[发明专利]一种基于多级流水布鲁姆滤波器的以太网数据包检测装置

说明书

本发明公开了一种基于多级流水布鲁姆滤波器的以太网数据包检测装置，包括预处理模块，多级流水布鲁姆滤波器模块、寄存器模块连接、接受缓存模块和输出模块；其中多级流水布鲁姆滤波器模块包括多级顺序连接的单级布鲁姆滤波器模块，单级布鲁姆滤波器模块还与流水同步模块连接；单级布鲁姆滤波器模块包括控制模块，控制模块与多个哈希计算模块连接，哈希计算模块和控制模块与检测模块连接，检测模块还与存储器模块连接；其中寄存器模块与单级布鲁姆滤波器模块的检测模块连接。能够满足万兆以太网的需求，支持以太网控制器检测规则的动态可配置，同时提高了检测速率，降低了系统能耗。

技术领域

本发明属于计算机硬件技术领域，涉及一种以太网控制器中数据包的检测装置，尤其是一种基于多级流水布鲁姆滤波器的以太网数据包检测装置。

背景技术

在服务器级别的高性能以太网控制器中，都需要对网络中接收到的数据包进行指定规则的检测或分析，如规则检查(Rule Check)或IOV(Input/Output Virtualization)，能够实现对指定数据包的高优先级处理，有助于实现网络实时监控，精细管理，有利于网络安全性能的提升，同时也可以满足特殊应用的需求。

随着千兆以太网、万兆以太网技术的发展，检测方法和结构的性能效率直接影响到网络控制器对网络数据包内容的检测效率，因为若检测方法和结构不能够实时有效地处理海量的数据包信息，就会出现丢弃数据包的现象，甚至影响到网络控制器的正常工作；另外一方面，在对数据包的检测和分析中，常常需要动态地对检测规则进行配置和修改，以满足上层应用的需求。因此，可动态配置的以太网数据包检测结构是网络控制器的另一项重要特性。

为了提高以太网控制器对数据包检测的性能和灵活性，目前主要的方案包括：(1)基于传统布鲁姆滤波器的实现方法，布鲁姆滤波器由一个二进制数组和一系列随机映射函数组成，它可以用于检索一个元素是否在一个集合中；(2)基于DFA的实现方法，该方法基于硬件将模式集或规则表达式转化为自动机(NFA或DFA)以实现规则匹配检测，具体可参考文献《Fast regular expression matching using FPGA》；(3)基于TCAM的实现方法。TCAM(Ternary Content Addressable Memory)是一类能够进行并行查找的高速存储器，允许对位或域进行“0”、“1”或“*”三种方式的配置，具体可参考文献《Giga bit rate packetpattern matching using TCAM》。

上述提高以太网控制器对数据包检测的性能和灵活性方案(1)、(2)和(3)均不支持检测规则的动态更新，即未实现用户对检测规则的动态配置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多级流水布鲁姆滤波器的以太网数据包检测装置。能够满足万兆以太网的需求，支持以太网控制器检测规则的动态可配置，同时提高了检测速率，降低了系统能耗。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种基于多级流水布鲁姆滤波器的以太网数据包检测装置，包括预处理模块，多级流水布鲁姆滤波器模块、寄存器模块连接、接受缓存模块和输出模块；其中多级流水布鲁姆滤波器模块包括多级顺序连接的单级布鲁姆滤波器模块，单级布鲁姆滤波器模块还与流水同步模块连接；单级布鲁姆滤波器模块包括控制模块，控制模块与多个哈希计算模块连接，哈希计算模块和控制模块与检测模块连接，检测模块还与存储器模块连接；其中寄存器模块与单级布鲁姆滤波器模块的检测模块连接。

更进一步的，本发明的特点还在于：

其中多级流水布鲁姆滤波器模块包括4级顺序连接的单级布鲁姆滤波器模块。

其中第一级布鲁姆滤波器模块的控制模块读取欲处理模块中的数据包，然后将该数据包发送给哈希计算模块和检测模块，检测模块将第一级检测结果发送给第二级流水布鲁姆滤波器模块。