CN111555981A - 一种数据传输方法、交换机及存储介质 - Google Patents

一种数据传输方法、交换机及存储介质 Download PDF

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CN111555981A CN202010259023.XA CN202010259023A CN111555981A CN 111555981 A CN111555981 A CN 111555981A CN 202010259023 A CN202010259023 A CN 202010259023A CN 111555981 A CN111555981 A CN 111555981A
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Abstract

本发明公开了一种数据传输方法、交换机及存储介质,所述数据传输方法包括:接收发送设备发送的报文数据包,并根据接收端口号及所述报文数据包中的源MAC地址更新转发表;当三层交换机组装响应数据包时,根据响应数据包的目的MAC地址查找所述转发表,并获取对应的端口号;根据获取的端口号将所述响应数据包发送至所述发送设备。本发明通过在三层交换机发送数据包时查找交换机三层网络模块的转发表,并根据转发表将数据包发送至对应的端口,从而解决三层交换机端口与数据包适配的技术问题。

Description

一种数据传输方法、交换机及存储介质
技术领域
本发明涉及交换机应用领域,尤其涉及一种数据传输方法、交换机及存储介质。
背景技术
在现有的网络设备中,三层交换机可以配置MAC/IP地址,使得其他网络设备可以向该三层交换机的MAC/IP地址发送数据包;同时,该三层交换机也能够主动产生新的数据包,以发送至其他网络设备;与一般的主机设备不同的是,三层交换机的MAC/IP地址并没有绑定到其中的某一个端口,因此,三层交换机可以接收它内部任意一个端口的数据包,也可以向任意一个端口发送数据包。
例如,三层交换机有24个端口(1、2...23、24),主机设备可以通过端口1连接到交换机,并向交换机的MAC/IP地址发送数据包,交换机收到数据包之后,需要发送响应数据包给主机设备;由于,交换机的MAC/IP地址与其内部的端口未进行一对一的绑定,因此,在发送响应数据包时,也就无法确定从哪个端口发出数据包给主机设备。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术缺陷,本发明提供一种数据传输方法、交换机及存储介质,通过在三层交换机发送数据包时查找交换机三层网络模块的转发表,并根据转发表将数据包发送至对应的端口,从而解决三层交换机端口与数据包适配的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
第一方面,本发明提供一种数据传输方法,其中,所述数据传输方法包括以下步骤:
接收发送设备发送的报文数据包,并根据接收端口号及所述报文数据包中的源MAC地址更新转发表;
当三层交换机组装响应数据包时,根据响应数据包的目的MAC地址查找所述转发表,并获取对应的端口号;
根据获取的端口号将所述响应数据包发送至所述发送设备。
进一步地,所述接收发送设备发送的报文数据包,并根据接收端口号及所述报文数据包中的源MAC地址更新转发表,之前还包括:
预先设置所述转发表,并在所述转发表中设置用于存储数据项的存储空间。
进一步地,所述接收发送设备发送的报文数据包,并根据接收端口号及所述报文数据包中的源MAC地址更新转发表,具体包括以下步骤:
接收所述发送设备发送的报文数据包,并获取接收所述报文数据包的接收端口的端口号;
对所述报文数据包进行解析,并从所述报文数据包中获取所述源MAC地址;
根据所述端口号及所述源MAC地址更新所述转发表。
进一步地,所述根据所述端口号及所述源MAC地址更新所述转发表,具体包括以下步骤:
根据所述源MAC地址查找所述转发表中的数据项;
当查找到与所述源MAC地址对应的数据项时,则根据所述端口号及接收时间更新所述数据项;
当未查找到与所述源MAC地址对应的数据项时,则根据所述源MAC地址、所述端口号及接收时间建立新的数据项。
进一步地,所述当三层交换机组装响应数据包时,根据响应数据包的目的MAC地址查找所述转发表,并获取对应的端口号,具体包括以下步骤:
当所述三层交换机组装响应数据包时,解析所述响应数据包,并获取所述响应数据包的目的MAC地址;
根据所述目的MAC地址查找所述转发表中的数据项;
当查找到与所述目的MAC地址对应的数据项时,从查找到的数据项中获取对应的端口号。
进一步地,所述根据所述目的MAC地址查找所述转发表中的数据项,之后还包括:
当未查找到与所述目的MAC地址对应的数据项时,通过所有端口发送所述响应数据包。
进一步地,所述根据获取的端口号将所述响应数据包发送至所述发送设备,之后还包括:
删除所述转发表中预设时间段之前更新的数据项。
进一步地,所述数据项包括:所述发送设备的MAC地址、接收端口的端口号以及接收所述报文数据包的时间戳。
第二方面,本发明还提供一种交换机,其中,包括处理器,以及与所述处理器连接的存储器,所述存储器存储有数据传输程序,所述数据传输程序被所述处理器执行时用于实现如第一方面所述的数据传输方法的操作。
第三方面,本发明还提供一种存储介质,其中,所述存储介质存储有数据传输程序,所述数据传输程序被处理器执行时用于实现如第一方面所述的数据传输方法的操作。
本发明采用上述技术方案具有以下效果:
本发明通过在三层交换机发送数据包时查找交换机三层网络模块的转发表,并根据转发表将数据包发送至对应的端口,从而解决三层交换机端口与数据包适配的技术问题。
附图说明
图1是本发明实施例中数据传输方法的流程图。
图2是本发明实施例中交换机收到报文数据包时更新转发表的处理流程图。
图3是本发明实施例中交换机对响应数据包选择发送端口的处理流程图。
图4是本发明实施例中交换机删除转发表中数据项的处理流程图。
图5是本发明实施例中交换机的功能原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例一
本实施例提供一种数据传输方法,所述数据传输方法应用于三层交换机中,所述三层交换机具有部分路由器功能的交换机,工作在OSI网络标准模型的第三层:网络层;所述三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换,能够在一次路由的情况下,实现多次转发的功能。
本实施例通过在三层交换机发送数据包时查找交换机三层网络模块的转发表,并根据转发表将数据包发送至对应的端口,从而解决三层交换机端口与数据包适配的技术问题。
如图1所示,在本实施例的一种实现方式当中,所述数据传输方法包括以下步骤:
步骤S100,接收发送设备发送的报文数据包,并根据接收端口号及所述报文数据包中的源MAC地址更新转发表。
在本实施例中,在所述三层交换机接收报文数据包之前,还需要预先设置用于存储MAC地址、交换机端口号以及时间戳的转发表的存储空间,其中,所述MAC地址为报文数据包中的源MAC地址,通过该源MAC地址即可查询得到相应的发送设备;而所述交换机端口号为所述三层交换机接收所述报文数据包的端口号,通过所述端口号即可查询得到相应的接收端口;而所述时间戳则为所述三层交换机接收所述报文数据包的具体时间。
在设置所述转发表时,需要根据预设数据格式来定义所述转发表,其中,所述转发表中包括多个数据项,每一个数据项的数据格式(即所述预设数据格式)为:地址MAC-n、交换机端口P-n、时间戳T-n。
具体地,在所述转发表中,每一个数据项所表示的意义为:表示在T-n时刻,从交换机的P-n端口接收到发送设备为MAC-n的报文数据包;因此,通过所述转发表中的数据项即可查询得到相应的发送设备、端口号以及数据包接收时间等信息;而在所述三层交换机组装和发送响应数据包时,根据所述转发表中的数据项,可将所述响应数据包由原来端口发送至原来设备(即将所述响应数据包由原路径返回至原来的发送设备)。
在本实施例中,所述转发表可设置为以下数据集合:
Figure BDA0002438574370000061
Figure BDA0002438574370000071
通过设置所述转发表,在所述三层交换机接收到所述发送设备发送的报文数据包时,可实时对所述转发表中的数据项进行更新,从而在所述三层交换机组装和发送响应数据包时,可根据所述转发表中的数据项查询得到相应的发送路径。
即所述步骤S100之前,还包括以下步骤:
步骤S001,预先设置所述转发表,并在所述转发表中设置用于存储数据项的存储空间。
在本实施例中,在设置所述转发表之后,若所述三层交换机接收到所述发送设备发送的报文数据包,则获取接收所述报文数据包的接收端口的端口号;同时,所述三层交换机还会对所述报文数据包进行解析,并从所述报文数据包中获取所述源MAC地址信息,可根据接收所述报文数据包的端口号及源MAC地址对所述转发表中相应的数据项进行更新。
即所述步骤S100具体包括以下步骤:
步骤S110,接收所述发送设备发送的报文数据包,并获取接收所述报文数据包的接收端口的端口号;
步骤S120,对所述报文数据包进行解析,并从所述报文数据包中获取所述源MAC地址;
步骤S130,根据所述端口号及所述源MAC地址更新所述转发表。
具体地,在对所述转发表中的数据项进行更新时,所述三层交换机则会根据所述源MAC地址查找所述转发表中对应的数据项,当查找到与所述源MAC地址对应的数据项时,则根据所述端口号及接收时间更新所述数据项;当未查找到与所述源MAC地址对应的数据项时,则根据所述源MAC地址、所述端口号及接收时间建立新的数据项;在建立新的数据项时,可根据上述预设数据格式进行设置。
即所述步骤S130具体包括以下步骤:
步骤S131,根据所述源MAC地址查找所述转发表中的数据项;
步骤S132,当查找到与所述源MAC地址对应的数据项时,则根据所述端口号及接收时间更新所述数据项;
步骤S133,当未查找到与所述源MAC地址对应的数据项时,则根据所述源MAC地址、所述端口号及接收时间建立新的数据项。
本实施例通过对报文数据包进行解析,并根据解析得到的源MAC地址和端口号对转发表进行更新,使得所述三层交换机可以及时地记录发送数据包的发送路径,从而在所述三层交换机组装和发送响应数据包时,能够自动将响应数据包由原路径返回至相应的发送设备。
如图1所示,在本实施例的一种实现方式当中,所述数据传输方法还包括以下步骤:
步骤S200,当三层交换机组装响应数据包时,根据响应数据包的目的MAC地址查找所述转发表,并获取对应的端口号。
在本实施例中,当所述三层交换机组装和发送响应数据包时,按照原来的发送路径,将所述响应数据包由原路径返回至所述发送设备。
在更新所述转发表之后,所述三层交换机组装响应数据包;解析所述响应数据包,并获取所述响应数据包的目的MAC地址;一般情况下,所述响应数据包是针对所述报文数据包进行反馈的数据包,因此,所述响应数据包的接收者为所述发送设备,其中的目的地址也就是所述发送设备的MAC地址。
在解析及获取到所述响应数据包中的目的地址之后,所述三层交换机则会根据所述目的MAC地址查找所述转发表中的数据项;由于,所述目的MAC地址为所述发送设备的MAC地址,因此,可通过所述转发表查询与所述发送设备对应的数据项;在查询所述转发表中的数据项时,若查找到与所述目的MAC地址对应的数据项,则从查找到的数据项中获取对应的端口号,以根据所述端口号将所述响应数据包转发至原来的发送设备;若未查找到与所述目的MAC地址对应的数据项,则通过所有端口发送所述响应数据包,这样一来,与所述三层交换机连接的所有设备都能接收转发的所述响应数据包。
即所述步骤S200具体包括以下步骤:
步骤S210,当所述三层交换机组装响应数据包时,解析所述响应数据包,并获取所述响应数据包的目的MAC地址;
步骤S220,根据所述目的MAC地址查找所述转发表中的数据项;
步骤S230,当查找到与所述目的MAC地址对应的数据项时,从查找到的数据项中获取对应的端口号;
步骤S240,当未查找到与所述目的MAC地址对应的数据项时,通过所有端口发送所述响应数据包。
本实施例通过组装响应数据包,并对响应数据包中的目的MAC地址进行解析,以及通过该目的MAC地址查询转发表中的数据项,从而得到与所述目的MAC地址对应的端口号,以使三层交换机能够按照发送路径将所述响应数据包进行原路返回。
如图1所示,在本实施例的一种实现方式当中,所述数据传输方法还包括以下步骤:
步骤S300,根据获取的端口号将所述响应数据包发送至所述发送设备。
在本实施例中,在查找到与所述目的MAC地址对应的数据项后,即可根据所述数据项中的端口号信息,将所述响应数据包发送至原来的发送设备,即将所述响应数据包按照发送路径返回至原来的发送设备;这样,在三层交换机的MAC/IP地址未与端口绑定的情况下,能够确定发送的数据包由哪个端口接收,并确定响应的数据包由哪个端口原路径返回,从而实现快速响应的过程。
具体地,在本实施例中,发送的报文数据包中总是包含接收者MAC地址(即目的MAC地址)和发送者MAC地址(即所述三层交换机的MAC地址),本实施例利用这一特点,在所述三层交换机收到报文数据包时,记录所述三层交换机的端口号,以及记录所述报文数据包中的发送者MAC地址,并将记录的数据更新到所述转发表中。
当所述三层交换机需要发送响应数据包时,所述响应数据包中的接收者MAC地址(即目的MAC地址)则为发送设备的MAC地址,通过在所述转发表中查找与该MAC地址对应的交换机端口号,可通过该交换机端口将所述响应数据包发送至原来的发送设备;如果查找不到对应的端口号,则通过所有的端口将所述响应数据包转发出去。
其原理就是:发送设备MAC-1发出的报文数据包从交换机端口P-1输入,则所述三层交换机可将接收者为MAC-1的报文从端口P-1输出至发送设备MAC-1。
在另外的实施例中,为了避免不活跃的发送设备的数据项占用所述三层交换机的内存,所述三层交换机则会每隔一定时间(例如,10秒)执行一次删除的操作,即删除预设时间段(例如,300秒)之前的被更新的数据项;简而言之,当所述转发表中的一个数据项被更新后,若该数据项在300秒内未被再次更新,则该数据项会被删除,以避免其占用内存。
即在本实施例的另一种实现方式当中,所述数据传输方法还包括以下步骤:
步骤S400,删除所述转发表中预设时间段之前更新的数据项。
以下通过实际应用对本实施例进行具体说明:
本实施例在实际应用时主要包括更新转发表、转发数据包以及删除转发表数据项这三个过程。
如图2所示,在更新转发表时,主要包括以下步骤:
步骤S11,交换机端口P-n接收发送者为MAC-n的数据包(报文数据包);
步骤S12,查找转发表,并判断是否在转发表中找到MAC-n的数据项;若为是,则执行步骤S13;若为否,则执行步骤S14;
步骤S13,更新数据项中对应的交换机端口编号为P-n,更新数据项中对应的时间戳为当前时间T;
步骤S14,在转发表中添加一条新数据:MAC-n、交换机端口编号P-n、当前时间T。
此过程为更新转发表及确定发送设备的发送路径,从而方便后续从转发表中查找到该路径,并将响应数据包由该路径返回至原来的发送设备。
如图3所示,在所述三层交换机响应和发送数据包时,主要包括以下步骤:
步骤S21,准备发出接收者为MAC-n的数据包(响应数据包);
步骤S22,查找转发表,并判断是否在转发表中找到MAC-n的数据项;若为是,则执行步骤S23;若为否,则执行步骤S24;
步骤S23,从数据项对应的交换机端口P-n发出数据包;
步骤S24,从所有交换机端口发出数据包。
此过程为查找转发表及确定响应数据包的反馈路径,通过查找转发表中的数据项,将响应数据包由该路径返回至原来的发送设备,使原来的发送设备能够快速接收响应数据。
如图4所示,在删除转发表数据项时,主要包括以下步骤:
步骤S31,设置每隔10秒执行一次,n等于1;
步骤S32,判断是否在转发表中找到第n项数据;若为是,则执行步骤S33;若为否,则执行步骤S37;
步骤S33,比较当前时间T与数据项中的时间戳T-n;
步骤S34,判断T减去T-n是否大于300秒;若为是,则执行步骤S35;若为否,则执行步骤S36;
步骤S35,删除该数据项;
步骤S36,将n递增1,并执行步骤步骤S32;
步骤S37,结束。
值得一提的是,在上述处理过程当中,发送数据包以及删除转发表数据项的过程不分先后,可先发送数据包,后删除转发表数据项;也可先删除转发表数据项,后发送数据包。
本实施例通过在三层交换机发送数据包时查找交换机三层网络模块的转发表,并根据转发表将数据包发送至对应的端口,从而解决三层交换机端口与数据包适配的技术问题。
实施例二
如图5所示,本实施例提供一种交换机,其中,包括处理器10,以及与所述处理器10连接的存储器20,所述存储器20存储有数据传输程序,所述数据传输程序被所述处理器10执行时用于实现如实施例一所述的数据传输方法的操作;具体如上所述。
实施例三
本实施例提供一种存储介质,其中,所述存储介质存储有数据传输程序,所述数据传输程序被处理器执行时用于实现如实施例一所述的数据传输方法的操作;具体如上所述。
综上所述,本发明通过在三层交换机发送数据包时查找交换机三层网络模块的转发表,并根据转发表将数据包发送至对应的端口,从而解决三层交换机端口与数据包适配的技术问题。
当然,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器,控制器等)来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中,所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据传输方法,其特征在于,所述数据传输方法包括以下步骤:
接收发送设备发送的报文数据包,并根据接收端口号及所述报文数据包中的源MAC地址更新转发表;
当三层交换机组装响应数据包时,根据响应数据包的目的MAC地址查找所述转发表,并获取对应的端口号;
根据获取的端口号将所述响应数据包发送至所述发送设备。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,所述接收发送设备发送的报文数据包,并根据接收端口号及所述报文数据包中的源MAC地址更新转发表,之前还包括:
预先设置所述转发表,并在所述转发表中设置用于存储数据项的存储空间。
3.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,所述接收发送设备发送的报文数据包,并根据接收端口号及所述报文数据包中的源MAC地址更新转发表,具体包括以下步骤:
接收所述发送设备发送的报文数据包,并获取接收所述报文数据包的接收端口的端口号;
对所述报文数据包进行解析,并从所述报文数据包中获取所述源MAC地址;
根据所述端口号及所述源MAC地址更新所述转发表。
4.根据权利要求3所述的数据传输方法,其特征在于,所述根据所述端口号及所述源MAC地址更新所述转发表,具体包括以下步骤:
根据所述源MAC地址查找所述转发表中的数据项;
当查找到与所述源MAC地址对应的数据项时,则根据所述端口号及接收时间更新所述数据项;
当未查找到与所述源MAC地址对应的数据项时,则根据所述源MAC地址、所述端口号及接收时间建立新的数据项。
5.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,所述当三层交换机组装响应数据包时,根据响应数据包的目的MAC地址查找所述转发表,并获取对应的端口号,具体包括以下步骤:
当所述三层交换机组装响应数据包时,解析所述响应数据包,并获取所述响应数据包的目的MAC地址;
根据所述目的MAC地址查找所述转发表中的数据项;
当查找到与所述目的MAC地址对应的数据项时,从查找到的数据项中获取对应的端口号。
6.根据权利要求5所述的数据传输方法,其特征在于,所述根据所述目的MAC地址查找所述转发表中的数据项,之后还包括:
当未查找到与所述目的MAC地址对应的数据项时,通过所有端口发送所述响应数据包。
7.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,所述根据获取的端口号将所述响应数据包发送至所述发送设备,之后还包括:
删除所述转发表中预设时间段之前更新的数据项。
8.根据权利要求2所述的数据传输方法,其特征在于,所述数据项包括:所述发送设备的MAC地址、接收端口的端口号以及接收所述报文数据包的时间戳。
9.一种交换机,其特征在于,包括处理器,以及与所述处理器连接的存储器,所述存储器存储有数据传输程序,所述数据传输程序被所述处理器执行时用于实现如权利要求1-8任一项所述的数据传输方法的操作。
10.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质存储有数据传输程序,所述数据传输程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-8任一项所述的数据传输方法的操作。
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