CN101305557A

CN101305557A - 网络互连设备中mac地址表的优化同步

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Publication number: CN101305557A
Application number: CNA2006800420088A
Authority: CN
Inventors: R·马蒂诺帝; A·科尔蒂; R·菲奥罗内
Original assignee: Ericsson AB
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2026-08-24
Also published as: EP1925128A1; US7929545B2; JP4763791B2; JP2009508420A; DE602006013656D1; WO2007031391A1; ATE464719T1; EP1925128B1; ITMI20051704A1; US20100085982A1; CN101305557B

Abstract

网络互连设备(10)包括带有用于网络互连的接口端口(12，14)的平台，并且又包括第一系列(11)和第二系列(13)接口端口卡和用于在至少第一与第二系列卡之间和在第一系列卡之间实现命令互连的互连单元(15)。第一系列的卡(11)具有用于通过互连单元在端口之间为业务寻址的其自己的相关联MAC地址表(16)。表中的每个条目具有在时间上定义条目寿命的寿命字段。定期验证寿命字段的内容，并且如果达到预设的最大值，则通过在第一系列另一个卡的表中的且通过要更新条目中的信息与其相关联的对应条目，基于该寿命字段的内容更新条目。如果对应条目的寿命字段内容也是最大值，则两个条目均可删除。

Description

网络互连设备中MAC地址表的优化同步

本发明涉及允许MAC地址表自动优化同步的方法，具体而言在支持多点虚拟专用局域网服务的系统中允许MAC地址表自动优化同步的方法。本发明也涉及根据所述方法的设备。

城域网由于支持虚拟局域网服务的本质要求而发展。在多协议标签交换(MPLS)上下文中，这意味着提供一般具有多点到多点连接特征的虚拟专用局域网服务(VPLS)。这要求客户端将MPLS网络理解为交换器，并意味着与更简单的点对点连接(即虚拟有线服务(VPWS))相比，在网络体系结构和系统方面有一定的复杂性。在多点到多点连接中，任何用户位置可与同一虚拟局域网上的任何其它位置交换业务。

用户可从每个位置通过不止一个端口加入VPLS，并且通常所述端口(物理接口)可属于地铁系统(metro system)上的不同业务卡。这提出了一些可能的问题，特别是在整体解决方案的效率上。

客户端卡保持所谓的媒体接入控制(MAC)地址表，该表包含了关于源的MAC地址、输入端口、VLAN和其它字段的信息，如应该是在适当时间后被删除的表的条目的寿命引用。完整的连接必须在客户端端口与线路端口之间及客户端端口之间实现。

如下所述，问题由于以下情况而产生：在MAC表中，通常根据在条目本身中的适当字段中插入的数字值表示的其“寿命”而删除条目。

假设有两个客户端卡，每个带有连接到客户端设备的一定数量的接口或输入输出。随后假设由MAC YY地址识别的远程客户端设备通过所述客户端卡之一的某个端口发送业务。所述客户端卡由于不知道确切的目的地(尚未学习)，因此，将业务发送到每个可能的目的地(在客户端侧和线路侧)。此操作称为“泛洪”。

在第一个卡MAC地址表中存储的并且包括象MAC地址、VLAN标签、端口号等数据的相同信息发送到另一客户端卡。第二个卡也将在其MAC表中存储该数据。

在反方向上，假设从MAC ZZ地址，业务通过适当的线路卡到达设备，并且也发送到形成VPLS一部分的所有客户端卡；下面提供了有关此机制的更多细节。

从客户端卡接收并来自线路的信息被转发到VPLS服务涉及的另一客户端卡，以便遵守熟知的“水平分割”原则，该原则的目的是避免环路。信息被置于两个客户卡的MAC地址表中。MAC地址表中的寿命字段(以秒表示寿命)会自动更新。

随着时间的流逝，MAC YY地址仍向ZZ发射业务，但在客户端卡1保持更新其MAC地址表时，它们不必执行任何泛洪机制，而只是从客户端卡到正确线路卡简单地转发，客户端卡2由于未直接涉及通信，因而不从客户端卡1接收有关此连接的任何信息，并且因此其寿命字段会逐步增大。在现有技术中，达到最大老化时间(典型的值为300秒)后，卡2的MAC表的对应条目会被删除。但是，对于在反方向从线路卡到达的业务，即便由于系统在客户端卡1的MAC地址表中保持此信息，业务随后必须只从客户端卡1处理并转发到客户端网络，该业务也会转发到属于VPLS的所有客户端卡(否则，另一个MAC地址表将被存储和保持在线路卡中)。不过，客户端卡2由于其MAC地址表中相关联条目的过期而不再知道正确的关联，因此，可采取的唯一操作是向VPLS中涉及的(朝向客户端网络的)所有端口实现泛洪。这是消耗客户端网络资源而无任何实际动机的业务。

在现有技术中，已提议了一些解决方案以降低对泛洪的需要。

第一种解决方案要求即使在线路卡中也存储MAC地址表。线路卡因此被强制为每个支持的VPLS保持完整的MAC地址表。但是，这带来了复杂性和不必要地使用非常重要的资源。

第二种解决方案要求在用户卡上完整和持续的MAC地址表同步。采用此解决方案时，驻留在所有客户端卡(通常不止两个)上的MAC地址表需要完全同步，因而它们必须始终包含相同的信息。这带来了在所有客户端卡之间通信的大幅增加，这是一个可变得极为严重和危险的事情。

本发明的一般目的是通过表的优化同步机制避免不必要的泛洪问题而补救上述缺陷，大幅降低为实现客户端卡MAC地址表同步而发射控制信息的需要。

鉴于此目的，根据本发明，寻求在带有用于网络互连的接口端口的系统中提供MAC地址表管理方法，系统包括第一系列接口端口卡和第二系列接口端口卡、以及用于至少在第一和第二系列卡之间和第一系列卡之间实现互连的互连单元，MAC地址表与第一系列卡相关联以便通过互连单元在端口之间为业务寻址，表的每个条目具有在时间上定义条目寿命的相关联寿命字段，该方法包括以下阶段：验证条目的寿命字段是否达到预设最大寿命值，以及达到所述值时根据在与第一系列的另一个卡相关联的表中的且通过要更新条目中的信息与其相关的对应条目的寿命字段中包含的值，升级所述条目。

同样地，根据本发明，寻求实现一种网络互连设备，它包括具有用于网络互连的接口端口的平台，并且又包括第一系列和第二系列接口端口卡，以及用于至少第一与第二系列卡之间和第一系列卡之间的命令互连的互连单元，MAC地址表保持与第一系列卡相关联以便通过互连单元在端口之间为业务寻址，表的每个条目具有在时间上定义条目寿命的相关联寿命字段，并且其特征在于，它包括：控制部件，定期验证条目的寿命字段是否达到预设最大寿命值，以及达到所述最大值时发送同步请求到第一系列的且通过要更新的条目中的信息与其相关的另一个卡，响应所述请求的部件提供为根据在与所述另一卡相关联的表对应条目的寿命字段中包含的值，响应以发送寿命值以用作更新，或者响应以用于要更新的条目的删除命令。

为理解与现有技术相比的本发明创新原理及其优点的说明，下面借助于附图，通过应用所述原理的非限制性示例方式，描述了其可能的实施例。在图中：

图1示出在第一MAC地址学习阶段中网络之间VPLS互连设备可能实现的方框图；

图2示出在第二MAC地址学习阶段中的图1的设备；

图3示出在通信阶段期间的设备；

图4示出在现有技术中发生的泛洪问题；以及

图5和图6示出根据本发明的解决方案。

参照附图，图1示出在网络之间实现互连平台的、由标号10总体表示的设备。它包括客户端业务卡11，每个卡具有一定量的接口端口12以便连接到客户端的网络通信设备(由于本领域的技术人员容易想象出，因而未示出)。此设备可表示客户端的物理局域网接入节点。客户端接口端口此处假设为聚集在两个不同的业务卡11上(下面将识别为“客户端卡1”和“客户端卡2”)。实际上，正如每个卡可存在不同数量的接口端口一样，可存在不同数量的卡。

此外，存在线路卡13(示例中识别为“线路卡1”、“线路卡2”和“线路卡3”)，带有其自己的接口端口14以便连接到用于提供VPLS服务的客户端卡要连接到的网络部分。此外，对于线路卡，正如接口端口数量可不同一样，其数量实际上可不同于所示的数量。

正如本领域的技术人员容易想象出的一样，对于客户端侧上的端口或线路侧上的端口，视使用的类型和连接技术而定，接口将以已知的方式变化。

在客户端卡和线路卡之间，有一个已知的互连单元或交换器15以获得在客户端卡之间和在任何客户端卡与任何线路卡之间的完整连接，而互连单元视实现而定，可以为有源式或无源式。

至此，所示和所述的结构是在其实际实现和操作中本领域技术人员对其本身已知且容易想象出的体系结构。因此，将不再更详细地对其进行描述。

每个客户端卡保持其自己的MAC地址表16，该表包含了有关来源的MAC地址、输入端口、VLAN和其它字段的信息，象参照表条目寿命的寿命字段。图1示出从客户端学习地址的第一操作阶段。假设连接到客户端卡1的端口12(识别为“端口2”)并通过地址MAC YY识别的远程客户端设备发送VLAN标签例如等于5的业务。此信息立即被客户端卡1知道并存储在其MAC地址表中。卡由于不知道尚未学习的确切目的地，因而将业务发送到每个可能目的地(在客户端侧和中继侧上)。此进程称为泛洪。

客户端卡2因此得到与卡1相同的信息，唯一的不同在于由于它来源于客户端卡1，因此，它是通过交换器学习到的。情况在图1中示出，两个卡的表16包含相同的信息(除明显不同的输入端口外)。

图2示出客户端卡从线路学习地址的学习进程下一步骤。在一定时间(例如，假设为10秒)后，业务从地址MAC ZZ通过线路卡1到达，并发送到是VPLS一部分的所有客户端卡。从中继到达的分组只转发到客户端卡，客户端卡不在其间再转发它以遵守已知的水平分割原则和避免环路。

新信息插入两个客户端卡的MAC表中。MAC表中以秒表示寿命的寿命字段会自动更新或零化。

表中现在有从启动传输的客户端设备到达的业务的来源和目的地信息。客户端卡1将来源和目的地保持在其MAC表中，并因此继续从YY到ZZ传输时，不必泛洪，而只是从客户端卡到适当线路卡的简单转发。由于客户端卡2未从客户端卡1接收有关此连接的新信息，因此，其MAC表地址的寿命字段会增大。

这全部在图3中以示意图方式示出，图中假设了从MAC YY地址向ZZ的传输开始起，经过的时间例如是100秒。客户端卡2的MAC表寿命字段因此达到值100。

所述机制至此已为本领域的技术人员所熟知。

在现有技术实现中，达到预定寿命(一般300秒)时，MAC表中对应条目被删除。但这会导致上述高资源消耗的问题。实际上，从ZZ地址向YY地址，在线路卡1到达的业务只可从条目卡1转发到属于VPLS的所有客户端卡。否则，另一MAC地址表将要存储和保持在线路卡中。

客户端卡1在其自己的MAC地址表中有正确的信息，并因而可以处理并转发业务到客户端网络，客户端卡2由于在其MAC地址表中相关联条目过期而不再具有信息。因此，它可进行的唯一操作是如图4以示意图方式所示，向其朝向在VPLS中涉及的客户端网络的所有端口实现泛洪。客户端网络产生的不当消耗资源很明显。

为完全避免此情况，根据本发明，如图5所示，在MAC地址表寿命字段中达到最大预设值时，不自动删除条目，而是验证在MAC地址表该特定条目中包含的信息，以确定是可删除它还是需要有利地更新它。

为实现此操作，如图5所示，假设控制部件18是在卡的本地，该卡用于检测达到最大值并因此发送同步请求到表的条目中相关联客户端卡，即从MAC客户端地址接收业务的卡。不过要注意，根据选择的实现，此类控制部件可驻留在设备10的其它单元上(又如在中央控制单元中)。

具体而言，另一相关联卡(示例中的客户端卡1)接收同步请求，并且其自己的本地响应部件19根据其自己对应条目寿命字段中的内容，发送更新或删除响应。有利的是，通常并视实现而定，甚至可驻留在设备10其它单元(例如，在中央控制单元中)上的响应部件将其自己对应条目的寿命字段中包含的相同值发送为更新值。换而言之，使用接收业务且一定是更近的客户端卡的MAC地址表。

图5中标号17以示意图方式示出了同步请求和结果信息交换。

如果客户端卡1寿命字段的值正好是在其最大值上，则删除信号将发送，并且该条目由于现在实际上在两个卡上中均无用，因而将被删除。这在图6中以示意图方式示出。

通过此处提供的解释，本领域的技术人员容易想象出控制和响应部件。当然，即使为简明起见，在图中只显示了在本发明描述时有用的那些卡，控制部件18和响应部件19也可在所有卡11中存在。

现在可明白，预设目的已实现，仅在确实必需时和为必需的条目保持驻留在属于相同VPLS的不同卡上的不同MAC地址表同步，以便不要求在卡之间持续交换消息。为此，本发明只需要在成对客户端卡之间进行一次通信(与VPLS中涉及的客户端卡数量无关)，以便在MAC地址表中的条目可能仍在使用中时不允许删除该条目。实际上，MAC地址表的该条目中包含的信息允许不发射不必要的分组到客户端网络，从而避免了所述额外低点将带来的频带和资源浪费。

即使上面提供了具有两个客户端卡的示例，但由于条目更新的通信将始终以类似于上述机制的方式，在通过它们的MAC表对应条目中包含的端口信息相关联的成对卡之间发生，因此，到任何数量卡的扩展是清楚的。

本发明提供的优点是，不强制在线路卡上存储和保持MAC地址表，并且不强制保持所有客户端卡的完整MAC地址表同步，因而避免了卡之间大的控制业务。另外，它解决了在VPLS内特定业务连接中未直接涉及的客户端卡向客户端泛洪的问题，并将客户端业务卡之间的控制通信降到最低，只在完全必需和有用时且仅在成对卡之间使用控制通信。

基本上，本发明允许以对网络运营商和其客户端而言最简单和最有效的方式提供VPLS服务。

当然，应用本发明创新原理的实施例的上述说明，以本文要求的专有权利范围内所述原理的非限制性示例的方式提供。例如，此处提供的分成接口和客户端卡及分成接口和线路卡，主要是为了方便描述和理解。正如本领域的技术人员容易想象出一样，在其更普通的形式之一中，互连平台将具有可通过互连单元互连的带接口端口的一般的第一系列卡和带接口端口的一般的第二系列卡，并且两个卡系列之一的卡配有根据本发明原理管理的MAC地址表。即使是“卡”的定义也不必理解为物理上彼此分开的卡。在此方面，“卡”可理解为一组接口端口，具有其自己的MAC地址表和基于所述表的业务路由逻辑。

Claims

1.一种带有用于网络互连的接口端口(12，14)的系统(10)中的MAC表管理方法，所述系统包括第一系列接口端口卡(11)和第二系列接口端口卡(13)、以及用于至少在第一和第二系列卡之间和所述第一系列卡之间实现互连的互连单元(15)，MAC地址表(16)与所述第一系列卡相关联以便通过所述互连单元在所述端口之间为业务寻址，所述表的每个条目具有在时间上定义所述条目寿命的相关联寿命字段，所述方法包括以下阶段：验证条目的寿命字段是否达到预设最大寿命值，以及达到所述值时，作为与第一系列另一个卡相关联的表中的且通过要更新的所述条目中的信息与其相关的对应条目的寿命字段中包含的值的函数，升级所述条目。

2.如权利要求1所述的方法，其中条目的更新包括在要更新的表的寿命字段中复制与其相关的第一系列(11)另一个卡相关联的表中的对应条目的寿命字段中包含的值。

3.如权利要求1所述的方法，其中如果与另一个卡相关联的表中的所述对应条目的寿命字段中包含的值也达到预设的最大寿命值，则删除要更新的条目和与其相关联的表中的对应条目。

4.如权利要求1所述的方法，其中为进行更新，带有要更新条目的所述表的控制部件(18)向与所述第一系列(11)的另一个卡相关联的表发送同步请求，并且响应部件(19)根据与所述另一个卡相关联的表中对应条目的寿命字段包含的值，以发送寿命值进行响应来用作更新，或者以要更新的条目的删除命令进行响应。

5.一种网络互连设备，包括：具有用于网络互连的接口端口(12，14)的平台，并且又包括第一系列(11)和第二系列(13)接口端口卡，以及用于在至少第一与第二系列卡之间和在第一系列卡之间实现命令互连的互连单元(15)，保持的MAC地址表(16)与所述第一系列卡相关联以便通过所述互连单元在所述端口之间为业务寻址，所述表的每个条目具有在时间上定义所述条目寿命的相关联寿命字段，并且其特征在于它包括：控制部件(18)，控制部件(18)定期验证条目的寿命字段是否达到预设最大寿命值，以及达到所述最大值时发送同步请求到所述第一系列的且通过要更新的所述条目中信息与其相关的另一个卡，提供响应所述请求的部件(19)，根据在与所述另一个卡相关联的表的对应条目的寿命字段中包含的值，以发送寿命值进行响应来用作更新，或者以用于要更新的条目的删除命令进行响应。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述响应部件(19)发送对应于要更新条目的条目中与所述另一个卡相关联的表中包含的所述寿命值，作为要用作更新的寿命值。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，在对应于要更新条目的条目中与所述另一个卡相关联的表中包含的寿命值也达到所述预设最大值时，所述响应部件(19)发送所述删除命令。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，在所述控制部件(18)发送所述删除命令时，它们也删除对应于要更新条目的所述条目。

9.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述控制部件(18)在所述第一系列卡本地。

10.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述响应部件(19)在所述第一系列卡本地。