CN112311680B - 一种报文转发方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种报文转发方法及装置，该方法应用于支持二层转发和三层转发的交换设备，该方法包括：接收业务报文；在确定出业务报文的转发方式为三层转发时，确定业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的ARP表项；从FDB表中，查找该ARP表项中的索引对应的FDB表项；根据查找到的FDB表项中的MAC地址，将业务报文封装为二层业务报文；通过查找到的FDB表项中的接口转发二层业务报文。在本申请实施例中，对于发往同一MAC地址和同一VLAN的设备的业务报文，不管是采用二层转发流程，还是采用三层转发流程，交换设备均可以保证出接口的一致性。

Description

一种报文转发方法及装置

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及装置。

背景技术

对于网络中支持二层转发和三层转发的交换设备而言，在接收到业务报文后，判断该业务报文的目的媒体接入控制(Media Access Control，MAC)地址是否为自己的MAC地址；若判断结果为否，则交换设备确定该业务报文的转发方式为二层转发；交换设备从本地的转发数据库(Forwarding Database，FDB)表中，查找包括有该业务报文的目的MAC地址和该业务报文中携带的虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN标识的FDB表项，并通过查找到的FDB表项中的接口转发该业务报文。

若判断结果为是，则交换设备确定该业务报文的转发方式为三层转发；交换设备基于最长前缀匹配原则，从本地的路由表(包括主机路由表、网段路由表等)中，查找与该业务报文的目的互联网协议(Internet Protocol，IP)地址相匹配的路由表项，并根据查找到的路由表项中的下一跳信息，继续从地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)表中，查找下一跳信息中包括的IP地址对应的ARP表项，将查找到的ARP表项确定为下一跳信息所关联的ARP表项；根据查找到的ARP表项中的MAC地址，将该业务报文封装为二层业务报文，通过下一跳信息所关联的ARP表项中的接口转发二层业务报文。

在上述转发流程中，对于同一个MAC地址和同一个VLAN，由于FDB表中相应的FDB表项中的接口的更新方式，与相应的ARP表项中的接口的更新方式不同，很容易出现采用二层转发流程或者三层转发流程转发携带有该MAC地址和该VLAN的业务报文时的出接口不一致的问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种报文转发方法及装置。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种报文转发方法，所述方法应用于支持二层转发和三层转发的交换设备，所述方法包括：

接收业务报文；

在确定出所述业务报文的转发方式为三层转发时，确定所述业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的ARP表项，其中，所述ARP表项中包括有FDB表项的索引，所述索引为FDB表中包括有所述业务报文的目的MAC地址和所述业务报文中携带的VLAN标识的FDB表项的索引；

从所述FDB表中，查找所述索引对应的FDB表项；

根据查找到的FDB表项中的MAC地址，将所述业务报文封装为二层业务报文；

通过查找到的FDB表项中的接口转发所述二层业务报文。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种报文转发装置，所述装置应用于支持二层转发和三层转发的交换设备，所述装置包括：

接收模块，用于接收业务报文；

第一确定模块，用于确定所述业务报文的转发方式；

第二确定模块，用于在所述第一确定模块确定出所述业务报文的转发方式为三层转发时，确定所述业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的ARP表项，其中，所述ARP表项中包括有FDB表项的索引，所述索引为FDB表中包括有所述业务报文的目的MAC地址和所述业务报文中携带的VLAN标识的FDB表项的索引；

第一查找模块，用于从所述FDB表中，查找所述索引对应的FDB表项；

封装模块，用于根据所述第一查找模块查找到的FDB表项中的MAC地址，将所述业务报文封装为二层业务报文；

第一转发模块，用于通过所述第一查找模块查找到的FDB表项中的接口转发所述封装模块封装的二层业务报文。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本申请实施例中，交换设备在接收到业务报文后，在确定出业务报文的转发方式为三层转发时，确定出的业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的ARP表项中包括有FDB表项的索引，后续直接从FDB表中查找该索引对应的FDB表项，根据查找到的FDB表项中的MAC地址，将业务报文封装为二层业务报文；最终通过查找到的FDB表项中的接口转发二层业务报文。

可见，在这种三层转发的转发流程中，交换设备最终也是依据二层转发流程中使用的FDB表中的相关FDB表项中的接口，将二层业务报文转发出去的，这样一来，对于发往同一MAC地址和同一VLAN的设备的业务报文，不管是采用二层转发流程，还是采用三层转发流程，交换设备均可以保证出接口的一致性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本申请的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种报文转发方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种报文转发装置的结构示意图。

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”。

接下来对本申请实施例进行详细说明。

本申请实施例提供了一种报文转发方法，该方法应用于交换设备，如图1所示，该方法可以包括如下步骤：

S11、接收业务报文。

S12、在确定出业务报文的转发方式为三层转发时，确定业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的ARP表项。

在本步骤中，ARP表项中包括有FDB表项的索引，该索引为FDB表中包括有业务报文的目的MAC地址和业务报文中携带的VLAN标识的FDB表项的索引。

S13、从FDB表中，查找索引对应的FDB表项。

S14、根据查找到的FDB表项中的MAC地址，将业务报文封装为二层业务报文。

S15、通过查找到的FDB表项中的接口转发二层业务报文。

具体地，在上述步骤S12中，交换设备确定业务报文的转发方式的具体确定过程与现有技术中确定业务报文的转发方式的确定方式相同，即，交换设备判断业务报文的目的MAC地址是否为自己的MAC地址，在判断结果为是时，确定业务报文的转发方式为三层转发；在判断结果为否时，确定业务报文的转发方式为二层转发。

交换设备在确定出业务报文的转发方式为二层转发时，具体的转发过程与现有技术中的二层转发过程相同，即，交换设备从FDB表中，查找包括有业务报文的目的MAC地址和业务报文中携带的VLAN标识的FDB表项；通过查找到的FDB表项中的接口转发业务报文。

在上述步骤S12中，交换设备确定业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的ARP表项的具体确定过程，仍然与现有技术中三层转发流程中的相关确定过程相同，即，交换设备基于最长前缀匹配原则，从本地的路由表(包括主机路由表、网段路由表等)中，查找与业务报文的目的IP地址相匹配的路由表项，并根据查找到的路由表项中的下一跳信息，继续从ARP表中，查找下一跳信息中包括的IP地址对应的ARP表项，将查找到的ARP表项确定为下一跳信息所关联的ARP表项。

与现有技术不同的是，在本申请实施例中，下一跳信息所关联的ARP表项中不再保存MAC地址和接口，而是保存的FDB表项的索引，此索引实际上是FDB表中包括有业务报文的目的MAC地址和业务报文中携带的VLAN标识的FDB表项的索引，这样一来，交换设备可以依据此索引执行上述步骤S13～步骤S15，从而实现最终使用FDB表中的相关FDB表项中的接口，将相应的二层业务报文转发出去，以实现不管采用二层转发流程，还是采用三层转发流程，均能保证出接口的一致性。

需要说明的是，上述ARP表项是交换设备通过以下方式生成的：

交换设备在学习到上述目的MAC地址和上述VLAN标识后，从FDB表中，查找包括有上述目的MAC地址和上述VLAN标识的FDB表项的索引；

生成包括有学习到的上述目的IP地址、上述目的MAC地址、查找到的索引和学习到上述目的MAC地址时学习到的接口的APR表项。

进一步需要说明的是，在现有技术中，针对采用二层转发流程或者三层转发流程转发发往同一MAC地址和同一VLAN的设备的业务报文时出现的出接口不一致的问题，通常需要使用专门的维护软件进行出接口一致性的维护，具体的维护流程如下：在检测到FDB表中包括该MAC地址和该VLAN的FDB表项中的接口发生变化时，对相应的ARP表项中的接口进行同步操作。

但是，这种维护方式，不仅维护成本较高，还会存在以下问题：

1、使用软件进行同步维护，会消耗较多的中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)资源。

2、通过软件感知MAC地址对应的接口是否发生变化，通常需要消耗一定的时间，这样一来，在MAC地址对应的接口发生变化时，很容易出现软件还未及时感知到，交换设备已通过原有APR表项中的接口转发业务报文，导致出现转发不通的问题。

3、即使软件已感知到MAC地址对应的接口发生变化，但执行相关同步操作也需要一定的时间，仍然会出现转发不通的问题。

在本申请实施例中，针对上述维护方式存在的问题，也提供了一种新的维护方式，无需使用专门的软件进行维护，大大节省了维护成本、减少CPU资源的消耗等，具体的方案如下：

交换设备在生成上述ARP表项之后，将生成的APR表项与包括有上述目的MAC地址和上述VLAN标识的FDB表项进行关联；并不对包括有上述目的MAC地址和上述VLAN标识的FDB表项进行老化操作；

在生成的APR表项的老化时间到达后，对包括有上述目的MAC地址和上述VLAN标识的FDB表项进行老化操作。

对于没有关联的FDB表项，交换设备一直执行原有的老化操作。

更进一步地，在本申请实例中，交换设备在执行完上述步骤S14之后，还执行以下操作：

在监测到新学习到的目的MAC地址对应的接口与查找到的FDB表项中的接口不一致时，将查找到的FDB表项中的接口修改为新学习到的接口。

在这种修改方式中，由于相关的ARP表项中保存的是该FDB表项的索引，所以，可以实现无感知更新三层转发流程中的出接口。

由以上技术方案可以看出，在本申请实施例中，交换设备在接收到业务报文后，在确定出业务报文的转发方式为三层转发时，确定出的业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的ARP表项中包括有FDB表项的索引，后续直接从FDB表中查找该索引对应的FDB表项，根据查找到的FDB表项中的MAC地址，将业务报文封装为二层业务报文；最终通过查找到的FDB表项中的接口转发二层业务报文。

可见，在这种三层转发的转发流程中，交换设备最终也是依据二层转发流程中使用的FDB表中的相关FDB表项中的接口，将二层业务报文转发出去的，这样一来，对于发往同一MAC地址和同一VLAN的设备的业务报文，不管是采用二层转发流程，还是采用三层转发流程，交换设备均可以保证出接口的一致性，后续也无需专门的软件维护出接口的一致性，大大节省了维护成本。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种报文转发装置，所述装置应用于支持二层转发和三层转发的交换设备，其结构示意图如图2所示，具体包括：

接收模块21，用于接收业务报文；

第一确定模块22，用于确定所述业务报文的转发方式；

第二确定模块23，用于在所述第一确定模块确定出所述业务报文的转发方式为三层转发时，确定所述业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的地址解析协议ARP表项，其中，所述ARP表项中包括有转发数据库FDB表项的索引，所述索引为FDB表中包括有所述业务报文的目的MAC地址和所述业务报文中携带的虚拟局域网VLAN标识的FDB表项的索引；

第一查找模块24，用于从所述FDB表中，查找所述索引对应的FDB表项；

封装模块25，用于根据所述第一查找模块24查找到的FDB表项中的MAC地址，将所述业务报文封装为二层业务报文；

第一转发模块26，用于通过所述第一查找模块24查找到的FDB表项中的接口转发所述封装模块25封装的二层业务报文。

优选地，所述装置还包括：

第二查找模块(图2中未示出)，用于在接收业务报文之后，在所述第一确定模块22确定出所述业务报文的转发方式为二层转发时，从所述FDB表中，查找包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项；

第二转发模块(图2中未示出)，用于通过所述第二查找模块查找到的FDB表项中的接口转发所述业务报文。

优选地，所述第一确定模块22，具体用于：

判断所述业务报文的目的MAC地址是否为自己的MAC地址；

在判断结果为是时，确定所述业务报文的转发方式为三层转发；

在判断结果为否时，确定所述业务报文的转发方式为二层转发。

优选地，所述装置还包括：

第三查找模块(图2中未示出)，用于在学习到所述目的MAC地址和所述VLAN标识后，从所述FDB表中，查找包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项的索引；

生成模块(图2中未示出)，用于生成包括有学习到的所述目的IP地址、所述目的MAC地址、查找到的索引和学习到所述目的MAC地址时学习到的接口的APR表项。

优选地，所述装置还包括：

关联模块(图2中未示出)，用于将生成的APR表项与包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行关联；

老化模块(图2中未示出)，用于在所述关联模块执行完关联操作后，不对包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行老化操作；以及在生成的APR表项的老化时间到达后，对包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行老化操作。

优选地，所述装置还包括：

修改模块(图2中未示出)，用于在所述第一转发模块转发完所述二层业务报文后，若监测到新学习到的所述目的MAC地址对应的接口与查找到的FDB表项中的接口不一致，则将查找到的FDB表项中的接口修改为新学习到的接口。

由以上技术方案可以看出，在本申请实施例中，交换设备在接收到业务报文后，在确定出业务报文的转发方式为三层转发时，确定出的业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的ARP表项中包括有FDB表项的索引，后续直接从FDB表中查找该索引对应的FDB表项，根据查找到的FDB表项中的MAC地址，将业务报文封装为二层业务报文；最终通过查找到的FDB表项中的接口转发二层业务报文。

可见，在这种三层转发的转发流程中，交换设备最终也是依据二层转发流程中使用的FDB表中的相关FDB表项中的接口，将二层业务报文转发出去的，这样一来，对于发往同一MAC地址和同一VLAN的设备的业务报文，不管是采用二层转发流程，还是采用三层转发流程，交换设备均可以保证出接口的一致性，后续也无需专门的软件维护出接口的一致性，大大节省了维护成本。

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 (12)

1.一种报文转发方法，其特征在于，所述方法应用于支持二层转发和三层转发的交换设备，所述方法包括：

接收业务报文；

在确定出所述业务报文的转发方式为三层转发时，确定所述业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的地址解析协议ARP表项，其中，所述ARP表项中包括有转发数据库FDB表项的索引，所述索引为FDB表中包括有所述业务报文的目的MAC地址和所述业务报文中携带的虚拟局域网VLAN标识的FDB表项的索引；

从所述FDB表中，查找所述索引对应的FDB表项；

根据查找到的FDB表项中的MAC地址，将所述业务报文封装为二层业务报文；

通过查找到的FDB表项中的接口转发所述二层业务报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收业务报文之后，所述方法还包括：

在确定出所述业务报文的转发方式为二层转发时，从所述FDB表中，查找包括有所述目的媒体接入控制MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项；

通过查找到的FDB表项中的接口转发所述业务报文。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定所述业务报文的转发方式：

判断所述业务报文的目的MAC地址是否为自己的MAC地址；

在判断结果为是时，确定所述业务报文的转发方式为三层转发；

在判断结果为否时，确定所述业务报文的转发方式为二层转发。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在学习到所述目的MAC地址和所述VLAN标识后，从所述FDB表中，查找包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项的索引；

生成包括有学习到的所述目的IP地址、所述目的MAC地址、查找到的索引和学习到所述目的MAC地址时学习到的接口的APR表项。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将生成的APR表项与包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行关联；并不对包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行老化操作；

在生成的APR表项的老化时间到达后，对包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行老化操作。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过查找到的FDB表项中的出接口转发所述二层业务报文后，所述方法还包括：

在监测到新学习到的所述目的MAC地址对应的接口与查找到的FDB表项中的接口不一致时，将查找到的FDB表项中的接口修改为新学习到的接口。

7.一种报文转发装置，其特征在于，所述装置应用于支持二层转发和三层转发的交换设备，所述装置包括：

接收模块，用于接收业务报文；

第一确定模块，用于确定所述业务报文的转发方式；

第二确定模块，用于在所述第一确定模块确定出所述业务报文的转发方式为三层转发时，确定所述业务报文的目的IP地址对应的下一跳信息所关联的地址解析协议ARP表项，其中，所述ARP表项中包括有转发数据库FDB表项的索引，所述索引为FDB表中包括有所述业务报文的目的MAC地址和所述业务报文中携带的虚拟局域网VLAN标识的FDB表项的索引；

第一查找模块，用于从所述FDB表中，查找所述索引对应的FDB表项；

封装模块，用于根据所述第一查找模块查找到的FDB表项中的MAC地址，将所述业务报文封装为二层业务报文；

第一转发模块，用于通过所述第一查找模块查找到的FDB表项中的接口转发所述封装模块封装的二层业务报文。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二查找模块，用于在接收业务报文之后，在所述第一确定模块确定出所述业务报文的转发方式为二层转发时，从所述FDB表中，查找包括有所述目的媒体接入控制MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项；

第二转发模块，用于通过所述第二查找模块查找到的FDB表项中的接口转发所述业务报文。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

判断所述业务报文的目的MAC地址是否为自己的MAC地址；

在判断结果为是时，确定所述业务报文的转发方式为三层转发；

在判断结果为否时，确定所述业务报文的转发方式为二层转发。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三查找模块，用于在学习到所述目的MAC地址和所述VLAN标识后，从所述FDB表中，查找包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项的索引；

生成模块，用于生成包括有学习到的所述目的IP地址、所述目的MAC地址、查找到的索引和学习到所述目的MAC地址时学习到的接口的APR表项。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

关联模块，用于将生成的APR表项与包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行关联；

老化模块，用于在所述关联模块执行完关联操作后，不对包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行老化操作；以及在生成的APR表项的老化时间到达后，对包括有所述目的MAC地址和所述VLAN标识的FDB表项进行老化操作。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

修改模块，用于在所述第一转发模块转发完所述二层业务报文后，若监测到新学习到的所述目的MAC地址对应的接口与查找到的FDB表项中的接口不一致，则将查找到的FDB表项中的接口修改为新学习到的接口。

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