CN107547340A - 一种报文转发方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种报文转发方法和装置，应用于Hub‑Spoke组网，该组网包括Hub‑VTEP和多个Spoke‑VTEP，二者之间通过VXLAN隧道连接，该方法为：Hub‑VTEP接收源Spoke‑VTEP发送的隧道报文，并记录隧道报文在本设备上的入接口；通过本设备上的除该入接口之外的其它接口，将该隧道报文转发给除源Spoke‑VTEP之外的其它Spoke‑VTEP。利用该方法，在基于VXLAN的Hub‑Spoke组网方式下，不仅可以统一管理所有Spoke‑VTEP之间的报文，而且可以正常完成Spoke‑VTEP之间的互通和二层数据交换，并且不会存在流量的多发和环路。

Description

一种报文转发方法和装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种报文转发方法和装置。

背景技术

VXLAN(Virtual eXtensible Local Area Network，可扩展虚拟局域网络)是基于IP(Internet Protocol，网际协议)网络、采用“MAC in UDP”封装形式的二层VPN(VirtualPrivate Network，虚拟专用网络)技术。VXLAN网络通过24bit来标识一个VXLAN网络，称为VXLAN ID。在标准的VXLAN网络中，各VTEP(VXLAN Tunnel End Point，VXLAN隧道端点)间通过建立全连接的VXLAN隧道来实现各VTEP的彼此大二层互联。由于全连接拓扑的存在，VXLAN网络必须采用水平分割的技术来避免报文环路和广播风暴，即一个VTEP从VXLAN隧道上接收到报文后，不会再将其泛洪到其他VXLAN隧道。水平分割技术保证了在全连接的组网环境下，不会存在错误的报文转发。

Hub-Spoke组网是指网络中存在一个中心站点(Hub站点)和多个分支站点(Spoke站点)的组网方式。在Hub-Spoke组网方式中，分支站点之间不能直接通信，一个分支站点的流量必须通过中心站点处理后才可以进入另外的分支站点。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种报文转发方法和装置，用以解决VXLAN和Hub-Spoke组网方式不兼容的问题。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

本申请第一方面，提供了一种报文转发方法，应用于Hub-Spoke组网，该Hub-Spoke组网包括Hub-VTEP和多个Spoke-VTEP，Hub-VTEP和Spoke-VTEP之间通过VXLAN隧道连接，所述方法应用于Hub-VTEP，包括：

接收源Spoke-VTEP发送的隧道报文，并记录所述隧道报文在本设备上的入接口；

通过本设备上的除所述入接口之外的其它接口，将所述隧道报文转发给除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP。

本申请第二方面，提供了一种报文转发装置，应用于Hub-Spoke组网，该Hub-Spoke组网包括Hub-VTEP和多个Spoke-VTEP，Hub-VTEP和Spoke-VTEP之间通过VXLAN隧道连接，所述装置应用于Hub-VTEP，所述装置具有实现上述方法的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块或单元。

一种可能的实现方式中，所述装置包括：

接收单元，用于接收源Spoke-VTEP发送的隧道报文，并记录所述隧道报文在本设备上的入接口；

发送单元，用于通过本设备上的除所述入接口之外的其它接口，将所述隧道报文转发给除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP。

另一种可能的实现方式中，所述装置包括通信接口、处理器、存储器和总线，所述通信接口、所述处理器和所述存储器之间通过总线相互连接；所述处理器通过读取所述存储器中存储的逻辑指令，执行本申请第一方面所述的报文转发方法。

利用本申请的技术方案，在基于VXLAN的Hub-Spoke组网方式下，不仅可以统一管理所有Spoke-VTEP之间的报文，而且可以正常完成Spoke-VTEP之间的VXLAN互通和二层数据交换，并且不会存在流量的多发和环路。

附图说明

图1是现有技术中在基于VXLAN的Hub-Spoke组网方式下的报文转发示意图；

图2是本申请提供的方法流程图；

图3是隧道报文的报文格式示意图；

图4是本申请提供的一个具体实施例的流程图；

图5是本申请提供的一个具体实施例的报文转发示意图；

图6是本申请提供的装置功能模块框图；

图7是本申请提供的图6所示装置的硬件架构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

Hub-Spoke组网中，Spoke站点之间不能直接通信，必须通过Hub站点通信，以实现Hub站点对数据流量的统一管理(包括监控、过滤和计费等)。但在实际应用中，Hub-Spoke组网方式可能无法适用于所有类型的网络，例如目前Hub-Spoke组网方式尚不能兼容VXLAN网络。以下通过一个具体场景说明VXLAN网络中应用Hub-Spoke组网方式会遇到的问题。

参考图1，为一种基于VXLAN的Hub-Spoke组网图，该组网中包括Hub-VTEP和多个Spoke-VTEP，如Spoke1-VTEP、Spoke2-VTEP和Spoke3-VTEP，Spoke-VTEP连接分支终端(Branch)，Hub-VTEP连接中心站点(Headquarters)，Headquarters负责对Spoke-VTEP之间的报文进行监控、过滤和计费。Hub-VTEP和Spoke-VTEP之间通过VXLAN隧道连接。

由于VXLAN存在水平分割，因此Hub-VTEP从VXLAN隧道上接收到报文后，不会再将其泛洪到其他VXLAN隧道。从图1可以看出，分支终端1发出的ARP(Address ResolutionProtocol，地址解析协议)请求报文经过Spoke1-VTEP转发到Hub-VTEP后，由于VXLAN的水平分割技术，Hub-VTEP不会把该ARP请求报文发送给Spoke2-VTEP和Spoke3-VTEP，而是直接终结该ARP请求报文的转发。这意味着各Spoke-VTEP之间是不互通的。不仅图1中示出的ARP请求报文这类多播报文，分支终端1发送给分支终端2的单播报文，在通过VXLAN隧道到达Hub-VTEP时，基于同样的理由也会被Hub-VTEP终结转发。

针对上述问题，本申请提出了一种报文转发方法，在上述基于VXLAN的Hub-Spoke组网方式下，既可以实现Spoke-VTEP之间报文的正常互通，并且可以防止出现环路。

下面对本申请提供的方法进行描述。

为了描述清楚、简便，本申请中均以一个Hub-Spoke组网为例，该Hub-Spoke组网包括一个Hub-VTEP以及多个与Hub-VTEP相连的Spoke-VTEP，Hub-VTEP与每个相连的Spoke-VTEP之间通过VXLAN隧道连接，具体的网络拓扑结构可以参考图1。参见图2，图2位本申请提供的方法流程图。如图2所示，该流程可包括以下步骤：

步骤201：Hub-VTEP接收源Spoke-VTEP发送的隧道报文，并记录该隧道报文在本设备上的入接口。

步骤202：Hub-VTEP通过本设备上的除该入接口之外的其它接口，将该隧道报文转发给除该源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP。

其中，规定从源Spoke-VTEP收到的报文不能再发送到该源Spoke-VTEP去的目的是为了避免环路；将隧道报文发送给除源Spoke-VTEP以外的其它Spoke-VTEP的目的是为了打破VXLAN协议的固有限制，实现各Spoke-VTEP之间的VXLAN互通。

这里的隧道报文可为单播报文，可为组播报文，也可为广播报文，本申请并不具体限定。如果该隧道报文为单播报文，则Hub-VTEP用于将该隧道报文转发给除源Spoke-VTEP之外的该隧道报文的目的地址对应的目的Spoke-VTEP；如果该隧道报文为组播报文，则Hub-VTEP用于将该隧道报文转发给除源Spoke-VTEP之外的有组播接收者的Spoke-VTEP；如果该隧道报文为广播报文，则Hub-VTEP用于将该隧道报文转发给除源Spoke-VTEP之外的所有Spoke-VTEP。

作为一个实施例，在步骤202中，Hub-Spoke可以通过如下特殊处理，将隧道报文重新在VXLAN网络中进行分发：

第一步，解封装该隧道报文，得到原始报文。

隧道报文的格式可以参见图3所示，解封装的目的在于去掉隧道报文的外层IP头、外层UDP头和VXLAN头，得到一个普通的非VXLAN报文。

解封装之后，可以将得到的原始报文发送到AC(Attachment Circuit，接入电路)口，进行第二步的报文匹配。

第二步，判断该原始报文携带的VLAN ID(标识)是否与Hub-VTEP本地VLAN ID匹配；如果匹配，则根据预设的本地VLAN ID与本地VXLAN ID的对应关系，确定本地VXLAN ID；如果不匹配，则丢弃此报文。

第三步，在确定原始报文携带的VLAN ID与本地VLAN ID匹配的情况下，使用与本地VLAN ID对应的本地VXLAN ID对该原始报文进行再封装，得到再封装的隧道报文。

再封装之后的隧道报文的外层源IP地址发生变化，被修改为Hub-VTEP的IP地址；再封装之后的隧道报文携带的VXLAN ID与解封装之前的隧道隧道携带的VXLAN ID可能相同，也可能不同，由Hub-VTEP本地配置决定。除上述VXLAN ID和外层源IP地址两个字段之外，再封装之后的隧道报文的其它字段(如外层目的IP地址)与解封装之前的隧道报文基本是相同的。

第四步，查询VXLAN表项，确定与本地VXLAN ID对应的至少一个第一接口。

VXLAN表项可以包括VXLAN ID、VLAN ID、MAC地址和VSI(Virtual SwitchInterface，虚拟交换接口)，这里查询到的第一接口为虚接口。

以图1为例，通过查询VXLAN表项，可以得到Hub-VTEP分别与Spoke1-VTEP、Spoke2-VTEP、Spoke3-VTEP之间的接口，以下为了方便，将这3个接口分别称为接口1、接口2和接口3。

第五步，从查询到的至少一个第一接口中去除上述隧道报文在Hub-VTEP上的入接口，得到剩余接口；该剩余接口连接除源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP。

以图1为例，接口1为Spoke1-VTEP发出的隧道报文在Hub-VTEP上的入接口，过滤掉接口1后，可以得到剩余接口：接口2和接口3。

第六步，查询转发表(Forwarding Info Base，FIB)或路由表，确定与再封装的隧道报文的外层目的IP地址对应的至少一个第二接口。

这里，从转发表或路由表查询到的至少一个第二接口也为VSI口，即虚接口。

实际应用中，Hub-VTEP一般先查找转发表，如果查找不到与再封装的隧道报文的外层目的IP地址对应的本地出接口，则继续查找路由表。查询转发表和路由表的目的是为了确认Hub-VTEP与Spoke-VTEP之间的路由可达性。仍以图1为例，假设Hub-VTEP与Spoke2-VTEP之间路由不可达，Hub-VTEP与Spoke3-VTEP之间路由可达，则根据再封装后的隧道报文的外层目的IP地址查找转发表或路由表，可以得到接口1和接口3。

第七步，如果上述剩余接口中包括与该至少一个第二接口一致的接口，则Hub-VTEP可以通过该剩余接口中包括的与该至少一个第二接口一致的接口转发再封装的隧道报文。

结合前述六步的例子，如果剩余接口包括接口2和接口3，至少一个第二接口包括接口1和接口3，则剩余接口中包括的与第二接口一致的接口是接口3，故Hub-VTEP可以通过接口3，将再封装的报文发送到Spoke3-VTEP。

在一个实施例中，本申请中，Hub-VTEP在将再封装的隧道报文转发出去之前，可以先将该原始报文发送给Headquarter，由Headquarters对接收的报文进行监控、过滤和计费。

至此，完成图2所示的流程。

通过图2所示的流程可以看出，利用本申请的技术方案，在基于VXLAN的Hub-Spoke组网方式下，不仅可以统一管理所有Spoke-VTEP之间的报文，而且可以正常完成Spoke-VTEP之间的VXLAN互通和二层数据交换，并且不会存在流量的多发和环路。

下面结合图1所示的组网结构，对图2所示流程进行描述。

参见图4，按照本申请提供的方法，在分支终端1发送用于请求分支终端2的MAC(Medium Access Control，媒体接入控制)地址的ARP请求报文时，处理流程如下：

1)分支终端1发送ARP请求报文，Spoke1-VTEP将该ARP请求报文转发给Hub-VTEP；

3)Hub-VTEP对该ARP请求报文做特殊处理后，泛洪到除Spoke1-VTEP之外的其它Spoke-VTEP，包括Spoke2-VTEP和Spoke3-VTEP；Spoke2-VTEP和Spoke3-VTEP分别将该ARP请求报文转发给分支终端2和分支终端3；

具体的特殊处理过程可以参考上述步骤202，具体的报文转发示意图可以参考图5。

3)分支终端2回应ARP应答报文，Spoke2-VTEP将该ARP应答报文转发给Hub-VTEP；

4)Hub-VTEP查找MAC表，向分支终端1转发该ARP应答报文；

5)分支终端1发送目的地址为分支终端2的单播报文，Spoke1-VTEP将该单播报文转发给Hub-VTEP；

6)Hub-VTEP查找MAC表，将该单播报文发送给Spoke2-VTEP，由Spoke2-VTEP将该单播报文转发给分支终端2。

至此完成分支终端1与分支终端2之间的报文转发。

以上对本申请提供的方法进行了描述。下面对本申请提供的装置进行描述。

参见图6，为本申请提供的一种报文转发装置的功能模块框图，该装置可以应用于Hub-VTEP，Hub-VTEP位于Hub-Spoke组网中，该Hub-Spoke组网包括Hub-VTEP和多个Spoke-VTEP，Hub-VTEP和Spoke-VTEP之间通过VXLAN隧道连接。如图6所示，所述装置可以包括以下单元：

接收单元601，用于接收源Spoke-VTEP发送的隧道报文，并记录所述隧道报文在本设备上的入接口。

发送单元602，用于通过本设备上的除所述入接口之外的其它接口，将所述隧道报文转发给除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP。

可选的，所述装置还可以包括处理单元603，所述处理单元603用于：

解封装所述接收单元601收到的所述隧道报文，得到原始报文；

如果所述原始报文携带的VLAN标识与本地VLAN标识匹配，则根据预设的本地VLAN标识与本地VXLAN标识的对应关系，确定本地VXLAN标识；

使用本地VXLAN标识对所述原始报文进行再封装，得到再封装的隧道报文；

查询VXLAN表项，确定与本地VXLAN标识对应的至少一个第一接口；

从查询到的至少一个第一接口中去除所述入接口，得到剩余接口；所述剩余接口连接除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP；

查询转发表或路由表，确定与所述隧道报文的外层目的网际协议IP地址对应的至少一个第二接口；

如果所述剩余接口中包括与所述至少一个第二接口一致的接口，则通过所述发送单元602，将再封装的隧道报文通过所述剩余接口中包括的与所述至少一个第二接口一致的接口转发出去。

可选的，所述隧道报文可以为单播报文、组播报文或广播报文。

可选的，所述发送单元602，还可以用于：在将再封装的隧道报文通过所述剩余接口中包括的与所述至少一个第二接口一致的接口转发出去之前，将所述原始报文发送给中心站点进行监控、过滤和计费。

需要说明的是，本发明实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。在本申请的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

至此，完成图6所示装置的描述。

对应地，本申请还提供了图6所示装置的硬件结构。参见图7，图7为本申请提供的图6所示装置的硬件结构示意图，该装置包括：通信接口701、处理器702、存储器703和总线704；其中，通信接口701、处理器702和存储器703通过总线704完成相互间的通信。

其中，通信接口701，用于接收隧道报文和发送隧道报文。处理器702可以是一个中央处理器(CPU)，存储器703可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，并且存储器703中存储有报文转发逻辑指令，处理器702可以执行存储器703中存储的报文转发逻辑指令，以实现上述图2所示的流程中Hub-VTEP的功能。

至此，完成图7所示的硬件结构描述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种报文转发方法，其特征在于，应用于中心Hub-分支Spoke组网，该Hub-Spoke组网包括Hub-虚拟扩展局域网隧道端点VTEP和多个Spoke-VTEP，Hub-VTEP和Spoke-VTEP之间通过虚拟扩展局域网VXLAN隧道连接，所述方法应用于Hub-VTEP，包括：

接收源Spoke-VTEP发送的隧道报文，并记录所述隧道报文在本设备上的入接口；

通过本设备上的除所述入接口之外的其它接口，将所述隧道报文转发给除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过本设备上的除所述入接口之外的其它接口，将所述隧道报文转发给除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP，包括：

解封装所述隧道报文，得到原始报文；

如果所述原始报文携带的VLAN标识与本地VLAN标识匹配，则根据预设的本地VLAN标识与本地VXLAN标识的对应关系，确定本地VXLAN标识；

使用本地VXLAN标识对所述原始报文进行再封装，得到再封装的隧道报文；

查询VXLAN表项，确定与本地VXLAN标识对应的至少一个第一接口；

从查询到的至少一个第一接口中去除所述入接口，得到剩余接口；所述剩余接口连接除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP；

查询转发表或路由表，确定与所述隧道报文的外层目的网际协议IP地址对应的至少一个第二接口；

如果所述剩余接口中包括与所述至少一个第二接口一致的接口，则将再封装的隧道报文通过所述剩余接口中包括的与所述至少一个第二接口一致的接口转发出去。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隧道报文为单播报文、组播报文或广播报文。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在将再封装的隧道报文通过所述剩余接口中包括的与所述至少一个第二接口一致的接口转发出去之前，所述方法还包括：

将所述原始报文发送给中心站点进行监控、过滤和计费。

5.一种报文转发装置，其特征在于，应用于中心Hub-分支Spoke组网，该Hub-Spoke组网包括Hub-虚拟扩展局域网隧道端点VTEP和多个Spoke-VTEP，Hub-VTEP和Spoke-VTEP之间通过虚拟扩展局域网VXLAN隧道连接，所述装置应用于Hub-VTEP，包括：

接收单元，用于接收源Spoke-VTEP发送的隧道报文，并记录所述隧道报文在本设备上的入接口；

发送单元，用于通过本设备上的除所述入接口之外的其它接口，将所述隧道报文转发给除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括处理单元；所述处理单元用于：

解封装所述接收单元收到的所述隧道报文，得到原始报文；

如果所述原始报文携带的VLAN标识与本地VLAN标识匹配，则根据预设的本地VLAN标识与本地VXLAN标识的对应关系，确定本地VXLAN标识；

使用本地VXLAN标识对所述原始报文进行再封装，得到再封装的隧道报文；

查询VXLAN表项，确定与本地VXLAN标识对应的至少一个第一接口；

从查询到的至少一个第一接口中去除所述入接口，得到剩余接口；所述剩余接口连接除所述源Spoke-VTEP之外的其它Spoke-VTEP；

查询转发表或路由表，确定与所述隧道报文的外层目的网际协议IP地址对应的至少一个第二接口；

如果所述剩余接口中包括与所述至少一个第二接口一致的接口，则通过所述发送单元，将再封装的隧道报文通过所述剩余接口中包括的与所述至少一个第二接口一致的接口转发出去。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述隧道报文为单播报文、组播报文或广播报文。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述发送单元，还用于：在将再封装的隧道报文通过所述剩余接口中包括的与所述至少一个第二接口一致的接口出去之前，将所述原始报文发送给中心站点进行监控、过滤和计费。