CN106027694B - Capwap协议扩展mac地址转发表容量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种扩展无线控制器设备MAC地址转发表的容量的方法，在无线控制器设备内部创建无线终端设备的MAC地址代理模块，让外部服务器设备只能看到代理MAC地址，把无线局域网中最大量的无线终端设备在逻辑视图上隐藏在无线控制器设备的软件转发内部，使用代理MAC地址替换后让它们与外部通信。在MAC地址代理模块实现一个IP地址和无线终端设备的真实MAC地址的映射表；从而达到扩展无线控制器设备的MAC地址容量的目的；提高了无线控制器设备的工作效率。

Description

CAPWAP协议扩展MAC地址转发表容量的方法
本案是以申请号为201310304342.8，名称为《一种拓展无线控制器设备MAC地址转发表的容量的方法》的专利申请为母案的分案申请。
技术领域
本发明涉及计算机通讯领域，尤其涉及一种扩展无线控制器设备MAC地址转发表的容量的方法。
背景技术
随着WLAN技术的不断成熟，无线网络的应用规模越来越大，特别是瘦AP无线(无线访问节点)构架组网应用的成熟，出现了单个AP无线局域网中有大量的终端设备存在的情况。如图1所示，该AP无线局域网中设置有：一无线控制器设备、一路由器设备、复数个无线终端、复数个服务器设备以及复数个无线接入点；要求单台无线控制器设备具备非常大容量的MAC地址转发表。通常在无线控制器设备中都采用了集成度较高的网络转发专用的以太网交换芯片和软件转发模块，该软件转发模块实现以太网数据报文的转发管理，该以太网数据报文中包括有：目的MAC地址、源MAC地址以及目的IP地址；然而在专用的以太网交换芯片中MAC地址转发表容量一般都限制在32K(即32*1024)个条目，所以无线控制器设备的整体MAC地址转发表容量很难做大。
目前，通常的做法是在已有的硬件构架下限制最大的二层无线网络设备数量或者更换硬件构架不使用交换芯片来加速网络报文处理转发。前者做法的缺点是限制了无线控制器的应用场合，不能在大规模的无线局域网中使用，而运营商(比如电信、移动)的无线网络通常是具有大量二层无线网络设备终端数量。后者做法的缺点是不能发挥交换芯片的硬件网络转发性能，增加了软件开发的功能复杂度和性能负载要求。
现有技术中公开了“一种MAC地址表建立方法及运营商边缘设备”，见公开号为：102164091A，公开日为：2011-08-24的中国专利，该设备包括:PE通过与其相连的PW接收第一业务报文；当确定接收的该第一业务报文为指定类型报文时,取消对该第一业务报文的源MAC地址的地址表项的建立,其中,指定类型报文为未知名单播报文、组播报文或非免费ARP报文的广播报文。采用该发明实施例提供的方案，减少了PE所建立的地址表项的数量,从而减少了其MAC地址表的容量。但该发明专利描述的对象是运营商边缘设备，主要指接入交换机或者路由器设备；而本发明专利描述的对象是无线控制器(AC)设备。且该专利描述的方法是减少运营商边缘设备对特定报文的源MAC地址学习达到减少了其MAC地址表的容量需求的目的；本发明专利描述的方法是通过对无线终端设备的MAC地址代理达到扩展无线控制器设备MAC地址容量的目的。另外，该发明专利的基础是运营商边缘设备的报文业务特征；本发明专利的基础是无线控制器的隧道转发模型特征。
现有技术中还公开了“一种报文转发方法和装置”,见公开号为：102318290A，公开日为：2012-01-11的中国专利，其涉及领域局域网,该方法包括:接收用户报文；将所述用户报文的源MAC地址转换为虚拟MAC地址,并根据所述用户报文的目的MAC地址将转换后的用户报文转发出去。该装置包括:接收模块、转换模块和转发模块。还提供了一种报文转发方法,该方法包括:接收用户报文,判断所述用户报文的目的MAC地址是否为虚拟MAC地址；如果所述用户报文的目的MAC地址为虚拟MAC地址,则根据所述虚拟MAC地址对应的转发表对所述用户报文进行转发。该发明节省了中间设备MAC地址存储器的存储空间；但是该发明主要是通过在接收到报文时，仅学习地址的指定比特位，并根据该指定比特位进行转发，使得在用户设备较多的网络中进行报文转发时，不受硬件设备容量或能力的限制，避免了对设备MAC地址表的扩容，简化了对各个用户设备无规律的MAC地址的学习过程，在保证通信效率的同时降低成本和维护。并不是本发明中使用代理MAC地址替换报文的源MAC地址，从而让以太网交换芯片认为所有无线终端(STA)的MAC地址是代理MAC地址；能够让AC设备内部以太网交换芯片不需要保存大量的无线终端的MAC地址仍然能够正常工作，即可实现大容量的无线控制器设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种扩展无线控制器设备MAC地址转发表的容量的方法，其能扩展无线控制器设备的MAC地址容量的目的；提高了无线控制器设备的工作效率。
本发明是这样实现的：一种扩展无线控制器设备MAC地址转发表的容量的方法，所述方法应用于一AP无线局域网中，所述无线控制器设备中设置有一MAC地址代理模块，该MAC地址代理模块实现：建立各以太网数据报文中目的MAC地址和目的IP地址的对应关系；且将以太网数据报文中的源MAC地址替换为MAC地址代理模块中设置的代理MAC地址；所述方法具体包括如下步骤：
步骤1、MAC代理模块进行初始化，并在MAC代理模块中设置代理MAC地址；所述无线控制器设备判断此时是发送以太网数据报文还是接收以太网数据报文；若为发送以太网数据报文则进入步骤2；若为接收以太网数据报文，则进入步骤4；
步骤2、AP无线局域网中的一个或者多个无线终端将对应的以太网数据报文经无线接入点发送给无线控制器设备后，无线控制器设备要进行发送操作，则无线控制器设备中的MAC地址代理模块将各个以太网数据报文中的目的MAC地址与对应的目的IP地址进行相关联；并将各个以太网数据报文中的源MAC地址均替换为所述代理MAC地址；
步骤3、无线控制器设备的以太网交换芯片接收各个替换后的以太网数据报文后，并将各以太网数据报文发送给各目的MAC地址所对应的服务器设备；判断任意的一服务器设备是否有发送以太网数据报文，是，则进入步骤4；否，则结束流程；
步骤4、AP无线局域网中的一个或者多个服务器设备将对应的以太网数据报文经路由器发送给无线控制器设备，该以太网数据报文为步骤3替换的以太网数据报文；无线控制器设备要进行接收操作，则无线控制器设备中的MAC地址代理模块接收到各以太网数据报文后，通过步骤2中目的MAC地址与对应的目的IP地址的相关联的关系，将以太网数据报文中代理MAC地址恢复为对应的目的MAC地址；
步骤5、无线控制器设备将恢复后的各个以太网数据报文经无线接入点发送给对应的无线终端。
本发明具有如下优点：本发明通过在无线控制器设备内部创建无线终端设备的MAC地址代理模块，让外部服务器设备只能看到代理MAC地址，把无线局域网中最大量的无线终端设备在逻辑视图上隐藏在无线控制器设备的软件转发内部，使用代理MAC地址替换后让它们与外部通信。在MAC地址代理模块实现一个IP地址和无线终端设备的真实MAC地址的映射表；从而达到扩展无线控制器设备的MAC地址容量的目的；提高了无线控制器设备的工作效率。
附图说明
图1为AP无线局域网的网络框架结构图。
图2为本发明的流程示意图。
图3为本发明的第一实施例MAC地址代理模块实现的框架结构图。
图4为本发明的第二实施例MAC地址代理模块实现的框架结构图。
图5为本发明的第三实施例MAC地址代理模块实现的框架结构图。
具体实施方式
请参阅图2所示，本发明为一种扩展无线控制器设备MAC地址转发表的容量的方法，所述方法应用于一AP无线局域网中，所述无线控制器设备中设置有一MAC地址代理模块，该MAC地址代理模块实现：建立各以太网数据报文中目的MAC地址和目的IP地址的对应关系；且将以太网数据报文中的源MAC地址替换为MAC地址代理模块中设置的代理MAC地址；所述方法具体包括如下步骤：
步骤1、MAC代理模块进行初始化，并在MAC代理模块中设置代理MAC地址；所述无线控制器设备判断此时是发送以太网数据报文还是接收以太网数据报文；若为发送以太网数据报文则进入步骤2；若为接收以太网数据报文，则进入步骤4；
步骤2、AP无线局域网中的一个或者多个无线终端将对应的以太网数据报文经无线接入点发送给无线控制器设备后，无线控制器设备要进行发送操作，则无线控制器设备中的MAC地址代理模块将各个以太网数据报文中的目的MAC地址与对应的目的IP地址进行相关联；并将各个以太网数据报文中的源MAC地址均替换为所述代理MAC地址；
步骤3、无线控制器设备的以太网交换芯片接收各个替换后的以太网数据报文后，并将各以太网数据报文发送给各目的MAC地址所对应的服务器设备；判断任意的一服务器设备是否有发送以太网数据报文，是，则进入步骤4；否，则结束流程；
步骤4、AP无线局域网中的一个或者多个服务器设备将对应的以太网数据报文经路由器发送给无线控制器设备，该以太网数据报文为步骤3替换的以太网数据报文；无线控制器设备要进行接收操作，则无线控制器设备中的MAC地址代理模块接收到各以太网数据报文后，通过步骤2中目的MAC地址与对应的目的IP地址的相关联的关系，将以太网数据报文中代理MAC地址恢复为对应的目的MAC地址(即将以太网数据报文中的目的IP地址在相关联的关系中查找该目的IP地址对应的目的MAC地址，找到后将以太网数据报文中代理MAC地址恢复为该找到的目的MAC地址)；
步骤5、无线控制器设备将恢复后的各个以太网数据报文经无线接入点发送给对应的无线终端。
在本发明中，所述无线接入点和无线控制器设备之间的交互是通过CAPWAP传输协议进行的，该协议即为控制与配置无线接入点设备的协议；该协议定义了控制通道和数据隧道；所述控制通道功能为：无线接入点检测发现无线控制器设备，无线控制器设备能进行批量配置管理无线接入点；所述数据隧道功能为：以太网数据报文如何通过该协议的数据隧道完成数据业务的集中转发管理；即所述无线终端将对应的以太网数据报文经无线接入点和CAPWAP传输协议的数据隧道发送给无线控制器设备。
另外，无线局域网中用到的常用以太局域网协议包括ARP协议、IPv4协议、IPv6协议。这些协议的特点是报文都可以同时提取出MAC地址和IP地址。利用这个特点可以在无线控制器设备的软件转发模块内实现MAC地址代理功能。
所述无线控制器设备为多业务板卡机框形态时，需在各业务板卡中均对应设置一MAC代理模块；各个MAC代理模块中对应设置一代理MAC地址；无线控制器设备中的各个业务板卡对应的MAC代理模块来完成接收以太网数据报文或发送以太网数据报文；该MAC代理模块完成接收或发送以太网数据报文的具体方案与本发明的方法的步骤1至5相同。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
第一实施例：请参阅图3所示，无线控制器设备发送以太网数据报文的流程。其中无线终端设备在逻辑上属于无线控制器设备内部，对外分别和无线接入点设备和服务器设备通信。这样在无线控制器设备的以太网交换芯片转发部分就不需要保存大量的无线终端设备MAC地址，而只需要保存无线接入点设备和服务器设备的MAC地址，这些设备在一个局域网内的总的数量一般为几千台。
MAC代理模块进行初始化，并在MAC代理模块中设置代理MAC地址；所述无线控制器设备此时是发送以太网数据报文；
AP无线局域网中的两个无线终端将对应的以太网数据报文经无线接入点发送给无线控制器设备后，无线控制器设备要进行发送操作，则无线控制器设备中的MAC地址代理模块将各个以太网数据报文中的目的MAC地址与对应的目的IP地址进行相关联；并将各个以太网数据报文中的源MAC地址均替换为所述代理MAC地址；
无线控制器设备的以太网交换芯片接收各个替换后的以太网数据报文后，并将各以太网数据报文发送给各目的MAC地址所对应的服务器设备。
从图3中可以得出，在以太网交换芯片模块一个MAC地址转发表项可以对应两个无线终端设备(STA)。无线终端设备(STA)发送的报文经过了MAC地址代理模块之后，源MAC地址被替换，统一使用代理MAC地址发送。以太网交换芯片模块接收到要发送的报文后进行源MAC地址学习，这时候从两个报文数据中提取的都是代理MAC地址，所以形成了同一条MAC地址转发表项。
第二实施例：请参阅图4所示，无线控制器设备接收以太网数据报文的流程。
MAC代理模块进行初始化，并在MAC代理模块中设置代理MAC地址；所述无线控制器设备此时是接收以太网数据报文；
AP无线局域网中的二个服务器设备将对应的以太网数据报文经路由器发送给无线控制器设备，该以太网数据报文为替换的以太网数据报文；无线控制器设备要进行接收操作，则无线控制器设备中的MAC地址代理模块接收到各以太网数据报文后，通过目的MAC地址与对应的目的IP地址的相关联的关系，将以太网数据报文中代理MAC地址恢复为对应的目的MAC地址(即将以太网数据报文中的目的IP地址在相关联的关系中查找该目的IP地址对应的目的MAC地址，找到后将以太网数据报文中代理MAC地址恢复为该找到的目的MAC地址)；
无线控制器设备将恢复后的各个以太网数据报文经无线接入点发送给对应的无线终端。
也就是说MAC地址代理模块做相反的操作，根据报文的目的IP地址在内部表项中查找目的MAC地址然后替换，从而恢复原始的以太网报文送给无线终端设备设备。
第三实施例：请参阅图5所示，无线控制器设备为多业务板卡机框形态时，MAC代理模块的实现方案。该图中描绘了一个具备两张业务板卡和一张整机交换板卡组成的无线控制器设备(AC)。为每张业务板卡设置一个代理MAC地址，这个代理MAC地址代表这本业务板卡所处理的无线终端(STA)业务，整机交换板卡会根据代理MAC地址的具体数值把对应的业务报文分发到对应的业务板卡上。对于有N张业务板卡的情况，需要设置N个代理MAC地址。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种通过CAPWAP传输协议扩展无线控制器设备MAC地址转发表容量的方法，其特征在于：所述方法应用于一AP无线局域网中，所述无线控制器设备中设置有一MAC地址代理模块，该MAC地址代理模块实现：建立各以太网数据报文中目的MAC地址和目的IP地址的对应关系，且将以太网数据报文中的源MAC地址替换为MAC地址代理模块中设置的代理MAC地址；所述方法具体包括如下步骤：
步骤1、MAC地址代理模块进行初始化，并在MAC地址代理模块中设置代理MAC地址；所述无线控制器设备判断此时是发送以太网数据报文还是接收以太网数据报文；若为发送以太网数据报文则进入步骤2；若为接收以太网数据报文，则进入步骤4；
步骤2、AP无线局域网中的一个或者多个无线终端将对应的以太网数据报文经无线接入点发送给无线控制器设备后，无线控制器设备要进行发送操作，则无线控制器设备中的MAC地址代理模块将各个以太网数据报文中的目的MAC地址与对应的目的IP地址进行相关联；并将各个以太网数据报文中的源MAC地址均替换为所述代理MAC地址；
步骤3、无线控制器设备的以太网交换芯片接收各个替换后的以太网数据报文后，并将各以太网数据报文发送给各目的MAC地址所对应的服务器设备；判断任意的一服务器设备是否有发送以太网数据报文，是，则进入步骤4；否，则结束流程；
步骤4、AP无线局域网中的一个或者多个服务器设备将对应的以太网数据报文经路由器发送给无线控制器设备，该以太网数据报文对应步骤3替换的以太网数据报文；无线控制器设备要进行接收操作，则无线控制器设备中的MAC地址代理模块接收到各以太网数据报文后，通过步骤2中目的MAC地址与对应的目的IP地址的相关联的关系，将以太网数据报文中代理MAC地址恢复为对应的目的MAC地址；
步骤5、无线控制器设备将恢复后的各个以太网数据报文经无线接入点发送给对应的无线终端；
所述无线接入点和无线控制器设备之间的交互是通过CAPWAP传输协议进行的，该协议定义了控制通道和数据隧道。
2.根据权利要求1所述的一种通过CAPWAP传输协议扩展无线控制器设备MAC地址转发表容量的方法，其特征在于：
所述控制通道功能为：无线接入点检测发现无线控制器设备，无线控制器设备能进行批量配置管理无线接入点；所述数据隧道功能为：以太网数据报文通过CAPWAP传输协议的数据隧道完成数据业务的集中转发管理，即所述无线终端将对应的以太网数据报文经无线接入点和CAPWAP传输协议的数据隧道发送给无线控制器设备。
3.根据权利要求1所述的一种通过CAPWAP传输协议扩展无线控制器设备MAC地址转发表容量的方法，其特征在于：
所述无线控制器设备为多业务板卡机框形态时，需在各业务板卡中均对应设置一MAC地址代理模块；各个MAC地址代理模块中对应设置一代理MAC地址；无线控制器设备中的各个业务板卡对应的MAC地址代理模块来完成接收以太网数据报文或发送以太网数据报文。
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