CN102769567A

CN102769567A - 一种多链接透明互联网络数据帧的转发方法和装置

Info

Publication number: CN102769567A
Application number: CN2012102457351A
Authority: CN
Inventors: 张少太
Original assignee: Digital China Networks Beijing Co Ltd
Current assignee: Digital China Networks Beijing Co Ltd
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN102769567B

Abstract

本发明公开了一种多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发方法和装置，所述方法包括：在TRILL数据帧为多播帧时依次向以该多播帧所指示的出口路由交换机为根的分发树的各个邻居转发TRILL数据帧；对于单播帧，在本机是出口路由交换机时，解封装所述TRILL数据帧获得原始以太数据帧，学习所述原始以太数据帧的MAC地址，将所述原始以太数据帧进行本地二层转发；在本机不是出口路由交换机时，保持TRILL数据帧帧头入口标识和出口标识字段不变，遍历本地路由交换机除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次从所述上行端口软转发该TRILL数据帧。

Description

一种多链接透明互联网络数据帧的转发方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机网络通讯领域，尤其涉及一种多链接透明互联网络(TRILL)数据帧的转发方法和装置。

背景技术

多链接透明传输互联（Transparent Interconnection of Lots of Link，TRILL）是IETF（互联网工程任务组）推荐的连接层（L2）网络标准。在TRILL网络中，运行TRILL协议的交换机同时具有二层转发和三层路由功能，通常称为路由交换机（Router Bridge，简称RB）。TRILL网络中在进行多播数据转发时都需要进行逆向路径转发（Reverse Path Forwarding，简称RPF）检查，防止TRILL网络中环路数据风暴的发生，保护TRILL网络的稳定性、安全性。

传统以太网交换机不具"可寻址性"，以太帧头只包含源端和目的端主机的MAC地址，转发路径中的所有交换机对于源端和目的端主机都是透明的。而在TRILL网络中所定义的以太帧转发模型与IP报文在路由器上转发模型相似，因此路由交换机必须与路由器一样成为可寻址设备。TRILL网络中的路由交换机都被赋予不同的Nickname（2字节），其更能类似于IP地址，由此路由交换机变为可寻址设备。

当单播以太数据帧通过位于TRILL网络边缘的入口RB（Ingress RB）进入TRILL网络时，原始数据帧帧头前被增加一个额外的“TRILL头”，其中包含Ingress Nickname和Egress Nickname，分别指示该单播以太数据帧进入TRILL网络的入口路由交换机（Ingress RB）的标识和离开TRILL网络的出口RB的标识。TRILL头前还要添加“Next-Hop头”，由此封装称为TRILL网络设备能够识别转发的TRILL数据帧。此后，路由交换机根据TRILL头中的Egress Nickname进行逐跳转发，Next-hop头在每一跳都要修改，而TRILL头中只有TTL值发生变化。TRILL数据帧最终在TRILL网络边缘的出口RB被还原成标准以太数据帧，并被送出TRILL网。TRILL网络中的路由交换机只需要知道到达下一跳路由交换机的最优路径即可，无需知道如何到达目的主机。因此，只有入口路由交换机（Ingress RB）和出口路由交换机（Egress RB）需要使能传统的MAC地址学习（MAC表中区分从本地端口学到的MAC地址，以及从远端出口路由交换机上学到的MAC地址），而TRILL网络上的核心路由交换机无需维护与主机相关的MAC表。

TRILL网络中数据帧在转发的过程中由于硬件检测失败或者需要学习数据帧的源MAC地址等原因，需要将数据报文送路由交换机处理器（例如CPU）处理，处理器对数据帧处理完成后需要继续完成数据帧的TRILL转发流程，对于这种处理器转发数据帧的过程，同样需要一些必要的检测处理机制，保证TRILL数据帧的转发流程正确、高效。因此，需要一种有效、正确的转发方法，来实现TRILL网络中数据帧的软转发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效正确进行TRILL网络数据帧软转发的方法和装置。

本发明公开了一种多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发方法，所述方法包括：

步骤100、从路由交换机交换硬件接收交由路由交换机处理器处理转发的TRILL数据帧；

步骤200、判断所述TRILL数据帧是否为多播帧，如果是，则执行步骤300，如果否，则执行步骤400；

步骤300、获取以所述TRILL数据帧帧头中出口标识所指示的出口路由交换机为树根的分发树的邻居，保持TRILL数据帧中TRILL头中入口标识和出口标识字段不变，替换以太帧头的信息，依次向各个邻居转发TRILL数据帧；

步骤400、在本机是出口路由交换机时，解封装所述TRILL数据帧获得原始以太数据帧，学习所述原始以太数据帧的MAC地址，将所述原始以太数据帧进行本地二层转发；在本机不是出口路由交换机时，保持TRILL数据帧帧头入口标识和出口标识字段不变，遍历本地路由交换机除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次从所述上行端口软转发该TRILL数据帧。

优选地，在所述步骤200前还包括：

判断所述TRILL数据帧帧头所有字段值是否合法，如果不合法，则丢弃所述TRILL数据帧。

优选地，所述步骤300包括：

步骤310、判断以所述TRILL数据帧帧头中的出口标识所指示的出口路由交换机为根的分发树是否存在，如果是，则执行步骤305，如果否，则丢弃所述TRILL数据帧；

步骤320、本机处理器获取所述出口路由交换机在所述分发树上的邻居信息；

步骤330、对所述TRILL数据帧进行邻居检查和分发树的RPF检查，检验转发是否会出错；如果检查通过，则执行步骤307，否则丢弃所述TRILL数据帧；

步骤340、保持TRILL数据帧帧头中入口标识和出口标识不变，只替换以太网头部的信息，根据获取的所述邻居的信息依次向各个邻居转发替换以太网头信息的TRILL数据帧，结束本机转发流程。

优选地，所述步骤400包括：

步骤410、判断TRILL数据帧帧头中入口标识和出口标识是否一致，如果是，则丢弃所述TRILL数据帧，如果否，则执行步骤420；

步骤420、判断TRILL数据帧的出口路由交换机是否本机，如果是，则执行步骤430，如果否，则执行步骤440；

步骤430、解封装所述TRILL数据帧获得原始以太数据帧，学习所述以太数据帧携带的MAC地址，将原始以太数据帧进行本地二层转发，结束本机转发流程；

步骤440、保持TRILL数据帧帧头入口标识和出口标识不变，遍历除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次软转所述TRILL数据帧，结束本机转发流程。

优选地，所述判断TRILL数据帧的出口路由交换机是否本机为判断所述TRILL数据帧帧头的出口标识与本机的标识是否相同。

优选地，所述入口标识为TRILL数据帧帧头的Ingress Nickname字段，所述出口标识为TRILL数据帧帧头的Egress Nickname字段。

本发明还公开了一种多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发装置，所述装置包括TRILL数据帧接收单元、帧类型判定单元、多播数据帧处理单元和单播数据帧处理单元。

所述TRILL数据帧接收单元用于从路由交换机交换硬件接收交由路由交换机处理器处理转发的TRILL数据帧；

所述帧类型判定单元用于判断所述TRILL数据帧是否为多播帧，将多播数据帧交由所述多播数据帧处理单元处理，将单播数据帧交由单播数据帧处理单元处理。

所述多播数据帧处理单元用于获取以所述TRILL数据帧帧头中出口标识所指示的出口路由交换机为树根的分发树的邻居，保持TRILL数据帧中TRILL头中入口标识和出口标识字段不变，替换以太帧头的信息，依次向各个邻居转发TRILL数据帧；

所述单播帧处理单元用于在本机是出口路由交换机时，解封装所述TRILL数据帧获得原始以太数据帧，学习所述原始以太数据帧的MAC地址，将所述原始以太数据帧进行本地二层转发；在本机不是出口路由交换机时，保持TRILL数据帧帧头入口标识和出口标识字段不变，遍历本地路由交换机除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次从所述上行端口软转发该TRILL数据帧。

本发明实现了TRILL数据帧在特定情况下的软转发功能，提高了影响用户数据转发的正确性、稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的进行数据帧转发的TRILL网络转发示例系统的系统框图；

图2是本发明实施例的TRILL网络数据帧的转发方法的方法流程图；

图3是本发明另一实施例的TRILL网络数据帧的转发方法的方法流程图；

图4是本发明实施例的TRILL网络数据帧的转发装置的框图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1为本发明实施例的TRILL网络数据帧转发系统的系统框图。如图1所示，路由交换机RB1、RB4的端口Ethernet1/1，路由交换机RB2、RB3的端口Ethernet1/1、Ethernet1/2为TRILL网络中的上行口并设置为TRILL模式，路由交换机RB1、RB3的端口Ethernet1/3口为TRILL网络中的下行口同样设备为TRILL模式，路由交换机RB1的端口Ethernet1/3下连接用户A、路由交换机RB3的端口Ethernet1/3下连接用户B。用户A和用户B经过由路由交换机RB1-RB4组成的TRILL网络进行数据的交换。

路由交换机RB1、RB2、RB3、RB4配置进入TRILL模式并分别配置启动TRILL ISIS协议，TRILL网络中各RB通过LSP交换各自的拓扑信息，进行远端Nickname的学习、分发树的计算和转发表的计算。TRILL网络中的RPF规则不再基于IP地址，而是基于路由交换机（RB）的昵称标识（Nickname，即TRILL网络中唯一表示一个RB的标示符），RPF规则中每个RB的Nickname都会对应相应的入端口和分发树根，该RB的多播数据经过该分发树被转发时必须从规则对应的端口进入，其它端口进入的该RB的数据必须丢弃。

在TRILL网络中，对于单播帧，RB利用转发表进行单播转发，同时，对于组播帧，RB利用分发树将报文转发到网络中的其它RB。分发树是以TRILL网路中某一RB节点为树根的、由网络内所有RB组成的树形拓扑。每个RB会保存分发树中与自己相邻的RB节点的Nickname，并保存分发树的树根RB节点的Nickname。

在ISIS协议中，每个RB都传递收到的LSP，各个RB维护了整个拓扑中所有RB的NICKNAME信息，整个拓扑中计算出RB3为分发树的树根。

以下以图1中用户A和用户B之间的数据传输为例说明本发明的TRILL数据帧转发方法。

当用户A的数据经过TRILL网络发送到用户B时，由于RB1在数据转发前没有学习到远端用户B对应的TRILL类型MAC地址，用户A发送数据时只能以多播的方式进行发送。RB1对用户A的原始数据进行TRILL封装时，在TRILL头部中Ingress Nickname字段封装为本机RB1的Nickname，EgressNickname字段封装为该TRILL网络分发树的树根RB3的Nickname。TRILL数据帧经过RB2到达RB3，由于RB3有下行用户B，因此RB3需要学习用户A的原始数据帧的原MAC地址，RB3将该TRILL数据帧送路由交换机的处理器（例如CPU）进行处理。RB3将TRILL数据帧解封装后学习原MAC地址后将原始数据发送给用户B。由于是多播帧，RB3需要将该TRILL数据帧同时软转给RB4。RB3进行软转发时，首先获得该网络中的分发树根RB3，得到自己维护的分发树上的邻居RB2和RB4，然后进行多播帧的RPF检查和邻居检查，认为RB2传输的多播数据帧合法时，保持TRILL头部字段的Ingress Nickname和Egress Nickname不变，进行以太网头部信息的替换，然后转发给邻居RB4，由此保证了该多播数据帧能够到达TRILL分发树上的每一个节点。

当用户B的数据再发送给用户A时，转发的方式就变成了已知单播了，因为RB3已经学习到用户A的MAC地址了，RB3作为入口路由交换机对用户B的数据直接进行TRILL单播封装，在TRILL头部中Ingress Nickname字段为本机RB3的Nickname，Egress Nickname字段为RB 1的Nickname。TRILL封装数据帧从RB3发送到RB2时，在RB2上因为某种原因（RPF检查失败）TRILL数据帧需要送RB的处理器处理，这时RB2上将进行TRILL单播帧的软转发，RB2的处理器根据TRILL头部中的Egress Nickname字段判断出不是本机帧后将TRILL数据帧软转给RB1，软转时保持TRILL头部Ingress Nickname和EgressNickname字段不变，只替换以太头信息。TRILL封装数据帧到达RB1后，RB1因要学习用户B的MAC地址，TRILL数据帧需要送RB的处理器（例如CPU）处理，处理器判断出Egress Nickname为本机Nickname后，解封装该数据帧，学习原始数据帧的MAC地址后送用户B处理。

在数据转发的过程中，由于RB支持软转发功能，在必要的功能执行的同时保证数据流量不丢失，保证了数据转发的正确性、稳定性。

图2是本发明实施例的TRILL网络数据帧的转发方法的方法流程图。如图2所示，所述方法包括：

步骤201、路由交换机设备交换硬件因某种原因将TRILL数据帧送路由交换机处理器处理转发。

步骤202、所述处理器判断所述TRILL数据帧是否为多播帧，如果是，则执行步骤203，否则执行步骤204。

步骤203、获取以Egress Nickname为树根的分发树的邻居，保持TRILL数据帧中TRILL头中Ingress Nickname和Egress Nickname字段不变，只替换以太网头部的信息，依次向各个邻居转发TRILL数据帧。

步骤204、如果本机是出口RB，则解封装TRILL数据帧获得原始以太数据帧，学习以太数据帧的MAC地址，将所述以太数据帧进行本地二层转发；否则，保持TRILL头Ingress Nickname和Egress Nickname字段不变，遍历除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次软转该TRILL数据帧。

图3是本发明另一实施例的TRILL网络数据帧的转发方法的方法流程图。如图3所示，所述方法包括：

步骤301、路由交换机设备硬件因某种原因将TRILL数据帧送路由交换机处理器处理转发。

步骤302、判断TRILL头部各个字段值是否合法，如果是，则执行步骤303，如果否，则执行步骤312。

步骤303、判断所述TRILL数据帧是否为多播帧，如果是，则执行步骤304，如果否，则执行步骤308。

步骤304、判断以TRILL头中Egress Nickname指示的RB为根的分发树是否存在，如果是，则执行步骤305，如果否，则执行步骤312。

步骤305、本机处理器获取以Egress Nickname为树根的分发树上的邻居的信息。

步骤306、对所述TRILL数据帧进行邻居检查和分发树的RPF检查，检验转发是否会出错；如果检查通过，则执行步骤307，否则执行步骤312。

步骤307、保持TRILL头中Ingress Nickname和Egress Nickname不变，只替换以太网头部的信息，根据获取的所述邻居的信息依次向各个邻居转发替换以太网头信息的TRILL数据帧，结束本机转发流程。

步骤308、判断TRILL数据帧头中Ingress Nickname和Egress Nickname字段内容是否一致，如果是，则执行步骤312，如果否，则执行步骤309。

步骤309、判断TRILL数据帧的出口RB是否本机，也即，判断数据帧EgressNickname字段和本机Nickname是否一致，如果是，则执行步骤310，如果否，则执行步骤311。

步骤310、解封装TRILL数据帧，学习数据帧的MAC地址，将原始数据帧进行本地二层转发，结束本机转发流程。

步骤311、保持TRILL头Ingress Nickname和Egress Nickname字段不变，遍历除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次软转该TRILL数据帧，结束本机转发流程。

步骤312、丢弃该TRILL数据帧。

图4是本发明实施例的TRILL网络数据帧的转发装置的框图。如图4所示，所述装置包括TRILL数据帧接收单元、帧类型判定单元、多播数据帧处理单元和单播数据帧处理单元。

所述TRILL数据帧接收单元用于从硬件接收需要处理器处理转发的TRILL数据帧。

所述帧类型判定单元用于判断所述TRILL数据帧为单播帧还是多播帧，将多播数据帧交由所述多播数据帧处理单元处理，将单播数据帧交由单播数据帧处理单元处理。

所述多播数据帧处理单元用于获取以所述TRILL数据帧帧头EgressNickname为树根的分发树的邻居信息，保持TRILL数据帧中TRILL头中IngressNickname和Egress Nickname字段不变，只替换以太网头部的信息，依次向各个邻居转发TRILL数据帧；

所述单播帧处理单元用于在本机是出口RB时，解封装TRILL数据帧获得原始以太数据帧，学习以太数据帧的MAC地址，将所述以太数据帧进行本地二层转发；并在本机不是出口RB时，保持TRILL头Ingress Nickname和EgressNickname字段不变，遍历除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次软转该TRILL数据帧。

显然，本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发方法，所述方法包括：

步骤400、在本机是出口路由交换机时，解封装所述TRILL数据帧获得原始以太数据帧，学习所述原始以太数据帧的MAC地址，将所述原始以太数据帧进行本地二层转发；在本机不是出口路由交换机时，保持TRILL数据帧帧头入口标识和出口标识不变，遍历本地路由交换机除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次从所述上行端口转发该TRILL数据帧。

2.如权利要求1所述的多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发方法，其特征在于，在所述步骤200前还包括：

3.如权利要求1所述的多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发方法，其特征在于，所述步骤300包括：

步骤340、保持TRILL数据帧帧头中入口标识和出口标识不变，只替换以太网头的信息，根据获取的所述邻居的信息依次向各个邻居转发替换了以太网头信息的TRILL数据帧，结束本机转发流程。

4.如权利要求1所述的多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发方法，其特征在于，所述步骤400包括：

步骤440、保持TRILL数据帧帧头入口标识和出口标识不变，遍历除收到数据帧的端口以外所有上行端口，依次转发所述TRILL数据帧，结束本机转发流程。

5.如权利要求4所述的多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发方法，其特征在于，所述判断TRILL数据帧的出口路由交换机是否本机为判断所述TRILL数据帧帧头的出口标识与本机的标识是否相同。

6.如权利要求1-5中任一项所述的多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发方法，其特征在于,所述入口标识为TRILL数据帧帧头的IngressNickname字段，所述出口标识为TRILL数据帧帧头的Egress Nickname字段。

7.一种多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发装置，所述装置包括TRILL数据帧接收单元、帧类型判定单元、多播数据帧处理单元和单播数据帧处理单元；

所述帧类型判定单元用于判断所述TRILL数据帧是否为多播帧，将多播数据帧交由所述多播数据帧处理单元处理，将单播数据帧交由单播数据帧处理单元处理；

所述多播数据帧处理单元用于获取以所述TRILL数据帧帧头中出口标识所指示的出口路由交换机为树根的分发树的邻居信息，保持TRILL数据帧中TRILL头中入口标识和出口不变，替换以太帧头的信息，依次向各个邻居转发TRILL数据帧；

8.如权利要求7所述的多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发装置，其特征在于，判断本机是否为TRILL数据帧的出口路由交换机具体为判断所述TRILL数据帧帧头的出口标识与本机的标识是否相同。

9.如权利要求7或8所述的多链接透明互联网络（TRILL）数据帧的转发装置，其特征在于,所述入口标识为TRILL数据帧帧头的Ingress Nickname字段，所述出口标识为TRILL数据帧帧头的Egress Nickname字段。