专利名称：用于wlan网络中ac设备的报文快速三层转发方法
技术领域：
本发明属于WLAN移动通信技术领域，具体涉及WLAN网络(无线局域网络)中AC设备(无线控制器)的一种按上下文相关性进行分类的快速三层转发方法。
背景技术：
随着WLAN与3G网络的逐步融合，WLAN无线局域网增长势头迅猛，这就要求作为接入控制端的AC设备必须拥有很强的网络处理与数据转发能力，其中包括CAPWAP(无线接入点控制协议)隧道封装并转发。目前WLAN网络AC设备的常见做法是网络报文传到AC设备之后，首先经过网络处理模块对报文进行解析处理，对于用户报文则查找上下文进行CAPffAP封装，然后取报文的目的ip，查找路由，修改报文进行转发。这种方法简单易行，但是影响了报文处理与转发速度，导致设备整体性能下降。
发明内容
本发明针对WLAN网络中AC设备的网络报文处理和三层转发的性能问题，根据ip按上下文相关性对报文进行分类，对于不同的报文选择合适的高性能三层转发方法，充分运用软硬件资源，在保证复杂的网络处理逻辑的同时达到三层转发的最优化。本发明的技术方案为一种用于WLAN网络中AC设备的报文快速三层转发方法，AP和用户上线时，创建及更新带有三层转发信息的上下文，同步上下文无关的三层转发信息到交换芯片；网络报文到达AC设备时，分类对网络报文进行快速转发；
所述分类对网络报文进行快速转发的实现方式为，根据目的ip来判断是否上下文相关，对于上下文相关的报文，查找带有三层转发信息的上下文，完成CAPWAP隧道封装并同时实现三层快转；对于上下文无关的报文，发给交换芯片用硬件引擎查找进行转发。而且，所述带有三层转发信息的上下文，是指上下文的内容除了包含网络处理所必须的上下文内容之外，还包含了与用户和AP的ip相关联的三层转发信息。而且，当邻接关系更新时，更新三层转发信息。本发明所述的方法，具有以下优点
I.发挥软件的灵活性，对于上下文相关的网络报文采用网络处理模块来完成硬件难以完成的CAPWAP隧道封装，同时又解决了由此带来的软件三层转发的性能问题。2.发挥了硬件的高性能，对于上下文无关的网络报文采用交换芯片硬件查表转发的方法，充分发挥硬件性能。
图I为本发明实施例的模块结构图。图2为本发明实施例的创建及更新带有三层转发信息的上下文工作流程图。图3为本发明实施例的同步上下文无关的三层转发信息到交换芯片的工作流程图。
图4为本发明实施例的分类对网络报文进行快速转发的工作流程图。
具体实施例方式 以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。实施例的技术方案为，AP和用户上线时，创建及更新带有三层转发信息的上下文，同步上下文无关的三层转发信息到交换芯片；网络报文到达AC设备时，分类对网络报文进行快速转发。所述分类对网络报文进行快速转发的实现方式为，根据目的ip来判断是否上下文相关，对于上下文相关的报文，查找带有三层转发信息的上下文，完成CAPWAP隧道封装并同时实现三层快转；对于上下文无关的报文，发给交换芯片用硬件引擎查找进行转发。具体实施时，可以采用计算机软件技术实现自动运行流程，也可采用软件模块化技术在AC系统中实现。
实施例的实现环境在于
(a)交换芯片能进行硬件快速三层转发，但是无法进行复杂的报文处理和隧道封装；网络处理器能进行复杂的报文处理和隧道封装，但是三层转发性能有待提高。(b)上下文与三层转发信息都以ip为特征，并最终产生了对应关系，因此三层转发信息可存在上下文中。图I描述了典型的模块结构图。AC设备中一般设有交换芯片，由于网络处理的需要，网络报文往往需先进行一些复杂的网络处理，而不是直接由交换芯片转发。有的报文需封装隧道之后，再进行三层转发，这部分工作由网络处理模块完成。封装隧道是需要查找上下文的，而上下文的建立，更新与查找是由上下文管理模块完成的。实施例设置网络处理模块，上下文管理模块，三层管理模块这三个模块属于软件层面的模块。为了将三层转发信息存在上下文中，三层管理模块的功能就是是管理三层转发信息，以及同步到上下文或是交换芯片中。交换芯片的作用是对部分上下文无关的报文进行硬件层面的三层转发，一般采用三层转发表+ 二层转发表的形式，二层转发表即MAC地址以及VLAN与转发端口对应关系，三层转发表即目的ip或ip地址段与下一跳的MAC地址以及出接口的对应关系。具体来说
AP和用户上线时，主要由AC设备的上下文管理模块负责创建及更新带有三层转发信息的上下文；
AC设备获取路由信息时，三层管理模块同步上下文无关的三层转发信息到交换芯片； 网络报文到达AC设备时，主要由网络处理模块分类对网络报文进行快速转发。实施例创建及更新带有三层转发信息的上下文，重点在于上下文中含有三层转发信息，上下文内容除了包含网络处理所必须的上下文内容之外，还包含了与用户、AP的ip相关联的三层转发信息，即路由规则和邻接规则；并且，对于邻接规则中的下一跳MAC地址等信息，会在邻接关系更新时及时通知上下文管理模块。路由规则即目的ip或ip地址段(这里具体是指AP和用户的ip)与下一跳的ip地址以及出接口的对应关系，邻接规则是即下一跳的ip与下一跳的MAC的对应关系。图2描述了创建及更新带有三层转发信息的上下文工作流程图。步骤1，相关模块开始初始化。包括上下文管理模块、三层管理模块和网络处理模块分别进行初始化。步骤2，AP (无线路由器)上线，AP将报文发送给AC;用户上线，用户的报文通过AP封装后，发送给AC。如图中标号20所示。步骤3，AC从AP获取AP和用户的上线报文，建立起AP与用户的上下文，并通知三层管理模块进行工作。如图中标号21所示。步骤4，三层管理模块根据步骤3中用户和AP的ip，查找路由信息并通过ARP消息查找邻接关系，获取下一跳MAC地址，将三层转发信息通知给上下文管理模块。如图中标号22所示。路由信息，包括动态路由，静态路由等。ARP即地址解析协议,通过ip地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。下一跳MAC地址即查找所得邻接信息。此步骤完成后可开始执行同步上下文无关的三层转发信息到交换芯片。步骤5，上下文管理模块收到三层转发信息更新的消息后，更新对应的用户和AP上下文的三层转发信息。如图中标号23所示。更新上下文时，将三层转发信息存在上下文中即可。 步骤6，由于路由邻接关系是有可能发生变化的，因此在上下文建立之后，三层管理模块还需要监测邻接关系。如图中标号24所示。步骤7，三层管理模块将步骤6中的监测结果进行检验，如果邻接关系发生了变化，则需要通知上下文管理模块进行三层转发信息的更新，可返回继续执行步骤5。如图中标号25所示。实施例将同步上下文无关的三层转发信息到交换芯片，是指当根据路由规则的目的ip判断出三层转发信息(路由规则和邻接规则)为上下文无关后，将三层转发信息传到硬件三层转发表中。图3描述了同步上下文无关的三层转发信息到交换芯片的工作流程图。步骤1，模块开始初始化。此处指三层管理模块。步骤2，三层管理模块获取路由信息，包括动态路由，静态路由等。如图中标号30所示。步骤3，三层管理模块根据路由信息查找邻接关系，如果邻接可达，则进入步骤4进行上下文无关的判断。如图中标号31所示。如果邻接不可达则不下发信息。具体查找也可通过ARP消息获取下一跳MAC地址实现。步骤4，三层管理模块判断是否上下文无关，是根据路由信息中的目的ip来查找上下文，如果查找不到上下文，则证明是上下文无关的。如图中标号32所示。步骤5，在步骤4中，若判断结果为是，则三层管理模块将三层转发信息同步更新到交换芯片。如图中标号33所示。若判断结果为否，则是上下文相关的情况，见附图2的流程处理。三层转发信息包括步骤2的路由信息以及步骤3的邻接信息，即路由规则和邻接规则。步骤6，由于路由邻接关系是有可能发生变化的，因此三层管理模块还需要监测邻接关系。如图中标号34所示。步骤7，三层管理模块将步骤6中的监测结果进行检验，如果邻接关系发生了变化，则需要对交换芯片进行三层转发信息的更新，可返回继续执行步骤5。如图中标号35所
/Jn ο分类对网络报文进行快速转发是指，根据目的ip来判断是否上下文相关，对于上下文相关的报文，查找带有三层转发信息的上下文，完成CAPWAP隧道封装并同时实现三层快转；对于上下文无关的报文，发给交换芯片用硬件引擎查找。图4为分类对网络报文进行快速转发的工作流程图。步骤1，模块开始初始化。包括上下文管理模块、三层管理模块和网络处理模块分别进行初始化。步骤2，网络处理模块接收网络报文并进行处理，CAPffAP封装和三层转发是通过报文的ip建立联系，所以这里先根据目的ip来判断是否上下文相关。如图中标号40所示。步骤3，网络处理模块根据目的ip来判断是否上下文相关，来决定采用哪种转发方式。如图中标号41所示。若判断结果为是，这说明后续的处理需要用到上下文的信息进行CAPWAP隧道封装并同时实现三层快转，那么，网络处理模块在封装CAPWAP隧道时，从上下文管理模块查找上下文，根据上下文中的三层转发信息直接将目的MAC修改为下一跳MAC等。如图中标 号42所示。若判断结果为否，这说明后续的处理不需要用到上下文的信息进行CAPWAP隧道封装，此时若用软件查路由性能不佳，因此网络处理模块将报文发送到交换芯片进行硬件转发。如图中标号43所示。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
1.一种用于WLAN网络中AC设备的报文快速三层转发方法，其特征在于AP和用户上线时，创建及更新带有三层转发信息的上下文，同步上下文无关的三层转发信息到交换芯片；网络报文到达AC设备时，分类对网络报文进行快速转发； 所述分类对网络报文进行快速转发的实现方式为，根据目的ip来判断是否上下文相关，对于上下文相关的报文，查找带有三层转发信息的上下文，完成CAPWAP隧道封装并同时实现三层快转；对于上下文无关的报文，发给交换芯片用硬件引擎查找进行转发。
2.根据权利要求I所述用于WLAN网络中AC设备的报文快速三层转发方法，其特征在于所述带有三层转发信息的上下文，是指上下文的内容除了包含网络处理所必须的上下文内容之外，还包含了与用户和AP的ip相关联的三层转发信息。
3.根据权利要求2所述用于WLAN网络中AC设备的报文快速三层转发方法，其特征在于当邻接关系更新时，更新三层转发信息。
全文摘要
本发明提供一种用于WLAN网络中AC设备的报文快速三层转发方法，基于能进行复杂网络处理的网络处理模块和具有高性能转发能力的交换芯片，采用对报文进行分类处理以及将三层转发信息存储在上下文中的方法。运用此方法可以在进行比较复杂的网络处理以及隧道封装的同时，还保证报文的高性能三层转发，最终提高系统性能。本发明应用于WLAN网络中AC设备对网络报文进行封装转发的场景中。
文档编号H04L12/773GK102946358SQ20121048114
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者张 成 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司