CN102437967B - 报文转发方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了报文转发方法和装置。该方法应用于同时接入多个环拓扑结构的汇聚设备，该汇聚设备使能拓扑改变TC侦听Snooping功能，其接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文，确定接收到所述TC报文的端口所属的所有虚拟局域网VLAN，针对确定的每一VLAN，删除本设备上属于该VLAN的端口学习到的MAC地址，并使本设备上属于该VLAN的端口重新学习MAC地址，根据重新学习的MAC地址进行报文转发。

Description

报文转发方法和装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术，特别涉及报文转发方法和装置。

背景技术

生成树协议(STP：Spanning Tree Protocol)应用于环路网络，其作用是通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。

目前，很多场合下采用一个汇聚设备来下挂多个环路网络，该汇聚设备本身并不使能STP协议，只是用于透传STP协议报文，这样做的好处是：隔离很多小型的环路网络，便于网络问题的快速定位，以及允许各个环路网络上采用私有STP协议比如思科的每虚拟局域网(VLAN：Virtual Local AreaNetwork)生成树(PVST)协议等。

但是，由于汇聚设备本身不参与其接入的环路网络中STP协议计算和处理，这样，当接入的环路网络发生拓扑改变时，就会导致该环路网络的拓扑不能快速收敛，进而导致经由该环路网络的业务中断时间比较长。

发明内容

本发明提供了报文转发方法和装置，实现环路网络的拓扑快速收敛，缩短业务中断时间。

本发明提供的技术方案包括：

一种报文转发方法，该方法应用于同时接入多个环的汇聚设备，所述汇聚设备使能拓扑改变(TC)侦听(Snooping)功能；该方法包括：

接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文；

确定接收到所述TC报文的端口所属的所有虚拟局域网(VLAN)；

针对确定的每一VLAN，删除本设备上属于该VLAN的端口学习到的MAC地址，并使本设备上属于该VLAN的端口重新学习MAC地址；

根据重新学习的MAC地址进行报文转发。

一种报文转发方法，该方法应用于同时接入多个环的汇聚设备，所述汇聚设备使能TC Snooping功能；该方法包括：

接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文，所述TC报文携带了引起所述拓扑改变的端口所属的所有VLAN的信息；

针对所述TC报文携带的每一VLAN信息，删除本设备上与该VLAN信息相关的端口学习到的MAC地址，并使本设备上与该VLAN信息相关的端口重新学习MAC地址；

根据重新学习的MAC地址进行报文转发。

一种应用于报文转发方法的汇聚设备，所述汇聚设备同时接入多个环，所述汇聚设备使能TC Snooping功能，包括：

接收单元，用于接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文；

处理单元，用于确定接收到所述TC报文的端口所属的所有VLAN，针对确定的每一VLAN，删除本设备上属于该VLAN的端口学习到的MAC地址，并使本设备上属于该VLAN的端口重新学习MAC地址；

转发单元，用于根据所述重新学习的MAC地址进行报文转发。

一种应用于报文转发方法的汇聚设备，所述汇聚设备同时接入多个环，所述汇聚设备使能TC Snooping功能，包括：

接收单元，用于接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文，所述TC报文携带了引起所述拓扑改变的端口所属的所有VLAN的信息；

处理单元，用于针对所述TC报文携带的每一VLAN信息，删除本设备上与该VLAN信息相关的端口学习到的MAC地址，并使本设备上与该VLAN信息相关的端口重新学习MAC地址；

转发单元，用于根据所述重新学习的MAC地址进行报文转发。

由以上技术方案可以看出，本发明中，汇聚设备在其接入的环发生拓扑改变比如链路故障时，并不需要等到本设备存储的故障链路上的MAC地址老化时间到达时才删除MAC地址，而是在接收到TC报文就能执行MAC地址删除操作，这实现环路网络的拓扑快速收敛，缩短业务中断时间。

附图说明

图1为汇聚设备应用组网图；

图2为本发明提供的方法流程图；

图3为本发明提供的另一方法流程图

图4为本发明提供的装置结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

参见图1，在图1中，设备E为能同时接入多个环的汇聚设备，图1只是为示图清楚示出了该汇聚设备仅接入由设备A、设备B和设备C组成的环1。其中，设备A、设备B和设备C使能STP协议，而设备E上接入环1的端口即端口1和端口2去使能STP协议，仅透传环1中的STP协议报文，并不参与该环1的STP协议计算，这可保证环1独立运行。另外，在图1中，设备E的端口1与设备A的端口1之间的链路为设备E的端口2与设备B的端口1之间的链路的备份，以保证报文传输的可靠性。

针对图1中的环1，经生成树算法计算后，形成一棵生成树。选举该生成树的根桥设备为设备B，并针对每一非根桥设备即设备A和C选举根端口，所谓根端口，就是路径开销最靠近根桥设备的端口，也就是说具有最小根路径开销的端口。每一个非根桥设备都必须选举一个根端口。在选举了根端口后，生成树算法还没有消除环中的环路，还需要选举指定端口。其中，针对根桥设备，选举该根桥设备上的每个活动端口都是指定端口，而针对非根桥设备，选举该非根桥设备上连接下游设备的端口为该非根桥设备的指定端口，该指定端口既向根桥设备发送数据报文也从根桥设备接收数据报文。

在图1所示的环1中，设备B上的端口1至端口3为指定端口，设备A上的端口1为非指定端口，端口2为根端口，端口3为指定端口，端口4为接入端口，设备C上的端口1为非指定端口，端口2为根端口。其中，根端口、指定端口在其状态为转发(Forwarding)时，可以进行数据报文、STP协议报文的接收和发送，而非指定端口在状态为阻塞(Blocking)时不能转发数据报文，只能接收但不能发送STP协议报文。基于此可见，设备E上端口1与设备A上端口1之间的链路、以及设备A上端口3与设备C上端口1之间的链路被阻塞，相当于被断开，这保证图1中环1由物理环型拓扑变成了逻辑树型拓扑。

在图1中，PC1与设备E相连、PC2与设备A相连。假如PC1访问PC2，则依据图1所示，该访问正常路径为：PC1的数据报文进入设备E的端口3，并从设备E的端口2转发，进入设备B的端口1，并从设备B的端口2转发，进入设备A的端口2，从设备A的端口4转发到达PC2。PC2访问PC1的路径正好相反。在报文转发过程中，设备E通过端口2学习PC2的媒体接入控制(MAC：Media Access Control)地址，并将该端口2学习到的PC2的MAC地址记录至本设备的MAC表中。同样，设备A通过端口2学习PC1的MAC地址，并将该端口2学习到的PC1的MAC地址记录至本设备的MAC表中。

但是，若设备B上端口2和设备A上端口2之间的链路因故障而断掉(down)，这里，设备B上端口2、设备A上的端口2均变为不可用端口，该不可用端口不能处理任何报文，如此，基于STP规范，就需要重新确定各设备的端口状态，其中，重新确定出设备A上端口1的状态从阻塞状态变为转发状态。然而此时，由于设备E和设备A各自保存的MAC表并没有改变，因此，PC1访问PC2的数据报文，或者PC2访问PC1的数据报文仍然按照原有路径转发，而事实上该原有路径中设备B上端口2和设备A上端口2之间的链路down，不能正常转发PC1与PC2之间的数据报文，这导致PC1与PC2之间无法相互访问，进而导致PC1与PC2之间的数据报文中断。以PC1访问PC2为例，则该中断时间为以下两个时间之和：设备E上学习到的PC2的MAC地址老化时间和该设备E通过其他端口如端口1重新学习到PC2的MAC地址的时间。而通常，MAC地址的老化时间为5分钟，这会导致PC1访问PC2中断时间至少为5分钟，这无法满足业务需求。

为此，本发明提供了一种报文转发方法，本方法能够缩短业务中断时间，使环路网络快速收敛。下面对本发明提供的方法进行描述：

参见图2，图2为本发明提供的方法流程图。如图2所示，接入多个环的汇聚设备使能TC Snooping功能，基于该TC Snooping功能，所述汇聚设备执行以下步骤：

步骤201，接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文。

针对发生拓扑改变的环支持的协议不同，该环中发送TC报文的方式也不同。下面仅以SRP和快速生成树协议(RSTP)为例描述发生拓扑改变的环如何发送TC报文：

针对支持STP协议的环，则在下述任一情况下确定该环的拓扑发生改变：情况1，环中设备上原来处于Forwarding状态的端口down了比如变为阻塞(Blocking)状态或者非可用(disable)状态；情况2，环中设备上的端口从原来不能转发数据报文的状态比如Blocking状态或者disable状态转移到了Forwarding状态。当环中的非根桥设备检测到上述任一情况时，会从本设备上处于Forwarding状态的端口向根桥设备发送拓扑改变通知(TCN)报文，当根桥设备收到TCN报文后会向整个网络泛洪TC报文，网络中的设备收到该TC报文后都会转发这个TC报文直到整个网络知道该环的拓扑发生改变。如图1中，设备A、设备C为环1中的非根桥设备，设备B为环1中的根桥设备，设备E为接入环1的汇聚设备，则，假如环1中设备A上端口2和设备B上端口2之间的链路down即设备A上的端口2、以及设备B上的端口2从原来的Forwarding状态变为disable状态，如此，当设备A探测到本设备的端口2从原来的Forwarding状态变为disable状态时，其通过状态为Forwarding的端口发送TCN报文。其中，基于STP协议可知，在设备A的端口2出现故障时，该设备A上的端口1就会从Blocking状态变为Forwarding状态，基于此，设备A就会从端口1发送TCN报文。由于在图1中，设备A的端口1与设备E的端口1相连，则，设备E会接收到设备A发送的TCN报文，但是，由于设备E上接入环1的端口去使能STP协议，其仅透传STP协议报文，基于此，设备E会通过端口2透传接收的TCN报文至设备B。当设备B通过端口1接收到TCN报文时，其作为根桥设备，会通过其状态为Forwarding的端口即端口1、端口3泛洪TC报文。由于设备B的端口1与设备E的端口2相连，因此，设备E会收到设备B发送的TC报文。

而针对支持RSTP的环，则在该环中设备上的端口从原来不能转发数据报文的状态比如Blocking状态或者disable状态转移到了Forwarding状态时确定该环的拓扑结构发生改变。当环中的任一设备检测到该拓扑改变时，会主动通过本设备上处于Forwarding状态的端口发送TC报文(这与STP协议不同，因为STP协议中只有根桥设备主动发送TC报文)。比如，图1中，设备A、设备C为环1的非根桥设备，设备B为环1的根桥设备，设备E为接入环1的汇聚设备，则，假如环1中设备A上端口2和设备B上端口2之间的链路down，基于RSTP协议可知，在设备A的端口2出现故障时，该设备A上的端口1就会从Blocking状态变为Forwarding状态，基于此，当设备A探测到本设备的端口1从原来的Blocking状态变为Forwarding状态时，会通过端口1主动发送TC报文。由于在图1中，设备A的端口1与设备E的端口1相连，则，设备E会通过端口1接收到设备A通过端口1发送的TC报文。

以上只是针对STP、RSTP为例说明作为汇聚设备的设备E如何接收到环1中的TC报文，其他协议比如多路由生成树协议(MSTP)以及其他基于虚拟局域网(VLAN)的私有生成树协议可能在发送TC报文的方式上与STP、RSTP有些许区别，但由于汇聚设备接入该支持MSTP或者其他私有生成树协议，因而能保证汇聚设备接收到TC报文，具体原理与上面描述的STP或者RSTP类似，这里不再一一赘述。

步骤202，确定接收到所述TC报文的端口所属的所有VLAN，针对确定的每一VLAN，删除本设备上属于该VLAN的端口学习到的MAC地址，并使本设备上属于该VLAN的端口重新学习MAC地址。

优选地，本步骤202可从本设备保存的媒体接入控制(MAC)表中，删除本设备上所属于该确定的每一VLAN的端口学习到的MAC地址。比如，图1中，若设备E通过端口1收到设备A发送的TC报文，则设备E会确定端口1所属的所有VLAN，并从本设备保存的MAC表中，删除本设备上属于该确定的每一VLAN的端口所学习到的MAC地址。由于设备E的端口1和端口2都接入同一环即环1，这说明该端口1和端口2所属的VLAN中存在至少一个相同的VLAN，以便能够接入同一环即环1，因此可以得到，通过本步骤202也能将端口2学习到的MAC地址删除。

步骤203，根据重新学习的MAC地址进行报文转发。

以图1中的设备E的端口1和端口2重新学习MAC地址为例，则，基于MAC地址学习方式，PC2的MAC地址会被正确学习至设备E的端口1，如此，基于图1，当设备E通过端口3接收到PC1访问PC2的数据报文时，就通过本设备的端口1将该数据报文发送出去，进入设备A的端口1，之后设备A通过端口3发送该数据报文，该数据报文就会到达PC2。可以看出，通过图2所示流程，不需要等到设备E存储的PC2的MAC地址老化时间到达就能继续转发PC1访问PC2的数据报文，这缩短了PC1访问PC2的中断时间。

至此，完成图2所示的流程。从图2所示流程可以看出，本流程在删除MAC地址时是依据接收到TC报文的端口执行的。而通常，普通的STP、以及RSTP都是基于端口实现的，如此，可以得到本流程可应用于普通的STP、RSTP、以及不依赖TC报文携带的信息的场景。

优选地，本发明还提供了另外一种报文转发方法，该方法需要依赖于TC报文携带的VLAN信息，如此，这限制了该方法应用于基于VLAN的多路由生成树协议(MSTP)以及其他基于VLAN的私有生成树协议场景中。下面对该方法进行描述：

参见图3，图3为本发明实施例提供的另一方法流程图。本图3的流程所应用的汇聚设备使能了TC Snooping功能。如图3所示，该汇聚设备执行以下步骤：

步骤301，接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文，所述TC报文携带了引起所述拓扑改变的端口所属的所有VLAN的信息。

本步骤301中，汇聚设备如何接收TC报文的原理与上述步骤201的描述类似，只不过，本步骤301中的TC报文需要携带引起所述拓扑改变的端口所属的所有VLAN的信息。

步骤302，针对所述TC报文携带的每一VLAN信息，删除本设备上与该VLAN信息相关的端口学习到的MAC地址，并使本设备上与该VLAN信息相关的端口重新学习MAC地址。

优选地，本步骤302中，汇聚设备可从本设备保存的MAC表中删除本设备上与该VLAN信息相关的端口学习到的MAC地址。其中，所述TC报文携带的VLAN信息具体实现时可有多种实现方式，比如，VLAN信息可为VLAN标识，基于此，步骤302中所述与该VLAN信息相关的端口为：属于所述VLAN标识对应VLAN的端口。如图1所示，假如设备E通过端口1收到设备A发送的TC报文，其中，TC报文携带了设备A上端口2所属的VLAN标识，则，设备E从本设备保存的MAC表中，删除本设备上所属于VLAN标识对应VLAN的端口学习到的MAC地址。由于设备E的端口1和端口2都接入同一环即环1，这说明该端口1和端口2所属的VLAN中存在至少一个相同的VLAN，以便能够接入同一环即环1，因此，可以得到，本步骤302也会将端口2学习到的MAC地址删除。

步骤303，根据重新学习的MAC地址进行报文转发。

以图1中的设备E的端口1和端口2重新学习MAC地址为例，则，基于MAC地址学习方式，PC2的MAC地址会被正确学习至设备E的端口1，如此，设备E通过端口3接收到PC1访问PC2的数据报文时，就通过本设备的端口1将该数据报文发送出去，进入设备A的端口1，之后设备A通过端口3发送该数据报文，该数据报文就会到达PC2，这相比于现有技术，不需要等到设备E存储的PC2的MAC地址老化时间就能继续转发PC1访问PC2的数据报文，这缩短了PC1访问PC2的中断时间。

优选地，所述VLAN信息还可为VLAN实例标识，基于此，所述与该VLAN信息相关的端口为：属于所述VLAN实例标识对应VLAN实例所包含的任一VLAN的端口。如图1所示，假如设备E通过端口1收到设备A发送的TC报文，其中，TC报文携带了设备A上端口2所属的VLAN实例标识，则，设备E确定所述VLAN实例标识对应的VLAN实例所包含的VLAN；通常，一个VLAN实例可包含多个VLAN，如此，设备E从本设备保存的MAC表中，针对确定的每一VLAN，删除本设备上属于该VLAN的所有端口学习到的MAC地址。

至此，完成本发明提供的方法描述。

需要说明的是，在上面的描述中，汇聚设备具体实现时可为二层或三层交换机，本发明并不具体限定。

还需要说明的是，当环中的设备接收到TC报文时，与上面描述的汇聚设备接收到TC报文时的处理方式不同，其作如下处理：从本设备保存的MAC表中，删除所有端口学习到的MAC地址(这一般应用于STP)，或者将除接收TC报文的端口之外的其他所有端口学习到的MAC地址(这一般应用于RSTP等)删除。

下面对本发明提供的装置进行描述：

本发明提供了应用于报文转发方法的汇聚设备，所述汇聚设备同时接入多个环，所述汇聚设备使能TC Snooping功能，具体实现时至少有两种结构，这两种结构中均包含接收单元、处理单元和转发单元，具体如图4所示，但这两种结构中的各个单元执行的处理操作并不完全相同，下面进行描述：

第一种结构：

所述接收单元，用于接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文；

所述处理单元，用于确定接收到所述TC报文的端口所属的所有虚拟局域网VLAN，针对确定的每一VLAN，删除本设备上属于该VLAN的端口学习到的MAC地址，并使本设备上属于该VLAN的端口重新学习MAC地址；

所述转发单元，用于根据所述重新学习的MAC地址进行报文转发。

该第一种结构与上述的图2所示流程对应。

第二种结构：

所述接收单元，用于接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文，所述TC报文携带了引起所述拓扑改变的端口所属的所有虚拟局域网VLAN的信息；

所述处理单元，用于针对所述TC报文携带的每一VLAN信息，删除本设备上与该VLAN信息相关的端口学习到的MAC地址，并使本设备上与该VLAN信息相关的端口重新学习MAC地址。其中，所述VLAN信息为VLAN标识，所述与该VLAN信息相关的端口为：属于所述VLAN标识对应VLAN的端口；或者，所述VLAN信息为VLAN实例标识，所述与该VLAN信息相关的端口为：属于所述VLAN实例标识对应VLAN实例所包含的任一VLAN的端口。

所述转发单元，用于根据所述重新学习的MAC地址进行报文转发。

该第二种结构对应上述图3所示流程。

至此，完成本发明提供的装置描述。

由以上技术方案可以看出，本发明中，汇聚设备在其接入的环发生拓扑改变比如链路故障时，并不需要等到本设备存储的故障链路上的MAC地址老化时间到达时才删除MAC地址，而是在接收到TC报文就能执行MAC地址删除操作，这实现环路网络的拓扑快速收敛，缩短业务中断时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种报文转发方法，其特征在于，该方法应用于同时接入多个环的汇聚设备，所述汇聚设备使能拓扑改变TC侦听Snooping功能，且不使能生成树协议STP；该方法包括：

接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文；

确定接收到所述TC报文的端口所属的所有虚拟局域网VLAN；

针对确定的每一VLAN，删除本设备上属于该VLAN的端口学习到的MAC地址，并使本设备上属于该VLAN的端口重新学习MAC地址；

根据重新学习的MAC地址进行报文转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发生拓扑改变的环支持生成树协议STP，或者快速生成树协议RSTP。

3.一种报文转发方法，其特征在于，该方法应用于同时接入多个环的汇聚设备，所述汇聚设备使能拓扑改变TC侦听Snooping功能，且不使能生成树协议STP；该方法包括：

接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文，所述TC报文携带了引起所述拓扑改变的端口所属的所有虚拟局域网VLAN的信息；

针对所述TC报文携带的每一VLAN信息，删除本设备上与该VLAN信息相关的端口学习到的MAC地址，并使本设备上与该VLAN信息相关的端口重新学习MAC地址；

根据重新学习的MAC地址进行报文转发。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述VLAN信息为VLAN标识，所述与该VLAN信息相关的端口为：属于所述VLAN标识对应VLAN的端口；或者，

所述VLAN信息为VLAN实例标识，所述与该VLAN信息相关的端口为：属于所述VLAN实例标识对应VLAN实例所包含的任一VLAN的端口。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述发生拓扑改变的环支持多路由生成树协议MSTP，或者其他基于VLAN的私有生成树协议。

6.一种应用于报文转发方法的汇聚设备，其特征在于，所述汇聚设备同时接入多个环，所述汇聚设备使能拓扑改变TC侦听Snooping功能，且不使能生成树协议STP，包括：

接收单元，用于接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文；

处理单元，用于确定接收到所述TC报文的端口所属的所有虚拟局域网VLAN，针对确定的每一VLAN，删除本设备上属于该VLAN的端口学习到的MAC地址，并使本设备上属于该VLAN的端口重新学习MAC地址；

转发单元，用于根据所述重新学习的MAC地址进行报文转发。

7.一种应用于报文转发方法的汇聚设备，其特征在于，所述汇聚设备同时接入多个环，所述汇聚设备使能拓扑改变TC侦听Snooping功能，且不使能生成树协议STP，包括：

接收单元，用于接收环中的设备在该环发生拓扑改变时发送的TC报文，所述TC报文携带了引起所述拓扑改变的端口所属的所有虚拟局域网VLAN的信息；

处理单元，用于针对所述TC报文携带的每一VLAN信息，删除本设备上与该VLAN信息相关的端口学习到的MAC地址，并使本设备上与该VLAN信息相关的端口重新学习MAC地址；

转发单元，用于根据所述重新学习的MAC地址进行报文转发。

8.根据权利要求7所述的汇聚设备，其特征在于，所述VLAN信息为VLAN标识，所述与该VLAN信息相关的端口为：属于所述VLAN标识对应VLAN的端口；或者，

所述VLAN信息为VLAN实例标识，所述与该VLAN信息相关的端口为：属于所述VLAN实例标识对应VLAN实例所包含的任一VLAN的端口。