[发明专利]一种以太网协议加速电路及方法

说明书

本发明涉及一种以太网协议加速电路及方法。本发明的电路包括协议处理模块和缓冲管理模块，协议处理模块与缓冲管理模块连接，协议处理模块实现对以太网数据包协议的处理以及将处理结果进行存储，缓冲管理模块在首次发送或接收以太网数据包之前，缓冲管理模块将CPU配置的存储空间首地址分配给协议处理模块；并且在之后每次发送或接收以太网数据包之前，缓冲管理模块根据协议处理模块解析到的数据包长度信息计算出下一个可用的存储空间地址信息，分配给协议处理模块。本发明采用硬件电路的方式，对以太网协议包包头内容进行解析并将解析结果进行存储,实现硬件自动收发数据包。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种对以太网协议包包头内容进行解析并将解析结果进行存储的电路及方法。

背景技术

随着电子信息技术的快速发展，现代高速互联网络已经达到很高的传输速度，因此网络通信中的瓶颈就从以前的网络传输速率转移到处理消息收发任务的软件上。

传统的以太网环境中,网络协议的处理都是通过软件方式在CPU上实现。当网络速度达到千兆甚至万兆时,CPU就越来越繁忙,其中大部分处理负荷都是来自对网络协议的处理,例如对IP数据包的校验处理、对TCP数据流的可靠性和一致性处理。大量协议数据还需要通过频繁中断进行操作,以及不断在网络接口缓冲区和应用程序内存之间进行数据交换,这些额外的负担极大地降低了CPU的处理效率,增加了应用计算的平均等待时间。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种以太网协议加速电路及方法，采用硬件电路的方式，对以太网协议包包头内容进行解析并将解析结果进行存储,实现硬件自动收发数据包。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种以太网协议加速电路，其特殊之处在于：所述电路包括协议处理模块和缓冲管理模块，协议处理模块与缓冲管理模块连接，协议处理模块实现对以太网数据包协议的处理以及将处理结果进行存储，缓冲管理模块在首次发送或接收以太网数据包之前，缓冲管理模块将CPU配置的存储空间首地址分配给协议处理模块；并且在之后每次发送或接收以太网数据包之前，缓冲管理模块根据协议处理模块解析到的数据包长度信息计算出下一个可用的存储空间地址信息，分配给协议处理模块。

进一步的，协议处理模块在接收路径中，协议处理模块对接收到的以太网数据包进行协议的解析，并计算包长度发送至缓冲管理模块，最后将协议解析结果存储到内存中，供CPU使用；在发送路径中，CPU可以控制协议处理模块对发送以太网数据包进行协议的加载，然后通过网口发出。

进一步的，协议处理模块在接收路径中支持加速的协议有：

MAC层：MAC地址的识别、分类；VLAN标签识别；以太网类型的识别；

网络层：IP版本号的识别；Pv4首部长度的识别；上层封装协议的识别，校检和的计算和对比；头和负载的分裂；

传输层：TCP首部长度的识别；校检和的计算和对比；头和负载的分裂。

进一步的，协议处理模块在发送路径中支持加速的协议有：

MAC层：MAC源地址的插入、替换和删除；VLAN标签的插入、替换和删除；CRC的计算和插入；

网络层：TCP/IP分段时对片偏移位段的累加；校检和的计算和插入；

传输层：TCP/IP分段时对序号、PSH、FIN位段的处理；校检和的计算和插入。

一种实现上述的以太网协议加速电路的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)接收路径的以太网协议加速方法：

1.1)CPU将缓冲管理模块的基地址配置完成后，协议处理模块获取该地址将其自动配置第一个接收数据包的传输地址；