Vcf系统中的报文转发方法及装置的制造方法

Vcf系统中的报文转发方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及网络通信技术领域，特别涉及一种VCF系统中的报文转发方法及装 置。
【背景技术】
[0002] VCF (Vertical Converged Framework,纵向融合架构）是一种网络设备虚拟化技 术。VCF在纵向维度上支持对系统进行异构扩展，即，将一台盒式设备（即PE设备）作为一 块远程接口板加入到主设备系统（即CB设备构成的系统）中，从而整体形成一台逻辑虚拟 设备，达到扩展I/Odnput/Output，输入输出）端口能力和进行集中控制管理的目的。
[0003] 在VCF网络中，设备按角色分为CB(Controlling Bridge,控制桥）设备和PE (Port Extender,端口扩展）设备两种。VCF网络的典型组网结构如图1所示。
[0004] CB设备表示控制设备，CB设备可以由处理能力较强的盒式设备或框式设备承担。 在实际应用中，通常会将多台CB设备通过IRF(Intelligent Resilient Framework,智能弹 性架构）技术构建成一个虚拟化系统，这样有益于PE设备上行冗余。从整体上看，这个虚 拟化系统就是一个大的CB设备。
[0005] PE设备表示纵向扩展设备，即端口扩展器（或称远程接口板）。通常来说，PE设 备的能力不足以充当CB设备，管理拓扑上难以越级，因此仅能够参与数据平面的工作，不 具备作为CB设备的备份能力。PE设备一般来说是低成本的盒式设备。
[0006] 以下将CB设备与PE设备之间连接的接口称为纵向互联口，将CB设备之间连接的 接口称为横向互联口；PE设备上连接用户设备（PE直接连接用户设备，或者PE通过交换机 连接用户设备）的接口称为UNI (User Network Interface,用户网络接口）。其中，纵向互 联口和UNI是一个逻辑概念，可以是一个物理端口，也可以是至少一个物理端口组成的聚 合口。
[0007] 在VCF技术中，PE设备根据组网需要可以与一个或多个CB设备连接，PE设备之间 不能连接。从模型上说，PE设备相当于CB设备的一块远程接口板；从功能上看，CB设备与 PE设备之间的纵向互联相当于框式设备的"背板"；从管理上看，所有CB设备和PE设备组 成一个堆叠，对外是一台设备，一个管理点；在转发层面上，CB设备承担VCF系统的业务数 据的转发决策，而PE设备主要承担CB设备的端口扩展器角色。
[0008] 由于在转发层面上，PE设备不参与报文的查表转发处理，即，在接收到用户设备发 来的数据报文后，将该数据报文直接重定向到CB设备，由CB设备完成查找转发的动作；或 者，在接收到CB设备发来的数据报文后，根据该报文中的出端口等信息，直接将该数据报 文转发给本PE设备连接的相应用户设备。这样，就给CB设备带来了很大的工作压力，既要 保存大量的路由表项来完成三层转发，又要保存大量的MAC (Media Access Control，媒体访 问控制）表项来完成二层转发，增加了 CB设备的成本；同时，浪费了 PE设备的查表转发能 力，增加了整个网络的TC0 (Total Cost of Ownership,总体拥有成本）。

【发明内容】

[0009] 本申请提供了一种VCF系统中的报文转发方法及装置，旨在解决现有技术中存在 的CB设备查表转发的工作压力较大，而PE设备不参与查表转发，导致VCF系统的TC0较高 的问题。
[0010] 本申请的技术方案如下：
[0011] 一方面，提供了一种VCF系统中的报文转发方法，VCF系统中包括：CB设备及其连 接的PE设备，该方法包括：
[0012] 当PE设备接收到第一用户数据报文时，根据第一用户数据报文的目的MAC地址和 VLAN ID，在本地的MAC表中查找到对应的本地用户设备MAC表项，则通过该本地用户设备 MAC表项中的出接口将第一用户数据报文转发出去；
[0013] 当PE设备接收到第二用户数据报文时，根据第二用户数据报文的目的MAC地址和 VLAN ID，在MAC表中查找到对应的远端用户设备MAC表项，则根据该远端用户设备MAC表项 对应的封装信息中的本PE设备的桥MAC地址、目的PE设备的桥MAC地址和VLAN ID，将第 二用户数据报文封装成封装数据报文后，通过该远端用户设备MAC表项中的出接口转发出 去。
[0014] 另一方面，还提供了一种VCF系统中的报文转发方法，VCF系统中包括：CB设备及 其连接的PE设备，该方法包括：
[0015] 当CB设备接收到封装数据报文时，根据该封装数据报文的外层以太头中的目的 MAC地址和VLAN ID，在本地的MAC表中查找到对应的出接口，通过查找到的出接口将该封装 数据报文转发出去。
[0016] 又一方面，还提供了一种VCF系统中的报文转发装置，VCF系统中包括：CB设备及 其连接的PE设备，该装置应用于PE设备中，该装置包括：
[0017] 接收模块，用于接收用户数据报文；
[0018] 表项查找模块，用于当接收模块接收到第一用户数据报文时，根据第一用户数据 报文的目的MAC地址和VLAN ID，在本地的MAC表中查找到对应的本地用户设备MAC表项； 还用于当接收模块接收到第二用户数据报文时，根据第二用户数据报文的目的MAC地址和 VLAN ID，在MAC表中查找到对应的远端用户设备MAC表项；
[0019] 封装模块，用于根据表项查找模块查找到的远端用户设备MAC表项对应的封装信 息中的本PE设备的桥MAC地址、目的PE设备的桥MAC地址和VLAN ID，将第二用户数据报 文封装成封装数据报文；
[0020] 发送模块，用于通过表项查找模块查找到的本地用户设备MAC表项中的出接口， 将第一用户数据报文转发出去；还用于通过表项查找模块查找到的远端用户设备MAC表项 中的出接口，将封装模块封装得到的封装数据报文转发出去。
[0021] 又一方面，还提供了一种VCF系统中的报文转发装置，VCF系统中包括：CB设备及 其连接的PE设备，该装置应用于CB设备中，该装置包括：
[0022] 接收模块，用于接收封装数据报文；
[0023] 表项查找模块，用于当接收模块接收到封装数据报文时，根据该封装数据报文的 外层以太头中的目的MAC地址和VLAN ID，在本地的MAC表中查找到对应的出接口；
[0024] 发送模块，用于通过表项查找模块查找到的出接口，将接收模块接收到的封装数 据报文转发出去。
[0025] 本申请的以上技术方案中，CB设备上不再配置对应于PE设备连接的用户设备的 MAC表项，而PE设备上配置对应于用户设备的MAC表项，这样，在进行报文转发时，PE设备 可以根据本地的MAC表项，参与报文的二层转发处理，而CB设备主要负责IP三层转发。由 于CB设备上无需保存大量的对应于PE设备连接的用户设备的MAC表项来完成二层转发， 主要负责三层转发，极大的减轻了 CB设备的工作压力，降低了 CB设备的成本；并且，PE设 备上需要保存对应于用户设备的MAC表项来完成二层转发，充分利用了 PE设备的硬件功 能；从而，通过让CB设备和PE扩展联合实现多层转发，增加了设备的灵活性，扩大了 VCF技 术的应用，降低了整个网络的TC0。
[0026] 另外，PE设备可以将本设备学习到的对应于本地用户设备的MAC表项同步给其它 PE设备，实现了同一 VLAN内的MAC表项的同步，使得跨PE设备的二层转发"穿越"CB设备， 减少了对CB设备上的表项的消耗，同时CB设备和PE设备相互配合完成三层转发。
【附图说明】
[0027] 图1是VCF系统的系统架构示意图；
[0028] 图2是本申请实施例的基于VCF系统的一种实际网络架构意图；
[0029] 图3是本申请实施例的CB设备配置MAC表项以及PE设备配置封装信息和终结信 息的操作流程图；
[0030] 图4是本申请实施例的PE设备配置MAC表项的操作流程图；
[0031] 图5是本申请实施例的同一 PC以聚合方式连接2个PE设备的结构示意图；
[0032] 图6是本申请实施例的PE设备连接的用户设备之间的通信过程的方法流程图；
[0033] 图7是本申请实施例的PE设备连接的用户设备向上游设备连接的用户设备发送 数据报文的方法流程图；
[0034] 图8是本申请实施例的上游设备连接的用户设备向PE设备连接的用户设备发送 数据报文的方法流程图；
[0035] 图9是本申请实施例的应用于PE设备中的报文转发装置的结构示意图；
[0036] 图10是本申请实施例的应用于CB设备中的报文转发装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037] 为了解决现有技术中存在的CB设备查表转发的工作压力较大，而PE设备不参与 查表转发，导致VCF系统的TC0较高的问题，本申请以下实施例中提供了一种VCF系统中的 报文转发方法，以及一种可以应用该方法的装置。
[0038] 本申请实施例中，将CB设备与PE设备之间的端口称为纵向互联口，将PE设备连 接用户设备的端口称为UNI，以下的纵向互联口和UNI可以指的是单一的物理端口，也可以 是聚合组，本申请对此不做限定。
[0039] 本申请实施例的VCF系统中的报文转发方法包括以下内容：
[0040] 如图2所示，多个CB设备和多个PE设备采用VCF技术构成一个VCF系统，该VCF 系统中的每一个PE设备连接（直连或通过交换机连接）至少一个用户设备，例如，PC(个 人电脑）等，VCF系统通过上游设备与互联网中的用户设备（如图2中的PC1)连接。
[0041] VCF系统形成之后，用户在每一个PE设备上创建至少一个VLAN (Virtual Local Area Network,虚拟局域网），用户创建的VLAN区别于后面的保留VLAN,以下除了特指为保 留VLAN以外的VLAN均指的是用户VLAN ;将该PE设备上的每一个UNI加入到一个VLAN中， 从而，每一个UNI对应于一个VLAN ;另外，用户还可以在某一个或多个VLAN上配置虚接口， VCF系统会为每一个虚接口分配一个MAC地址（称为本VCF系统的虚MAC地址），不同虚接 口对应的VLAN不同，不同虚接口对应的虚MAC地址可以相同、也可以不同，从而，每一个虚 MAC地址对应于一个VLAN。PE设备和CB设备上均保存有虚接口对应的虚MAC和VLAN ID。
[0042] 开启PE设备上的UNI的MAC地址学习功能，以使得PE设备在接收到连接的用户 设备发来的数据报文后，学习该数据报文的源MAC地址，从而PE设备上会配置有对应于本 地用户设备的MAC表项；关闭CB设备上的纵向互联口的MAC地址学习功能，以使得CB设备 在接收到PE设备发来的数据报文后，不会学习该数据报文的源MAC地址，从而CB设备上不 会配置对应于PE设备连接的用户设备的MAC表项。并且，每一个PE设备能够获知配置有 相同VLAN的其它PE设备的信息，例如，设备ID等。
[0043] 1、表项配置过程
[0044] (1)CB设备会按照本设备上的路由协议，计算并生成相关路由表项，并配置到本地 的路由表中。具体可以参见现有技术，这里不再赘述。
[0045] ⑵CB设备上配置对应于PE设备的MAC表项，PE设备上配置封装信息和终结信 息，如图3所示，具体过程如下：
[0046] 步骤S102,当PE设备正常启动之后，CB设备针对每一个PE设备，根据获取的该PE 设备的桥MAC地址，在本地的MAC表中配置对应的MAC表项，如表1所示：
[0049] 从表1中可以看出，对应于任一 PE设备的MAC表项中包括：保留VLAN的VLAN ID、 该PE设备的桥MAC地址、以及CB设备上连接该PE设备的纵向互联口，其中，保留VLAN是 不允许用户使用和配置的VLAN，例如，VLAN0或VLAN4095。
[0050] 步骤S104, CB设备将每一个PE设备的桥MAC地址通知给所有其它PE设备，这样， 每一个PE设备都能够获得所有其它PE设备的桥MAC地址；
[0051] 步骤S106, PE设备针对每一