CN102316028A - 发送因特网协议分组的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种发送IP分组的方法，包括：路由器的控制平面通过PPPoE获取第一网元的IP地址和MAC地址；该路由器的控制平面将该第一网元的IP地址下送至路由转发表，生成第一表项；该路由器的控制平面将该第一网元的IP地址以及MAC地址下送至ARP缓存表，生成第二表项；该路由器向该路由器的邻居路由器发布路由消息；收到该邻居路由器转发的源IP地址为第二网元的第一IP分组；该路由器根据第一表项以及第二表项转发该第一IP分组。此外，本发明实施例还提供了相应的装置。通过本发明实施例提供的发送IP分组的方法及装置，本端设备通过路由器和远端设备通信，路由器不需要通过路由协议发现本端设备，并根据路由消息提供的信息在路由转发表中动态建立并维护目的IP地址为本端设备的表项，降低了路由器的开销。

Description

发送因特网协议分组的方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及发送因特网协议分组的方法及装置。
背景技术
当前，因特网将很多处于不同地域的网元连接起来。为减小网络的规模，降低管理和维护的成本，路由器将整个网络划分为不同的网段，处于同一网段内的网元可以进行通信，处于不同网段的网元不能直接进行通信，而是需要路由器对因特网协议(Internet Protocol，IP)分组进行转发。通过运行路由协议，例如内部网关协议(Internal Gateway Protocol，IGP)和边界网关协议(Border Gateway Protocol，BGP)，处于不同网段的网元实现了相互通信。
发明人发现现有技术存在如下问题：
本端设备通过路由器和与本端设备不在同一网段的远端设备通信，路由器需要通过路由协议发现本端设备，并根据路由消息提供的信息在路由转发表中动态建立并维护目的IP地址为本端设备的表项，增加了路由器的开销。
发明内容
本发明实施例提供发送IP分组的方法及装置，网元与外网进行通信时，网元不需要运行路由协议，从而降低了网元的开销。
一方面，本发明实施例提供的一种发送因特网协议IP分组的方法，包括：
路由器的控制平面通过以太网上的点对点协议PPPoE获取第一网元的IP地址和媒体接入控制MAC地址；
该路由器的控制平面将该第一网元的IP地址下送至该路由器的数据平面的路由转发表，生成第一表项，该第一表项的目的IP地址为该第一网元的IP地址，该第一表项的下一跳IP地址为该第一网元的IP地址；
该路由器的控制平面将该第一网元的IP地址以及MAC地址下送至该路由器的数据平面的地址解析协议ARP缓存表，生成第二表项，该第二表项的目的IP地址为该第一网元的IP地址，该第二表项的目的MAC地址为该第一网元的MAC地址；
该路由器向该路由器的邻居路由器发布路由消息，该路由消息中包含该第一网元的IP地址；
收到该邻居路由器转发的第一IP分组，该第一IP分组的源IP地址为第二网元的IP地址，该第一IP分组的目的IP地址为该第一网元的IP地址，该第二网元的IP地址与该第一网元的IP地址处于不同网段；
该路由器根据该第一IP分组的目的IP地址查找该第一表项，该路由器根据该第一表项的下一跳IP地址查找该第二表项，该路由器根据该第二表项的目的MAC地址转发该第一IP分组。
另一方面，本发明实施例提供的另一种发送IP分组的方法，包括：
第一网元的控制平面通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址；
该第一网元的控制平面将该路由器的IP地址下送至该第一网元的数据平面的路由转发表，生成第三表项，该第三表项的目的IP地址为第一网段地址，该第一网段地址覆盖第二网元的IP地址，该第三表项的下一跳IP地址为该路由器的IP地址，该第二网元的IP地址和该第一网元的IP地址处于不同网段；
该第一网元的控制平面将该路由器的IP地址以及MAC地址下送至该第一网元的数据平面的ARP缓存表，生成第四表项，该第四表项的目的IP地址为该路由器的IP地址，该第四表项的目的MAC地址为该路由器的MAC地址；
该第一网元通过该路由器向该第二网元发送第二IP分组，该第一网元根据该第二IP分组的目的IP地址查找该第三表项，该第一网元根据该第三表项的下一跳IP地址查找该第四表项，该第一网元根据该第四表项的目的MAC地址发送该第二IP分组，该第二IP分组的目的IP地址为该第二网元的IP地址。
又一方面，本发明实施例提供的一种发送IP分组的装置，包括：
第一获取单元，路由器的控制平面用于通过PPPoE获取第一网元的IP地址和MAC地址；
第一表项生成单元，该路由器的控制平面用于将该第一网元的IP地址下送至该路由器的数据平面的路由转发表，生成第一表项，该第一表项的目的IP地址为该第一网元的IP地址，该第一表项的下一跳IP地址为该第一网元的IP地址；
第二表项生成单元，该路由器的控制平面用于将该第一网元的IP地址以及MAC地址下送至该路由器的数据平面的地址解析协议ARP缓存表，生成第二表项，该第二表项的目的IP地址为该第一网元的IP地址，该第二表项的目的MAC地址为该第一网元的MAC地址；
路由消息发布单元，该路由器用于向该路由器的邻居路由器发布路由消息，该路由消息中包含该第一网元的IP地址；
接收单元，用于接收该邻居路由器转发的第一IP分组，该第一IP分组的源IP地址为第二网元的IP地址，该第一IP分组的目的IP地址为该第一网元的IP地址，该第二网元的IP地址与该第一网元的IP地址处于不同网段；
第一发送器，该路由器用于根据该第一IP分组的目的IP地址查找该第一表项，该路由器根据该第一表项的下一跳IP地址查找该第二表项，该路由器根据该第二表项的目的MAC地址转发该第一IP分组。
又一方面，本发明实施例提供的另一种发送IP分组的装置，包括：
第二获取单元，第一网元的控制平面用于通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址；
第三表项生成单元，该第一网元的控制平面用于将该路由器的IP地址下送至该第一网元的数据平面的路由转发表，生成第三表项，该第三表项的目的IP地址为第一网段地址，该第一网段地址覆盖第二网元的IP地址，该第三表项的下一跳IP地址为该路由器的IP地址，该第二网元的IP地址和该第一网元的IP地址处于不同网段；
第四表项生成单元，该第一网元的控制平面用于将该路由器的IP地址以及MAC地址下送至该第一网元的数据平面的ARP缓存表，生成第四表项，该第四表项的目的IP地址为该路由器的IP地址，该第四表项的目的MAC地址为该路由器的MAC地址；
第二发送器，该第一网元用于通过该路由器向该第二网元发送第二IP分组，该第一网元根据该第二IP分组的目的IP地址查找该第三表项，该第一网元根据该第三表项的下一跳IP地址查找该第四表项，该第一网元根据该第四表项的目的MAC地址发送该第二IP分组，该第二IP分组的目的IP地址为该第二网元的IP地址。
可见，通过本发明实施例提供的发送IP分组的方法及装置，本端设备通过路由器和与本端设备不在同一网段的远端设备通信，路由器不需要通过路由协议发现接入设备，并根据路由消息提供的信息在路由转发表中动态建立并维护目的IP地址为本端设备的表项，从而降低了路由器的开销。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供发送IP分组的方法及装置应用于某一场景的组网结构图；
图2是本发明实施例提供的一种发送IP分组的方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种发送IP分组的方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的一种发送IP分组的装置的示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种发送IP分组的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了发送IP分组的方法及装置，本端设备通过路由器和与本端设备不在同一网段的远端设备通信，路由器不需要通过路由协议发现本端设备，并根据路由消息提供的信息在路由转发表中动态建立并维护目的IP地址为本端设备的表项，从而降低了路由器的开销。图1为本发明实施例某一应用场景的组网结构图。
图1的组网结构图包括三个网元以及因特网，三个网元分别是手机、基站以及路由器。手机与基站建立了无线链路，基站与路由器建立了有线链路，路由器接入到因特网。手机可以通过基站以及路由器对因特网进行访问。
实施例一：
本发明实施例提供了一种发送IP分组的方法，可以用于移动IP场景中，参见图2，图2是本发明实施例提供的发送IP分组的方法的流程图，该方法包括：
201：路由器的控制平面通过以太网上的点对点协议PPPoE获取第一网元的IP地址和媒体接入控制MAC地址。
具体实现时，第一网元可以是固定网元或者移动网元。其中，固定网元可以是路由器或者交换机。移动网元可以是移动终端或者虚拟机。移动终端可以是手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)或者便携个人电脑(Portable Personal Computer，Portable PC)。第一网元可以和路由器直连。第一网元也可以通过IP层接入设备和路由器相连。路由器的控制平面通过以太网上的点对点协议(Point-to-Point Protocol over Ethernet，PPPoE)获取第一网元的IP地址以及媒体接入控制(Media Access Control，MAC)地址。具体实现时，第一网元可以在广播域内广播PPPoE定义的发现(discovery)报文。路由器处于第一网元的广播域。discovery报文中承载第一网元的IP地址以及MAC地址。路由器收到discovery报文后，可以向第一网元发送响应报文。该响应报文中可以承载路由器的IP地址以及MAC地址。
另外，可以通过扩展现有协议获取第一网元的IP地址以及MAC地址。例如，可以扩展现有的动态主机配置协议(Dynamic Host ConfigurationProtocol，DHCP)。例如，可以将DHCP的一个保留的选项(Option)类型定义为一个新的地址获取协议。路由器可以通过这个新的地址获取协议获取第一网元的IP地址以及MAC地址。具体实现时，该保留的Option类型可以包含5个字段，分别是子类型(subtype)、源IP地址、源MAC地址、目的IP地址、目的MAC地址。subtype可以包括2个类型。当subtype的值为1时，DHCP报文为首次报文；当subtype的值为2时，DHCP报文为第二次报文。路由器在广播域内广播首次discovery报文。第一网元处于该广播域。第一网元收到该discovery报文后，向路由器返回对应的响应报文。首次discovery报文的源MAC地址为路由器的MAC地址。首次discovery报文对应的响应报文的源MAC地址为第一网元的MAC地址，源IP地址为第一网元的IP地址，目的MAC地址为路由器的MAC地址，目的IP地址为路由器的IP地址。其中，首次discovery报文对应的响应报文的目的IP地址是第一网元为路由器分配的。路由器收到首次discovery报文对应的响应报文后，向第一网元发出第二次discovery报文。第二次discovery报文的源MAC地址、源IP地址、目的MAC地址、目的IP地址分别是路由器的MAC地址、路由器的IP地址、第一网元MAC地址以及第一网元的IP地址。第一网元收到第二次discovery报文后，分别对第二次discovery报文的源MAC地址、源IP地址、目的MAC地址、目的IP地址进行核对。如果源MAC地址、源IP地址、目的MAC地址、目的IP地址分别为路由器的MAC地址、路由器的IP地址、第一网元的MAC地址以及第一网元的IP地址，第一网元向路由器返回相应的响应报文。这样，路由器就通过扩展后的DHCP获得第一网元的IP地址以及MAC地址。同时，第一网元也获得路由器的IP地址以及MAC地址。
第一网元的IP地址可以是第一网元的接口的IP地址，也可以是第一网元的业务的IP地址。所述业务可以是第一网元的视频流业务，也可以是第一网元的音频流业务。当第一网元的IP地址是第一网元的接口的IP地址时，第一网元的接口可以是物理接口，也可以是逻辑接口。所述逻辑接口可以是环回(Loopback)接口，或者隧道(Tunnel)接口。所述隧道可以是第二层协议(Layer 2 Tunneling Protocol，L2TP)隧道、通用路由封装协议(GenericRoute Encapsulation，GRE)隧道或者多协议标签交换(Multi-Protocol LabelSwitching，MPLS)隧道。
第一网元的MAC地址可以是第一网元的接口的MAC地址。第一网元的接口的MAC地址可以是第一网元的物理接口的MAC地址，也可以是第一网元的逻辑接口的MAC地址。当第一网元的MAC地址是第一网元的逻辑接口的MAC地址时，所述逻辑接口可以是虚拟以太网(Virtual Ethernet，VE)接口，也可以是第一网元的物理接口对应的子接口。所述子接口可以根据第一网元的物理接口的IP地址以及虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)标签确定。
参见图1，手机为第一网元。路由器的控制平面通过PPPoE获取手机的的IP地址以及MAC地址。手机通过基站和路由器相连。
202：该路由器的控制平面将该第一网元的IP地址下送至该路由器的数据平面的路由转发表，生成第一表项，该第一表项的目的IP地址为该第一网元的IP地址，该第一表项的下一跳IP地址为该第一网元的IP地址。
路由器的控制平面将第一网元的IP地址下送至该第一网元的数据平面的路由转发表，使第一网元的路由转发表中具有了第一表项。第一表项的目的IP地址为第一网元的IP地址，第一表项的下一跳IP地址为第一网元的IP地址。这样，路由器转发目的IP地址为第一网元的IP地址的IP分组时，可以通过查询第一表项获得下一跳IP地址。
参见图1，路由器的控制平面将手机的IP地址下送至路由器的数据平面的路由转发表。
203：该路由器的控制平面将该第一网元的IP地址以及MAC地址下送至该路由器的数据平面的地址解析协议ARP缓存表，生成第二表项。该第二表项的目的IP地址为该第一网元的IP地址。该第二表项的目的MAC地址为该第一网元的MAC地址。
路由器的控制平面将第一网元的IP地址以及MAC地址下送至该路由器的数据平面的地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)缓存表，使得第一网元的ARP缓存表具备了第二表项，第二表项的目的IP地址为第一网元的IP地址。第二表项的目的MAC地址为第一网元的MAC地址。这样，路由器转发下一跳IP地址为第一网元的IP地址的IP分组时，可以通过第二表项获得下一跳MAC地址。
参见图1，路由器的控制平面将手机的IP地址以及MAC下送至路由器的数据平面的ARP缓存表。
204：该路由器向该路由器的邻居路由器发布路由消息。该路由消息中包含该第一网元的IP地址。
路由器向邻居路由器发布路由消息，路由消息中包含第一网元的IP地址。这样，邻居路由器转发目的IP地址为第一网元的IP地址的IP分组时，可以通过邻居路由器的路由转发表获得该IP分组的下一跳IP地址。路由器向邻居路由器发布路由消息，可以通过路由协议向邻居路由器发布路由消息。具体可以是通过BGP发布路由消息，也可以是通过IGP发布路由消息。
参见图1，路由器通过BGP向邻居路由器发布路由消息，该路由器消息中包含手机的IP地址。这样，邻居路由器转发目的IP地址为手机的IP地址的IP分组时，可以通过邻居路由器的路由转发表获得该IP分组的下一跳IP地址。
205：收到该邻居路由器转发的第一IP分组。该第一IP分组的源IP地址为第二网元的IP地址。该第一IP分组的目的IP地址为该第一网元的IP地址。该第二网元的IP地址与该第一网元的IP地址处于不同网段。
邻居路由器查询路由转发表，将第一IP分组转发到路由器。路由器收到第一IP分组。路由器收到邻居路由器转发的第一IP分组。第一IP分组的目的IP地址为第一网元的IP地址。第一IP分组的源IP地址为第二网元的IP地址。第二网元与第一网元处于不同网段。具体实现时，可以是第一网元和第二网元分别处于因特网协议版本4(Internet Protocol version 4，IPv4)网络的不同网段，也可以是第一网元和第二网元分别处于因特网协议版本6(Internet Protocol version 6，IPv6)网络的不同网段。
参见图1，服务器为第二网元。服务器通过因特网与邻居路由器相连。服务器与手机处于不同网段。服务器通过因特网向手机发送第一IP分组。第一IP分组的目的IP地址为手机的IP地址。邻居路由器收到第一IP分组。
206：该路由器根据该第一IP分组的目的IP地址查找该第一表项。该路由器根据该第一表项的下一跳IP地址查找该第二表项。该路由器根据该第二表项的目的MAC地址转发该第一IP分组。
路由器根据第一IP分组的目的IP地址查找第一表项。路由器根据第一表项的下一跳IP地址查找第二表项。路由器根据第二表项的目的MAC地址发送第一IP分组。
参见图1，路由器根据第一IP分组的目的IP地址查找第一表项。路由器根据第一表项的下一跳IP地址查找第二表项。路由器根据第二表项的目的MAC地址发送第一IP分组。这样，手机可以收到服务器发送的第一IP分组。
可见，通过本发明实施例提供的发送IP分组的方法，路由器通过PPPoE协议获得了本端设备的IP地址以及MAC地址。路由器根据本端设备的IP地址以及MAC地址，建立了相应的路由转发表的表项以及ARP缓存表的表项。与本端设备不在同一网段的远端设备可以通过路由器向本端设备发送IP分组。路由器通过PPPoE协议获得了本端设备的IP地址以及MAC地址。这样，路由器不需要通过路由协议发现本端设备，并根据路由消息提供的信息在路由转发表中动态建立并维护目的IP地址为本端设备的表项，从而降低了路由器的开销。
另外，通过本发明实施例提供的发送IP分组的方法，路由器通过PPPoE协议获得本端设备的IP地址以及MAC地址。发送IP分组的方法没有对本端设备的IP地址有特别的要求和限定。因此本端设备的IP地址可以是特定网段的IP地址，并且可以保持不变。这意味着，当本端设备是移动网元时，跨越不同的网段的本端设备可以使用固定IP地址与远端设备通信。
可选的，
该第一网元的IP地址为该第一网元的第一接口的IP地址，该第一网元的MAC地址为该第一网元的第一接口的MAC地址，该路由器通过该第一接口和该第一网元进行通信。
可选的，
该路由器的控制平面通过PPPoE获取第一网元的IP地址和媒体接入控制MAC地址具体包括：
该路由器接收该第一网元发送的发现discovery报文，该discovery报文中承载了该第一网元的IP地址以及第一网元的MAC地址。
可选的，
该路由器和该第一网元通过IP层网络接入设备相连。
IP层网络接入设备可以透传IP分组。IP层网络接入设备可以是基站。
参见图1，基站是IP层网络接入设备。路由器和手机通过基站连接。
实施例二：
本发明实施例提供了另一种发送IP分组的方法，可以用于移动IP场景中，参见图3，图3是本发明实施例提供的发送IP分组的方法的流程图，该方法包括：
301：第一网元的控制平面通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址。
关于第一网元的控制平面通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址，具体请参考实施例一中的201。
路由器的IP地址可以是路由器的接口的IP地址，也可以是路由器的业务的IP地址。所述业务可以是路由器的视频流业务，也可以是路由器的音频流业务。当路由器的IP地址是路由器的接口的IP地址时，路由器的接口可以是物理接口，也可以是逻辑接口。所述逻辑接口可以是环回接口，或者隧道接口。所述隧道可以是L2TP隧道、GRE隧道或者MPLS隧道。
路由器的MAC地址可以是路由器的接口的MAC地址。路由器的接口的MAC地址可以是路由器的物理接口的MAC地址，也可以是路由器的逻辑接口的MAC地址。当路由器的MAC地址是路由器的逻辑接口的MAC地址时，所述逻辑接口可以是VE接口，也可以是路由器的物理接口对应的子接口。所述子接口可以根据路由器的物理接口的IP地址以及虚拟局域网VLAN标签确定。
302：该第一网元的控制平面将该路由器的IP地址下送至该第一网元的数据平面的路由转发表，生成第三表项。该第三表项的目的IP地址为第一网段地址。该第一网段地址覆盖第二网元的IP地址。该第三表项的下一跳IP地址为该路由器的IP地址。该第二网元的IP地址和该第一网元的IP地址处于不同网段。
第一网元的控制平面将路由器的IP地址下送至该第一网元的数据平面的路由转发表，生成第三表项。第三表项的目的IP地址为第一网段地址，该第一网段地址覆盖第二网元的IP地址。生成第三表项的过程与生成第一表项的过程类似。具体请参考实施例一中的202。
303：该第一网元的控制平面将该路由器的IP地址以及MAC地址下送至该第一网元的数据平面的ARP缓存表，生成第四表项，该第四表项的目的IP地址为该路由器的IP地址，该第四表项的目的MAC地址为该路由器的MAC地址；
该第一网元的控制平面将该路由器的IP地址以及MAC地址下送至该第一网元的数据平面的ARP缓存表，生成第四表项。该第四表项的目的IP地址为该路由器的IP地址。该第四表项的目的MAC地址为该路由器的MAC地址。生成第四表项的过程与生成第二表项的过程类似。具体请参考实施例一中的203。
304：该第一网元通过该路由器向该第二网元发送第二IP分组，该第一网元根据该第二IP分组的目的IP地址查找该第三表项，该第一网元根据该第三表项的下一跳IP地址查找该第四表项，该第一网元根据该第四表项的目的MAC地址发送该第二IP分组，该第二IP分组的目的IP地址为该第二网元的IP地址。
该第一网元根据该第二IP分组的目的IP地址查找该第三表项，该第一网元根据该第三表项的下一跳IP地址查找该第四表项，该第一网元根据该第四表项的目的MAC地址发送该第二IP分组。第一网元发送第二IP分组的过程与路由器转发第一IP分组的过程类似。具体请参考实施例一中的206。
可见，通过本发明实施例提供的发送IP分组的方法，本端设备通过PPPoE协议获得了路由器的IP地址以及MAC地址。本端设备根据路由器的IP地址以及MAC地址，建立了相应的路由转发表的表项以及ARP缓存表的表项。本端设备可以通过路由器向与本端设备不在同一网段的远端设备发送IP分组。本端设备通过PPPoE协议获得了路由器的IP地址以及MAC地址。这样，本端设备不需要通过路由协议发现路由器，并根据路由消息提供的信息在本端设备的路由转发表中动态建立并维护目的IP地址为远端设备的表项，从而降低了本端设备的开销。
另外，通过本发明实施例提供的发送IP分组的方法，本端设备通过PPPoE协议获得路由器的IP地址以及MAC地址。发送IP分组的方法没有对本端设备的IP地址有特别的要求和限定。因此本端设备的IP地址可以是特定网段的IP地址，并且可以保持不变。这意味着，当本端设备是移动网元时，跨越不同的网段的本端设备可以使用固定IP地址与远端设备通信。
可选的，
该路由器的IP地址为该路由器的第二接口的IP地址。该路由器的MAC地址为该路由器的第二接口的MAC地址，该第一网元通过该第二接口和该路由器进行通信。
可选的，
该路由器和该第一网元通过IP层网络接入设备相连。
参见图1，基站是IP层网络接入设备。路由器和手机通过基站连接。
实施例三：
本发明实施例提供了一种发送IP分组的装置，可以用于移动IP场景中。该发送IP分组的装置可以是图1中的路由器。参见图4，图4是本发明实施例提供的发送IP分组的装置的示意图；该装置包括：
第一获取单元401，路由器的控制平面用于通过PPPoE获取第一网元的IP地址和MAC地址。
具体实现时，第一网元可以是固定网元或者移动网元。其中，固定网元可以是路由器或者交换机。移动网元可以是移动终端或者虚拟机。移动终端可以是手机、PDA或者Portable PC。第一网元可以和路由器直连。第一网元也可以通过IP层接入设备和路由器相连。路由器的控制平面通过PPPoE获取第一网元的IP地址以及MAC地址。具体实现时，第一网元可以在广播域内广播PPPoE定义的discovery报文。路由器处于第一网元的广播域。discovery报文中承载第一网元的IP地址以及MAC地址。路由器收到discovery报文后，可以向第一网元发送响应报文。该响应报文中可以承载路由器的IP地址以及MAC地址。
另外，可以通过扩展现有协议获取第一网元的IP地址以及MAC地址。例如，可以扩展现有的DHCP。例如，可以将DHCP的一个保留的Option类型定义为一个新的地址获取协议。路由器可以通过这个新的地址获取协议获取第一网元的IP地址以及MAC地址。具体实现时，该保留的Option类型可以包含5个字段，分别是subtype、源IP地址、源MAC地址、目的IP地址、目的MAC地址。subtype可以包括2个类型。当subtype的值为1时，DHCP报文为首次报文；当subtype的值为2时，DHCP报文为第二次报文。路由器在广播域内广播首次discovery报文。第一网元处于该广播域。第一网元收到该discovery报文后，向路由器返回对应的响应报文。首次discovery报文的源MAC地址为路由器的MAC地址。首次discovery报文对应的响应报文的源MAC地址为第一网元的MAC地址，源IP地址为第一网元的IP地址，目的MAC地址为路由器的MAC地址，目的IP地址为路由器的IP地址。其中，首次discovery报文对应的响应报文的目的IP地址是第一网元为路由器分配的。路由器收到首次discovery报文对应的响应报文后，向第一网元发出第二次discovery报文。第二次discovery报文的源MAC地址、源IP地址、目的MAC地址、目的IP地址分别是路由器的MAC地址、路由器的IP地址、第一网元MAC地址以及第一网元的IP地址。第一网元收到第二次discovery报文后，分别对第二次discovery报文的源MAC地址、源IP地址、目的MAC地址、目的IP地址进行核对。如果源MAC地址、源IP地址、目的MAC地址、目的IP地址分别为路由器的MAC地址、路由器的IP地址、第一网元的MAC地址以及第一网元的IP地址，第一网元向路由器返回相应的响应报文。这样，路由器就通过扩展后的DHCP获得第一网元的IP地址以及MAC地址。同时，第一网元也获得路由器的IP地址以及MAC地址。
第一网元的IP地址可以是第一网元的接口的IP地址，也可以是第一网元的业务的IP地址。所述业务可以是第一网元的视频流业务，也可以是第一网元的音频流业务。当第一网元的IP地址是第一网元的接口的IP地址时，第一网元的接口可以是物理接口，也可以是逻辑接口。所述逻辑接口可以是环回接口，或者隧道接口。所述隧道可以是L2TP隧道、GRE隧道或者MPLS隧道。
第一网元的MAC地址可以是第一网元的接口的MAC地址。第一网元的接口的MAC地址可以是第一网元的物理接口的MAC地址，也可以是第一网元的逻辑接口的MAC地址。当第一网元的MAC地址是第一网元的逻辑接口的MAC地址时，所述逻辑接口可以是VE接口，也可以是第一网元的物理接口对应的子接口。所述子接口可以根据第一网元的物理接口的IP地址以及VLAN标签确定。
参见图1，手机为第一网元。路由器的控制平面通过PPPoE获取手机的的IP地址以及MAC地址。手机通过基站和路由器相连。
第一表项生成单元402，该路由器的控制平面用于将该第一网元的IP地址下送至该路由器的数据平面的路由转发表，生成第一表项。该第一表项的目的IP地址为该第一网元的IP地址。该第一表项的下一跳IP地址为该第一网元的IP地址。
路由器的控制平面将第一网元的IP地址下送至该第一网元的数据平面的路由转发表，使第一网元的路由转发表中具有了第一表项。第一表项的目的IP地址为第一网元的IP地址，第一表项的下一跳IP地址为第一网元的IP地址。这样，路由器转发目的IP地址为第一网元的IP地址的IP分组时，可以通过查询第一表项获得下一跳IP地址。
参见图1，路由器的控制平面将手机的IP地址下送至路由器的数据平面的路由转发表。
第二表项生成单元403，该路由器的控制平面用于将该第一网元的IP地址以及MAC地址下送至该路由器的数据平面的地址解析协议ARP缓存表，生成第二表项。该第二表项的目的IP地址为该第一网元的IP地址。该第二表项的目的MAC地址为该第一网元的MAC地址。
路由器的控制平面将第一网元的IP地址以及MAC地址下送至该路由器的数据平面的ARP缓存表，使得第一网元的ARP缓存表具备了第二表项，第二表项的目的IP地址为第一网元的IP地址。第二表项的目的MAC地址为第一网元的MAC地址。这样，路由器转发下一跳IP地址为第一网元的IP地址的IP分组时，可以通过第二表项获得下一跳MAC地址。
参见图1，路由器的控制平面将手机的IP地址以及MAC下送至路由器的数据平面的ARP缓存表。
路由消息发布单元404，该路由器用于向该路由器的邻居路由器发布路由消息。该路由消息中包含该第一网元的IP地址。
路由器向邻居路由器发布路由消息，路由消息中包含第一网元的IP地址。这样，邻居路由器转发目的IP地址为第一网元的IP地址的IP分组时，可以通过邻居路由器的路由转发表获得该IP分组的下一跳IP地址。路由器向邻居路由器发布路由消息，可以通过路由协议向邻居路由器发布路由消息。具体可以是通过BGP发布路由消息，也可以是通过IGP发布路由消息。
参见图1，路由器通过BGP向邻居路由器发布路由消息，该路由器消息中包含手机的IP地址。这样，邻居路由器转发目的IP地址为手机的IP地址的IP分组时，可以通过邻居路由器的路由转发表获得该IP分组的下一跳IP地址。
接收单元405，用于接收该邻居路由器转发的第一IP分组。该第一IP分组的源IP地址为第二网元的IP地址。该第一IP分组的目的IP地址为该第一网元的IP地址。该第二网元的IP地址与该第一网元的IP地址处于不同网段。
邻居路由器查询路由转发表，将第一IP分组转发到路由器。路由器收到第一IP分组。路由器收到邻居路由器转发的第一IP分组。第一IP分组的目的IP地址为第一网元的IP地址。第一IP分组的源IP地址为第二网元的IP地址。第二网元与第一网元处于不同网段。具体实现时，可以是第一网元和第二网元分别处于IPv4网络的不同网段，也可以是第一网元和第二网元分别处于IPv6网络的不同网段。
参见图1，服务器为第二网元。服务器通过因特网与邻居路由器相连。服务器与手机处于不同网段。服务器通过因特网向手机发送第一IP分组。第一IP分组的目的IP地址为手机的IP地址。邻居路由器收到第一IP分组。
第一发送器406，该路由器用于根据该第一IP分组的目的IP地址查找该第一表项。该路由器根据该第一表项的下一跳IP地址查找该第二表项。该路由器根据该第二表项的目的MAC地址转发该第一IP分组。
路由器根据第一IP分组的目的IP地址查找第一表项。路由器根据第一表项的下一跳IP地址查找第二表项。路由器根据第二表项的目的MAC地址发送第一IP分组。
参见图1，路由器根据第一IP分组的目的IP地址查找第一表项。路由器根据第一表项的下一跳IP地址查找第二表项。路由器根据第二表项的目的MAC地址发送第一IP分组。这样，手机可以收到服务器发送的第一IP分组。
可见，通过本发明实施例提供的发送IP分组的装置，路由器通过PPPoE协议获得了本端设备的IP地址以及MAC地址。路由器根据本端设备的IP地址以及MAC地址，建立了相应的路由转发表的表项以及ARP缓存表的表项。与本端设备不在同一网段的远端设备可以通过路由器向本端设备发送IP分组。路由器通过PPPoE协议获得了本端设备的IP地址以及MAC地址。这样，路由器不需要通过路由协议发现本端设备，并根据路由消息提供的信息在路由转发表中动态建立并维护目的IP地址为本端设备的表项，从而降低了路由器的开销。
另外，通过本发明实施例提供的发送IP分组的装置，路由器通过PPPoE协议获得本端设备的IP地址以及MAC地址。发送IP分组的装置没有对本端设备的IP地址有特别的要求和限定。因此本端设备的IP地址可以是特定网段的IP地址，并且可以保持不变。这意味着，当本端设备是移动网元时，跨越不同的网段的本端设备可以使用固定IP地址与远端设备通信。
实施例四：
本发明实施例提供了另一种发送IP分组的装置，可以用于移动IP场景中。该发送IP分组的装置可以是图1中的路由器。参见图5，图5是本发明实施例提供的发送IP分组的装置的示意图；该装置包括：
第二获取单元501，第一网元的控制平面用于通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址。
关于第一网元的控制平面通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址，具体请参考实施例二中的301。
路由器的IP地址可以是路由器的接口的IP地址，也可以是路由器的业务的IP地址。所述业务可以是路由器的视频流业务，也可以是路由器的音频流业务。当路由器的IP地址是路由器的接口的IP地址时，路由器的接口可以是物理接口，也可以是逻辑接口。所述逻辑接口可以是环回接口，或者隧道接口。所述隧道可以是L2TP隧道、GRE隧道或者MPLS隧道。
路由器的MAC地址可以是路由器的接口的MAC地址。路由器的接口的MAC地址可以是路由器的物理接口的MAC地址，也可以是路由器的逻辑接口的MAC地址。当路由器的MAC地址是路由器的逻辑接口的MAC地址时，所述逻辑接口可以是VE接口，也可以是路由器的物理接口对应的子接口。所述子接口可以根据路由器的物理接口的IP地址以及虚拟局域网VLAN标签确定。
第三表项生成单元502，该第一网元的控制平面用于将该路由器的IP地址下送至该第一网元的数据平面的路由转发表，生成第三表项。该第三表项的目的IP地址为第一网段地址。该第一网段地址覆盖第二网元的IP地址。该第三表项的下一跳IP地址为该路由器的IP地址。该第二网元的IP地址和该第一网元的IP地址处于不同网段。
第一网元的控制平面将路由器的IP地址下送至该第一网元的数据平面的路由转发表，生成第三表项。第三表项的目的IP地址为第一网段地址，该第一网段地址覆盖第二网元的IP地址。关于生成第三表项的过程请参考实施例二中的302。
第四表项生成单元503，该第一网元的控制平面用于将该路由器的IP地址以及MAC地址下送至该第一网元的数据平面的ARP缓存表，生成第四表项。该第四表项的目的IP地址为该路由器的IP地址。该第四表项的目的MAC地址为该路由器的MAC地址。
该第一网元的控制平面将该路由器的IP地址以及MAC地址下送至该第一网元的数据平面的ARP缓存表，生成第四表项。该第四表项的目的IP地址为该路由器的IP地址。该第四表项的目的MAC地址为该路由器的MAC地址。关于生成第四表项的过程请参考实施例二中的303。
第二发送器504，该第一网元用于通过该路由器向该第二网元发送第二IP分组，该第一网元根据该第二IP分组的目的IP地址查找该第三表项，该第一网元根据该第三表项的下一跳IP地址查找该第四表项，该第一网元根据该第四表项的目的MAC地址发送该第二IP分组，该第二IP分组的目的IP地址为该第二网元的IP地址。
该第一网元根据该第二IP分组的目的IP地址查找该第三表项，该第一网元根据该第三表项的下一跳IP地址查找该第四表项，该第一网元根据该第四表项的目的MAC地址发送该第二IP分组。关于第一网元发送第二IP分组的过程请参考实施例二中的304。
可见，通过本发明实施例提供的发送IP分组的装置，本端设备通过PPPoE协议获得了路由器的IP地址以及MAC地址。本端设备根据路由器的IP地址以及MAC地址，建立了相应的路由转发表的表项以及ARP缓存表的表项。本端设备可以通过路由器向与本端设备不在同一网段的远端设备发送IP分组。本端设备通过PPPoE协议获得了路由器的IP地址以及MAC地址。这样，本端设备不需要通过路由协议发现路由器，并根据路由消息提供的信息在本端设备的路由转发表中动态建立并维护目的IP地址为远端设备的表项，从而降低了本端设备的开销。
另外，通过本发明实施例提供的发送IP分组的装置，本端设备通过PPPoE协议获得路由器的IP地址以及MAC地址。发送IP分组的装置没有对本端设备的IP地址有特别的要求和限定。因此本端设备的IP地址可以是特定网段的IP地址，并且可以保持不变。这意味着，当本端设备是移动网元时，跨越不同的网段的本端设备可以使用固定IP地址与远端设备通信。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种发送因特网协议IP分组的方法，其特征在于：
路由器的控制平面通过以太网上的点对点协议PPPoE获取第一网元的IP地址和媒体接入控制MAC地址；
所述路由器的控制平面将所述第一网元的IP地址下送至所述路由器的数据平面的路由转发表，生成第一表项，所述第一表项的目的IP地址为所述第一网元的IP地址，所述第一表项的下一跳IP地址为所述第一网元的IP地址；
所述路由器的控制平面将所述第一网元的IP地址以及MAC地址下送至所述路由器的数据平面的地址解析协议ARP缓存表，生成第二表项，所述第二表项的目的IP地址为所述第一网元的IP地址，所述第二表项的目的MAC地址为所述第一网元的MAC地址；
所述路由器向所述路由器的邻居路由器发布路由消息，所述路由消息中包含所述第一网元的IP地址；
收到所述邻居路由器转发的第一IP分组，所述第一IP分组的源IP地址为第二网元的IP地址，所述第一IP分组的目的IP地址为所述第一网元的IP地址，所述第二网元的IP地址与所述第一网元的IP地址处于不同网段；
所述路由器根据所述第一IP分组的目的IP地址查找所述第一表项，所述路由器根据所述第一表项的下一跳IP地址查找所述第二表项，所述路由器根据所述第二表项的目的MAC地址转发所述第一IP分组。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
所述第一网元的IP地址为所述第一网元的第一接口的IP地址，所述第一网元的MAC地址为所述第一网元的第一接口的MAC地址，所述路由器通过所述第一接口和所述第一网元进行通信。
3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于：
所述路由器的控制平面通过PPPoE获取第一网元的IP地址和媒体接入控制MAC地址具体包括：
所述路由器接收所述第一网元发送的发现discovery报文，所述discovery报文中承载了所述第一网元的IP地址以及第一网元的MAC地址。
4.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于：
所述路由器和所述第一网元通过IP层网络接入设备相连。
5.一种发送IP分组的方法，其特征在于：
第一网元的控制平面通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址；
所述第一网元的控制平面将所述路由器的IP地址下送至所述第一网元的数据平面的路由转发表，生成第三表项，所述第三表项的目的IP地址为第一网段地址，所述第一网段地址覆盖第二网元的IP地址，所述第三表项的下一跳IP地址为所述路由器的IP地址，所述第二网元的IP地址和所述第一网元的IP地址处于不同网段；
所述第一网元的控制平面将所述路由器的IP地址以及MAC地址下送至所述第一网元的数据平面的ARP缓存表，生成第四表项，所述第四表项的目的IP地址为所述路由器的IP地址，所述第四表项的目的MAC地址为所述路由器的MAC地址；
所述第一网元通过所述路由器向所述第二网元发送第二IP分组，所述第一网元根据所述第二IP分组的目的IP地址查找所述第三表项，所述第一网元根据所述第三表项的下一跳IP地址查找所述第四表项，所述第一网元根据所述第四表项的目的MAC地址发送所述第二IP分组，所述第二IP分组的目的IP地址为所述第二网元的IP地址。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于：
所述路由器的IP地址为所述路由器的第二接口的IP地址。所述路由器的MAC地址为所述路由器的第二接口的MAC地址，所述第一网元通过所述第二接口和所述路由器进行通信。
7.根据权利要求5或6所述方法，其特征在于：
所述路由器和所述第一网元通过IP层网络接入设备相连。
8.根据权利要求5或6所述方法，其特征在于：
所述第一网元的控制平面通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址具体包括：
所述第一网元向所述路由器发送discovery报文，所述discovery报文中承载了所述第一网元的IP地址以及第一网元的MAC地址。
9.一种发送IP分组的装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，路由器的控制平面用于通过PPPoE获取第一网元的IP地址和MAC地址；
第一表项生成单元，所述路由器的控制平面用于将所述第一网元的IP地址下送至所述路由器的数据平面的路由转发表，生成第一表项，所述第一表项的目的IP地址为所述第一网元的IP地址，所述第一表项的下一跳IP地址为所述第一网元的IP地址；
第二表项生成单元，所述路由器的控制平面用于将所述第一网元的IP地址以及MAC地址下送至所述路由器的数据平面的地址解析协议ARP缓存表，生成第二表项，所述第二表项的目的IP地址为所述第一网元的IP地址，所述第二表项的目的MAC地址为所述第一网元的MAC地址；
路由消息发布单元，所述路由器用于向所述路由器的邻居路由器发布路由消息，所述路由消息中包含所述第一网元的IP地址；
接收单元，用于接收所述邻居路由器转发的第一IP分组，所述第一IP分组的源IP地址为第二网元的IP地址，所述第一IP分组的目的IP地址为所述第一网元的IP地址，所述第二网元的IP地址与所述第一网元的IP地址处于不同网段；
第一发送器，所述路由器用于根据所述第一IP分组的目的IP地址查找所述第一表项，所述路由器根据所述第一表项的下一跳IP地址查找所述第二表项，所述路由器根据所述第二表项的目的MAC地址转发所述第一IP分组。
10.一种发送IP分组的装置，其特征在于，包括：
第二获取单元，第一网元的控制平面用于通过PPPoE获取路由器的IP地址和MAC地址；
第三表项生成单元，所述第一网元的控制平面用于将所述路由器的IP地址下送至所述第一网元的数据平面的路由转发表，生成第三表项，所述第三表项的目的IP地址为第一网段地址，所述第一网段地址覆盖第二网元的IP地址，所述第三表项的下一跳IP地址为所述路由器的IP地址，所述第二网元的IP地址和所述第一网元的IP地址处于不同网段；
第四表项生成单元，所述第一网元的控制平面用于将所述路由器的IP地址以及MAC地址下送至所述第一网元的数据平面的ARP缓存表，生成第四表项，所述第四表项的目的IP地址为所述路由器的IP地址，所述第四表项的目的MAC地址为所述路由器的MAC地址；
第二发送器，所述第一网元用于通过所述路由器向所述第二网元发送第二IP分组，所述第一网元根据所述第二IP分组的目的IP地址查找所述第三表项，所述第一网元根据所述第三表项的下一跳IP地址查找所述第四表项，所述第一网元根据所述第四表项的目的MAC地址发送所述第二IP分组，所述第二IP分组的目的IP地址为所述第二网元的IP地址。
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