一种以太网链路级可靠传输的装置和方法

本发明涉及网络通信，尤其涉及一种以太网链路级可靠传输的装置和方法。

背景技术：

1、传统以太网控制器通过pfc帧（priority-based flow control，基于优先级的流量控制）实现简单的流量控制功能，但是无法实现数据帧的可靠传输功能，如果报文在链路传输上出现错误，或者控制器接收缓存溢出，都会将接收的数据帧进行丢弃。为了实现可靠传输，传统以太网一般是通过高层协议（比如tcp协议）检测传输数据帧的完整性，如果中间丢失了某个数据帧，通过高层控制帧进行重传，重传时接收端请求重传报文需要向以太网上层发送，被重传的数据由上层重新传入以太网链路层，这种从源到目的的重传延迟非常大，并且一旦发送错误重传，错误报文之后的所有报文将全部进行重传，整个重传过程复杂，cpu占用率高，传输时延大，严重浪费带宽。因此传统以太网无法支持链路层的可靠传输控制。

技术实现思路

1、针对传统以太网无法支持链路层的可靠传输控制的问题，本发明提供一种以太网链路级可靠传输的装置和方法，通过在以太网链路层增加链路层可靠传输控制模块，实现以太网数据帧端到端的可靠传输，能够应用于传统的以太网控制器，增强控制器的功性能，提高网络的带宽利用率。

2、一方面，本发明提供一种以太网链路级可靠传输的装置，在以太网控制器中设置有链路层可靠传输控制模块；所述链路层可靠传输控制模块包括frame id封装单元、发送选择单元、重传缓存单元、接收选择单元、lrtf处理与生成单元以及frame id检查和删除单元；lrtf是指自定义的链路层可靠传输控制帧；

3、frame id封装单元，用于从报文缓存中接收数据帧，在该数据帧中增加frame id字段；其中，每发送一个以太网帧，frame id加1；

4、发送选择单元，用于根据控制选择发送经过frame id封装单元封装后的数据帧、重传缓存单元中的数据帧或者lrtf处理与生成单元生成的lrtf至mac数据通路；

5、重传缓存单元，用于缓存经frame id封装单元封装后的数据帧；

6、接收选择单元，用于从mac数据通路中接收以太网帧，对该以太网帧进行解析：若为数据帧，则发送至frame id检查和删除单元；若为lrtf，则发送至lrtf处理与生成单元；

7、lrtf处理与生成单元，用于解析接收的lrtf并根据控制生成相应的lrtf；

8、frame id检查和删除单元，用于从接收的数据帧中提取出frame id，并在删除该数据帧中frame id字段后，将该数据帧发送至报文缓存。

9、进一步地，所述lrtf包括数据帧确认控制帧、数据帧不确认控制帧、从重传处重传控制帧、链路状态请求报文以及链路状态响应控制帧；

10、数据帧确认控制帧，用于指示对应frame id的数据帧已被正确接收；

11、数据帧不确认控制帧，用于指示对应frame id的数据帧不能被正确接收；

12、从重传处重传控制帧，用于指示其后续的以太网帧是从重传处开始重传的报文；

13、链路状态请求报文，用于请求了解对端的链路状态；

14、链路状态响应控制帧，用于响应链路状态请求报文。

15、另一方面，本发明提供一种以太网链路级可靠传输的方法，所述方法包括：

16、从本端的报文缓存中接收数据帧，在该数据帧中增加frame id字段，形成新的数据帧，将该新的数据帧进行缓存；其中，本端每发送一个以太网帧，frame id加1；

17、将该新的数据帧发送至本端的mac数据通路，以便通过本端的mac数据通路发送至对端；

18、通过本端的mac数据通路接收来自对端的以太网帧并解析；

19、若解析得到该以太网帧为数据帧，则从该数据帧中提取出frame id，并在删除该数据帧中frame id字段后，将该数据帧发送至本端的报文缓存；然后在本端生成携带有该frame id的lrtf并反馈至对端，以供对端根据该lrtf的指示对该frame id对应的数据帧执行相应操作；lrtf是指自定义的链路层可靠传输控制帧。

20、进一步地，还包括：若解析得到该以太网帧为lrtf，则解析接收的lrtf并根据控制生成相应的lrtf并反馈至对端。

21、进一步地，包括：所述lrtf包括数据帧确认控制帧、数据帧不确认控制帧、从重传处重传控制帧、链路状态请求报文以及链路状态响应控制帧；

22、数据帧确认控制帧，用于指示对应frame id的数据帧已被正确接收；

23、数据帧不确认控制帧，用于指示对应frame id的数据帧不能被正确接收；

24、从重传处重传控制帧，用于指示其后续的以太网帧是从重传处开始重传的报文；

25、链路状态请求报文，用于请求了解对端的链路状态；

26、链路状态响应控制帧，用于指示下一个待发送的数据帧的frame id。

27、进一步地，在本端生成携带有该frame id的lrtf并反馈至对端，以供对端根据该lrtf的指示对该frame id对应的数据帧执行相应操作，具体包括：

28、若该lrtf为数据帧确认控制帧，对端则将该frame id对应的数据帧从缓存中释放；

29、若该lrtf为数据帧不确认控制帧，则本端进入重传状态，并且对端停止发送当前数据帧，并从缓存中找到下一个待确认的数据帧并重传；

30、若该lrtf为从重传处重传控制帧，则对端退出重传状态以继续接收后续的数据帧；

31、若该lrtf为链路状态请求报文，则对端根据自身链路状态决定是否向本端反馈链路状态响应控制帧；

32、若该lrtf为链路状态响应控制帧，则对端进行frame id的同步。

33、本发明的有益效果：

34、（1）本发明通过在以太网链路层增加硬件的链路层可靠传输控制模块，并自定义链路层可靠传输控制帧，实现了以太网链路层的可靠传输和链路级重传功能，从而避免传统通过高层协议检测传输数据帧的完整性，本发明的整个传输过程简单，极大程度上降低了传输时延，节约了带宽。

35、（2）设计数据帧确认控制帧和数据帧不确认控制帧，通信双方基于确认机制进行以太网传输，接收端依据frameid顺序确认，确保发生的所有报文都被接收，因此本发明能检测链路所有丢包情况。

36、（3）本发明支持与传统以太网互连、支持bypass透传。

技术特征：

1.一种以太网链路级可靠传输的装置，其特征在于，在以太网控制器中设置有链路层可靠传输控制模块；所述链路层可靠传输控制模块包括frame id封装单元、发送选择单元、重传缓存单元、接收选择单元、lrtf处理与生成单元以及frame id检查和删除单元；lrtf是指自定义的链路层可靠传输控制帧；

2.根据权利要求1所述的一种以太网链路级可靠传输的装置，其特征在于，所述lrtf包括数据帧确认控制帧、数据帧不确认控制帧、从重传处重传控制帧、链路状态请求报文以及链路状态响应控制帧；

3.一种以太网链路级可靠传输的方法，其特征在于，所述方法包括：

4.根据权利要求3所述的一种以太网链路级可靠传输的方法，其特征在于，还包括：若解析得到该以太网帧为lrtf，则解析接收的lrtf并根据控制生成相应的lrtf并反馈至对端。

5.根据权利要求3或4所述的一种以太网链路级可靠传输的方法，其特征在于，包括：所述lrtf包括数据帧确认控制帧、数据帧不确认控制帧、从重传处重传控制帧、链路状态请求报文以及链路状态响应控制帧；

6.根据权利要求5所述的一种以太网链路级可靠传输的方法，其特征在于，在本端生成携带有该frame id的lrtf并反馈至对端，以供对端根据该lrtf的指示对该frame id对应的数据帧执行相应操作，具体包括：

技术总结
本发明提供一种以太网链路级可靠传输的装置和方法。该装置在以太网控制器中设置有链路层可靠传输控制模块，包括Frame ID封装单元，用于从报文缓存中接收数据帧，在该数据帧中增加Frame ID字段；发送选择单元，用于根据控制选择发送封装后的数据帧、缓存中的数据帧或者LRTF至MAC数据通路；重传缓存单元，用于缓存封装后的数据帧；接收选择单元，用于从MAC数据通路中接收以太网帧进行解析：若为数据帧，则发送至Frame ID检查和删除单元；若为LRTF，则发送至LRTF处理与生成单元；LRTF处理与生成单元，用于解析接收的LRTF并根据控制生成相应的LRTF；Frame ID检查和删除单元，用于从接收的数据帧中提取出Frame ID，并在删除该数据帧中Frame ID字段后，将该数据帧发送至报文缓存。

技术研发人员：陈艇,吕平,沈剑良,张文建,刘冬培,张霞,李沛杰,董春雷,李智超,张丽
受保护的技术使用者：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14