專利名稱：一種快速更新地址解析協(xié)議的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，尤其涉及一種在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的情況下快速更新地址解析協(xié)議(ARP，Address Resolution Protocol)的方法。
背景技術(shù)：
在以太網(wǎng)(Ethernet)中，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)交換機(jī)彼此相連并進(jìn)行通信。交換機(jī)是由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制的生成樹(shù)協(xié)議(STP，Spanning Tree Protocol)來(lái)管理的。STP是一種二層管理協(xié)議，通過(guò)有選擇性地阻塞網(wǎng)絡(luò)冗余鏈路來(lái)達(dá)到消除網(wǎng)絡(luò)二層環(huán)路的目的，從而有效地抑制廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。與此同時(shí)，STP還具備鏈路備份功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，可重新計(jì)算生成樹(shù)信息并設(shè)置相應(yīng)的交換機(jī)的端口狀態(tài)。
另外，在以太網(wǎng)中，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行直接通信，除了需要知道目標(biāo)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層邏輯地址外，例如IP地址，還要知道目標(biāo)設(shè)備的第二層物理地址，例如Mac地址，ARP協(xié)議的基本功能就是通過(guò)目標(biāo)設(shè)備的IP地址，查詢目標(biāo)設(shè)備的Mac地址，以保證通信的順利進(jìn)行。也就是說(shuō)，ARP提供IP地址和硬件Mac地址之間的映射關(guān)系，這種映射關(guān)系可通過(guò)設(shè)備自身ARP報(bào)文的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)來(lái)獲取。此外，對(duì)于當(dāng)前很多支持虛擬局域網(wǎng)(VLAN，Virtual LAN)的三層交換機(jī)來(lái)說(shuō)，ARP表項(xiàng)還包括VLAN以及以太網(wǎng)端口等信息在內(nèi)的一些其它信息，也就是說(shuō)，ARP表項(xiàng)還可以綁定交換機(jī)的端口信息。
通常情況下，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，STP會(huì)重新計(jì)算生成樹(shù)信息，于是交換機(jī)端口的狀態(tài)會(huì)隨之改變，由于ARP表項(xiàng)和端口綁定，所以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備學(xué)習(xí)到的動(dòng)態(tài)ARP表項(xiàng)會(huì)變成無(wú)效的，于是端口收到STP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兊南⒑?，?huì)將其它端口學(xué)習(xí)到的與狀態(tài)改變的端口相關(guān)的ARP表項(xiàng)全部刪除，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兊南⑾蚱渌丝趥鞑ィ捎贏RP表項(xiàng)被刪除，所以會(huì)立即主動(dòng)觸發(fā)動(dòng)態(tài)ARP的重新學(xué)習(xí)和更新，然而其它端口隨后又傳來(lái)拓?fù)涓淖兊南?，剛剛學(xué)習(xí)到的ARP表項(xiàng)又被全部刪除，于是又會(huì)主動(dòng)觸發(fā)ARP的重新學(xué)習(xí)和更新，如此重復(fù)直至找到合適的交換機(jī)端口，建立重新穩(wěn)定的通信為止。
于是，交換機(jī)在這個(gè)過(guò)程中會(huì)頻繁地收到拓?fù)涓淖兊南?，?dòng)態(tài)ARP的表項(xiàng)也會(huì)被頻繁刪除，由于動(dòng)態(tài)ARP的觸發(fā)和學(xué)習(xí)都必須由CPU完成，如果ARP表項(xiàng)被頻繁刪除，那么重新觸發(fā)和學(xué)習(xí)會(huì)占用交換機(jī)大量的CPU時(shí)間，而且受CPU處理能力的限制，在網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜的情況下，可能無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)學(xué)到所有的ARP表項(xiàng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)閃斷。另外，由于ARP的主動(dòng)請(qǐng)求是廣播報(bào)文，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，如果所有ARP都被刪除，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)觸發(fā)大量的ARP請(qǐng)求，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)ARP廣播報(bào)文的泛濫。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種快速更新ARP的方法，使用該方法可以改進(jìn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)ARP的更新機(jī)制，節(jié)約CPU的時(shí)間，避免網(wǎng)絡(luò)中廣播報(bào)文的泛濫，從而提高ARP的收斂能力和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種快速更新ARP的方法，在交換機(jī)的端口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該方法包括A、保留端口狀態(tài)發(fā)生變化的交換機(jī)的ARP表項(xiàng)；B、該交換機(jī)獲取與端口狀態(tài)變化相關(guān)的設(shè)備的Mac地址以及Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息；C、該交換機(jī)根據(jù)Mac地址查找有相同Mac地址信息的ARP表項(xiàng)，并用端口信息更新ARP表項(xiàng)的端口信息。
所述步驟A可以進(jìn)一步包括
將交換機(jī)上與端口狀態(tài)變化相關(guān)的ARP表項(xiàng)設(shè)為不可用。
所述步驟B可以包括該交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)報(bào)文時(shí)，獲取報(bào)文所攜帶的Mac地址以及所經(jīng)過(guò)的該交換機(jī)的端口信息。
所述步驟B可以包括交換機(jī)以與端口狀態(tài)變化相關(guān)的設(shè)備的Mac地址為目的Mac地址，單播該目的Mac地址并采用廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求，并獲取應(yīng)答消息中的Mac地址和應(yīng)答消息所經(jīng)過(guò)的該交換機(jī)的端口信息。
所述步驟A可以進(jìn)一步包括對(duì)該交換機(jī)上與端口狀態(tài)變化相關(guān)的ARP表項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)記；所述交換機(jī)采用單播目的Mac地址、廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求，可以包括對(duì)有標(biāo)記的ARP表項(xiàng)，交換機(jī)采用單播目的Mac地址、廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)有標(biāo)記的ARP請(qǐng)求。
所述步驟A還可以進(jìn)一步包括啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器；所述主動(dòng)觸發(fā)有標(biāo)記的ARP請(qǐng)求，包括以定時(shí)器的定時(shí)為時(shí)間間隔，分批主動(dòng)觸發(fā)有標(biāo)記的ARP請(qǐng)求。
以上所述交換機(jī)可以為分布式交換機(jī)。
所述交換機(jī)為分布式交換機(jī)時(shí)，所述步驟A可以包括保留主控板上的ARP表項(xiàng)，刪除接口板上的ARP表項(xiàng)和Mac表項(xiàng)；所述步驟B可以包括B1、接口板轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，對(duì)Mac進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲取報(bào)文的Mac地址以及端口信息并發(fā)送給主控板；B2、主控板更新Mac表，并通知ARP，ARP根據(jù)更新消息中攜帶的Mac地址信息查找有相同Mac地址的ARP表項(xiàng)，并用端口信息更新ARP表項(xiàng)的端口信息。
該方法還可以進(jìn)一步包括主控板更新ARP表項(xiàng)之后同步端口所在的接口板，接口板下發(fā)硬件Mac表并獲取Mac索引，該索引與主控板傳入的Mac索引值不一致時(shí)，同步主控板更新，主控板收到接口板更新消息，修改ARP表項(xiàng)的Mac索引，并更新主機(jī)路由，同步所有接口板。
另外，所述步驟A可以包括對(duì)主控板上與端口狀態(tài)改變相關(guān)的ARP表項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器；所述步驟B可以包括以定時(shí)器的定時(shí)為時(shí)間間隔，對(duì)主控板上有標(biāo)記的ARP表項(xiàng)采用單播目的Mac、廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求，接口板接到應(yīng)答消息后，獲取應(yīng)答消息中的Mac地址和端口信息；所述步驟C包括接口板根據(jù)應(yīng)答消息用端口信息更新接口板和主控板的ARP表項(xiàng)的端口信息，同時(shí)清除標(biāo)記。
所述交換機(jī)還可以是集中式交換機(jī)。
一種快速更新地址解析協(xié)議ARP表項(xiàng)的方法，在交換機(jī)的端口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該方法包括a.保留交換機(jī)上與端口狀態(tài)變化相關(guān)的ARP表項(xiàng)，并將ARP表項(xiàng)設(shè)為不可用；b、該交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)報(bào)文時(shí)，獲取與端口狀態(tài)變化相關(guān)的設(shè)備的Mac地址以及Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息；c、該交換機(jī)根據(jù)Mac地址查找有相同Mac地址信息的ARP表項(xiàng)，并用Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息更新該交換機(jī)的ARP表項(xiàng)的端口信息。
一種快速更新地址解析協(xié)議ARP表項(xiàng)的方法，在交換機(jī)的端口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該方法包括I、保留交換機(jī)上的與端口狀態(tài)變化相關(guān)的ARP表項(xiàng)，并對(duì)ARP表項(xiàng)設(shè)置標(biāo)記，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器；II、定時(shí)器超時(shí)時(shí)，交換機(jī)采用單播目的Mac地址、廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)有標(biāo)記的ARP請(qǐng)求，并獲取應(yīng)答ARP請(qǐng)求的消息所經(jīng)過(guò)的該交換機(jī)的端口信息；III、交換機(jī)根據(jù)目的Mac地址查找有相同Mac地址信息的ARP表項(xiàng)，并用Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息更新交換機(jī)的ARP表項(xiàng)的端口信息。
從以上技術(shù)方案可以看到，本發(fā)明所提供的一種快速更新ARP的方法具有以下有益效果1、不直接刪除動(dòng)態(tài)ARP表項(xiàng)，避免短時(shí)問(wèn)觸發(fā)大量的ARP請(qǐng)求所造成的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播報(bào)文的泛濫；2、通過(guò)Mac學(xué)習(xí)更新ARP表項(xiàng)，省略了主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求及接收ARP應(yīng)答的處理流程，節(jié)約了CPU時(shí)間，并且Mac學(xué)習(xí)能力要強(qiáng)于ARP的學(xué)習(xí)能力，因此相比于ARP的主動(dòng)觸發(fā)請(qǐng)求，提高了更新效率和ARP的收斂能力，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)閃斷的問(wèn)題也有所緩解；3、對(duì)于不能通過(guò)Mac學(xué)習(xí)更新的ARP表項(xiàng)，采用單播目的Mac、廣播發(fā)送的方式進(jìn)行請(qǐng)求，避免廣播報(bào)文泛濫。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)在分布式交換機(jī)上對(duì)原有ARP表項(xiàng)的處理流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一在分布式交換機(jī)上通過(guò)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP的操作流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一在分布式交換機(jī)上通過(guò)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP的實(shí)現(xiàn)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一在分布式交換機(jī)上不通過(guò)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP的操作流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)在分布式交換機(jī)上更新ARP的操作流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例三網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)在集中式交換機(jī)上更新ARP的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，STP重新計(jì)算生成樹(shù)信息并修改端口狀態(tài)，端口狀態(tài)變化后，必然引起與之相關(guān)的ARP的變化，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)此的處理是刪除所有與端口狀態(tài)改變相關(guān)的ARP表項(xiàng)，ARP表項(xiàng)刪除后，會(huì)觸發(fā)動(dòng)態(tài)ARP的重新學(xué)習(xí)和更新，這種做法會(huì)占用交換機(jī)大量的CPU時(shí)間，并容易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)中廣播報(bào)文的泛濫和網(wǎng)絡(luò)閃斷。對(duì)此，本發(fā)明不直接刪除動(dòng)態(tài)ARP表項(xiàng)，只將ARP表項(xiàng)的出端口信息設(shè)為無(wú)效值，同時(shí)將ARP表項(xiàng)設(shè)為不可用；在二層Mac地址學(xué)習(xí)的同時(shí)，查找是否具有相同的VLAN及Mac信息的ARP表項(xiàng)，并根據(jù)Mac表項(xiàng)的端口信息更新ARP表項(xiàng)的出端口；對(duì)于不能通過(guò)Mac學(xué)習(xí)更新的ARP表項(xiàng)，仍采用動(dòng)態(tài)ARP學(xué)習(xí)的方式更新。
下面分別以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，本發(fā)明所提供的ARP的更新方法在分布式交換機(jī)和集中式交換機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)為例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。
首先，描述本發(fā)明的ARP更新在分布式交換機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)。分布式交換機(jī)的單板包括主控板、接口板、背板等，其中主控板保留全局的所有IP地址、ARP表項(xiàng)、VLAN、Mac表項(xiàng)等信息，而接口板只保留其中的一部分信息。由于該實(shí)施例中采用的交換機(jī)是分布式交換機(jī)，ARP協(xié)議在此交換機(jī)上的處理是接口板完成ARP報(bào)文的處理及動(dòng)態(tài)ARP的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)之后下發(fā)硬件Mac表以獲取Mac表索引，然后同步主控板；主控板收到接口板同步消息之后更新ARP表，并根據(jù)ARP表的IP地址、VLAN信息、端口信息、Mac索引等生成主機(jī)路由，然后廣播到所有接口板，接口板收到此消息后將主機(jī)路由下發(fā)硬件，于是就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。
實(shí)施例一參見(jiàn)圖1，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儠r(shí)，本發(fā)明首先會(huì)對(duì)現(xiàn)有的ARP做如下處理步驟101、主控板上STP重新計(jì)算生成樹(shù)信息并修改交換機(jī)的端口狀態(tài)，然后將此端口狀態(tài)改變的消息通知給所有與此端口相關(guān)的ARP；步驟102、主控板上的ARP收到端口狀態(tài)改變的消息后，遍歷所有的動(dòng)態(tài)ARP表項(xiàng)，將與此端口相關(guān)的ARP表項(xiàng)的出端口設(shè)為無(wú)效值，表項(xiàng)屬性設(shè)為不可用，同時(shí)廣播刪除主機(jī)路由的消息，接口板收到刪除消息后下發(fā)硬件刪除主機(jī)路由；步驟103、主控板廣播刪除與端口狀態(tài)改變相關(guān)的ARP表項(xiàng)的消息，接口板收到該消息之后刪除與此端口相關(guān)的ARP表項(xiàng)，同時(shí)下發(fā)硬件刪除Mac表；這一步驟之后，接口板上的ARP表項(xiàng)被刪除，而主控板上還保有ARP表項(xiàng)。
步驟104、STP通知?jiǎng)h除所有與此端口相關(guān)的Mac表項(xiàng)。
從上述步驟可以看到，本發(fā)明不同于現(xiàn)有技術(shù)的是，本發(fā)明不刪除主控板上的ARP，而只是刪除接口板上的ARP表項(xiàng)。這樣做的目的是避免刪除所有的ARP引起大量ARP的觸發(fā)請(qǐng)求。
刪除接口板上的ARP表項(xiàng)以后，主控板上的ARP表項(xiàng)也是不可用的，所以需要重新學(xué)習(xí)ARP以獲得主機(jī)路由。于是，參見(jiàn)圖2和圖3，本發(fā)明通過(guò)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP，具體操作步驟如下步驟201、雖然刪除了接口板上的ARP和Mac表項(xiàng)，但是網(wǎng)絡(luò)上的流量還在，于是接口板會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)報(bào)文，轉(zhuǎn)發(fā)的以太網(wǎng)報(bào)文會(huì)攜帶源Mac地址和源IP地址，并且會(huì)在經(jīng)過(guò)交換機(jī)的端口時(shí)攜帶端口信息，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，由于接口板Mac表項(xiàng)被刪除，所以會(huì)觸發(fā)Mac進(jìn)行學(xué)習(xí)，此時(shí)如果發(fā)現(xiàn)Mac表項(xiàng)為新表項(xiàng)或者有修改，則發(fā)送消息給主控板以通知主控板更新，并在消息中攜帶新的Mac表索引信息(圖3所示的過(guò)程1)；步驟202、主控板收到接口板發(fā)來(lái)的更新消息后，更新主控板上的Mac表項(xiàng)，同時(shí)通知主控板上的ARP進(jìn)行更新；
步驟203、主控板上的ARP收到更新消息后，根據(jù)此消息中的VLAN和Mac地址信息以及端口信息，查找所有相應(yīng)的ARP表項(xiàng)，并更新這些所有相應(yīng)ARP表項(xiàng)的出端口及Mac索引信息；于是在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儠r(shí)設(shè)為無(wú)效的出端口以及表項(xiàng)就被更新掉，更新之后的ARP就可以創(chuàng)建主機(jī)路由，網(wǎng)絡(luò)就可以正常通信了。
步驟204、在主控板上，ARP根據(jù)主控板上原來(lái)所保有的IP、VLAN信息及新獲取的端口、Mac索引信息創(chuàng)建主機(jī)路由，并同步所有的接口板，接口板將此主機(jī)路由下發(fā)硬件(圖3所示的過(guò)程2)。
這樣在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，ARP的更新就完成了。
特別地，在步驟203中，主控板更新ARP表項(xiàng)之后，同步接口板，接口板下發(fā)硬件Mac表并獲取Mac表索引(圖3所示的過(guò)程3)，并判斷此索引值是否與主控板傳給接口板的Mac索引值一致，如果不一致則仍需對(duì)主控板進(jìn)行更新(圖3所示的過(guò)程4)，主控板收到接口板的更新消息后，修改ARP表項(xiàng)的Mac索引，并更新主機(jī)路由，同步所有接口板(圖3所示的過(guò)程5)；如果一致，則可以直接執(zhí)行步驟204。
另外，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變，STP修改端口狀態(tài)后，接口板底層主機(jī)路由被刪除，這時(shí)有可能發(fā)生無(wú)法通過(guò)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP的情況，此時(shí)，仍然采用ARP主動(dòng)觸發(fā)的方式進(jìn)行更新，但是不同于現(xiàn)有技術(shù)主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求、ARP廣播報(bào)文的方式，而是采用單播目的Mac地址的方式，這種情況下的處理方式參見(jiàn)圖4，具體的操作過(guò)程如下步驟401、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變時(shí)，接口板底層主機(jī)路由已經(jīng)被刪除，這時(shí)如果不能通過(guò)觸發(fā)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP的話，那么接口板會(huì)上送主控板CPU觸發(fā)ARP請(qǐng)求；步驟402、因?yàn)橹骺匕迳系腁RP保留有Mac地址，所以觸發(fā)ARP請(qǐng)求時(shí)以此為單播Mac為目的Mac地址，并采用廣播發(fā)送的方式；由于ARP請(qǐng)求時(shí)廣播的不是廣播地址，而是Mac地址，所以網(wǎng)絡(luò)中與此Mac地址無(wú)關(guān)的設(shè)備會(huì)過(guò)濾掉這個(gè)廣播，不會(huì)造成CPU的負(fù)擔(dān)，也避免網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播報(bào)文的泛濫。
步驟403、接口板收到ARP的應(yīng)答后，根據(jù)應(yīng)答消息分別更新接口板及主控板ARP的表項(xiàng)，創(chuàng)建相應(yīng)主機(jī)路由并下發(fā)接口板硬件。
通過(guò)以上步驟，就可以實(shí)現(xiàn)在不能通過(guò)Mac學(xué)習(xí)更新ARP的情況下，采用單播目的Mac廣播發(fā)送的方式實(shí)現(xiàn)ARP的更新。
從以上描述可以看出，本發(fā)明所提供的方法在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)，不刪除分布式交換機(jī)主控板上的ARP，只刪掉接口板上的ARP，并且通過(guò)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP，對(duì)于不能通過(guò)Mac學(xué)習(xí)更新的ARP表項(xiàng)，采用單播目的Mac廣播發(fā)送的方式進(jìn)行更新，從而節(jié)約CPU的時(shí)間，避免廣播報(bào)文的泛濫。
實(shí)施例二以上描述了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)通過(guò)Mac學(xué)習(xí)更新ARP的情況，即不刪除主控板上的ARP表項(xiàng)，僅將其修改為不可用，而刪除接口板上的ARP表項(xiàng)，并且通過(guò)Mac學(xué)習(xí)更新ARP表項(xiàng)。然而，本發(fā)明也可以采用另外一種處理方式，即對(duì)主控板和接口板ARP表項(xiàng)都不作修改和刪除，也不刪除底層主機(jī)路由，而是根據(jù)交換機(jī)的能力分批發(fā)起ARP的主動(dòng)觸發(fā)請(qǐng)求來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儠r(shí)ARP的更新，其具體的操作流程參見(jiàn)圖5，操作步驟如下步驟501、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，在主控板上對(duì)STP狀態(tài)改變的端口對(duì)應(yīng)的ARP表項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器；在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，如果所有與端口狀態(tài)改變相關(guān)的ARP表項(xiàng)同時(shí)主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求，那么交換機(jī)的CPU能力有限，不能同時(shí)處理這么多的請(qǐng)求，容易造成網(wǎng)絡(luò)閃斷和數(shù)據(jù)包的丟失，于是這里設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器的作用就是在ARP表項(xiàng)較多的情況下，避免所有與端口狀態(tài)改變相關(guān)的ARP表項(xiàng)同時(shí)主動(dòng)觸發(fā)，而是在每次定時(shí)器超時(shí)時(shí)，根據(jù)交換機(jī)的能力主動(dòng)觸發(fā)一定數(shù)量的ARP請(qǐng)求。
步驟502、定時(shí)器超時(shí)時(shí)，在主控板上遍歷ARP表項(xiàng)，對(duì)有標(biāo)記的ARP表項(xiàng)主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求，ARP請(qǐng)求采用單播目的Mac，廣播發(fā)送的方式；
該步驟就是在定時(shí)器超時(shí)時(shí)，對(duì)有標(biāo)記的ARP主動(dòng)觸發(fā)一定數(shù)量的ARP請(qǐng)求，并且由于并沒(méi)有刪除ARP表項(xiàng)和Mac表項(xiàng)，所以該請(qǐng)求可以采取單播目的Mac地址，廣播發(fā)送的方式。
步驟503、接口板接到ARP的應(yīng)答后，根據(jù)應(yīng)答消息分別更新接口板及主控板的ARP表項(xiàng)，同時(shí)更新主機(jī)路由，并清除標(biāo)記。
這樣，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，整個(gè)ARP更新的過(guò)程就結(jié)束了。
以上以ARP更新在分布式交換機(jī)上的實(shí)現(xiàn)為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，下面再描述一下本發(fā)明提供的ARP更新方法在集中式交換機(jī)上的具體實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例三集中式交換機(jī)不同于分布式交換機(jī)之處在于集中式交換機(jī)中不分主控板和接口板，就是一塊板子，于是ARP更新在集中式交換機(jī)上的實(shí)現(xiàn)可以省略主控板與接口板之間的通訊，所以更新更為簡(jiǎn)單，參見(jiàn)圖6，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)，具體的ARP更新步驟如下步驟601、STP重新計(jì)算生成樹(shù)信息并修改交換機(jī)的端口狀態(tài)，然后，將此端口狀態(tài)改變的消息通知給ARP；步驟602、ARP收到這個(gè)消息后，遍歷所有動(dòng)態(tài)ARP表項(xiàng)，將與此端口相關(guān)的ARP表項(xiàng)的出端口設(shè)為無(wú)效，表項(xiàng)屬性設(shè)為不可用，同時(shí)刪除主機(jī)路由；步驟603、STP通知Mac刪除所有與此端口相關(guān)的Mac表項(xiàng)；由于刪除了Mac表項(xiàng)，所以交換機(jī)在繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)報(bào)文時(shí)Mac會(huì)學(xué)習(xí)，由于沒(méi)有刪除ARP表項(xiàng)，所以可以通過(guò)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP表項(xiàng)。
步驟604、交換機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)報(bào)文，Mac對(duì)報(bào)文的源Mac地址進(jìn)行學(xué)習(xí)，并在經(jīng)過(guò)交換機(jī)端口時(shí)攜帶所經(jīng)過(guò)的端口信息，如果發(fā)現(xiàn)ARP表項(xiàng)中的Mac表項(xiàng)為新表項(xiàng)或者有修改，例如發(fā)現(xiàn)端口信息發(fā)生變化，則更新Mac表項(xiàng)，并通知ARP進(jìn)行更新；步驟605、ARP收到更新消息后，根據(jù)此消息中的VLAN及Mac地址信息查找所有含有相同VLAN和Mac地址信息的ARP表項(xiàng)，并利用Mac地址所攜帶的交換機(jī)的端口信息更新ARP表項(xiàng)的出端口信息；于是，ARP表項(xiàng)就更新完畢，ARP表項(xiàng)更新之后，會(huì)根據(jù)原有的IP、VLAN、Mac信息和新更新的端口信息創(chuàng)建主機(jī)路由，并下發(fā)硬件。
當(dāng)然，在集中式交換機(jī)上同樣會(huì)發(fā)生無(wú)法通過(guò)Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP的情況，這時(shí)，主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求，由于沒(méi)有刪除ARP表項(xiàng)只是將其設(shè)為不可用，出端口信息設(shè)為無(wú)效，所以ARP表項(xiàng)中保留了Mac地址，所以觸發(fā)ARP請(qǐng)求時(shí)，以此單播Mac地址為目的Mac地址，并采用廣播發(fā)送的方式，收到ARP應(yīng)答時(shí)，ARP的應(yīng)答消息會(huì)在經(jīng)過(guò)交換機(jī)端口時(shí)，攜帶該端口信息，于是就可以根據(jù)這個(gè)端口信息更新ARP表項(xiàng)，于是ARP表項(xiàng)就可以創(chuàng)建相應(yīng)的主機(jī)路由并下發(fā)硬件。
另外，在集中式交換機(jī)上，無(wú)論是否可以采用Mac學(xué)習(xí)來(lái)更新ARP表項(xiàng)，都可以采用ARP主動(dòng)觸發(fā)請(qǐng)求，單播目的Mac地址并廣播發(fā)送的方式來(lái)更新ARP表項(xiàng)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程與實(shí)施例二中描述的分布式交換機(jī)上的類似網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，對(duì)與交換機(jī)上端口狀態(tài)改變相對(duì)應(yīng)的ARP表項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器超時(shí)時(shí)，根據(jù)交換機(jī)的能力主動(dòng)觸發(fā)一定數(shù)量的ARP請(qǐng)求，ARP請(qǐng)求仍然采用單播目的Mac地址并廣播發(fā)送的方式，收到ARP應(yīng)答消息之后，根據(jù)應(yīng)答消息中攜帶的交換機(jī)的端口信息更新ARP表項(xiàng)的出端口信息，于是ARP表項(xiàng)就可以創(chuàng)建相應(yīng)的主機(jī)路由并下發(fā)硬件了。
以上分別以ARP更新在分布式交換機(jī)和集中式交換機(jī)上的實(shí)現(xiàn)為例，對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)的描述，從以上描述可以看到，無(wú)論是在哪種交換機(jī)上更新ARP，都是不刪除ARP表項(xiàng)而是對(duì)其進(jìn)行保留，于是可以避免頻繁刪除ARP給交換機(jī)CPU帶來(lái)的負(fù)擔(dān)，另外，采用Mac學(xué)習(xí)更新ARP表項(xiàng)，或者在不能通過(guò)Mac學(xué)習(xí)更新的情況下，采用單播目的Mac、廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求又可以避免ARP廣播報(bào)文的泛濫。
以上雖然以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)ARP更新分別在分布式交換機(jī)和集中式交換機(jī)上的具體實(shí)現(xiàn)為例，對(duì)本發(fā)明所提供的方法進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，然而，本發(fā)明所提供的方法同樣適用于其它情況。
權(quán)利要求
1.一種快速更新地址解析協(xié)議ARP表項(xiàng)的方法，其特征在于，在交換機(jī)的端口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該方法包括A、保留端口狀態(tài)發(fā)生變化的交換機(jī)的ARP表項(xiàng)；B、該交換機(jī)獲取與端口狀態(tài)變化相關(guān)的設(shè)備的Mac地址以及Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息；C、該交換機(jī)根據(jù)Mac地址查找有相同Mac地址信息的ARP表項(xiàng)，并用端口信息更新ARP表項(xiàng)的端口信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A進(jìn)一步包括將交換機(jī)上與端口狀態(tài)變化相關(guān)的ARP表項(xiàng)設(shè)為不可用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括該交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)報(bào)文時(shí)，獲取報(bào)文所攜帶的Mac地址以及所經(jīng)過(guò)的該交換機(jī)的端口信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括交換機(jī)以與端口狀態(tài)變化相關(guān)的設(shè)備的Mac地址為目的Mac地址，單播該目的Mac地址并采用廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求，并獲取應(yīng)答消息中的Mac地址和應(yīng)答消息所經(jīng)過(guò)的該交換機(jī)的端口信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟A進(jìn)一步包括對(duì)該交換機(jī)上與端口狀態(tài)變化相關(guān)的ARP表項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)記；對(duì)有標(biāo)記的ARP表項(xiàng)，交換機(jī)采用單播目的Mac地址、廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟A進(jìn)一步包括啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器；以定時(shí)器的定時(shí)為時(shí)間間隔，分批主動(dòng)觸發(fā)有標(biāo)記的ARP請(qǐng)求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述交換機(jī)為分布式交換機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟A包括保留主控板上的ARP表項(xiàng)，刪除接口板上的ARP表項(xiàng)和Mac表項(xiàng)；所述步驟B包括B1、接口板轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，對(duì)Mac進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲取報(bào)文的Mac地址以及端口信息并發(fā)送給主控板；B2、主控板更新Mac表，并通知ARP，ARP根據(jù)更新消息中攜帶的Mac地址信息查找有相同Mac地址的ARP表項(xiàng)，并用端口信息更新ARP表項(xiàng)的端口信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括步驟D主控板更新ARP表項(xiàng)之后同步端口所在的接口板，接口板下發(fā)硬件Mac表并獲取Mac索引，該索引與主控板傳入的Mac索引值不一致時(shí)，同步主控板更新，主控板收到接口板更新消息，修改ARP表項(xiàng)的Mac索引，并更新主機(jī)路由，同步所有接口板。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟A包括對(duì)主控板上與端口狀態(tài)改變相關(guān)的ARP表項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器；所述步驟B包括以定時(shí)器的定時(shí)為時(shí)間間隔，對(duì)主控板上有標(biāo)記的ARP表項(xiàng)采用單播目的Mac、廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)ARP請(qǐng)求，接口板接到應(yīng)答消息后，獲取應(yīng)答消息中的Mac地址和端口信息；所述步驟C包括接口板根據(jù)應(yīng)答消息用端口信息更新接口板和主控板的ARP表項(xiàng)的端口信息，同時(shí)清除標(biāo)記。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述交換機(jī)為集中式交換機(jī)。
12.一種快速更新地址解析協(xié)議ARP表項(xiàng)的方法，其特征在于，在交換機(jī)的端口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該方法包括a.保留交換機(jī)上與端口狀態(tài)變化相關(guān)的ARP表項(xiàng)，并將ARP表項(xiàng)設(shè)為不可用；b、該交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)報(bào)文時(shí)，獲取與端口狀態(tài)變化相關(guān)的設(shè)備的Mac地址以及Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息；c、該交換機(jī)根據(jù)Mac地址查找有相同Mac地址信息的ARP表項(xiàng)，并用Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息更新該交換機(jī)的ARP表項(xiàng)的端口信息。
13.一種快速更新地址解析協(xié)議ARP表項(xiàng)的方法，其特征在于，在交換機(jī)的端口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該方法包括I、保留交換機(jī)上的與端口狀態(tài)變化相關(guān)的ARP表項(xiàng)，并對(duì)ARP表項(xiàng)設(shè)置標(biāo)記，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器；II、定時(shí)器超時(shí)時(shí)，交換機(jī)采用單播目的Mac地址、廣播發(fā)送的方式主動(dòng)觸發(fā)有標(biāo)記的ARP請(qǐng)求，并獲取應(yīng)答ARP請(qǐng)求的消息所經(jīng)過(guò)的該交換機(jī)的端口信息；III、交換機(jī)根據(jù)目的Mac地址查找有相同Mac地址信息的ARP表項(xiàng)，并用Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息更新交換機(jī)的ARP表項(xiàng)的端口信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種快速更新ARP的方法，該方法包括，在交換機(jī)的端口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，保留端口狀態(tài)發(fā)生變化的交換機(jī)的ARP表項(xiàng)；該交換機(jī)獲取與端口狀態(tài)變化相關(guān)的設(shè)備的Mac地址以及Mac地址所攜帶的該交換機(jī)的端口信息；該交換機(jī)根據(jù)Mac地址查找有相同Mac地址信息的ARP表項(xiàng)，并用該端口信息更新ARP表項(xiàng)的端口信息。應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，可以節(jié)約CPU時(shí)間，提高ARP的收斂能力和效率，同時(shí)避免ARP主動(dòng)觸發(fā)請(qǐng)求造成的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播報(bào)文的泛濫。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1764193SQ20051011505
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月23日
發(fā)明者滕利明 申請(qǐng)人:杭州華為三康技術(shù)有限公司