CN104333520A - 一种交换机mac地址表双老化时间控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法，该方法包含：MAC地址存储模块扩展MAC地址表中的标志位；控制模块控制查找模块获取外部数据包的MAC地址，并根据MAC地址存储模块内设MAC地址表查找、判断该外部数据包的MAC地址是否存在于所述MAC地址表中控制模块同时启动并控制短老化定时器、长老化定时器对外部数据包的MAC地址进行操作。通过定时查找、计算MAC地址表中每个MAC地址表的标志位计数值，判断每个MAC地址表老化状态，能够定时删除长时间占用MAC地址表空间、且无用的、作废的MAC地址。本发明通过上述方案能够降低消耗查找MAC地址表花费的时间、降低资源占用，提高交换机的工作效率。

Description

一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法

技术领域

本发明涉及通信领域中交换机MAC地址表老化时间控制方法，具体涉及一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法。 

背景技术

现有技术中，交换机MAC地址表中MAC地址和端口之间的映射关系对于交换机转发数据是至关重要的，转发数据包时能及时找到目标MAC地址所对应所对应的端口，数据包就能立即从这个端口转发出去，否则只能通过向交换机所有端口广播的方式把数据包转发出去。交换机MAC地址表必须记录最新的MAC地址和端口映射关系，数据才能转发到准确的端口。

交换机留给MAC地址表的存储空间有是有限的，不能无止境的增加MAC地址记录条目。交换机通过老化机制定时清除无用或作废记录的条目。数据包从交换机某一端口进入时，交换机根据数据包从MAC源MAC地址查找MAC地址表。当老化时间过短，会导致MAC记录还没有被用上就被清除，MAC地址记录没有因此没派上用场；当老化时间过长，会导致MAC记录无限制的增长，超出了交换机分配给MAC地址表存储空间，设置MAC地址老化时间成为现有技术中交换机MAC地址表老化时间控制难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法，本发明同时提供的一种具有双老化时间控制功能的交换机包含：查找模块、MAC地址存储模块、控制模块、短老化定时器及长老化定时器。MAC地址存储模块内设MAC地址表，并且将该MAC地址表内每个MAC地址对应的标志位扩展至多位，同时通过控制模块分别设置短老化定时器、长老化定时器的时长，通过定时查找、计算MAC地址表中每个MAC地址表的标志位计数值，判断每个MAC地址表老化状态，能够定时删除长时间占用MAC地址表空间、且无用的、作废的MAC地址。本发明通过上述方案能够降低消耗查找MAC地址表花费的时间、降低资源占用，提高交换机的工作效率。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种具有双老化时间控制功能的交换机，其特点是，该交换机包含：

查找模块，

MAC地址存储模块，与所述查找模块连接；

控制模块，分别与所述查找模块、MAC地址存储模块连接，

短老化定时器，与所述控制模块、MAC地址存储模块连接，

长老化定时器，与所述控制模块、MAC地址存储模块连接。

优选地，所述查找模块用于获取、判断外部数据包的MAC地址，

所述MAC地址存储模块内设MAC地址表，所述MAC地址表存储获取的所有外部数据包的MAC地址；

所述控制模块设置所述短老化定时器的短老化时间周期、长老化定时器的长老化时间周期，并控制所述查找模块、MAC地址存储模块、短老化定时器及长老化定时器工作；

所述短老化定时器在设置的短老化时间周期内查找所述MAC地址存储模块中的MAC地址，并控制该MAC地址存储模块对每个所述MAC地址进行设置；

所述长老化定时器在设置的长老化时间周期内查找所述MAC地址存储模块中的MAC地址，并控制该MAC地址存储模块对每个所述MAC地址进行设置。

优选地，所述MAC地址表包含：外部数据包的MAC地址、端口号及标志位。

一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特点是，该时间控制方法包含：

S1，扩展MAC地址表中的标志位；

S2，控制模块控制查找模块获取外部数据包的MAC地址，并根据MAC地址存储模块内设MAC地址表查找、判断该外部数据包的MAC地址是否存在于所述MAC地址表中；

S3，所述控制模块同时启动并控制短老化定时器、长老化定时器对外部数据包的MAC地址进行操作。

优选地，所述步骤S1具体如下：

所述MAC地址存储模块将所述MAC地址表中的标志位字段扩展至m位，所述标志位字段表示                                                个计数值，

其中，m为整数，且m≥2；个计数值分别为0,1,2…-1。

优选地，所述步骤S2包含： 

S2.1，所述查找模块获取到外部数据包的MAC地址，并记录接收所述外部数据包MAC地址的交换机端口；

S2.2，所述查找模块查找所述MAC地址存储模块内设MAC地址表，判断所述MAC地址表内是否包含所述外部数据包MAC地址；

S2.3，当该查找模块在所述MAC地址表中查找到该外部数据包MAC地址对应的MAC地址时，该查找模块判断接收该外部数据包MAC地址的交换机端口是否与所述MAC地址表中该MAC地址的对应端口相同，跳转至步骤S3；

S2.4，当所述查找模块在所述MAC地址表中未查找到该外部数据包MAC地址对应的MAC地址时，该查找模块发送未查找到MAC地址消息发送所述控制模块，跳转至步骤S3。

优选地，所述步骤S2.3包含：

S2.3.1，当所述查找模块判断接收外部数据包MAC地址的交换机端口与所述MAC地址表中MAC地址的对应端口相同时，该查找模块发送端口相同信息至所述控制模块，该控制模块控制所述MAC地址存储模块将所述MAC地址表中对应的MAC地址的标志位计数加1，跳转至所述步骤S3；

S2.3.2，当所述查找模块判断接收外部数据包MAC地址的交换机端口与所述MAC地址表中MAC地址的对应端口不同时，该查找模块发送端口不同信息至所述控制模块，该控制模块控制所述MAC地址存储模块将所述MAC地址表中对应的MAC地址的标志位设置为1，并将当前接收端口替换该MAC地址表中原设端口，跳转至所述步骤S3。

优选地，所述步骤S2.4包含：

所述控制模块控制所述MAC地址存储模块将所述外部数据包MAC地址、该外部数据包的接收端口记录在所述MAC地址表中，并将该外部数据包MAC地址对应的标志位设置为1。

优选地，所述步骤S3包含：

S3.1，所述控制模块分别设置所述短老化定时器的定时时长T1、长老化定时器的定时时长T2，使得：

T2=n×T1；n=；

S3.2，所述控制模块设置在T2时长内，控制所述短老化定时器开启n-1次；

S3.3，当所述短老化定时器到达定时时长T1时，该短老化定时器查找所述MAC地址存储模块内的MAC地址表，判断、处理所述MAC地址表中每个MAC地址对应记录的标志位；

S3.4，当所述长老化定时器到达定时时长T2时，该长老化定时器查找所述MAC地址存储模块内的MAC地址表，判断所述MAC地址表中每个MAC地址对应记录的标志位。

优选地，所述步骤S3.3包含如下步骤：

S3.3.1，当所述短老化定时器查找到所述MAC地址表内其中一个MAC地址对应记录的标志位≥1时，该短老化定时器控制所述MAC地址存储模块将该MAC地址对应记录的标志位减1，跳转至所述步骤S3.4；

S3.3.2，当该短老化定时器查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位<1时，该短老化定时器控制所述MAC地址存储模块将该MAC地址对应记录的标志位设置为0，跳转至所述步骤S3.4。

优选地，所述步骤S3.4包含如下步骤：

S3.4.1，当所述长老化定时器查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位=1时，该长老化定时器将该MAC地址对应的标志位设置为0，结束；

S3.4.2，当所述长老化定时器查找到所述MAC地址表内其中一个MAC地址对应记录的标志位<1时，该长老化定时器将该MAC地址删除，结束；

S3.4.3，当所述长老化定时器查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位>1时，该长老化定时器将该MAC地址对应的标志位设置为1，结束。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明能够通过分别设置短老化定时器的定时时长、长老化定时器的定时时长，同时扩展MAC地址表内标志位字段长度，有效地实现定时删除长时间占用MAC地址表空间，且无用的、作废的MAC地址。本发明通过上述方案能够降低消耗查找MAC地址表花费的时间、降低资源占用，提高交换机的工作效率。

附图说明

图1为本发明一种具有双老化时间控制功能的交换机的整体结构示意图。

图2为本发明一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法的整体流程图。

图3为本发明一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法的具体流程图之一。

图4为本发明一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法的实施例示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种具有双老化时间控制功能的交换机，该交换机包含：查找模块10、MAC地址存储模块20、控制模块30、短老化定时器40及长老化定时器50。

其中，控制模块30，分别与查找模块10、MAC地址存储模块20、短老化定时器40及长老化定时器50连接。MAC地址存储模块20分别与查找模块10、短老化定时器40及长老化定时器50连接。

查找模块10用于获取、判断外部数据包的MAC地址。MAC地址存储模块20内设MAC地址表，MAC地址表存储获取的所有外部数据包的MAC地址。控制模块30设置短老化定时器40的短老化时间周期、长老化定时器50的长老化时间周期，并控制查找模块10、MAC地址存储模块20、短老化定时器40及长老化定时器50工作。老化定时器40在设置的短老化时间周期内查找MAC地址存储模块20中的MAC地址，并控制该MAC地址存储模块20对每个MAC地址进行设置。长老化定时器50在设置的长老化时间周期内查找MAC地址存储模块20中的MAC地址，并控制该MAC地址存储模块20对每个MAC地址进行设置。

其中，MAC地址存储模块20的MAC地址表包含：外部数据包的MAC地址、端口号及标志位。

如图2所示，一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法，该时间控制方法包含：

S1，扩展MAC地址表中的标志位。该步骤S1具体如下：

MAC地址存储模块20将所述MAC地址表中的标志位字段扩展至m位，所述标志位字段表示个计数值，

其中，m为整数，且m≥2；个计数值分别为0,1,2…-1。

如图4所示，本实施例中，m=3使得MAC地址表中的标志位的计数值为0-7，MAC地址表中具体包括图示中三个MAC地址、接收端口号及标志位。

S2，控制模块30控制查找模块10获取外部数据包的MAC地址，并根据MAC地址存储模块20内设MAC地址表查找、判断该外部数据包的MAC地址是否存在于MAC地址表中。

如图3所示，该步骤S2具体包含如下步骤： 

S2.1，查找模块10获取到外部数据包的MAC地址，并记录接收外部数据包MAC地址的交换机端口。

S2.2，查找模块10查找MAC地址存储模块20内设MAC地址表，判断MAC地址表内是否包含外部数据包MAC地址。

本实施例中，查找模块10将外部数据包MAC地址与MAC地址表的所有MAC地址进行匹配，当匹配成功，执行步骤S2.3；当匹配失败，执行步骤S2.4。

S2.3，当该查找模块10在MAC地址表中查找到该外部数据包MAC地址对应的MAC地址时，该查找模块10判断接收该外部数据包MAC地址的交换机端口是否与MAC地址表中该MAC地址的对应端口相同，跳转至步骤S3；该步骤S2.3包含：

S2.3.1，当查找模块10判断接收外部数据包MAC地址的交换机端口与MAC地址表中MAC地址的对应端口相同时，该查找模块10发送端口相同信息至控制模块30，该控制模块30控制MAC地址存储模块20将MAC地址表中对应的MAC地址的标志位计数加1，跳转至步骤S3；

如图4所示，当外部数据包MAC地址为50-E5-49-22-5B-0F时，且接收该外部数据包的交换机端口的端口3时，MAC地址存储模块20将MAC地址表中对应的MAC地址的标志位计数加1；即该MAC地址在MAC地址表中，端口号：3，标志位：4。

当外部数据包MAC地址为5C-63-BF-8A-A9-3A时，且接收该外部数据包的交换机端口的端口1时，由于在MAC地址表中，该MAC地址对应的标志位为7，且本实施例中标志位共3个字段，则标志位计数值最大为7，因此，保持该MAC地址的标志位为7.即该MAC地址在MAC地址表中，端口号：1，标志位：7。

S2.3.2，当查找模块10判断接收外部数据包MAC地址的交换机端口与MAC地址表中MAC地址的对应端口不同时，该查找模块10发送端口不同信息至控制模块30，该控制模块30控制MAC地址存储模块20将MAC地址表中对应的MAC地址的标志位设置为1，并将当前接收端口替换该MAC地址表中原设端口，跳转至步骤S3。

如图4所示，当外部数据包MAC地址为50-E5-49-22-5B-0F时，且接收该外部数据包的交换机端口的端口2时，MAC地址存储模块20将MAC地址表中对应的MAC地址的标志位置为1，将MAC地址表中对应的MAC地址的端口号设为2；即该MAC地址在MAC地址表中，端口号：2，标志位：1。

S2.4，当查找模块10在MAC地址表中未查找到该外部数据包MAC地址对应的MAC地址时，该查找模块10发送未查找到MAC地址消息发送控制模块30，跳转至步骤S3。

步骤S2.4具体如下：控制模块30控制MAC地址存储模块20将外部数据包MAC地址、该外部数据包的接收端口记录在MAC地址表中，并将该外部数据包MAC地址对应的标志位设置为1。

当外部数据包MAC地址为50-E5-49-22-5B-0C、接收该外部数据包的交换机端口的端口号为1时，在如图4所示的MAC地址表中没有查找到与其匹配的MAC地址，因此，MAC地址存储模块20将该MAC地址50-E5-49-22-5B-0C添加在该MAC地址表中，并且其对应端口号为2，其对应标志位设置为1。

S3，控制模块30同时启动并控制短老化定时器40、长老化定时器50对外部数据包的MAC地址进行操作。该步骤S3包含：

S3.1，控制模块30分别设置短老化定时器40的定时时长T1、长老化定时器50的定时时长T2，使得：

T2=n×T1；n=。

本实施例中，设置T1=60s，由于m=3，因此，n为8，T2=480s。

S3.2，控制模块30设置在T2时长内，控制短老化定时器40开启n-1次。

本实施例中，控制模块30设定短老化定时器40开启7次。

S3.3，当短老化定时器40到达定时时长T1时，该短老化定时器40查找MAC地址存储模块20内的MAC地址表，判断、处理MAC地址表中每个MAC地址对应记录的标志位；该步骤S3.3包含如下步骤：

S3.3.1，当短老化定时器40查找到MAC地址表内其中一个MAC地址对应记录的标志位≥1时，该短老化定时器40控制MAC地址存储模块20将该MAC地址对应记录的标志位减1，跳转至步骤S3.4。

当第一次到达短老化定时器40到达定时时长60s时，如图4所示，MAC地址存储模块20内的MAC地址表包含的MAC地址中，MAC地址为：5C-63-BF-8A-A9-3A，其对应标志位为7，则短老化定时器40控制MAC地址存储模块20将其对应标志位置为6。

S3.3.2，当该短老化定时器40查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位<1时，该短老化定时器40控制MAC地址存储模块20将该MAC地址对应记录的标志位设置为0，跳转至步骤S3.4。

当第一次到达短老化定时器40到达定时时长60s时，如图4所示，MAC地址存储模块20内的MAC地址表包含的MAC地址中，MAC地址为：50-E5-49-22-5B-0E，其对应标志位为0，则短老化定时器40控制MAC地址存储模块20将其对应标志位仍设置为0。

本实施例中，短老化定时器40可以被启动7次，在420s内，如果MAC地址为：5C-63-BF-8A-A9-3A的端口号状态一直未发生变化时，每次短老化定时器40可以被启动后，短老化定时器40均控制短老化定时器40控制MAC地址存储模块20将其对应标志位减1，直至该标志位为0。

本实施例中，如果MAC地址为：5C-63-BF-8A-A9-3A的端口号状态发生变化后，其对应的标志位也随之发生变化，短老化定时器40再次启动时，根据实时的标志位计数值进行操作。

S3.4，当长老化定时器50到达定时时长T2时，该长老化定时器50查找MAC地址存储模块20内的MAC地址表，判断MAC地址表中每个MAC地址对应记录的标志位。该步骤S3.4包含如下步骤：

S3.4.1，当长老化定时器50查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位=1时，该长老化定时器50将该MAC地址对应的标志位设置为0，结束。

S3.4.2，当长老化定时器50查找到MAC地址表内其中一个MAC地址对应记录的标志位<1时，该长老化定时器50将该MAC地址删除，结束。

本实施例中，当到达长老化定时器50启动时间480s时，如图4所示，MAC地址为50-E5-49-22-5B-0E时，对应标志位为0，这该MAC地址被删除。

S3.4.3，当长老化定时器50查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位>1时，该长老化定时器50将该MAC地址对应的标志位设置为1，结束。

本实施例中，当到达长老化定时器50启动时间480s时，如图4所示，MAC地址为5C-63-BF-8A-A9-3A时，对应标志位为7，这该MAC地址对应的标志位设置为1。

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 (11)

1.一种具有双老化时间控制功能的交换机，其特征在于，该交换机包含：

查找模块（10），

MAC地址存储模块（20），与所述查找模块（10）连接；

控制模块（30），分别与所述查找模块（10）、MAC地址存储模块（20）连接，

短老化定时器（40），与所述控制模块（30）、MAC地址存储模块（20）连接，

长老化定时器（50），与所述控制模块（30）、MAC地址存储模块（20）连接。

2.如权利要求1所述的具有双老化时间控制功能的交换机，其特征在于，

所述查找模块（10）用于获取、判断外部数据包的MAC地址，

所述MAC地址存储模块（20）内设MAC地址表，所述MAC地址表存储获取的所有外部数据包的MAC地址；

所述控制模块（30）设置所述短老化定时器（40）的短老化时间周期、长老化定时器（50）的长老化时间周期，并控制所述查找模块（10）、MAC地址存储模块（20）、短老化定时器（40）及长老化定时器（50）工作；

所述短老化定时器（40）在设置的短老化时间周期内查找所述MAC地址存储模块（20）中的MAC地址，并控制该MAC地址存储模块（20）对每个所述MAC地址进行设置；

所述长老化定时器（50）在设置的长老化时间周期内查找所述MAC地址存储模块（20）中的MAC地址，并控制该MAC地址存储模块（20）对每个所述MAC地址进行设置。

3.如权利要求2所述的具有双老化时间控制功能的交换机，其特征在于，所述MAC地址表包含：外部数据包的MAC地址、端口号及标志位。

4.一种交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特征在于，该时间控制方法包含：

S1，所述MAC地址存储模块（20）扩展MAC地址表中的标志位；

S2，控制模块（30）控制查找模块（10）获取外部数据包的MAC地址，并根据MAC地址存储模块（20）内设MAC地址表查找、判断该外部数据包的MAC地址是否存在于所述MAC地址表中；

S3，所述控制模块（30）同时启动并控制短老化定时器（40）、长老化定时器（50）对外部数据包的MAC地址进行操作。

5.如权利要求4所述的交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体如下：

所述MAC地址存储模块（20）将所述MAC地址表中的标志位字段扩展至m位，所述标志位字段表示                                                个计数值，

其中，m为整数，且m≥2；个计数值分别为0,1,2…-1。

6.如权利要求4所述的交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特征在于，所述步骤S2包含： 

S2.1，所述查找模块（10）获取到外部数据包的MAC地址，并记录接收所述外部数据包MAC地址的交换机端口；

S2.2，所述查找模块（10）查找所述MAC地址存储模块（20）内设MAC地址表，判断所述MAC地址表内是否包含所述外部数据包MAC地址；

S2.3，当该查找模块（10）在所述MAC地址表中查找到该外部数据包MAC地址对应的MAC地址时，该查找模块（10）判断接收该外部数据包MAC地址的交换机端口是否与所述MAC地址表中该MAC地址的对应端口相同，跳转至步骤S3；

S2.4，当所述查找模块（10）在所述MAC地址表中未查找到该外部数据包MAC地址对应的MAC地址时，该查找模块（10）发送未查找到MAC地址消息发送所述控制模块（30），跳转至步骤S3。

7.如权利要求6所述的交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特征在于，所述步骤S2.3包含：

S2.3.1，当所述查找模块（10）判断接收外部数据包MAC地址的交换机端口与所述MAC地址表中MAC地址的对应端口相同时，该查找模块（10）发送端口相同信息至所述控制模块（30），该控制模块（30）控制所述MAC地址存储模块（20）将所述MAC地址表中对应的MAC地址的标志位计数加1，跳转至所述步骤S3；

S2.3.2，当所述查找模块（10）判断接收外部数据包MAC地址的交换机端口与所述MAC地址表中MAC地址的对应端口不同时，该查找模块（10）发送端口不同信息至所述控制模块（30），该控制模块（30）控制所述MAC地址存储模块（20）将所述MAC地址表中对应的MAC地址的标志位设置为1，并将当前接收端口替换该MAC地址表中原设端口，跳转至所述步骤S3。

8.如权利要求6所述的交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特征在于，所述步骤S2.4包含：

所述控制模块（30）控制所述MAC地址存储模块（20）将所述外部数据包MAC地址、该外部数据包的接收端口记录在所述MAC地址表中，并将该外部数据包MAC地址对应的标志位设置为1。

9.如权利要求4所述的交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特征在于，所述步骤S3包含：

S3.1，所述控制模块（30）分别设置所述短老化定时器（40）的定时时长T1、长老化定时器（50）的定时时长T2，使得：

T2=n×T1，n=；

S3.2，所述控制模块（30）设置在T2时长内，控制所述短老化定时器（40）开启n-1次；

S3.3，当所述短老化定时器（40）到达定时时长T1时，该短老化定时器（40）查找所述MAC地址存储模块（20）内的MAC地址表，判断、处理所述MAC地址表中每个MAC地址对应记录的标志位；

S3.4，当所述长老化定时器（50）到达定时时长T2时，该长老化定时器（50）查找所述MAC地址存储模块（20）内的MAC地址表，判断所述MAC地址表中每个MAC地址对应记录的标志位。

10.如权利要求9所述的交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特征在于，所述步骤S3.3包含如下步骤：

S3.3.1，当所述短老化定时器（40）查找到所述MAC地址表内其中一个MAC地址对应记录的标志位≥1时，该短老化定时器（40）控制所述MAC地址存储模块（20）将该MAC地址对应记录的标志位减1，跳转至所述步骤S3.4；

S3.3.2，当该短老化定时器（40）查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位<1时，该短老化定时器（40）控制所述MAC地址存储模块（20）将该MAC地址对应记录的标志位设置为0，跳转至所述步骤S3.4。

11.如权利要求9所述的交换机MAC地址表双老化时间控制方法，其特征在于，所述步骤S3.4包含如下步骤：

S3.4.1，当所述长老化定时器（50）查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位=1时，该长老化定时器（50）将该MAC地址对应的标志位设置为0，结束；

S3.4.2，当所述长老化定时器（50）查找到所述MAC地址表内其中一个MAC地址对应记录的标志位<1时，该长老化定时器（50）将该MAC地址删除，结束；

S3.4.3，当所述长老化定时器（50）查找到其中一个MAC地址对应记录的标志位>1时，该长老化定时器（50）将该MAC地址对应的标志位设置为1，结束。