CN102143067A - 减少介质访问控制mac地址表规模的方法和装置 - Google Patents

减少介质访问控制mac地址表规模的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种减少MAC地址表规模的方法和装置。该方法包括：将接收到的以太报文的目的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的目的网络地址；根据得到的该以太报文的目的网络地址查询MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址；如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文；如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。

Description

减少介质访问控制MAC地址表规模的方法和装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种减少介质访问控制MAC地址表规模的方法和装置。
背景技术
以太网技术在城域网领域越来越受到广大运营商的青睐。但是，局域网出身的以太网技术天生具有几个重要的缺陷，限制了其在城域网的大规模应用。其中最主要的缺陷就是以太网技术的介质访问控制(Media Access Control，MAC)地址学习机制，城域网中大量的节点导致以太网设备需要学习海量的MAC地址，极大的增加了以太设备的实现成本和实现难度。
发明内容
本发明的实施方式提供一种减少介质访问控制MAC地址表规模的方法和装置，解决目前通信网络中MAC地址表规模过大的问题。
本发明解决上述技术问题的一个实施方式是：提供一种减少介质访问控制MAC地址表规模的方法，该方法包括：
将接收到的以太报文的目的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的目的网络地址；
根据得到的该以太报文的目的网络地址查询MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址；
如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文；
如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。
本发明解决上述技术问题的另一个实施方式是：提供一种减少介质访问控制MAC地址表规模的装置，其特征在于，包括：接收模块、转换模块、查询模块和广播模块，其中，
所述接收模块，用于接收以太报文；
所述转换模块，用于将所述接收模块接收到的以太报文的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的网络地址；
所述查询模块，用于根据所述转换模块处理得到的该以太报文的目的网络地址查询MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文；如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则由所述广播模块将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。
采用本发明实施方式的技术方案，可使城域网(汇聚网)中的MAC地址数量大幅度减少，MAC地址表规模相应也大幅度减少；而且无额外的开销，不占用额外的带宽；并且与现有MAC地址划分规则和以太网设备兼容。
附图说明
图1为本发明一个实施方式的减小MAC地址表规模的方法流程图；
图2为本发明一个实施方式的MAC地址转换的方法示意图；
图3为本发明一个实施方式的MAC地址表的格式；
图4为本发明一个实施方式的MAC地址转换的方法示意图；
图5为本发明一个实施方式的减小MAC地址表规模的方法流程图；
图6为本发明一个实施方式的MAC地址转换的方法示意图；
图7为本发明一个实施方式的MAC地址表的格式；
图8为本发明一个实施方式的减小MAC地址表规模的装置的结构示意图；
图9为本发明一个实施方式的减小MAC地址表规模的装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式来说明本发明的实现过程。
本发明实施方式通过对MAC地址进行网段划分，根据网络地址进行MAC地址学习和转发，从而减小MAC地址表的规模。
本发明的一个实施方式针对目前广泛采用的MinM和PBB-TE技术存在的问题提出了一种减小MAC地址表规模的方法，该方法主要通过网段划分来实现。目前使用的MAC地址长度为48位，本实施方式在此基础上引入地址掩码的概念，将48位的MAC地址区分为网络地址和主机地址，网络地址和主机地址的长度取决于掩码的长度，在以太网设备上仅针对网络地址进行地址学习，忽略主机地址的不同。该实施方式的减小MAC地址表规模的方法如图1所示，包括：
S11、将接收到的以太报文的目的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的目的网络地址。
如图2所示，48位的目的MAC地址00-1E-90-A4-85-8C被划分为网络地址和主机地址两部分，前24位为网络地址，后24位为主机地址，将该目的MAC地址00-1E-90-A4-85-8C与预先设置的掩码，比如FF-FF-FF-00-00-00，进行与操作，得到该目的MAC地址的目的网络地址：00-1E-90-00-00-00。
S12、根据步骤S11得到的该以太报文的目的网络地址查MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，如果查到目的该网络地址则转步骤S14，否则转步骤S13，所述MAC地址表的格式如图3所示，该MAC地址表包括一个或多个MAC地址、以及每个MAC地址对应的出接口。MAC地址表可以通过学习获得。
S13、如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。
S14、如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文。
目前，现网设备的MAC地址划分规则为：0-23位是由厂家自己分配，24-47位是由IEEE统一为厂商分配的。也就是说，每一台设备的MAC地址都是出厂时就已经确定了的，因此无法根据网络部署的需要来调整MAC地址的规划。为了与现在的MAC地址划分规则兼容，本发明的另一实施方式中，在接入网和汇聚网之间设置转换设备，将接入网侧的设备的MAC地址一对一的转换为统一规划的虚拟MAC地址。所述汇聚网包括多台以太设备，转换设备与以太设备即终端设备相连接。如图4所示，转换设备将接入网侧的MAC地址与预先设置的掩码，比如FF-FF-FF-00-00-00，进行与操作，得到该MAC地址的虚拟MAC地址，该地址类似于前述实施例中的虚拟网络地址。
在转换MAC地址的过程中有可能出现转换后的虚拟MAC地址重复的情况，如图4的转换设备A在将MAC地址00-1E-90-A4-85-8C和00-E0-FC-A4-85-8C转换为虚拟MAC地址00-00-01-00-00-00的过程中会出现虚拟MAC地址的网络地址重复的情况。
在这种情况下，本发明的一个实施方式减小MAC地址表规模的方法的流程如图5所示，该方法包括：
S51、将接收到的以太报文的目的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的虚拟MAC地址。
S52、确定转换后的虚拟MAC地址是否与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址相同，如果相同，则转步骤S53。如果不同，则转S54。
S53、处理该以太报文的虚拟MAC地址，使之与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址不相同，但网络地址相同。处理完S53后转S54处理。
可选地，在转换MAC地址的过程中有可能出现转换后的MAC地址重复的情况，如图4转换设备A在将MAC地址00-1E-90-A4-85-8C和00-E0-FC-A4-85-8C为网络地址00-00-01-00-00-00的过程中会出现转换后得到的虚拟MAC地址的网络地址重复的情况，这种情况下转换设备A将这两个MAC地址中任意一个，比如00-E0-FC-A4-85-8C进行加1操作，从而避免地址重复的问题。
S54、根据得到的该以太报文的目的网络地址查MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址。
根据得到的该以太报文的目的网络地址查MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，如果查到目的该网络地址则转步骤S55，否则转步骤S56，所述MAC地址表的格式如图3所示，该MAC地址表包括一个或多个MAC地址、以及每个MAC地址对应的出接口。
S55、如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文。
S56、如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。
对于转换后的虚拟MAC地址的网络地址存在重复的情况，可选地，也可以采用多对一的MAC地址转换方法，如图6所示，对以太设备，比如以太网交换机的二层转发行为进行扩充，在以太设备进行MAC地址学习时，也对收到的报文的源IP地址进行同步学习，将源IP地址学习到MAC地址表中，并对转发的二层报文进行源MAC地址替换，替换为网段MAC地址。因为引入了IP地址作区分，因此在这种情况下“转换后的虚拟MAC地址”与“虚拟MAC地址的网络地址”是相同的，这样可以最大限度节省网络中以太设备的MAC表空间。这种情况下，MAC地址表如图7所示，包括网段MAC地址、该网段MAC地址对应的IP地址及该网段MAC地址对应的出接口。比如网段MAC地址00-1E-90-A4-85-8C对应IP地址192.168.100.101及接口1，回程报文，在以太设备，比如交换机上，如果以太报文的多个目的MAC地址为交换机的本机网段MAC地址，则交换机可以使用目的IP地址信息，从MAC地址表中查询MAC地址学习信息，还原用户侧的MAC地址，从而避免了地址重复的问题。
如图8所示，本实施例的一种减小MAC地址表规模的装置包括：接收模块810、转换模块811、查询模块812和广播模块813，其中，
接收模块810，用于接收以太报文；
转换模块811，用于将接收模块810接收到的以太报文的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的网络地址。具体操作方式如图2及其对应的描述。
查询模块812，用于根据转换模块811处理得到的该以太报文的目的网络地址查询MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文；如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则由广播模块813将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。
如图9所示，本实施例的一种减小MAC地址表规模的装置包括：接收模块910、转换模块911、查询模块912、广播模块913、确定模块915和异化模块916，其中，
接收模块910，用于接收以太报文；
转换模块911，用于将接收模块910接收到的以太报文的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的网络地址。具体操作方式如图2及其对应的描述。
确定模块915，用于确定经转换模块911转换后的虚拟MAC地址是否与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址相同，如果相同，则转异化模块916处理，以使得该以太报文的虚拟MAC地址与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址不相同，但是网络地址相同，处理之后将该以太报文转查询模块912处理。如果经转换模块911转换后的虚拟MAC地址与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址不同，则转查询模块912处理。
查询模块912，用于根据确定模块915处理得到的该以太报文的目的网络地址查询MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文；如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则由广播模块913将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。
采用本发明实施方式的技术方案，可使城域网(汇聚网)中的MAC地址数量大幅度减少，MAC地址表规模相应也大幅度减少；而且无额外的开销，不占用额外的带宽；并且与现有MAC地址划分规则和以太网设备兼容。
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揭露的技术范围和不脱离本发明的技术思想范围内，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 (4)

1.一种减少介质访问控制MAC地址表规模的方法，其特征在于，包括：
将接收到的以太报文的目的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的目的网络地址；
根据得到的该以太报文的目的网络地址查询MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址；
如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文；
如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将接收到的以太报文的目的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的目的网络地址之后，根据得到的该以太报文的目的网络地址查询MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址之前，还包括：
确定转换后的虚拟MAC地址是否与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址相同，如果相同，处理该以太报文的虚拟MAC地址，使该转换后的虚拟MAC地址与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址不相同，但网络地址相同。
3.一种减少介质访问控制MAC地址表规模的装置，其特征在于，包括：接收模块、转换模块、查询模块和广播模块，其中，
所述接收模块，用于接收以太报文；
所述转换模块，用于将所述接收模块接收到的以太报文的MAC地址与预先设置的掩码进行与操作以得到该目的MAC地址的网络地址；
所述查询模块，用于根据所述转换模块处理得到的该以太报文的目的网络地址查询MAC地址表，确定是否在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，如果在MAC地址表中查到该以太报文的目的网络地址，则根据查到的出接口转发该以太报文；如果该以太报文的目的网络地址在MAC地址表中没有查到，则由所述广播模块将该以太报文的目的MAC地址在除接收到该以太报文的接口以外的所有接口上广播，并将该以太报文的目的MAC地址和接收到该以太报文的接口加入MAC地址表。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该装置还包括：确定模块和异化模块，其中，
所述确定模块，用于确定经所述转换模块转换后的虚拟MAC地址是否与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址相同，如果相同，则转所述异化模块处理，以使得该以太报文的虚拟MAC地址与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址不相同，但是网络地址相同，处理之后将该以太报文转所述查询模块处理；如果经所述转换模块转换后的虚拟MAC地址与MAC地址表中的其他以太报文的虚拟MAC地址不同，则转所述查询模块处理。
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