CN101019357A - 翻译媒体访问控制地址 - Google Patents

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CN101019357A CN200580031045.4A CN200580031045A CN101019357A CN 101019357 A CN101019357 A CN 101019357A CN 200580031045 A CN200580031045 A CN 200580031045A CN 101019357 A CN101019357 A CN 101019357A
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Abstract

本发明公开了用于在本地媒体访问控制(MAC)地址(150)和相应的分级MAC地址之间进行翻译的不同机制以及这种MAC地址的使用。分组交换机通常维护着将某些设备的本地MAC地址与外部MAC地址(170)相关的数据结构，其中每个外部MAC地址通常本质上是分级的，其中翻译出的地址的一部分标识了目的地设备本地的可通过其到达目的地设备的交换机。其他网络元件随后可以根据这种分级的MAC地址所标识的目的地来容易地确定分组将路由到何处，而无需维护MAC地址的大或完整的数据库，因为分组可以基于分级地址的一部分被路由到交换机(例如，通常不考虑地址中标识实际目的地设备的部分)。

Description

翻译媒体访问控制地址
技术领域
本发明的一个实施例涉及通信和计算机系统，尤其涉及网桥、路由器、分组交换机和其他设备；更具体而言，一个实施例涉及将本地媒体访问控制(MAC)地址翻译(translate)成分级(hierarchical)MAC地址以及它们的使用。
背景技术
通信工业正在快速改变，以调整适应不断出现的技术和不断增长的用户需求。这种对新应用和提高现有应用的性能的用户需求驱使通信网络和系统提供商采用具有更快速度和更大容量(例如更大带宽)的网络和系统。在尽力实现这些目标的过程中，很多通信提供商所采用的常见方法是使用分组交换技术。注意，除非明确声明，否则本文件中所描述或引用的内容不被认为是本申请的现有技术。
诸如网桥、交换机或路由器之类的网络设备通常接收、处理和转发或丢弃分组。城域网和广域网(MAN和WAN)是基于各种联网技术的。公共和私有通信网络越来越多地利用各种分组技术(例如因特网协议(IP))被建立和扩展。第3层路由器被用于交换IP分组。这些路由器以及这些路由器的网络的配置需要一定的技术水平。
另一方面，网桥和网桥的网络通常更易于安装和维护，并且通常被用于实现局域网(LAN)。网桥通常发送和接收以太网和/或IEEE 802分组，其中每个分组包括源和目的地媒体访问控制(MAC)地址。一个设备的每个LAN通信接口通常被分配一个MAC地址。现在IEEE(正式的讲，Xerox Corporation)是用于向公司(通常向通信设备和接口制造商)分配MAC地址块以使得每个MAC地址全球唯一的官方全球机构。这些地址可被认为是“平坦地址(flat address)”，因为它们固有地不提供路由信息，并且任意地址可以位于网络中的任何地方。IEEE 802 MAC地址通过将48位MAC地址的G/L(全球/本地)位设置为0来指示它是一个被全球管理的地址。否则，G/L位被设置为1以指示该MAC地址是本地管理的并且任意MAC地址可被使用。通常，由网络管理者负责向接口分配本地地址，以确保在桥接网络中没有地址被使用多于一次。
为了适当地转发这些平坦MAC地址，网桥或其他交换设备必须跟踪穿过它的每个MAC地址以及与将从其发送分组以到达具有该MAC地址的主机接口的接口之间的关联。但是，随着这些桥接网络的大小不断扩大以至超过LAN的传统视图，该方法变得很成问题，并且主机和网桥必须记住的MAC接口的数目不断扩大，这不断增加设备存储和处理需求，并因此增大了每个网桥的成本。
发明内容
本发明公开了用于将本地媒体访问控制(MAC)地址翻译成分级MAC地址的方法、装置、数据结构、计算机可读介质和机制，以及这样的MAC地址在例如计算机或通信设备中的应用。
一个用于通过交换机传输信息的实施例维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中外部MAC地址中的每一个包括分级地址，该分级地址通常两个或更多个分级，其中每个分级可以代表一个逻辑实体(例如标识服务提供商)或物理实体(例如物理交换机或其他设备)。不同实施例中的分级的数目可以有所不同，并且通常被选择为满足应用的需求。例如，一个实施例包括两个分级，例如一部分标识交换机，而另一部分标识设备。一个实施例包括三个分级，例如标识因特网服务提供商、本地因特网服务提供商和设备的部分。一个实施例包括四个分级，例如标识因特网服务提供商、本地因特网服务提供商、物理交换机和设备的部分。
一个用于通过交换机传输信息的实施例维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中外部MAC地址中的每一个包括分级地址，该分级地址通常包括标识交换机的一部分和标识分级地址代表的设备的第二部分。接收包括第一本地MAC地址作为其源地址的第一分组，并且作为响应，基于在数据结构中维护的MAC地址信息将第一本地MAC地址翻译成第一外部MAC地址，并发送包括第一外部MAC地址作为其源地址的第二分组，该第二分组是基于第一分组的内容生成的。接收包括第一外部MAC地址作为其目的地的第三分组，并且作为响应，将第一外部MAC地址翻译成第一本地MAC地址，并发送包括第一本地MAC地址作为其目的地地址的第四分组，该第四分组是基于第三分组的内容生成的。当然，通常必须针对每个翻译出的分组计算新的帧校验序列(FCS)。
在一个实施例中，本地MAC地址是平坦地址。在一个实施例中，从与第一本地MAC地址相关联的第一本地设备接收认证请求，并且作为响应，认证第一本地设备，并且利用第一本地MAC地址和第一外部MAC地址之间的关联来更新数据结构。在一个实施例中，第一本地MAC地址对应于交换机本地的设备。在一个实施例中，认证是可选的或者不被使用，因为本地和外部MAC地址之间的关联是隐式的，或者不需任意特殊授权就能发生(例如尤其是在安全或私有网络中，其中并不总是使用额外的安全性授权程序)。在一个实施例中，第一分组包括表明第一本地MAC地址是全球分配的MAC地址的指示，并且第二分组包括表明第一外部MAC地址是本地分配的MAC地址的指示。在一个实施例中，第一本地MAC地址包括表明它是全球分配的MAC地址的指示，并且第一外部MAC地址包括表明它是本地分配的MAC地址的指示。在一个实施例中，分级地址包括一个或多个网络标识部分。
一个用于通过交换机传输信息的实施例维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中外部MAC地址中的每一个包括分级地址，该分级地址通常包括标识交换机的一部分和标识分级地址代表的设备的第二部分。从源接收用于基于更高层协议目的地地址来识别目的地MAC地址的请求分组，该请求分组包括本地MAC地址作为其源MAC地址，并且作为响应，基于数据结构识别对应于本地MAC地址的外部地址，并发送基于用于识别目的地MAC地址的请求分组翻译出的请求分组，该翻译出的请求分组包括外部地址作为其源MAC地址，其中外部MAC地址包括分级地址，该分级地址包括标识交换机的一部分和标识与本地MAC地址相关联的设备的第二部分。接收对翻译出的请求分组的回复分组，该回复分组包括外部MAC地址，并且作为响应，基于数据结构将外部MAC地址翻译成本地MAC地址，并发送包括本地MAC地址的翻译出的回复分组，该翻译出的回复分组是基于回复分组的内容生成的。
在一个实施例中，本地MAC地址是平坦地址。一个实施例从与本地MAC地址相关联的第一本地设备接收认证请求，并且作为响应，认证第一本地设备，并且利用本地MAC地址和外部MAC地址之间的关联来更新数据结构。在一个实施例中，本地MAC地址对应于交换机本地的设备。在一个实施例中，外部MAC地址包括表明其是本地分配的MAC地址的指示，并且本地MAC地址包括表明其是全球分配的MAC地址的指示。在一个实施例中，请求分组包括表明本地MAC地址是全球分配的MAC地址的指示，并且翻译出的请求分组包括表明外部MAC地址是本地分配的MAC地址的指示。在一个实施例中，分级地址包括一个或多个网络标识部分。
附图说明
所附权利要求书具体提出本发明的特征。从以下结合附图的详细描述中，可以最好地理解本发明及其优点，在附图中：
图1A是示出使用一个或多个实施例的网络的框图；
图1B是示出实施例所使用的无限多个可能的本地MAC地址和翻译后的MAC地址中的某些的框图；
图2是在一个实施例中用于翻译和/或使用翻译后的MAC地址的交换机的框图；
图3A是示出在一个实施例中被接收、处理和发送的消息的消息序列图；
图3B是示出在一个实施例中使用的分组的框图；
图4A是示出在一个实施例中被接收、处理和发送的消息的消息序列图；以及
图4B是示出在一个实施例中使用的地址解析协议(ARP)分组的框图。
具体实施方式
这里描述了用于将本地媒体访问控制(MAC)地址翻译成分级MAC地址的方法、装置、数据结构、计算机可读介质和机制以及它们的应用(例如在计算机或通信设备中的应用)。
这里描述的实施例包括各种元素和限制，其中没有一个元素或限制被认为是关键元素或限制。每个权利要求单独地从整体上陈述本发明的一个技术方案。此外，所述某些实施例可以包括，但不局限于，系统、网络、集成电路芯片、嵌入式处理器、ASIC、方法和包含指令的计算机可读介质等等。一个或多个系统、设备、组件等可以包括一个或多个实施例，而实施例可以包括由同一或不同系统、设备、组件等执行的权利要求的某些元素或限制。下文中描述的实施例体现本发明的范围和精神内的各种技术方案和配置，其中附图示出了示例性而非限制性的配置。
这里使用的术语“分组”指所有类型的分组或者任意其他信息或数据单元，包括(但不局限于)固定长度的信元和可变长度的分组，其中每一个可以或不可以被划分成更小的分组或信元。这里使用的术语“分组”还指分组本身或分组指示，例如(但不局限于)分组或分组头部的全部或部分、数据结构值、指针或索引或者与之相关联的分组或信息的任意其他部分或直接或间接标识。例如，路由器通常操作分组的一个或多个字段(尤其是头部)，因此分组的主体通常被存储在分离的存储器中，而分组头部被操纵，并且基于分组(即，本示例中的分组头部)处理的结果，整个分组被转发或丢弃等。另外，这些分组可以包含一种或多种类型的信息，包括(但不局限于)语音、数据、视频和音频信息。这里一般地使用的术语“项目”指分组或任意其他单元或信息或数据片断、设备、组件、元件或任意其他实体。短语“处理分组”和“分组处理”通常指基于分组内容(例如分组头部或其他字段)，执行某些步骤或动作，并且这样的步骤或动作可以或可以不包括修改、存储、丢弃和/或转发分组和/或相关数据。
这里一般地使用的术语“系统”描述了任意多个组件、元件、子系统、设备、分组交换元件、分组交换机、路由器、网络、计算机和/或通信设备或机制，或者它们的组件的组合。这里一般地使用的术语“计算机”用于描述任意多个计算机，包括(但不局限于)个人计算机、嵌入式处理元件和系统、控制逻辑、ASIC、芯片、工作台、构架等等。这里一般地使用的术语“处理元件”用于描述任意类型的处理机制或设备，例如处理器、ASIC、现场可编程门阵列、计算机等等。这里一般地使用的术语“设备”用于描述任意类型的机制，包括计算机或系统或它们的组件。这里一般地使用的术语“任务”和“进程”用于描述任意类型的运行程序，包括(但不局限于)计算机进程、任务、线程、执行应用、操作系统、用户进程、设备驱动器、本地代码、机器或其他语言等等，并且可以是交互式的和/或非交互式的，在本地和/或远程执行，在前端和/或后端执行，在用户和/或操作系统地址空间中执行，库例程和/或独立的应用，并且不局限于任意特定的存储器划分技术。附图(包括，但不局限于，任意框图和流程图以及消息序列图)中示出的信号与信息的步骤、连接和处理通常可以按相同或不同的串行或并行顺序执行，和/或利用不同的组件和/或进程、线程等来执行，和/或通过不同连接以及与其他实施例中的其他功能组合起来执行，除非这无法实现实施例或者明示或暗示地要求某一序列(例如，对于读取值、处理值的序列，值必须在处理之前被读取，但是某些相关处理可能在读取操作之前、同时和/或之后被执行)。此外，这里一般地使用的术语“识别”用于描述用于直接或间接地确定某一事物的任意方式或机制，可以包括(但不局限于)接收、从存储器取得、确定、限定、计算、生成等等。
此外，这里一般地使用的术语“网络”和“通信机制”用于描述一种或多种网络、通信介质或通信系统，包括(但不局限于)因特网、私有或公共电话网络、蜂窝网络、无线网络、卫星网络、有线网络、局域网、城域网和/或广域网、线缆、电气连接、总线等等，以及诸如消息传递、进程间通信、共享存储器等的内部通信机制。这里一般地使用的术语“消息”用于描述可以或可以不(但通常是)经由一个或多个任意类型的通信机制被传输的信息片断。
术语“存储机制”包括任意类型的存储器、存储设备或用于维护任意格式的指令或数据的其他机制。“计算机可读介质”是可扩展的术语，包括任意存储器、存储设备、存储机制和其他存储机制。术语“存储器”包括任意随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、集成电路和/或其他存储器组件或元件。术语“存储设备”包括任意固态存储介质、盘驱动器、磁带、联网服务、磁带驱动器和其他存储设备。存储器和存储设备可以存储将由处理元件和/或控制逻辑执行的计算机可执行指令，以及由处理元件和/或控制逻辑操纵的数据。术语“数据结构”是一个可扩展术语，其指可被应用到数据以辅助解释数据或对数据执行操作的任意数据元素、变量、数据结构、数据库和/或一个或多个组织方案，例如(但不局限于)存储位置或设备、集合、队列、树、堆、列表、链表、阵列、表、指针等等。数据结构通常被维护在存储机制中。这里一般地使用的术语“指针”和“链接”用于标识某种用于引用或标识另一元素、成分或其他实体的机制，这些可以包括(但不局限于)对存储器或其他存储机制或其中的位置的引用、数据结构中的索引、值等等。术语“关联存储器”是一种可扩展的术语，并且指所有类型的已知或未来开发的关联存储器，包括(但不局限于)二元和三元内容可寻址的存储器、散列表、TRIE和其他数据结构等等。另外，术语“关联存储器单元”可以包括(但不局限于)一个或多个关联存储器设备或其某些部分，包括(但不局限于)区域、分段、库、页、块、条目集合等等。
这里一般地使用的术语“一个实施例”用于引用特定实施例，其中对“一个实施例”的每次引用可以指不同实施例，并且在描述关联特征、元素和/或限制时重复使用该术语不建立关联特征、元素和/或限制的累积性集合，并且所有实施例必须包括(但实施例通常可以包括)所有这些特征、元素和/或限制。另外，短语“用于XXX的装置”包括包含用于执行XXX的计算机可执行指令的计算机可读介质。
另外，术语“第一”、“第二”等等通常被用于指不同单元(例如第一元件、第二元件)。这些术语的使用不一定意味着顺序，例如一个单元或事件发生在另一个之前，而是提供一种用于区分特定单元的机制。另外，单数名词的使用是非限制性的，其使用通常包括一个或多个特定事物而非只有一个(例如单词“存储器”的使用通常指一个或多个存储器，不用指明“一个或多个存储器”或“至少一个存储器”等等)。此外，短语“基于X”和“响应于X”被用于指示从其导出或导致某一事物的项目X的最小集合，其中“X”是可扩展的并且不一定描述在其上执行操作的项目的完整列表等等。另外，短语“耦合到”被用于指示两个元件或设备之间的某种水平的直接或间接连接，其中耦合的设备修改或不修改被耦合的信号或通信信息。术语“子集”被用于指示一个集合的所有元素或少于所有元素的组合。术语“子树”被用于指示树的所有节点或少于所有节点。此外，术语“或”被用于标识有联系的项目中的一个或多个(包括所有)的选择。另外，术语“包含”与“包括”、“含有”或“由…表征”是同义词，该术语是包括端值的或不包括端值的，并且不排除附加的、未提到的元素或方法步骤。
公开了用于在本地媒体访问控制(MAC)地址和相应分级的MAC地址之间进行翻译的不同机制以及这种MAC地址的使用。分组交换机通常维护将某些设备的本地MAC地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中每个外部MAC地址通常本质上是分级的，其中翻译后的地址的一部分标识目的地设备本地的可通过其到达目的地设备的交换机。其他网络元件随后可以容易地利用这种分级MAC地址确定将分组路由到何处，而无需维护MAC地址的大或者完备的数据库，这是因为分组可以基于分级地址的一部分被路由到交换机(例如，通常无需考虑地址中标识实际目的地设备的部分)。
用于通过交换机传输信息的一个实施例维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中每个外部MAC地址包括分级地址，该分级地址通常包括两个或更多个分级，其中每个分级可以代表一个逻辑实体(例如标识服务提供商)或物理实体(例如物理交换机或其他设备)。不同实施例中的分级的数目可以有所不同，并且通常被选择为满足应用的需求。例如，一个实施例包括两个分级，例如一部分标识交换机，第二部分标识设备。一个实施例包括三个分级，例如标识因特网服务提供商、本地因特网服务提供商和设备的部分。一个实施例包括四个分级，例如标识因特网服务提供商、本地因特网服务提供商、物理交换机和设备的部分。
用于通过交换机传输信息的一个实施例维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中每个外部MAC地址包括分级地址，该分级地址通常包括标识交换机的一部分和标识分层地址所代表的设备的第二部分。接收包括第一本地MAC地址作为其源地址的第一分组，并且作为响应，基于数据结构中维护的MAC地址信息将第一本地MAC地址翻译成第一外部MAC地址，并且发送包括第一外部MAC地址作为其源地址的第二分组，其中第二分组是基于第一分组的内容生成的。接收包括第一外部MAC地址作为其目的地的第三分组，并且作为响应，将第一外部MAC地址翻译成第一本地MAC地址，并且发送包括第一本地MAC地址作为其目的地地址的第四分组，其中该第四分组是基于第三分组的内容生成的。当然，通常必须针对每个翻译后的分组计算新的帧校验序列(FCS)。
在一个实施例中，本地MAC地址是平坦地址。在一个实施例中，从与第一本地MAC地址相关联的第一本地设备接收认证请求，并且作为响应，认证第一本地设备，并且利用第一本地MAC地址和第一外部MAC地址之间的关联对数据结构进行更新。在一个实施例中，第一本地MAC地址对应于交换机本地的设备。在一个实施例中，认证是可选的或者不被使用，因为本地和外部MAC地址之间的关联是隐式的，或者不需任意特殊授权就能发生(例如尤其是在安全或私有网络中，其中并不总是使用额外的安全性授权程序)。在一个实施例中，第一分组包括表明第一本地MAC地址是全球分配的MAC地址的指示，并且第二分组包括表明第一外部MAC地址是本地分配的MAC地址的指示。在一个实施例中，第一本地MAC地址包括表明它是全球分配的MAC地址的指示，并且第一外部MAC地址包括表明它是本地分配的MAC地址的指示。在一个实施例中，分级地址包括一个或多个网络标识部分。
用于通过交换机传输信息的一个实施例维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中每个外部MAC地址包括分级地址，该分级地址通常包括标识交换机的一部分和标识分层地址所代表的设备的第二部分。来自源的请求分组用于基于更高层的目的地地址来识别目的地MAC地址，该请求分组包括本地MAC地址作为其源MAC地址，并且作为响应，基于数据结构识别与本地MAC地址相对应的外部地址，并发送基于请求分组翻译的标识目的地MAC地址的请求分组，其中被翻译的请求分组包括外部地址作为其源MAC地址，并且其中外部MAC地址包括分级地址，该分级地址包括标识交换机的一部分和标识与本地MAC地址相关联的设备的第二部分。接收对翻译的请求分组的回复分组，其中回复分组包括外部MAC地址，基于数据结构将该外部MAC地址翻译成本地MAC地址，并发送包括本地MAC地址的翻译后的回复分组，其中翻译后的回复分组是基于回复分组的内容生成的。
在一个实施例中，本地MAC地址是平坦地址。一个实施例从与本地MAC地址相关联的第一本地设备接收认证请求，并作为响应，认证第一本地设备，并且利用本地MAC地址和外部MAC地址之间的关联对数据结构进行更新。在一个实施例中，本地MAC地址对应于交换机本地的设备。在一个实施例中，外部MAC地址包括表明它是本地分配的MAC地址的指示，并且本地MAC地址包括表明它是全球分配的MAC地址的指示。在一个实施例中，请求分组包括表明本地MAC地址是全球分配的MAC地址的指示，并且翻译后的请求分组包括表明外部MAC地址是本地分配的MAC地址的指示。在一个实施例中，分级地址包括一个或多个网络标识部分。
图1A是示出使用一个或多个实施例的示例性网络100的框图。如图所示，示例性网络包括一个或多个主机101-105、网络121和122(例如网络100的子网)和交换机111-114。注意，主机101-105可以位于执行其MAC地址的翻译的交换机本地(例如直接连接或经由集线器等等)或者甚至位于远端(例如，这在公司或管理域等的网关处尤其有意义)。还要注意，将主机连接到交换机或网络的每条线路代表一个或多个连接，不一定是单个连接。示例性网络100包括支持MAC地址翻译的交换机(例如交换机111、113和114)和不支持MAC地址翻译的交换机(例如交换机112)。一个实施例在网络中的多个位置上执行分级地址翻译；而一个实施例仅在网络边缘交换机处执行分级地址翻译。
一个实施例将本地MAC地址(例如原始的或已经翻译的MAC地址-换言之，在执行翻译的交换机或其他通信设备本地的地址)翻译成另一MAC地址(例如翻译后的MAC地址)。例如，图1B示出本地MAC地址150(在一个实施例中使用)的某些字段，其通常包括作为全球分配的地址的指示151(例如IEEE 802 48位MAC地址的G/L位)以及本地MAC地址的其他值位(152)，其中所述本地MAC地址可以是平坦的或非平坦的MAC地址。注意，一个实施例将翻译具有48位IEEE 802 MAC地址格式的本地MAC地址。
图1B还示出示例性的翻译后的MAC地址160，其通常包括表明MAC地址已被本地分配(例如它不是IEEE分配的地址)的指示161以及标识执行翻译的交换机的部分162和部分163，该部分163通常是被用来唯一地标识关联的本地MAC地址的本地MAC标识值。
图1B还示出另一示例性的翻译后的MAC地址170，其通常包括表明MAC地址已被本地分配的指示171以及标识执行翻译的交换机的部分172和标识从其到达具有本地MAC地址的接口的接口的部分173，以及部分174，该部分174通常是被用来唯一地标识关联的本地MAC地址的本地MAC标识值。
图1B还示出另一示例性的翻译后的MAC地址180，其通常包括表明MAC地址已被本地分配的指示181以及标识相应的一个或多个逻辑或物理网络的一个或多个网络标识部分182-183、标识执行翻译的交换机的部分184以及部分185，该部分185通常是被用来唯一地标识关联的本地MAC地址的本地MAC标识值。
注意，图1B示出的仅仅是无限多个可以由一个或多个实施例翻译的可能分组格式中的一些。通过在MAC地址中包括交换机标识字段，设备可以基于该字段的值来简单地确定将分组路由到何处，而无需基于整个MAC地址确定路由，因此在MAC路由表中通常将存储更少的条目。
图2是在一个实施例中用于翻译和/或使用翻译后的MAC地址的示例性交换机200(或交换组件)的框图。在一个实施例中，系统或组件200执行与这里所示或描述的一个或多个图相对应的一个或多个进程。
在一个实施例中，组件200包括处理元件201(例如处理器、定制的逻辑等等)、存储器202(例如用于存储MAC地址翻译数据结构)、存储设备203(例如用于存储MAC地址翻译数据结构)和一个或多个用于接收和发送分组、项目和/或其他信息的网络接口204，这些元件通常经由一个或多个通信机制209(出于举例说明的目的而被示为总线)耦合在一起。组件200的各个实施例可以包括更多或更少的元件。例如，一个实施例还包括用于执行地址之间的翻译的关联存储器，这是因为关联存储器提供了用于识别是否存在匹配值的有效机制。如果存在匹配，则通常基于关联存储器中的匹配位置在随机访问存储器中执行存储器查找，以得到关联的地址。当然，存在很多不同的可用在实施例中的用于执行这种地址翻译的技术。
组件200的操作通常受控于处理元件201，处理元件201使用存储器202和存储设备203来执行一个或多个任务或进程。存储器202是一种计算机可读介质，并且通常包括随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、集成电路和/或其他存储器组件。存储器202通常存储将被处理元件201执行的计算机可执行指令和/或由处理元件201操纵以用于实现根据本发明的功能的数据。存储设备203是另一种计算机可读介质，并且通常包括固态存储介质、盘驱动器、磁带、联网服务、磁带驱动器和其他存储设备。存储设备203通常存储将被处理元件201执行的计算机可执行指令和/或由处理元件201操纵以用于实现根据本发明的功能的数据。
图3A是示出在一个实施例中被接收、处理和发送的消息的消息序列图。在一个实施例中，主机1300向交换机302发送认证请求311，交换机302随后执行认证进程312。响应于成功的认证，交换机302更新数据结构以反映本地MAC地址与外部MAC地址(其通常包括标识交换机302的一部分和标识主机1300的一部分)的关联，并向主机1300发送表明其已被认证的指示。这是在一个实施例中所使用的进程。但是，一个实施例不需要认证，并且在此情况下(或除了这样的认证之外)，响应于当前不与外部MAC地址相关联的本地MAC地址而手工配置或动态执行将本地MAC地址与外部MAC地址相关的数据结构的更新。
图3A还示出典型的本地MAC地址到外部MAC地址以及外部MAC地址到本地MAC地址翻译。如图所示，主机1300发送(321)具有本地MAC地址作为其源地址的分组。交换机302接收该分组，将本地MAC地址翻译(322)为外部MAC地址(通常通过参考MAC地址翻译数据结构，可能包括动态地将新的外部MAC地址与本地MAC地址相关联)，然后发送(323)基于接收的分组创建的具有外部MAC地址作为其源(取代本地MAC地址)的分组。
主机2接收该分组(可能直接从交换机302接收或者经由网络中的很多跳接收)并对其进行处理(324)。通常，主机2304将分组发送(325)到主机1300，在此情况下，它使用外部MAC地址作为目的地地址以到达主机1300。交换机302将接收该分组，将外部MAC地址翻译(326)成本地MAC地址，并将具有本地MAC地址作为其目的地的分组发送(327)到主机1300。注意，在一个实施例中，MAC地址翻译是针对两个或所有通信主机(即不仅仅针对一个主机)来执行的。
图3B还示出在一个实施例中执行的对分组350、360、370和380的MAC地址的翻译。图中示出的是典型的发送的本地分组350，其包括主机2(304)的MAC地址351的目的地地址、主机1(300)的本地MAC地址353的源地址以及其他分组字段353。交换机302将本地MAC地址353翻译成主机1的外部MAC地址362，并形成和发送翻译后的外部分组360，该外部分组360包括主机2的MAC地址351的目的地地址、主机1的外部MAC地址362的源地址和其他分组字段363。
在反方向上，接收的外部分组370(由交换机302接收)包括主机1的外部MAC地址362的目的地地址、主机2的MAC地址351和其他分组字段373。交换机302将主机1的外部MAC地址字段翻译成主机1的本地MAC地址字段352，并形成和发送翻译后的本地分组380，该本地分组380包括主机1的本地MAC地址字段352的目的地地址、主机2的MAC地址351的源地址和其他分组字段383。
图4A-B示出在地址解析协议(ARP)上下文中的MAC地址翻译，其被用于识别对应于远程IP地址的MAC地址。注意，ARP仅仅是需要分级地址翻译的网络协议的一个示例，在一个实施例中，一种或多种其他协议也被类似地翻译。
转到图4A，主机1400发送(411)具有主机1的400本地MAC地址作为其源地址的ARP请求。交换机402接收该ARP请求，并将本地MAC地址翻译(412)成外部MAC地址(通常通过参考MAC地址翻译数据结构，可能包括动态地将新的外部MAC地址与本地MAC地址相关联)，然后发送(413)基于接收的分组创建的具有外部MAC地址作为其源(取代本地MAC地址)的ARP请求分组。
主机2接收ARP请求分组(可能直接从交换机402接收或者经由网络中的很多跳接收)并对其进行处理(414)。主机2404将ARP回复分组发送(415)到主机1400，在此情况下，它使用外部MAC地址作为目的地地址以到达主机1400。交换机402将接收该分组，将外部MAC地址翻译(416)成本地MAC地址，并将具有本地MAC地址作为其目的地的翻译后的ARP回复分组发送(417)到主机1400。注意，在一个实施例中，MAC地址翻译是针对两个或所有通信主机(即不仅仅针对一个主机)来执行的。
图4B还示出在一个实施例中执行的对ARP分组450、460、470和480的MAC地址的翻译。图中示出的是典型的发送的ARP请求分组450，其包括ARP请求头部451、源本地MAC地址452、源IP地址453、空白字段454和主机2的目的地IP地址455。该ARP请求被交换机翻译成ARP请求外部分组460，该分组460包括ARP请求头部451、源外部MAC地址462(从本地MAC地址452翻译出的)、源IP地址453、空白字段454和主机2的目的地IP地址455。
作为响应，交换机接收到典型的ARP回复外部分组470，该回复外部分组470通常包括ARP回复头部471、源外部MAC地址462、源IP地址453、主机2的MAC地址474(取决于交换机是否对其进行了翻译，该地址可以是本地的或外部MAC地址)以及主机2的目的地IP地址455。该ARP回复被交换机翻译成ARP回复本地分组480，该分组480包括ARP回复头部471、源本地MAC地址452、源IP地址453、主机2的MAC地址474和主机2的目的地IP地址455。
鉴于本发明的原理可被应用到很多可能的实施例，将会意识到，这里参考附图描述的实施例及其技术方案仅仅是示例性的，不应将其视为限制本发明的范围。例如，本领域技术人员将发现，进程方框操作中的很多可以被重排序，以在其他操作之前、之后或几乎同时执行。而且，在各个实施例中可以使用很多不同形式的数据结构。这里描述的本发明设想了可以落在所附权利要求书及其等同物的范围内的所有这些实施例。

Claims (28)

1.一种用于通过交换机传输信息的方法，该方法包括：
维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中所述外部MAC地址中的每一个包括分级地址，该分级地址包括标识所述交换机的一部分和标识所述分级地址代表的设备的第二部分；
接收包括第一本地MAC地址作为其源地址的第一分组，并且作为响应，基于在所述数据结构中维护的所述MAC地址信息将所述第一本地MAC地址翻译成第一外部MAC地址，并发送包括所述第一外部MAC地址作为其源地址的第二分组，该第二分组是基于所述第一分组的内容生成的；
接收包括所述第一外部MAC地址作为其目的地的第三分组，并且作为响应，将所述第一外部MAC地址翻译成所述第一本地MAC地址，并发送包括所述第一本地MAC地址作为其目的地地址的第四分组，该第四分组是基于所述第三分组的内容生成的。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述本地MAC地址是平坦地址。
3.如权利要求1所述的方法，包括从与所述第一本地MAC地址相关联的第一本地设备接收认证请求，并且作为响应，认证所述第一本地设备，并且响应于所述第一本地设备的认证，利用所述第一本地MAC地址和所述第一外部MAC地址之间的关联来更新所述数据结构。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一本地MAC地址对应于所述交换机本地的设备。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一分组包括表明所述第一本地MAC地址是全球分配的MAC地址的指示，并且所述第二分组包括表明所述第一外部MAC地址是本地分配的MAC地址的指示。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一本地MAC地址包括表明其是全球分配的MAC地址的指示，并且所述第一外部MAC地址包括表明其是本地分配的MAC地址的指示。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述分级地址包括一个或多个网络标识部分。
8.一种用于通过交换机传输信息的方法，该方法包括：
维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中所述外部MAC地址中的每一个包括分级地址，该分级地址包括标识所述交换机的一部分和标识所述分级地址代表的设备的第二部分；
从源接收用于基于更高层协议目的地地址来识别目的地MAC地址的请求分组，该请求分组包括本地MAC地址作为其源MAC地址，并且作为响应，基于所述数据结构识别对应于所述本地MAC地址的外部地址，并发送基于用于识别所述目的地MAC地址的请求分组翻译出的请求分组，该翻译出的请求分组包括所述外部地址作为其源MAC地址，其中所述外部MAC地址包括分级地址，该分级地址包括标识所述交换机的一部分和标识与所述本地MAC地址相关联的设备的第二部分；
接收对所述翻译出的请求分组的回复分组，该回复分组包括所述外部MAC地址，并且作为响应，基于所述数据结构将所述外部MAC地址翻译成所述本地MAC地址，并发送包括所述本地MAC地址的翻译出的回复分组，该翻译出的回复分组是基于所述回复分组的内容生成的。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述本地MAC地址是平坦地址。
10.如权利要求8所述的方法，包括从与所述本地MAC地址相关联的第一本地设备接收认证请求，并且作为响应，认证所述第一本地设备，并且响应于所述第一本地设备的认证，利用所述本地MAC地址和所述外部MAC地址之间的关联来更新所述数据结构。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述本地MAC地址对应于所述交换机本地的设备。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述外部MAC地址包括表明其是本地分配的MAC地址的指示，并且所述本地MAC地址包括表明其是全球分配的MAC地址的指示。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述请求分组包括表明所述本地MAC地址是全球分配的MAC地址的指示，并且所述翻译出的请求分组包括表明所述外部MAC地址是本地分配的MAC地址的指示。
14.如权利要求8所述的方法，其中所述分级地址包括一个或多个网络标识部分。
15.一种或多种包含用于执行用于通过交换机传输信息的步骤的计算机可执行指令的计算机可读介质，所述步骤包括：
维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构，其中所述外部MAC地址中的每一个包括分级地址，该分级地址包括标识所述交换机的一部分和标识所述分级地址代表的设备的第二部分；
接收包括第一本地MAC地址作为其源地址的第一分组，并且作为响应，基于在所述数据结构中维护的所述MAC地址信息将所述第一本地MAC地址翻译成第一外部MAC地址，并发送包括所述第一外部MAC地址作为其源地址的第二分组，该第二分组是基于所述第一分组的内容生成的；
接收包括所述第一外部MAC地址作为其目的地的第三分组，并且作为响应，将所述第一外部MAC地址翻译成所述第一本地MAC地址，并发送包括所述第一本地MAC地址作为其目的地地址的第四分组，该第四分组是基于所述第三分组的内容生成的。
16.如权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述本地MAC地址是平坦地址。
17.如权利要求15所述的计算机可读介质，包括从与所述第一本地MAC地址相关联的第一本地设备接收认证请求，并且作为响应，认证所述第一本地设备，并且响应于所述第一本地设备的认证，利用所述第一本地MAC地址和所述第一外部MAC地址之间的关联来更新所述数据结构。
18.如权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述第一本地MAC地址对应于所述交换机本地的设备。
19.如权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述第一分组包括表明所述第一本地MAC地址是全球分配的MAC地址的指示，并且所述第二分组包括表明所述第一外部MAC地址是本地分配的MAC地址的指示。
20.如权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述第一本地MAC地址包括表明其是全球分配的MAC地址的指示，并且所述第一外部MAC地址包括表明其是本地分配的MAC地址的指示。
21.如权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述分级地址包括一个或多个网络标识部分。
22.一种用于交换分组的装置，该装置包括：
用于维护将设备的本地媒体访问控制(MAC)地址与外部MAC地址相关的数据结构的装置，其中所述外部MAC地址中的每一个包括分级地址，该分级地址包括标识所述交换机的一部分和标识所述分级地址代表的设备的第二部分；
用于从源接收用于基于更高层协议目的地地址来识别目的地MAC地址的请求分组的装置，该请求分组包括本地MAC地址作为其源MAC地址，并且作为响应，基于所述数据结构识别对应于所述本地MAC地址的外部地址，并发送基于用于识别所述目的地MAC地址的请求分组翻译出的请求分组，该翻译出的请求分组包括所述外部地址作为其源MAC地址，其中所述外部MAC地址包括分级地址，该分级地址包括标识所述交换机的一部分和标识与所述本地MAC地址相关联的设备的第二部分；以及
用于接收对所述翻译出的请求分组的回复分组的装置，该回复分组包括所述外部MAC地址，并且作为响应，基于所述数据结构将所述外部MAC地址翻译成所述本地MAC地址，并发送包括所述本地MAC地址的翻译出的回复分组，该翻译出的回复分组是基于所述回复分组的内容生成的。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述本地MAC地址是平坦地址。
24.如权利要求22所述的装置，包括用于从与所述本地MAC地址相关联的第一本地设备接收认证请求，并且作为响应，认证所述第一本地设备，并且响应于所述第一本地设备的认证，利用所述本地MAC地址和所述外部MAC地址之间的关联来更新所述数据结构的装置。
25.如权利要求22所述的装置，其中所述本地MAC地址对应于所述交换机本地的设备。
26.如权利要求22所述的装置，其中所述外部MAC地址包括表明其是本地分配的MAC地址的指示，并且所述本地MAC地址包括表明其是全球分配的MAC地址的指示。
27.如权利要求22所述的装置，其中所述请求分组包括表明所述本地MAC地址是全球分配的MAC地址的指示，并且所述翻译出的请求分组包括表明所述外部MAC地址是本地分配的MAC地址的指示。
28.如权利要求22所述的装置，其中所述分级地址包括一个或多个网络标识部分。
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