專利名稱：一種智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)檢測應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)處理程序往往利用libpcap、libnet、Iibnids編程接口對普通網(wǎng)卡進(jìn)行控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉處理、過濾處理和構(gòu)造數(shù)據(jù)包外發(fā)等數(shù)據(jù)包的預(yù)處理等功能。由于普通網(wǎng)卡功能單一、處理速度低等缺點，致使基于普通網(wǎng)卡開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)處理軟件性
能低、功能不多。同時，現(xiàn)存的高性能網(wǎng)卡沒有提供對libpcap、libnet、Iibnids編程接口的支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的智能網(wǎng)卡所存在的問題，提出一種智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法。使用該方法的智能網(wǎng)卡在硬件上接收來自前端數(shù)據(jù)分發(fā)設(shè)備的數(shù)據(jù)后，有效地減輕了后臺服務(wù)器CPU的負(fù)擔(dān)；同時，網(wǎng)卡驅(qū)動程序在服務(wù)器用戶空間為智能網(wǎng)卡提供了多種編程接口，其中包括自定義的專用接口及l(fā)ibpcap、libnet、Iibnids等多種標(biāo)準(zhǔn)兼容接口 ；可以讓現(xiàn)有的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)處理程序無縫的使用智能網(wǎng)卡，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉處理、過濾處理和構(gòu)造數(shù)據(jù)包外發(fā)等數(shù)據(jù)包的預(yù)處理功能，大幅度提高了后臺服務(wù)器處理能力。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，它所指的智能網(wǎng)卡包括編程接口模塊、智能網(wǎng)卡驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲器、控制模塊和PCI-E主機(jī)接口 ；
所述的編程接口模塊和智能網(wǎng)卡驅(qū)動模塊配置在服務(wù)器端；編程接口模塊是在服務(wù)器端為用戶空間提供可編程接口函數(shù)；智能網(wǎng)卡驅(qū)動模塊用于實現(xiàn)智能網(wǎng)卡到服務(wù)器端的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送；
所述的數(shù)據(jù)處理模塊、存儲器、控制模塊和PCI-E主機(jī)接口配置在智能網(wǎng)卡內(nèi)部；PCI-E主機(jī)接口用于連接服務(wù)器和智能網(wǎng)卡；PCI-E主機(jī)接口與數(shù)據(jù)處理模塊相連，數(shù)據(jù)處理模塊的存儲信號端與存儲器相連。本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊是基于MIPS64架構(gòu)的專用網(wǎng)絡(luò)控制芯片，實現(xiàn)千兆網(wǎng)卡控制；控制模塊用于實現(xiàn)人機(jī)接口，達(dá)到對智能網(wǎng)卡有效控制的目的；PCI-E主機(jī)接口用于連接服務(wù)器和智能網(wǎng)卡。本發(fā)明的編程接口模塊在服務(wù)器端為用戶空間提供API接口函數(shù)；實現(xiàn)對網(wǎng)卡的控制，包括網(wǎng)卡打開、關(guān)閉、規(guī)則加載、規(guī)則刪除和流量統(tǒng)計。本發(fā)明的編程接口模塊提供的標(biāo)準(zhǔn)的接口函數(shù)，對libpcap、libnet和Iibnids標(biāo)
準(zhǔn)兼容接口均支持。本發(fā)明的智能網(wǎng)卡支持IOOOBase-T 和 lOOOBase-T Gigabit Ethernet 協(xié)議。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明提供了一種智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，該智能網(wǎng)卡可對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則過濾、深度包解析、負(fù)載均衡等操作，有效地減輕了后臺服務(wù)器CPU的負(fù)擔(dān)；同時，使用該方法的網(wǎng)卡驅(qū)動程序在服務(wù)器用戶空間為智能網(wǎng)卡提供了多種編程接口，其中包括自定義的專用接口及l(fā)ibpcap、libnet、Iibnids等多種標(biāo)準(zhǔn)兼容接口，可以讓現(xiàn)有的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)處理程序無縫的使用智能網(wǎng)卡，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉處理、過濾處理和構(gòu)造數(shù)據(jù)包外發(fā)等數(shù)據(jù)包的預(yù)處理功能，大幅度提高了后臺服務(wù)器處理能力。


圖I是本發(fā)明的原理框圖。圖2是本發(fā)明的使用新的接口實現(xiàn)方法的智能網(wǎng)卡示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖I所示，一種智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，所指該智能網(wǎng)卡在硬件上接收來自前端數(shù)據(jù)分發(fā)設(shè)備的數(shù)據(jù)后，通過PCI-E接口按照負(fù)載均衡的方式均勻的發(fā)送數(shù)據(jù)到后臺服務(wù)器的多個線程，使服務(wù)器的每個線程都能對線路數(shù)據(jù)同時進(jìn)行處理。同時，智能網(wǎng)卡驅(qū)動程序在服務(wù)器用戶空間為智能網(wǎng)卡提供了多種編程接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉處理、過濾處理和構(gòu)造數(shù)據(jù)包外發(fā)等數(shù)據(jù)包的預(yù)處理功能，極大減輕后臺服務(wù)器的壓力。所述智能網(wǎng)卡采用MIPS64架構(gòu)的專用網(wǎng)絡(luò)控制芯片來實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)控制器的功能，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理速度，其工作原理如圖I所示。智能網(wǎng)卡通過接口模塊(模塊102)接收線路數(shù)據(jù)后通過高速總線將其傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊(模塊101)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理模塊使用高性能的數(shù)據(jù)處理芯片和大容量的內(nèi)存(模塊105)對數(shù)據(jù)按照規(guī)則的配置內(nèi)容進(jìn)行處理，通過PCI-E 4x標(biāo)準(zhǔn)接口(模塊103)向后臺發(fā)送數(shù)據(jù)或者接收來自服務(wù)器的指令向外發(fā)送數(shù)據(jù)?？刂颇K(模塊104)完成人機(jī)接口對智能網(wǎng)卡的控制。所述智能網(wǎng)卡可實現(xiàn)對IP數(shù)據(jù)包的ACL規(guī)則過濾、DPI、TCP/IP協(xié)議卸載、數(shù)據(jù)流負(fù)載均衡等功能。TCP減負(fù)引擎由軟硬件兩部分組件構(gòu)成，將傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧的功能進(jìn)行延伸，把網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的處理工作全部轉(zhuǎn)移到網(wǎng)卡上的集成硬件中進(jìn)行，服務(wù)器只承擔(dān)TCP/IP控制信息的處理任務(wù)。智能網(wǎng)卡驅(qū)動在用戶空間定制了一套ACL規(guī)則處理工具，利用智能網(wǎng)卡的同步命令機(jī)制，ACL規(guī)則處理工具可以將ACL規(guī)則下發(fā)到網(wǎng)卡內(nèi)存中，智能網(wǎng)卡對接收到的規(guī)則進(jìn)行分類，對于每類規(guī)則可以進(jìn)行不同優(yōu)先級、老化時間的配置。同時，智能網(wǎng)卡還支持ACL規(guī)則刪除及查詢功能。為了進(jìn)一步減輕服務(wù)器CPU負(fù)擔(dān)，智能網(wǎng)卡內(nèi)部根據(jù)數(shù)據(jù)包中五元組的任意組、合、協(xié)議、UDP載荷的動態(tài)字段等方式對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分流操作，并將不同的分流數(shù)據(jù)上送至服務(wù)器端不同內(nèi)存緩沖區(qū)內(nèi)，上層應(yīng)用程序多個線程可對對應(yīng)的流緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而進(jìn)一步的提升了多路多核服務(wù)器的功能。智能網(wǎng)卡在服務(wù)器用戶空間封裝了標(biāo)準(zhǔn)的API接口函數(shù)，包括網(wǎng)卡打開、關(guān)閉、規(guī)則加載、規(guī)則刪除、流量統(tǒng)計等功能；
利用所述智能網(wǎng)卡標(biāo)準(zhǔn)的接口函數(shù)，進(jìn)一步提供了對libpcap、libnet、Iibnids等多種標(biāo)準(zhǔn)兼容接口的支持，實現(xiàn)現(xiàn)有的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)處理程序無縫的使用智能網(wǎng)卡，編程接口結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。例如，為了實現(xiàn)對PCAP接口的支持，必須完成PCAP源碼中兩個部分的修改
在PCAP初始化及釋放函數(shù)中增加智能網(wǎng)卡的初始化和釋放調(diào)用；
在PCAP收發(fā)包接口中需要調(diào)用智能網(wǎng)卡的收發(fā)包接口。 利用智能網(wǎng)卡的標(biāo)準(zhǔn)接口及l(fā)ibpcap、libnet、Iibnids等工具可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉處理、過濾處理和構(gòu)造數(shù)據(jù)包外發(fā)等數(shù)據(jù)包的預(yù)處理功能。例如，當(dāng)利用智能網(wǎng)卡提供的編程接口實現(xiàn)網(wǎng)卡捕包功能時，智能網(wǎng)卡按照服務(wù)器端的數(shù)據(jù)預(yù)處理要求，把數(shù)據(jù)通過網(wǎng)卡接口按照負(fù)載均衡的要求均勻的發(fā)送到多線程處理服務(wù)器的每個線程中。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，所指智能網(wǎng)卡的特征是包括編程接口模塊、智能網(wǎng)卡驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲器、控制模塊和PCI-E主機(jī)接口 ； 所述的編程接口模塊和智能網(wǎng)卡驅(qū)動模塊配置在服務(wù)器端；編程接口模塊是在服務(wù)器端為用戶空間提供可編程接口函數(shù)；智能網(wǎng)卡驅(qū)動模塊用于實現(xiàn)智能網(wǎng)卡到服務(wù)器端的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送； 所述的數(shù)據(jù)處理模塊、存儲器、控制模塊和PCI-E主機(jī)接口配置在智能網(wǎng)卡內(nèi)部；PCI-E主機(jī)接口用于連接服務(wù)器和智能網(wǎng)卡；PCI-E主機(jī)接口與數(shù)據(jù)處理模塊相連，數(shù)據(jù)處理模塊的存儲信號端與存儲器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，其特征是所述的數(shù)據(jù)處理模塊是基于MIPS64架構(gòu)的專用網(wǎng)絡(luò)控制芯片，實現(xiàn)千兆網(wǎng)卡控制；控制模塊用于實現(xiàn)人機(jī)接口 ；PCI-E主機(jī)接口用于連接服務(wù)器和智能網(wǎng)卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，其特征是所述的編程接口模塊在服務(wù)器端為用戶空間提供API接口函數(shù)；實現(xiàn)對網(wǎng)卡的控制，包括網(wǎng)卡打開、關(guān)閉、規(guī)則加載、規(guī)則刪除和流量統(tǒng)計。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，其特征是所述的編程接口模塊提供的標(biāo)準(zhǔn)的接口函數(shù)，對libpcap、Iibnet和Iibnids標(biāo)準(zhǔn)兼容接口均支持。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求4任一項所述的智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，其特征是所述應(yīng)用該實現(xiàn)方法的智能網(wǎng)卡支持IOOOBase-T和lOOOBase-T Gigabit Ethernet協(xié)議。
全文摘要
一種智能網(wǎng)卡的接口實現(xiàn)方法，它包括編程接口模塊、智能網(wǎng)卡驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲器、控制模塊和PCI-E主機(jī)接口、該智能網(wǎng)卡驅(qū)動程序在服務(wù)器用戶空間為智能網(wǎng)卡提供了多種編程接口，其中包括自定義的專用接口及l(fā)ibpcap、libnet、libnids等多種標(biāo)準(zhǔn)兼容接口，可以讓現(xiàn)有的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)處理程序無縫的使用智能網(wǎng)卡，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉處理、過濾處理和構(gòu)造數(shù)據(jù)包外發(fā)等數(shù)據(jù)包的預(yù)處理功能，大幅度提高了后臺服務(wù)器處理能力。
文檔編號H04L12/02GK102752119SQ201210235789
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者劉欣, 張慧, 王勇, 王延海, 薛晨, 鄒昕, 韓志前, 魯松 申請人:南京中興特種軟件有限責(zé)任公司, 國家計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理中心