CN106489252A - 一种数据传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种数据传输方法及装置，用以提高IP‑MAC地址解析的效率。该方法为：发送方获取接收方的IP地址，并根据接收方的IP地址和指定的端口号生成接收方的MAC地址，基于生成的接收方的MAC地址，向接收方发送数据。这样，在没有增加新的硬件和硬件功能的情况下，消除了IP‑MAC地址解析的广播通信或目录服务通信，消除了由此引入的带宽开销和通信延迟，提高了二层以太网的可扩展性。总之，实现了IP‑MAC地址解析的低成本、低开销以及高效率。

Description

一种数据传输方法及装置 技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数据传输方法及装置。

背景技术

在以太网(Ethernet)中，主机节点间单播通信时，发送方的数据首先被封装成互联网协议(Internet Protocol，IP)包，接着再进一步封装成以太网帧，然后从主机节点发出。以太网帧的结构如图1所示，以太网帧头包括源介质访问控制(Media Access Control，MAC)地址和目的MAC地址。其中，源MAC地址是源主机节点网络接口的标识，而目的MAC地址因帧类型而不同，对于单播帧，目的MAC地址是目的主机节点网络接口的标识，为了实现以太网帧的正确转发，不同的网络接口的MAC地址不能发生冲突。

应用双方在进行通信时，通常只知道对方的IP地址和高层协议端口号。为了将IP包进一步封装为以太网帧，发送方需要获得源MAC地址(即发送方主机的本地MAC地址)和目的MAC地址(即接收方主机的MAC地址)，发送方主机已知本地的MAC地址，而接收方主机的MAC地址，需要通过目的IP地址去获取。这种通过目的IP地址确定目的MAC地址的方法称为“IP-MAC地址解析”。

传统的“IP-MAC地址解析”一般通过执行地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)实现，执行的基本过程如下：

首先，发送方主机发送一个ARP请求包，用于向同一广播域中的所有主机询问目的IP地址所对应的MAC地址；

接着，ARP请求包通过网络传输到同一广播域中的所有主机；

然后，收到ARP请求包的某一主机如果发现询问的是自己IP地址的MAC地址，则以单播的方式回复一个ARP响应包，告知询问方自己的MAC地址；

最后，发送方主机收到ARP响应包，获得所询问的IP地址的MAC地址。

例如，参阅图2所示，在一个位于同一个广播域的k+1个主机节点构成的以太网上，节点0执行基于ARP协议的IP-MAC地址解析的过程。假设主机节点0准备与节点2通信，则主机节点0要通过IP-MAC地址解析获得主机节点2的MAC地址。首先，主机节点0发送一个ARP请求包，询问主机节点2的IP地址对应的MAC地址，在该ARP包中携带主机节点0的IP地址和MAC地址以及主机节点2的IP地址；接着，该ARP请求包以以太网广播的方式在网上传输，并到达主机节点1～k；然后，主机节点1～k检查ARP请求包是否在询问自己IP地址对应的MAC地址，结果只有主机节点2发现正询问自己的MAC地址，所以主机节点2向主机节点0回复ARP响应包，该响应包中包括主机节点0的IP地址和MAC地址以及主机节点2的IP地址和MAC地址；最后，节点0收到节点2发来的ARP响应包，获得主机节点2的IP地址对应的MAC地址，至此完成IP-MAC地址解析。

这种通过广播形式实现MAC地址解析的方式会消耗大量的网络带宽，而且这种开销随着广播域的增大而急剧增长，从而限制单个广播域的网络规模，目前广播通信将单个广播域的以太网限制在数百主机节点的规模。为了构建具有大广播域的大二层以太网，必须消除广播通信。

目前，为了克服广播通信带来的扩展性问题，在一些数据中心等集中式网络环境中，采用基于目录系统的MAC地址解析。

该方法的基本原理是目录系统保存当前所有主机节点的IP-MAC映射；当主机节点需要执行IP-MAC地址解析时，直接向目录系统发送单播查询包，询问指定IP地址的MAC地址，然后目录系统直接向主机回复结果。

该方法中的目录系统通常有两种实现：一种是独立的服务器或服务器集群实现的目录系统，将该方法称为基于集中式目录服务的IP-MAC地址解析；另一种是基于分布式哈希表(Distributed Hash Table，DHT)的目录系统，IP-MAC映射表可以被分布式地存储在交换机中。

图3显示了基于集中式目录服务的IP-MAC地址解析过程示例。节点k通过向目录系统发送查询包并接收响应包，实现IP-MAC地址解析。

显然，基于目录服务的IP-MAC地址解析仍要通过节点间通信实现，因此会在应用通信前引入额外的地址解析通信延迟。其次，对于基于集中式目录服务的IP-MAC地址解析，需要额外的硬件构建目录系统，而对于基于分布式目录服务的IP-MAC地址解析，交换机要能存储IP-MAC映射表，并且能够响应查询，因此交换机需要特殊的硬件功能支持。

发明内容

本发明实施例提供一种数据传输方法及装置，用以在没有增加新的硬件和硬件功能的情况下，消除了IP-MAC地址解析的广播通信或目录服务通信，从而消除了由此引入的带宽开销和通信延迟，提高了二层以太网的可扩展性。

第一方面，本发明实施例提供一种数据传输方法，包括：

发送方获取接收方的IP地址；

所述发送方根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址；

所述发送方基于生成的所述接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述发送方在生成所述接收方的MAC地址之前，进一步包括：

所述发送方确定本地不存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，进一步包括：

若所述发送方确定本地存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息，则基于所述缓存消息中与所述接收方的IP地址对应的接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。

结合第一方面和第一方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第三种可能的实现方式中，根据所述接收方的IP地址和指 定的端口号生成所述接收方的MAC地址，包括：

设置所述接收方的MAC地址的最高字节的最低两位指示所述接收方的MAC地址为局部单播地址，以及将所述指定的端口号记录在所述接收方的MAC地址的次高字节中；

将所述接收方的IP地址记录在所述接收方的MAC地址的除最高字节和次高字节的其他字节中。

结合第一方面和第一方面的第一种至第三种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述发送方的MAC地址中最高字节的最低两位指示所述发送方的MAC地址为局部单播地址，所述发送方的MAC地址的次高字节中记录指定的端口号，所述发送方的MAC地址中除最高字节和次高字节的其他字节中记录所述发送方的IP地址。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，进一步包括：

在接收到所述接收方的反馈数据时，若所述反馈数据中包含的所述接收方的MAC地址与生成的所述接收方的MAC地址不一致，获取所述接收方的IP地址与所述接收方的MAC地址的最新映射关系，并将所述最新映射关系在本地进行缓存。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述生成的所述接收方的MAC地址中，所述指定的端口号为0。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，若所述发送方的端口为多个端口绑定使用但各端口不共享IP地址或所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址和MAC地址，则所述指定的端口号为0；若所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址但不共享MAC地址，则所述指定的端口号为所述端口的编号。

接收方的MAC地址接收方的MAC地址接收方的IP地址。

第二方面，本发明实施例还提供一种数据传输装置，包括：

获取单元，用于获取接收方的IP地址；

合成单元，用于根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址；

发送单元，用于基于生成的所述接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，在所述合成单元生成接收方的MAC地址之前，所述缓存单元进一步用于：

确定本地不存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述发送单元进一步用于：

若所述缓存单元本地存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息，则基于所述缓存消息中与所述接收方的IP地址对应的接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。

结合第二方面和第二方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面的第三种可能的实现方式中，在根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址时，所述合成单元具体用于：

设置所述接收方的MAC地址的最高字节的最低两位指示所述接收方的MAC地址为局部单播地址，以及将所述指定的端口号记录在所述接收方的MAC地址的次高字节中；

将所述接收方的IP地址记录在所述接收方的MAC地址的除最高字节和次高字节的其他字节中。

结合第二方面和第二方面的第一种至第三种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述装置的MAC地址中最高字节的最低两位指示所述装置的MAC地址为局部单播地址，所述装置的MAC地址的次高字节中记录指定的端口号，所述装置的MAC地址中除最高字节和次高字节的其他字节中记录所述装置的IP地址。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实 现方式中，所述缓存单元进一步用于：

在接收到所述接收方的反馈数据时，若所述反馈数据中包含的所述接收方的MAC地址与生成的所述接收方的MAC地址不一致，获取所述接收方的IP地址与所述接收方的MAC地址的最新映射关系，并将所述最新映射关系在本地进行缓存。

结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，在所述合成单元生成的所述接收方的MAC地址中，所述指定的端口号为0。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，若所述装置的端口为多个端口绑定使用但各端口不共享IP地址或所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址和MAC地址，则所述指定的端口号为0；若所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址但不共享MAC地址，则所述指定的端口号为所述端口的编号。

第三方面，本发明实施例还提供另一种数据传输装置，包括网络接口、存储器以及处理器，其中，所述存储器中存储一组程序，且所述处理器用于调用所述存储器中存储的程序，使得所述数据传输装置执行如第一方面和第一方面的第一种至第七种可能的实现方式中的任意一种所述的方法。

本发明实施例提供的数据传输方法中，在没有增加新的硬件和硬件功能的情况下，避免了IP-MAC地址解析的广播通信或目录服务通信，消除了相应的网络带宽开销和通信延迟，从而提高了IP-MAC地址解析的效率。同时，通过消除广播通信，有助于提高二层以太网的可扩展性。

附图说明

图1为现有技术中以太网帧结构示意图；

图2为现有技术中基于ARP协议的IP-MAC地址解析示意图；

图3为现有技术中基于集中式目录服务的IP-MAC地址解析示意图；

图4为现有技术中MAC地址格式示意图；

图5为本发明实施例中一种MAC地址合成方式的示意图；

图6为本发明实施例中MAC地址的配置机制流程图；

图7为本发明实施例中一种数据传输流程图；

图8为本发明实施例中IP-MAC地址解析流程图；

图9为本发明实施例中另一种数据传输流程图；

图10为本发明实施例中场景一的IP-MAC地址解析示意图；

图11为本发明实施例中场景二的IP-MAC地址解析示意图；

图12-图15为本发明实施例中数据传输装置结构图。

具体实施方式

本发明实施例设计了一种数据传输方法及装置，本发明实施例中的方法为：基于一种结构化MAC地址的合成方法，通过将主机MAC地址进行重配置，在主机节点间通信过程中，发送方主机按照该结构化MAC地址的合成方法，按照接收方主机的IP地址合成接收方主机的MAC地址，然后根据合成的接收方主机的MAC地址，向接收方主机发送数据。这样，在没有增加新的硬件和硬件功能的情况下，避免了IP-MAC地址解析的广播通信或目录服务通信，消除了相应的网络带宽开销和通信延迟，从而提高了IP-MAC地址解析的效率。同时，通过消除广播通信，有助于提高二层以太网的可扩展性。

下面结合说明书附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

现代操作系统(例如Windows、Linux等)允许用户通过软件的方法修改网络接口的MAC地址，并且主机节点网络接口的MAC地址的唯一作用是作为唯一标识，因此在数据中心等集中式的内联网场景下可以有序地分配和管理每个主机节点的网络接口的MAC地址来避免MAC地址冲突。另外，以太网内MAC地址允许用户自定义，例如，局部单播MAC地址的最高字节的最低两位有特殊含义外，其他字节均可自定义。

于此，本发明实施例设计了一种结构化MAC地址合成方法，基于指定的端口号和网络地址(即IP地址)合成MAC地址。

其中，端口号是指共享同一IP地址的多个网络接口的序号。当单个网络接口使用单个IP地址时，该网络接口的端口号始终设置为指定值(例如，始终设置为0)；当多个网络接口绑定使用，并且绑定使用的多个网络接口共享单个IP地址和MAC地址时，将绑定使用的多个网络接口看作一个网络接口，该绑定使用的多个网络接口的端口号同样始终设置为指定值(例如，始终设置为0)；当多个网络接口绑定使用，并且绑定使用的多个网络接口共享单个IP地址，但每个网络接口使用独立的MAC地址时，则多个网络接口的端口号设置为相应的编号，编号从0开始，依次加1，即，多个网络接口的端口号依次设置为0，1，……。

如图4所示，以太网MAC地址采用MAC-48的格式。它由6个字节组成，共48位。高24位是组织唯一标识符(Organizationally Unique Identifier，OUI)，低24位是扩展唯一标识符(Extended Unique Identifier，EUI)，以太网规定了自己使用MAC地址的方法。以太网保留了MAC地址中的最高字节的低2位用于特殊用途，其中，最高字节的最低位用于表示单播(b0＝0)或组播(b0＝1)地址；最高字节的次低位用于表示全局管理地址(b1＝0)或局部管理地址(b1＝1)。当被指定为局部管理地址时，MAC地址可以由本地管理员自己分配。

本发明实施例中合成的MAC地址是分配给网络接口使用的，所以设定MAC地址中最高字节的最低两位为2’b10，即，设定MAC地址为局部单播MAC地址，除最高字节的最低两位有特殊含义为，其他字节均可自定义，可将端口号和IP地址记录在可自定义的字节上。

其中，可将端口号记录在MAC地址的最高字节除最低两位的其他位以及次高字节中，将IP地址记录在MAC地址的除最高字节和次高字节的其他字节中；也可以将端口号和IP地址按任意指定的方式记录在除最高字节的最低两位之外的字节上。也就是MAC地址自定义设置的方式并不唯一。另外，MAC地址中的所有MAC地址位可以不全使用，即可以保留部分MAC地址位可使用于其他确定的含义和用途。

参阅图5所示，为本发明实施例MAC地址合成的一种示例。将端口号记录在MAC地址的次高字节中，例如记录在B4字节，将网络地址(IP地址)记录在MAC地址的4个低字节中，例如，记录在B0-B3四个字节。

基于上述MAC地址合成的方法，可以根据IP地址和网络接口的端口号合成对应的MAC地址，可以实现IP地址和MAC地址之间规则的映射关系。

基于上述MAC地址合成的方法，本发明实施例设计了一种MAC地址的配置机制，主要思想是，根据本发明实施例提供的MAC地址合成方法，在通信之前，将主机节点网络接口的MAC地址进行重配置。参阅图6所示，具体过程如下所述。

步骤600：系统启动后，进行端口初始化。

步骤610：获取网络地址。

人工获取或通过原MAC自动获取网络地址。

步骤620：判断是否多个网络接口绑定使用，并共享网络地址。若是，则执行步骤630，否则执行步骤640。

步骤630：进一步判断绑定使用的多个网络接口是否共享MAC地址。若是，则执行步骤650，否则，执行步骤660。

步骤640：采用端口号0和网络地址合成MAC地址，并重写网络接口的MAC地址。

具体地，在此种情况下，单个网络接口使用单个网络地址，则将单个网络接口的端口号始终设置为0，再采用端口号0和网络地址合成MAC地址。

步骤650：采用端口号0和网络地址合成MAC地址，并重写网络接口的MAC地址。

具体地，在此种情况下，绑定使用的多个网络接口共享网络地址以及共享MAC地址，可将绑定使用的多个网络接口看作一个网络接口，将绑定使用的多个网络接口的端口号都始终设置为0，再采用端口号0和共享的网络地址合成MAC地址，于此，可以根据该共享的网络地址唯一的确定合成后的MAC地址。

步骤660：针对每个网络接口i，采用端口号i和网络地址分别合成MAC地址，并重写每个网络接口的MAC地址。

具体地，在此种情况下，绑定使用的多个网络接口共享单个网络地址，但每个网络接口使用独立的MAC地址，则为每一个网络接口按序分配端口号，例如，分别分配端口号0、1、……，相应地，针对每个网络接口i，采用相应的端口号i和共享的网络地址合成MAC地址，这样，每一个网络接口都对应一个合成的MAC地址。其中，每一个网络接口对应的MAC地址的结构至少存在端口号不同的区别。于此，可以根据共享的网络地址映射到每一个合成后的MAC地址。

步骤670：判断网络地址是否发生改变，若是，则返回执行步骤620，否则，重复执行步骤670。

具体地，若网络地址发生改变，则根据变化后的网络地址按照上述方法重新配置网络接口的MAC地址，以及时更新MAC地址的配置，以及，及时更新IP地址与MAC地址的映射关系。

基于上述MAC地址合成方法和重配置机制，参阅图7所示，本发明实施例的数据传输方法如下所述：

步骤700：发送方获取接收方的IP地址。

具体地，在主机节点间进行通信时，发送方(也可称为源主机节点)已知目的IP地址，该目的IP地址即接收方(也可称为目的主机节点)IP地址。

步骤710：发送方根据接收方的IP地址和指定的端口号(比如，指定的端口号始终设置为0)生成接收方的MAC地址。

具体地，发送方在获得目的IP地址后，需要根据目的IP地址确定目的MAC地址，该目的MAC地址即接收方的MAC地址。由目的IP地址确定目的MAC地址的过程即IP-MAC地址解析。传统的IP-MAC地址解析需经过节点间通信过程完成，而通过本发明实施例设计的MAC地址合成方法，基于接收方的IP地址直接生成接收方的MAC地址，省去节点间通信的过程，提高了IP-MAC地址解析的效率。

其中，接收方的MAC地址合成方法包括：

设置接收方的MAC地址的最高字节的最低两位指示接收方的MAC地址为局部单播地址，以及将指定的端口号记录在接收方的MAC地址的次高字节中，将接收方IP地址进行格式转换后记录在接收方的MAC地址的除最高字节和次高字节的其他字节中。

上述接收方的MAC地址的合成方法只是一个优选的方案，另外还可以采用以下合成方法。

设置接收方的MAC地址的最高字节的最低两位指示接收方的MAC地址为局部单播地址，以及将指定的端口号和接收方的IP地址记录在接收方的MAC地址的除最高字节的最低两位之外的其他任意指定的字节中。

接收方预先根据本发明设计的MAC地址合成方法将网络接口的MAC地址进行重配置，而发送方在与接收方进行通信时，发送方也按照本发明设计的MAC地址合成方法，根据接收方的IP地址和指定的接收方端口号合成接收方的MAC地址，从而实现根据接收方的IP地址获取接收方的MAC地址的过程，即完成IP-MAC地址解析。

指定的接收方端口号可以设置为根据协议规定的端口号，例如，可以设置为0。当接收方为绑定使用的多个网络接口共享IP地址，并且每一个网络接口使用独立的MAC地址时，每一个网络接口都重配置了一个合成后的MAC地址，而发送方合成的接收方的MAC地址中，可将接收方端口号始终设置为0。

发送方在合成接收方的MAC地址后，将接收方的IP地址与接收方的MAC地址的映射关系在本地进行缓存。

步骤720：发送方基于生成的接收方的MAC地址，向接收方发送数据。

具体地，发送方向接收方发送的数据中包含其生成的接收方的MAC地址，以及发送方自身的MAC地址。

其中，发送方的MAC地址根据本发明实施例的MAC地址合成方法合成后预先配置到本地网络接口的。

发送方的MAC地址中最高字节的最低两位指示发送方MAC地址为局部单播地址，发送方的MAC地址的次高字节中记录指定的端口号，发送方的MAC地址中除最高字节和次高字节的其他字节中记录发送方的IP地址。

若发送方的端口为多个端口绑定使用但各端口不共享IP地址或端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址和MAC地址，则指定的端口号为0；若端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址但不共享MAC地址，则指定的端口号为端口的编号。

进一步地，在接收到接收方的反馈数据时，若反馈数据中包含的接收方的MAC地址与生成的接收方的MAC地址不一致，获取接收方的IP地址与接收方的MAC地址的最新映射关系，并将最新映射关系在本地进行缓存。

其中，接收方的反馈数据中，携带有接收方自身的IP地址以及MAC地址，该反馈数据中携带的MAC地址可能与发送方之前合成的MAC地址相同，也可能不同。例如，当接收方绑定使用多个网络接口共享IP地址，且使用独立MAC地址时，每一个网络接口都使用独立的MAC地址，发送方始终按照端口号0来生成接收方的MAC地址，那么，当接收方使用端口号1来反馈数据时，则发送方接收到接收方的反馈数据后，将最新的接收方的IP地址与接收方的MAC地址的映射关系在本地缓存。

另外，在步骤710之前，发送方检查本地是否存在包含接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息，以及在确定本地不存在时，确定后续生成接收方的MAC地址。

其中，若发送方确定本地存在包含接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息，则直接基于本地存储的与接收方的IP地址对应的接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。

参阅图8所示，上述IP-MAC地址解析的流程如下：

步骤800：发送方获取目的网络地址，即目的IP地址。

目的IP地址是与发送方通信的接收方的IP地址。

步骤810：发送方判断本地是否存在目的IP地址与目的MAC地址映射 的缓存信息，若是，则执行步骤820，否则执行步骤830。

步骤820：发送方根据缓存的目的IP地址与目的MAC地址映射信息，直接确定目的MAC地址。

其中，一般情况，本地只有一条目的IP地址与目的MAC地址映射信息的缓存，如果有多条缓存，则根据一定的预设规则选取其中一条，确定目的MAC地址。发送方还可以根据设定的规则对本地映射信息的缓存进行管理，具体规则的可自定义，本发明不做限制，例如，发送方可设置一定缓存时长，超过该缓存时长时将本地映射信息的缓存清空。

步骤830：采用指定的端口号(比如，始终为0)和目的IP地址合成目的MAC地址。

步骤840：返回目的MAC地址。

至此，本发明实施例的IP-MAC地址解析的过程介绍完毕。

需要说明的是，本发明实施例设计的IP-MAC地址解析的方法可应用于其他两类地址之间解析，前提是其中一类地址允许自定义，则可通过一类地址合成另一类可自定义的地址。

基于同一发明构思，参阅图9所示，本发明实施例提供了另一种数据传输方法。

步骤900：接收方通过一个网络接口接收发送方发送的数据，并在发送方发送的数据中，获取接收方的MAC地址。

其中，发送方与接收方在通信过程中，是以以太网帧的形式传输数据的。接收方在接收到发送方发送的以太网帧时，通过解析以太网帧的帧头，可以获取源MAC地址和目的MAC地址，源MAC地址即发送方自身的MAC地址，而目的MAC地址为发送方基于本发明实施例中的MAC地址合成方法，根据接收方的MAC地址和指定端口号(例如始终设置为0)生成的接收方的MAC地址。若发送方使用端口号0生成接收方的MAC地址，则接收方会通过端口号为0的网络接口接收发送方发送的数据。

步骤910：接收方在确定获取的接收方的MAC地址，与针对该网络接口 预配的MAC地址相同时，确认该数据为发送给所述接收方的数据。

其中，预配的MAC地址是接收方采用上述MAC地址重配置的方法，根据接收方的IP地址和该网络接口对应的端口号生成并配置到所述网络接口的。

下面结合具体的应用场景对本发明实施例作进一步详细的说明。

场景一、一个主机节点的单个网络接口使用单个IP地址和单个MAC地址。

参阅图10所示，通信双方为主机节点A和主机节点B，假设当前数据传输的发送方为主机节点A，接收方为主机节点B。在通信之前，主机节点A和主机节点B已根据本发明设计的MAC合成方法将网络接口的MAC地址进行重配置。

假设主机节点A的网络接口的IP地址为192.168.1.10，根据本发明实施例设计的MAC地址的配置机制，其网络接口的MAC地址被重配为02:00:C0:A8:01:0A；主机节点B的网络接口的IP地址为192.168.1.20，同理，根据本发明实施例设计的MAC地址的配置机制，其网络接口的MAC地址被重配为02:00:C0:A8:01:14。

当主机节点A要向主机节点B发送数据时，主机节点A根据本发明实施例所述的IP-MAC地址解析机制，采用主机节点B的IP地址192.168.1.20和端口号0，合成对应的MAC地址02:00:C0:A8:01:14，实现地址解析。

主机节点A在合成目的MAC地址后，将主机节点B的IP-MAC映射信息在本地缓存。可在下次与主机节点B的通信过程中，使用缓存中目的MAC地址，也可再次合成目的MAC地址。但是，一旦在主机节点B的IP地址改变，则主机节点A不能使用缓存中的目的MAC地址，必须重新合成目的MAC地址。

其中，当同一主机节点的多个网络接口绑定使用，并同时共享单个IP和单个MAC地址时，将绑定后的多个网络接口视为一个网络接口看待，此种情况下的IP-MAC地址解析过程与上述过程相同。

场景二、一个主机节点多个网络接口绑定使用，共享IP地址，但使用独立的MAC地址。

参阅图11所示，通信双方为主机节点A和主机节点B，假设当前数据传输的发送方为主机节点A，接收方为主机节点B。在通信之前，主机节点A和主机节点B已根据本发明设计的MAC合成方法对网络接口的MAC地址进行重配置。

假设主机节点A的两个网络接口分别为网络接口卡(Network Interface Card，NIC)NIC-A0和NIC-A1，它们共享IP地址192.168.1.10，但使用独立的MAC地址。根据本发明实施例中的MAC地址的配置机制，网络的接口NIC-A0的MAC地址被重配为02:00:C0:A8:01:0A，网络的接口NIC-A1的MAC地址被重配为02:01:C0:A8:01:0A；

主机节点B的两个网络接口分别为NIC-B0和NIC-B1，它们共享IP地址192.168.1.20，同理，根据本发明实施例中的MAC地址的配置机制，网络的接口NIC-B0的MAC地址被重配为02:00:C0:A8:01:14，网络的接口NIC-B1的MAC地址被重配为02:01:C0:A8:01:14。

当主机节点A要向主机节点B发送数据时，主机节点A根据本发明实施例中所述的IP-MAC地址解析机制，采用主机节点B的IP地址192.168.1.20以及端口号0，合成对应的MAC地址02:00:C0:A8:01:14，实现地址解析。

主机节点A在合成目的MAC地址后，将主机节点B的IP-MAC映射信息在本地缓存。以便后续再次向主机节点B发送数据时，直接使用缓存的目的MAC地址，当然，在本地有主机节点B的IP-MAC映射信息时，主机节点A也可以合成目的MAC地址，但是，一旦在主机节点B的IP地址改变，则主机节点A不能使用缓存中的目的MAC地址，必须重新合成目的MAC地址。

当主机节点A向主机节点B发送以数据(数据为以太网帧的形式)时，可能使用其网络接口NIC-A0，也可能使用其网络接口NIC-A1，假设使用其网络接口NIC-A1，如果主机节点A本地未缓存过主机节点B的IP-MAC的 映射信息，主机节点A会采用主机节点B的IP地址和端口0合成目的MAC地址，生成的目的MAC地址为02:00:C0:A8:01:14。主机节点A通过网络接口NIC-A1向主机节点B发送的以太网帧会采用目的地址MAC地址02:00:C0:A8:01:14，源MAC地址02:01:C0:A8:01:0A。

当主机节点B收到数据后，根据数据能够获得主机节点A的MAC地址02:01:C0:A8:01:0A，将主机节点A的IP-MAC地址的映射信息在本地进行缓存，则在后续主机节点B向主机节点A发送数据时，可以使用本地缓存的主机节点A的MAC地址02:01:C0:A8:01:0A。

当主机节点B向主机节点A反馈数据时，可能使用其网络接口NIC-B0，也可能使用其网络接口NIC-B1。假设使用其网络接口NIC-B1，则主机节点A在接收到主机节点B的反馈数据时，根据该反馈数据，获得最新的主机节点B的IP-MAC映射信息，并在本地进行缓存。

在下次主机节点A向主机节点B发送数据的时候，主机节点A可根据最新的主机节点B的IP-MAC映射信息，确定目的MAC地址。

于此，最终主机节点A和主机节点B可以记录到对方所有的MAC地址，并建立相应的IP-MAC地址映射缓存。

基于上述实施例，参阅图12所示，本发明还提供了一种数据传输装置1200，包括：

获取单元1201，用于获取接收方的IP地址；

合成单元1202，用于根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址；

发送单元1203，用于基于生成的所述接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。

可选地，在合成单元1203生成接收方的MAC地址之前，缓存单元1204进一步用于：

确定本地不存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息。

可选地，发送单元1203进一步用于：

若所述缓存单元本地存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息，则基于所述缓存消息中与所述接收方的IP地址对应的接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。

可选地，在根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成接收方的MAC地址时，合成单元1202具体用于：

设置所述接收方的MAC地址的最高字节的最低两位指示所述接收方的MAC地址为局部单播地址，以及将所述指定的端口号记录在所述接收方的MAC地址的次高字节中；

将所述接收方的IP地址记录在所述接收方的MAC地址的除最高字节和次高字节的其他字节中。

可选地，装置1200的MAC地址中最高字节的最低两位指示装置1200的MAC地址为局部单播地址，装置1200的MAC地址的次高字节中记录指定的端口号，装置1200的MAC地址中除最高字节和次高字节的其他字节中记录所述装置的IP地址。

可选地，缓存单元1204进一步用于：

在接收到所述接收方的反馈数据时，若所述反馈数据中包含的所述接收方的MAC地址与生成的所述接收方的MAC地址不一致，获取所述接收方的IP地址与所述接收方的MAC地址的最新映射关系，并将所述最新映射关系在本地进行缓存。

可选地，在合成单元1203生成的所述接收方的MAC地址中，所述指定的端口号为0。

可选地，若装置1200的端口为多个端口绑定使用但各端口不共享IP地址或所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址和MAC地址，则所述指定的端口号为0；若所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址但不共享MAC地址，则所述指定的端口号为所述端口的编号。

基于上述实施例，参阅图13所示，本发明实施例还提供另一种数据传输 装置1300，包括：

接收单元1301，用于通过一个网络接口接收发送方发送的数据；

获取单元1302，用于在所述发送方发送的数据中，获取接收方的MAC地址；

对比单元1303，用于在确定获取的接收方的MAC地址，与针对所述网络接口预配的MAC地址相同时，确认所述数据为发送给所述装置1300的数据；

其中，预配的MAC地址是所述装置1300根据所述接收方的IP地址，和所述网络接口对应的端口号生成并配置到所述网络接口的。

基于上述实施例，如图14所示，本发明实施例还提供了另一种数据传输装置，包括：

处理器1401，用于读取存储器1403中的程序，执行下列过程：

获取接收方的IP地址；

根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址；

基于生成的所述接收方的MAC地址，通过收发机1402向所述接收方发送数据。

收发机1402，用于在处理器1401的控制下收发数据。

可选地，在生成接收方的MAC地址之前，处理器1401进一步用于：

确定本地不存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息。

可选地，处理器1401进一步用于：

若所述缓存单元本地存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息，则基于所述缓存消息中与所述接收方的IP地址对应的接收方的MAC地址，通过收发机1402向所述接收方发送数据。

可选地，在根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成接收方的MAC地址时，处理器1401具体用于：

设置所述接收方的MAC地址的最高字节的最低两位指示所述接收方的 MAC地址为局部单播地址，以及将所述指定的端口号记录在所述接收方的MAC地址的次高字节中；

将所述接收方的IP地址记录在所述接收方的MAC地址的除最高字节和次高字节的其他字节中。

可选地，本数据传输装置的MAC地址中最高字节的最低两位指示本数据传输装置的MAC地址为局部单播地址，本数据传输装置的MAC地址的次高字节中记录指定的端口号，本数据传输装置的MAC地址中除最高字节和次高字节的其他字节中记录所述装置的IP地址。

可选地，处理器1401进一步用于：

在接收到所述接收方的反馈数据时，若所述反馈数据中包含的所述接收方的MAC地址与生成的所述接收方的MAC地址不一致，获取所述接收方的IP地址与所述接收方的MAC地址的最新映射关系，并将所述最新映射关系在本地进行缓存。

可选地，在处理器1401生成的所述接收方的MAC地址中，所述指定的端口号为0。

可选地，若本数据传输装置的端口为多个端口绑定使用但各端口不共享IP地址或所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址和MAC地址，则所述指定的端口号为0；若所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址但不共享MAC地址，则所述指定的端口号为所述端口的编号。

其中，在图14中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1401代表的一个或多个处理器和存储器1403代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1402可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，网络接口1404还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。

处理器1401负责管理总线架构和通常的处理，存储器1403可以存储处理器1401在执行操作时所使用的数据。

基于上述实施例，参阅图15所示，本发明实施例还提供了另一种数据传输装置，包括：

处理器1501，用于读取存储器1503中的程序，执行下列过程：

通过一个网络接口1504接收发送方发送的数据，在所述发送方发送的数据中，获取接收方的MAC地址，以及在确定获取的接收方的MAC地址，与针对所述网络接口1504预配的MAC地址相同时，确认所述数据为发送给所述装置的数据；

其中，预配的MAC地址是所述装置根据所述接收方的IP地址，和所述网络接口1504对应的端口号生成并配置到所述网络接口1504的。

其中，在图15中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1501代表的一个或多个处理器和存储器1503代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1502可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，网络接口1504还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。

处理器1501负责管理总线架构和通常的处理，存储器1503可以存储处理器1501在执行操作时所使用的数据。

综上所述，本发明实施例中，发送方获取接收方的IP地址，并根据接收方的IP地址和指定的端口号生成接收方的MAC地址，发送方基于生成的接收方的MAC地址，向接收方发送数据。这样，在没有增加新的硬件和硬件功能的情况下，避免了IP-MAC地址解析的广播通信或目录服务通信，消除了由此引入的带宽开销和通信延迟，提高了二层以太网的可扩展性。总之，实现了IP-MAC地址解析的低成本、低开销以及高效率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变 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 (17)

1. 一种数据传输方法，其特征在于，包括：

   发送方获取接收方的IP地址；

   所述发送方根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址；

   所述发送方基于生成的所述接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送方在生成所述接收方的MAC地址之前，进一步包括：

   所述发送方确定本地不存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：

   若所述发送方确定本地存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息，则基于所述缓存消息中与所述接收方的IP地址对应的接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。
4. 如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址，包括：

   设置所述接收方的MAC地址的最高字节的最低两位指示所述接收方的MAC地址为局部单播地址，以及将所述指定的端口号记录在所述接收方的MAC地址的次高字节中；

   将所述接收方的IP地址记录在所述接收方的MAC地址的除最高字节和次高字节的其他字节中。
5. 如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述发送方的MAC地址中最高字节的最低两位指示所述发送方的MAC地址为局部单播地址，所述发送方的MAC地址的次高字节中记录指定的端口号，所述发送方的MAC地址中除最高字节和次高字节的其他字节中记录所述发送方的IP地址。
6. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：

   在接收到所述接收方的反馈数据时，若所述反馈数据中包含的所述接收方的MAC地址与生成的所述接收方的MAC地址不一致，获取所述接收方的IP地址与所述接收方的MAC地址的最新映射关系，并将所述最新映射关系在本地进行缓存。
7. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述生成的所述接收方的MAC地址中，所述指定的端口号为0。
8. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述发送方的端口为多个端口绑定使用但各端口不共享IP地址或所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址和MAC地址，则所述指定的端口号为0；若所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址但不共享MAC地址，则所述指定的端口号为所述端口的编号。

   接收方的MAC地址接收方的MAC地址接收方的IP地址。
9. 一种数据传输装置，其特征在于，包括：

   获取单元，用于获取接收方的IP地址；

   合成单元，用于根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址；

   发送单元，用于基于生成的所述接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述合成单元生成接收方的MAC地址之前，所述缓存单元进一步用于：

    确定本地不存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息。
11. 如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述发送单元进一步用于：

    若所述缓存单元本地存在包含所述接收方的IP地址的IP地址和MAC地址的映射关系的缓存信息，则基于所述缓存消息中与所述接收方的IP地址对应的接收方的MAC地址，向所述接收方发送数据。
12. 如权利要求9、10或11所述的装置，其特征在于，在根据所述接收方的IP地址和指定的端口号生成所述接收方的MAC地址时，所述合成单元具体用于：

    设置所述接收方的MAC地址的最高字节的最低两位指示所述接收方的MAC地址为局部单播地址，以及将所述指定的端口号记录在所述接收方的MAC地址的次高字节中；

    将所述接收方的IP地址记录在所述接收方的MAC地址的除最高字节和次高字节的其他字节中。
13. 如权利要求9-12任一项所述的装置，其特征在于，所述装置的MAC地址中最高字节的最低两位指示所述装置的MAC地址为局部单播地址，所述装置的MAC地址的次高字节中记录指定的端口号，所述装置的MAC地址中除最高字节和次高字节的其他字节中记录所述装置的IP地址。
14. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述缓存单元进一步用于：

    在接收到所述接收方的反馈数据时，若所述反馈数据中包含的所述接收方的MAC地址与生成的所述接收方的MAC地址不一致，获取所述接收方的IP地址与所述接收方的MAC地址的最新映射关系，并将所述最新映射关系在本地进行缓存。
15. 如权利要求12所述的装置，其特征在于，在所述合成单元生成的所述接收方的MAC地址中，所述指定的端口号为0。
16. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，若所述装置的端口为多个端口绑定使用但各端口不共享IP地址或所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址和MAC地址，则所述指定的端口号为0；若所述端口为多个端口绑定使用且各端口共享IP地址但不共享MAC地址，则所述指定的端口号为所述端口的编号。
17. 一种数据传输装置，包括网络接口、存储器以及处理器，其中，所述存储器中存储一组程序，且所述处理器用于调用所述存储器中存储的程序，使得所述数据传输装置执行如权利要求1至8任一所述的方法。