报文，去除PPPoE报文头，将PPP报文直接发送给绑定的PPPoTTY channel；
网络接入设备接收到PPPoTTY channel从internet侧返回的PPP报文，将该返回的PPP报文直接透传给绑定的PPPoE channel，封装PPPoE头，发送给PC；
PPP链路建立成功后，PC利用PPPoE拨号接入访问Internet资源；
PPP链路拆除时，销毁PPPoE/PPPoTTY channel，清除channel的绑定关系。
在本发明所述方法的一种实施例中，所述第一种物理媒介为综合数字网介质的以太网网络，所述第一PPP channel为PPPoE channel。
在本发明所述方法的一种实施例中，所述第二种物理媒介为基于Modem拨号的GGSN网络，所述第二PPP channel为PPPoTTY channel。
在本发明所述方法的一种实施例中，所述网络接入设备为家庭网关。
本发明还提供了一种在不同物理媒介间实现数据转发的网络接入设备，包括：
通道创建模块，用于创建基于第一种物理媒介的第一点对点协议虚拟通道PPP channel和基于第二种物理媒介的第二点对点协议虚拟通道PPP channel；
通道管理模块，用于在所述第一PPP channel的通道协商和第二PPP channel的通道协商都协商成功后，将所述第一点PPP channel和所述第二PPP channel设定为绑定关系以在所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间实现数据转发。
本发明通过设置支持不同物理媒介接入的网络接入设备，利用该网络接入设备实现不同物理媒介的接入，接入时，通过创建基于接入两端的不同物理媒介各自相应的PPP channel，并将两个PPP channel设为绑定关系，从而可以通过利用桥接原理的绑定转发方式，快速高效地实现不同物理媒介间的数据转发。组网方式简单，运营成本低廉。
附图说明
图1是本发明实施例的组网图；
图2是本发明实施例的家庭网关接入数据格式关系图；
图3是本发明实施例的家庭网关模块关系图；
图4是本发明实施例的内部数据存储示意图；
图5是本发明实施例的处理流程图；
图6是本发明实施例中报文在内核的收发流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种数据转发方式，能够使一端物理媒介(第一种物理媒介)场景内的用户，通过网络接入设备，例如家庭网关或者其他具有网络接入功能的设备，访问另一端不同物理媒介(第二种物理媒介)的资源，并且使数据转发速度尽可能的高效。下面以家庭网关为例对本发明实施例进行说明。
家庭网关位于不同物理媒介的网络A、B之间，分别提供基于PPP协议接入A、B网络的能力，家庭网关同时创建基于A、B物理媒介(即第一种物理媒介和第二种物理媒介)的PPP虚拟通道(channel)，并进行两个channel的通道协商。为区分起见，将基于第一种物理媒介创建的虚拟通道称为第一PPP channel，基于第二种物理媒介创建的虚拟通道称为第二PPP channel。
在两个channel都协商成功后，将两个channel设定为绑定关系，A、B网段后续的PPP阶段报文(包括PPP控制报文、PPP数据报文)，直接原封不动地通过家庭网关透传至对端的channel，家庭网关不会对PPP阶段的报文进行解析，而是利用桥接原理的绑定转发方式，以在A端和B端之间实现数据转发，从而达到快速高效的数据转发目的。
PPP协商成功后，A、B两端的终端用户就能互相访问对端物理媒介网络的资源。
本发明一种实施例的数据转发，其组网环境如图1所示，A网段为I SDN(Integrated Services Digital Network，综合业务数字网)介质的以太网(Ethernet)网络，PC(个人电脑)连接该以太网网络；B网段为基于Modem拨号的GGSN(Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点)网络，GGSN网络连接Internet网络。当然，图1的组网环境仅为示例，A、B均可以为支持PPP的所有物理媒介。在图1所示的组网环境中，接入的数据格式如图2所示，例如，家庭网关接入的数据包括PPPoE报文、PDP报文、Ethernet报文等等。
如图3所示，该实施例中，家庭网关主要包括PPPoE Server模块、PPPoTTY模块，用来分别建立PPPoE(Point to Point Protocol over Ethernet，以太网上点对点协议)channel和PPPoTTY channel，还包括PPP通道管理模块，用来管理channel绑定关系表。一种channel绑定关系表如图4所示。
如图5所示，本发明实施例的数据转发的处理流程包括：
1、PC发起PPPoE拨号，开始PPPoE Discover阶段协商；
2、PC向家庭网关发送PADI报文请求；
3、家庭网关回应PADO报文；
4、PC向家庭网关发起PADR请求报文；
5、家庭网关回应PADS报文，PPPoE channel建立成功。
6、家庭网关进入PDP激活阶段，向GGSN网络发送AT指令；
7、家庭网关接收GGSN网络返回的AT指令，PDP Context协商成功，建立PPPoTTY channel；
8、家庭网关将PPPoE channel与PPPoTTY channel进行绑定设置；例如如图4所示，PPPoE channel1与PPPoTTY channel1绑定，PPPoE channel2与PPPoTTY channel2绑定......。
9、PC进入PPPoE Session阶段，发起PPP阶段控制报文；
10、家庭网关通过PPPoE channel接收报文，去除PPPoE报文头，将PPP报文直接发送给绑定的PPPoTTY channel；
11、家庭网关接收到PPPoTTY channel的报文，将PPP报文直接透传给绑定的PPPoE channel，封装PPPoE头，发送给PC；
12、PPP链路建立成功后，PC正常利用PPPoE拨号接入访问Internet资源。
13、PPP链路拆除时，PPPoE/PPPoTTY销毁channel，此时家庭网关同时将channel的绑定关系清除。
本发明的核心内容在于PPP内核的处理，下面描述链路建立成功后，数据在家庭网关设备中内核的收发流程，如图6所示，包括：
1.PC访问网络时，数据发送给家庭网关设备；
2.家庭网关设备的Ethernet驱动接收到PC发来的报文数据后，传递给内核协议栈，内核协议栈接收到报文后，在协议栈的统一收包函数netif_receive_skb中，根据注册的协议类型进行分发；
3.PPPoE内核注册0x8864类型的Discovery Session阶段报文，故PC发送的PPPoE封装的数据由PPPoE内核处理；
4.PPPoE内核将数据的PPPoE报文头去除，传递给创建的PPP内核channel(PPPoE channel)；
5.PPPoE内核根据channel绑定关系表，查找到该channel对应绑定的channel为PPPoTTY创建的；
6.数据直接传递给PPPoTTY创建的channel(PPPoTTY channel)，该channel再将数据发送给PPPoTTY内核，由PPPoTTY对应的底层USB驱动发往Internet侧。
7.Internet回应的数据报文，底层USB驱动接收后传递给PPPoTTY内核；
8.PPPoTTY内核处理完后，传递给创建的PPP内核channel(PPPoTTYchannel)；
9.PPPoTTY内核根据绑定关系表，查找到该channel对应绑定的channel为PPPoE创建的；
10.数据直接传递给PPPoE创建的channel(PPPoE channel)，该channel再将数据发送给PPPoE内核，PPPoE内核增加PPPoE报文头后，再传递给底层的Ethernet驱动发送；
11.PC接收到网关设备发送的回应数据。
本发明实施例的网络接入设备，可以软件或者硬件形式予以实现，其具体实现的形式并不受限，例如，一种实现形式的网络接入设备包括：
通道创建模块，用于创建基于第一种物理媒介的第一点对点协议虚拟通道PPP channel和基于第二种物理媒介的第二点对点协议虚拟通道PPP channel；
通道管理模块，用于在所述第一PPP channel的通道协商和第二PPP channel的通道协商都协商成功后，将所述第一点PPP channel和所述第二PPP channel设定为绑定关系以在所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间实现数据转发。
网络接入设备通过内核收发流程实现第一种物理媒介和第二种物理媒介之间的数据转发；内核收发流程主要包括：
第一种物理媒介内核将从第一种物理媒介驱动发来的第一种物理媒介封装形式的报文数据转换为第二种物理媒介封装形式的报文数据，通过绑定的第一PPP channel和第二PPP channel传递到第二种物理媒介内核，由所述第二种物理媒介内核将所述第二种物理媒介封装形式的报文数据传递给第二种物理媒介驱动；类似的，
第二种物理媒介内核将从第二种物理媒介驱动发来的第二种物理媒介封装形式的报文数据转换为第一种物理媒介封装形式的报文数据，通过绑定的第二PPP channel和第一PPP channel传递到第一种物理媒介内核，由所述第一种物理媒介内核将所述第一种物理媒介封装形式的报文数据传递给第一种物理媒介驱动。
在图6的示例中，第一种物理媒介为综合数字网介质的以太网网络，第一PPP channel为PPPoE channel，并设置在PC侧；第二种物理媒介为基于Modem拨号的GGSN网络，第二PPP channel为PPPoTTY channel，并设置在internet侧。如前所述，第一种物理媒介和第二种物理媒介并不限于此，而可以是支持PPP协议的所有物理媒介，何种物理媒介设置在PC侧，何种物理媒介设置在internet侧也可以任意设置。
本发明通过利用家庭网关等网络接入设备的对现有支持的物理网络接入(Ethernet接入、ATM接入、Modem拨号接入等)能力，利用现有的PPP网络资源，不需要额外的物理设备，可以达到不同物理媒介网络内的设备高效互联互通。技术方案优点如下：
a).利用PPP虚拟通道(channel)现有的网络接口，现有的PPP分层技术，利用桥接原理的绑定转发方式，能够快速高效地进行数据转发。
b).通过统一的channel进行绑定，不需要额外关注channel私有的一些特性，比如PPPoE的SessionID(会话标识)、PPPoA的PVC(Permanent VirtualCircuit，永久虚电路)等。
c).不需关心PPP阶段的报文，只需进行转发，处理简单。
d).核心模块接口简单，易扩展。
本发明可以实现最终用户接入网络的单一化，可以任意接入任意网络；简化局端设备BAS(Broadband Access Server，宽带接入服务器)组网环境，降低局端设备接口的使用，降低运营成本。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种在不同物理媒介间实现数据转发的方法，其特征在于，包括：
网络接入设备创建基于第一种物理媒介的第一点对点协议虚拟通道PPPchannel和基于第二种物理媒介的第二点对点协议虚拟通道PPP channel；
所述网络接入设备进行所述第一PPP channel和第二PPP channel的通道协商，并在两个虚拟通道的通道协商成功后，将所述第一PPP channel和所述第二PPP channel设定为绑定关系以在所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间实现数据转发。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络接入设备通过内核收发流程实现所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间的数据转发；所述内核收发流程包括：
网络接入设备的第一种物理媒介内核将从第一种物理媒介驱动发来的第一种物理媒介封装形式的报文数据转换为第二种物理媒介封装形式的报文数据，通过绑定的第一PPP channel和第二PPP channel传递到第二种物理媒介内核，由所述第二种物理媒介内核将所述第二种物理媒介封装形式的报文数据传递给第二种物理媒介驱动；以及
网络接入设备的第二种物理媒介内核将从第二种物理媒介驱动发来的第二种物理媒介封装形式的报文数据转换为第一种物理媒介封装形式的报文数据，通过绑定的第二PPP channel和第一PPP channel传递到第一种物理媒介内核，由所述第一种物理媒介内核将所述第一种物理媒介封装形式的报文数据传递给第一种物理媒介驱动。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一种物理媒介为综合数字网介质的以太网网络，所述第一PPP channel为PPPoE channel；所述第二种物理媒介为基于Modem拨号的GGSN网络，所述第二PPP channel为PPPoTTYchannel；所述内核收发流程包括内核发送流程和内核接收流程，所述内核发送流程包括：
网络接入设备的以太网驱动接收到第一侧的PPPoE封装的报文数据后，传递到内核协议栈，内核协议栈根据注册的协议类型将所述PPPoE封装的报文数据分发到PPPoE内核；
PPPoE内核将所述PPPoE封装的报文数据的报文头去除，根据所述绑定关系，将去除了报文头的所述PPPoE封装的报文数据经PPPoE channel传递到PPPoTTY内核的PPPoTTY channel；PPPoTTY内核将去除了报文头的所述PPPoE封装的报文数据传递到底层USB驱动，由所述底层USB驱动发往第二侧；
所述内核接收流程包括：
底层USB驱动接收到第二侧回应的数据报文，传递到PPPoTTY内核；
PPPoTTY内核根据所述绑定关系，将所述数据报文经PPPoTTY channel传递到PPPoE内核的PPPoE channel；PPPoE内核所述数据报文增加报文头后传递到以太网驱动，由以太网发往第一侧。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内核协议栈由协议栈的统一收包函数netif_receive_skb中得到注册的协议类型。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一侧为PC侧，所述第二侧为internet侧。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间的数据转发流程包括：
PC发起PPPoE拨号，开始PPPoE Discover阶段协商；
PC向网络接入设备发送PADI报文请求；
网络接入设备回应PADO报文；
PC向网络接入设备发起PADR请求报文；
网络接入设备回应PADS报文，PPPoE channel建立成功；
网络接入设备进入PDP激活阶段，向GGSN网络发送AT指令；
网络接入设备接收GGSN网络返回的AT指令，PDP Context协商成功，建立PPPoTTY channel；
网络接入设备将PPPoE channel与PPPoTTY channel进行绑定设置；
PC进入PPPoE Session阶段，发起PPP阶段控制报文；
网络接入设备通过PPPoE channel接收PPPoE报文，去除PPPoE报文头，将PPP报文直接发送给绑定的PPPoTTY channel；
网络接入设备接收到PPPoTTY channel从internet侧返回的PPP报文，将该返回的PPP报文直接透传给绑定的PPPoE channel，封装PPPoE头，发送给PC；
PPP链路建立成功后，PC利用PPPoE拨号接入访问Internet资源；
PPP链路拆除时，销毁PPPoE/PPPoTTY channel，清除channel的绑定关系。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一种物理媒介为综合数字网介质的以太网网络，所述第一PPP channel为PPPoE channel。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种物理媒介为基于Modem拨号的GGSN网络，所述第二PPP channel为PPPoTTY channel。
9.如权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述网络接入设备为家庭网关。
10.一种在不同物理媒介间实现数据转发的网络接入设备，其特征在于，包括：
通道创建模块，用于创建基于第一种物理媒介的第一点对点协议虚拟通道PPP channel和基于第二种物理媒介的第二点对点协议虚拟通道PPP channel；
通道管理模块，用于在所述第一PPP channel的通道协商和第二PPP channel的通道协商都协商成功后，将所述第一点PPP channel和所述第二PPP channel设定为绑定关系以在所述第一种物理媒介和第二种物理媒介之间实现数据转发。
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