CN103763407A - 二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法及局域网系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法及局域网系统，所述方法包含：将IP协议栈配置于二层虚拟局域网的驱动；虚拟局域网配置地址解析协议代理功能；收到报文根据配虚拟局域网标签将地址解析协议请求送给相应的虚拟局域网；判断地址解析协议请求的计算机与二层虚拟局域网是否同一网段，若否则忽略请求；若是则二层虚拟局域网将自己的介质访问控制回给计算机；二层虚拟局域网下广播地址解析协议请求；二层虚拟局域网受收到地址解析协议的回应；将路由信息写入转发表。本发明简化用户配置，过配置IP和地址解析协议代理建立一个具备路由功能的虚拟局域网，不需要过多的归划二、三层虚拟局域网，优化内部处理流程，节省系统处理时间。

Description

二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法及局域网系统

技术领域

本发明涉及一种基于二三层虚拟局域网混合来通过二层虚拟局域网实现地址解析协议代理的方法及二层虚拟局域网系统。

背景技术

目前，市场上的光线路终端（OLT）设备中，通常同时支持二层、三层虚拟局域网（Virtual Local Area Network ，VLAN），二层VLAN下的用户是可以相互通信的，而二层VLAN间的用户是二层相互隔离，不能相互通信。当需要在二层隔离的用户间即二层VLAN之间进行三层通信时，需要配置三层VLAN的地址解析协议（Address Resolution Protocol ，ARP）代理功能。

下面以二层VLAN的三层互通为例介绍ARP代理功能。

一个三层VLAN包含多个二层VLAN，每个二层VLAN是一个广播域，不同二层VLAN之间二层相互隔离。三层VLAN可以配置三层接口，二层VLAN不能配置三层接口。为了实现不同二层VLAN间的三层互通及二层VLAN与其他网络的互通，需要利用ARP代理功能。通过ARP代理可以进行ARP请求和响应报文的转发与处理，从而实现了二层隔离端口间的三层互通。

如图1所示，三层VLAN 1’包含二层VLAN 2’、3’。三层VLAN  1’的VLAN接口IP地址为1.1.1.1/24，可以用VLANIF10:1.1.1.1/24表示。

（1）主机A将主机B的IP地址（1.1.1.3）和自己所在网段1.1.1.0/24进行比较，发现主机B和自己在同一个子网，但是主机A的ARP表中没有主机B的对应表项，于是主机A发送ARP广播，请求主机B的介质访问控制（Media Access Control，MAC）地址。

（2）由于主机B并不在VLAN 2’的广播域内，无法接收到主机A的这个ARP请求。但由于在网关上启用了Sub VLAN间的ARP代理功能，而且网关是在Sub VLAN中，是允许接收其下面各Sub VLAN报文的，所以当网关收到主机A的ARP请求后，开始在路由表中查找，发现ARP请求中的主机B的IP地址（1.1.1.3）为直连接口路由，则网关向所有其他Sub VLAN接口发送一个ARP广播，请求主机B的MAC地址。

（3）当主机B收到网关（Switch）4’发送的ARP广播后，对此请求进行ARP应答。

（4）在网关4’收到主机B的应答后，就把自己的MAC地当作B的MAC地址回应给主机A。

（5）主机A收到网关4’发来的响应后就认为主机B的MAC地址就是网关的MAC地址，于是主机A之后要发给B的报文都先发送给网关4’，由网关4’做三层转发。

现有技术的缺点在于：

1）需要配置二层VLAN和三层VLAN，将二层VLAN加入到三层VLAN中，配置三层VLAN的IP地址，对于用户而言配置较复杂，当出现用户间不能互通时，需要判断二层VLAN是否加入三层VLAN，三层VLAN的ARP代理功能是否开启，不便于定位问题。

2）对于二层VLAN的路由互通，系统内部处理复杂，二层VLAN收到ARP请求时，先判断目的IP是否在同一个广播域，如果不是，且其所在的三层VLAN的ARP代理功能开启，再将报文送给三层VLAN，再由三层VLAN在其下的二层VLAN间进行广播。

发明内容

本发明提供一种二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法及局域网系统，在虚拟局域网具备二层转发功能的前提下，通过地址解析协议代理实现了虚拟局域网下用户的三层通信功能。

为实现上述目的，本发明提供一种二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法，其特点是，包含：

将IP协议栈配置于二层虚拟局域网的网关；

对二层虚拟局域网的网关配置地址解析协议代理功能，使得二层虚拟局域网通过地址解析协议代理进行地址解析协议请求和响应报文的转发和处理；

当收到地址解析协议请求报文时，根据报文中的虚拟局域网标签将地址解析协议请求送给相应的二层虚拟局域网处理。

上述地址解析协议包含：发送请求设备的所在二层虚拟局域网，发送请求的设备的IP和目的设备的IP。

上述根据报文中的虚拟局域网标签将地址解析协议请求送给相应的二层虚拟局域网处理的步骤包含：

二层虚拟局域网判断发送地址解析协议请求的源设备与请求的目的设备是否位于同一网段；

当位于同一网段时，二层虚拟局域网的将自己的MAC地址作为地址解析协议应答，回应给发送地址解析协议请求的源设备；

上述二层虚拟局域网的网关向下挂的所有设备广播地址解析协议请求。

在上述二层虚拟局域网的网关向下挂的所有设备广播地址解析协议请求之后，接收到目的设备对应的地址解析协议回应时，根据接收到的地址解析协议回应确定路由信息，并将所述路由信息写入转发表，并将表项加入地址解析协议表中，由地址解析协议表生成路由表。

上述源设备将发送之目的设备的数据报文发送给二层虚拟局域网，二层虚拟局域网作为网关，根据数据报文中的目的IP地址查找路由表项，将数据报文转发给目的设备。

当发送地址解析协议请求的源设备与协议请求的目的设备位于不同网段时，接收到所述地址解析协议请求的二层虚拟局域网的网关根据IP协议栈查找路由表，并根据查找到的路由表项发送地址解析协议请求至目的IP所在的二层虚拟局域网处理。

当二层虚拟局域网的网关接收到其他二层虚拟局域网的网关发送的地址解析协议请求时，根据目的IP将数据报文发送给目的IP所对应的其下目的设备。

该方法还包含：若找不到对应的表项，则丢弃数据报文。

一种上述二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法所适用的二层虚拟局域网系统，其特点是，该系统包含：至少一个二层虚拟局域网，每个二层虚拟局域网内连接至少一个设备，各个设备之间为默认二层虚拟局域网隔离。

本发明的二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法及局域网系统和现有技术相比，其优点在于，本发明简化了用户配置，建立一个虚拟局域网，通过配置IP和地址解析协议代理让其具备路由功能，不需要过多的归划二、三层虚拟局域网，同时在内部处理流程上不需要再判断二、三层虚拟局域网间的关系，优化了内部处理流程，节省了系统处理时间。

附图说明

图1为现有技术中虚拟局域网的系统示意图；

图2为本发明二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法的流程图；

图3为本发明二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法所适用二层局域网系统实施例一的示意图；

图4为本发明二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法所适用二层局域网系统实施例二的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。

如图2所示，本发明公开了一种二层虚拟局域网（VLAN）实现地址解析协议（ARP）代理方法，使一个虚拟局域网具有二层虚拟局域网的交换能力以及三层虚拟局域网的路由功能；具体的通过开启地址解析协议代理功能，并为二层虚拟局域网像三层虚拟局域网一样配置IP，让二层虚拟局域网作为其下挂计算机或设备（PC）的网关，该方法包含以下步骤：

步骤1、在驱动层，将IP协议栈绑定到二层虚拟局域网的驱动上，使IP协议栈可以收到来该二层虚拟局域网的报文。

步骤2、虚拟局域网内的设备默认是二层隔离。对虚拟局域网配置地址解析协议（ARP）代理功能，使得二层虚拟局域网可以通过地址解析协议代理进行地址解析协议请求和响应报文的转发和处理，实现二层虚拟局域网内设备间的互通。地址解析协议请求中包括：虚拟局域网标签（VLAN-tag，表示发送ARP请求的设备（源设置）所在的二层虚拟局域网），发送请求的设备的IP（源IP）和目的设备的IP（目的IP）。

步骤3、某一个源设备发送ARP请求，驱动层收到地址解析协议请求报文时，根据报文中的虚拟局域网标签（VLAN tag）将地址解析协议请求送给相应的二层虚拟局域网处理。

步骤4、驱动层判断地址解析协议请求的目的设备（目的IP）与发送ARP请求的源设备（源IP）是否在同一网段（即是否在同一二层虚拟局域网下），若是则跳转到步骤5，若否则跳转到步骤9。

步骤5、该二层虚拟局域网将自己的介质访问控制（MAC）地址为地址解析协议应答，回给源设备。源设备将网关的MAC地址当作目的设备的MAC地址。源设备并将请求到的目的设备的MAC地址（这里是网关的MAC地址）填充到TCP或UDP的目的MAC地址中。

步骤6、向二层虚拟局域网下的所有的设备发出地址解析协议请求，即VLAN内广播ARP请求。

步骤7、二层虚拟局域网收到目的设备的地址解析协议的回应。否则，若没有查到该目的IP即丢弃数据报文。

步骤8、将路由信息写入转发表，将表项加入ARP表中，由ARP表生成主机路由表。

之后实现二层交换（MAC）的三层转发（IP）。一个二层虚拟局域网下挂的源设备（如设备A）发往同在该二层虚拟局域网下挂的目的设备（如设备B）的报文发送给二层虚拟局域网，当二层虚拟局域网收到的数据报文时，二层虚拟局域网作为网关，根据数据包中的目的IP地址查找路由表项，找到出接口，并根据报文中的目的地址和路由表进行转发，将数据报文转发给目的设备；若没有查到该目的IP即丢弃数据报文。完成同一网段二层虚拟局域网下源设备与目的设备之间的数据发送，即跳转到步骤12。

若步骤4中，驱动层判断地址解析协议请求的目的设备（目的IP）与发送ARP请求的源设备（源IP）不在同一网段后，接着执行步骤9、该发送ARP请求的源设备所在的二层虚拟局域网根据报文中的目的IP地址查找路由表项。

步骤10、找到对应的路由表项后，根据数据包中的目的IP地址，将源设备的数据报文发送给目的设备所在的二层虚拟局域网处理，若没有查到目的IP即丢弃数据报文。

步骤11、目的设备所在的二层虚拟局域网将数据报文发送给目的设备。完成不同网段下设备之间数据报文传输后跳转到步骤12。

步骤12、完成虚拟局域网下设备间数据报文的传输。

本发明中，VLAN配置IP是建立在驱动层面，其它目的是让VLAN可以像其它主机一样工作，即把我们的设备当作PC（即网关的IP），可以通过协议栈处理报文；地址解析协议（ARP）是为了让VLAN可以处理用户的ARP请求，即获得其它用户的mac地址。两者之间是独立的。

本发明在二层虚拟局域网特性的基础上，使其具备三层虚拟局域网的功能，可以为虚拟局域网配置IP，地址解析协议代理功能，虚拟局域网处理地址解析协议请求和回应报文，并将之后的报文作三层转发，一个虚拟局域网同时具备二层转发和三层路由的功能，让虚拟局域网作为其下挂计算机的网关，通过地址解析协议代理使得虚拟局域网在抑制广播风暴的同时，虚拟局域网内的用户可以互通。

以下说明一种二层虚拟局域网实现地址解析协议代理的方法所适用二层局域网系统实施例一： 

如图3所示，为同一网段内设备间数据报文传输的实施例，源设备32和目的设备33同时接入二层虚拟局域网31，本实施例中二层虚拟局域网31的IP为2.2.2.2，源设备32的IP为2.2.2.3，目的设备33的IP为2.2.2.4。

当源设备32向目的设备33发送数据报文时，由于源设备32、目的设备33位于同一网段，但二层虚拟局域网31内默认为隔离的，即源设备32不能直接访问目的设备33，源设备32广播ARP请求来请求目的设备33的MAC地址；当二层虚拟局域网31网关收到源设备32的ARP请求后，判断源设备32的IP和目的设备33的IP位于同一网段，因此二层虚拟局域网31将自己的MAC地址回给源设备32，并向二层虚拟局域网31下的所有设备广播请求目的设备33的MAC地址，当二层虚拟局域网31收到目的设备33回应的ARP请求时，根据目的设备33的IP、MAC，出接口生成路由表；之后源设备32将数据报文发送给二层虚拟局域网31，二层虚拟局域网31根据数据包中的目的IP地址（目的设备33的IP）查找路由表，找到出接口，从出接口转发给目的设备33。

以下说明一种二层虚拟局域网实现地址解析协议代理的方法所适用二层局域网系统实施例二：

如图4所示，为处于不同网段设备间数据报文传输的实施例，源设备42连接在第一二层虚拟局域网41下，而目的设备44连接在第二二层虚拟局域网43下。其中第一二层虚拟局域网41的IP 2.2.2.2；源设备42的IP为2.2.2.3；第二二层虚拟局域网43的IP为3.3.3.3，目的设备44的IP为3.3.3.4。

当位于不同网段（不同二层虚拟局域网）的设备间相互通信时，源设备42要向目的设备44发送数据报文，由于源设备42和目的设备44不在同一网段，则源设备42向网关即其所连接的第一二层虚拟局域网41发送数据报文；第一二层虚拟局域网41收到的数据报文后，根据报文中的目的IP地址查找路由表项，找到对应的路由表项后，将数据报文交给第二二层虚拟局域网43处理，再由第二二层虚拟局域网43将数据报文转发给目的设备44。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种二层虚拟局域网实现地址解析协议代理的方法，其特征在于，包含：

将IP协议栈配置于二层虚拟局域网的网关；

对二层虚拟局域网的网关配置地址解析协议代理功能，使得二层虚拟局域网通过地址解析协议代理进行地址解析协议请求和响应报文的转发和处理；

当收到地址解析协议请求报文时，根据报文中的虚拟局域网标签将地址解析协议请求送给相应的二层虚拟局域网处理。

2.如权利要求1所述的二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法，其特征在于，所述地址解析协议包含：发送请求设备的所在二层虚拟局域网，发送请求的设备的IP和目的设备的IP。

3.如权利要求2所述的二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法，其特征在于，所述根据报文中的虚拟局域网标签将地址解析协议请求送给相应的二层虚拟局域网处理的步骤包含：

二层虚拟局域网判断发送地址解析协议请求的源设备与请求的目的设备是否位于同一网段；

当位于同一网段时，二层虚拟局域网将自己的MAC地址作为地址解析协议应答，回应给发送地址解析协议请求的源设备；

所述二层虚拟局域网的网关向下挂的所有设备广播地址解析协议请求。

4.如权利要求3所述的二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法，其特征在于，还包含：

在所述二层虚拟局域网的网关向下挂的所有设备广播地址解析协议请求之后，接收到目的设备对应的地址解析协议回应时，根据接收到的地址解析协议回应确定路由信息，并将所述路由信息写入转发表，并将表项加入地址解析协议表中，由地址解析协议表生成路由表。

5.如权利要求4所述的二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法，其特征在于，还包含：

源设备将发送之目的设备的数据报文发送给二层虚拟局域网，二层虚拟局域网作为网关，根据数据报文中的目的IP地址查找路由表项，将数据报文转发给目的设备。

6.如权利要求3所述二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法，其特征在于，当发送地址解析协议请求的源设备与协议请求的目的设备位于不同网段时，接收到所述地址解析协议请求的二层虚拟局域网的网关根据IP协议栈查找路由表，并根据查找到的路由表项发送地址解析协议请求至目的IP所在的二层虚拟局域网处理。

7.如权利要求6所述的二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法，其特征在于，当二层虚拟局域网的网关接收到其他二层虚拟局域网的网关发送的地址解析协议请求时，根据目的IP将数据报文发送给目的IP所对应的其下目的设备。

8.如权利要求5或6所述的二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法，其特征在于，该方法还包含：若找不到对应的表项，则丢弃数据报文。

9.一种如权利要求1至8中任意一项所述的二层虚拟局域网实现地址解析协议代理方法所适用的二层虚拟局域网系统，其特征在于，该系统包含：至少一个二层虚拟局域网，每个二层虚拟局域网内连接至少一个设备，各个设备之间为默认二层虚拟局域网隔离。

Images