[发明专利]一种面向PRP网络的单窗口动态滑动与冗余管理系统和方法

说明书

本发明公开了一种面向PRP网络的单窗口动态滑动与冗余管理系统和方法。该系统包括冗余数据帧特征值提取模块、循环查找表模块、循环查找表老化模块、丢弃算法模块和结果反馈模块，通过建立一种单窗口动态滑动丢弃算法，保证冗余网络中重复帧正确接收，避免网络拥塞，提高网络通信健壮性，达到故障零自愈无缝切换和透明应用的效果；该系统中针对循环查找表引入老化时间，清除循环查找表中的表项内容，达到查找表的循环利用；通过采用单窗口中每一位状态与帧接收标志映射，节省空间资源，提高查表效率，减少冲突；通过采用计算虚拟序列号，进行虚拟开窗，将虚拟开窗和原始窗口对比，得到与原始窗口重叠区域，完成窗口动态滑动，简化冗余容错管理。

【技术领域】

本发明属于PRP网络管理领域，具体涉及一种面向PRP网络的单窗口动态滑动与冗余管理系统和方法。

【背景技术】

在并行冗余PRP网络中，采用先到先得原则，丢弃重复的数据帧，减少网络拥堵，达到故障零自愈无缝切换和透明应用的效果。重复帧丢弃算法主要包括双窗口丢弃算法、查阅表算法等。双窗口丢弃算法中冗余端口根据序列号SN和网络标识符分别维护一个独立的窗口表，对于每个收到的数据帧都需要查询两个表，实现相对复杂；查阅表算法基于源MAC地址和SN号实现，每个SN号都需存储于不同的表项中，占用资源大，且由于SN号递增不连续，降低查表效率。因此这两种算法均存在空间和时间开销较大问题。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种面向PRP网络的单窗口动态滑动与冗余管理系统和方法；该系统结合循环查找表，完成对PRP网络中的重复帧的丢弃管理，简化硬件实现的时间复杂度和空间复杂度，提高网络通信的可靠性和健壮性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种面向PRP网络的单窗口动态滑动与冗余管理系统，包括：冗余数据帧特征值提取模块、循环查找表模块、循环查找表老化模块、丢弃算法模块和结果反馈模块；

冗余数据帧特征值提取模块，用于提取并存储完整数据帧的源MAC地址和SN号；

循环查找表模块，用于根据完整数据帧的源MAC地址和SN号，创建未出现过的MAC地址信息，或者根据丢弃算法模块更新并保持已有MAC地址信息对应的滑动窗口，同时记录网络中通信数据帧的SN号状态；

循环查找表老化模块，通过设定老化时间，清除循环查找表中的老化内容，使得循环查找表能够被循环利用；

丢弃算法模块，用于将接收到的新整帧数据的源MAC地址建立滑动窗口，将新整帧数据归一化处理后，查找并保存循环查找表中的原始窗口和滑动窗口的重叠区域，滑动窗口丢弃其内SN号对应标志为1的数据帧，接收原始窗口中SN号对应标志为0的数据帧；并将丢弃结果传输至结果反馈模块；

结果反馈模块，根据丢弃算法模块的结果，记录数据帧丢弃或存储的结果。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述循环查找表存储的元素包括：有效标志、MAC地址、原始窗口上边界起始SN号、原始窗口下边界结束SN号、原始窗口上下边界范围内所有SN号接收标志以及链地址；

所述有效标志用于表示循环查找表中的原始窗口是否被使用；

原始窗口上下边界范围内所有SN号接收标志通过1位表示，1表示数据帧已接收，重复丢弃；0表示未接收；

链地址用于将整帧数据中哈希函数相同但源MAC值不同的数据进行首尾相连。

优选的，循环查找表中的原始窗口大小范围为1-65535，且原始窗口小于等于其内记录数据帧的SN号最大值。

优选的，所述哈希函数用于将新整帧数据的源MAC地址通过关键字转换为ASCII码表。