CN102571610A

CN102571610A - 一种报文转发方法和边缘设备

Info

Publication number: CN102571610A
Application number: CN2012100539268A
Authority: CN
Inventors: 宋小恒; 郑国良
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明提供了一种报文转发方法和边缘设备，边缘设备的低规格接口板接收到用户侧发送给远端站点的报文，查询自身的媒体接入控制(MAC)硬件表，在未命中时，将该报文传输给边缘设备的高规格接口板，从其环回口发送出去；边缘设备的高规格接口板接收到从环回口发送后且再次进入的报文，查询自身的MAC硬件表，在命中时，根据自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文发送给远端站点。应用本发明方案，由于可以将低规格接口板和高规格接口板混合使用，但同样可以正确转发报文，可以大大节约资源。

Description

一种报文转发方法和边缘设备

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种报文转发方法和边缘设备。

背景技术

现有技术中，可利用公网将若干私网互联，私网和私网之间可以更加安全、方便地通信。当然，私网侧的报文要进入公网，或者公网侧的报文要进入私网则是通过边缘设备来转发的。

边缘设备中有主控板和若干接口板，每个接口板上都有媒体接入控制(MAC)硬件表，接口板就是通过自身的MAC硬件表来转发报文的。不同规格的接口板，其MAC硬件表的容量也不同。低规格接口板的MAC硬件表容量小，可保存较少的MAC地址。高规格接口板的MAC硬件表容量大，可保存较多的MAC地址。

但某些应用场景中，比如：网络系统中有大量的MAC地址，边缘设备必须维护所有的MAC地址，并且要求全局同步，才能正确地转发报文。这种情况下，边缘设备的所有接口板必须保存同样数量的MAC地址。由于网络系统中MAC数量很多，低规格接口板的MAC硬件表容量又小，因此只能将边缘设备中所有接口板都配置成高规格接口板才能满足需求。这样一来，势必会丢弃边缘设备原有的低规格接口板，造成严重的资源浪费。

发明内容

本发明提供了一种报文转发方法和边缘设备，可以混合使用低规格接口板和高规格接口板，达到节约资源的目的。

针对上述第一个发明目的，本发明提出的技术方案为：

一种报文转发方法，该方法包括：

边缘设备的第一接口板接收到用户侧发送给远端站点的报文，利用该报文查询第一接口板自身的媒体接入控制MAC硬件表，所述第一接口板与用户侧相连，其自身的MAC硬件表用于保存本地站点的MAC地址，在未命中时，将该报文传输给边缘设备的第二接口板，从第二接口板的环回口发送出去；

边缘设备的第二接口板接收到从环回口发送后且再次进入的报文，利用该报文查询第二接口板自身的MAC硬件表，所述第二接口板自身的MAC硬件表用于保存本地站点和远端站点的MAC地址，在命中时，根据所述第二接口板自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文发送给远端站点。

针对上述第二个发明目的，本发明提出的技术方案为：

一种边缘设备，包括主控板和接口板，所述接口板包括：第一接口板和第二接口板；

所述第一接口板，在接收到用户侧发送给远端站点的报文时，利用该报文查询第一接口板自身的媒体接入控制MAC硬件表，所述第一接口板与用户侧相连，自身的MAC硬件表用于保存本地站点的MAC地址，在未命中时，将该报文传输给第二接口板；

所述第二接口板，将来自第一接口板的报文从环回口发送出去，接收到从环回口发送后且再次进入的报文时，利用该报文查询第二接口板自身的MAC硬件表，所述第二接口板与公网侧相连，其自身的MAC硬件表用于保存本地站点和远端站点的MAC地址，在命中时，根据所述第二接口板自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文发送给远端站点。

本发明提供一种报文转发方法和边缘设备，将第一接口板和第二接口板混合使用，第一接口板的MAC硬件表只保存本地站点的MAC地址，第二接口板的MAC硬件表保存本地站点和远端站点的MAC地址。当用户侧报文要发送给公网侧时，没命中第一接口板MAC硬件表时，利用第二接口板环回口的作用来再次查找第二接口板MAC硬件表，正确地转发报文，从而实现第一、第二接口板的混合使用，大大节约资源。

附图说明

图1是本发明提出的边缘设备结构示意图。

图2是本发明实施例中以太网连接虚拟化(EVI)网络的示意图。

图3是本发明实施例中边缘设备的内部结构示意图。

图4是边缘设备中各接口板保存MAC地址的一个示例图。

具体实施方式

本发明提出一种报文转发方法，不需要在边缘设备中全部配置高规格的第二接口板，而是将原有的低规格的第一接口板和高规格的第二接口板混合使用，并且同样可以正确地转发报文，达到节约资源的目的。

如图1所示，假设本发明的边缘设备包括主控板101、低规格接口板102和高规格接口板103。其中，主控板101作为边缘设备系统的控制中心，其功能属于现有技术，此处不详细介绍。另外，为描述方便，以下实施例中所述低规格接口板就是指第一接口板，高规格接口板就是指第二接口板。

低规格接口板102在接收到用户侧发送给远端站点的报文时，利用该报文查询低规格接口板自身的MAC硬件表，低规格接口板自身的MAC硬件表用于保存本地站点的MAC地址，在未命中时，将该报文传输给高规格接口板103。

高规格接口板103将来自低规格接口板102的报文从环回口发送出去，接收到从环回口发送后且再次进入的报文时，利用该报文查询高规格接口板103自身的MAC硬件表，所述高规格接口板103自身的MAC硬件表用于保存本地站点和远端站点的MAC地址，在命中时，根据高规格接口板103自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文发送给远端站点。

也就是说，本发明的技术方案可以这样实现：

在边缘设备中混合使用低规格接口板和高规格接口板，每个接口板中都含有自身的MAC硬件表。其中，低规格接口板的MAC硬件表保存本地站点的MAC地址，高规格接口板的MAC硬件表保存本地站点和远端站点的MAC地址。当低规格接口板接收到用户侧发送给远端站点的报文时，利用该报文查询低规格接口板自身的MAC硬件表。由于低规格接口板的MAC硬件表保存的是本地站点的MAC地址，不会命中，再将该报文传输给高规格接口板，从高规格接口板的环回口发送出去。报文从环回口再次进入后，高规格接口板利用该报文查询自身的MAC硬件表，命中时，根据记录的出口信息将该报文发送给远端站点。

由于边缘设备并不全部使用高规格接口板，而是将原有的低规格接口板和高规格接口板混合使用，但通过巧妙使用环回口的作用，同样可以正确地转发报文，以此达到节约资源的目的。

为了更好的说明本发明方案，下面用较佳实施例进行详细描述。

本实施例中，假设边缘设备是以太网连接虚拟化(EVI)网络中的边缘设备(ED)。EVI网络是一种可以将异地部署的多个数据中心这类私网连接起来的网络，可通过虚拟机在数据中心之间进行自由迁移，以实现负载分担和高可靠性等目的。

图2是EVI网络的示意图。如图所示，EVI网络由核心网络和若干站点网络组成，站点网络就是部署各地的数据中心，属于私网，核心网络就是公网，即若干私网通过公网连接起来。站点网络包括边缘网络和接入网络，其中，边缘网络指汇聚设备与边缘设备之间的网络，接入网络指接入设备与汇聚设备之间的网络。与其他如虚拟专用局域网(VPLS)等现有的虚拟网络技术相似，EVI也可以实现虚拟局域网(VLAN)在不同站点间的扩展功能，这些扩充的VLAN上构成独立的EVI网络实例，不同EVI实例的VLAN内转发相互隔离。当然，本实施例中所述的EVI与VPLS等其他技术也有区别，但与本发明方案实质不相关，这里不再详细描述。

图3是边缘设备ED的结构示意图，本实施例主要描述ED中如何实现一个EVI实例内的报文转发。如图3所示，ED包括：

低规格接口板1～4，高规格接口板1～2，各个接口板之间可以从内部通道交互。当然，实际应用中，低规格接口板和高规格接口板的个数不限，可以为M个和N个，只要M、N是大于或等于1的整数即可。

与现有接口板技术一样，本实施例的每个接口板上包括若干物理的端口、CPU、转发芯片以及MAC硬件表等(图中未画出)。另外，与现有技术相同，ED还包括主控板，但不涉及本实施例的方案，这里也不再详细描述。

本实施例中，低规格接口板上的MAC硬件表容量小，其范围可以是几十K～一百多K，仅保存本地站点的MAC地址，所述低规格接口板即第一接口板，与用户侧相连，而不与公网侧相连。而高规格接口板上的MAC硬件表容量大，范围是1M～几十M，既保存本地站点的MAC地址，还保存远端站点的MAC地址(EVI实例内的所有的MAC地址)，所述高规格接口板即第二接口板，与公网侧相连，而不与用户侧相连。这里所谓本地站点的MAC地址是指边缘设备从本地用户侧学习到的MAC地址，其方法与现有技术相同。所谓远端站点的MAC地址是指边缘设备从公网侧学习到的MAC地址，可以通过如中间系统到中间系统(ISIS)协议来完成。

如何进行MAC学习，下面从用户侧VLAN内的MAC学习和公网侧的MAC学习两个方面进行详细描述。

一、用户侧VLAN内的MAC学习，仅限于低规格接口板。其方法与现有技术相同，即：某个VLAN内，若属于该VLAN的某个端口接到用户侧报文，从该报文中解析出VLAN号、源MAC地址等信息，将该VLAN号、源MAC地址和接收该报文的端口记录下来，下发到自身的MAC硬件表中。

比如：以图3为例，假设低规格接口板1的端口1属于VLAN100，接收到用户侧的报文后，解析出其VLAN号为VLAN100，源MAC地址是MAC1，于是将VLAN100、MAC1和端口1等信息下发到低规格接口板1的MAC硬件表中：

VLAN号	MAC地址	出口信息	…
				…	…	…	…
VLAN100	MAC1	端口1
				…	…	…	…

表一

当某个低规格接口板学习到某个MAC地址后，还需要同步给其他的低规格接口板，这分为两种情况：

情况一：如果其它低规格接口板也包括本VLAN的成员口，不管用户侧报文进入低规格接口板的入端口是聚合口还是非聚合口，需要将学习到的MAC地址同步给包含本VLAN其他成员口所在的其它低规格接口板。

比如：在上述的这个例子中，假设低规格接口板2的端口2也属于VLAN100的成员口，但低规格接口板3和4中不包括VLAN100的成员口。那么，需要将学习到的MAC1同步给低规格接口板2，但无需同步给低规格接口板3和4。

情况二：如果学习MAC地址时，用户侧报文进入低规格接口板的入端口是聚合口，为更好地保证流量不丢失，不但需要将学习到的MAC地址同步给包含本VLAN成员口的其它低规格接口板，还需要同步给其他未包含本VLAN成员口的低规格接口板，即：需要同步给其他所有的低规格接口板。

比如：假设低规格接口板1的端口2是聚合口，且属于VLAN200的成员口，那么，不管低规格接口板2、3、4是否包含VLAN200的成员口，都需要将学习到的MAC2同步给低规格接口板2、3、4。

上述是将本地站点用户侧MAC地址同步给低规格接口板的情况。另外，由于高规格接口板需要保存EVI实例中所有的MAC地址，因此，低规格接口板还需要将学习到的MAC地址同步给所有的高规格接口板。比如：在上述的这两个例子中，低规格接口1需要将学习到的MAC1同步给高规格接口板1和2，低规格接口板2也需要将学习到的MAC2同步给高规格接口板1和2。

二、公网侧的MAC学习仅限于高规格接口板，其方法也与现有技术相似，即：本地站点的高规格接口板通过ISIS协议学习到远端站点发布的信息，将获得的VLAN号、MAC地址、隧道出接口等信息下发到自身的MAC硬件表中。

比如：以图3为例，假设高规格接口板1通过ISIS协议学习到远端站点发布的信息，获知VLAN号为VLAN300，MAC地址为MAC3，隧道出接口为接口3，则下发到自身的MAC硬件表中为：

VLAN号	MAC地址	出口信息	…
				…	…	…	…
VLAN300	MAC3	接口3
				…	…	…	…

表二

需要注意的是，高规格接口板中记录的出口信息与低规格接口板记录的出口信息含义不一样。在低规格接口板中，出口信息是低规格接口板的端口号，也就是学习MAC地址时接收其报文的入端口，是物理端口。而高规格接口板中，出口信息是隧道出接口，是由远端站点发布过来的，是逻辑接口，其具体内容包括隧道头部、公网的出VLAN号、公网的出端口等信息。

另外，由于高规格接口板要保存EVI实例内所有的MAC地址，因此学习到公网侧的MAC地址后，还需要同步给其他所有的高规格接口板。

上面关于学习到MAC1～MAC3的例子执行后，各接口板保存MAC地址的示例如图4所示。其中，MAC1保存在低规格接口板1和2，以及高规格接口板1和2中，MAC2保存在所有的低规格接口板和高规格接口板中，MAC3仅保存在所有的高规格接口板中。

以上是关于接口板学习以及同步MAC地址的部分，下面进一步介绍报文转发的部分。

仍然参考图3，假设低规格接口板1的端口1接收到用户侧报文，该报文需要发送给远端站点，还假设未知单播的广播出接口被设置为高规格接口板1的环回口。该方法包括：

S1：低规格接口板1从端口1接收到用户侧发送给远端站点的报文，触发EVI实例内的MAC查找，即：利用该报文中的目的MAC地址查询低规格接口板1自身的MAC硬件表。这里，由于本实施例中的低规格接口板1仅保存了本地站点的MAC地址，查询自然不会命中。

S2：未命中时，低规格接口板1将该报文在本VLAN内广播。本实施例将未知的单播报文的广播出接口设置为高规格接口板的环回口，那么，报文在本VLAN内广播实际上是通过内部通道传输给高规格接口板1，并从高规格接口板1的环回口发送出去。

本步骤是假设将报文传送给高规格接口板1，但实际应用中还可以设置成传输给其他高规格接口板。或者，为了负载分担的原因，还可以将所有的高规格板的环回口设置为聚合口，并通过哈希运算确定应该将报文传输给哪个高规格接口板的环回口。

需要注意到是，环回口是接口板中转发芯片内部的环回电路，从该口出去的报文将直接返回，不会从接口板对外的物理端口发送出去。

S3：高规格接口板1接收到从环回口发送后且再次进入的报文，触发EVI实例内的MAC查找，即：利用该报文中的目的MAC地址查询高规格接口板1自身的MAC硬件表。这里，从环回口重新进入的报文将会被高规格接口板1当作新接收到的报文一样处理。

S4：命中时，高规格接口板1根据自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文发送给远端站点。正如前面MAC学习部分描述的，高规格接口板的MAC硬件表会记录VLAN号、MAC地址、隧道出接口等信息，将报文发送给远端站点之前需要从隧道出接口信息中获取如隧道头部、公网出端口等信息，然后根据这些信息进行报文封装后，从高规格接口板1的出端口发送到公网。

上面步骤S4是高规格接口板查找MAC地址命中的情况，实际应用中，如果未命中，则需要在整个VEI实例内广播，即：高规格接口板1公网侧所有的隧道出接口都会转发该报文。此外，用户侧本VLAN所有的成员口也会转发该报文，即：低规格接口板所有该VLAN的成员口都会转发该报文。

参考图3，如果高规格接口板1端口1接收到公网侧报文，该报文需要发送给本地站点的用户侧，该方法包括：

D1：高规格接口板1接收到公网侧发送给本地站点用户侧的报文，触发EVI实例内的MAC查找：利用该报文查询高规格接口板1自身的MAC硬件表。

由于从公网侧接收到的报文是经过隧道封装的，实际应用中需要解封装后再查MAC硬件表，比如：如果隧道采用IP GRE隧道，那么就需要先执行弹出IP GRE隧道的操作，之后再进行MAC查找，这是本领域技术人员公知的，此处不再详细描述。

D2：如果命中，将根据高规格接口板1自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文转发给本地站点用户侧，并结束本流程。

由于报文的目的MAC地址是本地站点用户侧的MAC地址，那么对应的出口信息应该是低规格接口板的端口，比如是低规格接口板1的端口1。高规格接口板1就应该通过内部通道将报文发送给低规格接口板1，再由低规格接口板1从端口1转发给用户侧。

D3：如果未命中，则将该报文在本VLAN内广播，即：所有低规格接口板上属于该VLAN的成员口都会将该报文转发给用户侧，然后结束本流程。

本步骤在VLAN内广播是因为来自公网侧的报文应该发送给本地站点用户侧，仅需要通过该VLAN的成员口转发，而且由于水平分割的原因，高规格接口板也不会转发给公网侧。

本实施例是以EVI中边缘设备为例进行介绍本发明方案的，但实际应用中，也可以在其他网络设备上实施，比如VPLS上的边缘设备PE等，并不受本发明实施例的限制。

应用本发明方案，可以将原有的低规格接口板和新增加的高规格接口板混合使用，但同样可以正确转发报文，从而实现了节约资源的目的。

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

Claims

1.一种报文转发方法，其特征在于，该方法包括：

边缘设备的第二接口板接收到从环回口发送后且再次进入的报文，利用该报文查询第二接口板自身的MAC硬件表，所述第二接口板与公网侧相连，其自身的MAC硬件表用于保存本地站点和远端站点的MAC地址，在命中时，根据所述第二接口板自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文发送给远端站点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边缘设备是以太网连接虚拟化EVI网络中的边缘设备，所述EVI用于将多个数据中心互联。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述第二接口板接收到公网侧发送给本地站点的报文，利用该报文查询所述第二接口板自身的MAC硬件表，在命中时，根据所述第二接口板自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文转发给本地站点用户侧，在未命中时，将该报文在本虚拟局域网VLAN内广播。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，边缘设备的第二接口板接收到从环回口发送后且再次进入的报文，且利用该报文查询第二接口板自身的MAC硬件表但未命中时，该方法进一步包括：

所述第二接口板将该报文在本EVI实例内广播。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述边缘设备包括M个第一接口板和N个第二接口板，所述M和N是大于或等于1的整数；当一个第一接口板学习到用户侧的MAC地址时，该方法进一步包括：

该第一接口板将学习到的MAC地址下发到自身的MAC硬件表中，并将学习到的MAC地址同步给本VLAN其他成员口所在的其它第一接口板，且同步给所有的第二接口板。

6.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述边缘设备包括M个第一接口板和N个第二接口板，所述M和N是大于或等于1的整数；当一个第一接口板学习到用户侧的MAC地址，且用于学习MAC地址的报文是通过聚合属性的入端口进入第一接口板的，该方法进一步包括：

该第一接口板将学习到的MAC地址下发到自身的MAC硬件表中，并将学习到的MAC地址同步给其它所有的第一接口板，且同步给所有的第二接口板。

7.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述边缘设备包括M个第一接口板和N个第二接口板，所述M和N是大于或等于1的整数；当一个第二接口板学习到公网侧的MAC地址，该方法进一步包括：

该第二接口板将学习到的MAC地址下发到自身的MAC硬件表中，并将学习到的MAC地址同步给其它所有的第二接口板。

8.一种边缘设备，包括主控板和接口板，其特征在于，所述接口板包括：第一接口板和第二接口板；

所述第一接口板，在接收到用户侧发送给远端站点的报文时，利用该报文查询第一接口板自身的媒体接入控制MAC硬件表，所述第一接口板与用户侧相连，其自身的MAC硬件表用于保存本地站点的MAC地址，在未命中时，将该报文传输给第二接口板；

所述第二接口板，将来自第一接口板的报文从环回口发送出去，接收到从环回口发送后且再次进入的报文时，利用该报文查询第一接口板自身的MAC硬件表，所述第一接口板与公网侧相连，其自身的MAC硬件表用于保存本地站点和远端站点的MAC地址，在命中时，根据所述第二接口板自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文发送给远端站点。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，

所述第二接口板进一步用于：接收到公网侧发送给本地站点的报文，利用该报文查询所述第二接口板自身的MAC硬件表，在命中时，根据所述第二接口板自身的MAC硬件表记录的出口信息将该报文转发给本地站点用户侧，在未命中时，将该报文在本虚拟局域网VLAN内广播。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，

所述第二接口板进一步用于，接收到从环回口发送后且再次进入的报文，且利用该报文查询第二接口板自身的MAC硬件表但未命中时，将该报文在本EVI实例内广播。

11.根据权利要求8～10任一项所述的设备，其特征在于，所述第一接口板有M个，所述M是大于或等于1的整数；

所述第一接口板进一步用于，当学习到用户侧的MAC地址时，将学习到的MAC地址下发到自身的MAC硬件表中，并将学习到的MAC地址同步给本VLAN其他成员口所在的其它第一接口板，且同步给所有的第二接口板。

12.根据权利要求8～10任一项所述的设备，其特征在于，所述第一接口板有M个，所述M是大于或等于1的整数；

所述第一接口板进一步用于，学习到用户侧的MAC地址，且用于学习MAC地址的报文是通过聚合属性的入端口进入第一接口板的，将学习到的MAC地址下发到自身的MAC硬件表中，并将学习到的MAC地址同步给其它所有的第一接口板，且同步给所有的第二接口板。

13.根据权利要求8～10任一项所述的设备，其特征在于，所述第二接口板有N个，所述N是大于或等于1的整数；

所述第二接口板进一步用于，在学习到公网侧的MAC地址时，将学习到的MAC地址下发到自身的MAC硬件表中，并将学习到的MAC地址同步给其它所有的第二接口板。