CN101227407A - 基于二层隧道协议的报文发送方法及装置 - Google Patents

基于二层隧道协议的报文发送方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施方式提供了一种基于二层隧道协议的报文发送方法及装置。当有业务流量需要通过二层隧道协议QinQ终结设备从网络侧发送到用户端时，首先根据所述业务流量的报文中的用户端IP地址信息来查找DHCP监听绑定表，获取与用户端对应的转发地址信息；这样就不再需要遍历QinQ终结接口下所有的VLAN标签段来发送ARP请求报文，只要根据所获取到的转发地址信息，就可以将所述业务流量的报文发送到用户端，从而避免了由于ARP报文的大量发送而造成的网络通道堵塞的情况，节省了网络资源；同时有效减轻了下挂交换设备的运行负担，提高了网络运行的质量。

Description

基于二层隧道协议的报文发送方法及装置
技术领域
本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种基于二层隧道协议的报文发送方法及装置。
背景技术
QinQ协议是一种基于IEEE 802.1Q技术的二层隧道协议，是一项用来扩展VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)空间的技术。具体是通过在基于802.1Q标签报文的基础上再增加一层802.1Q的标签头，这样就达到了扩展VLAN空间的目的，实现了私网VLAN透传公网，且达到了多种应用的效果。由于在骨干网中基于这种技术进行传递的报文有两层802.1Q Tag(标签)头，即一层为公网标签，一层为私网标签，所以该技术协议被称之为QinQ协议，也就是802.1Q-in-802.1Q协议。
目前，基于QinQ协议的网络终结设备作为接入点，可以接收封装有两层VLAN tag(VLAN标签)的报文，并将这两层VLAN tag都剥离，进行正常的报文转发，这里所述的基于QinQ协议的网络终结设备是包含有QinQ终结口的网络设备，也可以称为QinQ终结设备。如果有业务流量从网络侧通过该QinQ终结口发出到接入用户侧时，QinQ终结口会根据该业务流量的报文的IP(InternetProtocol，互联网协议)地址查找对应用户的ARP(Address ResolutionProtocol，地址解析协议)表项，获得对应用户的MAC(Media Access Control，媒质接入控制)地址和两层VLAN tag；然后再封装所获得的MAC地址以及两层VLAN tag，转发报文到对应的用户。而如果没有查找到相应的ARP表项，就会进行主动学习来更新获取ARP表项。
如图1所示为基于QinQ协议的网络结构示意图，图中：路由器1(Router1)为QinQ终结口；下挂的交换机1(Switch1)为报文封装上一层VLAN tag；下挂的交换机2和3(Switch2和3)为报文封装上第二层VLAN tag。当网络侧(internet)有业务流量需要通过QinQ终结口传送到用户侧的用户1(Client1)时，如果能够在Router1上查找到Client1对应的ARP表项，就直接封装该Client1对应的MAC地址和两层VLAN tag，并发送业务流量的报文；该业务流量的报文经过两台交换机1和2的处理后，就可以传送到Client1。
但是，如果没有在Router1上查找到Client1对应的ARP表项，那么就需要主动的发送ARP请求去学习获取该Client1的ARP表项；此次由于该Client1的两层VLAN tag信息是无法得到的，那么就必须要遍历QinQ终结口，也就是向Router1下面所有的VLAN tag段发送ARP请求报文，这样才可以保证Client1一定能够收到该ARP请求报文；然后Client1在收到该ARP请求报文后，会返回响应报文，Router1就可以根据该Client1的响应报文来学习到相关的ARP表项。
从以上技术方案中可以看出，由于Client1的两层VLAN tag信息无法得到，Router1必须要遍历所有的VLAN tag段来发送ARP请求报文，如果配置的VLAN tag段很多的话，那么就需要发送大量的ARP请求报文，这样就会导致网络通道的堵塞；而且真正的用户对应的两层VLAN tag只有一个，也就是说发送的大量ARP报文中只有一个是有效的，其他的都是垃圾报文，这样就造成了网络资源的极大浪费；同时如果下挂的交换机设备的性能较弱，发送大量的ARP报文就相当于对自身设备的一种攻击，也会造成网络设备的瘫痪，影响整个网络的正常运行。
综上所述，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的技术方案会导致网络通道的堵塞，浪费不必要的网络资源，同时也会增加交换设备的负担，影响整个网络的正常运行。
发明内容
本发明实施方式所要解决的技术问题在于提供一种基于二层隧道协议的报文发送方法及装置，能够避免网络通道发生堵塞，节省网络资源，同时减轻交换设备的负担，提高网络运行质量。
本发明实施方式是通过以下技术方案实现的：
一种基于二层隧道协议的报文发送方法，当有业务流量需要通过二层隧道协议QinQ终结设备从网络侧发送到用户端时，
根据所述业务流量的报文中的用户端IP地址信息，查找动态主机配置协议DHCP监听绑定表，获取与所述用户端对应的转发地址信息；
根据所获取到的转发地址信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
本发明实施方式还提供了一种基于二层隧道协议的报文发送装置，包括：
转发地址信息获取单元，用于当有业务流量需要通过二层隧道协议QinQ终结设备从网络侧发送到用户端时，根据所述业务流量的报文中的用户端IP地址信息，查找动态主机配置协议DHCP监听绑定表，获取与所述用户端对应的转发地址信息；
报文发送单元，用于根据所获取到的转发地址信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
由上述所提供的技术方案可以看出，当有业务流量需要通过二层隧道协议QinQ终结设备从网络侧发送到用户端时，首先根据所述业务流量的报文中的用户端IP地址信息来查找DHCP监听绑定表，获取与所述用户端对应的转发地址信息；这样QinQ终结设备就不再需要遍历接口下所有的VLAN标签段来发送ARP请求报文，根据所获取到的转发地址信息，就可以将所述业务流量的报文发送到所述用户端，从而避免了由于ARP报文的大量发送而造成的网络通道堵塞的情况，节省了网络资源；同时有效减轻了下挂交换设备的运行负担，提高了网络运行的质量。
附图说明
图1为基于QinQ协议的网络结构示意图；
图2为本发明实施方式所述方法的流程示意图；
图3为本发明实施方式所述装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施方式提供了一种基于二层隧道协议的报文发送方法及装置。当网络侧有业务流量触发需要通过QinQ终结设备传送到用户端时，可以根据DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)snooping(监听)绑定表里面的信息来获取该用户端对应的两层VLAN tag信息，这里的QinQ终结设备可以是包含有QinQ终结口的网络设备，例如包含QinQ终结功能的路由器设备或交换机设备等，以下可称为QinQ终结口；然后再根据这两层VLAN tag来封装ARP请求报文发送到所述用户端进行ARP表项学习，而不再需要去遍历QinQ终结口下所有的VLAN tag段，从而避免了由于ARP报文的大量发送而造成的网络通道堵塞的情况，节省了网络资源；同时有效减轻了下挂交换设备的运行负担，提高了网络运行的质量。
以上所述的DHCP Snooping技术是一种DHCP的安全特性，它可以过滤不信任的DHCP消息并建立和维护一个DHCP监听绑定表，该绑定表中可以包括MAC地址、IP地址、租约时间、绑定类型、VLAN标签信息、接口信息等表项；DHCP Snooping的作用就如同在用户端和DHCP Server(DHCP服务器)之间建立的一道防火墙。
为更好的描述本发明实施方式，现结合附图对本发明的具体实施方式进行说明，如图2所示为本发明实施方式所述方法的流程示意图，所述方法包括：
步骤11：查找DHCP监听绑定表，获取转发地址信息。
具体来说就是，当有业务流量需要通过QinQ终结口从网络侧发送到用户端时，就可以根据所述业务流量的报文中的用户端IP地址信息，来查找DHCP监听绑定表，从而获取与所述用户端对应的转发地址信息。
以上所述DHCP监听绑定表可以是预先生成的，具体可以按照如下所述方式进行：首先用户端作为动态用户会通过发送DHCP报文的方式来向DHCP服务器申请IP地址；此时在QinQ终结口上使能DHCP监听协议，并根据用户端和DHCP服务器之间进行交互的DHCP报文内容，来生成DHCP监听绑定表，这里所述的生成可以是通过静态配置来生成的，也可以是通过动态学习来生成的。该DHCP监听绑定表的表项中可以包括用户端的IP地址、MAC地址信息，以及与用户端对应的两层虚拟局域网VLAN标签信息，还可以包括其他的信息，例如租约时间、绑定类型、接口信息等。
另外，以上所述与用户端对应的转发地址信息可以是所述用户端的两层VLAN标签信息，也可以是所述用户端的MAC地址信息和所述用户端的两层VLAN标签信息。根据获取到的转发地址信息的不同，后继的转发操作也有不同。
步骤12：根据所获取到的转发地址信息，将业务流量的报文发送到用户端。
具体来说，就是在获取到与该用户端对应的转发地址信息之后，就可以根据所述的转发地址信息封装业务流量的报文，并将其发送到该用户端，完成报文的转发过程。
其中，根据所获取到的转发地址信息的不同，处理方式也有所不同。如果所获取到的是该用户端的两层VLAN标签信息，那么就可以根据所获取到的用户端的两层VLAN标签信息，以及该用户端的IP地址信息，封装并发送ARP报文到该用户端进行ARP表项的学习，从而获取该用户端的MAC地址信息；在获取到该用户端的MAC地址信息之后，就可以根据该用户端的MAC地址信息和两层VLAN标签信息，封装业务流量的报文并将所述业务流量的报文发送到该用户端，完成报文的转发过程。
从上述方案中可以看出，由于该用户端的的两层VLAN标签信息可以获取到，所以就不需要再遍历QinQ终结口下所有的VLAN标签段来发送ARP请求报文，而只需要发送一条ARP请求报文就可以学习到用户端的MAC地址信息，生成相关的ARP表项，从而避免了由于ARP报文的大量发送而造成的网络通道堵塞的情况，节省了网络资源；同时也有效减轻了下挂交换设备的运行负担，提高了网络运行的质量。
另外，如果所获取到的是该用户端的MAC地址信息，以及该用户端的两层VLAN标签信息，那么就可以根据所获取到的该用户端的MAC地址信息，以及该用户端的两层VLAN标签信息，进行业务流量的报文封装，并将该业务流量的报文发送到所述用户端，完成报文的转发过程。这里，可以根据所获取到的用户端的MAC地址信息，以及用户端的两层VLAN标签信息生成ARP表项，以便后续的报文转发；也可以不生成ARP表项，后续发送报文时，通过查找DHCP监听绑定表来实现。同样的，以上技术方案也可以避免ARP报文的大量发送而造成的网络通道堵塞的情况，节省网络资源；同时也有效减轻了下挂交换设备的运行负担，提高网络运行的质量。
从上述两种处理方式中可以看出，第一种发送一条ARP请求报文的方式还可以更新用户端的ARP表项，也就是说在用户端收到ARP请求报文之后，用户端也可以进行相应的ARP学习，学习到QinQ终结口的IP地址，从而可以更新自身的ARP表项。这样在下次报文转发时，用户端就可以根据自身的ARP表进行相应的处理，节省了网络资源，提高了处理效率。
本发明实施方式还提供了一种基于二层隧道协议的报文发送装置，如图3所示为所述装置的结构示意图，所述装置包括转发地址信息获取单元和报文发送单元，其中所述的转发地址信息获取单元用于根据用户端的IP地址信息，查找DHCP监听绑定表来获取相应的转发地址信息，具体来说就是，当有业务流量需要通过二层隧道协议QinQ终结设备从网络侧发送到用户端时，所述的转发地址信息获取单元就可以根据所述业务流量的报文中的用户端IP地址信息，查找DHCP监听绑定表，获取与所述用户端对应的转发地址信息。
所述的报文发送单元用于根据所获取到的转发地址信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端，根据所获取到的转发地址信息的不同，处理方式也有所不同，具体的发送方式如上方法实施方式所述。
另外，若所获取到的转发地址信息包括所述用户端的两层虚拟局域网VLAN标签信息，则所述报文发送单元包括ARP表项学习模块和报文发送模块，其中所述的ARP表项学习模块用于根据所获取到的用户端的两层VLAN标签信息，以及所述用户端的IP地址信息，封装并发送ARP报文到所述用户端进行ARP表项学习，从而获取所述用户端的MAC地址信息。
所述的报文发送模块用于根据所述用户端的MAC地址信息和两层VLAN标签信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
若所获取到的转发地址信息包括所述用户端的MAC地址信息和两层VLAN标签信息，则所述报文发送单元就只需要包括报文发送模块，所述的报文发送模块用于根据所述用户端的MAC地址信息和两层VLAN标签信息，直接将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
另外，在所述装置中还可以包括DHCP监听绑定表生成单元，所述的DHCP监听绑定表生成单元用于根据所述用户端和DHCP服务器之间进行交互的DHCP报文内容，生成DHCP监听绑定表。具体来说就是，首先用户端作为动态用户会通过发送DHCP报文的方式来向DHCP服务器申请IP地址；此时所述的DHCP监听绑定表配置生成单元在QinQ终结口上使能DHCP监听协议，并根据用户端和DHCP服务器之间进行交互的DHCP报文内容，来生成DHCP监听绑定表，这里所述的生成可以是通过静态配置来生成的，也可以是通过动态学习来生成的；其中，该DHCP监听绑定表的表项中可以包括用户端的IP地址、MAC地址信息，以及与用户端对应的两层虚拟局域网VLAN标签信息等。
以上所述的报文发送装置可以设置于QinQ终结设备上，也可以设置成单独的功能实体，这里的QinQ终结设备可以是包含有QinQ终结口的网络设备，例如包含QinQ终结功能的路由器设备或交换机设备等。
综上所述，本发明实施方式可以避免由于ARP报文的大量发送而造成的网络通道堵塞的情况，节省了网络资源；同时有效减轻了下挂交换设备的运行负担，提高了网络运行的质量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种基于二层隧道协议的报文发送方法，其特征在于，当有业务流量需要通过二层隧道协议QinQ终结设备从网络侧发送到用户端时，
根据所述业务流量的报文中的用户端IP地址信息，查找动态主机配置协议DHCP监听绑定表，获取与所述用户端对应的转发地址信息；
根据所获取到的转发地址信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述用户端对应的转发地址信息包括：所述用户端的两层虚拟局域网VLAN标签信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所获取到的转发地址信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端，具体包括：
根据所获取到的所述用户端的两层VLAN标签信息，以及所述用户端的IP地址信息，发送地址解析协议ARP报文到所述用户端进行ARP表项学习，获取所述用户端的MAC地址信息；
根据所述用户端的MAC地址信息和两层VLAN标签信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述用户端对应的转发地址信息包括：所述用户端MAC地址信息和所述用户端的两层VLAN标签信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所获取到的转发地址信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端，具体包括：
根据所获取到的所述用户端的MAC地址信息，以及所述用户端的两层VLAN标签信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
6.如权利要求1-5其中之一所述的方法，其特征在于，所述DHCP监听绑定表通过如下方法生成：
根据所述用户端和DHCP服务器之间进行交互的DHCP报文内容，生成所述DHCP监听绑定表；
所述DHCP监听绑定表的表项中包括所述用户端的IP地址、MAC地址信息，以及所述用户端的两层虚拟局域网VLAN标签信息。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生成DHCP监听绑定表，具体包括：
通过静态配置生成DHCP监听绑定表，或通过动态学习生成DHCP监听绑定表。
8.如权利要求1-5其中之一所述的方法，其特征在于，
所述的QinQ终结设备包括：路由器设备或交换机设备。
9.一种基于二层隧道协议的报文发送装置，其特征在于，包括：
转发地址信息获取单元，用于当有业务流量需要通过二层隧道协议QinQ终结设备从网络侧发送到用户端时，根据所述业务流量的报文中的用户端IP地址信息，查找动态主机配置协议DHCP监听绑定表，获取与所述用户端对应的转发地址信息；
报文发送单元，用于根据所述获取到的转发地址信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取到的转发地址信息包括所述用户端的两层虚拟局域网VLAN标签信息；
所述报文发送单元包括：
ARP表项学习模块，用于根据所述用户端的两层VLAN标签信息，以及所述用户端的IP地址信息，发送ARP报文到所述用户端进行ARP表项学习，获取所述用户端的MAC地址信息，
报文发送模块，用于根据所述用户端的MAC地址信息和两层VLAN标签信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取到的转发地址信息包括所述用户端的MAC地址信息和两层VLAN标签信息；
所述报文发送单元包括：
报文发送模块，用于根据所述用户端的MAC地址信息和两层VLAN标签信息，将所述业务流量的报文发送到所述用户端。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置中还包括：
DHCP监听绑定表生成单元，用于根据所述用户端和DHCP服务器之间进行交互的DHCP报文内容，生成DHCP监听绑定表；其中，
所述DHCP监听绑定表的表项中包括所述用户端的IP地址、MAC地址信息，以及所述用户端的两层虚拟局域网VLAN标签信息。
13.如权利要求9-12任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置设置于QinQ终结设备上，或设置成单独的功能实体。
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