CN100496024C - 一种转发隧道报文的方法和一种网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转发隧道报文的方法和一种网络设备。在本发明中，在虚拟私有网络中位于隧道终点的网络设备中设置分类处理单元和多个转发处理单元；第一转发处理单元在第一隧道口上接收到报文，对该报文进行隧道报文转发处理中的入方向外层业务处理及隧道解封装处理，并将隧道解封装处理后的报文发送至分类处理单元；分类处理单元从各转发处理单元中选择第二转发处理单元，将报文发送至第二转发处理单元；第二转发处理单元对接收到的报文进行隧道报文转发处理中的出方向业务处理；其中，隧道的报文为三层隧道报文或二层隧道报文。本发明大大减少了隧道报文转发处理的时延，提高了报文传输速度，进而提高了系统的性能。

Description

一种转发隧道报文的方法和一种网络设备

技术领域

本发明涉及虚拟私有网络(VPN，Virtual Private Network)技术，特别是涉及一种转发隧道报文的方法和一种网络设备。

背景技术

VPN是一种利用公共网络来构建的私有专用网络，利用服务提供商所提供的公共网络来实现远程的广域连接。目前，能够用于构建VPN的公共网络包括Internet和服务提供商所提供的DDN专线、帧中继、ATM等，构建在这些公共网络上的VPN能够使企业以明显更低的成本连接它们的远地办事机构、出差工作人员以及业务合作伙伴，为企业提供了集安全性、可靠性和可管理性于一身的私有专用网络。

在VPN中，隧道(Tunnelling)技术是实现通信的关键技术。隧道技术利用网络隧道协议来实现两个网络之间协议报文的传输。目前，隧道技术主要包括二层隧道技术和三层隧道技术，其中，二层隧道用于传输二层网络的协议报文，三层隧道用于传输三层网络的协议报文。

图1是在现有技术中网络设备转发隧道报文的流程图。参见图1，在VPN中，当一个网络设备作为一个隧道比如隧道1的终点时，该网络设备转发隧道报文的过程包括以下步骤：

步骤101：网络设备作为隧道1的终点接收到在隧道1上传输的报文。

步骤102：网络设备中的处理单元根据报文的外层头进行入方向外层业务处理。

这里，所述的入方向外层业务处理为：处理单元根据报文外层头中的目的地址查询转发表，根据查询结果确定该报文为本机报文。

步骤103：网络设备中的处理单元对接收到的报文进行隧道1的解封装处理。

步骤104：网络设备中的处理单元对解封装处理后的报文进行出方向业务处理。

这里，参见图2A和图2B，所述进行出方向业务处理包括：

首先，网络设备中的处理单元对接收到的报文进行内层业务处理，即根据报文的内层头查询转发表，确定出接口，记为出接口1；

其次，网络设备中的处理单元判断所确定的出接口1是另一个隧道比如隧道2的虚拟接口还是物理接口，如果出接口1是隧道2的虚拟接口，网络设备中的处理单元对报文进行对应隧道2的隧道加封装处理，然后进行外层转发处理，即根据加封装处理后报文的隧道头查询转发表，确定对应的物理接口，记为物理接口2，然后通过该物理接口2发送报文；如果出接口1是物理接口，网络设备中的处理单元直接通过该出接口1发送报文。

由以上描述可以看出，在现有技术中，网络设备虽然可以实现对隧道报文的转发处理，但是，却只能由网络设备中的一个处理单元依次完成一系列的入方向外层业务处理、隧道解封装处理以及出方向业务处理。这样，当网络设备作为隧道终点，同时接收到大量隧道报文时，该网络设备也只能通过内部的一个处理单元，依次对各个隧道报文进行处理，在对每一个隧道报文进行处理时，也必须依次进行各个时序的业务处理，因此，大大增加了隧道报文转发处理的时延，降低了报文传输速度，进而降低了系统的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种转发隧道报文的方法，本发明的另一目的在于提供一种网络设备，减小隧道报文转发处理的时延，提高系统性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种转发隧道报文的方法，在虚拟私有网络中位于隧道终点的网络设备中设置分类处理单元和多个转发处理单元，该方法还包括：

A、第一转发处理单元接收第一隧道口的报文，对该报文进行隧道报文转发处理中的入方向外层业务处理及隧道解封装处理，并将隧道解封装处理后的报文发送至分类处理单元；

B、分类处理单元从各转发处理单元中选择第二转发处理单元，将报文发送至第二转发处理单元；

C、第二转发处理单元对接收到的报文进行隧道报文转发处理中的出方向业务处理；

其中，隧道的报文为三层隧道报文或二层隧道报文。

该方法进一步包括：设置经过所述网络设备的不同会话与不同转发处理单元之间的第一对应关系；

在步骤B中，所述分类处理单元选择第二转发处理单元的步骤包括：分类处理单元根据报文的内层头信息，确定该报文所属的会话，并根据所设置的第一对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于该报文所属会话的第二转发处理单元。

该方法进一步包括：分类处理单元监测各个转发处理单元的业务负荷量；

在步骤B中，所述分类处理单元选择第二转发处理单元的步骤包括：分类处理单元从各个转发处理单元中选择当前业务负荷量最小的第二转发处理单元。

该方法进一步包括：设置不同用户标识与不同转发处理单元之间的第二对应关系；

在步骤B中，所述分类处理单元选择第二转发处理单元的步骤包括：分类处理单元从报文的内层头中获取用户标识，并根据所设置的第二对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于所获取用户标识的第二转发处理单元。

所述用户标识为发送方标识和/或接收方标识。

所述步骤C包括：第二转发处理单元对接收到的报文进行内层业务处理，确定出接口，判断该出接口是第二隧道的虚拟接口还是物理接口，如果是第二隧道的虚拟接口，则对报文进行对应第二隧道的隧道加封装处理和外层转发处理，然后发送报文，如果是物理接口，则直接通过内层业务处理所确定的出接口发送报文。

该方法进一步包括：建立经过所述网络设备的不同隧道与不同转发处理单元的第三对应关系；

在步骤A之前，进一步包括：所述分类处理单元在第一隧道口上直接接收所述报文，根据报文的外层头信息，确定传输该报文的为第一隧道，并根据所设置的第三对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于第一隧道的第一转发处理单元，将报文发送至第一转发处理单元。

一种网络设备，该网络设备位于虚拟私有网络中的隧道终点，该网络设备包括：分类处理单元和多个转发处理单元，其中，

第一转发处理单元，接收第一隧道口的报文，对该报文进行隧道报文转发处理中的入方向外层业务处理及隧道解封装处理，并将隧道解封装处理后的报文发送至分类处理单元；

分类处理单元，从各转发处理单元中选择第二转发处理单元，将报文发送至第二转发处理单元；

第二转发处理单元，对接收到的报文进行隧道报文转发处理中的出方向业务处理；

其中，隧道的报文为三层隧道报文或二层隧道报文。

分类处理单元，进一步保存不同隧道与不同转发处理单元的对应关系，在第一隧道口上接收到报文后，根据报文的外层头信息，确定传输该报文的为第一隧道，并根据所保存的对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于第一隧道的第一转发处理单元，将报文发送至第一转发处理单元。

所述处理单元为中央处理器CPU或核Core。

由此可见，本发明具有以下优点：

1、在本发明中，可以由第一转发处理单元对接收到的隧道报文进行入方向外层业务处理和隧道解封装处理，并由第二转发处理单元对接收到的隧道报文进行后续的出方向业务处理，包括内层业务处理并可选地包括隧道加封装处理和外层转发处理，也就是说，对一个隧道报文的所有处理时序分布在不同的处理单元上进行。这样，当网络设备作为隧道终点同时接收到大量隧道报文时，可以由不同的转发处理单元同时进行转发处理，从而大大减少了隧道报文转发处理的时延，提高了报文传输速度，进而提高了系统的性能。

2、在本发明中，分类处理单元可以根据特定的选择方式来选择出对隧道解封装后报文进行后续处理的第二转发处理单元，从而使得不同转发处理单元处理不同类型的报文，使得各个转发处理单元之间达到负载均衡，能够同时进行报文转发处理，从而进一步减少了隧道报文转发处理的时延，提高了报文传输速度。

附图说明

图1是在现有技术中网络设备转发隧道报文的流程图。

图2A是隧道报文的基本处理时序示意图。

图2B是隧道报文的具体处理时序示意图。

图3是在本发明中网络设备内部的结构示意图。

图4是在本发明中实现转发隧道报文的流程图。

图5是在本发明中在网络设备内部对隧道报文处理的示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种转发隧道报文的方法，其核心思想是：在网络设备中设置分类处理单元和多个转发处理单元；第一转发处理单元接收隧道1口的报文，对该报文进行入方向外层业务处理及隧道解封装处理，并将隧道解封装处理后的报文发送至分类处理单元；分类处理单元从各转发处理单元中选择第二转发处理单元，将报文发送至第二转发处理单元；第二转发处理单元对接收到的报文进行出方向业务处理。

相应的，本发明还提出了一种网络设备。图3是在本发明中网络设备内部的结构示意图。参见图3，在本发明中，网络设备内部包括：分类处理单元和多个转发处理单元，其中，

第一转发处理单元，接收隧道1口的报文，对该报文进行入方向外层业务处理及隧道解封装处理，并将隧道解封装处理后的报文发送至分类处理单元；

分类处理单元，从各转发处理单元中选择第二转发处理单元，将报文发送至第二转发处理单元；

第二转发处理单元，对接收到的报文进行出方向业务处理。

在本发明中，所述的各个处理单元可以是各个中央处理器(CPU)也可以是各个核(Core)，也就是说，在本发明中，所述的网络设备可以是内部集成了多CPU的设备，也可以是多核设备。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图4是在本发明中实现转发隧道报文的流程图。图5是在本发明中在网络设备内部对隧道报文处理的示意图。参见图3、图4和图5，在本发明中，当网络设备作为一个隧道比如隧道1的终点，并在隧道1口上接收到报文时，该网络设备实现转发隧道报文的过程包括以下步骤：

步骤401：预先在网络设备中设置分类处理单元和多个转发处理单元。

这里，参见图2所示，所述的多个转发处理单元中可以包括但不限于第一转发处理单元、第二转发处理单元和第三转发处理单元等。

步骤402：网络设备中的第一转发处理单元接收隧道1口上的报文。

在本步骤中，可以由第一转发处理单元直接在隧道1口接收该隧道1的报文。

或者，在本步骤中，也可以首先由网络设备中的分类处理单元直接在隧道1口接收该隧道1的报文，并由分类处理单元根据特定的分类规则确定应将报文发送至第一转发处理单元后，将该报文发送至第一转发处理单元，这样，在本步骤中，第一转发处理单元接收分类处理单元发来的隧道1口上的报文。其中，

所述分类处理单元根据特定的分类规则确定应将报文发送至第一转发处理单元的过程可以是：预先建立经过所述网络设备的不同隧道与不同转发处理单元的对应关系；当分类处理单元在隧道1口上接收到报文后，根据报文的外层头信息，确定传输该报文的为隧道1，根据所设置的对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于隧道1的第一转发处理单元，然后将报文发送至第一转发处理单元。

步骤403：第一转发处理单元对接收到的报文进行入方向外层业务处理。

这里，第一转发处理单元所进行的入方向外层业务处理为：第一转发处理单元根据报文外层头中的目的地址查询转发表，根据查询结果确定该报文为本机报文。

步骤404：第一转发处理单元对报文进行隧道1的解封装处理。

步骤405：第一转发处理单元将隧道解封装处理后的报文发送至分类处理单元。

步骤406：分类处理单元从各转发处理单元中选择第二转发处理单元，将报文发送至第二转发处理单元。

在本步骤中，分类处理单元可以采用多种选择方式选择出第二转发处理单元，包括但不限于以下三种选择方式：

方式A、根据每一个转发处理单元与会话的对应关系进行选择。

在该方式A中，为了减少隧道报文的转发处理时延，可以由不同的转发处理单元处理不同会话的报文，分类处理单元根据本次报文对应的会话来选择第二转发处理单元。

因此，在本步骤中，分类处理单元选择第二转发处理单元的具体过程可以为：预先设置经过所述网络设备的不同会话与不同转发处理单元之间的第一对应关系；当分类处理单元接收到隧道1解封装处理后的报文时，由于该报文中的内层头携带了表示本次报文对应会话的信息，因此，分类处理单元根据报文的内层头信息，确定该报文所属的会话，并根据所设置的第一对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于该报文所属会话的第二转发处理单元。

方式B、根据每一个转发处理单元的业务负荷情况进行选择。

在该方式B中，为了减少隧道报文的转发处理时延，可以由当前业务负荷量最小的转发处理单元来处理本次报文。

因此，在本步骤中，分类处理单元选择第二转发处理单元的具体过程可以为：分类处理单元监测各个转发处理单元的业务负荷量；当分类处理单元接收到隧道1解封装处理后的报文时，分类处理单元从各个转发处理单元中选择当前业务负荷量最小的第二转发处理单元。

方式C、根据每一个转发处理单元与用户的对应关系进行选择。

在该方式C中，为了减少隧道报文的转发处理时延，可以由不同的转发处理单元处理不同用户的报文，分类处理单元根据本次报文对应的用户来选择第二转发处理单元。

因此，在本步骤中，分类处理单元选择第二转发处理单元的具体过程可以为：预先设置不同用户标识与不同转发处理单元之间的第二对应关系；当分类处理单元接收到隧道1解封装处理后的报文时，由于该报文中的内层头携带了表示本次报文对应的用户标识，因此，分类处理单元从报文的内层头中获取用户标识，并根据所设置的第二对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于所获取用户标识的第二转发处理单元。其中，所述的用户标识可以为发送方标识和/或接收方标识，并且，该发送方标识和/或接收方标识可以是报文中携带的能够标识发送方和/或接收方的任意一种信息，比如，当所述报文为二层隧道报文时，所述的发送方标识和/或接收方标识对应的是发送方媒质接入控制(MAC)地址和/或接收方MAC地址，当所述报文为三层隧道报文时，所述的发送方标识和/或接收方标识对应的是发送方IP地址和/或接收方IP地址。

步骤407：第二转发处理单元对接收到的报文进行出方向业务处理。

这里，参见图2A和图2B，所述进行出方向业务处理包括：

首先，网络设备中的处理单元对接收到的报文进行内层业务处理，即根据报文的内层头查询转发表，确定出接口，记为出接口1；

其次，网络设备中的处理单元判断所确定的出接口1是另一个隧道比如隧道2的虚拟接口还是物理接口，如果出接口1是隧道2的虚拟接口，网络设备中的处理单元对报文进行对应隧道2的隧道加封装处理，然后进行外层转发处理，即根据加封装处理后报文的隧道头查询转发表，确定对应的物理接口，记为物理接口2，然后通过该物理接口2发送报文；如果出接口1是物理接口，网络设备中的处理单元直接通过该出接口1发送报文。

需要说明的是，在本发明中，所述的隧道报文可以为三层隧道报文，此时，所述报文的外层头为外层IP头，所述报文的内层头为内层IP头。所述的隧道报文还可以是二层隧道报文，此时，所述报文的外层头为外层链路层头，所述报文的内层头为内层链路层头。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种转发隧道报文的方法，其特征在于，在虚拟私有网络中位于隧道终点的网络设备中设置分类处理单元和多个转发处理单元，该方法还包括：

A、第一转发处理单元接收第一隧道口的报文，对该报文进行隧道报文转发处理中的入方向外层业务处理及隧道解封装处理，并将隧道解封装处理后的报文发送至分类处理单元；

B、分类处理单元从各转发处理单元中选择第二转发处理单元，将报文发送至第二转发处理单元；

C、第二转发处理单元对接收到的报文进行隧道报文转发处理中的出方向业务处理；

其中，隧道的报文为三层隧道报文或二层隧道报文。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置经过所述网络设备的不同会话与不同转发处理单元之间的第一对应关系；

在步骤B中，所述分类处理单元选择第二转发处理单元的步骤包括：分类处理单元根据报文的内层头信息，确定该报文所属的会话，并根据所设置的第一对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于该报文所属会话的第二转发处理单元。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：分类处理单元监测各个转发处理单元的业务负荷量；

在步骤B中，所述分类处理单元选择第二转发处理单元的步骤包括：分类处理单元从各个转发处理单元中选择当前业务负荷量最小的第二转发处理单元。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置不同用户标识与不同转发处理单元之间的第二对应关系；

在步骤B中，所述分类处理单元选择第二转发处理单元的步骤包括：分类处理单元从报文的内层头中获取用户标识，并根据所设置的第二对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于所获取用户标识的第二转发处理单元。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述用户标识为发送方用户标识和/或接收方用户标识。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：第二转发处理单元对接收到的报文进行内层业务处理，确定出接口，判断该出接口是第二隧道的虚拟接口还是物理接口，如果是第二隧道的虚拟接口，则对报文进行对应第二隧道的隧道加封装处理和外层转发处理，然后发送报文，如果是物理接口，则直接通过内层业务处理所确定的出接口发送报文。

7、根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：建立经过所述网络设备的不同隧道与不同转发处理单元的第三对应关系；

在步骤A之前，进一步包括：所述分类处理单元在第一隧道口上直接接收所述报文，根据报文的外层头信息，确定传输该报文的为第一隧道，并根据所设置的第三对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于第一隧道的第一转发处理单元，将报文发送至第一转发处理单元。

8、一种网络设备，其特征在于，该网络设备位于虚拟私有网络中的隧道终点，该网络设备包括：分类处理单元和多个转发处理单元，其中，

第一转发处理单元，接收第一隧道口的报文，对该报文进行隧道报文转发处理中的入方向外层业务处理及隧道解封装处理，并将隧道解封装处理后的报文发送至分类处理单元；

分类处理单元，从各转发处理单元中选择第二转发处理单元，将报文发送至第二转发处理单元；

第二转发处理单元，对接收到的报文进行隧道报文转发处理中的出方向业务处理；

其中，隧道的报文为三层隧道报文或二层隧道报文。

9、根据权利要求8所述的网络设备，其特征在于，分类处理单元，进一步保存不同隧道与不同转发处理单元的对应关系，在第一隧道口上接收到报文后，根据报文的外层头信息，确定传输该报文的为第一隧道，并根据所保存的对应关系，从各个转发处理单元中选择对应于第一隧道的第一转发处理单元，将报文发送至第一转发处理单元。

10、根据权利要求8或9所述的网络设备，其特征在于，所述处理单元为中央处理器CPU或核Core。

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