CN103139071A - 报文转发方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种报文转发方法、装置和系统，方法包括：接收IP报文，获取所述IP报文中携带的目的IP地址；根据所述目的IP地址从路由表中获取链路上下一跳设备的IP地址；根据所述下一跳设备的IP地址获取所述下一跳设备的MAC地址以及对应的端口号；如果获取不到，则根据所述目的IP地址从路由表中获取所述路由设备上对应的接口，根据所述接口从模糊ARP表中获取下一跳设备的MAC地址和对应的端口号；根据所述下一跳设备的MAC地址以及所述端口号将IP报文转发给所述下一跳设备；其中，所述模糊ARP表记录有接口、端口号和MAC地址的对应关系。

Description

报文转发方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及报文转发方法、装置和系统。
背景技术
路由设备在跨网段进行三层(L3)通信时，分两步实现：
1、根据DIP(destination Internet Protocol，目的IP)在当前路由设备上查找路由表，匹配目的网段的NH(Next Host，下一跳设备)，如果无法从路由表中匹配到路由，则会匹配到默认路由；
2、在当前路由设备上根据NH查找本地ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)表，匹配精确ARP；如果精确ARP不存在，则向NH发送ARP请求，并收到NH的响应消息后，对NH的ARP进行学习并添加到ARP表内，以供后续查询，路由设备根据学习的ARP表项对IP报文进行以太头封装后，在以太链路上转发。
如果当前路由设备上已存在上述表项，则当前路由设备能成功将IP报文转发至NH，也就是说，路由设备上必须存在到目的网段的NH路由以及NH的ARP，只有具备这两个条件，IP报文就能成功发送给链路上的NH，直到目的设备。在三层转发过程中，NH的ARP表项需要学习，学习之后才能转发IP报文，第一次转发报文过程必然出现时延，对时延比较敏感的报文如语音报文，报文转发时延将影响通话质量，而在转发路径上任何一个节点ARP学习不成功，如因为ARP出现冲突、ARP表项已满等，则会导致报文丢失而出现业务中断。
发明内容
本发明一个实施例提供一种报文转发方法，包括：
路由设备接收IP报文，获取所述IP报文中携带的目的IP地址；
所述路由设备根据所述目的IP地址从路由表中获取链路上下一跳设备的IP地址；
所述路由设备根据所述下一跳设备的IP地址获取所述下一跳设备的媒体访问控制MAC地址以及所述路由设备上对应的端口号；如果获取不到，则根据所述目的IP地址从路由表中获取所述路由设备上对应的接口，根据所述接口从模糊地址解析协议ARP表中获取下一跳设备的MAC地址和对应的端口号；
所述路由设备根据所述下一跳设备的MAC地址以及所述端口号将IP报文转发给所述下一跳设备；
其中，所述模糊ARP表记录有接口、端口号和MAC地址的对应关系。
本发明一个实施例提供一种路由设备，包括：
接收单元，用于接收因特网协议IP报文，获取所述IP报文中携带的目的IP地址；
处理单元，用于根据所述下一跳设备的IP地址获取所述下一跳设备的媒体访问控制MAC地址以及所述路由设备上对应的端口号；如果获取不到，则根据所述目的IP地址从路由表中获取所述路由设备上对应的接口，根据所述接口从模糊地址解析协议ARP表中获取下一跳设备的MAC地址和对应的端口号；
发送单元，用于根据所述下一跳设备的MAC地址以及所述端口号将IP报文转发给所述下一跳设备；
其中，所述模糊ARP表记录有接口、端口号和MAC地址的对应关系。
本发明一个实施例提供一种报文转发系统，包括路由设备，
所述路由设备，用于接收因特网协议IP报文，获取所述IP报文中携带的目的IP地址；根据所述目的IP地址从路由表中获取链路上下一跳设备的IP地址；根据所述下一跳设备的IP地址获取所述下一跳设备的媒体访问控制MAC地址以及所述路由设备上对应的端口号；如果获取不到，则根据所述目的IP地址从路由表中获取所述路由设备上对应的接口，根据所述接口从模糊地址解析协议ARP表中获取下一跳设备的MAC地址和对应的端口号；以及根据所述下一跳设备的MAC地址以及所述端口号将IP报文转发给所述下一跳设备；
其中，所述模糊ARP表记录有接口、端口号和MAC地址的对应关系。
本发明实施例提供的方法、装置和系统，在查找精确ARP表失败时，可以根据接口获取NH的MAC地址和本地对应的端口，能有效的解决三层业务时延或中断的问题，提高了三层转发的及时性和可靠性。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的系统架构图；
图3为本发明实施例提供的路由设备的结构的示意图。
具体实施例
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明一个实施例提供一种报文转发方法，如图1所示，包括：
步骤100，接收IP报文，获取IP报文中的目的IP地址。
目的IP地址所对应的设备可能和路由设备在同一个网段，也可能跨网段的。路由设备在收到IP报文后，获取IP报文中携带的目的IP地址。
步骤102，根据目的IP地址从路由表中获取链路上NH的IP地址。
假设有三个路由设备，如图2所示，分别是R1、R2和R3。R1通过端口P1连接到R2的端口P2，对应的接口分别是IF1和IF2；R2通过端口P3连接到R3上的端口P4，对应的接口分别为IF3和IF4。R1的MAC地址为MAC1，IP为1.1.1.1/24；R2的MAC地址为MAC2，IP为1.1.1.2/24；R3的MAC地址为MAC3，IP为3.3.3.2/24，则路由表的结构可以如下表1所示：
表1
Figure BDA0000113705930000031
Figure BDA0000113705930000041
假如R1需要将IP报文转发给目的IP地址为3.3.3.3/24的设备，IP地址为3.3.3.3/24的设备，假设为R4，R4的MAC地址为MAC4，连接R3(图2中未示出)，则R1从路由表的DIP列查找对应的IP地址，获取NH的IP地址为1.1.1.2，接口(OIF)为IF1。
步骤104，根据NH的IP地址获取NH的MAC地址以及对应的端口号，如果获取不到，则根据目的IP地址从路由表中获取对应的接口，根据接口从模糊ARP表中获取NH的MAC地址和对应的端口。
路由设备在获取NH的IP地址后，可以从ARP表中获取NH的MAC地址以及本路由设备上对应的端口(OP)，ARP表可以如表2所示：
表2
Figure BDA0000113705930000042
Figure BDA0000113705930000051
ARP表(下面称之为精确ARP表)中记录有IP与MAC、OIF、OP的对应关系。在获取到NH的IP地址后，可以从精确ARP表中获取NH的MAC地址以及本地对应的端口号。
还是以R1作为举例，在步骤102中获取NH的IP为1.1.1.2，从精确ARP表中可以查到NH的MAC地址为MAC2，R1上对应的端口(OP)为P1，则R1将IP报文通过P1发送给R2。
如果获取不到，则从路由表中获取链路上对应的接口(出接口)，根据出接口从模糊ARP表中获取NH的MAC地址和对应的端口号，本实施例中，模糊ARP表的结构可以如表3所示：
表3
Figure BDA0000113705930000052
本实施例中的模糊ARP表记录有接口与NH的MAC、端口号的对应关系。
如目的IP地址3.3.3.2/24在R1上对应的接口(出接口)为IF1，如果R1在从精确ARP表中获取NH的MAC和端口号失败，则可以根据获取的出接口从模糊ARP表中获取R1上对应的端口号和NH的MAC地址，本实施例中，R1上IF1对应端口P1，NH为R2，MAC地址为MAC2。
路由设备根据获取的端口号和NH的MAC地址将IP报文转发给NH。
在实际使用过程中，模糊ARP表和精确ARP表可以是一个表，也可以是分开的两个表，当两者为一个表时，结构可以如下表所示，其中，R1上学习到了精确ARP，R2、R3学习到了模糊ARP。
表3
Figure BDA0000113705930000053
Figure BDA0000113705930000061
步骤106，根据获取的端口号和NH的MAC地址将IP报文转发给NH。
路由设备在获取NH的MAC地址后，对IP报文进行封装，通过端口号对应的端口将IP报文发送给NH。
本实施例提供的方法需要预先在本地建立模糊ARP表，过程可以是路由设备上的接口在激活时，向其他设备发送免费ARP报文，该免费ARP报文主动对外公告本端路由设备的IP地址和MAC地址信息，以使得其他设备收到该免费ARP报文后，在模糊ARP表中保存接收端口号、接收接口以及对端设备的MAC地址的对应关系。
路由设备也会接收其他设备发送的免费ARP报文，在本地的模糊ARP表中保存接收端口号、接收接口以及对端设备MAC地址的对应关系。如果在相同的接口和端口的组合下，前后收到对端的多份免费ARP报文，则刷新成最后一份免费ARP报文的MAC地址，即相同的接口和端口只占用一条ARP表项资源。
当接口处在激活状态下，模糊ARP表项可以不老化，只刷新，当接口去激活时，可以删除模糊ARP表中该接口对应的ARP表项。
为方便查找，可以在增加一条ARP表项时，按照接口排序，如从小到大等。新插入的表项放在该接口的最前面，刷新时，也调整到该接口的最前面。
本实施例提供的报文转发方法，在查找精确ARP表失败时，可以根据接口获取NH的MAC地址和本地对应的端口，能有效的解决三层业务时延或中断的问题，提高了三层转发的及时性和可靠性。
本发明一个实施例提供一种路由设备，如图3所示，包括：接收单元30、处理单元32和发送单元34。
接收单元30，用于接收IP报文，获取所述IP报文中携带的目的IP地址。
处理单元32，用于根据所述目的IP地址从路由表中获取链路上NH的IP地址；根据所述NH的IP地址获取所述NH的媒体访问控制MAC地址以及对应的端口号；如果获取不到，则根据所述目的IP地址从路由表中获取所述路由设备上对应的接口，根据所述接口从模糊地ARP表中获取NH的MAC地址和对应的端口号。
发送单元34，用于根据所述NH的MAC地址以及所述端口号将IP报文转发给所述NH。
处理单元32具体可以从ARP表中获取NH的IP地址对应的MAC地址和端口号，ARP表可以和模糊ARP表是一个表，也可以是不同的两个表，具体形式可以参照上面实施例的描述。
接收单元30还用于接收免费ARP报文，所述免费ARP报文携带其他设备的IP地址和MAC地址；
处理单元32还用于获取接收所述免费ARP报文的端口号，在所述模糊ARP表中记录所述获取的端口号、对应的接口和所述免费ARP报文中携带的MAC地址的对应关系。
处理单元32还用于在所述接口从激活态变迁到非激活状态时，从所述模糊ARP表中删除所述接口对应的表项。
本实施例提供的路由设备，在查找精确ARP表失败时，可以根据接口获取NH的MAC地址和本地对应的端口，能有效的解决三层业务时延或中断的问题，提高了三层转发的及时性和可靠性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟或光盘等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种报文转发方法，其特征在于，包括：
路由设备接收因特网协议IP报文，获取所述IP报文中携带的目的IP地址；
所述路由设备根据所述目的IP地址从路由表中获取链路上下一跳设备的IP地址；
所述路由设备根据所述下一跳设备的IP地址获取所述下一跳设备的媒体访问控制MAC地址以及所述路由设备上对应的端口号；如果获取不到，则根据所述目的IP地址从路由表中获取所述路由设备上对应的接口，根据所述接口从模糊地址解析协议ARP表中获取下一跳设备的MAC地址和所述路由设备上对应的端口号；
所述路由设备根据所述下一跳设备的MAC地址以及所述端口号将IP报文转发给所述下一跳设备；
其中，所述模糊ARP表记录有接口、端口号和MAC地址的对应关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述下一跳设备的IP地址获取所述下一跳设备的媒体访问控制MAC地址具体包括：
根据所述下一跳设备的IP地址从ARP表中获取下一跳设备的MAC地址，所述ARP表中记录有IP地址、端口号、接口和MAC地址的对应关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收IP报文之前还包括：
所述路由设备通过所述接口发送免费ARP报文，所述免费ARP报文携带所述路由设备的MAC地址和IP地址。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收IP报文之前还包括：
接收免费ARP报文，所述免费ARP报文携带MAC地址；
在所述模糊ARP表中保存接收所述免费ARP报文的端口号、接口和所述免费ARP报文中携带的MAC地址的对应关系。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，当所述接口从激活状态进入非激活状态时，从所述模糊ARP表中删除所述接口对应的表项。
6.一种路由设备，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收因特网协议IP报文，获取所述IP报文中携带的目的IP地址；
处理单元，用于根据所述目的IP地址从路由表中获取链路上下一跳设备的IP地址；根据所述下一跳设备的IP地址获取所述下一跳设备的媒体访问控制MAC地址以及所述路由设备上对应的端口号；如果获取不到，则根据所述目的IP地址从路由表中获取所述路由设备上对应的接口，根据所述接口从模糊地址解析协议ARP表中获取下一跳设备的MAC地址和对应的端口号；
发送单元，用于根据所述下一跳设备的MAC地址以及所述端口号将IP报文转发给所述下一跳设备；
其中，所述模糊ARP表记录有接口、端口号和MAC地址的对应关系。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，
所述接收单元还用于接收免费ARP报文，所述免费ARP报文携带链路上其他设备的IP地址和MAC地址；
所述处理单元还用于获取接收所述免费ARP报文的端口号，在所述模糊ARP表中记录所述获取的端口号、对应的接口和所述免费ARP报文中携带的MAC地址的对应关系。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述处理单元还用于在所述接口从激活状态进入非激活状态时，从所述模糊ARP表中删除所述接口对应的表项。
9.一种报文转发系统，其特征在于，包括路由设备，
所述路由设备，用于接收因特网协议IP报文，获取所述IP报文中携带的目的IP地址；根据所述目的IP地址从路由表中获取链路上下一跳设备的IP地址；根据所述下一跳设备的IP地址获取所述下一跳设备的媒体访问控制MAC地址以及所述路由设备上对应的端口号；如果获取不到，则根据所述目的IP地址从路由表中获取所述路由设备上对应的接口，根据所述接口从模糊地址解析协议ARP表中获取下一跳设备的MAC地址和对应的端口号；以及根据所述下一跳设备的MAC地址以及所述端口号将IP报文转发给所述下一跳设备；
其中，所述模糊ARP表记录有接口、端口号和MAC地址的对应关系。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述路由设备还用于接收免费ARP报文，所述免费ARP报文携带其他设备的IP地址和MAC地址，获取接收所述免费ARP报文的端口号，在所述模糊ARP表中记录所述获取的端口号、对应的接口和所述免费ARP报文中携带的MAC地址的对应关系。
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