CN101150480B - 一种改善广域网桥数据转发性能的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善广域网桥数据转发性能的方法及装置，在广域网桥接收到数据包后，在转发表中设置对应的地址学习条目；在转发数据包时，先判断数据包的类型，如果是单播包，则通过查询转发表中的所述地址学习条目确定待发送数据包的转发路径，进而根据所述转发路径进行转发。与现有技术相比，本发明的数据转发机制有效地改善了wan桥数据转发的性能，原理简便，方法容易实现。从数据包的处理上来说，从盲目的向所有连接通路转发所有数据包，做到了能确定其转发路径，从而进行精确的转发，在共享连接的数量比较多时，尤其突显出其性能改善的效果。

Description

一种改善广域网桥数据转发性能的方法及装置

技术领域

本发明涉及家庭网关设备的wan(wide area network，广域网)侧接入，具体涉及一种有效改善wan桥数据转发性能的方法及装置。

背景技术

目前，网关设备上集成了越来越丰富的网络应用业务。除了为用户提供基本的上网业务外，还提供了网络视频，网络电话，视频监控等业务，同时还提供了对运营商网管的支持。如此丰富多样的网络业务，均需要架构在不同类型的wan连接上。业务应用导致对网关设备上wan连接的要求多样化，共享化，组合化，不能再是单一的桥接应用或是路由应用。与此同时，兼顾到技术和资源两个层面，针对一个wan侧接口上，如何支持多条类型各异的共享wan连接，提出了要求和挑战。

wan桥技术就是这样一种旨在解决共享wan侧接口的技术，特别适用于家庭网关类产品。同时根据不同的应用场景和运营商组网现状，所支持的wan连接的连接类型各异，目前有PPPoE(Point to Point Protocol overEthernet，基于以太网的点到点协议)，Static IP(静态IP)，DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)，Bridge(桥)等，并会衍生出如PPPoE和Bridge，DHCP和Bridge，多条Bridge等各种可能类型的组合应用。随着业务的日趋丰富，所支持的wan连接的数目也逐渐增多。而从技术实现的角度看，单纯在一个wan接口上支持多条wan连接的组合，会出现各类问题，很多时候甚至是无法实现不同连接类型的组合。如果同时考虑到资源的有效共享，使用wan桥技术来实现wan侧共享并进而达到支持多条丰富wan连接组合的应用，就变得非常有意义。虽然固有的wan桥技术，基本解决了wan接口共享的需求，但是其存在两个主要的问题，其一是数据转发性能低下，在wan桥接收wan侧数据包处理时，不能准确的判断数据包的精确转发路径，而是盲目的采用向所有连接通路转发的方式，必然存在不必要的数据转发，从创建数据包的角度看存在极大的浪费，同时会给后续环节处理数据包带来不必要的负荷；二是现有的数据的分发机制，在分发时对路由连接和桥接连接没有加以判断和区分，必然造成不同连接通路之间的数据包串扰，在特定应用场景时，由于其他连接通路的数据包干扰，会严重影响本连接通路的业务应用，有时业务甚至不能正常进行。从以上的分析来看，使用wan桥实现接口共享的技术有必要进行改进且有很大的改进空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善wan桥数据转发性能的方法及装置，有效精准的控制wan侧数据包的转发。

为了解决上述问题，本发明提供了一种改善广域网桥数据转发性能的方法，广域网桥转发局域网发送至广域网的数据包时，在转发表中设置对应的地址学习条目；广域网桥在接收到广域网发送至局域网的数据包后，先判断数据包的类型，如果是单播包，则通过查询转发表中的所述地址学习条目确定待发送数据包的转发路径，进而根据所述转发路径进行转发。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述地址学习条目包括所述广域网桥端口及数据包介质访问控制地址。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述广域网桥在转发局域网发送至广域网的数据包时，首先判断转发表中是否有所述地址学习条目，如果没有，则在转发表中添加所述地址学习条目；如果有，则更新转发表中所述地址学习条目。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述广域网桥在转发表中添加或者更新所述地址学习条目的同时采用如下方法设置其属性：首先判断网桥设备是否是桥端口，如果不是，则将所述地址学习条目设置为B属性；如果是，则再判断是否多桥接应用场景，如果是，则将所述地址学习条目设置为B属性，否则，将所述地址学习条目设置为A属性；

所述广域网桥在查询转发表时，如果查询到所述地址学习条目，则先判断所述地址学习条目是否为B属性且是多桥接应用场景，如果是，则进行多桥接场景处理；否则，根据所述地址学习条目中得到需要转发的连接通路，直接进行转发。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述广域网桥在查询转发表时，如果没有查询到所述地址学习条目，则按分发策略向架构在其上的所有连接通路进行转发。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述广域网桥在转发表中添加或者更新所述地址学习条目之前，需要确认广域网桥的模式，如果是虚拟局域网模式，则首先判断待发送的数据包是否带有虚拟局域网标记，如果没有，则添加网桥设备的虚拟局域网信息；并判断一致性校验策略校验是否一致，如果不一致，则以网桥中的虚拟局域网信息为准。

本发明还提供了一种改善广域网桥数据转发性能的装置，包括局域网处理模块和广域网处理模块，所述局域网处理模块包括地址学习单元，所述广域网处理模块包括相连的数据包类型判断单元和查询单元，其中

地址学习单元，用于在所述局域网处理模块转发局域网发送至广域网的数据时，在转发表中设置对应的地址学习条目；

数据包类型判断单元，用于接收到广域网发送至局域网的待发送数据包后，判断数据包的类型，如果是单播包，则调用查询单元；

查询单元，用于查询转发表中的所述地址学习条目确定待发送数据包的转发路径，并发送给转发单元；

转发单元，用于根据所述转发路径进行转发。

进一步地，上述装置还可具有如下特点：所述地址学习单元在设置所述地址学习条目时，首先判断转发表中是否有所述地址学习条目，如果没有，则在转发表中添加所述地址学习条目；如果有，则更新转发表中所述地址学习条目。

进一步地，上述装置还可具有如下特点：所述局域网处理模块还设有属性设置单元，所述属性设置单元与所述地址学习单元相连，所述广域网处理模块的查询单元与转发单元之间还设有属性判断单元，其中

属性设置单元，用于在所述地址学习单元在转发表中添加或者更新所述地址学习条目的同时，设置所述地址学习条目的属性；

属性判断单元，用于在查询单元查询到所述地址学习条目后，判断所述地址学习条目的属性，发送给所述转发单元；

所述转发单元，用于根据所述属性对数据包进行转发。

进一步地，上述装置还可具有如下特点：所述局域网处理模块还包括依次相连的模式判断单元、头信息添加单元和一致性校验单元，所述一致性校验单元与所述地址学习单元相连，所述模式判断单元还与所述地址学习单元相连，其中

模式判断单元，用于在接收到所述数据包后，确认广域网桥的模式，如果是虚拟局域网模式，则将所述数据包发送给头信息添加单元，否则，发送给地址学习单元；

头信息添加单元，用于判断所述数据包是否带有虚拟局域网头信息，如果没有，则在添加广域网桥设备的虚拟局域网头信息，将所述数据包发送给一致性校验单元；

一致性校验单元，用于判断所述虚拟局域网头信息与一致性校验策略是否一致，如果不一致，则以网桥中的虚拟局域网信息为准，并将所述数据包发送给地址学习单元。

与现有技术相比，本发明的数据转发机制有效地改善了wan桥数据转发的性能，原理简便，方法容易实现。从数据包的处理上来说，从盲目的向所有连接通路转发所有数据包，做到了能确定其转发路径，精确地转发，在共享连接的数量比较多时，尤其突显出其性能改善的效果。

附图说明

图1是ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数位式用户回路)接入方式下使用wan桥实现共享连接的家庭网关组网应用示例一的示意图；

图2是ADSL接入方式下使用wan桥实现共享连接的家庭网关组网应用示例二的示意图；

图3是ETH(Ethernet，以太网)接入方式下使用wan桥实现共享连接

的家庭网关组网应用示例的示意图；

图4是本发明装置实施例的组成框图；

图5是本发明方法wan桥发送数据包处理的流程图；

图6是本发明方法wan桥接收数据包处理的流程图。

具体实施方式

本发明技术方案的核心是：在wan桥中引入地址学习和转发表机制，通过查询转发表来确定准确的转发路径，进而减少不必要的数据转发和后续设备的处理负荷，保证连接通路之间的数据包不会串扰。

使用wan桥方式来实现家庭网关产品的wan接口共享，包括DSL(DigitalSubscriber Line，数字用户环路)接入方式，ETH接入方式抑或是PON(Passive Optical Network，无源光网络)接入方式等。ADSL是DSL接入方式中的一种。本发明技术方案典型的应用场景参见附图1，附图2和附图3。图中B代表Bridge即桥接方式，R代表Router即路由方式，pvc代表永久虚电路(Permanent Virtual Circuit)。

图1为ADSL(DSL的一种接入方式)接入的家庭网关应用组网方式，第二永久虚电路pvc2上架构独立的tr069网管路由连接，第一永久虚电路pvc1上架构多条共享方式的桥接，每一条桥接上可以构建不同的业务，可以实现多桥接应用场景，如果只采用其中的一条桥接，就是目前普遍应用的单桥接方式。

图2同样为ADSL方式接入的家庭网关应用组网方式，仅支持一个pvc1，在此pvc1上构建多条共享方式的桥接和一条用于tr069(网关协议)管理的路由连接，典型的如PPPoE等。

图3为ETH方式接入的家庭网关应用组网，在一个wan侧ETH接口上，可以使用wan桥共享的方式，构建一条用于tr069网管的路由连接和多条桥接，尤其突显共享方式的优势。

参见图4，本发明装置主要包括局域网处理模块和广域网处理模块，所述局域网处理模块包括依次相连的模式判断单元、头信息添加单元、一致性校验单元、地址学习单元和条目属性设置单元，模式判断单元还与地址学习单元相连，所述广域网处理模块包括依次相连的数据包类型判断单元、查询单元、属性判断单元和转发单元，其中

局域网处理模块：

模式判断单元，用于在接收到局域网接口发送的待发送数据包后，确认广域网桥的模式，如果是虚拟局域网模式，则将所述数据包发送给头信息添加单元，否则，发送给地址学习单元；

头信息添加单元，用于判断所述数据包是否带有虚拟局域网头信息，如果没有，则在添加广域网桥设备的虚拟局域网头信息，将所述数据包发送给一致性校验单元；

一致性校验单元，用于判断所述虚拟局域网头信息与一致性校验策略是否一致，如果不一致，则以网桥中的虚拟局域网信息为准，并将所述数据包发送给地址学习单元；

地址学习单元，用于在所述局域网处理模块接收到数据后，在转发表中设置对应的地址学习条目；

属性设置单元，用于在所述地址学习单元在转发表中添加或者更新所述地址学习条目的同时，设置所述地址学习条目的属性，并将所述数据发送至局域网的数据发送接口。

广域网处理模块：

数据包类型判断单元，用于在接收到广域网接口发送的待发送数据后，判断数据包的类型，如果是单播包，则调用查询单元；

查询单元，用于查询转发表中的所述地址学习条目确定待发送数据包的转发路径，并发送给属性判断单元；

属性判断单元，用于在查询单元查询到所述地址学习条目后，判断所述地址学习条目的属性，发送给所述转发单元；

所述转发单元，用于根据所述属性对数据包进行转发至相应的数据接口。

下面结合附图对本发明技术方案的实施作进一步的详细描述：

图5描述了wan桥从局域网向发广域网发送数据包时的处理流程，包括以下步骤：

步骤101，确认wan桥的模式是否是vlan(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)模式，如果是vlan模式，则执行步骤102，如果是非vlan模式，则执行步骤104。

wan桥可以支持vlan模式或是非vlan模式，如果是vlan模式，使用一定的策略，保证发送数据包与其vlan设置的一致性；如果是非vlan模式，则判断数据包的来源，区分路由方式抑或是桥接方式，在添加或是更新转发表中条目属性时设置其属性。

步骤102，判断待发送的数据包是否带有vlan头，如果没有，则添加wan桥设备(wan bridge device)的vlan信息。

步骤103，判断数据包中vlan头与一致性校验策略是否一致，如果不一致，则以wan bridge中的vlan信息为准。

步骤104，判断wan bridge device是否是桥端口，如果是，则执行步骤105，否则，执行步骤106。

步骤105，判断是否多桥接应用场景，如果是，则执行步骤106；否则，执行步骤107。

步骤106，判断转发表中是否有该数据包对应的地址学习条目，如果没有，则在转发表中添加对应的地址学习条目的相关信息；如果有，则更新转发表中地址学习条目的相关信息，并将所述地址学习条目的属性设置为B属性，执行步骤108。

所述地址学习条目是指根据数据包中解析出的MAC(Media AccessControl，介质访问控制)地址，以及该MAC地址对应的wan桥端口。

Wan桥转发数据时，最初接收的数据包的转发表中并无的地址学习的相关条目，在接收到这些数据包后，需要在转发表中先添加地址学习条目后再发送，这样，以后再转发时，只需对地址学习条目信息进行更新即可。转发表中地址学习条目的构成元素包括wan桥端口，数据包目的MAC地址字段，在转发时，通过查询转发表中的地址学习条目信息得到需要转发的连接通路，条目的属性中区分了路由连接和桥接方式。

步骤107，判断转发表中是否有该数据包对应的地址学习条目，如果没有，则在转发表中添加对应的地址学习条目的相关信息；如果有，则更新转发表中地址学习条目的相关信息，并将所述地址学习条目的属性设置为A属性，执行步骤108。

步骤108，设置完条目属性后，将处理后的数据包发送至局域网的数据发送接口。

wan侧端口接收到包含有相关条目的数据包后，将其分发给架构在其上的wan桥。图6描述了wan桥接收到广域网发送至局域网的数据包时的处理流程，包括以下步骤：

步骤201，wan桥接收到数据包后，判断数据包的类型，判定其是否为单播包，如果是，则执行步骤202；否则，本方法结束。

步骤202，根据数据包中包含的目的MAC地址查询转发表。

步骤203，判断是否查询到转发表中的所述条目，如果在转发表中没有查询到相应的地址学习条目，则按分发策略向构架在其上的所有连接通路分发，本方法结束；如果能够查询到相应的地址学习条目，则执行步骤204。

步骤204，判断条目的属性，若确认其为A属性，则根据地址学习条目中得到需要转发的连接通路(即转发路径)，进而进行转发，本方法结束；如果确认条目为B属性，则执行步骤205。

步骤205，进一步判断待转发的连接为路由连接还是桥接方式，如果是路由连接，则根据地址学习条目中得到需要转发的连接通路，进而进行转发；如果是多桥接场景应用，则进行多桥接场景处理。

多桥接场景，即在网关设备上同时配置了多个网桥的应用，且每个网桥中均有wan桥的端口，此时数据转发路径的判断，需视广域网侧组网状况和业务的决定策略而定。例如，若是广域网侧只有一台宽带接入设备，所有的拨号在该设备上终结，则多桥接场景处理可采取在桥口中间泛洪的方式进行处理。

综上所述，本发明通过在wan桥中引入地址学习和转发表机制，针对路由连接和桥接方式在转发表中设置地址学习条目，wan桥在转发数据包时，通过查询转发表来确定数据包的转发路径，而不是类似于泛洪的方式，进而减少不必要的数据转发和后续设备的处理负荷，保证连接通路之间的数据包不会串扰，对数据包转发性能改善效果明显。

本发明是参考其实施例示出和描述的，但本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离附属的权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节的各种改变。

Claims (10)

1.一种改善广域网桥数据转发性能的方法，广域网桥转发局域网发送至广域网的数据包时，在转发表中设置对应的地址学习条目；广域网桥在接收到广域网发送至局域网的数据包后，先判断数据包的类型，如果是单播包，则通过查询转发表中的所述地址学习条目确定待发送数据包的转发路径，进而根据所述转发路径进行转发；其中，所述广域网桥在查询转发表时，如果查询到所述地址学习条目，则先判断所述地址学习条目是否为B属性且是多桥接应用场景，如果是，则进行多桥接场景处理；否则，根据所述地址学习条目得到需要转发的连接通路，直接进行转发。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地址学习条目包括所述广域网桥端口及数据包介质访问控制地址。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述广域网桥在转发局域网发送至广域网的数据包时，首先判断转发表中是否有所述地址学习条目，如果没有，则在转发表中添加所述地址学习条目；如果有，则更新转发表中所述地址学习条目。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述广域网桥在转发表中添加或者更新所述地址学习条目的同时采用如下方法设置其属性：首先判断网桥设备是否是桥端口，如果不是，则将所述地址学习条目设置为B属性；如果是，则再判断是否多桥接应用场景，如果是，则将所述地址学习条目设置为B属性，否则，将所述地址学习条目设置为A属性。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述广域网桥在查询转发表时，如果没有查询到所述地址学习条目，则按分发策略向架构在其上的所有连接通路进行转发。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述广域网桥在转发表中添加或者更新所述地址学习条目之前，需要确认广域网桥的模式，如果是虚拟局域网模式，则首先判断待发送的数据包是否带有虚拟局域网标记，如果没有，则添加网桥设备的虚拟局域网信息；并判断一致性校验策略校验是否一致，如果不一致，则以网桥中的虚拟局域网信息为准。

7.一种改善广域网桥数据转发性能的装置，其特征在于，包括局域网处理模块和广域网处理模块，所述局域网处理模块包括地址学习单元，所述广域网处理模块包括相连的数据包类型判断单元、查询单元和转发单元，所述查询单元与转发单元之间还设有属性判断单元，其中，

地址学习单元，用于在所述局域网处理模块转发局域网发送至广域网的数据包时，在转发表中设置对应的地址学习条目；

数据包类型判断单元，用于接收到广域网发送至局域网的待发送数据包后，判断数据包的类型，如果是单播包，则调用查询单元；

查询单元，用于查询转发表中的所述地址学习条目确定待发送数据包的转发路径，并发送给转发单元；

属性判断单元，用于在查询单元查询到所述地址学习条目后，判断所述地址学习条目的属性，发送给所述转发单元；

转发单元，用于根据所述属性或所述转发路径进行转发。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述地址学习单元在设置所述地址学习条目时，首先判断转发表中是否有所述地址学习条目，如果没有，则在转发表中添加所述地址学习条目；如果有，则更新转发表中所述地址学习条目。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述局域网处理模块还设有属性设置单元，所述属性设置单元与所述地址学习单元相连，其中，

所述属性设置单元，用于在所述地址学习单元在转发表中添加或者更新所述地址学习条目的同时，设置所述地址学习条目的属性。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述局域网处理模块还包括依次相连的模式判断单元、头信息添加单元和一致性校验单元，所述一致性校验单元与所述地址学习单元相连，所述模式判断单元还与所述地址学习单元相连，其中，

模式判断单元，用于在接收到所述数据包后，确认广域网桥的模式，如果是虚拟局域网模式，则将所述数据包发送给头信息添加单元，否则，发送给地址学习单元；

头信息添加单元，用于判断所述数据包是否带有虚拟局域网头信息，如果没有，则在添加广域网桥设备的虚拟局域网头信息，将所述数据包发送给一致性校验单元；

一致性校验单元，用于判断所述虚拟局域网头信息与一致性校验策略是否一致，如果不一致，则以网桥中的虚拟局域网信息为准，并将所述数据包发送给地址学习单元。

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