CN103780484A - 一种报文转发方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种报文转发方法及装置，应用于Hub-Spoke组网中的Spoke-PE设备上，该方法包括如下步骤：A，在从隧道侧接收到隧道报文时，还原出其中承载的用户报文；判断该用户报文目的MAC地址在对应的VSI内是否为已知单播MAC地址，如果是转B，否则转C；B，根据该用户报文的目的MAC地址在该VSI对应的出口将报文转发给Spoke-CE；C，使用该用户报文的源IP地址在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口上均发送一份出去。相较于现有技术，本发明能够在Hub-Spoke组网下支持Spoke-CE设备配置IPV6地址。

Description

一种报文转发方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种报文转发方法及装置。
背景技术
VPLS（Virtual Private Lan Service，虚拟专用局域网业务）技术属于二层分组承载技术，本质上是一种基于IP/MPLS和以太网技术的L2VPN（二层虚拟专用网）技术。其核心思想是利用信令协议在VPLS实例中的PE（运营商边缘）设备之间建立及维护PW（伪线），将二层协议帧封装后在PW上传输、交换，使广域范围内多个局域网在数据链路层面被整合为一张网络，向用户提供虚拟的以太网服务。
VPLS技术有效地结合了IP/MPLS、L2VPN以太网交换等多种技术的特点，支持点到点、点到多点、多点到多点的业务类型，能够在较大网络规模下支持电信级以太网服务。在VPLS的应用中，存在一种特殊的组网---Hub-Spoke（中心接入）组网，在这种组网方式下，存在一个中心侧站点（Hub）和多个接入侧站点（Spoke）。VPLS的Hub-Spoke组网中，接入侧用户边缘Spoke-CE设备之间的数据必须通过中心侧用户边缘Hub-CE设备进行交换，而不允许各个Spoke-CE设备之间直接进行数据交换。与中心侧用户边缘设备或者接入侧用户边缘设备相连的PE（运营商边缘）设备相应称作Hub-PE或者Spoke-PE。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种报文转发装置，应用于Hub-Spoke组网中的Spoke-PE设备上，该装置包括转发分类单元、单播转发单元以及广播转发单元，其中：
转发分类单元，用于在从隧道侧接收到隧道报文时，还原出其中承载的用户报文；判断该用户报文目的MAC地址在对应的VSI内是否为已知单播MAC地址，如果是转单播转发单元处理，否则转广播转发单元处理；
单播转发单元，用于根据该用户报文的目的MAC地址在该VSI对应的出口将报文转发给Spoke-CE；
广播转发单元，用于使用该用户报文的源IP地址在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口上均发送一份出去。
本发明还提供一种报文转发方法，应用于Hub-Spoke组网中的Spoke-PE设备上，该方法包括如下步骤：
A，在从隧道侧接收到隧道报文时，还原出其中承载的用户报文；判断该用户报文目的MAC地址在对应的VSI内是否为已知单播MAC地址，如果是转B，否则转C；
B，根据该用户报文的目的MAC地址在该VSI对应的出口将报文转发给Spoke-CE；
C，使用该用户报文的源IP地址在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口上均发送一份出去。
相较于现有技术，本发明能够在Hub-Spoke组网下支持Spoke-CE设备使用IPV6协议，配置IPV6地址，避免了现有技术中Spoke-CE无法使用IPV6协议的问题。
附图说明
图1是一种典型的Hub-Spoke组网图；
图2是本发明一种实施方式中报文转发装置的逻辑结构以及硬件环境图；
图3是本发明一种实施方式下的流程图;
图4是本发明另一种实施方式下的流程图。
具体实施方式
请参考图1，在一个Hub-Spoke组网应用中，Spoke-CE1设备根据该机制发送用户报文给Spoke-PE1（接入侧运营商边缘）设备。由于所有用户报文最终都需要经过Hub-CE（中心侧用户边缘）设备，因此该用户报文会由Spoke-PE1设备透过隧道发送给Hub-PE（中心侧运营商边缘）设备，Hub-PE发送再将该NS报文从隧道上还原出来，然后发送给Hub-CE处理。接下来Hub-PE也会在对应转发实例VSI内对该NS报文进行转发处理，通过隧道发送给对应的Spoke-PE。
对于已知用户单播报文而言，以上过程中在VSI进行转发时，每次转发出口都是确定的。若用户报文是广播报文，组播报文或未知单播报文，各个PE的处理方式是一致的，一般均统一为广播处理。以组播报文为例，Hub-PE发送将用户组播报文一份通过隧道给Spoke-PE1,同时也复制一份给Spoke-PE2。对于Spoke-PE2，其从隧道上还原出NS报文后，把报文发送给Spoke-CE2，Spoke-PE1此时同样会将NS报文还原出来并重新发送给Spoke-CE1。
请参考图2，本发明提供一种Hub-Spoke组网下的解决方案来使Spoke-CE可以顺利支持IPV6协议。在一种软件实现方案中，本发明提供一种报文转发装置，该装置应用于Spoke-PE设备上，该Spoke-PE设备在硬件层面上包括处理器、内存、非易失性存储器以及其他接口硬件，该些硬件可以通过总线或其他方式相连。所述NS报文处理装置在逻辑层面可以理解为，处理器将相应的计算机程序读取到内存中运行所形成的逻辑装置。在逻辑层面，该装置包括：转发分类单元、单播转发单元以及广播转发单元。请参考图3，所述装置在运行过程中，执行如下的处理流程。
步骤101，转发分类单元在从隧道侧接收到隧道报文时，还原出其中承载的用户报文；判断该报文目的MAC地址在对应的VSI内是否为已知单播MAC地址，如果是转步骤102，否则转步骤103；
步骤102，单播转发单元根据该用户报文的目的MAC地址在该VSI内对应的出口将报文转发给Spoke-CE；
步骤103，广播转发单元使用该用户报文的源IP地址在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口均发送一份。
请参考图1，在一个Hub-Spoke组网应用中，假设Spoke-CE1设备端口配置IPV6地址。在IPV6协议中，拥有IPV6的主机或者设备需要进行地址冲突检测DAD，Spoke-CE1设备根据该机制发送NS报文给Spoke-PE1设备。此时NS报文的目的MAC为组播MAC，由于所有报文最终都需要经过Hub-CE设备，因此该NS报文会由Spoke-PE1设备透过隧道发送给Hub-PE设备，Hub-PE发送再将该NS报文从隧道上还原出来，然后发送给Hub-CE处理。对于用户网络层面而言，由于该过程中都遵循二层转发的原因，只进行源MAC的学习，并且以广播的方式处理NS报文，根据Hub-Spoke组网的原理，Hub-CE设备收到NS报文之后会把报文继续回送给Hub-PE。
此时由于NS报文的目的MAC为组播MAC，Hub-PE也会在对应VSI内对该NS报文进行广播处理。Hub-PE发送将NS报文复制一份通过隧道发送给Spoke-PE1,同时也复制一份通过隧道发送给Spoke-PE2。对于Spoke-PE2，其从隧道上还原出NS报文后，把该NS报文发送给Spoke-CE2，Spoke-CE2收到NS报文后按照正常的DAD机制进行处理，这并没有任何问题，符合协议要求。
在传统方式中，Spoke-PE1此时同样会将NS报文还原出来并重新发送给Spoke-CE1。如此一来，Spoke-CE1收到了自己发送出去的NS报文，按照DAD机制进行处理必然并且发现源IPV6地址与自身的IPV6地址是一样的，产生冲突，然而这个冲突是错误的冲突。在本发明中，由于广播优先表项中的出口不包括Spoke-CE1的接入接口，因此该NS报文不会发送给Spoke-CE1。这样一来Spoke-CE1就不会收到自身发送的NS报文而在DAD检测过成中检测出错误的冲突结果。
以下以最为典型的VPLS技术为例进行讲解，本发明并不排除其他VPN技术。在前述基础的实施方式中，广播优先表中的表项可以是手工设置的，在本实施方式中，采用软件自动设置的方式来说明。请参考图4所示处理流程。
步骤201，策略管理单元向AC（Attachment Circuit，接入电路）侧接口下发NS报文捕获策略；
步骤202，表项优化单元接收AC侧接口上送的来自Spoke-CE的NS报文，确定该NS报文的源IP地址以及对应的转发实例VSI；
步骤203，表项优化单元在对应的VSI的广播优先表中添加广播优先表项，其中该广播优先表项包括索引以及出口集合，其中该索引包括该NS报文的源IP地址索引，其中该出口集合包括该VSI内除了该NS报文入口之外的所有AC侧接口；
步骤204，转发分类单元在从隧道侧接收到隧道报文时，还原出其中承载的用户报文；判断该报文目的MAC地址在对应的VSI内是否为已知单播MAC地址，如果是转步骤102，否则转步骤103；
步骤205，单播转发单元根据该用户报文的目的MAC地址在该VSI内对应的出口将报文转发给Spoke-CE；
步骤206，广播转发单元使用该用户报文的源IP地址在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口均发送一份。
请参考图1，后续仅以一个VSI为例进行说明，当然事实上，一个Spoke-PE以及Hub-PE的组合可能服务于多个VPN用户，每个VPN用户都有对应的VSI。在图1中Spoke-CE1、Spoke-CE2以及Spoke-CE3是同一个VPN（假设为VPN1，对应VSI1）中的三个接入侧的用户边缘设备，其中Spoke-CE1以及Spoke-CE3通过Spoke-PE1接入，而Spoke-CE2则通过Spoke-PE2接入。Hub-CE是该VPN的中心侧的用户边缘设备。Spoke-CE发送的用户报文最终都要经过Hub-CE进行转发。
假设Spoke-CE1面向Spoke-PE1的接口配置了一个IPV6地址，假设为IP1，按照IPV6协议的要求Spoke-CE1需要从这个接口向外发送NS报文来检测是否存在地址冲突，即前述DAD机制。Spoke-PE1收到该报文时，按照既有处理方式则是根据目的MAC在对应的VSI内进行转发。在本发明这个流程将会被改进。首先本发明在控制层面由策略管理单元向Spoke-PE1的AC侧接口下发一个NS报文的捕获策略，这个捕获策略可以是一个ACL或者类似的可以在接口上实施的报文上送策略。以ACL为例，该ACL的作用是将所有NS报文上送到控制层面，由控制层面的表项优化单元根据该报文的内容进行处理。该ACL生成与下发，本领域普通技术人员可以参考现有技术加以实现。
如前所述，由于Spoke-CE1对自身的AC侧接口下发了针对NS报文的ACL，那么NS报文从AC侧接口Port1进入之后并不会立刻进入转发流程，而是会进入控制层面。此时表项优化单元获取该NS报文中的IPV6地址（也就是IP1），在对应的VSI（也就是VSI1）的广播优先表中添加广播优先表项。广播优先表项中索引一列包括了IP1，该索引对应与出口集合。而出口集合则包括VSI1内除了Port1以外的所有AC侧接口，在本实施方式中为Port2。
Figure BDA0000462499530000071
表1
在表1中完成表项创建之后，表项转发单元可以将该NS报文提交给报文转发单元进行处理。报文转发单元可以在VSI内按照既有的方式进行转发，此时NS报文作为用户报文会被进行隧道封装形成隧道报文，通过PW侧的隧道接口Port3发送给Hub-PE。Hub-PE收到隧道报文之后，还原出用户报文，即NS报文。由于NS报文是一个组播报文，因此Hub-CE转发给Hub-PE之后，Hub-PE会在VSI1内进行广播处理，也就是说将该NS报文复制一份分别通过隧道发送给Spoke-PE1以及Spoke-PE2。
在现有的处理中，Spoke-PE1以及Spoke-PE2还原出NS报文之后，会将NS报文复制一份给VSI1内的Spoke-CE，即Spoke-CE1、Spoke-CE2以及Spoke-CE3。此时Spoke-CE1会收到自身发送的NS报文，DAD检测结果必然冲突。在本发明中，Spoke-PE1还原出NS报文之后，由于该NS报文不是一个目的MAC地址已知的单播报文，此时Spoke-PE1按照广播机制进行处理，与常规处理不同的是，本发明先用该NS报文去查询表1。由于NS报文的源IP地址就是IP1，那么查询表1索引项的时候会命中第1条表项，此时根据第一条表项中记录的出口集合进行转发，从Port2转发给Spoke-CE2。这也就是说Spoke-CE1并不会收到这份自己发送的NS报文，于是就避免的错误的冲突检测结果。当然如果Spoke-CE2不存在，那么出口集合就是空，当出口集合是空的时候，广播转发单元将丢弃该NS报文，同样避免了NS报文转发给Spoke-CE1的问题。
进一步来说，考虑到少数情况下，Spoke-CE1与Spoke-CE3仍然有可能配置了相同的IPV6地址，此时如果按照步骤103直接进行处理，将出现表2的所示的情形，显然表2中存在一个问题，就是有两个表项的索引是相同的。两个表项索引相同事实上是一种冲突。为解决这种冲突，本发明在索引中进一步引入报文的源MAC地址，使用源IP地址+源MAC地址的组合作为索引。由于Spoke-CE1以及Spoke-CE2接入接口的MAC地址通常是不同的，因此就不会出现索引冲突的问题。请参考表3的示例，其中MAC1为Spoke-CE1面向PE的接入接口的MAC地址，也就是Spoke-CE1发送的NS报文的源MAC地址。而MAC3为Spoke-CE3面向PE的接入接口的MAC地址，也就是Spoke-CE3发送的NS报文的源MAC地址。
Figure BDA0000462499530000081
表2
Figure BDA0000462499530000082
表3
假设Spoke-CE1与Spoke-CE3配置的IPV6地址均为IP1，对于Spoke-CE1发出的NS报文来说，其会按照前述方式先到Hub-CE，再经过Hub-PE转发到Spoke-PE1。按照前述处理流程，NS报文从隧道上还原出来之后，Spoke-PE1发现该NS报文不是目的MAC地址已知的用户报文，因此需要转入步骤105进行处理。在步骤105中用该报文的源IP地址+源MAC地址的组合去匹配表3中的索引，结果命中第1个表项，相应的出口为Port2。此时该报文被通过Port2发送给Spoke-CE3，而不会发送给Spoke-CE1。Spoke-CE3收到该NS报文之后，按照协议规定会发现Spoke-CE1配置的IP地址与自身的IP地址冲突。由此可见，本实施方式不仅仅可以保证Spoke-CE不会收到自身发出的NS报文，还可以确保同一个VSI内通过同一个Spoke-PE接入的不同的Spoke-CE之间可以按照IPV6协议进行地址冲突检测。
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 (10)

1.一种报文转发装置，应用于Hub-Spoke组网中的Spoke-PE设备上，该装置包括转发分类单元、单播转发单元以及广播转发单元，其特征在于：
转发分类单元，用于在从隧道侧接收到隧道报文时，还原出其中承载的用户报文；判断该用户报文目的MAC地址在对应的VSI内是否为已知单播MAC地址，如果是转单播转发单元处理，否则转广播转发单元处理；
单播转发单元，用于根据该用户报文的目的MAC地址在该VSI对应的出口将报文转发给Spoke-CE；
广播转发单元，用于使用该用户报文的源IP地址在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口上均发送一份出去。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述广播转发单元，进一步用于在所述出口集合为空时，丢弃该用户报文。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
策略管理单元，用于向接入接口下发NS报文捕获策略；
表项优化单元，用于接收接入接口上送的NS报文，确定该NS报文的源IP地址以及对应的转发实例VSI；在对应的VSI的广播优先表中添加广播优先表项，其中该广播优先表项包括索引以及出口集合，其中该索引包括该NS报文的源IP地址，其中该出口集合包括该VSI内除了该NS报文入口之外的所有接入接口。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述表项优化单元，用于接收接入接口上送的NS报文，确定该NS报文的源IP地址、源MAC地址以及对应的转发实例VSI；在对应的VSI的广播优先表中添加广播优先表项，其中该广播优先表项包括索引以及出口集合，其中该索引包括该NS报文的源IP地址与MAC地址的组合，其中该出口集合包括该VSI内除了该NS报文入口之外的所有接入接口；
所述广播转发单元，用于使用该用户报文的源IP地址与MAC地址的组合在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口上均发送一份出去。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述Hub-Spoke组网为基于VPLS的Hub-Spoke组网。
6.一种报文转发方法，应用于Hub-Spoke组网中的Spoke-PE设备上，其特征在于，该方法包括如下步骤：
A，在从隧道侧接收到隧道报文时，还原出其中承载的用户报文；判断该用户报文目的MAC地址在对应的VSI内是否为已知单播MAC地址，如果是转B，否则转C；
B，根据该用户报文的目的MAC地址在该VSI对应的出口将报文转发给Spoke-CE；
C，使用该用户报文的源IP地址在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口上均发送一份出去。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中步骤C进一步包括：在所述出口集合为空时，丢弃该用户报文。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
D，向接入接口下发NS报文捕获策略；
E，接收接入接口上送的NS报文，确定该NS报文的源IP地址以及对应的转发实例VSI；在对应的VSI的广播优先表中添加广播优先表项，其中该广播优先表项包括索引以及出口集合，其中该索引包括该NS报文的源IP地址，其中该出口集合包括该VSI内除了该NS报文入口之外的所有接入接口。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：
接收接入接口上送的NS报文，确定该NS报文的源IP地址、源MAC地址以及对应的转发实例VSI；在对应的VSI的广播优先表中添加广播优先表项，其中该广播优先表项包括索引以及出口集合，其中该索引包括该NS报文的源IP地址与MAC地址的组合，其中该出口集合包括该VSI内除了该NS报文入口之外的所有接入接口；
所述步骤C具体包括：使用该用户报文的源IP地址与MAC地址的组合在该VSI中预设的广播优先表中进行索引匹配，若命中对应的广播优先表项，则根据该广播优先表项中的出口集合对报文进行转发，若没有命中对应的广播优先表项，则将该报文从该VSI内所有的接入接口上均发送一份出去。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述Hub-Spoke组网为基于VPLS的Hub-Spoke组网。
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