CN105594185B - 重复mac地址检测 - Google Patents

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Abstract

提供了用于在重复MAC地址情形和多个MAC地址移动情形之间加以区分的系统和方法。节点接收新的MAC地址，通过将其与所存储的MAC地址表进行比较来确定其是已知还是未知MAC地址。如果其是之前已知的MAC地址，则该节点发起重复MAC地址检测处理以确定该重复MAC地址中的至少一个是否不再有效或者是MAC移动事件的结果。

Description

重复MAC地址检测
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年6月18日提交的美国临时申请No.61/836,406的权益，其内容通过引用结合于此。
技术领域
本公开总体上涉及电信，尤其涉及用于检测重复媒体接入控制(MAC)地址的技术。
背景技术
电信行业正在致力于网络虚拟化的解决方案。被称之为以太网虚拟私有网络(E-VPN)的一种网络虚拟化解决方案正在被标准化组织所讨论。如互联网工程任务组(IETF)草案“BGP MPLS Based Ethernet VPN”draft-ietf-l2vpn-evpn和“Requirements forEthernet VPN(E-VPN)”draft-ietf-l2vpn-evpn-req中所讨论的，E-VPN要求扩展至现有的互联网协议(IP)和多协议标签交换(MPLS)协议。除了这些扩展之外，E-VPN使用了来自现有MPLS技术的若干构造块。
图1示出了基于边界网关协议(BGP)MPLS的E-VPN网络100的概框。提供方边界(PE)路由器102a和102b被示出为在服务提供方网络104的边缘与各种消费者网络108和110中的消费者边缘(CE)路由器106a和106b进行通信。服务提供方网络104还能够包括提供方路由器112a、112b、112c，并且消费者网络1108和110可以包括消费者路由器114a、114b。根据以上所引用的IETF草案，PE之间的媒体接入控制(MAC)地址学习可以使用多协议(MP)BGP在控制面进行。
在MAC地址学习中，每个所接收分组的源MAC地址被存储在MAC地址表中，而使得未来以该地址为目的地的分组能够仅被转发至该地址所在的接口(例如，端口号)。
在E-VPN中，PE(例如，102a)将使用MP-BGP而将从连接至它们的CE(例如，106a)所学习到的MAC地址连同MPLS标签一起通告至控制面中的其它PE(例如，102b)。然而，PE和CE之间的学习能够通过对于CE而言最为适宜的任何方法来完成，这可以包括数据面学习、IEEE 802.1x、链路层发现协议(LLDP)、802.1aq、地址解析协议(ARP)、管理面或其它协议。
有两种进行MAC地址学习的情形—针对新虚拟机(VM)和MAC移动性的MAC地址学习。
当新的VM在CE中启动时，为该VM分配新的MAC地址。特定E-VPN中的PE经由数据面学习或者诸如动态主机配置协议(DHCP)请求的控制信令学习该新的VM MAC地址。该PE随后构建BGP E-VPN MAC地址通告消息以使用E-VPN网络层可达性信息(NLRI)中的MAC通告路由类型将这些MAC地址通告至其对等PE。当接收到该MAC通告时，对等PE应当相应地更新其所存储的MAC地址转发表。如果网络中没有集中式MAC地址管理功能，则有可能会向属于相同VLAN但是处于不同以太网分段中的新的VM分配重复MAC地址。
可替换地，对于(如其MAC地址所定义的)给定主机或VM而言，可能从一个以太网分段移动至另一个。这被称作“MAC移动性”或“MAC移动”。在MAC移动中，将有两组MAC通告路由，一组具有新的以太网分段而一组则具有之前的以太网分段，并且该MAC地址将表现为能够经由这些分段中的每一个所到达。在这种情况下，具有之前以太网分段的MAC通告路由应当被撤销。在可能有多次撤销和重复通告的情况下，给定MAC地址可能在短时间段内在两个以太网分段之间多次移动。
在以上所描述的两种情况中，存在着被称之为MAC地址重复情形的可能问题。该情形可能在相同MAC地址由于两个(或更多)主机被错误配置以相同的重复MAC地址而被相同VLAN中的不同PE所学习的情况下出现。在这种情况下，源自于这些主机的业务将会触发附接至这些主机的PE之间的连续MAC移动，而这将被检测为多次移动。相关情形在于，这样的“重复”MAC地址可能由于多次MAC移动而被检测到。
因此，将会期望提供一种克服或缓解以上所描述的问题的系统和方法。
发明内容
在本发明的第一方面，提供了一种由网络节点所执行的用于验证重复媒体接入控制(MAC)地址的方法。该方法包括步骤：通过MAC地址学习机制接收第一MAC地址；确定该第一MAC地址与MAC地址表中所存储的第二MAC地址相匹配，该第二MAC地址之前已经被学习；尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者；并且响应于接收到该第一MAC地址和第二MAC地址二者都能够到达的确认，重新尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者。
在该第一方面的实施例中，该网络节点在重新尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者之前能够等待预定的时间段。在另一个实施例中，该网络节点可以重新尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者而并不报告重复MAC地址的情形。
在另一个实施例中，能够响应于接收到该第二MAC地址无法到达的指示而确定该第一MAC地址并不是重复MAC地址。通过从该表去除该第二MAC地址并且将该第一MAC地址添加至该表，该MAC地址表能够被更新。
在另一个实施例中，能够响应于接收到该第二MAC地址能够到达的指示而确定该第一MAC地址是重复MAC地址。该重复MAC地址能够被报告给网络管理系统。
在另一个实施例中，该网络节点能够通过向对等节点传送用以尝试到达该第一MAC地址的指令而尝试到达该第一MAC地址。
在本发明的第二方面，提供了一种网络节点，包括处理器和存储器，该存储器包含能够由该处理器执行的指令从而该网络节点进行操作以在通信接口通过媒体接入控制(MAC)地址学习机制接收第一MAC地址；确定该第一MAC地址与MAC地址表中所存储的第二MAC地址相匹配，该第二MAC地址之前已经被学习；尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者；并且响应于接收到该第一MAC地址和第二MAC地址二者都能够到达的确认，重新尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者。
本发明的其它方面和特征在查阅以下结合附图对本发明具体实施例的描述时将成为本领域技术人员所显而易见的。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例对本发明的实施例进行描述，其中：
图1是现有技术的基于BPG MPLS的E-VPN网络；
图2是示例网络架构的框图；
图3是图示用于检测重复MAC地址情形的方法的流程图；
图4a是图示用于在本地连接节点发起重复MAC地址检测处理的方法的流程图；
图4b是图示用于在对等节点发起重复MAC地址检测处理的方法的流程图；
图5是图示用于验证重复MAC地址的方法的流程图；
图6是图示示例网络节点的框图。
具体实施方式
以下可以参考依据附图进行编号的具体要素。以下的讨论在本质上应当被认为是示例性的而并不对本发明的范围加以限制。本发明的范围在权利要求中进行限定，而并不应当被认为由以下所描述的实施方式的细节所限制，如本领域技术人员将会意识到的，上述细节能够通过利用等同功能要素对要素进行替换而被修改。
在以上所描述的现有技术中，并不可能将有效的重复MAC地址情形与多次移动的情形加以区分。重要的是要检测MAC地址学习情形并且在两种不同情况之间加以区分，以便避免网络信令崩溃。
应当注意的是，虽然一些实施例将参照这里所引用的有关E-VPN的IETF草案进行描述，但是对于本领域技术人员而言将很显然的是，这些概念能够延伸至其它覆盖网络架构。覆盖网络的其它示例包括提供方骨干网桥接E-VPN(PBB-EVPN)、最短路径桥接MAC-in-MAC(SPBM)、虚拟可扩展LAN(VxLAN)、使用通用路由封装的网络虚拟化(NVGRE)，等等。特别地，VxLAN在IETF草案“VXLAN:A Framework for Overlaying Virtualized Layer 2Networks over Layer 3 Networks”，draft-mahalingam-dutt-dcops-vxlan中有所描述。
一些实施例将被描述为使用BGP控制信令，然而本领域技术人员将会意识到的是，能够针对不同类型的覆盖网络适当使用其它协议。
在诸如E-VPN的覆盖网络中，网络端点(例如，PE)维护内部至外部的地址映射表。该表被用于该网络端点对任何外出分组进行转发。内部地址是VM地址(例如，其MAC地址)。外部地址是远程网络端点。
本发明的实施例允许PE与对等PE验证是否存在与从该对等PE所接收到地址相匹配的、从本地CE所学习的内部地址，两个内部地址都属于相同的覆盖网络。该PE因此能够正确检测到重复地址情形并且避免耗用网络信令。
图2图示了将被用来对本发明的各个实施例进行描述的示例网络。PE1 206和PE2208是服务提供方网络200中的提供方边缘节点。CE1 210是第一消费者网络202中连接至PE1 206的消费者边缘节点。CE2 212和CE3 214是第二消费者网络204中连接至PE2 208的消费者边缘节点。
在第一示例中，PE2 208在给定以太网标签上学习来自CE2 212的MAC地址。接下来，PE2 208在其所存储的MAC地址表中执行MAC地址查找。如果找到了MAC地址，意味着PE2208之前已经从一个或多个其它PE(例如，PE1 206)接收到针对相同MAC地址的MAC地址通告或者已经从本地连接的CE(例如，CE3 214)学习到它，则其被认为是已知MAC地址。否则，该MAC地址被认为是未知MAC地址。
对于未知MAC地址而言，该处理过程是如这里所引用的IETF草案中所规定的常规过程，其涉及到PE2 208向其对等PE(即，PE1 206)发送MAC地址通告。
对于已知MAC地址而言，重复MAC地址检测过程能够由PE2 208所发起。
如果MAC地址从本地所连接的不同CE所学习，则PE2 208应当在本地执行与所附接CE(即，CE3 212)的MAC地址可达性过程。例如，PE2 208能够在MAC地址经由数据面而被学习的情况下向该MAC地址发送网络可达性消息(例如，APR)。或者可替换地，PE2 208能够在MAC地址经由控制面而被学习的情况下使用网络信令来验证该MAC地址是否仍然可达。
如果两个MAC地址都可达，则检测到重复MAC地址情形。PE2 208能够将其报告给网络管理系统。如果仅一个MAC地址可达，则PE2 208能够相应地更新其所存储的MAC地址以反映该经验证的MAC地址。
如果MAC地址是从来自对等PE(例如，PE1 206)的MAC地址通告所学习，则能够发起可替换的过程。PE2 208应当向从其接收到该MAC地址通告消息的对等PE(PE1 206)发送BGP消息。该BGP消息包含“MAC可达性扩展团体团体(MAC reachability ExtendedCommunity)”参数。MAC可达性扩展团体团体消息是新的过渡性扩展团体，其具有在IETFRFC 4360“BGP Extended Communities Attribute”中所规定的格式。该类型和数值将被互联网号码分配局(IANA)进行分配。在发送该MAC可达性扩展团体消息之后，PE2 208等待来自PE1 206的响应。
当接收到该MAC可达性扩展团体消息之后，PE1 206在本地执行与其所附接CE(例如，CE1 210)的MAC地址可达性过程。例如，PE1 206能够在MAC地址经由数据面而被学习的情况下向该MAC地址发送网络可达性消息。或者，PE1 206能够在MAC地址经由控制面而被学习的情况下使用网络信令来验证该MAC地址是否仍然可达。
如果该MAC地址并不可达(例如，如果VM已经被移除)，则PE1 206向从其接收到MAC可达性扩展团体的PE2 208发送NOK响应。该NOK响应消息向PE2 208指示在较早时间所发送的MAC地址通告路由不再有效并且被撤销。当接收到该NOK响应时，PE2 208能够更新其MAC地址表并且向其每个对等PE(例如，PE1 206)发送MAC地址通告消息，如IETF草案“BGP MPLSBased Ethernet VPN”draft-ietf-l2vpn-evpn中所规定。
如果该MAC地址是可达的，则PE1 206将向从其接收到该MAC可达性扩展团体的PE2208发送OK响应。该OK响应消息向PE2 208指示在较早时间发送的MAC地址通告路由仍然有效。当接收到该OK响应时，检测到重复MAC地址情形。PE2 208随后能够将此报告给网络管理系统。可选地，PE2 208可以通过在可配置的时间延迟之后再次发送MAC可达性扩展团体而重新尝试MAC地址可达性检测过程。这是为了将重复MAC地址情形与多次移动情形加以区分。
针对从对等PE所学习的MAC地址使用BGP消息的一种替换形式是PE(PE2 208)可以向远程PE(PE1 206)中的MAC地址发送网络可达性消息以便进行MAC地址可达性检测。网络可达性消息作为数据面分组进行发送。如果该远程MAC可达，则检测到重复MAC地址情形，并且PE2 208能够将此报告给网络管理系统。如果该远程MAC并不可达，则PE2 208能够相应地更新其MAC地址表。
使用BGP消息作为从对等PE进行MAC地址学习的机制的一种替换形式是将该问题报告给集中式网络控制器。该网络控制器能够在其知道存在MAC移动性或者超出所控制的MAC分配的情况下作出决策。
图3是根据本发明的一些实施例的用于检测重复MAC地址情形的示例处理。该处理以获得或接收新的MAC地址作为开始(框300)。通过在所存储的MAC地址表中查找新接收到的MAC地址而确定新接收的MAC地址是否与之前所接收的MAC地址相匹配(框310)。如果新接收的MAC地址被确定为未知，则能够向任意对等节点发送MAC地址通告消息(框320)。如果新接收的MAC地址是已知的(即，其与之前所接收的MAC地址相匹配)，则能够发起重复MAC地址检测处理(框330)。该重复MAC地址检测处理可以包括确定匹配的之前所接收的MAC地址是否从本地连接的节点所接收还是其作为来自对等节点的MAC地址通告而被接收。
图4a是图示根据本发明的一些实施例的在本地连接的节点发起重复MAC地址检测处理的流程图。该处理通过确定在节点新接收的MAC地址与之前从本地所连接节点接收的MAC地址匹配作为开始(框400)。通过尝试到达两个重复的MAC地址而执行与本地连接的节点的MAC可达性过程(框410)。如果仅从重复MAC地址中的一个接收到响应，则确定该可达MAC地址有效(框420)。该MAC地址表能够被相应地利用该有效MAC地址进行更新。如果两个重复地址都可达并且作出响应，则重复MAC地址情形得以被确定并且能够被报告给网络管理系统(框430)。
图4b是图示根据本发明的一些实施例的在对等节点发起重复MAC地址检测处理的流程图。该处理通过确定在节点处新接收的MAC地址与之前经由MAC地址通告从对等节点所接收的MAC地址相匹配作为开始(框440)。向该对等端点发送指示其尝试到达该MAC地址的消息(框450)。该节点在对等节点在本地执行其MAC地址可达性过程的同时等待响应。从该对等节点接收指示该MAC地址是否可达的消息(框460)。如果来自对等节点的响应指示该MAC地址并不可达，则类似于参照框420所讨论的，MAC地址表能够依据新接收到的MAC地址进行更新。该节点随后能够向任意对等节点发送MAC通告消息。可替换地，如果来自对等节点的MAC地址指示该MAC地址是可达的，则检测到重复MAC地址情形。在这种情况下，类似于参照框430所讨论的，该节点能够将该重复情形报告给网络管理系统。
可选地，该节点可以并不立即将该重复情形报告给网络管理系统。该节点可选地能够在报告该重复MAC地址之前对其进行验证。该节点可以被配置为在预定延迟之后重新尝试该MAC地址可达性过程，以便避免多次移动情形被检测为重复MAC地址情形。在预定时间段之后，该节点能够向对等节点发送后续指令以第二次重新尝试到达该MAC地址(框470)。如果该对等节点作出响应而指示该MAC地址在后续尝试时并不可达(框480)，则确定并不存在重复MAC地址情形(框490)。该MAC地址表能够依据新接收的MAC地址进行更新。在框470、480、490中所图示的示例实施例中，最初检测到的重复MAC地址被验证并确定为并不存在，而并不会不必要地将该情形报告给网络管理系统。然而，如果对等节点做出响应而指示该MAC地址在后续重新尝试时仍然可达，则重复MAC地址情形被确定为有效并且随后能够被报告。
能够以迭代方式执行该可选的MAC地址可达性重新尝试(框470)。迭代尝试之间的时间延迟能够适当配置。
图5图示了根据本发明一些实施例的用于验证重复MAC地址的方法。图5的方法能够由覆盖网络中的网络节点执行。该方法通过经MAC地址学习机制接收或获得第一MAC地址作为开始(框500)。该第一MAC地址能够经由数据面或控制面信令进行学习。该第一MAC地址可以是覆盖网络中的虚拟机的内部地址。确定该第一MAC地址与MAC地址表中存储的第二MAC地址相匹配，该第二MAC地址之前已经被学习(框510)。该网络节点尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者(框520)。如果该MAC地址从本地连接的节点所学习，则该网络节点能够向该MAC地址发送可达性信息。如果该MAC地址从对等节点所学习，则该网络节点能够向该对等节点发送指令消息。该指令消息能够包括该对等节点向所指定的MAC地址发送可达性消息的请求。
接收该第一MAC地址和第二MAC地址二者都可达的确认(框530)。该确认能够作为来自本地或对等节点的响应而被接收，其确认到达该第一或第二MAC地址的尝试成功。该网络节点可选地能够等待预定时间段(框540)。响应于接收到该第一和第二MAC地二者址都可达的确认，该网络节点随后重新尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者(框550)，以便验证重复MAC地址情形事实上是否存在。该网络节点能够重新尝试到达该第一和第二MAC地址二者而并不报告最初所检测到的重复MAC地址情形。
响应于接收到该第二MAC地址在重新尝试时并不可达的指示，该网络节点能够确定该第一MAC地址并不是重复MAC地址。所存储的MAC地址表能够通过从该表移除该第二MAC地址并且将该第一MAC地址添加至该表而被更新。
响应于接收到该第二MAC地址在重新尝试时能够到达的指示，该网络节点能够确定该第一MAC地址是重复MAC地址。该重复MAC地址能够被报告给网络管理系统。
图6是能够实施如这里所描述的本发明的各个实施例的网络节点600的框图。节点600可以是如图2所示的PE节点或CE节点。节点600包括处理器602、存储器或数据库集604，以及通信接口606。存储器604包含能够由处理器602所执行的指令由此该节点600进行操作以执行这里所描述的各种方法和处理。通信接口606被配置为发送和接收消息。处理器602被配置为将将经由通信接口606所接收到的MAC地址与存储器604中所存储的至少一个之前所接收到的MAC地址进行比较以确定是否存在重复MAC地址情形。处理器602被配置为发起与本地所连接节点和对等节点的MAC地址可达性过程。
网络节点600进行操作以在通信接口606通过MAC地址学习机制接收第一MAC地址。节点600确定该第一MAC地址与存储器604中的MAC地址表中所存储的第二MAC地址相匹配，该第二MAC地址之前已经被学习。节点600尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址二者。这可以包括经由通信接口606发送可达性指令。响应于接收到该第一MAC地址和第二MAC地址二者都能够到达的确认，节点600重新尝试到达该第一MAC地址和第二MAC地址，可选地，在等待预定时间段之后并且可选地并不报告已经检测到重复MAC地址情形。
本发明的实施例允许网络节点使用控制信令或数据面来检测MAC地址重复。该网络节点能够将真实的重复MAC地址情形与多次移动情形区分开来。这能够避免过多的网络信令并且限制对于PE节点的影响而并不要求另外的BGP信令。
本发明的实施例可以被表示为存储在非瞬态机器可读介质(也被称作具有体现于其中的计算机可读程序代码的计算机可读介质、处理器可读介质或计算机可用介质)中的软件产品。该机器可读介质可以是任意适当的有形介质，包括磁性、光学或电存储介质，包括卡盒、紧致盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘只读存储器(DVD-ROM)存储器设备(易失性或非易失性)，或者类似的存储机制。该机器可读介质可以包含各种指令集合、代码序列、配置信息或者其它数据，当被执行时，它们使得处理器执行根据本发明实施例的方法中的步骤。本领域技术人员将会意识到的是，实施所描述发明所必需的其它指令和操作也可以存储在该机器可读介质上。从该机器可读介质运行的软件可以与电路进行对接以执行所描述的任务。
以上所描述的本发明的实施例意在仅是示例性的。本领域技术人员能够针对特定实施例实施修改和变化而并不背离仅由所附权利要求进行限定的本发明。

Claims (14)

1.一种由网络节点执行的用于验证重复媒体接入控制（MAC）地址的方法，所述方法包括：
通过MAC地址学习机制从第一节点接收第一MAC地址；
确定所述第一MAC地址与MAC地址表中所存储的第二MAC地址相匹配，所述第二MAC地址之前已经被从第二节点学习；
通过向所述第一节点和所述第二节点中的每一个发送第一可达性消息，尝试到达所述第一MAC地址和所述第二MAC地址；以及
响应于接收到所述第一MAC地址和所述第二MAC地址二者都能够到达的确认，在不报告重复MAC地址情形的情况下通过向所述第一节点和所述第二节点中的每一个发送第二可达性消息，重新尝试到达所述第一MAC地址和所述第二MAC地址二者。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在重新尝试到达所述第一MAC地址和所述第二MAC地址二者之前，等待预定的时间段。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于接收到所述第二MAC地址无法到达的指示而确定所述第一MAC地址并不是重复MAC地址。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：通过从所述表去除所述第二MAC地址并且将所述第一MAC地址添加至所述表而更新所述MAC地址表。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于接收到所述第二MAC地址能够到达的指示而确定所述第一MAC地址是重复MAC地址。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：向网络管理系统报告所述重复MAC地址。
7.根据权利要求1所述的方法，其中尝试到达所述第一MAC地址包括向对等节点传送用以尝试到达所述第一MAC地址的指令。
8.一种网络节点，包括处理器和存储器，所述存储器包含由所述处理器能够执行的指令，由此所述网络节点进行操作以：
在通信接口处通过媒体接入控制（MAC）地址学习机制从第一节点接收第一MAC地址；
确定所述第一MAC地址与MAC地址表中所存储的第二MAC地址相匹配，所述第二MAC地址之前已经被从第二节点学习；
通过向所述第一节点和所述第二节点中的每一个发送第一可达性消息，尝试到达所述第一MAC地址和所述第二MAC地址二者；以及
响应于接收到所述第一MAC地址和所述第二MAC地址二者都能够到达的确认，在不报告重复MAC地址情形的情况下通过向所述第一节点和所述第二节点中的每一个发送第二可达性消息，重新尝试到达所述第一MAC地址和所述第二MAC地址二者。
9.根据权利要求8所述的网络节点，进一步进行操作以：在重新尝试到达所述第一MAC地址和所述第二MAC地址二者之前，等待预定的时间段。
10.根据权利要求8所述的网络节点，进一步进行操作以：响应于接收到所述第二MAC地址无法到达的指示而确定所述第一MAC地址并不是重复MAC地址。
11.根据权利要求10所述的网络节点，进一步进行操作以：通过从所述表去除所述第二MAC地址并且将所述第一MAC地址添加至所述表而更新所述MAC地址表。
12.根据权利要求8所述的网络节点，进一步进行操作以：响应于接收到所述第二MAC地址能够到达的指示而确定所述第一MAC地址是重复MAC地址。
13.根据权利要求12所述的网络节点，进一步进行操作以：向网络管理系统报告所述重复MAC地址。
14.根据权利要求8所述的网络节点，其中尝试到达所述第一MAC地址包括由所述通信接口向对等节点传送用以尝试到达所述第一MAC地址的指令。
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