CN102801622B - 一种数据报文的转发方法及转发装置 - Google Patents

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本发明公开一种数据报文的转发方法及转发装置,所述方法及装置应用于多链路透明互联TRILL网络中,属于计算机网络通讯领域,所述转发方法通过两种MAC地址学习机制正确维护基于RB的Nickname的TRILL类型的MAC地址,保证RB能够正确学习TRILL网络中原始数据帧的MAC地址,使尽量多的原始数据帧通过已知单播TRILL转发表进行转发,减少了网络中的多播流量,提高了TRILL网络的转发性能,同时,该方法可以实现普通MAC地址和TRILL类型MAC地址的统一管理并且能够在普通MAC地址和TRILL类型MAC地址之间进行替换。

Description

一种数据报文的转发方法及转发装置
技术领域
本发明涉及计算机网络通讯领域,尤其涉及一种数据报文的转发方法及转发装置,所述方法及装置应用于多链接透明互联TRILL网络中。
背景技术
多链接透明传输互联(TransparentInterconnectionofLotsofLink,简称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(RouterBridge,简称RB)。
TRILL网络中,RB运行中间系统到中间系统(Intermediatesystemtointermediatesystem,IS-IS)协议在其所在区域内扩散与之相连的链路状态,从而传递自身所维护的拓扑信息。RB有足够的信息计算到任意网络节点的单播的最优路径,并可以为未知目的地址单播、组播或广播计算组播分发树。
TRILL协议下数据报文的转发及封装过程如下:TRILL网络部署完成之后,首先由IS-IS协议完成邻居建立,数据库同步,每台路由交换机(RB)通过链路状态数据(LSP)发布的信息包括:自身的Nickname信息(Nickname优先级、root优先级等)、本节点的邻居信息、邻居之间链路的cost值以及用于建立组播树的相关信息(组播树最大数目等),这样每台路由交换机(RB)都拥有整个网拓扑信息。每个路由交换机RB就可以生成单播转发表,以及组播转发表。路由交换机RB以长度为2字节的Nickname(别名)进行标识,Nickname在全网不能重复,可以自动生成,也可以手工配置。
以单播数据报文为例,当数据报文发送出去后,第一个收到该数据报文的路由交换机RB为入口(ingress)路由交换机,负责对数据报文进行TRILL封装,入口RB根据目的MAC地址查找出转发路径上的最后一个路由交换机RB,称为出口(egress)RB。入口RB将出口RB的标识作为出口路由交换机的别名(EgressRBridgeNickname),将自身的标识作为入口路由交换机的别名(IngressRBridgeNickname)放在TRILL头中。对于组播或广播报文来说,egressRBridgeNickname表示一个分发树,该Nickname是分发树的根,入口RB负责选择使用哪棵分发树来进行组播或广播转发。在入口RB及出口RB之间的中间RB负责转发数据报文,中间RB每次收到数据报文便根据出口RB来决定下一跳的RB的二层地址,并把该二层地址作为外部二层报文头的目的地址,把自身的二层地址作为外部二层报文头的源地址,并递减跳次计数的值。
TRILL网络中数据流的转发是根据路由交换机的Nickname查找TRILL转发表,找到目的RB对应的下一跳进行转发。因此,只有入口路由交换机(IngressRB)和出口路由交换机(EgressRB)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表项。TRILL网络中为了使尽量多的原始数据帧通过已知单播转发表进行转发,出口路由交换机RB需要对TRILL数据帧进行解封装获得原始数据帧的同时学习该原始数据帧的MAC地址。但是通常终端路由交换机RB维护的原始数据帧的MAC地址为MAC地址、虚拟局域网标识(VLAN)和物理存在的出端口组成的三元组信息,由于硬件设备的局限性,对于数据帧的转发效率有一定的影响。因此,需要有一种更有效、更适合的MAC地址学习方法,来实现TRILL网络中MAC地址的学习。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷和不足,本发明提出一种基于RB的Nickname的TRILL类型的MAC地址对数据报文进行转发的方法及装置,解决了现有技术中通过多播转发效率低的问题,同时,对于如何更有效的管理、维护这类MAC地址,如何和普通类型的MAC地址进行很好的融合,如何使MAC地址表便于管理也都作了相应说明。
本发明公开一种数据报文的转发方法,所述方法应用于多链接透明互联TRILL网络,包括如下步骤:
S1:出口路由交换机(RB)接收TRILL封装的数据报文;
S2:所述出口路由交换机对所述报文进行解封装并判断原始数据帧MAC地址学习机制的类型,如为硬件学习机制,则执行步骤S3;如为软件学习机制,则执行步骤S4;
S3:根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立远端RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发;
S4:对所述未解封装的TRILL封装的数据报文通过软件进行解封装,根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发。
相应地,本发明还公开一种数据报文的转发装置,所述装置包括出口路由交换机,所述出口路由交换机包括TRILL数据报文接收单元、MAC地址学习机制判断单元、硬件机制处理单元和软件机制处理单元;
所述TRILL数据报文接收单元用于接收TRILL封装的数据报文;
所述MAC地址学习机制判断单元用于判断所述出口路由交换机MAC地址学习机制的类型,对硬件学习机制的出口路由交换机通过硬件机制处理单元对数据报文进行处理;对软件学习机制的出口路由交换机通过软件机制处理单元对数据报文进行处理;
所述硬件机制处理单元用于根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立远端RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发;
所述软件机制处理单元用于对所述未解封装的TRILL封装的数据报文通过软件进行解封装,根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立远端RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发。
本发明的技术方案通过两种MAC地址学习机制正确维护基于RB的Nickname的TRILL类型的MAC地址,保证RB能够正确学习TRILL网络中原始数据帧的MAC地址,使尽量多的原始数据帧通过已知单播TRILL转发表进行转发,减少了网络中的多播流量,提高了TRILL网络的转发性能,同时,该方法可以实现普通MAC地址和TRILL类型MAC地址的统一管理并且能够在普通MAC地址和TRILL类型MAC地址之间进行替换。
附图说明
图1为本发明实施例的数据报文的转发方法的流程图;
图2为本发明实施例的硬件处理机制的方法流程图;
图3为本发明实施例的软件处理机制的方法流程图;
图4为本发明实施例的数据报文的转发系统的示意图;
图5为本发明实施例的数据报文的转发装置的结构框图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以详细说明。
图1为本发明实施例的数据报文的转发方法的流程图。如图1所示,该方法具体包括如下步骤:
S1:出口路由交换机(RB)接收TRILL封装的数据报文;
S2:所述出口路由交换机对所述报文进行解封装并判断原始数据帧MAC地址学习机制的类型,如为硬件学习机制,则执行步骤S3;如为软件学习机制,则执行步骤S4;
S3:根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立远端RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发;
该步骤为硬件处理机制情况下出口路由交换机对数据报文的处理方法。图2为本发明实施例的硬件处理机制的方法流程图。如图2所示,该步骤具体包括:
步骤S201:芯片根据TRILL头中的IngressNickname信息获取硬件维护的对应的虚端口的信息;
步骤S202:判断所述虚端口信息是否正确,如是,则执行步骤S204;如否,则执行步骤S203;
步骤S203:丢弃该TRILL数据帧;
步骤S204:硬件学习原始数据帧的MAC地址,出端口为IngressNickname对应的虚端口,通过所述虚端口对原始数据帧进行转发。
S4:对所述未解封装的TRILL封装的数据报文通过软件进行解封装,根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发。
该步骤为软件处理机制情况下终端路由交换机对数据报文的处理方法。图3为本发明实施例的软件处理机制的方法流程图。如图3所示,该步骤具体包括:
步骤S301:将未解封装的TRILL数据帧完整的送至CPU,通过软件进行解封装;
步骤S302:芯片根据TRILL头中的IngressNickname信息获取软件维护的对应的虚端口的信息;
步骤S303:判断所述虚端口信息是否正确,如是,则执行步骤S305;如否,则执行步骤S304;
步骤S304:丢弃该TRILL数据帧;
步骤S305:软件学习原始数据帧的MAC地址,出端口为IngressNickname对应的虚端口,通过所述虚端口对原始数据帧进行转发,并下发该TRILL类型MAC到路由交换机的交换芯片存储。
其中,硬件处理机制中MAC表项通过路由交换机的交换芯片进行存储并维护;软件处理机制中MAC表项通过软件进行维护,同时下发给路由交换机的交换芯片存储。
所述虚端口包括根据路由交换机维护的Nickname表项建立的对应的出端口,每一个Nickname都对应维护一个虚端口。
所述虚端口的数据结构与路由交换机中维护的MAC地址对应的物理存在的出端口的数据结构一致。
所述MAC表项包括MAC地址、局域网标识和路由交换机的Nickname组成的三元组信息,根据所述MAC表项,能够实现TRILL封装的数据报文的单播转发。
图4为本发明实施例的数据报文的转发系统的示意图。如图4所示,以太网接入设备交换机RB1、RB2、RB3、RB4为多端口的网络设备,所述交换机RB1、RB2、RB3、RB4组成了一个环状拓扑,在TRILL模式下,所述交换机RB1、RB2、RB3、RB4称为路由交换机(RB)。本实施例基于所述网络结构在TRILL模式下完成数据报文的转发。
配置交换机RB1、RB2、RB3、RB4的以太网端口Ethernet1/1、以太网端口Ethernet1/2进入TRILL模式,所述以太网端口Ethernet1/1、以太网端口Ethernet1/2为TRILL网络中的上行口;配置交换机RB1、RB4的以太网端口Ethernet1/3同样进入TRILL模式,所述以太网端口Ethernet1/3为TRILL网络中的下行口,RB1的以太网端口Ethernet1/3下连接用户A、RB4的以太网端口Ethernet1/3下连接用户B。用户A和用户B通过TRILL网络进行数据的交换。
配置交换机RB1、RB2、RB3、RB4的各端口进入TRILL模式并分别配置启动TRILLIS-IS协议,TRILL网络中各路由交换机(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。在IS-IS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,并创建了各个Nickname对应的虚端口信息,为原始数据帧的MAC地址维护做好准备。
结合图4所示,根据TRILL类型的MAC地址进行数据报文转发的具体过程为:假设用户A及与其连接的路由交换机属于同一个局域网,所述局域网标记为VLAN100,当用户A的VLAN100中的数据报文经过TRILL网络边缘交换机RB1的封装到达RB4时,RB4需要对用户A的TRILL封装的数据报文进行解封装并转发原始数据到用户B,同时,学习用户A的原始数据帧的MAC地址:00-00-00-00-00-01,在RB4的MAC表项中,所述原始数据帧的MAC地址的出端口不能是收到TRILL数据帧的以太网端口Ethernet1/1或者以太网端口Ethernet1/2,而是RB1对应的Nickname1,因此,路由交换机RB4所维护的原始数据帧的MAC表项包括【MAC,VLAN,远端RB的Nickname】组成的三元组信息,结合本实施例所述原始数据帧的MAC表项为【00-00-00-00-00-01,100,Nickname1】,所述RB4所维护的原始数据帧的MAC表项如表1所示。当用户B再有数据需要发送给MAC地址00-00-00-00-00-01(用户A),则路由交换机RB4根据维护的MAC表项查找到该MAC地址为TRILL类型后,直接通过计算出的单播TRILL转发表转发这些数据,不用再进行广播,减少了网络中广播流量,节省了带宽。
表1
图5为本发明实施例的数据报文的转发装置的结构框图,所述装置包括出口路由交换机,所述出口路由交换机包括TRILL数据报文接收单元、MAC地址学习机制判断单元、硬件机制处理单元和软件机制处理单元;
所述TRILL数据报文接收单元用于接收TRILL封装的数据报文;
所述MAC地址学习机制判断单元用于判断所述出口路由交换机MAC地址学习机制的类型,对于硬件学习机制的出口路由交换机通过硬件机制处理单元对数据报文进行处理;对于软件学习机制的出口路由交换机通过软件机制处理单元对数据报文进行处理;
所述硬件机制处理单元用于根据硬件解封装后的数据报文TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文对应的所述虚端口进行转发;
所述软件机制处理单元用于对所述未解封装的TRILL封装的数据报文通过软件进行解封装,根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发。
所述虚端口包括根据路由交换机维护的Nickname表项建立的对应的出端口,每一个Nickname都对应维护一个虚端口。
所述虚端口的数据结构与路由交换机中维护的MAC地址对应的物理存在的出端口的数据结构一致。
所述硬件机制处理单元建立的MAC表项通过路由交换机的交换芯片进行存储并维护;所述软件机制处理单元建立的MAC表项通过软件进行维护,同时下发给路由交换机的交换芯片存储。
所述MAC表项包括MAC地址、局域网标识和入口路由交换机的Nickname组成的三元组信息,根据所述MAC表项,能够实现TRILL封装的数据报文的单播转发。
本发明的技术方案通过两种MAC地址学习机制正确维护基于RB的Nickname的TRILL类型的MAC地址,保证RB能够正确学习TRILL网络中原始数据帧的MAC地址,使尽量多的原始数据帧通过已知单播TRILL转发表进行转发,减少了网络中的多播流量,提高了TRILL网络的转发性能,同时,该方法可以实现普通MAC地址和TRILL类型MAC地址的统一管理并且能够在普通MAC地址和TRILL类型MAC地址之间进行替换。
上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理,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内。

Claims (11)

1.一种数据报文的转发方法,所述方法应用于多链接透明互联TRILL网络,包括如下步骤:
S1:出口路由交换机(RB)接收TRILL封装的数据报文;
S2:所述出口路由交换机对所述报文进行解封装并判断原始数据帧MAC地址学习机制的类型,如果为硬件学习机制,则执行步骤S3;如果为软件学习机制,则执行步骤S4;
S3:根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立远端RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发;
S4:对未解封装的TRILL封装的数据报文通过软件进行解封装,根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立远端RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发。
2.根据权利要求1所述的数据报文的转发方法,其特征在于,所述步骤S3中MAC表项通过路由交换机的交换芯片进行存储并维护。
3.根据权利要求1所述的数据报文的转发方法,其特征在于,所述虚端口包括根据路由交换机维护的Nickname表项建立的对应的出端口,每一个Nickname都对应维护一个虚端口。
4.根据权利要求1至3之一所述的数据报文的转发方法,其特征在于,所述虚端口的数据结构与路由交换机中维护的MAC地址对应的物理存在的出端口的数据结构一致。
5.根据权利要求1所述的数据报文的转发方法,其特征在于,所述步骤S4中MAC表项通过软件进行维护,同时下发给路由交换机的交换芯片存储。
6.根据权利要求1或2或5所述的数据报文的转发方法,其特征在于,所述MAC表项包括MAC地址、局域网标识和路由交换机的Nickname组成的三元组信息,根据所述MAC表项,能够实现TRILL封装的数据报文的单播转发。
7.一种数据报文的转发装置,所述装置包括出口路由交换机,其特征在于,所述出口路由交换机包括TRILL数据报文接收单元、MAC地址学习机制判断单元、硬件机制处理单元和软件机制处理单元;
所述TRILL数据报文接收单元用于接收TRILL封装的数据报文;
所述MAC地址学习机制判断单元用于判断所述出口路由交换机MAC地址学习机制的类型,对硬件学习机制的出口路由交换机通过硬件机制处理单元对数据报文进行处理;对软件学习机制的出口路由交换机通过软件机制处理单元对数据报文进行处理;
所述硬件机制处理单元用于根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立远端RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发;
所述软件机制处理单元用于对未解封装的TRILL封装的数据报文通过软件进行解封装,根据TRILL头中的入口(Ingress)RB的Nickname在Nickname与虚端口对应的映射表中进行虚端口的查找,查找成功后,建立远端RB的Nickname与原始数据帧的MAC地址对应的MAC表项,将所述数据报文通过对应的虚端口进行转发。
8.根据权利要求7所述的数据报文的转发装置,其特征在于,所述虚端口是根据路由交换机维护的Nickname表项建立的对应的出端口,每一个Nickname都对应维护一个虚端口。
9.根据权利要求7所述的数据报文的转发装置,其特征在于,所述虚端口的数据结构与路由交换机中维护的MAC地址对应的物理存在的出端口的数据结构一致。
10.根据权利要求7所述的数据报文的转发装置,其特征在于,所述硬件机制处理单元建立的MAC表项通过路由交换机的交换芯片进行存储并维护;所述软件机制处理单元建立的MAC表项通过软件进行维护,同时下发给路由交换机的交换芯片存储。
11.根据权利要求7所述的数据报文的转发装置,其特征在于,所述MAC表项包括MAC地址、局域网标识和路由交换机的Nickname组成的三元组信息,根据所述MAC表项,能够实现TRILL封装的数据报文的单播转发。
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