动态光网络中链路层和传输层协同工作的数据传输方法

摘要

本发明涉及通信领域的链路层和传输层协同工作的动态光网络数据传输方法，是通过数据检测模块、光路信息管理模块、光路供给执行模块、数据传输模块来实现的，其中，数据检测模块在所有数据中检测应用程序的初始化通信请求和终止通信请求的数据包；光路信息管理模块为已存在的光路建立表项，并根据网络中的光路情况动态更新光路的相关信息；光路供给执行模块负责光路的供给，即光路的动态建立和拆除；数据传输模块负责数据的传送和数据的缓存。本发明对网络应用程序是完全透明的，和传统网络应用程序完全兼容，因此适用范围广。同时本发明不需对原有光网络进行升级，不需在网络中增加新的硬件模块，因此开销小，易实现。

说明书

技术领域

本发明涉通信技术领域的方法，具体是一种动态光网络中链路层和传输层协同工作的数据传输方法。

背景技术

相比于传统的IP网络，动态光网络有着很多优势，如可以为用户提供巨大的带宽，很小的延时和时延抖动，电信级别的可靠性保证等。随着光网络的技术的发展，光网络中链路的带宽得到了极大的提高，同时光链路的建立时间延迟也明显降低。光网络的发展，使得动态地为大规模数据快速传输动态按需提供带宽成为可能。所谓动态按需提供带宽，就是如果有大数据传输请求时，光网就为这个数据传输提供合适带宽光链路，当数据传输完成后，光链路自动释放。自动交换光网络技术的出现，使得在两个光网络客户之间端到端的链路建立、拆除过程大大简化。网络带宽供给的灵活性大大提高，网络资源也得到更加充分的利用。

光路的建立和拆除，可以简称为光路的供给。目前自动交换光网络中的光路的供给通常都是由路由器或服务器等客户设备等发起，或者简单地通过自动交换光网络的网络管理系统手动发起。但是随着光网络的发展，由路由器和服务器进行光路管理已经不能满足日益多样化的网络服务的要求。在这种情况下，提出一种由终端应用程序或者应用程序的流量触发的光路供给办法十分必要，也是十分有意义的。

经过对现有文献的检索发现，中国专利名称：基于动态光路的文件传输客户端的方法，专利申请号：200610029394.9，该技术中提出了一种由文件传输客户端软件管理动态光路的光链路供给方法。通过启动或中止文件传输应用软件，无需用户的介入，由文件传输客户端软件自动建立和拆除光路。该技术实现一种较为简便，但仅适用于文件传输单一服务的光路供给。但事实上，在多种应用共存的应用环境中，其它数据传输服务，例如IPTV、网络视频会议等，可能也需要利用光网络传输数据。这时，上述技术就无法满足需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提出一种动态光网络中链路层和传输层协同工作的数据传输方法，使得本发明光路的建立和拆除，不涉及第三方工具，实现方便、成本低廉，适用范围更加广泛。

本发明是通过如下技术方案实现，本发明是通过数据检测模块、光路信息管理模块、光路供给执行模块、数据传输模块来实现的。其中，数据检测模块在所有数据中检测应用程序的初始化通信请求和终止通信请求的数据包；光路信息管理模块为已存在的光路建立表项，并根据网络中的光路情况动态更新光路的相关信息；光路供给执行模块负责光路的供给，即光路的动态建立和拆除；数据传输模块负责数据的传送和数据的缓存。

以下对本发明方法进一步说明，具体步骤如下：

1)数据检测模块检测数据传输模块中所有数据包。如发现该数据包是应用程序的产生的通信初始化数据包(例如收到带有FIN标志的TCP分组)，则提取该数据包目的地址，送交光路信息管理模块。

所述数据检测模块通过应用程序的产生的通信初始化数据包和通信终止数据包(传输层)以触发光路(链路层)的建立和拆除过程。

2)光路信息管理模块为已存在光路建立表项，存储光路的状态信息。收到由数据检测模块提交的地址信息后，光路信息管理模块首先在已存在表中查找相关光路信息表项。

3)如与目的地址之间的光路已建立，光路信息管理模块告知数据传输模块，将数据正常送出。

4)如光路管理模块检测到与目的地址之间的光路不存在，光路信息管理模块通知光路供给执行模块启动光路建立过程，在源客户端和目的客户端之间建立光路。

5)光路建立完成后，光路供给执行模块返回已建立的光路信息给光路信息管理模块。光路信息管理模块为新建立光路建立表项，保存光路信息。然后光路信息管理模块通知数据传输模块，将缓存区中的数据正常送出。

6)数据检测模块如检测到数据中包含应用软件发出的终止通信的请求(例如收到带有FIN(Final，通信终结的标志位)或者RST标志的TCP分组)，则在将该数据正常送出的同时，将目的地址送交光路信息管理模块。

7)光路信息管理模块查找相应光路的状态信息，如确认和目的地址之间的所有通信进程都已结束，则通知光路供给执行模块启动光路拆除过程，释放网络资源。否则只更新表项中光路信息，不删除光路。

本发明由终端网络应用软件产生的数据流量触发光路的建立，完成数据的传输，然后自动释放光网络资源，适用于多种不同网络应用共存的应用环境，因而使得用户对光路的利用更加灵活。由于光链路带宽是动态按需提供的，使得光链路能为多个用户动态时分复用，光网络资源得到更加充分利用。在数据密集型应用，如内容分发，灾难备份，分布式数据计算中大块数据的远程传输中尤为有意义。本发明光路的建立和拆除，都由客户端根据用户应用程序的数据流量直接发起，不涉及第三方工具，因此实现方便、成本低廉。由于光路的供给是基于数据驱动的，因此适用与不同的网络应用软件，适用范围更加广泛。对于用户程序来说，这个方法是完全透明的，不用对用户程序做任何修改。

具体实现方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明的关键在于对所有传输的数据分组进行检测，再根据数据分组的头部信息来触发光路的供给。具体实现方法如下：

1)数据检测模块检测数据传输模块中的所有数据，如发现某数据中包含通信初始化信息，则将该数据的目的地址送交光路信息管理模块。

2)光路信息管理模块在已存在的光路表项中搜索光路信息：

如发现与目的地址之间的光路已存在，则告知数据传输模块将数据正常送出。同时，光路管理模块更新表项中的相关信息，增加占用该光路的应用程序的数目。

如发现与目的地址之间的光路不存在，光路管理模块告知数据传送模块先将数据送入缓存区，然后通知光路供给执行模块建立光路。

3)光路建立成功后，光路信息管理模块为光路建立表项，储存光路信息。同时光路信息管理模块通知数据传输模块将缓存区中的数据正常送出。

4)如数据检测模块发现某数据中包含通信中止信息，则将该数据正常传出，同时将该数据的目的地址送光路信息管理模块。

5)光路信息管理模块在已存在的光路表项中搜索光路信息，减少占用该光路的应用程序的数目。如发现已无应用程序占用该光路，则通知光路供给执行模块释放该光路。

本实例中的客户端包括客户应用程序、数据传输模块、数据检测模块、和光路信息管理模块和光路供给执行模块。其中数据检测模块可以通过以下方式实现：数据检测模块检测TCP分组的SYN(Synchronization，通信开始的标志位)和FIN(Final，通信终结的标志位)标志。如SYN标志被设为有效，标志该TCP分组是应用程序发出的通信申请。如FIN标志被设为有效，标志该TCP分组是应用程序发出的通信中止。在这两种情况下，数据检测模块将TCP分组中的目的地址送交光路信息管理模块。可以利用Linux系统下现有的防火墙软件IPTables中IP_Queue实现数据检测模块所要求的功能。

光路信息管理模块为每个已存在的光路建立表项，存储光路的源地址，目的地址以及利用该光路进行通信的应用程序数目。这个模块可以利用一个可以动态插入删除的链表实现。

光路供给执行模块实现了光路的动态建立和拆除。这种技术在现有的自动交换光网络(ASON，Automatically Switched Optical Network)中已经得到了很好的发展和应用。

数据传输模块可以利用自动交换光网络的数据平面来完成。

本实施例使得用户对动态光网络资源的利用更加充分和方便，不需对原有光网络进行升级，不需在网络中增加新的硬件模块，因此开销小，易实现，具有更加广泛的适用范围。