CN109510751A - 一种报文转发方法及路由设备 - Google Patents

Abstract

在本申请实施例提供的报文转发方法及装置中，第一路由设备根据第二终端设备的IP地址，确定第二终端设备所在的虚拟局域网第二VLAN。然后，第一路由设备向位于第二VLAN且能与第一路由设备通信的多个路由设备发送请求消息，请求消息中包括第二终端设备的IP地址。多个路由设备中的每个路由设备接收并根据请求消息，从与自身连接的位于第二VLAN的终端设备中查找第二终端设备。若其中一个路由设备与第二终端设备连接，该路由设备发送自身的MAC地址给第一路由设备。通过使多个路由设备分别查找与自身连接的终端设备中是否有第二终端设备的方式来进行通信，从而实现了VLAN架构的分布式三层网关通信。

Description

一种报文转发方法及路由设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种报文转发方法及路由设备。

背景技术

当前，数据中心的租户隔离技术主流为虚拟局域网(Virtual Local AreaNetwork，VLAN)与虚拟可扩展局域网络(Virtual eXtensible LAN，VXLAN)，两种技术均能支持较好的二层隔离能力。要实现跨子网通信，需要数据中心网络基础设施提供三层网关能力。当前主流三层网关又可分为VXLAN集中式网关和VXLAN分布式网关。

在部署集中式网关时，跨子网通信的所有流量均通过该集中式网关处理，网关压力较大，容易造成转发路径非最优、ARP表项规格存瓶颈等问题。

VXLAN分布式网关则能保证转发路径最优，且不存在ARP表项规格瓶颈的问题。而现有技术中，VLAN目前无分布式三层网关实现。

申请内容

本申请实施例提供了一种报文转发方法及路由设备，以改善现有技术中在VLAN无分布式三层网关实现的不足。

第一方面，本申请实施例提供了一种报文转发方法，应用于第一路由设备，所述方法包括：所述第一路由设备接收第一终端设备发送的与第二终端设备进行通信的通信报文，其中，所述通信报文包括所述第二终端设备的IP地址；所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN，所述第二VLAN与所述第一终端设备所在的第一VLAN不同；若所述第二终端设备不属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，所述第一路由设备向与所述第一路由设备通信的第二VLAN内的至少一个路由设备发送请求消息，其中，所述请求消息包括所述第二终端设备的IP地址，以使所述至少一个路由设备根据请求消息在第二VLAN中查找所述第二终端设备；若所述至少一个路由设备中的第二路由设备与所述第二终端设备连接，所述第一路由设备接收第二路由设备发送的第二路由设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二路由设备的MAC地址；所述第一路由设备向所述第二路由设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

第一路由设备根据第二终端设备的IP地址，确定第二终端设备所在的虚拟局域网第二VLAN。然后，若所述第二终端设备不属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，第一路由设备向位于第二VLAN且能与第一路由设备通信的多个路由设备发送请求消息，请求消息中包括第二终端设备的IP地址。多个路由设备中的每个路由设备接收并根据请求消息，从与自身连接的位于第二VLAN的终端设备中查找第二终端设备。若其中一个路由设备与第二终端设备连接，该路由设备发送自身的MAC地址给第一路由设备，以使第一路由设备将通信报文转发给与第二终端设备连接的路由设备。通过使多个路由设备分别查找与自身连接的终端设备中是否有第二终端设备的方式来进行通信，从而实现了VLAN架构的分布式三层网关通信。

在一个可能的设计中，在所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN之后，所述方法还包括：若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，所述第一路由设备根据与所述第一路由设备连接的位于第二VLAN的终端设备的IP地址与MAC地址的对应关系获得所述第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址；所述第一路由设备向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

若第二终端设备属于与第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，第一路由设备可以根据位于第二VLAN的终端设备的IP地址与MAC地址的对应关系，获得第二终端设备的MAC地址。具体地，第一路由设备向其他路由设备发送请求消息与查找IP地址与MAC地址的对应关系也可以同步进行，从而更快速地查找到第二终端设备，节约与第二终端设备通信的时间。

在一个可能的设计中，在所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN之后，所述方法还包括：若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，所述第一路由设备向与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的至少一个终端设备广播携带有所述第二终端设备的IP地址的报文；所述第一路由设备接收第二终端设备发送的第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址；所述第一路由设备向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

若第一路由设备中未存储有第二VLAN的MAC地址与IP地址的对应关系，则第一路由设备可以查找与第一路由设备连接的终端设备中是否包括第二终端设备，若有，第二终端设备将自身的MAC地址发给第一路由设备，第一路由设备可以根据第二终端设备的MAC地址转发通信报文，使得第一路由设备在未储存MAC地址与IP地址的对应关系时依然可能找到第二终端设备，提高了与第二终端设备通信的可靠性。

在一个可能的设计中，所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址从与所述第一路由设备连接的位于第二VLAN的至少一个终端设备中查找所述第二终端设备，包括：所述第一路由设备向与所述第一路由设备连接的位于第二VLAN的至少一个终端设备广播携带有所述第二终端设备的IP地址的报文。

第一路由设备具体可以通过广播的方式，来从与第一路由设备连接的多个终端设备中查找第二终端设备，具体可以在第二VLAN内广播，使得第一路由设备在未储存MAC地址与IP地址的对应关系时依然可能找到第二终端设备，提高了与第二终端设备通信的可靠性。

在一个可能的设计中，在所述第一路由设备接收第一终端设备发送的与第二终端设备进行通信的通信报文之前，所述方法还包括：所述第一路由设备向与所述第一路由设备通信的预设VLAN内的至少一个路由设备发送发现消息，其中，所述预设VLAN包括第一VLAN和第二VLAN，所述发现消息包括所述第一路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。

发现消息包括第一路由设备的IP地址和MAC地址，第一路由设备可以主动向与其通信的多个路由设备发送发现消息的方式使多个路由设备学习到其IP地址和MAC地址，由于第一路由设备通过发送发现消息，而非在接收到询问后回复应答消息，故可以使其他路由设备更快捷地进行学习。

在一个可能的设计中，在所述第一路由设备接收第一终端设备发送的请求与第二终端设备通信的通信报文之前，所述方法还包括：所述第一路由设备接收与所述第一路由设备通信的位于预设VLAN的至少一个路由设备的每个路由设备发送的发现消息；所述第一路由设备根据每个路由设备的发现消息，记录相应路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。

第一路由设备接收每个路由设备自动向自身发送的发现消息，并记录相应路由设备的IP地址和MAC地址，第一路由设备除了主动向其他路由设备发送自身的IP地址和MAC地址，还可以学习其他路由设备发送回来的IP地址和MAC地址，大大加快了路由设备之间互相学习IP地址和MAC地址的进程。

在一个可能的设计中，所述第一路由设备向与所述第一路由设备通信的位于第二VLAN的至少一个路由设备发送请求消息，包括：所述第一路由设备向路由转发设备发送请求消息，以使所述路由转发设备向与该路由转发设备连接的位于第二VLAN的至少一个路由设备转发。

第一路由设备可以将请求消息直接发送路由转发设备，由路由转发设备对请求消息再进行转发，可以较为容易的改变路由转发设备连接的路由设备的数量，这种发送方式有着较好的扩展性。

第二方面，本申请实施例提供了一种路由设备，所述路由设备包括：通信报文接收模块，用于接收第一终端设备发送的与第二终端设备进行通信的通信报文，其中，所述通信报文包括所述第二终端设备的IP地址；虚拟局域网确认模块，用于所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN，所述第二VLAN与所述第一终端设备所在的第一VLAN不同；请求消息发送模块，用于若所述第二终端设备不属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，向与所述第一路由设备通信的第二VLAN的至少一个路由设备发送请求消息，其中，所述请求消息包括所述第二终端设备的IP地址，以使所述至少一个路由设备根据请求消息，在第二VLAN中查找所述第二终端设备；目的MAC确认模块，用于若所述至少一个路由设备中的第二路由设备与所述第二终端设备连接，所述第一路由设备接收第二路由设备发送的第二路由设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二路由设备的MAC地址；第一发送模块，用于向所述第二路由设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

第一路由设备根据第二终端设备的IP地址，确定第二终端设备所在的虚拟局域网第二VLAN。然后，第一路由设备向位于第二VLAN且能与第一路由设备通信的多个路由设备发送请求消息，请求消息中包括第二终端设备的IP地址。多个路由设备中的每个路由设备接收并根据请求消息，从与自身连接的位于第二VLAN的终端设备中查找第二终端设备。若其中一个路由设备与第二终端设备连接，该路由设备发送自身的MAC地址给第一路由设备，以使第一路由设备将通信报文转发给与第二终端设备连接的路由设备。通过使多个路由设备分别查找与自身连接的终端设备中是否有第二终端设备的方式来进行通信，从而实现了VLAN架构的分布式三层网关通信。

在一个可能的设计中，还包括：关系对应模块，用于若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，根据与所述第一路由设备连接的位于第二VLAN的终端设备的IP地址与MAC地址的对应关系获得所述第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址；第二发送模块，用于向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

第一路由设备向其他路由设备发送请求消息与查找IP地址与MAC地址的对应关系可以同步进行，从而更快速地查找到第二终端设备，节约与第二终端设备通信的时间。

在一个可能的设计中，还包括：终端设备查找模块，用于若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，向与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的至少一个终端设备广播携带有所述第二终端设备的IP地址的报文；地址接收模块，用于接收第二终端设备发送的第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址；第三发送模块，用于向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

若第一路由设备中未存储有第二VLAN的MAC地址与IP地址的对应关系，则第一路由设备可以查找与第一路由设备连接的终端设备中是否包括第二终端设备，若有，第二终端设备将自身的MAC地址发给第一路由设备，第一路由设备可以根据第二终端设备的MAC地址转发通信报文，使得第一路由设备在未储存MAC地址与IP地址的对应关系时依然可能找到第二终端设备，提高了与第二终端设备通信的可靠性。

在一个可能的设计中，还包括：发现协议发送模块，用于向与所述第一路由设备通信的位于预设VLAN的至少一个路由设备发送发现消息，其中，所述预设VLAN包括第一VLAN和第二VLAN，所述发现消息包括所述第一路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。

发现消息包括第一路由设备的IP地址和MAC地址，第一路由设备可以主动向与其通信的多个路由设备发送发现消息的方式使多个路由设备学习到其IP地址和MAC地址，由于第一路由设备通过发送发现消息，而非在接收到询问后回复应答消息，故可以使其他路由设备更快捷地进行学习。

第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的方法。

第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了应用本申请实施例提供的报文转发方法的一种网络架构；

图2示出了应用本申请实施例提供的报文转发方法的另一种网络架构；

图3是本申请第一实施例提供的报文转发方法的步骤流程图；

图4是本申请第一实施例提供的报文转发方法的部分步骤流程图；

图5是本申请第一实施例提供的报文转发方法的部分步骤的另一种实施方式的流程图；

图6是本申请第二实施例提供的路由设备的结构框图；

图7是VM1-1与VM2-1通信的通信流程示意图；

图8是VM1-1与VM2-2通信的通信流程示意图；

图9是本发明实施例的请求消息的格式示意图；

图10是本发明实施例的发现消息的格式示意图。

具体实施方式

请参见图1，图1示出了本申请实施例提供的一种网络架构，三个路由设备中的任意两个可以通过路由转发设备1或路由转发设备2实现相互通信。例如，第一路由设备210可以通过路由转发设备1或路由转发设备2与第二路由设备220以及第三路由设备230通信；第二路由设备220也可以通过路由转发设备1或路由转发设备2与第一路由设备210以及第三路由设备230通信。每个路由设备均可以连接至少一个终端设备。例如，第一路由设备210可以与第一终端设备310和第二终端设备320连接，第二路由设备220可以与第三终端设备330和第四终端设备340连接，第三路由设备230可以与第五终端设备350和第六终端设备360连接。

路由转发设备是起到转发报文作用的设备。路由设备可以接收终端设备发送的报文，并可以将报文转发给与其连接的其他终端设备，也可以将报文发送给路由转发设备，由路由转发设备发送给与该路由转发设备连接的其他路由设备。路由转发设备与路由设备之间的架构可以为Spine-Leaf架构，即路由转发设备可以为Spine交换机，路由设备可以为Leaf交换机，路由设备也可以为路由器。路由设备以及路由转发设备的具体类型不应该理解为是对本申请的限制。

终端设备可以是物理终端设备，也可以是运行于物理设备上的虚拟机(VirtualMachine，VM)，终端设备的具体类型不应该理解为是对本申请的限制。路由设备可以包括上行接口和下行接口，上行接口与路由转发设备连接，下行接口与终端设备连接。

请参见图2，图2示出了本申请实施例提供的另一种网络架构，在图2示出的网络架构中，多个路由设备可以直接两两之间相互通信，在网络架构中是否包括路由转发设备不应该理解为是对本申请的限制。

为了方便说明，在下文中不妨以路由转发设备与路由设备之间的架构为Spine-Leaf架构，终端设备为VM进行说明。

第一实施例

请参见图3，图3示出了本申请第一实施例提供的报文转发方法的流程示意图，具体包括如下步骤：

步骤S110，第一路由设备接收第一终端设备发送的请求与第二终端设备通信的通信报文。

第一终端设备是与第一路由设备连接的设备，第一终端设备欲向第二终端设备发送通信报文时，需要将通信报文发送给第一路由设备，再由第一路由设备转发。其中，通信报文中包括第二终端设备的IP地址，第一路由设备可以根据IP地址来查找第二终端设备。

在步骤S110之前，第一终端设备(例如VM1-1)会先在第一VLAN中发出网关ARP请求，第一路由设备收到网关ARP请求后，响应网关ARP应答，返回第一路由设备的MAC地址，使得VM1-1的后续通信报文的目的MAC地址均为MAC1。

步骤S120，第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN。

第一路由设备具体可以根据第二终端设备的IP地址所在的网段来确定其所属的VLAN。例如，若第二终端设备的IP地址为192.168.2.1，则可知该IP地址所在的网段为192.168.2.X，与第二VLAN(192.168.2.254)属于同一网段，因此可以确定该第二终端设备在第二VLAN。

步骤S130，若所述第二终端设备不属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，第一路由设备向与所述第一路由设备通信的位于第二VLAN的至少一个路由设备发送请求消息。

可以先进行判断第二终端设备是否属于与第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，若否，可以执行步骤S130；若是，可以执行步骤S160。在一种具体实施方式中，也可以不进行判断，同时执行步骤S130和步骤S160。

请求消息包括第二终端设备的IP地址，以使位于第二VLAN的每个路由设备根据请求消息从与该路由设备连接的位于第二VLAN的终端设备中查找第二终端设备。

请求消息是一种基于以太帧的消息，其消息格式示意图参见图9。使用请求消息向其他路由设备查找目的终端设备，该消息包含一条或多条请求载荷。根据工作模式不同，目的MAC地址为广播地址(目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF)或组播地址(目的MAC地址为01-80-C2-00-00-00)，源MAC地址为本VLAN接口地址；载荷中，OP代码为0x01(请求消息的标识)，IP版本为0x04或0x06，IP地址为请求的目的IP地址。任一路由设备找到目的终端设备，可使用OP代码0x02(与请求消息对应的响应消息的标识)回复该请求，请求方的路由设备收到回复后，可通过响应中载荷的MAC地址找到下一跳MAC地址(找到目的终端设备的路由设备的MAC地址)。

另外，申请人可以采用与请求消息相同格式的同步消息主动同步每个路由设备下挂的终端设备的信息，该消息包含一条或多条同步载荷。通过利用OP代码为0x03表示同步消息。其他路由设备可以使用该同步消息进行数据同步。

进行数据通信时，当跨租户(即跨子网、跨VLAN)数据帧到达与某一路由设备时，该路由设备首先根据目的IP与本机网关对比，若包含目的网络网关，则通过：①在本地缓存ARP表项中查找目的终端设备；②向本机下行接口发送ARP，查找目的终端设备；③使用请求消息向其他路由设备查找目的主机。若通过任意一种方式查找到目的主机，则可以进行三层转发，否则丢弃数据包。

下面结合具体例子进行说明：

请参见图7，图7示出了VM1-1与VM2-1的通信过程，第二路由设备接收到请求消息后，分析获得请求消息中包括的第二终端设备的IP地址192.168.2.1，然后从与第二路由设备连接的且位于第二VLAN的终端设备中查找，例如，查找到VM2-2，经比较后发现并不是。第三路由设备接收到请求消息后，分析获得请求消息中包括的第二终端设备的IP地址192.168.2.1，然后从与第二路由设备连接的且位于第二VLAN的终端设备中查找，例如，查找到VM2-3，经比较后发现并不是。

该步骤具体包括：第一路由设备向路由转发设备发送请求消息，以使所述路由转发设备向与该路由转发设备连接的位于第二VLAN的至少一个路由设备转发。

第一路由设备可以直接与相连的其他路由设备通信，也可以先与路由转发设备通信，再由路由转发设备转发给其他的路由设备。由路由转发设备对请求消息再进行转发，可以较为容易的改变路由转发设备连接的路由设备的数量，这种发送方式有着较好的扩展性。

步骤S140，若所述至少一个路由设备中的第二路由设备与所述第二终端设备连接，所述第一路由设备接收第二路由设备发送的第二路由设备的MAC地址，更新所述通信报文的目的MAC为所述第二路由设备的MAC地址。

请参见图8，图8示出了VM1-1与VM2-2的通信过程，图8中的第二路由设备查找到与目的IP地址192.168.2.2对应的VM2-2，则第二路由设备会向第一路由设备发送响应消息，该响应消息中包括第二路由设备的MAC地址。第一路由设备接收响应消息，并且将第二路由设备的MAC地址作为通信报文的目的MAC。

步骤S150，第一路由设备向所述第二路由设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

通过使多个路由设备分别查找与自身连接的终端设备中是否有第二终端设备的方式来进行通信，从而实现了VLAN架构的分布式三层网关通信。

在一种具体实施方式中，在步骤S110之前，该方法还包括：第一路由设备向与所述第一路由设备通信的位于预设VLAN的至少一个路由设备发送发现消息，其中，所述预设VLAN包括第一VLAN和第二VLAN，所述发现消息包括所述第一路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。

请参见图7或图8，第一路由设备在第一VLAN和第二VLAN的MAC地址均可以是MAC1，第一路由设备在第一VLAN的IP地址是192.168.1.254，第一路由设备在第二VLAN的IP地址是192.168.2.254。因此，第一路由设备可以向位于第一VLAN(VLAN1)的路由设备(如图7中的第二路由设备和第三路由设备)发送相应的发现消息，该发现消息中包括第一路由设备在第一VLAN的IP地址192.168.1.254和MAC地址MAC1。

第一路由设备可以向位于第二VLAN(VLAN2)的路由设备(如图7中的第二路由设备和第三路由设备)发送相应的发现消息，该发现消息包括第一路由设备在第二VLAN的IP地址192.168.2.254和MAC地址MAC1。

在本发明实施例中，发现消息是是基于以太帧的一种消息协议，其消息格式的示意图请参见图10。首部长度为18字节。载荷分为两种类型，分别对应IPv4网关和IPv6网关，IPv4类型的载荷长度为12字节，IPv6类型的载荷长度为24字节。由于一个VLAN内可能存在多个子网，故PDU可能包含多个载荷。需要注意的是，当载荷总长度小于46字节时，应在有效载荷后用0x00补齐；当载荷总长度超过MTU时，应形成新的帧。

发现消息有两种工作模式，分别是组播模式(目的MAC地址为01-80-C2-00-00-00)和广播模式(目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF)，其中组播模式需要Spine交换机提供支持。启动时，每台路由设备周期性地在自身VLAN内发送协议帧，通告自己在该VLAN的网关信息。最终，多台路由设备内部可维护同一VLAN内所有网关、掩码、MAC列表。该协议可快速发现VLAN内同子网网关的冲突(针对同一个子网，不同的路由设备配置了不同的网关IP)情况，若出现网关冲突，可快速反映在各路由设备的状态信息中。

在另一种具体实施方式中，在步骤S110之前，该方法还包括：所述第一路由设备接收与所述第一路由设备通信的位于预设VLAN的至少一个路由设备的每个路由设备发送的发现消息；所述第一路由设备根据每个路由设备的发现消息，记录相应路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。

第一路由设备在向其他路由设备发送发现消息的同时，还会接收其他路由设备发送的发现消息，从而完成位于预设VLAN的各路由设备的IP地址和MAC地址的学习。

下面结合图7进行说明，第一路由设备、第二路由设备、第三路由设备在系统开始运行后，均开始发出发现消息，进行路由设备的发现。

不妨以第一路由设备为例，下表为第一路由设备初始的分布式网关表。

VLAN	网关地址	掩码	MAC地址	超时时间
					1	192.168.1.254	/24	MAC1	-
2	192.168.2.254	/24	MAC1	-

第一路由设备发出的发现消息，该发现消息可以由路由转发设备1或路由转发设备2转发给第二路由设备和第三路由设备。

第一路由设备同时会接收第二路由设备发送的发现消息和第三路由设备发送的发现消息，并更新分布式网关表如下表：

VLAN	网关地址	掩码	MAC地址	超时时间
					1	192.168.1.254	/24	MAC1	-
1	192.168.1.254	/24	MAC2	60
					1	192.168.1.254	/24	MAC3	60
2	192.168.2.254	/24	MAC1	-
					2	192.168.2.254	/24	MAC2	60
2	192.168.2.254	/24	MAC3	60

其中，超时指的是超过特定周期未收到某交换机发布的针对某VLAN某子网的发现消息，若某台路由设备下线或取消针对某子网配置时，可通过超时机制将该路由设备从内部维护的表中剔除。

可选地，请参见图4，在步骤S120之后，该方法还可以包括如下步骤：

步骤S160，第一路由设备根据位于第二VLAN的终端设备的IP地址与MAC地址的对应关系获得所述第二终端设备的MAC地址，并将该MAC地址作为所述通信报文的目的MAC。

该步骤可以在当第二终端设备属于与第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备时才执行，在一种具体实施方式中，也可以与步骤S130同时执行。

第一路由设备除了向其他路由设备发送请求消息，还可以对与自身连接的位于第二VLAN的终端设备进行查找，具体可以根据自身存储的IP地址与MAC地址的对应关系进行查找。

步骤S170，第一路由设备向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

第一路由设备向其他路由设备发送请求消息与查找IP地址与MAC地址的对应关系可以同步进行，从而更快速地查找到第二终端设备，节约与第二终端设备通信的时间。

可选地，请参见图5，在一种具体实施方式中，在步骤S120之后该方法还可以包括如下步骤：

步骤S260，第一路由设备向与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的至少一个终端设备广播携带有所述第二终端设备的IP地址的报文。

步骤S260可以在所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备时执行，也可以与步骤S120同时执行，若自身存储的IP地址与MAC地址的对应关系未查找到第二终端设备，第一路由设备可以向与所述第一路由设备连接的位于第二VLAN的至少一个终端设备广播携带有所述第二终端设备的IP地址的报文。

步骤S270，所述第一路由设备接收第二终端设备发送的第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址。

请参见图7，图7示出了VM1-1欲与VM2-1通信的示意图，第一路由设备可以向与自身连接的位于第二VLAN的终端设备广播VM2-1的IP地址(192.168.2.1)，VM2-1将自身的MAC地址发送给第一路由设备。第一路由设备可以直接将VM2-1的MAC地址作为通信报文的目的MAC，从而实现VM1-1与VM2-1的通信。

步骤S280，第一路由设备向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

若第一路由设备中未存储有第二VLAN的MAC地址与IP地址的对应关系，则第一路由设备可以查找与第一路由设备连接的终端设备中是否包括第二终端设备，若有，第二终端设备将自身的MAC地址发给第一路由设备，第一路由设备可以根据第二终端设备的MAC地址转发通信报文，使得第一路由设备在未储存MAC地址与IP地址的对应关系时依然可能找到第二终端设备，提高了与第二终端设备通信的可靠性。

请参见图7，当VM1-1欲与VM2-1通信时，VM1-1向第一路由设备发送通信报文。第一路由设备向本机下行接口在VLAN2内发送ARP请求查找VM2-1(192.168.2.1)，同时向本机上行接口在VLAN2内组播请求消息进行VM2-1(192.168.2.1)查找。第二路由设备和第三路由设备在收到请求消息后，分别向本机下行接口在VLAN2内发送ARP请求查找VM2-1(192.168.2.1)。

之后第一路由设备通过ARP在某一下行接口查找到了VM2-1，则将后续通信数据包进行三层转发，重新包装MAC头，以VLAN2在该下行接口发出。

请参见图8，当VM1-1欲与VM2-2通信时，VM1-1向第一路由设备发送通信报文。第一路由设备向本机下行接口在VLAN2内发送ARP请求查找VM2-2(192.168.2.2)，同时向本机上行接口在VLAN2内组播请求消息进行VM2-2(192.168.2.2)查找。第二路由设备和第三路由设备在收到请求消息后，分别向本机下行接口在VLAN2内发送ARP请求查找VM2-2(192.168.2.2)。

之后第二路由设备在某一下行接口查找到了VM2-2，通信报文从VM1-1由终端设备1发出时，其源MAC为VM1-1的MAC地址，目的MAC为第一路由设备的MAC地址MAC1；当通信报文到达第一路由设备时，第一路由设备在VLAN2内将其进行三层转发，源MAC被改为MAC1，目的MAC被改为MAC2；路由转发设备1或路由转发设备2对其进行普通二层转发；通信报文到达第二路由设备时，第二路由设备在VLAN2内将其进行三层转发，源MAC被改为MAC2，目的MAC被改为VM2-2的MAC地址；最终通信报文经终端设备2到达VM2-2。

第二实施例

请参见图6，图6示出了本申请第二实施例提供的路由设备，该路由设备300包括：

通信报文接收模块310，用于接收第一终端设备发送的与第二终端设备进行通信的通信报文，其中，所述通信报文包括所述第二终端设备的IP地址。

虚拟局域网确认模块320，用于所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN，所述第二VLAN与所述第一终端设备所在的第一VLAN不同。

请求消息发送模块330，用于若所述第二终端设备不属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，向与所述第一路由设备通信的第二VLAN的至少一个路由设备发送请求消息，其中，所述请求消息包括所述第二终端设备的IP地址，以使所述至少一个路由设备根据请求消息，在第二VLAN中查找所述第二终端设备。

目的MAC确认模块340，用于若所述至少一个路由设备中的第二路由设备与所述第二终端设备连接，所述第一路由设备接收第二路由设备发送的第二路由设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二路由设备的MAC地址。

第一发送模块350，用于向所述第二路由设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

该路由设备300还可以包括：

关系对应模块，用于若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，根据与所述第一路由设备连接的位于第二VLAN的终端设备的IP地址与MAC地址的对应关系获得所述第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址。

第二发送模块，用于向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

终端设备查找模块，用于若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，向与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的至少一个终端设备广播携带有所述第二终端设备的IP地址的报文。

地址接收模块，用于接收第二终端设备发送的第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址。

第三发送模块，用于向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

发现协议发送模块，用于向与所述第一路由设备通信的位于预设VLAN的至少一个路由设备发送发现消息，其中，所述预设VLAN包括第一VLAN和第二VLAN，所述发现消息包括所述第一路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。预设VLAN接收模块，用于接收与所述第一路由设备通信的位于预设VLAN的至少一个路由设备的每个路由设备发送的发现消息。

地址记录模块，用于根据每个路由设备的发现消息，记录相应路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

本申请还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行第一实施例所述的方法。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第一实施例所述的方法。

本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第一实施例所述的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

在本申请实施例提供的报文转发方法及装置中，第一路由设备根据第二终端设备的IP地址，确定第二终端设备所在的虚拟局域网第二VLAN。然后，第一路由设备向位于第二VLAN且能与第一路由设备通信的多个路由设备发送请求消息，请求消息中包括第二终端设备的IP地址。多个路由设备中的每个路由设备接收并根据请求消息，从与自身连接的位于第二VLAN的终端设备中查找第二终端设备。若其中一个路由设备与第二终端设备连接，该路由设备发送自身的MAC地址给第一路由设备，以使第一路由设备将通信报文转发给与第二终端设备连接的路由设备。通过使多个路由设备分别查找与自身连接的终端设备中是否有第二终端设备的方式来进行通信，从而实现了VLAN架构的分布式三层网关通信。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种报文转发方法，其特征在于，应用于第一路由设备，所述方法包括：

所述第一路由设备接收第一终端设备发送的请求与第二终端设备进行通信的通信报文，其中，所述通信报文包括所述第二终端设备的IP地址；

所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN，第二VLAN与所述第一终端设备所在的第一VLAN不同；

若所述第二终端设备不属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，所述第一路由设备向与所述第一路由设备通信的第二VLAN内的至少一个路由设备发送请求消息，其中，所述请求消息包括所述第二终端设备的IP地址，以使所述至少一个路由设备根据请求消息在第二VLAN中查找所述第二终端设备；

若所述至少一个路由设备中的第二路由设备与所述第二终端设备连接，所述第一路由设备接收第二路由设备发送的第二路由设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二路由设备的MAC地址；

所述第一路由设备向所述第二路由设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN之后，所述方法还包括：

若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，所述第一路由设备根据与所述第一路由设备连接的位于第二VLAN的终端设备的IP地址与MAC地址的对应关系获得所述第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址；

所述第一路由设备向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一路由设备根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN之后，所述方法还包括：

若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，所述第一路由设备向与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的至少一个终端设备广播携带有所述第二终端设备的IP地址的报文；

所述第一路由设备接收第二终端设备发送的第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址；

所述第一路由设备向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一路由设备接收第一终端设备发送的与第二终端设备进行通信的通信报文之前，所述方法还包括：

所述第一路由设备向与所述第一路由设备通信的预设VLAN内的至少一个路由设备发送发现消息，其中，所述预设VLAN包括第一VLAN和第二VLAN，所述发现消息包括所述第一路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一路由设备接收第一终端设备发送的请求与第二终端设备通信的通信报文之前，所述方法还包括：

所述第一路由设备接收与所述第一路由设备通信的位于预设VLAN的至少一个路由设备发送的发现消息；

所述第一路由设备根据所述至少一个路由设备的发现消息，记录所述至少一个路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一路由设备向与所述第一路由设备通信的位于第二VLAN的至少一个路由设备发送请求消息，包括：

所述第一路由设备向路由转发设备发送请求消息，以使所述路由转发设备向与该路由转发设备连接的位于第二VLAN的至少一个路由设备转发。

7.一种路由设备，其特征在于，所述路由设备包括：

通信报文接收模块，用于接收第一终端设备发送的与第二终端设备进行通信的通信报文，其中，所述通信报文包括所述第二终端设备的IP地址；

虚拟局域网确认模块，用于根据所述第二终端设备的IP地址确定所述第二终端设备所在的第二虚拟局域网VLAN，第二VLAN与所述第一终端设备所在的第一VLAN不同；

请求消息发送模块，用于若所述第二终端设备不属于与第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，向与所述第一路由设备通信的第二VLAN的至少一个路由设备发送请求消息，其中，所述请求消息包括所述第二终端设备的IP地址，以使所述至少一个路由设备根据请求消息，在第二VLAN中查找所述第二终端设备；

目的MAC确认模块，用于若所述至少一个路由设备中的第二路由设备与所述第二终端设备连接，所述第一路由设备接收第二路由设备发送的第二路由设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二路由设备的MAC地址；

第一发送模块，用于向所述第二路由设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

8.根据权利要求7所述的路由设备，其特征在于，还包括：

关系对应模块，用于若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，根据与所述第一路由设备连接的位于第二VLAN的终端设备的IP地址与MAC地址的对应关系获得所述第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址；

第二发送模块，用于向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

9.根据权利要求7所述的路由设备，其特征在于，还包括：

终端设备查找模块，用于若所述第二终端设备属于与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的终端设备，向与所述第一路由设备连接的第二VLAN内的至少一个终端设备广播携带有所述第二终端设备的IP地址的报文；

地址接收模块，用于接收第二终端设备发送的第二终端设备的MAC地址，并更新所述通信报文的目的MAC为所述第二终端设备的MAC地址；

第三发送模块，用于向所述第二终端设备发送携带有更新后的目的MAC的通信报文。

10.根据权利要求7所述的路由设备，其特征在于，还包括：发现协议发送模块，用于向与所述第一路由设备通信的位于预设VLAN的至少一个路由设备发送发现消息，其中，所述预设VLAN包括第一VLAN和第二VLAN，所述发现消息包括所述第一路由设备在所述预设VLAN的IP地址和MAC地址。