CN102130812A - 一种未知单播数据帧的处理方法、装置及系统 - Google Patents

一种未知单播数据帧的处理方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种未知单播数据帧的处理方法，当传输路由网桥接收到分发树上游节点组播的未知单播数据帧时，判断本地是否存储有该未知单播数据帧的目的端系统的位置信息，如果有，则表明该传输路由网桥与该数据帧的目的端系统连接或者与到达该目的端系统路径上的其他路由网桥连接，该传输路由网桥将所述数据帧处理后转发给所述目的端系统或者将所述数据帧处理后转发给与该目的端系统相连接的路由网桥，并终止接收到的数据帧沿该传输路由网桥的其他下游分发，避免了其后续其他的路由网桥对该数据帧进行处理，从而减轻了路由网桥资源的消耗，提高了网络带宽的利用率。

Description

一种未知单播数据帧的处理方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及网络通信领域，具体涉及一种TRTLL网络中未知单播数据帧的处理方法、装置及系统。
背景技术
TRILL是多链接透明互连(Transparent Interconnection over Lots ofLinks)的英文缩写，也是IETF(互联网工程任务组)推荐的连接层(L2)网络标准，用于解决大型数据中心中STP(Spanning Tree protocol，生成树协议)的不足。在L2网络中，STP通过阻塞冗余链路来避免环路，但同时也造成了冗余链路带宽的浪费(被阻塞)。TRILL通过将IS-IS(Intermediate System toIntermediate System)路由协议引入L2网络，解决了L2环路问题，同时保留了L2多路径(或称为ECMP(Equivalent Cost Multiple Path路径))。
在TRILL网络中，运行TRILL协议的设备称为RBridge(路由网桥)。在TRILL网络的入口，负责将发送端系统(End System)的单播数据帧封装成TRILL格式(即在原始数据帧前面添加TRILL头和外部帧头，封装后的数据帧称为TRILL数据帧)并注入TRILL网络的路由网桥称为Ingress；而在TRILL网络的出口，负责将TRILL数据帧解封为原始数据帧并转发给目的端系统的路由网桥称为Egress。除了Ingress和Egress外，其他路由网桥负责将TRILL单播数据帧从Ingress一跳一跳地传送到Egress，称为传输路由网桥。
当Ingress收到一个未知单播数据帧(Ingress在本地的MAC(Media AccessControl)表中没有找到到达目的MAC(Media Access Control)地址的ECMP路径)时，会以组播的方式对该数据帧进行TRILL封装，并沿着一棵能够到达本地TILL网络内所有路由网桥的分发树分发该数据帧。这会使所有的路由网桥都会收到该数据帧，从而确保了目的端系统能收到该数据帧。分发树上的每个路由网桥收到该数据帧后，都会进行数据帧的解封装(TRILL解封装和MAC解封装)，以确认自己是否与目的MAC地址所在的端系统相连。
在TRILL网络中，路由网桥虽然可以通过ESADI(End Station AddressDistribution Information，端系统地址分发信息)协议分发本地的和学习远端的端系统的MAC地址信息，但ESADI协议只是一个可选协议，并不是所有的路由网桥都会实现该协议。在没有ESADI协议的情况下，路由网桥只能通过解封装TRILL数据帧的方式(即自学习方式)学习远端的MAC地址信息。因此，采用上述方式对未知单播数据帧进行处理时，在初始阶段，TRILL网络中会存在大量的未知单播数据帧，而且每个路由网桥都会收到这些数据帧，因此会对每个路由网桥造成很大的数据帧处理负担，甚至还会造成丢报和重传，造成传输路由网桥的资源的浪费和网络的带宽的浪费。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种未知单播数据帧的处理方法、及相应的装置和系统，在对未知单播数据帧的处理过程中，减轻路由网桥的资源的消耗和网络带宽的浪费。
为解决上述技术问题，本发明提供一种未知单播数据帧的处理方法，包括以下步骤：
传输路由网桥接收到分发树上游节点组播的数据帧为未知单播数据帧时，判断本地是否存储有所述数据帧的目的端系统的位置信息，如果有，则将所述数据帧处理后转发给所述目的端系统或者与所述目的端系统相连接的路由网桥，并终止所述数据帧沿所述传输路由网桥的其他下游继续分发；否则，继续以组播的方式沿所述传输路由网桥的下游分发。
在本发明的一种实施例中，当所述传输路由网桥的下游有多个，且所述传输路由网桥的多个下游的路由网桥与所述目的端系统连接，所述传输路由网桥选取最优的一个下游的路由网桥发送所述处理后的数据帧。
在本发明的一种实施例中，所述传输路由网桥判断本地是否存储有所述数据帧的目的端系统的位置信息包括：将所述数据帧的目的MAC地址与所述传输路由网桥的MAC表进行对比，如果所述传输路由网桥的MAC表中有与所述数据帧的目的MAC地址相对应的条目，则表明所述传输路由网桥存储有所述数据帧的目的端系统的位置信息，否则，所述传输路由网桥未存储所述数据帧的目的端系统的位置信息。
在本发明的一种实施例中，所述传输路由网桥的MAC表中与所述数据帧的目的MAC地址相对应的条目中的Egress为所述传输路由网桥时，表明所述传输路由网桥与所述目的端系统连接；否则，表明所述传输路由网桥与到达所述目的端系统的下一目的网桥相连接。
在本发明的一种实施例中，当所述传输路由网桥与所述目的端系统连接时，所述传输路由网桥将所述数据帧解封装后将得到的原始数据帧直接发给所述目的端系统；否则，所述传输路由网桥将所述数据帧以单播格式重新封装后以单播的方式将其转发给与所述的目的端系统相连的下一目的路由网桥。
在本发明的一种实施例中，在上述步骤之前，还包括所述传输路由网桥判断所接收到的数据帧是否为未知单播数据帧，如果是，则按上述步骤对其进行处理，否则，继续以组播的方式沿所述传输路由网桥的下游分发。
在本发明的一种实施例中，判断所接收到的数据帧是否为未知单播数据帧包括以下步骤：根据MAC地址编址规则判断所述数据帧的目的MAC地址是否为单播地址，如果是，则所述数据帧为未知单播数据帧，否则，所述数据帧为一般的组播数据帧。
在本发明的一种实施例中，所述传输路由网桥判断所接收到的数据帧是否为未知单播数据帧步骤之前，还包括所述传输路由网桥判断所接收到的数据帧是否完整和有效，如果是，则对其继续处理，否则，将其丢弃。
在本发明的一种实施例中，所述传输路由网桥判断所接收到的数据帧是否为未知单播数据帧步骤之前，还包括所述传输路由网桥通过对所接收到的数据帧进行解封装获取所述传输路由网桥的上游邻居以及获取所述分发树的信息和Ingress信息。
在本发明的一种实施例中，上述对未知单播数据的处理方法应用于TRILL网络系统中。
本发明还提供了一种路由装置，包括：
接收模块：用于接收数据帧；
判断模块：用于判断所述数据帧是否为未知单播数据帧以及判断路由装置是否存储有所述数据帧的目的端系统的位置信息；
处理模块：用于根据判断模块的判断结果，对所述数据帧处理后将其转发给所述目的端系统或者与所述目的端系统相连接的路由网桥，并终止所述数据帧沿所述传输路由网桥的其他下游继续分发；或者继续以组播的方式沿所述传输路由网桥的下游分发。
在本发明的一种实施例中，还包括获取模块，用于对所述数据帧进行解封装以获取相应的信息，并判断所述数据帧是否完整、有效，所述获取模块获取的信息包括所述路由装置的上游邻居、所述数据帧的目的MAC地址以及所述分发树的信息和Ingress信息。
本发明还提供了一种多链接透明互连TRILL网络系统，包括至少一个发送端系统和目的端系统以及至少一个连接于所述发送端系统和接收端系统之间的如上所述的路由装置。
本发明的有益效果是：本发明的传输路由网桥接收到分发树上游节点组播的未知单播数据帧时，判断本地是否存储有该未知单播数据帧的目的端系统的位置信息，如果有，则表明该传输路由网桥与该数据帧的目的端系统连接或者与到达该目的端系统路径上的其他路由网桥连接，该传输路由网桥将所述数据帧处理后转发给所述目的端系统或者将所述数据帧处理后转发给与该目的端系统相连接的路由网桥，并终止接收到的数据帧沿该传输路由网桥的其他下游分发，避免了其后续其他的路由网桥对该数据帧进行处理，从而减轻了路由网桥资源的消耗，提高了网络带宽的利用率。
附图说明
图1为本发明一种实施例中对未知单播数据帧的处理总体流程示意图；
图2为本发明一种实施例中对未知单播数据帧的处理流程示意图；
图3为本发明一种实施例中路由装置的模块示意图；
图4为本发明一种实施例中未知单播数据帧的处理系统示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
针对在TRILL网络中，处理未知单播数据帧时，路由网桥的资源耗费大，网络带宽浪费严重的问题，本发明提供了一种对未知单播数据帧的处理方法，减少路由网桥的资源消耗和提高带宽的利用率。下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
请参考图1，传输路由网桥接收到分发树上游节点发送的数据帧为未知单播数据帧后，判断该传输路由网桥本地的地址表中是否存储有该数据帧的目的端系统的位置信息，经判断，如果本地存储有该数据帧的目的端系统的位置信息，则该传输路由网桥将该数据帧处理后转发给所述目的端系统或者与所述目的端系统相连接的路由网桥，并终止该述数据帧沿该传输路由网桥的其他下游继续分发，否则，该传输路由网桥继续以组播的方式沿该传输路由网桥的下游将接收到的未知单播数据帧继续分发，下游的路由网桥接收到该未知单播数据帧后，以上述处理方法对其进行处理。
当传输路由网桥的下游有多个，且该传输路由网桥的多个下游的路由网桥与接收到的未知单播数据帧的目的端系统连接，该传输路由网桥选取最优的一个下游的路由网桥发送所述处理后的数据帧，选取依据可为根据各个下游上的路由网桥到目的端系统的距离的长短、或是各个下游上的资源的消耗情况。
值得注意的是，本例中路由网桥的下游是指该路由网桥到与之直接连接的其他路由网桥的路径(如图4中RB2到RB4之间的连线)，例如，路由网桥1与路由网桥2、3直接连接，路由网桥4与路由网桥2直接连接，路由网桥5、6与路由网桥3直接连接，则由路由网桥1与路由网桥2、3直接连接的路径为路由网桥1的两个下游，路由网桥2、3是路由网桥1的两个下游的路由网桥，路由网桥4是路由网桥2的下游的路由网桥，路由网桥5、6是路由网桥3的两个下游的路由网桥。
本例中，传输路由网桥判断本地是否存储有接收到的未知单播数据帧的目的端系统的位置信息包括：将接收到的未知单播数据帧的目的MAC地址与该传输路由网桥的MAC表进行对比，如果该传输路由网桥的MAC表中有与该未知单播数据帧的目的MAC地址相对应的条目，则表明该传输路由网桥存储有该未知单播数据帧的目的端系统的位置信息，即该传输路由网桥与该未知单播数据帧的目的端系统连接，或是与到达该未知单播数据帧的目的端系统路径上的下一目的路由网桥连接；否则，该传输路由网桥未存储该未知单播数据帧的目的端系统的位置信息，即该传输路由网桥在本地的MAC表中没有找到到达目的MAC的ECMP路径。
如果经对比，发现传输路由网桥本地的MAC地址表中有与接收到的未知单播数据帧的目的MAC地址相对应条目，则继续判断该对应的条目中的Egress是否为该传输路由网桥本身，如果是，则表明该传输路由网桥直接与接收到的未知单播数据帧的目的端系统相连接，该传输路由网桥将该数据帧解封后，将得到的原始数据直接发给该目的端系统；否则，该对应条目中的Egress为与目的端系统相连接的其他路由网桥，该传输路由网桥根据对应条目中的Egress将接收到的未知单播数据帧以单播格式重新封装后，以单播的方式将其发给对应的下一目的路由网桥。
当然，在传输网桥接收到上游节点组播的数据帧时，首先须判断该数据帧是否为未知单播数据帧，如果是，则按上述方法对其进行处理，否则，继续沿着该传输路由网桥的下游分发该数据帧，具体判断方法如下：
接收到组播到的数据帧时，解析该数据帧的外层MAC头，对其做有效性检查并获取上游邻居，如果有效，则继续解析该数据帧的TRILL头，进一步检查该数据帧的完整性和有效性，并获取分发树及Ingress等信息，如果该数据帧完整并有效，则进一步解析该数据帧的内层MAC，获取其目的MAC地址，然后根据MAC地址编码规则，判断获得的目的MAC地址是否为单播地址，如果是，则表明接收到的数据帧为未知单播数据帧，按上述方法对其进行处理；否则，接收到的数据帧为一般的组播数据帧，该传输路由网桥继续沿着其下游以组播的方式将接收到的数据帧分发出去。
下面，结合图2对发明做进一步详细的说明：
步骤1：传输路由网桥从指定的接口接收TRILL封装格式的组播数据帧；
步骤2：解析该数据帧的外层MAC头，获取上游邻居，并判断该数据帧的有效性，如果经判断该数据帧为非法数据，则将其丢弃，进入下一数据帧的传输环节，否则，进一步解析该数据帧的TRILL头以获取分发树和Ingress等信息，并检查该数据帧的完整性和有效性(比如邻居检查，反向路径检查等)，如果为无效数据帧，将其丢弃，否则，继续解析该数据帧的内层MAC帧，获取其目的MAC地址。
步骤3：根据MAC地址编址规则，判断该数据帧的目的MAC地址是否为单播MAC地址，如果是，说明收到的数据帧是未知目的地的单播数据帧，继续步骤4，否则为一般的组播数据帧，转至步骤5；
步骤4：将获取的目的MAC地址与该路由传输网桥本地的MAC表进行对比、查找，如果在本地的MAC表中找到与该目的MAC地址对应的条目，说明本路由网桥知道该数据帧目的端系统的位置，转至步骤6，否则继续步骤5；
步骤5：继续沿着该传输路由网桥的下游以组播的方式分发该数据帧，该传输路由网桥对该数据帧的处理结束。
步骤6：判断与该目的MAC地址对应的条目中的Egress是否为该传输路由网桥本身，如果是，则表明该传输路由网桥与该数据帧的目的端系统直接连接，转至步骤9；否则，该传输路由网桥不是Egress，转至步骤7；
步骤7：该传输路由网桥以单播格式重新封装该数据帧，(Ingress不变，Egress为步骤6查询获取的与目的端系统直接相连的路由网桥)；
步骤8：根据获得的与该数据帧的目的MAC地址相对应的MAC地址，查询ECMP表，找出到达目的端系统的下一目的路由网桥，然后将步骤7中处理后的数据帧转发至下一目的路由网桥；当传输路由网桥的下游有多个，且该传输路由网桥的多个下游的路由网桥与接收到的未知单播数据帧的目的端系统连接，该传输路由网桥选取最优的一个下游的路由网桥发送所述处理后的数据帧，然后转至步骤10；
步骤9：将该数据帧解封装获取的原始数据帧并将其转发给目的端系统。
步骤10：终止该数据帧沿着该传输路由网桥的其他下游继续分发。
本实施例还提供了一种路由装置，如图3所示，该路由装置包括依次连接的接收模块、获取模块、判断模块、处理模块，其中：
接收模块用于从指定的接口接收数据帧；
获取模块，用于对接收到数据帧进行解封装以获取相应的信息，并判断该数据帧是否完整、有效，其中，获取的信息包括该路由装置的上游邻居、接收到的数据帧的目的MAC地址以及所述分发树的信息和Ingress信息。
判断模块：用于判断接收到的数据帧是否为未知单播数据帧以及判断该路由装置本地是否存储有该数据帧的目的端系统的位置信息；
处理模块：用于根据判断模块的判断结果，对接收到的数据帧处理后将其转发给该数据帧的目的端系统或者与该数据帧的目的端系统相连接的路由网桥，并终止该数据帧沿该传输路由网桥的其他下游继续分发；或者继续以组播的方式将该数据帧沿该传输路由网桥的下游继续分发。
当传输路由网桥的下游有多个，且该传输路由网桥的多个下游的路由网桥与接收到的未知单播数据帧的目的端系统连接，该传输路由网桥选取最优的一个下游的路由网桥发送所述处理后的数据帧，选取依据可为根据各个下游上的路由网桥到目的端系统的距离的长短、或是各个下游上的资源的消耗情况，从而减小系统的开销，提高系统的处理效率。
本实施例还提供了一种TRILL网络系统，包括多个端系统和多个上述路由装置，其中，包括的多个端系统根据实际情况可为发送端系统或者目的端系统，上述路由装置将多个端系统连接，请参见图4，H1-H6为端系统，RB1-RB8为上述路由装置，图中，H1为发送端系统，H3为目的端系统，H1往H3发送单播数据帧，RB1(此时为Ingress)并不知道H3的位置，于是将H1发送的原始数据帧封装成TRILL组播数据帧沿分发树分发(图中虚线路径)，RB2收到该未知单播数据帧后，经判断知道H3与自己相连，则将接收到的未知单播数据帧解封装为原始数据帧后转发给H3，然后终止接收到的未知单播数据帧的继续向RB2的下游分发，从而避免RB4、RB5、RB7和RB8对该数据帧的处理。
又如，当H1为发送端系统，H6为目的端系统，H1往H6发送单播数据帧，RB1(此时为Ingress)并不知道H6的位置，于是将H1发送的原始数据帧封装成TRILL组播数据帧沿分发树分发(图中虚线路径)，RB2收到该未知单播数据帧后，经判断知道H6与自己两个下游的RB4和RB5相连，RB2经判断，发现RB5到H6的距离小于RB4到H6的距离，则将接收到的未知单播数据帧以单播的格式重新封装后转发给RB5，然后终止接收到的未知单播数据帧的继续向下游的RB4分发，从而避免RB4、RB7对该数据帧的处理。
因此，本发明提供的方法在对未知单播数据帧处理时，可避免系统中所有的路由网桥都对该数据进行处理，从而减少了系统中路由网桥的资源的浪费，提高了系统带宽的利用率。
另外，本发明提供的方法只需要的传输路由网桥本地实现，不涉及其他路由网桥设备和协议的修改，成本低，易实现。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种未知单播数据帧的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
传输路由网桥接收到分发树上游节点组播的数据帧为未知单播数据帧时，判断本地是否存储有所述数据帧的目的端系统的位置信息，如果有，则将所述数据帧处理后转发给所述目的端系统或者与所述目的端系统相连接的路由网桥，并终止所述数据帧沿所述传输路由网桥的其他下游继续分发；否则，继续以组播的方式沿所述传输路由网桥的下游分发。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述传输路由网桥的下游有多个，且所述传输路由网桥的多个下游的路由网桥与所述目的端系统连接，所述传输路由网桥选取最优的一个下游的路由网桥发送所述处理后的数据帧。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述传输路由网桥判断本地是否存储有所述数据帧的目的端系统的位置信息包括：将所述数据帧的目的MAC地址与所述传输路由网桥的MAC表进行对比，如果所述传输路由网桥的MAC表中有与所述数据帧的目的MAC地址相对应的条目，则表明所述传输路由网桥存储有所述数据帧的目的端系统的位置信息，否则，所述传输路由网桥未存储所述数据帧的目的端系统的位置信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传输路由网桥的MAC表中与所述数据帧的目的MAC地址相对应的条目中的Egress为所述传输路由网桥时，表明所述传输路由网桥与所述目的端系统连接；否则，表明所述传输路由网桥与到达所述目的端系统的下一目的网桥相连接。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述传输路由网桥与所述目的端系统连接时，所述传输路由网桥将所述数据帧解封装后将得到的原始数据帧直接发给所述目的端系统；否则，所述传输路由网桥将所述数据帧以单播格式重新封装后以单播的方式将其转发给与目的端系统相连接的下一目的路由网桥。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，在上述步骤之前，还包括所述传输路由网桥判断所接收到的数据帧是否为未知单播数据帧，如果是，则按上述步骤对其进行处理，否则，继续以组播的方式沿所述传输路由网桥的下游分发。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，判断所接收到的数据帧是否为未知单播数据帧包括以下步骤：根据MAC地址编址规则判断所述数据帧的目的MAC地址是否为单播地址，如果是，则所述数据帧为未知单播数据帧，否则，所述数据帧为一般的组播数据帧。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述传输路由网桥判断所接收到的数据帧是否为未知单播数据帧步骤之前，还包括所述传输路由网桥判断所接收到的数据帧是否完整和有效，如果是，则对其继续处理，否则，将其丢弃。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述传输路由网桥判断所接收到的数据帧是否为未知单播数据帧步骤之前，还包括所述传输路由网桥通过对所接收到的数据帧进行解封装获取所述传输路由网桥的上游邻居以及获取所述分发树的信息和Ingress信息。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法应用于多链接透明互连TRILL网络系统中。
11.一种路由装置，其特征在于，包括：
接收模块：用于接收数据帧；
判断模块：用于判断所述数据帧是否为未知单播数据帧以及判断路由装置是否存储有所述数据帧的目的端系统的位置信息；
处理模块：用于根据判断模块的判断结果，对所述数据帧处理后将其转发给所述目的端系统或者与所述目的端系统相连接的路由网桥，并终止所述数据帧沿所述传输路由网桥的其他下游继续分发；或者继续以组播的方式沿所述传输路由网桥的下游分发。
12.如权利要求11所述的路由装置，其特征在于，还包括获取模块，用于对所述数据帧进行解封装以获取相应的信息，并判断所述数据帧是否完整、有效，所述获取模块获取的信息包括所述路由装置的上游邻居、所述数据帧的目的MAC地址以及所述分发树的信息和Ingress信息。
13.一种多链接透明互连TRILL网络系统，其特征在于，包括至少一个发送端系统和目的端系统以及至少一个连接于所述发送端系统和接收端系统之间的如权利要求11-12任一项所述的路由装置。
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