CN103812746B - 基于linux操作系统的桥接设备及其通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于linux操作系统的桥接设备，包括至少两个局域网端口处理模块和至少两个广域网端口处理模块，所述至少两个局域网端口处理模块一一对应地与至少两个局域网端口连接，接收来自所述至少两个局域网端口的数据包或向所述至少两个局域网端口发送数据包；所述至少两个广域网端口处理模块均与同一个广域网端口连接，向所述广域网端口发送数据包或接收来自所述广域网端口的数据包，所述至少两个局域网端口处理模块中的每一个与且仅与一个广域网端口处理模块对应地绑定。还公开一种该桥接设备的通信方法。上述桥接设备及其通信方法能够避免通信混乱。

Description

基于linux操作系统的桥接设备及其通信方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术，特别是涉及一种基于linux操作系统的桥接设备和该桥接设备的通信方法。

背景技术

在数字用户线路（Digital Subscriber Line，DSL）网关终端产品上，一般情况下，都会支持多个局域网（Local AreaNet，LAN）侧接口和一个广域网（Wide Area Net，WAN）接口。为了实现多种业务类型，需要在一个WAN接口上建立多个虚拟接口，以实现多种业务控制和区分。同时，为了能实现所有LAN侧接口都可以通过同一个IP地址访问网关设备，通常把LAN侧接口和虚拟接口都存放到同一个桥接设备中。

当两个连接在LAN侧接口的设备通过虚拟接口同时与连接在WAN侧接口的同一设备通信时，这两个虚拟接口都会学习到该连接在WAN侧接口的设备的MAC地址，会造成通信的混乱。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以避免通信混乱的基于linux操作系统的桥接设备。

此外，还提供一种可以避免通信混乱的基于linux操作系统的桥接设备的通信方法。

一种基于linux操作系统的桥接设备，包括至少两个局域网端口处理模块和至少两个广域网端口处理模块，所述至少两个局域网端口处理模块一一对应地与至少两个局域网端口连接，接收来自所述至少两个局域网端口的数据包或向所述至少两个局域网端口发送数据包；所述至少两个广域网端口处理模块均与同一个广域网端口连接，向所述广域网端口发送数据包或接收来自所述广域网端口的数据包，所述至少两个局域网端口处理模块中的每一个与且仅与一个广域网端口处理模块对应地绑定。

在其中一个实施例中，所述至少两个局域网端口处理模块和至少两个虚拟广域网端口处理模块的对应关系存储于绑定关系表中，所述绑定关系表的每一个表项都包括：入接口信息、MAC地址以及发送接口信息；所述入接口信息或发送接口信息均可以表示局域网端口处理模块或者广域网端口处理模块，但入接口信息和发送接口信息不能同时表示局域网端口处理模块，或者同时表示广域网端口处理模块。

在其中一个实施例中，所述局域网端口处理模块和广域网端口处理模块还包括转发表，所述局域网端口处理模块的转发表用于存储终端设备的MAC地址和局域网端口处理模块之间的对应关系，所述广域网端口处理模块的转发表用于存储服务器的MAC地址和广域网端口处理模块之间的对应关系。

一种基于linux操作系统的桥接设备的通信方法，包括如下步骤：

建立至少两个局域网端口处理模块和至少两个广域网端口处理模块；所述至少两个局域网端口处理模块与多个局域网端口一一对应连接，所述至少两个广域网端口处理模块与一个广域网端口连接；

建立所述至少两个局域网端口处理模块和至少两个虚拟广域网端口处理模块的绑定关系表；其中，所述绑定关系表使得所述至少两个局域网端口处理模块中的每一个与且仅与一个虚拟广域网端口处理模块对应地绑定；

广域网端口和局域网端口之间根据所述绑定关系表进行通信。

在其中一个实施例中，所述绑定关系表的每一个表项都包括：入接口信息、MAC地址以及发送接口信息；所述入接口信息或发送接口信息均可以表示局域网端口处理模块或者广域网端口处理模块，但入接口信息和发送接口信息不能同时表示局域网端口处理模块，或者同时表示广域网端口处理模块。

在其中一个实施例中，所述广域网端口和局域网端口之间的通信包括局域网端口的数据收发和广域网端口的数据收发。

在其中一个实施例中，所述局域网端口的数据收发具体包括如下步骤：

局域网端口处理模块接收来自局域网端口的数据包，从数据包中获取源MAC地址、局域网端口的接口信息以及目的MAC地址；

根据目的MAC地址和接口信息查找所述绑定关系表，获得所述绑定关系表中的发送接口信息；

将所述数据包转发至所述发送接口信息指示的局域网端口处理模块或广域网端口处理模块；

若所述发送接口信息指示局域网端口处理模块，则局域网端口处理模块将所述数据包通过相应的局域网端口发出；

若所述发送接口信息指示广域网端口处理模块，则所述广域网端口处理模块为数据包添加业务信息后通过广域网端口发出。

在其中一个实施例中，还包括将所述源MAC地址添加到局域网端口处理模块的转发表中的步骤。

在其中一个实施例中，所述广域网端口的数据收发具体包括如下步骤：

广域网端口处理模块接收来自广域网端口的数据包，从数据包中获取源MAC地址、广域网端口的虚拟接口信息以及目的MAC地址；

根据目的MAC地址和虚拟接口信息查找所述绑定关系表，获得所述绑定关系表中的发送接口信息；

将所述数据包转发至所述发送接口信息指示的局域网端口处理模块；

局域网端口处理模块将所述数据包通过相应的局域网端口发出。

上述桥接设备及其通信方法，通过把局域网端口处理模块和广域网端口处理模块绑定，使得局域网端口的终端设备可以固定地把产生的业务数据发送到处理相应业务的广域网端口处理模块，然后通过广域网端口发出，从而避免通信混乱。

附图说明

图1为一实施例的多业务通信系统结构图；

图2为一实施例的桥接设备的通信流程图。

具体实施方式

如图1所示，为一实施例的多业务通信系统10。该多业务通信系统10包括网关设备100、本地的终端设备200和远端的服务器300。

网关设备100具有多个局域网端口120和一个广域网端口140。多个终端设备200接在网关设备100的局域网端口120，服务器300接在网关设备100的广域网端口140。

终端设备200可以是机顶盒、计算机、VOIP以及全球眼等网络设备。终端设备200都通过网关设备100的物理接口即局域网端口120与网关设备100连接。本实施例中，局域网端口120标识使用用途以区分其业务类型。

服务器300可以是媒体服务器、网络服务器、语音服务器以及全球眼控制网关等网络设备。服务器300通过网关设备100的物理接口即唯一的广域网端口140与网关设备100连接。

终端设备200与服务器300之间通过该网关设备100进行通信。

网关设备100包括基于linux操作系统的网桥设备400。在linux操作系统下的网桥设备是虚拟的软件模块，其具备网桥功能。该网桥设备400包括至少两个局域网端口处理模块420和至少两个广域网端口处理模块440。局域网端口处理模块420一一对应地与局域网端口120连接，接收来自局域网端口120的数据包或向局域网端口120发送数据包。广域网端口处理模块440均与同一个广域网端口140连接，向广域网端口140发送数据包或接收来自广域网端口140的数据包。由于终端设备200的多样性，所产生的业务数据也具有多样性。为了对这些业务数据进行区分，在网桥设备400中生成多个广域网端口处理模块440分别对这些业务数据进行处理。

在linux操作系统的net_bridge结构中，port_list成员下挂一个链表，链表中的每一个节点（net_bridge_port结构）关联到一个物理接口。其中该net_bridge_port结构即可作为上述的局域网端口处理模块或者广域网端口处理模块。

本实施例中，至少两个局域网端口处理模块420中的每一个与且仅与一个虚拟广域网端口处理模块440对应地绑定，也即局域网端口处理模块420与广域网端口处理模块440一对一地绑定，同时广域网端口处理模块440与局域网端口处理模块420一对多地绑定。图1中所示的3个局域网端口处理模块420中的两个与其中一个广域网端口处理模块440绑定，另一个局域网端口处理模块420与另一个广域网端口处理模块440绑定。

通过把局域网端口处理模块420和广域网端口处理模块440绑定，使得局域网端口120的终端设备200可以固定地把产生的业务数据发送到处理相应业务的广域网端口处理模块440，然后通过广域网端口140发出，从而避免通信混乱。

本实施例中，所述至少两个局域网端口处理模块420和至少两个广域网端口处理模块440的对应关系存储于绑定关系表中。该绑定关系表的每一个表项都包括：入接口信息、MAC地址以及发送接口信息（参考图1）。所述入接口信息或发送接口信息均可以表示局域网端口处理模块或者广域网端口处理模块，但入接口信息和发送接口信息不能同时表示局域网端口处理模块，或者同时表示广域网端口处理模块。

根据该绑定关系表，该桥接设备400能够将数据包从局域网端口处理模块420发送到绑定的广域网端口处理模块440，或者将数据包从广域网端口处理模块440发送到绑定的局域网端口处理模块420。

上述表项中的MAC地址在用于查询绑定关系时，是使用数据包中所带的目的MAC地址与之进行比较。用于体现发送接口信息所指示的端口处理模块（局域网端口处理模块420或广域网端口处理模块440）与目的MAC地址是否对应。

在其他的实施例中，上述的绑定关系表还可以省略MAC地址信息或添加其他更多的辅助信息，只要其能够提供局域网端口处理模块420和广域网端口处理模块440的对应关系。

另外，局域网端口处理模块420和广域网端口处理模块440还包括转发表。其中局域网端口处理模块420的转发表用于存储终端设备200的MAC地址和局域网端口处理模块420之间的对应关系；广域网端口处理模块440的转发表用于存储服务器300的MAC地址和广域网端口处理模块440之间的对应关系。根据转发表，可以利用目的MAC地址找到相应的端口处理模块。

基于上述的多业务通信系统10，提供一种基于linux操作系统的桥接设备的通信方法。如图2所示，该方法包括如下步骤。

步骤S101：建立至少两个局域网端口处理模块和至少两个广域网端口处理模块。参考图1，局域网端口处理模块420一一对应地与局域网端口120连接，接收来自局域网端口120的数据包或向局域网端口120发送数据包。广域网端口处理模块440均与同一个广域网端口140连接，向广域网端口140发送数据包或接收来自广域网端口140的数据包。

步骤S102：建立所述至少两个局域网端口处理模块和至少两个广域网端口处理模块的绑定关系表。其中，所述绑定关系表使得所述至少两个局域网端口处理模块中420的每一个与且仅与一个广域网端口处理模块440对应地绑定。也即局域网端口处理模块420与广域网端口处理模块440一对一地绑定，同时广域网端口处理模块440与局域网端口处理模块420一对多地绑定。

本实施例中，所述绑定关系表的每一个表项都包括：入接口信息、MAC地址以及发送接口信息；所述入接口信息或发送接口信息均可以表示局域网端口处理模块或者广域网端口处理模块，但入接口信息和发送接口信息不能同时表示局域网端口处理模块，或者同时表示广域网端口处理模块。根据该绑定关系表，该桥接设备400能够将数据包从局域网端口处理模块420发送到绑定的广域网端口处理模块440，或者将数据包从广域网端口处理模块440发送到绑定的局域网端口处理模块420。

上述表项中的MAC地址在用于查询绑定关系时，是使用数据包中所带的目的MAC地址与之进行比较。用于体现发送接口信息所指示的端口处理模块（局域网端口处理模块420或广域网端口处理模块440）与目的MAC地址是否对应。

在其他的实施例中，上述的绑定关系表还可以省略MAC地址信息或添加其他更多的辅助信息，只要其能够提供局域网端口处理模块420和广域网端口处理模块440的对应关系。

步骤S103：广域网端口和局域网端口之间根据所述绑定关系表进行通信。

通过把局域网端口处理模块420和广域网端口处理模块440绑定，使得局域网端口120的终端设备200可以固定地把产生的业务数据发送到处理相应业务的广域网端口处理模块440，然后通过广域网端口140发出，从而避免通信混乱。

步骤S103具体包括局域网端口的数据收发和广域网端口的数据收发。

其中局域网端口的数据收发包括如下步骤。

步骤S1311：局域网端口处理模块接收来自局域网端口的数据包，从数据包中获取源MAC地址、局域网端口的接口信息以及目的MAC地址。

步骤S1312：根据目的MAC地址和接口信息查找所述绑定关系表，获得所述绑定关系表中的发送接口信息。所述局域网端口的接口信息表示数据包来自网关设备100的哪个物理接口，故在根据该接口信息确定物理接口后，与该物理接口相应的局域网端口处理模块420随之确定。而由于绑定关系表的存在，通过查找该绑定关系表，可以得到广域网端口处理模块440。

步骤S1313：将所述数据包转发至所述发送接口信息指示的局域网端口处理模块或广域网端口处理模块。

这里存在两种情况，如果查找绑定关系表成功，则表示查找到广域网端口处理模块440，直接执行步骤S1315即可。

如果查找绑定关系表失败，则说明绑定关系表中不存在该物理接口对应的局域网端口处理模块420和广域网端口处理模块440的绑定关系，或者存在这种绑定关系，但是目的MAC地址并非与广域网端口对应。对于前一种情况，要将数据包进行广播，查找桥接设备中的所有转发表进行转发。对于后一种情况，首先根据目的MAC查找终端设备一侧的转发表，若查找成功，则表示该数据包是LAN侧的两个设备之间的通信数据，执行步骤S1314；若查找失败，即使该目的MAC地址与广域网端口不对应，也强制将该数据包从广域网端口发出，执行步骤S1315。

步骤S1314：若所述发送接口信息指示局域网端口处理模块，则局域网端口处理模块将所述数据包通过相应的局域网端口发出。

步骤S1315：若所述发送接口信息指示广域网端口处理模块，则所述广域网端口处理模块为数据包添加业务信息后通过广域网端口发出。

本实施例中，在步骤S1311之后，还包括将所述源MAC地址添加到局域网端口处理模块的转发表中的步骤。本步骤添加了局域网端口和终端设备之间的对应信息，在数据转发时，可以直接根据目的MAC地址查找到相应的局域网端口。当然，如果转发表中本来就存在该对应关系，就不必重复添加。

如前所述，步骤S103除了局域网端口的数据收发，还包括广域网端口的数据收发。

广域网端口的数据收发具体包括如下步骤：

步骤S1321：广域网端口处理模块接收来自广域网端口的数据包，从数据包中获取源MAC地址、广域网端口的虚拟接口信息以及目的MAC地址。

步骤S1323：根据目的MAC地址和虚拟接口信息查找所述绑定关系表，获得所述绑定关系表中的发送接口信息。所述虚拟接口信息表示业务数据来自哪个广域网端口处理模块440。由于广域网端口处理模块440与局域网端口处理模块420之间存在绑定关系，所以根据绑定关系表即可得到发送接口信息，从而获知数据包应该转发给哪个局域网端口处理模块420。

可以理解，也可能存在查找绑定关系表失败的情况。查找绑定关系表失败可能是因为绑定关系表中不存在局域网端口处理模块420和广域网端口处理模块440的绑定关系，或者存在这种绑定关系，但是目的MAC地址并非与局域网端口的终端设备对应。对前一种情况，该数据包可以发送给所有的局域网端口处理模块420；对后一种情况，直接将数据包发送到绑定的局域网端口处理模块420，也即执行步骤S1323，而不管与之连接的终端设备是否具有该目的MAC地址。

步骤S1323：将所述数据包转发至所述发送接口信息指示的局域网端口处理模块。

步骤S1324：局域网端口处理模块将所述数据包通过相应的局域网端口发出。

上述方法通过把局域网端口处理模块420和广域网端口处理模块440绑定，使得局域网端口120的终端设备200可以固定地把产生的业务数据发送到处理相应业务的广域网端口处理模块440，然后通过广域网端口140发出，从而避免通信混乱。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于linux操作系统的桥接设备，包括至少两个局域网端口处理模块和至少两个广域网端口处理模块，所述至少两个局域网端口处理模块一一对应地与至少两个局域网端口连接，接收来自所述至少两个局域网端口的数据包或向所述至少两个局域网端口发送数据包；所述至少两个广域网端口处理模块均与同一个广域网端口连接，向所述广域网端口发送数据包或接收来自所述广域网端口的数据包，其特征在于，所述至少两个局域网端口处理模块中的每一个与且仅与一个广域网端口处理模块对应地绑定；在桥接设备中生成至少两个广域网端口处理模块分别处理从局域网端口处理模块接收的不同类型的数据包；所述局域网端口和广域网端口设置在网关设备上。

2.根据权利要求1所述的基于linux操作系统的桥接设备，其特征在于，所述至少两个局域网端口处理模块和至少两个虚拟广域网端口处理模块的对应关系存储于绑定关系表中，所述绑定关系表的每一个表项都包括：入接口信息、MAC地址以及发送接口信息；所述入接口信息或发送接口信息均可以表示局域网端口处理模块或者广域网端口处理模块，但入接口信息和发送接口信息不能同时表示局域网端口处理模块，或者同时表示广域网端口处理模块。

3.根据权利要求1所述的基于linux操作系统的桥接设备，其特征在于，所述局域网端口处理模块和广域网端口处理模块还包括转发表，所述局域网端口处理模块的转发表用于存储终端设备的MAC地址和局域网端口处理模块之间的对应关系，所述广域网端口处理模块的转发表用于存储服务器的MAC地址和广域网端口处理模块之间的对应关系。

4.一种基于linux操作系统的桥接设备的通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立至少两个局域网端口处理模块和至少两个广域网端口处理模块；所述至少两个局域网端口处理模块与多个局域网端口一一对应连接，所述至少两个广域网端口处理模块与一个广域网端口连接；

建立所述至少两个局域网端口处理模块和至少两个虚拟广域网端口处理模块的绑定关系表；其中，所述绑定关系表使得所述至少两个局域网端口处理模块中的每一个与且仅与一个虚拟广域网端口处理模块对应地绑定；

广域网端口和局域网端口之间根据所述绑定关系表进行通信；

所述局域网端口和广域网端口设置在网关设备上；

通过局域网端口处理模块和广域网端口处理模块的绑定，使得局域网端口的终端设备固定把产生的业务数据发送到处理相应业务的广域网端口处理模块，再通过广域网端口发出，避免通信混乱。

5.根据权利要求4所述的基于linux操作系统的桥接设备的通信方法，其特征在于，所述绑定关系表的每一个表项都包括：入接口信息、MAC地址以及发送接口信息；所述入接口信息或发送接口信息均可以表示局域网端口处理模块或者广域网端口处理模块，但入接口信息和发送接口信息不能同时表示局域网端口处理模块，或者同时表示广域网端口处理模块。

6.根据权利要求4所述的基于linux操作系统的桥接设备的通信方法，其特征在于，所述广域网端口和局域网端口之间的通信包括局域网端口的数据收发和广域网端口的数据收发。

7.根据权利要求6所述的基于linux操作系统的桥接设备的通信方法，其特征在于，所述局域网端口的数据收发具体包括如下步骤：

局域网端口处理模块接收来自局域网端口的数据包，从数据包中获取源MAC地址、局域网端口的接口信息以及目的MAC地址；

根据目的MAC地址和接口信息查找所述绑定关系表，获得所述绑定关系表中的发送接口信息；

将所述数据包转发至所述发送接口信息指示的局域网端口处理模块或广域网端口处理模块；

若所述发送接口信息指示局域网端口处理模块，则局域网端口处理模块将所述数据包通过相应的局域网端口发出；

若所述发送接口信息指示广域网端口处理模块，则所述广域网端口处理模块为数据包添加业务信息后通过广域网端口发出。

8.根据权利要求7所述的基于linux操作系统的桥接设备的通信方法，其特征在于，还包括将所述源MAC地址添加到局域网端口处理模块的转发表中的步骤。

9.根据权利要求6所述的基于linux操作系统的桥接设备的通信方法，其特征在于，所述广域网端口的数据收发具体包括如下步骤：

广域网端口处理模块接收来自广域网端口的数据包，从数据包中获取源MAC地址、广域网端口的虚拟接口信息以及目的MAC地址；

根据目的MAC地址和虚拟接口信息查找所述绑定关系表，获得所述绑定关系表中的发送接口信息；

将所述数据包转发至所述发送接口信息指示的局域网端口处理模块；

局域网端口处理模块将所述数据包通过相应的局域网端口发出。