一种交换机mac地址老化方法
【专利摘要】本发明提供一种交换机MAC地址老化方法，包括以下步骤：S1、配置MAC地址的老化周期和老化周期粒度；S2、以报文的源MAC地址和VLAN ID为键值做Hash索引，判断是否已经存在对应表项；S3、若MAC地址表中已经存在对应表项，则将当前时间更新为表项的更新时间戳；若MAC地址表中不存在对应表项，则添加一条表项，将当前时间更新为该表项的更新时间戳；S4、当老化周期粒度到来时，老化进程扫描MAC地址表，计算当前时间与该更新时间戳的时间差，判断时间差是否大于老化周期；S5、若该时间差小于老化周期，重复步骤S4；S6、若该时间差大于老化周期，则删除该表项。本发明降低了老化时间的误差，使得交换机的转发行为更加得准确，提高了MAC地址表的有效利用率。
【专利说明】
一种交换机MAC地址老化方法
技术领域
[0001 ]本发明属于交换机领域，具体涉及一种交换机MAC地址老化方法。【背景技术】
[0002]交换机基于MAC地址表来实现二层数据转发，MAC地址表中存放了MAC地址、VLAN ID和端口号的映射关系。交换机在端口接收到报文后允许自动学习MAC地址，将报文的源 MAC地址、VLAN ID和端口号添加到MAC地址表中。由于MAC地址表空间有限，不可能无限制的学习地址，因此引入了老化时间的机制。交换机通过老化时间的机制定期地清理在MAC地址表中不常用的表项，为新的地址学习提供了空间，保证了交换机的正常转发。
[0003]目前常用的做法是在交换机中创建两个进程，一个地址学习进程，一个地址老化进程，两个进程是相对独立运行的，其原理如下:
[0004]地址学习进程:交换机端口在接收到报文后，以报文的源MAC地址和VLAN ID为键值做Hash索引，查找MAC地址表。如果MAC地址表中还没有该MAC地址对应的表项，则进行地址学习，将该报文的源MAC地址，VLAN ID和端口号映射添加到MAC地址表中，同时将该表项的hit位置1，表示该MAC地址是活跃的；如果MAC地址表中已经存在了该MAC地址，则只更新该表项的hit位，将hit位置1，表示该MAC地址仍然保持活跃；
[0005]地址老化进程:老化时间缺省为300秒，允许用户设置的范围从10秒至1000000秒； 地址老化进程每隔一个老化周期就会扫描一次MAC地址表，将其中hit位为0的表项直接删除掉;同时将hit位为1的表项hit位置0，表示待删除。
[0006]由于地址学习进程和地址老化进程是相互独立工作的，因此一条MAC地址的老化时间会存在误差，这个误差为设置老化时间的1-2倍，具体误差如图3所示。图3(a)所示的情形是:表项a刚刚更新，其hit位置1，随即老化周期到来，其hit位置0,在下一个老化周期到来时，删除该表项a对应的MAC地址，此时MAC地址的老化时间为一个老化周期；图3(b)所示的情形是:表项a在一个老化周期刚刚结束时更新，其hit位置1，下一个老化周期到来时，其 hit位置0,再一个老化周期到来时，删除该表项a对应的MAC地址，此时MAC地址的老化时间为两个老化周期。过长的老化时间会使交换机内的MAC地址表超期，使交换机做出一些不合理的转发决定，同时也降低了 MAC地址表的有效利用率。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种交换机MAC地址老化方法，该交换机MAC地址老化方法可以减少MAC地址老化时间的误差，使得交换机的转发行为更加得准确，也提高了MAC地址表的有效利用率。
[0008]为达到上述要求，本发明采取的技术方案是提供一种交换机MAC地址老化方法，包括以下步骤:
[0009]S1、配置MAC地址的老化周期和老化周期粒度；[〇〇1〇] S2、以报文的源MAC地址和VLAN ID为键值做Hash索引，查找MAC地址表，判断是否已经存在对应表项；
[0011] S3、若MAC地址表中已经存在对应表项，则将当前时间更新为所述表项的更新时间戳;若MAC地址表中不存在对应表项，则添加一条表项，将当前时间更新为该表项的更新时间戳；
[0012] S4、当老化周期粒度到来时，老化进程扫描MAC地址表，计算当前时间与该更新时间戳的时间差，判断该时间差是否大于老化周期；[〇〇13] S5、若该时间差小于老化周期，重复步骤S4;
[0014] S6、若该时间差大于老化周期，则删除该表项。
[0015]与现有技术相比，该交换机MAC地址老化方法具有的优点如下:引入老化周期粒度和更新时间戳，计算每次老化周期粒度到来时当前时间与更新时间戳的差值，通过比较该差值与老化周期的大小来判断是否删除表项，将MAC地址老化时间误差从0秒至MAC地址老化周期时间，降低到从0秒至MAC地址老化周期粒度时间，大大的降低了老化时间的误差，使得交换机的转发行为更加得准确，也提高了 MAC地址表的有效利用率。【附图说明】
[0016]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:[〇〇17]图1为本申请的流程图；
[0018]图2为本申请一种实施例的示意图；
[0019]图3为现有技术的示意图。【具体实施方式】
[0020]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。[0021 ]根据本发明的一个实施例，提供一种交换机MAC地址老化方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0022] S1、配置MAC地址的老化周期和老化周期粒度，老化周期的范围为10-1000000S;老化周期粒度为MAC地址老化进程扫描一次MAC地址表的时间间隔，老化周期粒度大于或等于 l〇s，且小于或等于老化周期；老化周期和老化周期粒度均为用户可配置，可通过设置软件变量或配置寄存器来确定；[〇〇23] S2、以报文的源MAC地址和VLAN ID为键值做Hash索引，查找MAC地址表，判断是否已经存在对应表项；[〇〇24] S3、若MAC地址表中已经存在对应表项，则将当前时间更新为该表项的更新时间戳;若MAC地址表中不存在对应表项，则添加一条表项，将当前时间更新为该表项的更新时间戳；
[0025] S4、当老化周期粒度到来时，老化进程扫描MAC地址表，计算当前时间与该更新时间戳的时间差，判断该时间差是否大于老化周期；
[0026]S5、若该时间差小于老化周期，重复步骤S4;
[0027]S6、若该时间差大于老化周期，则删除该表项。
[0028]根据本发明的一个实施例进行举例说明，设置老化时间为300秒，老化周期粒度为 75秒。
[0029]图2(a)所示的情况是更新或添加表项a后，随即第一次老化周期粒度到来，具体操作如下:
[0030]101:更新或添加表项a，将当前时间保存到更新时间戳中；
[0031]102:第一次老化周期粒度到来，老化进程第一次扫描MAC地址表，计算当前时间和 MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略大于0秒，不对地址表项a做任何操作；
[0032]103:第二次老化周期粒度到来，老化进程第二次扫描MAC地址表，计算当前时间和 MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略大于75秒，不对地址表项a做任何操作；[〇〇33]104:第三次老化周期粒度到来，老化进程第三次扫描MAC地址表，计算当前时间和MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略大于150秒，不对地址表项a做任何操作；
[0034]105:第四次老化周期粒度到来，老化进程第四次扫描MAC地址表，计算当前时间和 MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略大于225秒，不对地址表项a做任何操作；
[0035]106:第五次老化周期粒度到来，老化进程第五次扫描MAC地址表，计算当前时间和 MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略大于300秒，大于老化周期，删除MAC地址表项a。
[0036]由以上操作方式可知，在2(a)所示的情况下，MAC地址表项a的老化时间为一个老化周期，老化时间误差为〇秒。
[0037]图2(b)所示的情况是一次老化周期粒度结束后，随即更新或添加表项a，具体操作如下:
[0038]201:更新或添加表项a，将当前时间保存到时间戳中；[〇〇39]202:第一次老化周期粒度到来，老化进程第一次扫描MAC地址表，计算当前时间和MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略小于75秒，不对地址表项a做任何操作；
[0040]203:第二次老化周期粒度到来，老化进程第二次扫描MAC地址表，计算当前时间和MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略小于150秒，不对地址表项a做任何操作；[〇〇411204:第三次老化周期粒度到来，老化进程第三次扫描MAC地址表，计算当前时间和MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略小于225秒，不对地址表项a做任何操作；[〇〇42]205:第四次老化周期粒度到来，老化进程第四次扫描MAC地址表，计算当前时间和MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略小于300秒，不对地址表项a做任何操作；[〇〇43]206:第五次老化周期粒度到来，老化进程第五次扫描MAC地址表，计算当前时间和MAC地址表项a中保存的时间戳的时间差，略小于375秒，大于老化周期，删除MAC地址表项a;
[0044]由以上操作方式可知，在2(b)所示的情况下，MAC地址表项a的老化时间为一个老化周期加一个老化周期粒度，老化时间误差为一个老化周期粒度。[0〇45]因此，米用本发明中优化的老化时间机制后，老化时间范围为300秒-375秒，误差为0-75秒，而传统MAC地址老化机制的老化时间范围为300秒-600秒，老化时间误差为0-300 秒，本发明大大的降低了老化时间的误差，使得交换机的转发行为更加得准确，也提高了 MAC地址表的有效利用率。
[0046]对于汇聚层、核心层交换机而言，交换机内部需要转发的数据量较大，涉及到的MAC地址表项数量巨大。本发明在实际运用时，为了保证性能，可以采用基于硬件的MAC地址自动学习及老化的方法。具体实施是将本发明中提到的MAC地址老化的方法逻辑，集成到交换芯片中，通过硬件来实现相关算法和逻辑，同时提供相关寄存器供用户来配置老化时间、 老化周期粒度等参数。
[0047]对于接入层交换机而言，交换机内部需要转发的数据量较汇聚层、核心层交换机来说较少，涉及到的MAC地址表项数量相对较少。本发明在实际运用时，为了考虑硬件成本及增加功能灵活性，可以采用基于软件的MAC地址自动学习及老化的办法。具体实施是交换芯片收到的报文上送CPU，由CPU对报文进行解析，并对MAC地址进行学习和老化。这样可以将本发明中提到的MAC地址自动学习及老化的办法，集成到软件中，通过软件来实现相关算法和逻辑，同时也需要为用户提供老化时间，老化周期粒度等参数的配置。[〇〇48]以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。
【主权项】
1.交换机MAC地址老化方法，其特征在于，包括以下步骤:51、配置MAC地址的老化周期和老化周期粒度；52、以报文的源MAC地址和VLAN ID为键值做Hash索引，查找MAC地址表，判断是否已经 存在对应表项；53、若MAC地址表中已经存在对应表项，则将当前时间更新为所述表项的更新时间戳； 若MAC地址表中不存在对应表项，则添加一条表项，将当前时间更新为所述表项的更新时间 戳；54、当老化周期粒度到来时，老化进程扫描MAC地址表，计算当前时间与所述更新时间 戳的时间差，判断所述时间差是否大于老化周期；55、若所述时间差小于老化周期，重复步骤S4;56、若所述时间差大于老化周期，则删除所述表项。2.根据权利要求1所述的交换机MAC地址老化方法，其特征在于，所述老化周期的范围 为10-1000000s〇3.根据权利要求2所述的交换机MAC地址老化方法，其特征在于，所述老化周期粒度大 于或等于10s，且小于或等于老化周期。
【文档编号】H04L29/12GK105959430SQ201610377793
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】冯雪峰, 詹晋川, 杨清, 夏超, 杨鑫
【申请人】深圳市风云实业有限公司