CN105704033A - 一种pon设备路由转发表管理的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PON设备路由转发表管理的实现方法包括：先将生成的网段路由表和主机路由表下发到路由管理模块；路由管理模块根据主机路由表判断网段路由表的下一跳表中每个下一跳是否可达，并仅将可达的下一跳写入到数据转发平面的网段路由转发表；判定下一跳是否可达依据：在主机路由表中可以查找到与下一跳IP一致的主机IP则表示该下一跳可达，否则，不可达；路由管理模块根据ARP消息实时更新的主机路由表，并同步更新数据转发平面中网段路由转发表的下一跳表和主机路由转发表。本发明通过仅将可达下一跳写入数据转发平面的数据转发表，提高转发准确性，避免不必要转发，从而提高转发表转发的可靠性和刷新的效率。

Description

一种PON设备路由转发表管理的实现方法

技术领域

本发明涉及PON(PassiveOpticalNetwork，无源光网络)接入网设备，具体涉及一种PON设备路由转发表管理的实现方法。

背景技术

在通信网络中，接入网设备数量庞大，并且传统接入网大都采用金属线的方式接入。FTTH(FiberToTheHome，光纤到家)是对传统接入网改造的主流技术，其中，PONOLT是FTTH的接入汇聚设备，用于将来自用户的流量汇聚并传送到骨干网络中去。

因此，PON接入网设备具备的特点是单一汇聚设备接入终端数量庞大，数量可以达到1万户甚至更多，传统PONOLT(opticallineterminal，光线路终端)设备定义为二层转发设备，将用户数据传递到骨干网络，同一PON设备下的终端之间无法在接入网内互通，只能通过上面的网关设备来实现互通。

随着网络的发展和融合，要求PONOLT设备具备越来越多的功能，比如网关功能、路由转发功能以及PON内互通功能等，而这些功能都需要三层转发技术来实现。三层转发技术是依赖于主机路由表(hostroutetable)和网段路由表(prefixroutetable)实现的。相对于三层交换机和路由器，PONOLT设备有接入终端数量多的特点，而且终端的业务和配置变动频繁，且每一个终端都是一个路由转发的下一跳出口，因此导致主机路由数量较大，且对数据转发平面相关表项的刷新也比较频繁，因此存在庞大数量的不同主机路由类型的路由转发表需要管理。

常规的路由转发表管理方法大多考虑的是路由器应用，特点是网段路由表数量庞大，而主机路由表数量较少。而在PONOLT设备组网场景下，由于路由转发表的准确性和可靠性将直接影响到用户流量转发的正确性，因此，路由转发表的管理应该更多考虑接入主机的是否可达，即保证每次转发的正确性，以及接入主机的变动(IP和MAC，端口,VLAN)等事件的高效处理，即刷新处理的高效性，实现对所有相关联路由转发表的刷新。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在PONOLT设备组网场景下，常规的路由转发表管理方法大多只考虑路由器应用，没有更多考虑接入终端主机的是否可达，以及对接入主机的变动等事件处理效率的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种PON设备路由转发表管理的实现方法，包括以下步骤：

路由协议模块和IP协议栈中的ARP表分别将生成的网段路由表和主机路由表下发到路由管理模块，其中，网段路由表包括目的前缀表和下一跳表；

路由管理模块根据主机路由表判断网段路由表的下一跳表中每个下一跳是否可达，并仅将可达的下一跳写入到数据转发平面的网段路由转发表；

判定下一跳是否可达依据：在主机路由表中可以查找到与下一跳IP一致的主机IP则表示该下一跳可达，否则，不可达；

路由管理模块根据ARP消息实时更新的主机路由表，并同步更新数据转发平面中网段路由转发表的下一跳表和主机路由转发表。

在上述方法中，所述网段路由表的组织结构为：所述目的前缀表的每个目的前缀表项对应一个下一跳表；每个下一跳表包括一个或多个下一跳表项，每个下一跳表项包括下一跳IP和与该下一跳IP对应的下一跳出接口；

所述主机路由表包括多个主机路由条目，每个主机路由条目包括一个主机IP以及与该主机IP对应的MAC地址、物理端口、外层VLAN和内层VLAN元素。

在上述方法中，所述每个目的前缀表项为一个前缀地址和掩码。

在上述方法中，所述下一跳表按照是否可达属性分为可达下一跳表和不可达下一跳表两类。

在上述方法中，所述主机路由表除了记录IP、MAC地址和逻辑端口的对应关系外，还要求扩展VLAN、物理端口信息，这些信息由ARP表生成新的条目时记录。

在上述方法中，所述路由管理模块根据ARP消息实时更新的主机路由表，并同步更新数据转发平面中网段路由转发表的下一跳表和主机路由转发表，具体包括以下步骤：

步骤101、判断ARP消息是ARP新增消息还是ARP删除消息，如果是ARP新增消息，则执行步骤102，否则执行步骤106；

步骤102、将ARP新增消息中的IP地址作为索引IP，在主机路由表中查找匹配条目，如果查找到，则执行步骤104，否则执行步骤103；

步骤103、生成以索引IP地址为主机IP的主机路由条目，并写入路由管理模块的主机路由表和数据转发平面的主机路由转发表，然后执行步骤107；

步骤104、对比主机路由表中与索引IP地址对应条目的MAC地址、物理端口、外层VLAN和内层VLAN元素的值与ARP新增消息中的值是否一致，如果不一致，则执行步骤105，否则，执行步骤109；

步骤105、更新路由管理模块主机路由表中与索引IP对应条目的各个元素值，使其与ARP新增消息中的值一致，并更新数据平面的主机路由转发表，然后执行步骤107；

步骤106、将ARP删除消息中的IP地址作为索引IP，在主机路由表中查找到匹配条目，并删除与之匹配的主机路由条目，同时更新数据转发平面的主机路由转发表；

步骤107、在网段路由表每个目的前缀表项对应的下一跳表中查找是否存在与索引IP匹配的下一跳IP，如果存在，则执行步骤108，否则执行步骤109；

步骤108、更新路由管理模块上网段路由表，并同步数据转发平面的网段路由转发表；

步骤109、处理程序结束。

在上述方法中，步骤108具体为：

当主机路由表新增一个条目时，路由管理模块以新增条目主机IP为索引，在网段路由表每个目的前缀表项对应的不可达下一跳表中查找匹配的下一跳表项，并将匹配的下一跳表项的状态置为可达，并刷新数据转发平面的网段路由转发表；

当主机路由表的一个条目的元素值改变时，路由管理模块以元素改变条目主机IP为索引，在网段路由表每个目的前缀表项对应的下一跳表中查找匹配的下一跳表项，刷新匹配的下一跳表项的对应的元素值，并刷新数据转发平面的网段路由转发表中对元素值；

当主机路由表删除一个条目时，路由管理模块以删除条目主机IP(为索引，在网段路由表每个目的前缀表项对应的可达下一跳表中查找匹配的下一跳表项，并将匹配的下一跳表项的状态置为不可达，并刷新数据转发平面的网段路由转发表。

在上述方法中，所述路由管理模块设有定时器，所述路由管理模块通过所述定时器定时处理网段路由中的不可达下一跳表。

在上述方法中，所述路由管理模块通过定时器定时处理网段路由中的不可达下一跳表，具体包括以下步骤：

步骤201、定时器超时，发送定时器超时事件；

步骤202、路由管理模块获取网段路由表；

步骤203、依次判断网段路由表的每个目的前缀对应不可达下一跳表是否为空，如果不为空，执行步骤204；否则执行步骤207；

步骤204、遍历不可达下一跳表，并以每个下一跳IP为索引，在主机路由表中查找匹配的主机IP，如果存在，则执行步骤205；否则执行步骤206；

步骤205、将该下一跳表中对应的下一跳表项的状态置为可达，并加入到可达下一跳表中，同时更新数据转发平面的网段路由表，并执行步骤207；

步骤206、向ARP发送ARP请求消息；

步骤207、程序结束。

本发明可以作为实现接入网设备三层转发的基础平台，实现接入网设备的三层转发功能，并利用主机路由表可以决定下一跳是否可达这一特征，通过主机路由表的变动来实时刷新网段路由表，并以下一跳IP是否存在于主机路由表作为判断网段路由表中每个下一跳是否可达的依据，仅将可达的下一跳写入到数据转发平面；不仅提高了各个表项的刷新效率，保证路由管理模块与数据转发平面上各个关联表项的高度同步，而且从可达性方面提高转发准确性，避免不必要转发，从而提高转发表转发的效率和可靠性，以满足接入主机数量较大，且对三层转发可靠性要求较高的PONOLT设备。

附图说明

图1为本发明提供的一种PON设备路由转发表管理的实现方法的架构图；

图2为本发明中网段路由表的组织结构示意图；

图3为本发明中主机路由表组织结构示意图；

图4为本发明中第三步的流程图；

图5为本发明中路由管理模块通过定时器定时处理网段路由表中的不可达下一跳表的流程图。

具体实施方式

本发明利用主机路由表是记录与PON设备直连的主机信息表格，在实际上又是PON设备的三层转发下一跳出口这一特征，作为判断网段路由表中每个下一跳是否可达的依据，即下一跳表各表项是否可达是由主机路由表来决定的，当下一跳IP在主机路由表中没有查到与其一致的主机IP时，表示与该下一跳IP对应的主机没有与PON设备直连，下一跳IP对应的下一跳出口不可达。本发明根据上述原理，保证网段路由表与主机路由表的同步刷新，并使只有可达的下一跳才能被写入到数据转发平面，避免不必要转发，从而提高转发表转发的效率和可靠性，以满足接入主机数量较大，且对三层转发可靠性要求较高的PONOLT设备。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做出详细的说明。

本发明提供的一种PON设备路由转发表管理的实现方法，具体为：

第一步、路由协议模块生成的网段路由表和IP协议栈中的ARP表生成的主机路由表下发到路由管理模块；

第二步、路由管理模块根据主机路由表判断网段路由表的下一跳表中每个下一跳是否可达，并仅将下一跳表中可达的下一跳写入到数据转发平面的网段路由转发表，判定下一跳是否可达依据：在主机路由表中可以查找到与下一跳IP一致的主机IP则表示该下一跳可达，否则，不可达；

第三步、路由管理模块根据ARP消息实时更新的主机路由表，并同步更新数据转发平面中网段路由转发表的下一跳表和主机路由转发表，保证数据转发平面中下一跳全为可达。

图1所示为本发明提供的一种PON设备路由转发表管理的实现方法的架构图，在数据控制平面，路由管理模块管理路由转发表，路由转发表包括网段路由表和主机路由表，其中，

网段路由表由路由协议模块生成，并下发到路由管理模块，用于跨IP网段的三层数据转发，图2所示为本发明中网段路由表的组织结构示意图，网段路由表由目的前缀表和下一跳表组成，每个目的前缀表项为一个前缀地址和掩码，每个前缀地址和掩码对应一个下一跳表；每个下一跳表包括一个或多个下一跳表项，每个下一跳表项由一个下一跳IP和与该下一跳IP对应的下一跳出接口组成；而在实际中，每个前缀地址和掩码就是一个网段路由，一个网段路由一个或多个下一跳表项，也就表示有一条或多条路径可以到达该目的网段。

在本发明中，按照是否可达属性，将每个下一跳表分为可达下一跳表和不可达下一跳表两类。

主机路由表由IP协议栈中的ARP(AddressResolutionProtocol，地址解析协议)表生成，主机路由表是在报文进行三层转发时，送到下一跳之前，实现对报文的MAC替换和VLAN处理，并从出端口发送出去，与传统的ARP表是记录IP、MAC和逻辑端口的对应关系相比，本发明的主机路由表除以上功能外，还要求扩展VLAN、物理端口等信息，这些信息是在ARP表生成新的条目时被记录下来的，因此主机路由表必须依赖于扩展ARP表来实现。

如图3所示，是本发明中主机路由表组织结构示意图，主机路由表包括多个主机路由条目，每个主机路由条目包括一个主机IP以及与该主机IP对应的MAC地址、物理端口、外层VLAN和内层VLAN等元素。

在本发明中，如图4所示，第三步具体包括以下步骤：

步骤101、判断接收到的ARP消息是ARP新增消息还是ARP删除消息，如果是ARP新增消息，则执行步骤102，否则执行步骤106；

步骤102、将ARP新增消息中的IP地址作为索引IP，在主机路由表中查找匹配条目，如果查找到，则执行步骤104，否则执行步骤103；

步骤103、以索引IP地址为主机IP生成新的主机路由条目，并写入路由管理模块的主机路由表和数据转发平面的主机路由转发表，然后执行步骤107；

步骤104、将主机路由表中与索引IP地址对应的MAC地址、物理端口、外层VLAN和内层VLAN等元素的值与ARP新增消息中的值进行比较，如果不相同，则执行步骤105，否则，执行步骤109；

步骤105、更新路由管理模块上主机路由表中对应主机IP的各个元素，使其与ARP新增消息中的值一致，并更新数据平面的主机路由转发表，然后执行步骤107；

步骤106、将ARP删除消息中的IP地址作为索引IP，在主机路由表中查找到匹配条目，并删除与之匹配的主机路由条目，同时更新数据转发平面的主机路由转发表；

步骤107、在网段路由表每个前缀地址和掩码对应的下一跳表中查找是否存在与索引IP匹配的下一跳IP，如果存在，则执行步骤108，否则执行步骤109；

步骤108、更新路由管理模块上网段路由表，并同步数据转发平面的网段路由转发表；

步骤109、处理程序结束。

在本发明中，步骤108具体为：

当主机路由表新增一个条目时，路由管理模块以新增条目主机IP(索引IP)为索引，在网段路由表每个前缀地址和掩码对应的不可达下一跳表中查找匹配的下一跳表项，并将匹配的下一跳表项的状态置为可达，并刷新数据转发平面的网段路由转发表(在状态已置为可达的下一跳表项对应的下一跳表中写入该下一跳表项)；

当主机路由表的一个条目的参数(元素)值改变时，路由管理模块以参数改变条目主机IP(索引IP)为索引，在网段路由表每个前缀地址和掩码对应的下一跳表中查找匹配的下一跳表项，刷新匹配的下一跳表项的对应的参数，并刷新数据转发平面的网段路由转发表中对应参数；

当主机路由表删除一个条目时，路由管理模块以删除条目主机IP(索引IP)为索引，在网段路由表每个前缀地址和掩码对应的可达下一跳表中查找匹配的下一跳表项，并将匹配的下一跳表项的状态置为不可达，并刷新数据转发平面的网段路由转发表(在状态已置为不可达的下一跳表项对应的下一跳表中删除该下一跳表项)。

在本发明中，路由管理模块设有定时器，路由管理模块通过定时器定时处理网段路由中的不可达下一跳表，以增强了下一跳表与主机路由表之间状态保持同步的可靠性，如图5所示，路由管理模块通过定时器定时处理网段路由表中的不可达下一跳表，具体包括以下步骤：

步骤201、定时器超时，发送定时器超时事件；

步骤202、路由管理模块获取网段路由表；

步骤203、依次判断网段路由表的每个目的前缀对应不可达下一跳表是否为空，如果不为空，执行步骤204；否则执行步骤207；

步骤204、遍历不可达下一跳表，并以每个下一跳IP为索引，在主机路由表中查找匹配的主机IP，如果存在，则执行步骤205；如果不存在，则说明该IP仍然不可达，执行步骤206；

步骤205、将该下一跳表中对应的下一跳表项的状态置为可达，并加入到可达下一跳表中，同时更新数据转发平面网段路由表，并执行步骤207；

步骤206、向ARP发送ARP请求消息，如果所述主机IP对应终端主机已直连，则ARP将发送ARP消息，触发实时更新的主机路由表(开启图4处理流程)；

步骤207、程序结束。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种PON设备路由转发表管理的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

路由协议模块和IP协议栈中的ARP表分别将生成的网段路由表和主机路由表下发到路由管理模块，其中，网段路由表包括目的前缀表和下一跳表；

路由管理模块根据主机路由表判断网段路由表的下一跳表中每个下一跳是否可达，并仅将可达的下一跳写入到数据转发平面的网段路由转发表；

判定下一跳是否可达依据：在主机路由表中可以查找到与下一跳IP一致的主机IP则表示该下一跳可达，否则，不可达；

路由管理模块根据ARP消息实时更新的主机路由表，并同步更新数据转发平面中网段路由转发表的下一跳表和主机路由转发表。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网段路由表的组织结构为：所述目的前缀表的每个目的前缀表项对应一个下一跳表；每个下一跳表包括一个或多个下一跳表项，每个下一跳表项包括下一跳IP和与该下一跳IP对应的下一跳出接口；

所述主机路由表包括多个主机路由条目，每个主机路由条目包括一个主机IP以及与该主机IP对应的MAC地址、物理端口、外层VLAN和内层VLAN元素。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每个目的前缀表项为一个前缀地址和掩码。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下一跳表按照是否可达属性分为可达下一跳表和不可达下一跳表两类。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述主机路由表除了记录IP、MAC地址和逻辑端口的对应关系外，还要求扩展VLAN、物理端口信息，这些信息由ARP表生成新的条目时记录。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述路由管理模块根据ARP消息实时更新的主机路由表，并同步更新数据转发平面中网段路由转发表的下一跳表和主机路由转发表，具体包括以下步骤：

步骤101、判断ARP消息是ARP新增消息还是ARP删除消息，如果是ARP新增消息，则执行步骤102，否则执行步骤106；

步骤102、将ARP新增消息中的IP地址作为索引IP，在主机路由表中查找匹配条目，如果查找到，则执行步骤104，否则执行步骤103；

步骤103、生成以索引IP地址为主机IP的主机路由条目，并写入路由管理模块的主机路由表和数据转发平面的主机路由转发表，然后执行步骤107；

步骤104、对比主机路由表中与索引IP地址对应条目的MAC地址、物理端口、外层VLAN和内层VLAN元素的值与ARP新增消息中的值是否一致，如果不一致，则执行步骤105，否则，执行步骤109；

步骤105、更新路由管理模块主机路由表中与索引IP对应条目的各个元素值，使其与ARP新增消息中的值一致，并更新数据平面的主机路由转发表，然后执行步骤107；

步骤106、将ARP删除消息中的IP地址作为索引IP，在主机路由表中查找到匹配条目，并删除与之匹配的主机路由条目，同时更新数据转发平面的主机路由转发表；

步骤107、在网段路由表每个目的前缀表项对应的下一跳表中查找是否存在与索引IP匹配的下一跳IP，如果存在，则执行步骤108，否则执行步骤109；

步骤108、更新路由管理模块上网段路由表，并同步数据转发平面的网段路由转发表；

步骤109、处理程序结束。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤108具体为：

当主机路由表新增一个条目时，路由管理模块以新增条目主机IP为索引，在网段路由表每个目的前缀表项对应的不可达下一跳表中查找匹配的下一跳表项，并将匹配的下一跳表项的状态置为可达，并刷新数据转发平面的网段路由转发表；

当主机路由表的一个条目的元素值改变时，路由管理模块以元素改变条目主机IP为索引，在网段路由表每个目的前缀表项对应的下一跳表中查找匹配的下一跳表项，刷新匹配的下一跳表项的对应的元素值，并刷新数据转发平面的网段路由转发表中对元素值；

当主机路由表删除一个条目时，路由管理模块以删除条目主机IP(为索引，在网段路由表每个目的前缀表项对应的可达下一跳表中查找匹配的下一跳表项，并将匹配的下一跳表项的状态置为不可达，并刷新数据转发平面的网段路由转发表。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述路由管理模块设有定时器，所述路由管理模块通过所述定时器定时处理网段路由中的不可达下一跳表。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述路由管理模块通过定时器定时处理网段路由中的不可达下一跳表，具体包括以下步骤：

步骤201、定时器超时，发送定时器超时事件；

步骤202、路由管理模块获取网段路由表；

步骤203、依次判断网段路由表的每个目的前缀对应不可达下一跳表是否为空，如果不为空，执行步骤204；否则执行步骤207；

步骤204、遍历不可达下一跳表，并以每个下一跳IP为索引，在主机路由表中查找匹配的主机IP，如果存在，则执行步骤205；否则执行步骤206；

步骤205、将该下一跳表中对应的下一跳表项的状态置为可达，并加入到可达下一跳表中，同时更新数据转发平面的网段路由表，并执行步骤207；

步骤206、向ARP发送ARP请求消息；

步骤207、程序结束。