CN102857588B - 地址解析协议arp信息的处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了地址解析协议ARP信息的处理方法和装置。该方法中，ED在本端与对端ED之间的EVI公网隧道vlink完成建立时，收集本站点内所有网络设备的地址解析协议ARP信息，其中，每一网络设备的ARP信息至少包括：网络设备的IP地址、MAC地址和所处的虚拟局域网VLAN；所述ED通过本端与对端ED之间的vlink发送所收集的本站点内所有网络设备的ARP信息，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息。采用本发明，能够减少主机A和主机B通信的等待时间。

Description

地址解析协议ARP信息的处理方法和装置

技术领域

本申请涉及网络通信技术，特别涉及地址解析协议（ARP：AddressResolution Protocol）信息的处理方法和装置。

背景技术

随着Internet的高速发展，网络的地域跨度越来越大。为了更好的提供服务，用户通常会在为了更好地提供服务，提供商通常在异地部署多个数据中心实现负载分担和高可靠性，并实现虚拟机在各个数据中心之间的自由迁移。由于虚拟机迁移过程对用户透明，不能改变IP地址，所以必须在分布于异地的数据中心之间实现二层虚拟互联（EVI：Ethernet VirtualizationInterconnection）。

参见图1，图1为现有EVI组网示意图。在图1所示的EVI组网中存在以下三个站点：站点（Site）1、Site 2和Site 3。各个站点均部署了数据中心，相互之间通过建立EVI公网隧道（vlink）比如图1中的vlink1至vlink3实现二层互联。并且，在EVI组网中，每一站点通过中间系统到中间系统的路由选择协议（IS-IS：Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol）学习异地站点中网络设备的介质访问控制（MAC：Medium/Media AccessControl）地址，以实现不同站点之间的数据转发。

参见图2，图2为EVI组网中两个异地站点之间的数据转发流程图。以图1所示EVI组网为例，假如站点1中的主机A需要与站点2中的主机B进行通信，而此时，主机A不知道该主机B的MAC地址，则，先需要通过图2所示的以下步骤使主机A学习到主机B的MAC地址：

步骤201，站点1中的主机A在站点1内广播ARP请求，该ARP请求用于获取站点2中主机B的MAC地址。

所述ARP请求中包含主机A的ARP信息，具体包含主机A的IP地址（作为ARP请求的源IP地址）、MAC地址（作为ARP请求的源MAC地址）、以及主机A所处的虚拟局域网（VLAN：Virtual Local Area Network）等。

步骤202，当站点1中的ED比如ED1接收到所述ARP请求时，通过与EVI组网中异地站点之间的EVI公网隧道比如图1中的vlink1、vlink2将所述ARP请求泛洪到站点2和站点3。

以下仅以站点2接收ARP请求为例，站点3原理类似。

步骤203，当站点2中的ED比如ED2接收到所述ARP请求时，将该ARP请求上送本ED2的CPU，由CPU学习所述ARP请求的源MAC地址并建立该源MAC地址对应的ARP表项来缓存，之后在站点2内的相应VLAN内泛洪该ARP请求，以保证该ARP请求到达目的主机即主机B。

本步骤203中的VLAN具体为发送ARP请求的主机A所处的VLAN，其携带在ARP请求中，因此，当ED2收到所述ARP请求时，直接获取该ARP请求中的VLAN，假如该获取的VLAN为VLAN1，则ED2在站点2内的VLAN1中泛洪所述ARP请求。

步骤204，当主机B收到所述ARP请求后，向主机A返回ARP应答，并在所处站点即站点2内广播该向主机A返回的ARP应答。

所述ARP应答中包含主机B的ARP信息，具体包含主机B的IP地址（作为ARP应答的源IP地址）、MAC地址（作为ARP应答的源MAC地址）、以及主机B所处的VLAN等。

步骤205，站点2中的ED比如ED2收到ARP应答后，依据ARP应答的目的IP地址选择相应的vlink比如vlink1来发送ARP应答。

步骤206，站点1的ED比如ED1收到ARP应答后，将ARP应答上送自身的CPU，以学习所述ARP应答的源MAC地址，并建立该源MAC地址对应的ARP表项。

步骤207，ED1在站点1内的相应VLAN（即所述ARP应答携带的VLAN）中洪泛所述ARP应答。

步骤208，主机A收到ARP应答后，从该ARP应答中学习到源MAC地址。

至此，通过上述步骤201至步骤208，站点1中的主机A即可学习到站点2中主机B的MAC地址，之后，利用学习的MAC地址和主机B进行通信。

之后，当站点1内其他主机后续发送ARP请求来学习主机B的MAC地址时，ED1查找本地ARP表项，对该ARP请求回送ARP应答，该返回的ARP应答中携带本地ARP表项记录的该主机B的MAC地址。

从上面描述的流程可以看出，在站点1中的ED本地不存在站点2中主机B的MAC地址对应的ARP表项时，如果该站点1中的任一主机需要与该主机B通信，就需要先通过站点1和站点2之间的vlink来学习该主机B的MAC地址，而在实际应用中，通过vlink学习MAC地址会花费很长时间，会造成通信需要等待很长时间，特别是在两个ED站点的传输距离比较远的情况。

发明内容

本申请提供了地址解析协议ARP信息的处理方法和装置，以减少通信等待时间。

本申请提供的技术方案包括：

一种地址解析协议ARP信息的处理方法，所述方法应用于二层虚拟互联EVI网络中任一站点的边缘设备ED，该方法包括：

所述ED在本端与对端ED之间的EVI公网隧道vlink完成建立时，收集本站点内所有网络设备的地址解析协议ARP信息，其中，每一网络设备的ARP信息至少包括：网络设备的IP地址、MAC地址和所处的虚拟局域网VLAN；

所述ED通过本端与对端ED之间的vlink发送所收集的本站点内所有网络设备的ARP信息，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息。

一种地址解析协议ARP信息的处理装置，所述装置应用于二层虚拟互联EVI网络中站点的边缘设备ED，包括：

ARP信息收集单元，用于在本端ED与对端ED之间的EVI公网隧道vlink完成建立时，收集本站点内所有网络设备的地址解析协议ARP信息，其中，每一网络设备的ARP信息至少包括：网络设备的IP地址、MAC地址和所处的虚拟局域网VLAN；

ARP信息交互单元，用于通过本端ED与对端ED之间已完成建立的vlink发送所收集的本站点内所有网络设备的ARP信息，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息。

由以上技术方案可以看出，本申请中，ED在本端与对端ED之间的vlink完成建立时，主动收集本站点内所有网络设备的ARP信息，并主动通过该完成建立的vlink将收集的ARP信息发送给对端ED，以及接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息，如此，当本端ED下连的一主机比如主机A需要与对端ED下连的一主机比如主机B通信时，即使主机A不知道主机B的MAC地址，可由其连接的ED将之前已从对端ED接收的ARP信息中获取该主机B的ARP信息（包含主机B的MAC地址）并发送给主机A，以由主机A利用该获取的ARP信息与主机B通信，这相比于现有技术由主机A通过vlink获取主机B的MAC地址方式，显然能够减少主机A和主机B通信的等待时间。

附图说明

图1为现有EVI组网示意图；

图2为EVI组网中两个异地站点之间的数据转发流程图；

图3为本发明实施例提供的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的TLV报文示意图；

图5为本发明实施例提供的装置结构图。

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。

本发明提供的方法中，每一站点的ED都是在本端与对端站点中的ED（简称对端ED）之间的vlink完成建立时，主动将本站点中所有网络设备比如主机或服务器等的ARP信息告知给对端ED，这里，网络设备的ARP信息至少包括：网络设备的IP地址、MAC地址和所处的VLAN。之后，当一站点（记为站点1）中的任一网络设备比如主机A需要与另一站点（记为站点2）中的网络设备比如主机B通信时，即使主机A不知道主机B的MAC地址，可由其所处站点1中的ED将该主机B的ARP信息（包含主机B的MAC地址）通知给主机A，该主机B的ARP信息为站点2中的ED之前在完成建立至站点1中ED的vlink时发送的，如此，主机A即可利用该获取的ARP信息与主机B通信，这相比于现有技术由主机A通过vlink获取主机B的MAC地址方式，显然能够减少主机A和主机B通信的等待时间。

下面通过图3对本发明提供的方法进行详细描述：

参见图3，图3为本发明实施例提供的方法流程图。如图3所示，该流程可包括：

步骤301，ED在本端与对端ED之间的vlink当前完成建立（UP）时，收集本站点内所有网络设备的ARP信息。

优选地，本发明中，ED可通过以下步骤收集本站点内所有网络设备的ARP信息：

步骤3011，ED向本站点内的每一VLAN发送与该VLAN相关联的网段广播报文。

这里，所述与VLAN相关联的网段广播报文为：目的IP地址为VLAN相关联的网段的广播IP地址的PING报文。

通常，同一个VLAN内的所有网络设备所处的网段相同，而VLAN相关联的网段也即ED所处站点中属于该VLAN的所有网络设备的IP地址所属的网段。以图1所示站点1中的ED1为例，假如站点1中存在三个VLAN，分别为VLAN1、VLAN5、和VLAN10，以VLAN10为例，其他VLAN原理类似，则若站点1中存在两个属于VLAN10的网络设备，分别为主机D1和主机D2，则与VLAN10相关联的网段也即主机D1和主机D2的IP地址所属的网段。

至于网段的广播IP地址，其为网段中最大的IP地址。

假如站点1中VLAN10内主机D1的IP地址为192.168.23.1/24，主机D2的IP地址为192.168.23.10/24，其中，24表示IP地址的掩码为24位，其表示把十进制的IP地址换算成二进制后，前24位相同的情况下就属于同一个网段内的IP地址，至于24位后的各位其可随意变化，但属于同一网段。如此，基于该24位掩码可以得到，主机D1和主机D2所属的网段为：192.168.23.0~192.168.23.255；在该网段中，192.168.23.255的IP地址最大，基于此，ED1向VLAN10内发送目的IP地址为192.168.23.255的PING报文。

步骤3012，ED接收本站点中每一VLAN内的网络设备回复的ARP应答报文，通过接收的ARP应答报文收集本ED所处站点中每一VLAN内设备的ARP信息，设备的ARP信息至少包括：设备的IP地址、MAC地址和所处的VLAN。

本发明中，ED向每一VLAN内的网络设备发送网段广播报文即PING报文，目的是触发各个网络设备在接收到该网段广播报文即PING报文后进行ARP响应即向ED回复一个ARP应答报文。每一网络设备回复的ARP应答报文的源IP地址、源MAC地址、源VLAN依次为该网络设备的IP地址、MAC地址和该网络设备所处的VLAN，如此，当ED收到ARP应答报文时，就可通过接收的ARP应答报文收集本ED所处站点中每一VLAN内网络设备的ARP信息。

从上面描述可以看出，本发明中，将网络设备的ARP响应控制在一个站点内，不再通过vlink进行传输，这避免大量的ARP响应洪泛至公网。

至此，通过以上步骤，即可实现ED在本端与对端ED之间的vlink当前完成建立（UP）时，收集本站点内所有网络设备的ARP信息。

步骤302，所述ED通过本端与对端ED之间的vlink发送所收集的本站点内所有网络设备的ARP信息，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息。

仍以图1所示EVI组网中站点1内的ED1为例，假如ED1与站点2中ED2之间的vlink1当前完成建立，则ED1就通过该vlink1发送该收集的所有ARP信息。如此，ED2即可接收到该发送ARP信息。优选地，本发明中，当ED2收到ED1发送的ARP信息时，优选地，可将该收到的ARP信息存储到ARP缓存中，以供以后本站点2内的网络设备比如主机B发送ARP请求报文时进行相应的查询。比如，站点2内主机B通过广播ARP请求报文请求站点1内主机A的MAC地址，则ED收到该ARP请求报文时，直接从ARP缓存中获取包含主机A的MAC地址的ARP信息并返回给主机B。

至此，完成图3所示的流程。

优选地，本发明中，为便于两个异地站点交互ARP信息，本发明可构造一个遵守ISIS协议的报文，将网络设备的ARP信息携带在该构造的报文中发送至对端ED。

其中，该构造的报文至少包括以下三个字段：类型字段（T：TYPE），长度字段（L：LENGTH）和数据字段（V：VALUE），具体如图4所示。基于该构造的报文包含的这三个字段，可将该构造的报文简称为TLV报文。在TLV报文中，类型字段：可选用EVI IS-IS未定义的一个值，用于表示两个异地站点之间交互ARP信息；长度字段：用于表示该TLV报文的长度；数据字段：用于携带ARP信息，即网络设备的IP地址、MAC地址设备和所处VLAN。

另外，需要说明的是，ED收集的ARP信息并非固定不变，其会根据需求发生变化，目前默认的ARP信息老化时间是20分钟，因此，就需要为ED配置一个定时器，以实现每隔设定时间比如15分钟就按照如图3所示流程重新收集一次本站点内所有网络设备的ARP信息，并在当前收集完本站点内所有网络设备的ARP信息后，利用当前收集的本站点内所有网络设备的ARP信息更新之前已收集的本站点内所有网络设备的本站点内的ARP信息，通过本ED与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送更新后的ARP信息；或采用增量更新的方式，即通过比较当前收集的本站点内所有网络设备的ARP信息和之前收集的本站点内所有网络设备的ARP信息确定出发生变化的ARP信息，通过本ED与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送发生变化的ARP信息，以使对端ED根据接收的发生变化的ARP信息更新本地保存的ARP信息。通过以上所述的更新操作，可以保证EVI组网中所有ED动态执行ARP信息实时更新，避免错误的ARP信息。

还有，本发明中，还可根据组网需求在站点内增加网络设备，当站点内新增加的网络设备比如服务器上线时，会及时发送免费ARP报文来检测其IP地址是否可用，这时，当ED收到免费ARP报文时，就通过接收的免费ARP报文收集该新增加的网络设备的ARP信息，此时收集的ARP信息中的IP地址为该新增加的网络设备的IP地址，将该新增加的网络设备的ARP信息通过本ED与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送。相应地，当对端ED接收到新增加的网络设备的ARP信息时，则记录该新增加的网络设备的ARP信息。这样可以保证各个对端ED及时动态更新其上的设备ARP信息。

优选地，本发明中，为保证该新增加的网络设备的ARP信息可用，可由ED在收到免费ARP报文后，且在通过该免费ARP报文收集ARP信息之前，依据自身已缓存的所有网络设备的ARP信息验证该免费ARP报文的IP地址是否重复使用，如果否，则继续执行通过该免费ARP报文收集ARP信息的操作，否则，可忽略该免费ARP报文。

还有，本发明中，在EVI网络中，针对某些站点内的设备比较多的情况，为了避免由于该站点内ED维护的ARP信息过多而造成ED处理能力下降，本发明中，可由ED按照主动控制策略来通过本端与对端ED之间的vlink发送ARP信息。

这里，所述主动控制策略至少包括：控制向哪些站点发送ARP信息，和/或，控制发送哪些ARP信息。

其中，控制向哪些站点发送ARP信息可依据站点之间的距离来实现，如果两个站点距离非常近，也就意味着通过公网的时间很短，因此，就不必相互之间发送ARP信息，而是按照现有方式获取ARP信息，反之，则就需要相互之间发送ARP信息。

而控制发送哪些ARP信息可依据网络设备的重要级别和/或网络通信速度要求来实现。这里，EVI组网中每一站点内网络设备的重要级别可预先设置。如果一网络设备的重要级别比较高，则意味着该网络设备的位置比较重要，需要优先发送该网络设备的ARP信息，反之，可不发送该网络设备的ARP信息。还有，如果一网络设备的网络通信速度要求比较高，则意味着该网络设备不会进行网络通信等待，为提高该网络设备的通信速度，需要优先发送该网络设备的ARP信息；反之，可不发送该网络设备的ARP信息。

至此，完成本发明提供的方法描述。

下面对本发明提供的装置的结构进行描述：

参见图5，图5为本发明实施例提供的装置结构图。本发明中，图5所示的装置为一种ARP信息的处理装置，其应用于EVI网络中站点的ED，如图5所示，所述装置包括：

ARP信息收集单元，用于在本端ED与对端ED之间的EVI公网隧道vlink完成建立时，收集本站点内所有网络设备的地址解析协议ARP信息，其中，每一网络设备的ARP信息至少包括：网络设备的IP地址、MAC地址和所处的虚拟局域网VLAN；

ARP信息交互单元，用于通过本端ED与对端ED之间已完成建立的vlink发送所收集的本站点内所有网络设备的ARP信息，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息。

优选地，本发明中，所述ARP信息收集单元还用于接收本站点内新增加的网络设备在上线时发送的免费ARP报文，通过接收的免费ARP报文收集该新增加的网络设备的ARP信息；基于此，所述ARP信息交互单元，还用于将收集的新增加的网络设备的ARP信息通过本端ED与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送，以及，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的新增加网络设备的ARP信息。

优选地，本发明中，所述ARP信息收集单元还用于在收集完本站点内所有网络设备的ARP信息后，进一步启动一个定时器，并在定时器到达设定时间时，重新收集本站点内所有网络设备的ARP信息，并通过比较当前收集的ARP信息和之前已收集的ARP信息确定出发生变化的ARP信息；基于此，所述ARP信息交互单元还用于通过本端与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送发生变化的ARP信息，并重新启动所述定时器，以及，当接收到对端ED通过至本端的vlink发送的发生变化的ARP信息时，依据所接收的发生变化的ARP信息更新本地保存的ARP信息。

如图5所示，所述ARP信息收集单元具体可包括：

报文发送子单元，用于向本站点内的每一VLAN发送与该VLAN相关联的网段广播报文，其中，所述与VLAN相关联的网段广播报文为：目的IP地址为VLAN相关联的网段的广播IP地址的PING报文；

报文接收子单元，用于接收本站点内每一VLAN中的网络设备针对接收的网段广播报文回复的ARP应答报文，通过接收的ARP应答报文收集本站点内每一VLAN中的网络设备的ARP信息。

至此，完成图5所示的路由转发设备结构描述。

由以上技术方案可以看出，本申请中，ED在本端与对端ED之间的vlink完成建立时，主动收集本站点内所有网络设备的ARP信息，并主动通过该完成建立的vlink将收集的ARP信息发送给对端ED，以及接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息，如此，当本端ED下连的一主机比如主机A需要与对端ED下连的一主机比如主机B通信时，即使主机A不知道主机B的MAC地址，可由其连接的ED将之前已从对端ED接收的ARP信息中获取该主机B的ARP信息（包含主机B的MAC地址）并发送给主机A，以由主机A利用该获取的ARP信息与主机B通信，这相比于现有技术由主机A通过vlink获取主机B的MAC地址方式，显然能够减少主机A和主机B通信的等待时间。

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 (9)

1.一种地址解析协议ARP信息的处理方法，所述方法应用于二层虚拟互联EVI网络中任一站点的边缘设备ED，其特征在于，该方法包括：

所述ED在本端与对端ED之间的EVI公网隧道vlink完成建立时，向本站点内的每一VLAN发送与该VLAN相关联的网段广播报文，通过来自本站点内每一VLAN中的网络设备针对接收的网段广播报文回复的地址解析协议ARP应答报文主动收集本站点内每一VLAN中的网络设备的ARP信息，其中，每一网络设备的ARP信息至少包括：网络设备的IP地址、MAC地址和所处的虚拟局域网VLAN；

所述ED通过本端与对端ED之间的vlink发送主动收集的本站点内所有网络设备的ARP信息，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述ED接收本站点内新增加的网络设备在上线时发送的免费ARP报文，并通过所述免费ARP报文收集新增加网络设备的ARP信息，将所收集的新增加网络设备的ARP信息通过本端与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送；

所述ED接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的新增加网络设备的ARP信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述ED主动收集完本站点内所有网络设备的ARP信息后，该方法进一步包括：

所述ED启动一个定时器，并在定时器到达设定时间时，重新主动收集本站点内所有网络设备的ARP信息，通过比较当前收集的ARP信息和之前已收集的ARP信息确定出发生变化的ARP信息，通过本端与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送发生变化的ARP信息，并重新启动所述定时器；

当所述ED接收到对端ED通过至本端的vlink发送的发生变化的ARP信息时，依据所接收的发生变化的ARP信息更新本地保存的ARP信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与VLAN相关联的网段广播报文为：目的IP地址为VLAN相关联的网段的广播IP地址的PING报文。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，ED通过本端与对端ED之间的vlink发送ARP信息包括：

ED按照主动控制策略来通过本端与对端ED之间的vlink发送ARP信息；

其中，所述主动控制策略至少包括：控制向哪些站点发送ARP信息，和/或，控制发送哪些ARP信息。

6.一种地址解析协议ARP信息的处理装置，所述装置应用于二层虚拟互联EVI网络中站点的边缘设备ED，其特征在于，所述装置包括：

ARP信息收集单元，用于在本端ED与对端ED之间的EVI公网隧道vlink完成建立时，向本站点内的每一VLAN发送与该VLAN相关联的网段广播报文，通过来自本站点内每一VLAN中的网络设备针对接收的网段广播报文回复的地址解析协议ARP应答报文主动收集本站点内每一VLAN中的网络设备的ARP信息，其中，每一网络设备的ARP信息至少包括：网络设备的IP地址、MAC地址和所处的虚拟局域网VLAN；

ARP信息交互单元，用于通过本端ED与对端ED之间已完成建立的vlink发送主动收集的本站点内所有网络设备的ARP信息，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的ARP信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述ARP信息收集单元还用于接收本站点内新增加的网络设备在上线时发送的免费ARP报文，通过接收的免费ARP报文收集新增加的网络设备的ARP信息；

所述ARP信息交互单元，还用于将收集的新增加的网络设备的ARP信息通过本端ED与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送，以及，接收并保存对端ED通过至本端的vlink发送的新增加网络设备的ARP信息。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述ARP信息收集单元还用于在主动收集完本站点内所有网络设备的ARP信息后，进一步启动一个定时器，并在定时器到达设定时间时，重新主动收集本站点内所有网络设备的ARP信息，并通过比较当前收集的ARP信息和之前已收集的ARP信息确定出发生变化的ARP信息；

所述ARP信息交互单元还用于通过本端与各个对端ED之间的vlink向各个对端ED发送发生变化的ARP信息，并重新启动所述定时器，以及，当接收到对端ED通过至本端的vlink发送的发生变化的ARP信息时，依据所接收的发生变化的ARP信息更新本地保存的ARP信息。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述ARP信息收集单元包括：

报文发送子单元，用于向本站点内的每一VLAN发送与该VLAN相关联的网段广播报文，其中，所述与VLAN相关联的网段广播报文为：目的IP地址为VLAN相关联的网段的广播IP地址的PING报文；

报文接收子单元，用于接收本站点内每一VLAN中的网络设备针对接收的网段广播报文回复的ARP应答报文，通过接收的ARP应答报文收集本站点内每一VLAN中的网络设备的ARP信息。