一种100Gbps以太网过滤方法技术

本发明专利技术公开了一种100Gbps以太网过滤方法，包括现场可编程门阵列、上位机和存储器，现场可编程门阵列中有CMAC‑IP核，在现场可编程门阵列中构建过滤状态机。现场可编程门阵列和存储器均通过标准电接口与上位机连接。100Gbps测试速率下以太网数据流进入CMAC‑IP核，CMAC‑IP核中有4个128位数据通道，以太网数据流在4个128位数据通道中依次循环输出；数据通道输出的数据进入过滤状态机过滤；过滤后的数据存入存储器，供上位机查看。本发明专利技术提供的100Gbps以太网过滤方法，包括了基于标准以太网帧的过滤方法、用户自定义图形过滤方法和误码类型过滤方法，能够在100Gbps高速率，多协议，流量大的以太网数据中实现有效的数据筛选，提高了提取有用信息的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种100Gbps以太网过滤方法
本专利技术涉及100Gbps测试速率下以太网数据包过滤领域，具体涉及一种100Gbps以太网过滤方法。
技术介绍
随着信息技术的飞速发展，超高速、超大容量和超宽带宽成为有线通信未来的发展趋势。当前，包括电信运营商、设备厂商等在内的业界各方正在积极推动100G技术的应用部署。以太网测试仪近些年同样发展迅速，呈现出测试速率不断提升，面向应用进行复杂测试的能力越来越强等趋势。国外在高速网络协议测试研究主要体现在高速协议检测一体化集成、自动化测试等技术及实现手段上，并且直接针对用户高度关注的信息出评估结果。由于受接口速率高、数据流量大、协议复杂多样等核心技术的限制，国产高速以太网测试仪存在着测试速率低，协议测试不全面，缺乏应用性信息测试过滤筛选能力等情况，需要全面大幅提升。目前，主流的国产仪器测试速率主要集中在千兆和万兆，100G网络测试仪的研制正在进行之中，很难满足以太网最新技术的发展。同样，如何实现从100Gbps高速率，多协议，流量大的数据中实现有效的数据筛选是面临的新挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种100Gbps以太网过滤方法，通过用户设定过滤条件实现了筛选用户感兴趣的以太网帧功能，提高了提取有用信息的效率。本专利技术采用以下的技术方案：一种100Gbps以太网过滤方法，包括现场可编程门阵列、上位机和存储器，现场可编程门阵列中有CMAC-IP核，在现场可编程门阵列中构建过滤状态机；现场可编程门阵列和存储器均通过标准电接口与上位机连接；过滤方法包括以下步骤：步骤1：100Gbps测试速率下以太网数据流进入CMAC-IP核，CMAC-IP核中有4个128位数据通道，以太网数据流在4个128位数据通道中依次循环输出；步骤2：数据通道输出的数据进入过滤状态机过滤；步骤3：过滤后的数据存入存储器，供上位机查看。优选地，基于标准以太网帧的过滤过程：在现场可编程门阵列中构建的过滤状态机为将以太网的协议做成树型状态机，树型状态机将所有的以太网的协议进行分层分类；步骤2具体包括：步骤2.1：过滤状态机首先过滤帧头的基本协议类型，然后逐级依次确定具体的协议，找到符合条件的协议后，存储此协议并供上位机读取；步骤2.2：由于帧的起始位置可能出现在4个128位数据通道中的任何一个，4个128位数据通道包括通道0、通道1、通道2和通道3，假设起始位置在通道0，那么后续的数据在通道1，通道2，通道3，通道0，……依次出现；过滤状态机判断好帧的起始位置在哪个数据通道，上位机读取存储的协议对数据通道中的数据流依次进行捕获，捕获后的帧存储在存储器中。优选地，用户自定义图形的过滤过程：在现场可编程门阵列中构建的过滤状态机为自定义图形过滤状态机，自定义图形过滤状态机包括基址，偏移，图形和掩码，基址是过滤条件的基准位置，偏移是相对于基址的整数倍字节偏移量，图形是用户需要搜索的信息，长度能达到16字节，掩码和图形相对应，长度也是16字节，当掩码位等于1时，对应的图形位有效，当为零时对应位无效；步骤2具体包括：步骤2.1：用户通过上位机输入基址，偏移，图形和掩码，自定义图形过滤状态机映射命令；步骤2.2：由于数据的起始位置可能出现在4个128位数据通道中的任何一个，4个128位数据通道包括通道0、通道1、通道2和通道3，假设起始位置在通道0，那么后续的数据在通道1，通道2，通道3，通道0，……依次出现；自定义图形过滤状态机判断好数据的起始位置在哪个数据通道，自定义图形过滤状态机通过基址，偏移，图形和掩码进行对数据通道中的数据流依次进行滑动比较，当满足过滤条件时，捕获数据并存储在存储器中。优选地，误码类型的过滤过程：在现场可编程门阵列中构建的过滤状态机为误码类型过滤状态机，误码类型过滤状态机中设置有FCS错帧过滤、Undersize短帧过滤、IPv4校验和错误帧过滤；FCS错帧过滤时，步骤2具体包括：误码类型过滤状态机采用32位循环冗余校验算法，当数据通道的使能信号RX_ENAOUT和终止信号RX_EOPOUT同时为1时，也就是当前时序为当前帧的结束，当前帧暂时存储在双口RAM中，而最后的32位就是当前帧的校验码，如果误码类型过滤状态机计算的32位校验码与当前帧的原FCS不同时，则当前帧出错，也就是FCS错帧，误码类型过滤状态机进而从双口RAM中的帧头开始读取数据并依次写入到存储器中；Undersize短帧过滤时，步骤2具体包括：IEEE802.3标准规定以太网帧最短为64字节，当小于此长度时，则数据包出现错误，也就是短帧，在CMAC-IP核中，包含4个128位数据通道，也就是64字节，而误码类型过滤状态机一直检测着帧的开始和结束，当前帧头出现后，帧尾必定最早出现在下一拍有效时钟沿的上一个通道，如果帧尾提前出现，那么帧长必定小于64字节，也就是短帧错误，误码类型过滤状态机重新定位到此短帧的帧头，然后从双口RAM中将整帧写入到存储器中；IPv4校验和错误帧过滤时，步骤2具体包括：误码类型过滤状态机首先定位IP数据报起始位置，根据以太网标准，首部校验和长度为16位累加和后的反码，并且在相对于IP数据报文头部第10个字节位置，而相对于MAC帧的偏移位置为6字节目的MAC+6字节源MAC+2字节类型+10字节IP报头＝24字节，所以校验和对应数据起始的数据通道的下一个数据通道的第6和第7字节，当校验不正确时，误码类型过滤状态机捕获此帧并写入到存储器中。本专利技术具有的有益效果是：本专利技术提供的100Gbps以太网过滤方法，包括了基于标准以太网帧的过滤方法、用户自定义图形过滤方法和误码类型过滤方法，能够在100Gbps高速率，多协议，流量大的以太网数据中实现有效的数据筛选，提高了提取有用信息的效率。附图说明图1为树型状态机的示意图。图2为定长64字节IP帧过滤基本原理图。图3为用户自定义图形过滤基本原理图。图4为滑动窗口基本原理图。图5为误码类型过滤基本原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：以太网测试仪通常包括发送和接收两个基本功能。接收功能包括全部和部分接收。全部接收是测试仪把数据全部接收并存储，而部分接收则是通常根据需求有选择的过滤接收到的所有数据。在过滤接收中，触发接收是一种特殊的过滤，它是根据用户设定条件触发进而抓取数据包，一般包括起始触发，中间触发，尾部触发等。以太网测试仪的过滤接收条件通常包括源MAC地址，目的MAC地址，源IP地址，目的IP地址，图形触发，不同种类误码的帧等。结合图1至图5，一种100Gbps以太网过滤方法，包括现场可编程门阵列、上位机和存储器，现场可编程门阵列中有CMAC-IP核，在现场可编程门阵列中构建过滤状态机。现场可编程门阵列和存储器均通过标准电接口与上位机连接。存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种100Gbps以太网过滤方法，其特征在于，包括现场可编程门阵列、上位机和存储器，现场可编程门阵列中有CMAC-IP核，在现场可编程门阵列中构建过滤状态机；现场可编程门阵列和存储器均通过标准电接口与上位机连接；/n过滤方法包括以下步骤：/n步骤1：100Gbps测试速率下以太网数据流进入CMAC-IP核，CMAC-IP核中有4个128位数据通道，以太网数据流在4个128位数据通道中依次循环输出；/n步骤2：数据通道输出的数据进入过滤状态机过滤；/n步骤3：过滤后的数据存入存储器，供上位机查看。/n

【技术特征摘要】
1.一种100Gbps以太网过滤方法，其特征在于，包括现场可编程门阵列、上位机和存储器，现场可编程门阵列中有CMAC-IP核，在现场可编程门阵列中构建过滤状态机；现场可编程门阵列和存储器均通过标准电接口与上位机连接；
过滤方法包括以下步骤：
步骤1：100Gbps测试速率下以太网数据流进入CMAC-IP核，CMAC-IP核中有4个128位数据通道，以太网数据流在4个128位数据通道中依次循环输出；
步骤2：数据通道输出的数据进入过滤状态机过滤；
步骤3：过滤后的数据存入存储器，供上位机查看。


2.根据权利要求1所述的一种100Gbps以太网过滤方法，其特征在于，基于标准以太网帧的过滤过程：
在现场可编程门阵列中构建的过滤状态机为将以太网的协议做成树型状态机，树型状态机将所有的以太网的协议进行分层分类；
步骤2具体包括：
步骤2.1：过滤状态机首先过滤帧头的基本协议类型，然后逐级依次确定具体的协议，找到符合条件的协议后，存储此协议并供上位机读取；
步骤2.2：由于帧的起始位置可能出现在4个128位数据通道中的任何一个，4个128位数据通道包括通道0、通道1、通道2和通道3，假设起始位置在通道0，那么后续的数据在通道1，通道2，通道3，通道0，……依次出现；过滤状态机判断好帧的起始位置在哪个数据通道，上位机读取存储的协议对数据通道中的数据流依次进行捕获，捕获后的帧存储在存储器中。


3.根据权利要求1所述的一种100Gbps以太网过滤方法，其特征在于，用户自定义图形的过滤过程：
在现场可编程门阵列中构建的过滤状态机为自定义图形过滤状态机，自定义图形过滤状态机包括基址，偏移，图形和掩码，基址是过滤条件的基准位置，偏移是相对于基址的整数倍字节偏移量，图形是用户需要搜索的信息，长度能达到16字节，掩码和图形相对应，长度也是16字节，当掩码位等于1时，对应的图形位有效，当为零时对应位无效；
步骤2具体包括：
步骤2.1：用户通过上位机输入基址，偏移，图形和掩码，自定义图形过滤状态机映射命令；
步骤2.2：由于数据的起始位置可能出现在4个128位数据通道中的任何一个，4个128位数据通道包括通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴限光，吴恒奎，孙宏，张奎，张秀超，
申请(专利权)人：中电科仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37