CN101557341B - 一种基于介质访问控制转发表的报文转发方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于介质访问控制(MAC)转发表的报文转发方法，包括：对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分；根据对MAC网络级别的划分，设置各MAC网络级别的MAC网段、各MAC网段的MAC掩码、及各节点的虚拟MAC地址；根据设置的MAC网段、MAC掩码、及虚拟MAC地址，聚合成MAC转发表；节点收到报文后，通过查询所述聚合后的MAC转发表转发报文。本发明还相应地公开一种基于MAC转发表的报文转发系统，包括：网络划分单元、设置单元、聚合单元、报文转发单元。本发明将现有的多个表项聚合为一个表项，所以节约了网络资源，并且，由于表项减少，交换机在转发报文时，查询表项的次数也相应减少，从而提高了报文的转发效率。
Description
技术领域
本发明涉及报文转发技术，尤其涉及一种基于介质访问控制(MAC，MediaAccess Control)转发表的报文转发方法及系统。
背景技术
传统网络中，以太网建立MAC转发表有两种方式：第一种是通过洪泛方式建立动态MAC转发表；第二种是人工配置静态MAC转发表。其中，通过洪泛方式建立的动态MAC转发表一般用在局域网中，如果将其应用于规模较大的电信级网络，则容易导致网络的广播风暴，不符合电信级网络的要求。这是因为，局域网所连接的站点很小，也就是一个办公室的小业务流量，但是电信级以太网属于城域以太网，位于电信运营商的汇聚层，汇聚了从几个城市到几百个城市的巨大业务量，如果在电信级以太网中采用洪泛方式建立MAC转发表，会对所有城市的电信级以太网交换机都广播转发巨大的未知单播业务流量，从而造成运营商的电信网络震荡，导致网络风暴。
人工配置的静态MAC转发表应用于电信级网络，如PBT的电信级网络虽然不至于导致网络的广播风暴，但是，由于其完全采用人工建立静态MAC转发表，关闭了MAC自学习功能，所以，在电信级网络规模很大的情况下，需要存储的MAC转发表的数量将是非常庞大的，如此，进行报文转发时，就会大大降低网络对MAC转发表的搜索效率，以及对报文的转发效率。
随着电信级以太网在电信网络中占有的地位越来越重要，网络中MAC转发表的建立、存储和搜索效率等问题越来越引起人们的关注。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于MAC转发表的报文转发 方法及系统，能够节约网络存储资源，提高MAC转发表搜索和转发的效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于介质访问控制MAC转发表的报文转发方法，包括：
对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分，并设置对应各MAC网络级别的MAC网段、各MAC网段的MAC掩码、以及各节点的虚拟MAC地址；各节点根据设置的MAC网段、MAC掩码、虚拟MAC地址，将一个MAC网段中的所有MAC表项聚合为一个MAC表项，聚合成MAC转发表；该方法还包括：
节点收到报文后，查询所述聚合后的MAC转发表，根据当前节点的MAC掩码及报文转发目的节点的虚拟MAC地址进行计算，获取转发地址转发所收到的报文。
所述将一个MAC网段中的所有MAC表项聚合为一个MAC表项之后，该方法还包括：将处于同一级别的多个MAC网段的各个表项聚合形成更高级别MAC网段的MAC表项，聚合成MAC转发表。
所述聚合后MAC转发表的MAC表项的关键字为目的MAC网段和MAC掩码。
一种基于MAC转发表的报文转发系统，包括：网络划分单元、设置单元、聚合单元、报文转发单元；其中，
所述网络划分单元，用于对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分；
所述设置单元，用于根据网络划分单元对MAC网络级别的划分情况，设置各MAC网络级别的MAC网段、各MAC网段的MAC掩码、以及各节点的虚拟MAC地址；
所述聚合单元，用于根据设置单元设置的MAC网段、MAC掩码、虚拟MAC地址，将一个MAC网段中的所有MAC表项聚合为一个MAC表项，聚合成MAC转发表；
所述报文转发单元，用于接收报文，查询所述聚合后的MAC转发表，并根据当前节点的MAC掩码及报文转发目的节点的虚拟MAC地址转发所述报文。
本发明基于MAC转发表的报文转发方法及系统，对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分，并根据对MAC网络级别的划分，设置各MAC网络级别的MAC网段、各MAC网段的MAC掩码、以及各节点的虚拟MAC地址，再将一个网段里的所有MAC表项聚合为一个表项，从而建立起按网段聚合的MAC转发表；节点收到报文后，查询聚合后的MAC转发表，获得转发地址转发收到的报文。由于本发明将多个MAC表项聚合为一个表项，所以节约了网络资源；并且，由于表项减少，在转发报文时，查询表项的次数也相应减少，从而能提高转发表的搜索效率，以及提高报文的转发效率。
附图说明
图1为本发明基于MAC转发表的报文转发方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例中MAC网络级别划分情况示意图；
图3为本发明基于MAC转发表的报文转发系统的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分，并根据对MAC网络级别的划分，设置各MAC网络级别的MAC网段、各MAC网段的MAC掩码、以及各节点的虚拟MAC地址，再将各网段中的所有MAC表项聚合为一个表项，从而建立按网段聚合的MAC转发表；节点收到报文后，查询聚合后的MAC转发表，获得转发地址转发收到的报文。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
图1为本发明基于MAC转发表的报文转发方法的流程示意图，如图1所示，本发明基于MAC转发表的报文转发方法包括以下步骤：
步骤11：对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分。
这里，一般根据地理位置及业务需要，进行MAC网络级别的划分。例如，可以按照国家、省、市......进行MAC网络级别的划分。
图2为本发明一实施例中MAC网络级别划分情况示意图，如图2所示， 本实施例中，网络中有节点1～节点16共十六个节点，所有节点被划分为五个网络级别，其中：
第一级别包括：节点1、节点2、......、节点16；
第二级别包括：节点2、节点3、......、节点16；
第三级别包括：节点5、节点6、......、节点16；
第四级别包括：节点10、节点11、......、节点16；
第五级别包括：节点14、节点15、节点16。
步骤12：根据对MAC网络级别的划分，设置各MAC网络级别的MAC网段、以及各MAC网段的MAC掩码。
划分网段时，网段的位数一般为8的倍数，如8、16、24、32、40等，具体的位数根据网段级别确定，级别越高，包含的嵌套级别越多，网段数目越多，交换机也就越多，相应地，MAC掩码位数也就越少，但是，属于同一网络级别的MAC网段的掩码位数相等，如省的级别高于市，省的MAC掩码位数就应小于市的MAC掩码位数，但一个省里的所有城市的MAC掩码位数应相等，并小于省的MAC掩码位数，例如，对于图2所示的实施例，可以设置各MAC网络级别的MAC网段及MAC掩码如下：
第一级别：MAC网段为2-0-0-0-0-0，MAC掩码为FF-0-0-0-0-0，即MAC掩码位数为8。
第二级别：MAC网段为2-3-0-0-0-0，MAC掩码为FF-FF-0-0-0-0，即MAC掩码位数为16。
第三级别：MAC网段为2-3-3-0-0-0，MAC掩码为FF-FF-FF-0-0-0，即MAC掩码位数为24。
第四级别：MAC网段为2-3-3-3-0-0，MAC掩码为FF-FF-FF-FF-0-0，即MAC掩码位数为32。
第五级别：MAC网段为2-3-3-3-3-0，MAC掩码为FF-FF-FF-FF-FF-0，即MAC掩码位数为40。
步骤13：根据步骤12设置的MAC网段，设置各节点的虚拟MAC地址。
对于图2所示的实施例，可以根据MAC网段设置各节点的虚拟MAC地址如下：
节点1：2-0-0-0-0-1
节点2：2-3-0-0-0-2
节点3：2-3-0-0-0-3
节点4：2-3-0-0-0-4
节点5：2-3-3-0-0-5
节点6：2-3-3-0-0-6
节点7：2-3-3-0-0-7
节点8：2-3-3-0-0-8
节点9：2-3-3-0-0-9
节点10：2-3-3-3-0-10
节点11：2-3-3-3-0-11
节点12：2-3-3-3-0-12
节点13：2-3-3-3-0-13
节点14：2-3-3-3-3-14
节点15：2-3-3-3-3-15
节点16：2-3-3-3-3-16
步骤14：各节点按照网段聚合MAC转发表。
具体的，将一个MAC网段中的所有MAC表项聚合为一个MAC表项，处于同一级别的多个MAC网段的各个表项又可以聚合形成更高级别MAC网段的MAC表项，这里，所述的更高级别MAC网段一般指高一级别的MAC网段。聚合后的MAC表项的关键字为目的MAC网段和MAC掩码。
以实施例中节点1、节点2、节点6、节点11为例，表1至表4分别为本实施例中节点1、节点2、节点6、节点11的普通MAC转发表，表5至表8分别为本实施例中节点1、节点2、节点6、节点11在本发明中的MAC转发表：
| 目的MAC子网 | 下一跳 | 接口 |
| 2-3-0-0-0-2 | - | Int1 |
| 2-3-3-0-0-5 | 2 | Int1 |
| ... | ... | ... |
| 2-3-3-3-3-16 | 2 | Int1 |
表1
表2
| 目的MAC子网 | 下一跳 | 接口 |
| 2-3-3-3-0-10 | - | Int1 |
| 2-3-3-3-3-14 | 11 | Int1 |
| ... | ... | ... |
| 2-3-3-3-3-16 | 11 | Int1 |
表3
| 目的MAC子网 | 下一跳 | 接口 |
| 2-3-3-3-3-14 | - | Int1 |
| ... | ... | ... |
| 2-3-3-3-3-16 | - | Int1 |
表4
| 目的MAC子网 | MAC掩码 | 下一跳 | 接口 |
| 2-3-3-0-0-0 | 24 | 2 | Int1 |
表5
| 目的MAC子网 | MAC掩码 | 下一跳 | 接口 |
| 2-3-3-3-0-0 | 32 | 6 | Int1 |
表6
| 目的MAC子网 | MAC掩码 | 下一跳 | 接口 |
| 2-3-3-3-3-0 | 40 | 11 | Int1 |
表7
| 目的MAC子网 | MAC掩码 | 下一跳 | 接口 |
| 2-3-3-3-3-14 | - | - | Int1 |
| 2-3-3-3-3-15 | - | - | Int1 |
| 2-3-3-3-3-16 | - | C | Int1 |
表8
由上述表可以看出，本发明可以在节点1聚合MAC转发表为：所有目的MAC子网为2-3-3-0-0-0，MAC掩码为24位，通过接口Int1转发报文，下一跳节点为节点2；
可以在节点2聚合MAC转发表为：所有目的MAC子网为2-3-3-3-0-0，MAC掩码为32位，通过接口Int1转发报文，下一跳节点为节点6；
可以在节点6聚合MAC转发表为：所有目的MAC子网为2-3-3-3-3-0，MAC掩码为40位，通过接口Int1转发报文，下一跳节点为节点11；
另外，节点11连接的是最小级别的交换机，都是直接相连，不用聚合。
步骤15：节点接收到报文后，查询聚合后的MAC转发表，获取转发地址转发所述报文。
这里，节点收到报文后，通过查询所述聚合后的MAC转发表，根据当前节点的MAC掩码及报文转发目的节点的虚拟MAC地址进行计算，获取转发地址转发所述报文。
这里，节点收到的报文一般携带目的节点的MAC地址。
查询聚合后的MAC转发表时，具体根据MAC转发表中MAC表项的关键字进行查询。
节点根据步骤13的设置，可以根据目的节点的MAC地址获取所述目的节点的虚拟MAC地址，然后，将目的节点的虚拟MAC地址与当前节点的MAC掩码进行运算，获取下一跳节点，并将所述报文通过指定的接口转发至所述下一跳节点，......，如此反复，直到将报文转发至目的节点。
以节点1为例，使用现有技术的MAC转发表，要转发目的节点所属的MAC网段为2-3-3-3-0-0、MAC掩码为FF-FF-FF-FF-0-0的报文，需要针对所述网段中的每个目的MAC地址都建立一个表项，总共要建立12条MAC表项，为方便与本发明方案进行对比，这里按照节点的虚拟MAC地址对节点进行区分。如表1所示，转发目的节点所属MAC网段为2-3-3-3-0-0、MAC掩码为FF-FF-FF-FF-0-0的报文时，需要对转发表中的表项依次进行查询，直到获取转发地址，最坏情况要查询12次表项，占用条目资源为12条。
而当节点1使用本发明聚合后的MAC转发表时，只需要针对MAC网段2-3-3-3-0-0、MAC掩码FF-FF-FF-FF-0-0的MAC网段建立一个表项，如表5所示，节点5-16都属于2-3-3-3-0-0的MAC网段，转发目的MAC网段为2-3-3-3-0-0、MAC掩码为FF-FF-FF-FF-0-0的报文时，只需查询1次表项，占用条目资源为1条。
事实上，对于节点1，最大可以聚合的MAC表项数目为216，存储和搜索的效率都可以得到很大的提高。
图3为本发明基于MAC转发表的报文转发系统的组成结构示意图，如图3所示，本发明基于MAC转发表的报文转发系统包括：网络划分单元31、设置单元32、聚合单元33、报文转发单元34；其中，
网络划分单元31，用于对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分。
这里，一般根据地理位置及业务需要，进行MAC网络级别的划分。例如，可以按照国家、省、市......进行MAC网络级别和MAC网段的划分。
设置单元32，用于根据网络划分单元31对MAC网络级别的划分情况，设置各MAC网络级别的MAC网段、各MAC网段的MAC掩码、及各节点的虚拟MAC地址。
这里，一般根据划分的MAC网络级别数，进行MAC网段及各网段的MAC掩码的设置。
聚合单元33，用于根据设置单元32设置的MAC网段、MAC掩码、及虚拟MAC地址，按照网段聚合MAC转发表。
这里，具体将一个MAC网段中的所有MAC表项聚合为一个MAC表项，聚合后的MAC转发表关键字为目的MAC网段+MAC掩码。
报文转发单元34，用于接收报文，查询所述聚合后的MAC转发表，根据当前节点的MAC掩码及报文转发目的节点的虚拟MAC地址转发所述报文。
可以看出，本发明将现有的多个表项聚合为一个表项，所以节约了网络资源，并且，由于表项减少，交换机在转发报文时，查询表项的次数也相应减少，从而提高了转发表的搜索效率。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于介质访问控制MAC转发表的报文转发方法，其特征在于，该方法包括：
对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分，并设置对应各MAC网络级别的MAC网段、各MAC网段的MAC掩码、以及各节点的虚拟MAC地址；各节点根据设置的MAC网段、MAC掩码、虚拟MAC地址，将一个MAC网段中的所有MAC表项聚合为一个MAC表项，聚合成MAC转发表；该方法还包括：
节点收到报文后，查询所述聚合后的MAC转发表，根据当前节点的MAC掩码及报文转发目的节点的虚拟MAC地址进行计算，获取转发地址转发所收到的报文。
2.根据权利要求1所述的报文转发方法，其特征在于，所述将一个MAC网段中的所有MAC表项聚合为一个MAC表项之后，该方法还包括：将处于同一级别的多个MAC网段的各个表项聚合形成更高级别MAC网段的MAC表项，聚合成MAC转发表。
3.根据权利要求1或2所述的报文转发方法，其特征在于，所述聚合后MAC转发表的MAC表项的关键字为目的MAC网段和MAC掩码。
4.一种基于MAC转发表的报文转发系统，其特征在于，该系统包括：网络划分单元、设置单元、聚合单元、报文转发单元；其中，
所述网络划分单元，用于对网络中的所有节点进行MAC网络级别划分；
所述设置单元，用于根据网络划分单元对MAC网络级别的划分情况，设置各MAC网络级别的MAC网段、各MAC网段的MAC掩码、以及各节点的虚拟MAC地址；
所述聚合单元，用于根据设置单元设置的MAC网段、MAC掩码、虚拟MAC地址，将一个MAC网段中的所有MAC表项聚合为一个MAC表项，聚合成MAC转发表；
所述报文转发单元，用于接收报文，查询所述聚合后的MAC转发表，并根据当前节点的MAC掩码及报文转发目的节点的虚拟MAC地址转发所述报文。
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