转发以太网帧的方法及交换的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种转发以太网帧的方法及交换机，属于计算机网络【技术领域】。所述方法包括：当交换机接收到以太网帧时，解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的目的媒体接入控制MAC地址；所述交换机解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的交换机标识，所述交换机标识用于标识用户终端在以太网内所接入的交换机；所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧。实现以太网帧的高速转发。
【专利说明】转发以太网帧的方法及交换机
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机网络【技术领域】，特别涉及一种转发以太网帧的方法及交换机。【背景技术】
[0002]目前，通常采用交换机来实现以太网内部的数据交换，具体地，交换机可以作为用户的网关，实现 OSI (Open Systems Interconnection Reference Model,开放系统互联基本参考模型)网络模型中第二层数据包，也即数据链路层以太网帧的转发。
[0003]现有技术中，为了实现以太网帧的转发，在组建以太网时，交换机配置并维护有MAC (Media Access Control，媒体接入控制)地址与转发端口间对应关系，交换机在接收到以太网帧时，根据所述以太网帧内的目的MAC地址查找所维护的MAC地址与转发端口间对应关系，得到与所述目的MAC地址相对应的转发端口，之后，将所述以太网帧送往所查找到的转发端口转发出去。其中，MAC地址是由IEEE (电子电气工程师协会)802委员会所定义的ISO网络模型中第二层内媒体接入控制子层地址，用于标识用户终端在以太网内的身份标识，由6个字节(48个二进制位)构成，参见图1，该MAC地址包括3个字节的厂商唯一标识和3个字节的网络接口标识这两个字段。
[0004]通过以上的描述可以知道，交换机在根据以太网帧所携带的目的MAC地址实现以太网帧的转发时，需要维护整个以太网内的每一个MAC地址与转发端口间对应关系，而在以太网内的MAC地址规模极为庞大时，交换机所要维护的MAC地址与转发端口间的对应关系也会变得极为庞大，这将一方面导致交换机查找MAC地址与转发端口间对应关系以实现以太网帧转发时的查找时间的增加，降以太网帧的转发效率，另一方面将会超出交换机可以维护的MAC地址容量。以一个256台接入交换机规模的数据中心为例，每个接入交换机可以连接400台左右的用户终端，每个用户终端拥有一个MAC地址，那么，每台交换机上需要维护的MAC地址数量将会是400 X 256=102400个，这将大大增加查找时间，而现有接入交换机能够维护的MAC地址的数量通常在16000个，也远远超过接入交换机可维护的MAC地址的容量。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种转发以太网帧的方法及交换机。所述技术方案如下:
[0006]一方面，本发明提供了一种转发以太网帧的方法，所述方法包括:
[0007]当交换机接收到以太网帧时，解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的目的媒体接入控制MAC地址；
[0008]所述交换机解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的交换机标识，所述交换机标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端在以太网内所接入的交换机；
[0009]所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧。
[0010]所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧包括:[0011]当所述交换机仅用于连接以太网内其他交换机时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口 ；
[0012]通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
[0013]所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧包括:
[0014]当所述交换机用于连接以太网内其他交换机及用户终端时，确定所述交换机标识是否与本地的交换机标识相同；
[0015]当所述交换机标识与本地的交换机标识相同时，解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的终端标识，并根据所述终端标识查找本地存储的终端标识与转发端口间对应关系，得到与所述终端标识相对应的转发端口，通过所查找到的转发端口将所述以太网帧发送至所述终端标识所标识的用户终端；
[0016]当所述交换机标识与本地的交换机标识不相同时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口，并通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
[0017]所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧包括:
[0018]当所述交换机用于连接以太网内其他交换机及用户终端时，确定所述交换机标识是否与本地的交换机标识相同；
[0019]当所述交换机标识与本地的交换机标识相同时，根据所述目的MAC地址查找本地存储的MAC地址与转发端口间对应关系，得到与所述目的MAC地址相对应的转发端口，并通过查找得到的转发端口将所述以太网帧发送至所述目的MAC地址所对应的用户终端；
[0020]当所述交换机标识与本地的交换机标识不相同时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口，并通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发出给下一跳交换机。
[0021 ] 所述交换机解析所述目的MAC地址，还得到所述目的MAC地址中的租户标识，所述租户标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端的所有者或使用者。
[0022]所述交换机解析所接收到的以太网帧，还得到所述以太网帧所携带的源MAC地址；
[0023]相应地，所述交换机根据所述交换机标识查找本地存储的转发表之前，所述方法还包括:
[0024]解析所述源MAC地址，得到所述源MAC地址中的租户标识；
[0025]对比所述源MAC地址中的租户标识是否与所述目的MAC地址中的租户标识相同；
[0026]当对比结果为相同时，则执行所述根据所述交换机标识查找本地存储的转发表的操作；
[0027]当对比结果为不相同时，则执行自定义操作，所述自定义操作至少包括丢弃所述以太网帧、以预定速度发送所述以太网帧或者将所述以太网帧打上标记。
[0028]另一方面，本发明还提供了一种交换机，所述交换机包括:第一解析模块、第二解析模块及转发模块；
[0029]所述第一解析模块，用于当接收到以太网帧时，解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的目的媒体接入控制MAC地址；
[0030]所述第二解析模块，用于解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的交换机标识，所述交换机标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端在以太网内所接入的交换机；
[0031]所述转发模块，用于根据所述交换机标识转发所述以太网帧。
[0032]当所述交换机仅用于连接以太网内其他交换机时，所述转发模块包括:
[0033]查找单元，用于根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口 ；
[0034]转发单元，用于通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
[0035]当所述交换机用于连接以太网内其他交换机及用户终端时，所述转发模块包括:
[0036]第一确定单元，用于确定所述交换机标识是否与本地的交换机标识相同；
[0037]第一转发处理单元，用于当所述交换机标识与本地的交换机标识相同时，解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的终端标识，并根据所述终端标识查找本地存储的终端标识与转发端口间对应关系，得到与所述终端标识相对应的转发端口，通过所查找到的转发端口将所述以太网帧发送至所述终端标识所标识的用户终端；
[0038]第二转发处理单元，用于当所述交换机标识与本地的交换机标识不相同时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口，并通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
[0039]当所述交换机用于连接以太网内其他交换机及用户终端时，所述转发模块包括:
[0040]第二确定模块，用于确定所述交换机标识是否与本地的交换机标识相同；
[0041]第三转发处理模块，用于当所述交换机标识与本地的交换机标识相同时，根据所述目的MAC地址查找本地存储的MAC地址与转发端口间对应关系，得到与所述目的MAC地址相对应的转发端口，并通过查找得到的转发端口将所述以太网帧发送至所述目的MAC地址所对应的用户终端；
[0042]第四转发处理模块，用于当所述交换机标识与本地的交换机标识不相同时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口，并通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
[0043]所述第二解析模块，还用于解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的租户标识，所述租户标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端的所有者或使用者。
[0044]所述第一解析模块，还用于解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的源MAC地址；
[0045]相应地，所述交换机还包括:
[0046]第三解析模块，用于解析所述源MAC地址，得到所述源MAC地址中的租户标识；
[0047]对比模块，用于对比所述源MAC地址中的租户标识是否与所述目的MAC地址中的租户标识相同；
[0048]第一转发控制模块，用于当对比结果为相同时，则控制所述转发模块执行所述根据所述交换机标识查找本地存储的转发表的操作；
[0049]第二转发控制模块，用于当对比结果为不相同时，则执行自定义操作，所述自定义操作至少包括丢弃所述以太网帧、以预定速度发送所述以太网帧或者将所述以太网帧打上
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[0050]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过当交换机接收到以太网帧时，解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的目的媒体接入控制MAC地址，解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的交换机标识，并根据所述交换机标识转发所述以太网帧的技术方案的实现，可以实现以太网帧的快速转发。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
[0052]图1是本发明【背景技术】所提供的一种现有的MAC地址的结构示意图；
[0053]图2是本发明实施例一提供的一种转发以太网帧的方法流程示意图；
[0054]图3是本发明实施例二提供的一种MAC地址结构示意图；
[0055]图4是本发明实施例二提供的一种以太网的架构示意图；
[0056]图5是本发明实施例二提供的一种转发以太网帧的方法流程示意图；
[0057]图6是本发明实施例三提供的一种交换机的结构示意图；
[0058]图7是本发明实施例三提供的一种交换机的结构示意图；
[0059]图8是本发明实施例三提供的一种交换机的结构示意图；
[0060]图9是本发明实施例三提供的一种交换机的结构示意图；
[0061]图10是本发明实施例三提供的一种交换机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0062]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0063]实施例一
[0064]参见图2，一种转发以太网帧的方法，所述方法包括如下操作:
[0065]步骤101:当交换机接收到以太网帧时，解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的目的媒体接入控制MAC地址；
[0066]步骤102:交换机解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的交换机标识，所述交换机标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端在以太网内所接入的交换机；
[0067]步骤103:交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧。
[0068]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过当交换机接收到以太网帧时，解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的目的媒体接入控制MAC地址，解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的交换机标识，并根据所述交换机标识转发所述以太网帧的技术方案的实现，可以实现以太网帧的快速转发。
[0069]实施例二
[0070]本发明实施例中，用户数据在以太网内依然是以以太网帧的格式进行传输，所述以太网帧包括源MAC地址、目的MAC地址、类型、用户数据及校验值，其中，所述源MAC地址用于标识发送所述以太网帧的源用户终端，所述目的MAC地址用于标识需接收所述以太网帧的目的用户终端。
[0071]为了实现交换机可以快速的将接收到的以太网帧转投到目的用户终端，本发明实施例中的源MAC地址和目的MAC地址将采用包含有交换机标识、租户标识及终端标识的扩展的MAC地址格式。具体地，将IEEE802委员会所定义用于标识用户终端在以太网中身份标识的6个字节(共48个二进制位)的MAC地址格式划分为三个部分，分别填充为交换机标识、租户标识和终端标识，扩展后的MAC地址格式的示意图可以参见图3。
[0072]本发明实施例并不对交换机标识、租户标识和终端标识在所述6个字节长度的MAC地址格式中的偏移量和长度进行限定，在具体实现时，可以根据以太网的规模大小(如以太网内交换机数量及接入交换机的用户终端的数量)来设定所述交换机标识、租户标识和终端标识在6个字节的MAC地址格式中的偏移量和长度。如图3所示，可以将MAC地址格式中从低到高的第I至第12个二进制位(bit)填充为交换机标识，第13至第36个二进制位(bit)填充为租户标识，第37至第48个二进制位(bit)填充为终端标识；当然，在具体实现时，还可以将MAC地址格式中从低到高的第I至低16个二进制位填充为交换机标识，第17至32个二进制位填充为租户标识，第33至第48个二进制位填充为终端标识。
[0073]其中，所述交换机标识，用于标识用户终端在以太网内所接入的交换机，而对于接入交换机的用户终端而言，可以根据该扩展的MAC地址中的交换机标识分区用户终端在以太网中的拓扑位置；
[0074]所述租户标识，用于标识MAC地址所标识用户终端的所有者或者使用者；
[0075]所述终端标识，用于标识交换机所连接的用户终端，可以根据扩展的MAC地址中的终端标识分区同一交换机上所连接的用户终端。
[0076]本发明实施例中，交换机及该交换机所连接的用户终端的MAC地址都会使用上述扩展的MAC地址格式，这里，交换机及该交换机所连接的用户终端具有相同的“交换机标识”，但采用不同的“终端标识”来区分交换机及该交换机所连接的用户终端，以保证上述扩展的MAC地址格式可以唯一标识以太网内的交换机及交换机所连接的用户终端。同时，在MAC地址中引入“租户标识”使得交换机在转发以太网帧的过程能够识别该以太网帧发送者和接收者是否是不同的“租户”或“应用”，为高效地使用“基于应用”或“基于租户”的转发策略奠定基础。
[0077]这样，当交换机接收到以太网帧，并解析该以太网帧得到的目的MAC地址时，就可以先解析该目的MAC地址，得到该目的MAC地址中的交换机标识，所解析到的交换机标识则标识该目的MAC地址所标识的目的用户终端所连接的目的交换机，之后，根据该交换机标识来将接收到的以太网帧转发至所述目的交换机，最后，由所述目的交换机将所述以太网帧发送至所述目的用户终端上。
[0078]具体地，参见图4，为本发明实施例所提供的一种以太网架构示意图，图4所示的以太网包括η个核心交换机201，256个接入交换机202，及每一个接入交换机202所连接的400个用户终端203，其中，η为大于等于2的整数。这里，核心交换机仅用于连接以太网网内的其他交换机，如图4所述的核心交换机201仅与接入交换202相连，接入交换机则用于连接以太网内的其他交换机和用户终端，如图4所示的接入交换机202可以连接核心交换机201和用户终端203。
[0079]本发明实施例中，交换机的端口可以分为“Edge Port (边缘端口)”和“PeerPort(互联端口)”，“边缘端口 ”指连接用户终端的端口，“互联端口 ”指的是连接其余交换机的端□。
[0080]这里，核心交换机仅配置有互联端口，通过该互联端口连接以太网内的其他交换机，那么，为了实现以太网帧的转发，核心交换机需维护其连接的接入交换机的交换机标识与该接入交换机接入该核心交换机的互联端口间对应关系(这里，简称为交换机标识与转发端口间对应关系)，这样，当解析接收到的以太网帧得到目的MAC地址中的交换机标识后，就可以根据所维护的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与解析到的交换机标识相对应的转发端口，并可以通过该得到的转发端口将接收到的以太网帧转发至解析到的交换机标识所标识的交换机。其中，本发明实施例中，核心交换机所维护的交换机标识与转发端口间对应关系具体可以参见表1。
[0081]表1
[0082]
【权利要求】
1.一种转发以太网帧的方法，其特征在于，所述方法包括: 当交换机接收到以太网帧时，解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的目的媒体接入控制MAC地址； 所述交换机解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的交换机标识，所述交换机标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端在以太网内所接入的交换机； 所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧包括: 当所述交换机仅用于连接以太网内其他交换机时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口 ； 通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧包括: 当所述交换机用于连接以太网内其他交换机及用户终端时，确定所述交换机标识是否与本地的交换机标识相同； 当所述交换机标识与本地的交换机标识相同时，解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的终端标识，并根据所述终端标识查找本地存储的终端标识与转发端口间对应关系，得到与所述终端标识相对应的转发端口，通过所查找到的转发端口将所述以太网帧发送至所述终端标识所标识的用户终端； 当所述交换机标识与本地的交换机标识不相同时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口，并通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交换机根据所述交换机标识转发所述以太网帧包括: 当所述交换机用于连接以太网内其他交换机及用户终端时，确定所述交换机标识是否与本地的交换机标识相同； 当所述交换机标识与本地的交换机标识相同时，根据所述目的MAC地址查找本地存储的MAC地址与转发端口间对应关系，得到与所述目的MAC地址相对应的转发端口，并通过查找得到的转发端口将所述以太网帧发送至所述目的MAC地址所对应的用户终端； 当所述交换机标识与本地的交换机标识不相同时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口，并通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发出给下一跳交换机。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交换机解析所述目的MAC地址，还得到所述目的MAC地址中的租户标识，所述租户标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端的所有者或使用者。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述交换机解析所接收到的以太网帧，还得到所述以太网帧所携带的源MAC地址； 相应地，所述交换机根据所述交换机标识查找本地存储的转发表之前，所述方法还包括:解析所述源MAC地址，得到所述源MAC地址中的租户标识； 对比所述源MAC地址中的租户标识是否与所述目的MAC地址中的租户标识相同； 当对比结果为相同时，则执行所述根据所述交换机标识查找本地存储的转发表的操作； 当对比结果为不相同时，则执行自定义操作，所述自定义操作至少包括丢弃所述以太网帧、以预定速度发送所述以太网帧或者将所述以太网帧打上标记。
7.一种交换机，其特征在于，所述交换机包括:第一解析模块、第二解析模块及转发模块； 所述第一解析模块，用于当接收到以太网帧时，解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的目的媒体接入控制MAC地址； 所述第二解析模块，用于解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的交换机标识，所述交换机标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端在以太网内所接入的交换机； 所述转发模块，用于根据所述交换机标识转发所述以太网帧。
8.根据权利要求7所述的交换机，其特征在于，当所述交换机仅用于连接以太网内其他交换机时，所述转发模块包括: 查找单元，用于根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口 ； 转发单元，用于通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
9.根据权利要求7所述的交换机，其特征在于，当所述交换机用于连接以太网内其他交换机及用户终端时，所述转发模块包括: 第一确定单元，用于确定所述交换机标识是否与本地的交换机标识相同； 第一转发处理单元，用于当所述交换机标识与本地的交换机标识相同时，解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的终端标识，并根据所述终端标识查找本地存储的终端标识与转发端口间对应关系，得到与所述终端标识相对应的转发端口，通过所查找到的转发端口将所述以太网帧发送至所述终端标识所标识的用户终端； 第二转发处理单元，用于当所述交换机标识与本地的交换机标识不相同时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口，并通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
10.根据权利要求7所述的交换机，其特征在于，当所述交换机用于连接以太网内其他交换机及用户终端时，所述转发模块包括: 第二确定模块，用于确定所述交换机标识是否与本地的交换机标识相同； 第三转发处理模块，用于当所述交换机标识与本地的交换机标识相同时，根据所述目的MAC地址查找本地存储的MAC地址与转发端口间对应关系，得到与所述目的MAC地址相对应的转发端口，并通过查找得到的转发端口将所述以太网帧发送至所述目的MAC地址所对应的用户终端； 第四转发处理模块，用于当所述交换机标识与本地的交换机标识不相同时，根据所述交换机标识查找本地存储的交换机标识与转发端口间对应关系，得到与所述交换机标识相对应的转发端口，并通过所查找到的转发端口将所述以太网帧转发给下一跳交换机。
11.根据权利要求7所述的交换机，其特征在于，所述第二解析模块，还用于解析所述目的MAC地址，得到所述目的MAC地址中的租户标识，所述租户标识用于标识所述目的MAC地址所标识用户终端的所有者或使用者。
12.根据权利要求11所述的交换机，其特征在于，所述第一解析模块，还用于解析所接收到的以太网帧，得到所述以太网帧所携带的源MAC地址； 相应地，所述交换机还包括: 第三解析模块，用于解析所述源MAC地址，得到所述源MAC地址中的租户标识； 对比模块，用于对比所述源MAC地址中的租户标识是否与所述目的MAC地址中的租户标识相同； 第一转发控制模块，用于当对比结果为相同时，则控制所述转发模块执行所述根据所述交换机标识查找本地存储的转发表的操作； 第二转发控制模块，用于当对比结果为不相同时，则执行自定义操作，所述自定义操作至少包括丢弃所述以太网帧、以预定速度发送所述以太网帧或者将所述以太网帧打上标记。`
【文档编号】H04L29/12GK103685081SQ201210330204
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月7日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】丘子隽, 邱谆 申请人:深圳市腾讯计算机系统有限公司