CN106330547B - 一种冗余链路数据包转发的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冗余链路数据包转发的方法及装置，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，通过邻居发现报文，第一网络设备在替换邻居发现请求报文中的源地址或响应报文中的源地址，达到对不同的终端设备响应不同的MAC地址的目的，使得具有端口聚合功能的网络设备可以连接不具备端口聚合功能的网络设备，达到类似端口聚合的作用。本发明的方法及装置使得网络中的接入网络设备不需要支持端口聚合功能，通过一台设备即可实现类似端口聚合的效果，降低了网络成本。

Description

一种冗余链路数据包转发的方法及装置

技术领域

本发明属于以太网技术领域，尤其涉及一种冗余链路数据包转发的方法及装置。

背景技术

当网络中的两台设备之间有多条冗余链路的时候，为了避免二层的环路产生，生成树协议STP会将其中的几条链路关闭，只保留一条。但是，这样导致的结果是失去了路径冗余的优点。同时STP的链路切换会很慢，在30s左右，对网络的运行具有较大影响。

端口聚合是一种将多个物理端口捆绑成一个逻辑端口的技术，该技术可以将多个物理连接当作一个单一的逻辑连接来处理，网络设备会认为这个逻辑通道为一个端口，允许两个网络设备之间通过多个端口并行连接，同时传输数据，以提供更高的带宽和更大的吞吐量。

因此在以太网络应用中，当单个链路带宽无法满足需求的时候，同时多个链路捆绑(聚合)是一种常用的技术手段。但是，在聚合的实现中，需要两端的网络设备都支持端口聚合特性。但通常而言，支持聚合特性的网络设备通常价格较为昂贵，造成网络成本普遍比较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种冗余链路数据包转发的方法及装置，通过替换ARP请求报文中的源地址或ARP响应报文中的源地址，来达成多个链路连接，又不要求接入网络设备具有端口聚合功能，降低了网络成本。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种冗余链路数据包转发的方法，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，所述冗余链路数据包转发的方法包括：

将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

接收来自第二网络设备的邻居发现请求报文并转发；

接收邻居发现响应报文，探测所述邻居发现响应报文内容，当所述邻居发现响应报文目的地址是所述邻居请求报文的源地址时，将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居请求报文的源地址、邻居发现响应报文的源地址、虚拟地址、端口的对应关系；

经所述虚拟地址对应的端口转发所述邻居发现响应报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

进一步地，所述将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，包括：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现响应报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

所述聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

本发明还提出了一种冗余链路数据包转发的方法，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，所述冗余链路数据包转发的方法包括：

将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

接收来自非聚合组端口的邻居发现请求报文，根据邻居发现请求报文中请求的网络地址，将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居请求报文的源地址、请求的网络地址、虚拟地址、端口的对应关系；

经所述虚拟地址对应的端口转发该邻居发现请求报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

进一步地，所述将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，包括：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现请求报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

所述聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

本发明还提出了一种冗余链路数据包转发的装置，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，所述冗余链路数据包转发的装置包括：

配置模块，用于将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

第一转发模块，用于接收来自第二网络设备的邻居发现请求报文并转发；

替换模块，用于接收邻居发现响应报文，探测所述邻居发现响应报文内容，当所述邻居发现响应报文目的地址是所述邻居请求报文的源地址时，将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居请求报文的源地址、邻居发现响应报文的源地址、虚拟地址、端口的对应关系；

第二转发模块，用于经所述虚拟地址对应的端口转发所述邻居发现响应报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

进一步地，所述替换模块将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址时，执行如下操作：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现响应报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

所述聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

本发明还提出了一种冗余链路数据包转发的装置，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，所述冗余链路数据包转发的装置包括：

配置模块，用于将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

替换模块，用于接收来自非聚合组端口的邻居发现请求报文，根据邻居发现请求报文中请求的网络地址，将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居请求报文的源地址、请求的网络地址、虚拟地址、端口的对应关系；

转发模块，用于经所述虚拟地址对应的端口转发该邻居发现请求报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

进一步地，所述替换模块将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址时，执行如下操作：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现请求报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

所述聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

本发明提出的一种冗余链路数据包转发的方法及装置，通过替换ARP请求报文中的源地址或ARP响应报文中的源地址，达到对不同的终端设备响应不同的MAC地址的目的，使得具有端口聚合功能的网络设备可以连接不具备端口聚合功能的网络设备，达到类似端口聚合的作用。网络中的接入网络设备不需要支持端口聚合功能，通过一台支持端口聚合的设备即可实现类似端口聚合的效果，降低了网络成本。

附图说明

图1为本发明实施例典型组网结构图；

图2为本发明一种冗余链路数据包转发的方法实施例1流程图；

图3为本发明一种冗余链路数据包转发的方法实施例2流程图；

图4为本发明一种冗余链路数据包转发的装置的一种结构示意图；

图5为本发明一种冗余链路数据包转发的装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。

本技术方案实施例对应的典型的组网如图1所示，网关设备通过聚合设备与远端多个接入交换机进行连接，聚合设备与接入交换机之间同时使用多个链路，接入交换机下挂多个终端设备，如终端A和终端B。聚合设备为支持端口聚合的网络设备，而接入交换机不支持端口聚合，他们之间的链路无法通过端口聚合来实现连接。本技术方案提出的一种冗余链路数据包转发的方法，来达到类似于端口聚合的效果。

本技术方案提出的一种冗余链路数据包转发的方法，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，该第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连。以下以第一网络设备为图1中的聚合设备，第二网络设备为图1中的接入交换机为例进行说明。同时，本技术方案适用于ARP(地址解析协议)或IPv6的邻居发现协议NDP(Neighbor Discovery Protocol)，本实施例将ARP或NDP的报文通称为邻居发现报文，邻居发现报文可包括：邻居发现请求报文、邻居发现响应报文。以下以ARP协议为例进行说明。

实施例1、一种冗余链路数据包转发的方法，如图2所示，包括如下步骤：

将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

接收来自第二网络设备的邻居发现请求报文并转发；

接收邻居发现响应报文，探测所述邻居发现响应报文内容，当所述邻居发现响应报文目的地址是所述邻居请求报文的源地址时，将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居请求报文的源地址、邻居发现响应报文的源地址、虚拟地址、端口的对应关系；

经所述虚拟地址对应的端口转发所述邻居发现响应报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

在本实施例针对由终端设备侧首先发起连接的情况，首先对聚合设备进行配置，将与接入交换机连接的两个端口加入聚合组，其它设备无需配置。当终端设备A需要跟网关设备进行通信时，终端设备A首先会通过链路4发送ARP请求报文，请求网关设备的MAC地址。此报文的源MAC地址为终端设备A的MAC地址(MAC_a)，目的地址是FFFF-FFFF-FFFF。

接入交换机会将此报文转发到链路2、3、5上，同时由于接入交换机在链路4上收到源MAC为MAC_a的报文，接入交换机会将后续目的地址为MAC_a的报文从对应的端口转发。

聚合设备会在链路2上收到ARP请求报文，并向链路1转发此报文。因为链路2、3是同一聚合组，因此不会向链路3转发。同时，聚合设备还会在链路3上收到ARP请求报文，也会向链路1转发。

网关设备会收到两份ARP请求，并发送回应。此响应报文的源地址是网关设备的MAC地址(MAC_b)，目的地址是终端设备A的地址MAC_a。

当聚合设备收到此ARP响应报文后，不直接进行报文转发。聚合设备探测ARP响应报文内容，发现是应答报文且发送的目的地址是MAC_a的，就将此报文的MAC_b地址替换为MAC_b1，并从链路2发送。

需要说明的是，聚合设备转发响应报文时，可以通过链路2或链路3来转发，本实施例根据负载分担的原则，将通过链路2转发的ARP响应报文的源地址改为MAC_b1，将通过链路3转发的ARP响应报文的源地址改为MAC_b2。即聚合设备将该ARP响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，并经该端口转发该ARP响应报文。在聚合设备中预设聚合组中端口对应的虚拟地址表，不同端口对应的虚拟地址不同。同时聚合设备转发响应报文时，亦可根据随机选择来从链路2或3中选择一个对应的端口来转发，这里不再赘述。

通过上述ARP报文的请求和响应过程，聚合设备上建立了终端设备A的MAC地址、网关设备的MAC地址、虚拟地址、端口的对应关系，如下表：

网关设备	虚拟地址	聚合组中的端口	终端设备
				MAC_b	MAC_b1	2	MAC_a
MAC_b	MAC_b2	3	MAC_b

表1

接入交换机从链路2收到此报文后，将目的地址为MAC_a的报文从链路4转发。且学习到MAC_b1的地址，即后续目的地址为MAC_b1的报文会从链路2对应的端口发送。

终端设备A收到ARP响应报文后，学习到网关设备的MAC地址为MAC_b1。

此后终端设备A向网关设备发送的报文，目的MAC均为MAC_b1，接入交换机收到通过链路2发送给聚合设备，聚合设备收到报文后，根据表1，将目的MAC_b1转换成MAC_b后再发送报文给网关设备。

此后网关设备向终端设备A发送的报文，目的MAC为MAC_a，源MAC为MAC_b，聚合设备收到此报文后将源MAC_b替换为MAC_b1后，将报文从链路2发送。

通过上述步骤，终端设备A与网关设备通信时，均会按照链路1、2、4的路径进行传输。

类似上述步骤，当终端设备B与网关设备通信时，聚合设备将网关设备的ARP响应报文的源MAC替换成MAC_b2，且从链路3发出。这样终端设备B与网关设备的通信就会通过链路1、3、5的路径完成，这里不再赘述。

当接入交换机下挂多个终端设备时，通过聚合设备对不同的设备地址映射不同的MAC地址，达到流量均匀分布到不同链路的目的。

实施例2、一种冗余链路数据包转发的方法，如图3所示，包括如下步骤：

将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

接收来自非聚合组端口的邻居发现请求报文，根据邻居发现请求报文中请求的IP地址，将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居请求报文的源地址、请求的IP地址、虚拟地址、端口的对应关系；

经所述虚拟地址对应的端口转发该邻居发现请求报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

在本实施例中针对网关设备侧首先发起连接的情况，同样地，对聚合设备进行配置，将与接入交换机连接的两个端口加入聚合组。

网关设备发送ARP请求报文，源MAC为MAC_b，目的MAC为FFFF-FFFF-FFFF，请求的IP地址为终端设备A的网络地址。需要说明的是，该网络地址可以是终端设备A的IP地址或MAC地址，在由网关设备首先发起连接的情况下，通常所请求的是IP地址，在网关设备知道终端设备A的MAC地址的情况下，也可以是MAC地址，即请求IP地址对应的MAC地址。

聚合设备收到ARP请求后，根据所请求的不同的IP地址，替换不同的MAC地址。即请求终端设备A地址的，将ARP请求报文中的MAC_b替换成MAC_b1，请求终端设备B地址的，将ARP请求报文中的MAC_b替换成MAC_b2，且通过链路2、3分别发送。本实施例替换的方法同实施例1，所不同的是根据请求的IP地址来进行替换，这里不再赘述。

通过上述ARP报文的请求过程，聚合设备上建立了终端设备A的IP地址、网关设备的MAC地址、虚拟地址、端口的对应关系，如下表：

网关设备	虚拟地址	聚合组中的端口	终端设备
				MAC_b	MAC_b1	2	IP_a
MAC_b	MAC_b2	3	IP_b

表2

接入交换机在链路2对应的端口收到ARP请求报文后会转发到链路3、4、5，链路3对应的端口在收到ARP请求报文后会转发到链路2、4、5。且接入交换机会学习到MAC_b1和MAC_b2分别来自于链路2、3对应的端口，终端设备A从链路4收到ARP请求后发送ARP响应报文，目的MAC为MAC_b1。

聚合设备收到响应报文后，根据表2，将响应报文的目的地址MAC_b1替换为MAC_b，转发给网关设备。

之后的后续报文，终端设备A向网管设备发送的报文，目的MAC均为MAC_b1，接入交换机(已经学习到MAC_b1的地址)将直接将报文从链路2转发。根据表2，聚合设备将MAC地址替换(从MAC_b1替换成MAC_b)后转发到网关设备。

同理，网关设备向终端设备A发送的报文，目的IP地址为IP_a，源MAC为MAC_b，聚合设备收到此报文后将源MAC_b替换为MAC_b1后，将报文从链路2发送。

对于终端设备B，其过程一样，这里不再赘述。

通过上述操作，终端设备A、B的流量分别通过聚合组中不同的链路进行转发。

需要说明的是，还可以由网关设备在响应ARP请求时，对不同的请求者回复不同的虚拟MAC地址，例如在回复终端设备A的ARP请求时，源地址为MAC_b1，在回复终端设备B的ARP请求时，源地址为MAC_b2。而聚合设备对不同的ARP响应报文在不同的聚合端口中转发，例如MAC_b1的在链路2对应的端口转发，MAC_b2的在链路3对应的端口转发，也可以达到同样的效果。

如图4所示，一种冗余链路数据包转发的装置，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，所述冗余链路数据包转发的装置包括：

配置模块，用于将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

第一转发模块，用于接收来自第二网络设备的邻居发现请求报文并转发；

替换模块，用于接收邻居发现响应报文，探测所述邻居发现响应报文内容，当所述邻居发现响应报文目的地址是所述邻居请求报文的源地址时，将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居请求报文的源地址、邻居发现响应报文的源地址、虚拟地址、端口的对应关系；

第二转发模块，用于经所述虚拟地址对应的端口转发所述邻居发现响应报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

该装置对应于实施例1的方法，替换模块将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址时，执行如下操作：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现响应报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

为了便于区别，本实施例聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

如图5所示，一种冗余链路数据包转发的装置，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，所述冗余链路数据包转发的装置包括：

配置模块，用于将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

替换模块，用于接收来自非聚合组端口的邻居发现请求报文，根据邻居发现请求报文中请求的网络地址，将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居请求报文的源地址、请求的网络地址、虚拟地址、端口的对应关系；

转发模块，用于经所述虚拟地址对应的端口转发该邻居发现请求报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

该装置对应于实施例2的方法，替换模块将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址时，执行如下操作：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现请求报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

同理，为了便于区别，本实施例聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种冗余链路数据包转发的方法，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，其特征在于，所述冗余链路数据包转发的方法包括：

将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

接收来自第二网络设备的邻居发现请求报文并转发；

接收邻居发现响应报文，探测所述邻居发现响应报文内容，当所述邻居发现响应报文目的地址是所述邻居发现请求报文的源地址时，将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居发现请求报文的源地址、邻居发现响应报文的源地址、虚拟地址、端口的对应关系；

经所述虚拟地址对应的端口转发所述邻居发现响应报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

2.根据权利要求1所述的冗余链路数据包转发的方法，所述将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，包括：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现响应报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

3.根据权利要求2所述的冗余链路数据包转发的方法，所述聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

4.一种冗余链路数据包转发的方法，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，其特征在于，所述冗余链路数据包转发的方法包括：

将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

接收来自非聚合组端口的邻居发现请求报文，根据邻居发现请求报文中请求的网络地址，将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居发现请求报文的源地址、请求的网络地址、虚拟地址、端口的对应关系；

经所述虚拟地址对应的端口转发该邻居发现请求报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

5.根据权利要求4所述的冗余链路数据包转发的方法，所述将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，包括：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现请求报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

6.根据权利要求5所述的冗余链路数据包转发的方法，所述聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

7.一种冗余链路数据包转发的装置，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，其特征在于，所述冗余链路数据包转发的装置包括：

配置模块，用于将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

第一转发模块，用于接收来自第二网络设备的邻居发现请求报文并转发；

替换模块，用于接收邻居发现响应报文，探测所述邻居发现响应报文内容，当所述邻居发现响应报文目的地址是所述邻居发现请求报文的源地址时，将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居发现请求报文的源地址、邻居发现响应报文的源地址、虚拟地址、端口的对应关系；

第二转发模块，用于经所述虚拟地址对应的端口转发所述邻居发现响应报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

8.根据权利要求7所述的冗余链路数据包转发的装置，所述替换模块将该邻居发现响应报文的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址时，执行如下操作：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现响应报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

9.根据权利要求8所述的冗余链路数据包转发的装置，所述聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

10.一种冗余链路数据包转发的装置，应用于网络中具有端口聚合功能的第一网络设备，所述第一网络设备与不具有端口聚合功能的第二网络设备通过至少两条链路相连，其特征在于，所述冗余链路数据包转发的装置包括：

配置模块，用于将与第二网络设备连接的端口加入一个聚合组；

替换模块，用于接收来自非聚合组端口的邻居发现请求报文，根据邻居发现请求报文中请求的网络地址，将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址，建立所述邻居发现请求报文的源地址、请求的网络地址、虚拟地址、端口的对应关系；

转发模块，用于经所述虚拟地址对应的端口转发该邻居发现请求报文，并根据建立的对应关系，进行后续报文的转发。

11.根据权利要求10所述的冗余链路数据包转发的装置，所述替换模块将邻居发现请求报文中的源地址替换为聚合组中一个端口对应的虚拟地址时，执行如下操作：

根据负载分担原则选择聚合组中的一个端口；

将该邻居发现请求报文的源地址替换为所选择的端口对应的虚拟地址。

12.根据权利要求11所述的冗余链路数据包转发的装置，所述聚合组中不同端口对应的虚拟地址不同。

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