[发明专利]一种基于FPGA的SNAT系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于FPGA的SNAT系统及方法，包括RAM块单元、A端口单元、B端口单元和内网接口单元、外网接口单元；RAM块单元用于联合A端口单元进行SNAT转换和SNAT链接跟踪；A端口单元用于FPGA接收内网接口单元或外网接口单元传输的IP数据包，并通过RAM块单元采用HASH散列循环查找的方式进行SNAT转换和SNAT链接跟踪；B端口单元用于进行RAM块单元中SNAT表项的周期维护；内网接口单元和外网接口单元用于接收IP数据包。本发明通过设计FPGA中的内部资源RAM块单元，采用8个RAM块并行，减少因为没有散列到而浪费的概率，使得RAM资源得到较好的利用，较大发挥了FPGA的性能。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于FPGA的SNAT系统及方法。

背景技术

SNAT（Source Network Address Translation），源地址转换，其作用是将IP数据包的源地址转换成另外一个地址，它永远会在数据包发送包到网络之前完成。例如，当内网的主机数量比较多，但是该组织只有一个合法的IP地址，当内网主机往外发送数据包时，则需要修改数据包的IP地址和TCP/UDP端口号，通过修改IP地址和端口的方法就可以使内网中所有的主机都能访问外网。

然而，在内网主机和外网主机的数量均比较多的情况下，SNAT源地址转换的通信过程将更复杂，端口号转换存在冲突和通信效率低等问题将随之而来。因此，如何使内网主机和外网主机之间能够有效可靠地进行SNAT转换，且使得SNAT转换查找冲突降低以及提高通信效率、充分利用内部RAM资源等问题是目前急需解决的问题。

为了解决上述所存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，从而提供一种基于FPGA的SNAT系统及方法，通过充分利用FPGA中的内部资源RAM块单元，采用HASH映射查找SNAT表项的方式有效实现SNAT转换和SNAT链接跟踪，解决查找冲突较大的问题，保证内网和外网之间通信的可靠性和效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于FPGA的SNAT系统，包括：RAM块单元、A端口单元、B端口单元和内网接口单元、外网接口单元；所述RAM块单元分别与所述A端口单元、所述B端口单元连接，所述A端口单元分别与所述内网接口单元、所述外网接口单元连接；

所述RAM块单元为FPGA的内部资源，包括有SNAT表项，用于联合所述A端口单元进行SNAT转换和SNAT链接跟踪；

所述A端口单元用于FPGA接收所述内网接口单元或外网接口单元传输的IP数据包，并通过所述RAM块单元采用HASH散列循环查找的方式进行SNAT转换和SNAT链接跟踪；

所述B端口单元用于进行所述RAM块单元中SNAT表项的周期维护；

所述内网接口单元和所述外网接口单元用于接收IP数据包，并将所述IP数据包传输至所述A端口单元进行处理。

进一步的，所述SNAT表项的内容包括源IP、源端口号、HASH值、协议号、时间戳和有效标识。

进一步的，所述RAM块单元的数量为8个，且8个RAM块单元并行。

进一步的，所述SNAT表项的周期维护包括通过所述B端口单元周期性进行所述SNAT表项的删除和保留。

本发明还提供了一种应用权利要求1所述的基于FPGA的SNAT系统的方法，所述方法包括SNAT转换方法和SNAT链接跟踪方法；

所述SNAT转换方法的具体步骤包括：

步骤1，内网接口单元接收IP数据包并传输至A端口单元进行源IP和源端口号的解析；