CN115022420A - 单向数据传输***、方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种单向数据传输***、方法及装置，其中，单向数据传输***，包括：第一服务单元，包括：数据读取***、第一数据传输管理***和发送***；第二服务单元，包括：数据写入***、第二数据传输管理***和接收***，所述第一服务单元通过单向传输通道和所述第二服务单元相连，所述接收***设置有接收缓冲区，基于本发明的单向数据传输***，在第一服务单元和第二服务单元之间通过RDMA进行数据传输，同时设置了第一数据管理***和第二数据管理***，提高了数据传输的稳定性，同时提高了单向数据传输的性能，降低了CPU的负担，进而降低了数据传输时的延时。
Description
技术领域
本申请一般涉及网络安全技术领域，具体涉及单向数据传输***、方法及装置。
背景技术
目前，单向数据传输方式通常应用在网络安全项目中，利用光路不可逆的特性基于单向光闸保证数据的单向传输，通过物理层面保证数据的安全性，从而避免数据泄露。
在现有技术中，通常采用UDP协议进行数据传输，如图4所示，此方法由于在数据接收和发送过程中需要由CPU多次地在主机用户空间与内核空间进行数据的拷贝，会增加CPU利用率，从而增加了设备传输时之间的延迟。因此，该单向数据传输方案数据传输时存在的CPU资源被大量占用和数据传输延迟增加的问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种单向数据传输***、方法及装置。
一方面，本申请提供了一种单向数据传输***，包括：
第一服务单元，包括：数据读取***、第一数据传输管理***和发送***；
第二服务单元，包括：数据写入***、第二数据传输管理***和接收***，所述第一服务单元通过单向传输通道和所述第二服务单元相连，所述接收***设置有接收缓冲区；
当第一服务单元向第二服务单元发送数据传输请求时，所述发送***接收所述数据读取***的待发送数据，以通过RDMA进行数据传输，并当所述第二服务单元接收到待发送数据时，所述数据写入***读取所述接收***的待发送数据，其中，第一数据传输管理***用于确定数据传输速度和数据传输地址，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态。
在一些实施例中，所述第一数据管理***包括：远程内存管理模块和第一传输控制模块，
所述远程内存管理模块用于获取所述数据传输地址，其中，所述传输地址具体为数据传输目标内存地址；
所述第一传输控制模块，向所述第二传输控制模块发送测试数据文件，并基于测试数据文件的测试结果确定第一服务单元的数据发送速度。
具体的，所述第二数据管理***包括：本地内存管理模块和第二传输控制模块，
本地内存管理模块，基于所述目标内存地址判断所述数据传输是否存在异常；
第二传输控制模块，基于所述第一传输控制模块发送的所述测试文件计算数据发送速度，其中，所述数据发送速度为数据传输不处于异常状态时的最大速度。
进一步的，所述数据读取***还包括：数据加密模块，用于加密所述待发送数据，并生成加密结果。
在一些实施例中，所述数据写入***还包括：数据解密模块，用于解密所述待发送数据，并根据所述加密结果验证所述待发送数据的完整性。
第二方面，本申请提供了一种单向数据传输方法，该单向数据传输包括该单向数据传输***，所述单向数据传输方法包括：
发送数据传输请求；
接收数据读取***的待发送数据，以通过RDMA进行数据传输，其中，第一数据传输管理***用于确定数据传输速度和数据传输地址；
当所述第二服务单元接收到待发送数据时，所述数据写入***读取所述接收***的待发送数据，其中，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态。
在一些实施例中，发送***接收数据读取***的待发送数据之前，还包括：
对所述待发送数据进行加密，并生成加密结果。
具体的，所述第二服务单元接收到待发送数据后，还包括：
对所述待发送数据进行解密，并根据所述加密结果验证所述待发送数据的完整性。
进一步的，述第一服务单元的网络安全等级低于第二服务单元的网络安全等级。
第三方面，本申请提供了一种单向数据传输装置，包括：根据上述第一方面的实施例所述的单向数据传输***。
综上，基于本发明的单向数据传输***、方法及装置，在第一服务单元和第二服务单元之间通过RDMA进行数据传输，同时设置了第一数据管理***和第二数据管理***，提高了数据传输的稳定性，同时提高了单向数据传输的性能，降低了CPU的负担，进而降低了数据传输时的延时。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请的实施例提供的一种单向数据传输***的结构框图；
图2为本申请的实施例提供的一种单向数据传输方法的流程图；
图3为本申请的实施例和现有技术的CPU占用对比图；
图4为现有技术的结构框图；
图5为本申请实施例举例的一种单向数据传输***的结构框图；
图6为本申请实施例举例的第一传输管理模块和第二传输管理模块的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请一般涉及网络安全技术领域，通过改变单向数据的传输方法，以解决现有单向数据传输时CPU资源被大量占用和数据传输延迟增加的问题，本申请以下实施例示例性阐述单向数据传输***。
详见图1，本申请提供了一种单向数据传输***200，包括：
第一服务单元210，包括：数据读取***、第一数据传输管理***和发送***；
第二服务单元220，包括：数据写入***、第二数据传输管理***和接收***，所述第一服务单元通过单向传输通道和所述第二服务单元相连；
当第一服务单元210向第二服务单元220发送数据传输请求时，所述发送***接收所述数据读取***的待发送数据，以通过RDMA方式进行数据传输，其中，第一数据传输管理***用于确定数据传输速度和数据传输地址，并当所述第二服务单元220接收到待发送数据时，所述数据写入***读取所述接收***的待发送数据，其中，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态。
具体的，第一服务单元210可以是数据发送方，第一服务单元210包括数据读取***、第一数据传输管理***和发送***。数据读取***用于获取上游应用的数据。据读取***、第一数据传输管理***和发送***依次相连。第二服务单元220可以是数据接收方。第二服务单元220包括数据写入***、第二数据传输管理***和接收***，接收写入***用于将收到的数据写入下游应用。接收***、第二数据传输管理***和数据写入***依次相连。第一服务单元210和第二服务单元220之间采用单向传输通道进行连接。RDMA是一种远程直接数据存取方式，可以将数据从一个***快速移动到远程***存储器中，而不对操作***造成任何影响。数据读取***包括数据读取模块；数据写入***包括数据写入模块。接收***设置有缓冲区。
举例说明，本申请实施例的结构框图如图5所示，当需要进行数据传输时，第一数据传输管理***确定数据传输速度和地址，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态，第一服务单元210向第二服务单元发送数据传输请求，此时数据读取***的数据读取模块获取上游应用的待发送数据，待发送数据经过数据读取***和发送***后，通过单向网闸装置传递到第二服务单元220的接收***，再传入数据写入***的数据写入单元进而发送到下游应用完成一次完整的数据传输。在这里，待发送数据可以是测试数据，也可以是需要交互传输的数据。
接收***设置预设数量的大小相等的接收缓冲区，用于对接收多个数据时进行缓冲，避免由于速度不匹配问题产生数据覆盖现象。该速度不匹配的问题为第一服务单元210的数据发送速度和第二服务单元220数据消费速度存在波动，从而产生数据丢失问题；远程内存管理模块负责在预设的接收缓冲区中指定本次发送的目标内存地址；发送***完成数据发送后会将本次发送的结果反馈给远程内存管理模块，远程内存管理模块更新发送记录，更换发送地址；接收***在接收到数据后会向本地内存管理模块通知本次写入的接收缓冲区信息；本地内存管理模块更新接收记录，根据当前数据消费情况和接收记录判断是否出现数据覆盖，如果出现覆盖，本地内存管理模块向使用者显示错误信息。
第一服务单元210和第二服务单元220设置在不同安全等级的网络环境中，因第一服务单元210和第二服务单元220通过单向光闸连接，可以保证数据单向传输，所有反向传输的数据都能通过物理的方式被隔断，实现了数据传输的单向不可逆。
在一些实施例中，所述第一数据管理***包括：远程内存管理模块和第一传输控制模块，
所述远程内存管理模块用于获取所述数据传输地址，其中，所述传输地址具体为数据传输目标内存地址；
所述第一传输控制模块，向所述第二传输控制模块发送测试数据文件，并基于测试数据文件的测试结果确定第一服务单元210的数据发送速度。
具体的，第一数据管理***包括远程内存管理模块和第一传输控制模块。举例说明，第一传输控制模块用于向第二服务单元220发送测试数据，测试第二服务单元220的数据消费速度，并根据测试结果控制第一服务单元210的数据发送速度。远程内存管理模块用于计算并更新第一服务单元210向第二服务单元220进行数据传输时所写入的目标内存地址。
在一些实施例中，所述第二数据管理***包括：本地内存管理模块和第二传输控制模块，
本地内存管理模块，基于所述目标内存地址判断所述数据传输是否存在异常；
第二传输控制模块，基于所述第一传输控制模块发送的所述测试文件计算数据发送速度，其中，所述数据发送速度为数据传输不处于异常状态时的最大速度。
具体的，第二数据管理***包括本地内存管理模块和第二传输控制模块。举例说明，第二传输控制模块用于根据第一传输控制模块发送的测试数据，计算并显示第二服务单元220的数据消费速度。本地内存管理模块用于计算并更新第二服务单元220接收数据时所写入的内存位置并判断是否发生未被消费的数据被新写入数据覆盖的情况，如果出现则，判断为异常情况，此时需要向使用者发送错误信息报告。
在进行数据传输之前，第一数据传输管理***和第二数据传输管理***还需要进行配置，第一数据传输管理***调用发送***向第二服务单元220的接收单元发送测试数据文件，所述测试文件为一系列不同大小的测试文件，文件大小在预设范围内即可，预设范围通常为1kb-10TB，使用者可以根据使用情况进行适应性调整，第二服务单元220的接收单元接收数据后执行正常消费流程，正常消费流程为通过第二服务单元220的数据写入模块将数据传递给下游应用，接收***根据数据消费情况向第二传输控制模块报告数据覆盖出现次数和数据消费速度；第二服务单元220接收到报告后，根据报告计算最优传输速度，在这里最优传输速度为传输时文件在不出现数据覆盖的情况下能达到的最大传输速度；第二传输管理***将最优传输速度向使用者报告；使用者根据所述报告配置第一传输管理***的传输速度，第一传输管理***根据所述最优传输速度控制实际进行数据单向传输时的时间间隔。
通过输出传输钱第一数据传输管理***和第二数据传输管理***还的配置，对第一服务单元210的数据传输速度进行控制有效避免了数据覆盖情况的出现，提升数据传输的可靠性；配置过程通过人工介入的方式保证了数据的单向传输不可逆，保证了数据的安全性。
在一些实施例中，所述数据读取***还包括：数据加密模块，用于加密所述待发送数据，并生成加密结果。
具体的，数据读取***还包括数据加密模块，当数据读取模块获取上游应数据后，对该数据进行MD5加密，并将加密结果附加到发送单元中的所述待发送数据之后。
在一些实施例中，所述数据写入***还包括：数据解密模块，用于解密所述待发送数据，并根据所述加密结果验证所述待发送数据的完整性。
具体的，数据写入***还包括数据解密模块，用于根据接收的所述的MD5加密结果与数据本体进行校验，判断数据的完整性，接收到待发送文件后做MD5运算，得到的计算结果与第一服务单元210发送的加密结果相比较，如果一致则认为第一服务单元210发送的数据没有出错，否则认为数据出错需要重新发送。
综上，基于本发明的单向数据传输***，在第一服务单元和第二服务单元之间通过RDMA进行数据传输，同时设置了第一数据管理***和第二数据管理***，提高了数据传输的稳定性，同时提高了单向数据传输的性能，降低了CPU的负担，进而降低了数据传输时的延时，本实施例和现有技术的CPU占用率比较如图3所示。
进一步参考图2，本申请还提供了一种单向数据传输方法，单向数据传输包括单向数据传输***，所述单向数据传输方法包括：
S101，发送数据传输请求。
具体的，当需要进行单向数据传输时第一服务单元向第二服务单元发送数据传输请求。
S102，接收数据读取***的待发送数据，以通过RDMA进行数据传输，其中，第一数据传输管理***用于确定数据传输速度和数据传输地址。
具体的，第一服务单元可以是数据发送方，第一服务单元包括数据读取***、第一数据传输管理***和发送***。数据读取***用于获取上游应用的数据。据读取***、第一数据传输管理***和发送***依次相连。第一服务单元210和第二服务单元220之间采用单向传输通道进行连接。RDMA是一种远程直接数据存取方式，可以将数据从一个***快速移动到远程***存储器中，而不对操作***造成任何影响。数据读取***包括数据读取模块。
S103，当所述第二服务单元接收到待发送数据时，所述数据写入***读取所述接收***的待发送数据，其中，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态。
具体的，第二服务单元可以是数据接收方。第二服务单元包括数据写入***、第二数据传输管理***和接收***，接收写入***用于将收到的数据写入下游应用。接收***、第二数据传输管理***和数据写入***依次相连。数据写入***包括数据写入模块。接收***设置有缓冲区。
举例说明完整流程，当需要进行数据传输时，第一数据传输管理***确定数据传输速度和地址，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态，第一服务单元向第二服务单元发送数据传输请求，此时数据读取***的数据读取模块获取上游应用的待发送数据，待发送数据经过数据读取***和发送***后，通过单向网闸装置传递到第二服务单元的接收***，再传入数据写入***的数据写入单元进而发送到下游应用完成一次完整的数据传输。
接收***设置预设数量的大小相等的接收缓冲区，用于对接收多个数据时进行缓冲，避免由于速度不匹配问题产生数据覆盖现象。该速度不匹配的问题为第一服务单元的数据发送速度和第二服务单元数据消费速度存在波动，从而产生数据丢失问题；远程内存管理模块负责在预设的接收缓冲区中指定本次发送的目标内存地址；发送***完成数据发送后会将本次发送的结果反馈给远程内存管理模块，远程内存管理模块更新发送记录，更换发送地址；接收***在接收到数据后会向本地内存管理模块通知本次写入的接收缓冲区信息；本地内存管理模块更新接收记录，根据当前数据消费情况和接收记录判断是否出现数据覆盖，如果出现覆盖，本地内存管理模块向使用者显示错误信息。
在一些实施例中，发送***接收数据读取***的待发送数据之前，还包括：对所述待发送数据进行加密，并生成加密结果。
具体的，数据读取***还包括数据加密模块，当数据读取模块获取上游应数据后，对该数据进行MD5加密，并将加密结果附加到发送单元中的所述待发送数据之后。
在一些实施例中，所述第二服务单元接收到待发送数据后，还包括：对所述待发送数据进行解密，并根据所述加密结果验证所述待发送数据的完整性。
具体的，数据写入***还包括数据解密模块，用于根据接收的所述的MD5加密结果与数据本体进行校验，判断数据的完整性，接收到待发送文件后做MD5运算，得到的计算结果与第一服务单元发送的加密结果相比较，如果一致则认为第一服务单元发送的数据没有出错，否则认为数据出错需要重新发送。
在一些实施例中，所述第一服务单元的网络安全等级低于第二服务单元的网络安全等级。
具体的，第一服务单元和第二服务单元设置在不同安全等级的网络环境中，因第一服务单元和第二服务单元通过单向光闸连接，可以保证数据单向传输，所有反向传输的数据都能通过物理的方式被隔断，实现了数据传输的单向不可逆。
综上，基于本发明的单向数据传输方法，在第一服务单元和第二服务单元之间通过RDMA进行数据传输，同时设置了第一数据管理***和第二数据管理***，提高了数据传输的稳定性，同时提高了单向数据传输的性能，降低了CPU的负担，进而降低了数据传输时的延时。
本申请还提出了一种单向数据传输装置，该单向数据传输装置采用单向数据传输***。该单向数据传输装置包括：第一服务单元，包括：数据读取***、第一数据传输管理***和发送***；第二服务单元，包括：数据写入***、第二数据传输管理***和接收***，所述第一服务单元通过单向传输通道和所述第二服务单元相连，所述接收***设置有接收缓冲区；当第一服务单元向第二服务单元发送数据传输请求时，所述发送***接收所述数据读取***的待发送数据，以通过RDMA进行数据传输，并当所述第二服务单元接收到待发送数据时，所述数据写入***读取所述接收***的待发送数据，其中，第一数据传输管理***用于确定数据传输速度和数据传输地址，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态。
综上，基于本发明的单向数据传输装置，在第一服务单元和第二服务单元之间通过RDMA进行数据传输，同时设置了第一数据管理***和第二数据管理***，提高了数据传输的稳定性，同时提高了单向数据传输的性能，降低了CPU的负担，进而降低了数据传输时的延时。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。
Claims (10)
1.一种单向数据传输***，其特征在于，包括：
第一服务单元，包括：数据读取***、第一数据传输管理***和发送***；
第二服务单元，包括：数据写入***、第二数据传输管理***和接收***，所述第一服务单元通过单向传输通道和所述第二服务单元相连，所述接收***设置有接收缓冲区；
当第一服务单元向第二服务单元发送数据传输请求时，所述发送***接收所述数据读取***的待发送数据，以通过RDMA进行数据传输，并当所述第二服务单元接收到待发送数据时，所述数据写入***读取所述接收***的待发送数据，其中，第一数据传输管理***用于确定数据传输速度和数据传输地址，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态。
2.根据权利要求1的单向数据传输***，其特征在于，所述第一数据管理***包括：远程内存管理模块和第一传输控制模块，
所述远程内存管理模块用于获取所述数据传输地址，其中，所述传输地址具体为数据传输目标内存地址；
所述第一传输控制模块，向所述第二传输控制模块发送测试数据文件，并基于测试数据文件的测试结果确定第一服务单元的数据发送速度。
3.根据权利要求2的单向数据传输***，其特征在于，所述第二数据管理***包括：本地内存管理模块和第二传输控制模块，
本地内存管理模块，基于所述目标内存地址判断所述数据传输是否存在异常；
第二传输控制模块，基于所述第一传输控制模块发送的所述测试文件计算数据发送速度，其中，所述数据发送速度为数据传输不处于异常状态时的最大速度。
4.根据权利要求1的单向数据传输***，其特征在于，所述数据读取***还包括：数据加密模块，用于加密所述待发送数据，并生成加密结果。
5.根据权利要求1的单向数据传输***，其特征在于，所述数据写入***还包括：数据解密模块，用于解密所述待发送数据，并根据所述加密结果验证所述待发送数据的完整性。
6.一种单向数据传输方法，其特征在于，所述单向数据传输包括根据权利要求1-5任一项所述的单向数据传输***，所述单向数据传输方法包括：
发送数据传输请求；
接收数据读取***的待发送数据，以通过RDMA进行数据传输，其中，第一数据传输管理***用于确定数据传输速度和数据传输地址；
当所述第二服务单元接收到待发送数据时，所述数据写入***读取所述接收***的待发送数据，其中，第二数据传输管理***用于显示数据传输速度和检测数据传输是否处于异常状态。
7.根据权利要求6所述的单向数据传输方法，其特征在于，发送***接收数据读取***的待发送数据之前，还包括：
对所述待发送数据进行加密，并生成加密结果。
8.根据权利要求6所述的单向数据传输方法，其特征在于，所述第二服务单元接收到待发送数据后，还包括：
对所述待发送数据进行解密，并根据所述加密结果验证所述待发送数据的完整性。
9.根据权利要求6所述的单向数据传输方法，其特征在于，所述第一服务单元的网络安全等级低于第二服务单元的网络安全等级。
10.一种单向数据传输装置，其特征在于，包括：根据权利要求1-6任一项的单向数据传输***。
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| CN202210791449.9A CN115022420A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 单向数据传输***、方法及装置 |
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Publications (1)
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