CN101453401B - 以太网桥设备及mac地址学习方法和数据报文传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以太网桥设备及MAC地址学习方法和数据报文传输方法，本发明的以太网桥设备包括：禁止MAC地址学习信息存储模块和MAC地址学习模块，禁止MAC地址学习信息存储模块用于存储基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息；MAC地址学习模块根据所述禁止MAC地址学习信息存储模块中存储的信息确定是否禁止MAC地址学习。本发明降低了接入汇聚网络对以太网桥设备MAC地址表存储空间的要求，使接入汇聚网络能够接入更多的用户，有利于网络的扩展；同时，本发明在数据转发过程中避免了访问MAC地址表的过程，有助于降低设备成本；从而实现了降低接入汇聚网络组建成本的目的。

Description

以太网桥设备及MAC地址学习方法和数据报文传输方法

技术领域

本发明涉及电信技术领域，具体涉及一种以太网桥设备及其MAC地址学习方法和数据报文传输方法。

背景技术

宽带接入网的网络模型如附图1所示。

在图1中，宽带接入网络系统主要包括：用户接入设备、网络汇聚设备、BRAS(宽带接入服务器)、AAA(认证计费服务器)等。其中，用户接入设备如DSLAM(数字用户线接入复用器)、LAN Switch(局域网交换机)等。网络汇聚设备如ATM交换机、以太网桥设备等。

用户接入设备用于实现用户线路汇接功能，网络汇聚设备将用户接入设备连接到宽带接入服务器，宽带接入服务器终结用户接入链路层，并配合认证计费服务器实现用户的接入认证和计费。用户接入设备和网络汇聚设备工作于二层模式，只处理数据报文中的链路层信息，并根据链路层地址信息进行数据报文转发。

由于以太网器件成本的大幅度下降，L2/L3(二层/三层)交换机的交换容量及性能的不断提升，新建的宽带接入网络通常采用基于以太网的技术，即用户接入设备采用以太网接口如FE/GE等实现上行，接入汇聚网络采用以太网桥设备构建。为了保证用户接入的安全和服务质量，每台用户接入设备通常采用独占一个或多个VLAN的方式。

为了提高接入汇聚网络的可靠性，保证接入汇聚网络不会因为网络中个别节点、个别链路的故障而导致整个网络的瘫痪，接入汇聚网络通常采用如附图2所示的环形网络拓扑结构。

图2的接入汇聚网络中运行有STP/RSTP(Spanning Tree Protocol/RapidSpanning Tree Protocol生成树协议/快速生成树协议)，以消除网络循环连接带来的问题，并保证发生网络故障时能够自愈。图2所示的接入汇聚网络的工作原理如下：

当网络中的所有节点、所有链路都正常时，通过运行STP/RSTP协议，将以太网桥设备SW2的A端口和SW3的B端口阻塞，以消除了网络环路。此时，DSLAM1所接入的用户的接入路径为：DSLAM1→SW2的B端口→SW1的A端口→BAS；DSLAM2所接入的用户的接入路径为：DSLAM2→SW3的A端口→SW1的B端口→BRAS。

当SW1与SW3之间的链路发生故障时，通过运行STP/RSTP协议，解除SW2、SW3原来被阻塞的端口。此时，DSLAM2的接入路径改为：DSLAM2→SW3的B端口→SW2的B端口→SW1的A端口→BRAS。

当DSLAM2的接入路径改变后，SW1、SW2、SW3通过学习MAC地址所在的端口，修改MAC地址表，另外，在网络汇聚设备接入新的用户设备时，网络汇聚设备同样需要通过学习MAC地址所在的端口来修改MAC地址表。这样，SW1、SW2、SW3在需要将基于VLAN的数据报文传输至DSLAM2时，首先需要根据报文的目的MAC地址查找MAC地址表，如果MAC地址表中有该MAC地址的记录，则根据该记录确定数据报文对应的输出端口，并进行数据报文转发。如果SW1、SW2、SW3的MAC地址表中没有该MAC地址的记录，则根据VLAN标识表中该VLAN对应的成员端口将该报文进行广播转发处理，即为每个端口都复制一份该报文。

为保证每个以太网桥设备都可以学习到通过该接入汇聚网络接入的所有用户的MAC地址，接入汇聚环网中的每个以太网桥设备的MAC地址表空间必须足够大，如图2中，设定DSLAM1和DSLAM2各接入4000个用户，则SW1、SW2、SW3的MAC地址表必须能够学习至少8000个MAC地址。

在组建接入汇聚环网时，如果采用具有MAC地址表空间大等优点的高端以太网桥设备，则组网成本太高；如果采用价格低廉、MAC地址表存储空间小如8k以下的中低端以太网桥设备组网，可能会出现部分用户的MAC地址学习不到的现象，这样，发往这部分用户的报文只能采用广播方式，浪费了网络带宽，增加了网络的不稳定性，而且，当需要接入大量用户时，需要组建多个环，最终还是增加了组网成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种以太网桥设备及其MAC地址学习方法和数据报文的传输方法，通过禁止基于VLAN的MAC地址学习，以实现降低接入汇聚网络的组建成本的目的。

为达到上述目的，本发明提供的一种以太网桥设备，包括：

禁止MAC地址学习信息存储模块和MAC地址学习模块；

禁止MAC地址学习信息存储模块：用于存储基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息；所述基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中；

MAC地址学习模块：根据所述禁止MAC地址学习信息存储模块中存储的信息确定是否禁止MAC地址学习。

一种以太网桥设备的MAC地址学习方法，包括：

设置基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息；

将基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中；以太网桥设备在进行数据报文转发时，根据所述存储的信息确定是否禁止MAC地址学习。

所述方法在设置基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息之前还包括：

确定不需要进行MAC地址学习的VLAN信息。

所述确定不需要进行MAC地址学习的VLAN信息具体包括：

根据VLAN对应的成员端口确定不需要进行MAC地址学习的VLAN。

所述确定不需要进行MAC地址学习的VLAN信息具体包括：

当VLAN对应的成员端口的数量为预定个数时，确定基于该VLAN不需要进行MAC地址学习。

所述预定个数包括：2个。

所述步骤a2具体包括：

将基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中的扩展的禁止MAC地址学习字段。

所述以太网桥设备在进行数据报文转发时，根据所述存储的信息确定是否禁止MAC地址学习具体包括：

以太网桥设备在进行数据报文转发时，获取该数据报文的VLAN标识；

根据所述VLAN标识、所述设置存储的是否禁止MAC地址学习的信息判断是否禁止MAC地址学习；

如果禁止MAC地址学习，本方法结束；

如果不禁止MAC地址学习，根据该数据报文的VLAN标识、源MAC地址进行MAC地址学习。

一种以太网桥设备的数据传输方法，包括：

以太网桥设备从其接收的数据报文中获取VLAN标识；

根据所述VLAN标识、存储的基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息确定基于该VLAN禁止MAC地址学习时，直接根据VLAN标识表进行数据报文转发，其中，所述基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中。

通过上述技术方案的描述可知，本发明的以太网桥设备能够根据预先设定存储的VLAN信息不进行MAC地址学习，使接入汇聚网络中的每个以太网桥设备的MAC地址表的存储空间只需要满足以太网桥设备的本地用户MAC地址即可，降低了接入汇聚网络对以太网桥设备MAC地址表存储空间的要求，使接入汇聚网络能够接入更多的用户，有利于网络的扩展；以太网桥设备通过直接根据VLAN标识表进行数据报文转发，避免了访问MAC地址表的过程，节约了访问带宽，有利于降低设备成本；从而通过本发明提供的技术方案实现了降低接入汇聚网络的组建成本的目的。

附图说明

图1是宽带接入网的网络模型示意图；

图2是接入汇聚网络的环形网络拓扑结构示意图；

图3是本发明的以太网桥设备的MAC地址学习方法示意图。

具体实施方式

本发明的以太网桥设备的核心是：通过在以太网桥设备中设置禁止MAC地址学习信息存储模块，由该禁止MAC地址学习信息存储模块来存储基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息，使以太网桥设备中的MAC地址学习模块能够根据所述禁止MAC地址学习信息存储模块中存储的信息确定是否禁止MAC地址学习，从而，使以太网桥设备避免了一部分MAC地址的学习过程，降低了接入汇聚网络对以太网桥设备MAC地址表存储空间的要求，使以太网桥设备能够接入更多的用户，增加了接入汇聚网络的可扩展性，使接入汇聚网可以采用价格低廉、MAC地址表存储空间比较小如8k以下的中低端以太网桥设备，降低了接入汇聚网络的组网成本。

下面基于本发明的核心思想、结合附图对本发明提供的以太网桥设备、以太网桥设备的MAC地址学习方法和以太网桥设备的数据报文传输方法进行详细描述。

在基于STP/RSTP的接入汇聚环网中，本发明的以太网桥设备及其MAC地址学习方法和数据传输方法如附图3所示。

在图3的接入汇聚网络中，二层流量总是点到点的连接模型，不管是用户终端到BRAS，还是用户终端通过二层专线连接其他用户终端都是点到点的连接。由此，可以将接入汇聚网络中的任何一条VLAN都可以看成是点到点的链路，是连接BRAS和目标DSLAM、或者是连接两个DSLAM的点到点的链路。

本发明可以将接入汇聚网络中的VLAN区分为穿透VLAN和本地VLAN，对于一个以太网桥设备来说，如果一个VLAN不是它所接入的本地用户或本地用户接入设备所在的VLAN，则称这个VLAN为穿透VLAN；反之，为本地VLAN。如图3中，对于SW2来说，vlan1是本地VLAN，vlan2是穿透VLAN；对于SW3来说，则vlan2是本地VLAN，vlan1是穿透VLAN。

由于接入汇聚网的主要目的是为了实现用户和BRAS之间的连接，为实现DSLAM之间的流量隔离，两个DSLAM通常不会采用相同的VLAN和BRAS对接。如图3中，与VLAN1上下环的起点DSLAM1和终点BRAS直接连接的两台以太网桥设备SW2和SW1，需要为VLAN1提供2个组网端口以完成环上的组网保护，以及至少一个用户端口以提供上下环的通道，从而使得VLAN1在这两处以太网桥设备包含了3个或3个以上的端口。除了这两台以太网桥设备，环上的其他以太网桥设备只需为VLAN1提供两个端口用于组网。

因此，在VLAN成员端口列表中，对于穿透VLAN，其端口成员包括且仅包括以太网桥设备中的两个组建接入汇聚环网的组网端口，而对于本地VLAN，其端口成员包括两个组网端口和至少一个用户端口。如在图3中，SW2中的vlan1是本地VLAN，其端口成员包括SW2中的用户端口C和组网端口A、B，SW2中的vlan2是穿透VLAN，其端口成员仅包括SW2中的两个组网端口A和B。

对于这种只包含两个组网端口的穿透VLAN，在VLAN内进行广播，就可以完成从接收端口到发送端口的转发，而不需要基于MAC地址表进行转发。这样，每台以太网桥设备只需要对有本地上下环端口的VLAN进行MAC地址学习，所以，对于只包含两个端口的穿透VLAN无需进行MAC地址学习，使以太网桥设备的MAC地址表中只需要能容纳本地用户的MAC地址，不需要容纳整个接入网络的用户的MAC地址，从而大大降低了接入汇聚网络对MAC地址表的存储空间的要求。

因此，本发明可以进行如下设置：对于穿透VLAN，禁止MAC地址学习，对于本地VLAN，允许MAC地址学习。

上述设置信息可以存储在VLAN标识表中，如在VLAN标识表中增加MAC地址学习字段，对于穿透VLAN所在的记录中的MAC地址学习字段的内容可以设置为“N”，对于本地VLAN所在的记录中的MAC地址学习字段的内容可以设置为“Y”等。

这样，以太网桥设备在接收基于VALN的数据报文时，需要根据VLAN标识表对该数据报文的VLAN标识进行判断，如果确定该数据报文的VLAN标识在VLAN标识表中匹配记录的MAC地址学习字段的内容为“Y”，以太网桥设备确定需要根据该数据报文中承载的信息进行MAC地址学习，而且，以大网桥设备可以采用传统的以太网桥转发方式对其接收的数据报文进行发送，即首先根据该数据报文的目的MAC地址和VLAN标识来查找MAC地址表，如果MAC地址表中有该MAC地址和VLAN标识匹配的记录，则根据该记录确定数据报文对应的输出端口，并进行数据报文转发；如果MAC地址表中没有该MAC地址和VLAN标识匹配的记录，再根据VLAN标识表中该VLAN对应的成员端口将该报文进行广播转发处理，即为每个端口都复制一份该报文。如果确定该数据报文的VLAN标识在VLAN标识表中匹配记录的MAC地址学习字段的内容为“N”，以太网桥设备确定不需要根据该数据报文中承载的信息进行MAC地址学习，此时，以太网桥设备可以采用上述传统的以太网桥转发方式对其接收的数据报文进行发送；同时，对于不进行MAC地址学习的VLAN，以太网桥设备也可以采用不进行MAC地址表查询，直接根据VLAN标识表中匹配记录的端口成员确定该数据报文的输出端口，然后，直接根据该输出端口将该数据报文广播发送。

对于穿透VLAN来说，由于它的成员端口只包含两个物理端口，因此，以太网桥设备从该VLAN的一个成员端口接收的数据报文，该数据报文的出口只可能是该VLAN的另一个成员端口，也就是说，以太网桥设备无论对这个数据报文采用单播转发处理还是广播转发处理，其效果都是一样的，这样，采用广播转发处理方式发送穿透VLAN的数据报文不会造成带宽浪费。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，本发明的申请文件的权利要求包括这些变形和变化。

Claims (8)

1.一种以太网桥设备，其特征在于，包括：禁止MAC地址学习信息存储模块和MAC地址学习模块；

禁止MAC地址学习信息存储模块：用于存储基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息；所述基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中；

MAC地址学习模块：根据所述禁止MAC地址学习信息存储模块中存储的信息确定是否禁止MAC地址学习。

2.一种以太网桥设备的MAC地址学习方法，其特征在于，包括：

设置基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息；

将基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中；

以太网桥设备在进行数据报文转发时，根据存储的所述基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息确定是否禁止MAC地址学习。

3.如权利要求2所述的一种以太网桥设备的MAC地址学习方法，其特征在于，所述方法在设置基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息之前还包括：

确定不需要进行MAC地址学习的VLAN信息。

4.如权利要求3所述的一种以太网桥设备的MAC地址学习方法，其特征在于，所述确定不需要进行MAC地址学习的VLAN信息具体包括：

根据VLAN对应的成员端口确定不需要进行MAC地址学习的VLAN。

5.如权利要求4所述的一种以太网桥设备的MAC地址学习方法，其特征在于，所述根据VLAN对应的成员端口确定不需要进行MAC地址学习的VLAN具体包括：

当VLAN对应的成员端口的数量为预定个数时，确定基于该VLAN不需要进行MAC地址学习。

6.如权利要求2所述的一种以太网桥设备的MAC地址学习方法，其特征在于，所述将基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中具体包括：

将基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中的扩展的禁止MAC地址学习字段。

7.如权利要求2至6中任一权利要求所述的一种以太网桥设备的MAC地址学习方法，其特征在于，所述以太网桥设备在进行数据报文转发时，根据存储的所述基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息确定是否禁止MAC地址学习具体包括：

以太网桥设备在进行数据报文转发时，获取该数据报文的VLAN标识；

根据所述VLAN标识、所述基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息判断是否禁止MAC地址学习；

如果禁止MAC地址学习，本方法结束；

如果不禁止MAC地址学习，根据该数据报文的VLAN标识、源MAC地址进行MAC地址学习。

8.一种以太网桥设备的数据报文传输方法，其特征在于，包括：

以太网桥设备从其接收的数据报文中获取VLAN标识；

根据所述VLAN标识、存储的基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息确定基于该VLAN禁止MAC地址学习时，直接根据VLAN标识表进行数据报文转发，其中，所述基于VLAN是否禁止MAC地址学习的信息存储在以太网桥设备的VLAN标识表中。

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