CN105099922B - 一种跨虚拟可扩展局域网的数据报文转发方法和装置 - Google Patents

一种跨虚拟可扩展局域网的数据报文转发方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种跨虚拟可扩展局域网的数据报文转发方法和装置，在同一SDN网络中，当有跨VXLAN的VM进行通信时，VTEP设备直接行使VXLAN IP网关的功能，直接上送三层，再通过查找主机路由，根据ARP表项进行二层转发，减轻了SDN网络中VXLAN IP网关转发数据报文的压力。

Description

一种跨虚拟可扩展局域网的数据报文转发方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种跨虚拟可扩展局域网的数据报文转发方法和装置。
背景技术
在软件定义网络(Software Defined Network，SDN)中使用虚拟可扩展局域网(Virtual eXtensible Local Area Network，VXLAN)隧道技术来进行私网数据报文的封装以及转发，然后通过VXLAN IP网关与外界的传统网络进行通信。
目前，在SDN网络中如果涉及跨VXLAN转发或者涉及虚拟机(VM)与外界传统网络进行通信，都需要转发到VXLAN IP网关上进行转发，这样的实现方式给网关带来很大的转发压力。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种跨虚拟可扩展局域网的数据报文转发方法和装置，以解决网关转发数据报文时压力大的问题。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：
由上面的技术方案可知，本申请中在同一SDN网络中，当有跨VXLAN的VM进行通信时，VTEP设备直接行使VXLAN IP网关的功能，直接上送三层，再通过查找主机路由，根据ARP表项进行二层转发，减轻了SDN网络中VXLAN IP网关转发数据报文的压力。
附图说明
图1为本申请实施例中跨VXLAN的数据报文转发流程示意图；
图2为跨VXLAN网络的组网示意图；
图3为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本申请实施例中提出一种跨虚拟可扩展局域网的数据报文转发方法，应用于虚拟可扩展局域网隧道端点(VXLAN Tunnel End Point，VTEP)设备上，在同一SDN网络中，当有跨VXLAN的VM进行通信时，VTEP设备直接行使VXLAN IP网关的功能，直接上送三层，再通过查找主机路由，根据ARP表项进行二层转发，从而分担VXLAN IP网关转发跨VXLAN的数据报文的压力。
VTEP设备使能本地网关功能并配置网关虚接口的地址网段；生成所述地址网段对应的路由表项，以使VTEP设备确定接收到的数据报文的目的IP地址是否为本机路由。
下面结合附图，详细说明本申请实施例中实现跨VXLAN转发数据报文的过程。
参见图1，图1为本申请实施例中跨VXLAN的数据报文转发流程示意图。具体步骤为：
步骤101，VTEP设备通过私网接口接收到数据报文时，若确定该数据报文需跨VXLAN转发，且确定所述数据报文的目的IP地址为本机路由，则根据所述目的IP地址查找对应的ARP表项。
具体实现时，VTEP设备确定数据报文是否需跨VXLAN转发的方法，具体为：
确定该数据报文的目的MAC地址是否为本VTEP设备对应的网关虚接口的MAC地址，如果是，确定该数据报文需跨VXLAN转发；否则，确定该数据报文不需跨VXLAN转发。
VTEP设备确定数据报文的目的IP地址是否为本机路由的方法，具体为：
根据该数据报文的目的IP地址查找路由表项，当查找到的路由表项中对应的下一跳地址为本VTEP设备的虚接口地址，则确定所述数据报文的目的IP地址为本机路由；否则，确定所述数据报文的目的IP地址不为本机路由。
步骤102，该VTEP设备若未查找到对应的ARP表项，则向SDN控制器发送流表请求。
SDN控制器接收到VTEP设备发送的流表请求时，根据网络拓扑信息下发转发所述数据报文的流表。
该流表中包括：匹配信息(数据报文的目的IP地址)、封装信息(VXLAN封装的目的IP地址(对端VTEP设备的IP地址)、目的MAC地址为下一跳设备的MAC地址、数据报文的目的IP地址对应的VXLAN ID)、生成ARP表项和转发信息表(FIB)表项的信息(数据报文的目的IP地址对应的MAC地址、数据报文的目的IP地址对应的下一跳地址和出接口)。
步骤103，该VTEP设备接收到所述SDN控制器下发的流表时，根据所述流表生成所述数据报文的目的IP地址对应的FIB表项和ARP表项和封装信息。
该VTEP设备接收到流表时，根据流表内容生成的数据报文的目的IP地址对应的FIB表项和ARP表项包含的内容，同传统FIB表项和ARP表项。
FIB表项包括目的IP地址，以及目的IP地址对应的下一跳和出接口；
ARP表项包括目的IP地址，以及目的IP地址对应的MAC地址和下一跳。
封装信息为用于进行VXLAN封装的信息。
步骤104，该VTEP设备若确定所述FIB表项中的下一跳为本VTEP设备的网关虚接口地址，则将所述数据报文的目的MAC地址替换为ARP表项中的MAC地址，并使用所述封装信息进行VXLAN封装，通过所述FIB表项中的出接口发送。
本步骤中将所述数据报文的目的MAC地址替换为ARP表项中的MAC地址，即将数据报文的目的MAC地址替换为目的IP地址真正对应的MAC地址，即同现有实现中网关设备执行的操作。
该VTEP设备将替换目的MAC地址的数据报文根据对应的封装信息进行VXLAN封装，封装的目的IP地址为对端VTEP设备的IP地址(对端VTEP设备为下挂所述数据报文的目的IP地址对应的虚拟机的VTEP设备)、目的MAC地址为下一跳设备的MAC地址，源IP地址为本VTEP设备的IP地址，源MAC地址为本VTEP设备的MAC地址。VXLAN ID为数据报文的目的IP地址对应的VXLAN ID，即该数据报文的目的IP地址对应的VM所在的VXLAN ID。
当在步骤101中查找对应ARP表项时，若查找到对应的ARP表项，且所述数据报文的目的IP地址在FIB表项中对应的下一跳为本VTEP设备对应的网关虚接口地址，则将所述数据报文的目的MAC地址替换为查找到的对应ARP表项中的MAC地址，并使用所述数据报文的目的IP地址对应的封装信息进行VXLAN封装，通过所述FIB表项中的出接口发送。
VTEP设备通过公网接收到VXLAN报文时，若确定该VXLAN报文的目的IP地址为本VTEP设备的IP地址，则将所述数据报文解封装并转发，转发过程同现有实现，若未能查找到对应的转发表项，则向SDN控制器进行请求。
下面结合具体的网络图，详细说明本申请实现跨VXLAN的数据报文的转发过程。
参见图2，图2为跨VXLAN网络的组网示意图。图2中，VTEP设备1和VTEP设备2上使能VXLAN IP网关的功能，并配置网关虚接口的地址网段10.1.1.1/24和11.1.1.1/24，生成网段的对应路由表项，以11.1.1.1/24对应的路由表项具体包括的内容为：11.1.1.1/24，下一跳(11.1.1.1/24)，出接口(配置的网关虚接口)。
图2中P1和P2为图2所示网络中VTEP设备1和VTEP设备2之间的中转设备，在VTEP设备1向VTEP设备2发送报文时，P1为VTEP设备1的下一跳设备；P2为P1的下一跳设备，VTEP设备2为P2的下一跳设备。
VM1在VXLAN 100中，VM2在VXLAN 200中，VM1向VM2发送报文时，目的IP地址为VM2的IP地址11.1.1.2，目的MAC地址为VXLAN IP网关的MAC地址1-1-1。
VTEP设备1接收到VM1发送给VM2的数据报文时，根据目的MAC地址1-1-1确定该数据报文需跨VXLAN转发，根据该数据报文的目的IP地址查找路由表项确定目的IP地址11.1.1.2对应的下一跳(11.1.1.2)为本VTEP设备1上的网关虚接口的IP地址，因此，确定目的IP地址11.1.1.2为本机路由，则根据所述目的IP地址11.1.1.2查找对应的ARP表项。
若未查找到对应的ARP表项，则向SDN控制器发送转发所述数据报文的流表请求。
SDN控制器接收到流表请求时，根据网络拓扑信息生成流表并下发给VTEP设备1，所述流表包括：匹配信息(11.1.1.2)、封装信息(目的IP地址：VTEP设备2的IP地址110.1.1.1、目的MAC地址：P1的MAC地址，VXLAN 200)、生成ARP表项和FIB表项的信息(VM2的MAC地址、下一跳地址(P1的IP地址)和出接口(接口1))。
VTEP设备1接收到所述流表时，根据所述流表生成ARP表项和FIB表项，并存储对应的封装信息。
参见表1，表1为IP地址11.1.1.2对应的ARP表项包含的内容。
IP地址 MAC地址 出接口
11.1.1.2 VM2的MAC地址 接口1
表1
参见表2，表2为IP地址11.1.1.2对应的FIB表项包含的内容。
表2
VTEP设备1将接收到的数据报文的目的MAC地址替换为表1中的VM2的MAC地址，并根据存储的封装信息进行VXLAN封装，封装的目的IP地址为VTEP设备2的IP地址110.1.1.1，源IP地址为VTEP设备1的IP地址100.1.1.1；目的MAC地址为P1的MAC地址，源MAC地址为VTEP设备1的MAC地址，VXLAN ID为VXLAN 200；并通过FIB表中的接口1发送。
VXLAN报文到达P1时，P1替换目的MAC地址(P2的MAC地址)继续转发，直到VTEP设备2。
VTEP设备2接收到VXLAN报文时，确定目的IP地址为本VTEP设备的IP地址，则解封装，并发送给VM2。
基于同样的发明构思，本申请还提出一种跨虚拟可扩展局域网的数据报文转发装置。参见图3，图3为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。该装置包括：接收单元301、处理单元302和发送单元303；
接收单元301，用于接收数据报文；接收流表；
处理单元302，用于当接收单元301通过私网接口接收到数据报文时，若确定该数据报文需跨VXLAN转发，且确定所述数据报文的目的IP地址为本机路由，则根据所述目的IP地址查找对应的ARP表项；当接收单元301接收到所述SDN控制器下发的流表时，根据所述流表生成所述数据报文的目的IP地址对应的FIB表项和ARP表项和封装信息；其中，所述封装信息中的目的IP地址为对端VTEP设备的IP地址；若所述FIB表项中的下一跳为本VTEP设备的网关虚接口地址，则将所述数据报文的目的MAC地址替换为ARP表项中的MAC地址，并使用所述封装信息进行VXLAN封装；
发送单元303，用于若处理单元302未查找到对应的ARP表项，则向SDN控制器发送流表请求；将处理单元302进行VXLAN封装的报文通过对应的FIB表项中的出接口发送。
较佳地，
处理单元302，进一步用于若查找到对应的ARP表项，且所述数据报文的目的IP地址在FIB表项中对应的下一跳为本VTEP设备对应的网关虚接口地址，则将所述数据报文的目的MAC地址替换为查找到的对应ARP表项中的MAC地址，并使用所述数据报文的目的IP地址对应的封装信息进行VXLAN封装，触发发送单元303通过所述FIB表项中的出接口发送。
较佳地，
处理单元302，具体用于若确定该数据报文的目的MAC地址为本VTEP设备对应的网关虚接口的MAC地址，则确定该数据报文需跨VXLAN转发。
较佳地，
处理单元302，具体用于当所述数据报文的目的IP地址在路由表项中对应的下一跳地址为本VTEP设备的虚接口地址，则确定所述数据报文的目的IP地址为本机路由。
较佳地，
处理单元302，进一步用于使能本地网关功能并配置网关虚接口的地址网段；生成所述地址网段对应的路由表项。
上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。
综上所述，本申请通过在同一个SDN网络中，当有跨VXLAN的VM进行通信的时候，本地VTEP设备上直接行使VXLAN IP GW的功能，即将VXLAN IP GW二三层转发功能下发，当有VM的报文转进VTEP设备之后，VTEP设备自行判断是否是跨VXLAN，如果跨VXLAN，行使本地网关的功能，直接上送三层，再通过查找主机路由，根据ARP表项进行二层转发，从而使VTEP设备分担VXLAN IP GW的压力，减轻了SDN网络中VXLAN IP网关的压力。
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)

1.一种跨虚拟可扩展局域网VXLAN的数据报文转发方法，其特征在于，该方法包括：
虚拟可扩展局域网隧道端点VTEP设备通过私网接口接收到数据报文时，若确定该数据报文需跨VXLAN转发，且确定所述数据报文的目的因特网协议IP地址为本机路由，则根据所述目的IP地址查找对应的地址解析协议ARP表项；
若未查找到对应的ARP表项，则向软件定义网络SDN控制器发送流表请求；
接收到所述软件定义网络SDN控制器下发的流表时，根据所述流表生成所述数据报文的目的IP地址对应的转发信息表FIB表项和ARP表项和封装信息；其中，所述封装信息中的目的IP地址为对端VTEP设备的IP地址；
若所述FIB表项中的下一跳为本VTEP设备的网关虚接口地址，则将所述数据报文的目的媒体访问控制MAC地址替换为ARP表项中的MAC地址，并使用所述封装信息进行VXLAN封装，通过所述FIB表项中的出接口发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
若查找到对应的ARP表项，且所述数据报文的目的IP地址在FIB表项中对应的下一跳为本VTEP设备对应的网关虚接口地址，则将所述数据报文的目的MAC地址替换为查找到的对应ARP表项中的MAC地址，并使用所述数据报文的目的IP地址对应的封装信息进行VXLAN封装，通过所述FIB表项中的出接口发送。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定该数据报文需跨VXLAN转发，包括：
若确定该数据报文的目的MAC地址为本VTEP设备对应的网关虚接口的MAC地址，则确定该数据报文需跨VXLAN转发。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述数据报文的目的IP地址为本机路由，包括：
当所述数据报文的目的IP地址在路由表项中对应的下一跳地址为本VTEP设备的虚接口地址，则确定所述数据报文的目的IP地址为本机路由。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
使能本地网关功能并配置网关虚接口的地址网段；生成所述地址网段对应的路由表项。
6.一种跨虚拟可扩展局域网VXLAN的数据报文转发装置，其特征在于，该装置包括：接收单元、处理单元和发送单元；
所述接收单元，用于接收数据报文；接收流表；
所述处理单元，用于当所述接收单元通过私网接口接收到数据报文时，若确定该数据报文需跨VXLAN转发，且确定所述数据报文的目的因特网协议IP地址为本机路由，则根据所述目的IP地址查找对应的地址解析协议ARP表项；当所述接收单元接收到软件定义网络SDN控制器下发的流表时，根据所述流表生成所述数据报文的目的IP地址对应的转发信息表FIB表项和ARP表项和封装信息；其中，所述封装信息中的目的IP地址为对端虚拟可扩展局域网隧道端点VTEP设备的IP地址；若所述FIB表项中的下一跳为本VTEP设备的网关虚接口地址，则将所述数据报文的目的媒体访问控制MAC地址替换为ARP表项中的MAC地址，并使用所述封装信息进行VXLAN封装；
所述发送单元，用于若所述处理单元未查找到对应的ARP表项，则向SDN控制器发送流表请求；将所述处理单元进行VXLAN封装的报文通过对应的FIB表项中的出接口发送。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，进一步用于若查找到对应的ARP表项，且所述数据报文的目的IP地址在FIB表项中对应的下一跳为本VTEP设备对应的网关虚接口地址，则将所述数据报文的目的MAC地址替换为查找到的对应ARP表项中的MAC地址，并使用所述数据报文的目的IP地址对应的封装信息进行VXLAN封装，触发所述发送单元通过所述FIB表项中的出接口发送。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，具体用于若确定该数据报文的目的MAC地址为本VTEP设备对应的网关虚接口的MAC地址，则确定该数据报文需跨VXLAN转发。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，具体用于当所述数据报文的目的IP地址在路由表项中对应的下一跳地址为本VTEP设备的虚接口地址，则确定所述数据报文的目的IP地址为本机路由。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，进一步用于使能本地网关功能并配置网关虚接口的地址网段；生成所述地址网段对应的路由表项。
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