[发明专利]一种报文传输方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种大规模二层网络中的报文传输方法和设备。

背景技术

传统的三层数据中心架构中采用STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）来优化客户端到服务器的路径和支持连接冗余。由于STP的收敛性能等原因，一般情况下STP的网络规模不会超过100台交换机。同时由于STP需要阻塞冗余设备和链路，也降低了网络资源带宽利用率。传统的基于STP备份设备和链路方案已经不能满足数据中心规模、带宽的需求，并且STP协议几秒至几分钟的故障收敛时间，也不能满足数据中心的可靠性要求。因此，需要能够有新的技术，在满足二层网络规模的同时，也能够充分利用冗余设备和链路，提升链路利用率，而且数据中心的故障收敛时间能够降低到亚秒甚至毫秒级。

虚拟化能够有效地提高服务器的利用率，降低能源消耗，降低客户的运维成本，所以虚拟化技术得到了极大的发展。虚拟化给数据中心带来的不仅是服务器利用率的提高，还有网络架构的变化。虚拟机迁移技术可以使数据中心的计算资源得到灵活的调配，进一步提高虚拟机资源的利用率。但是虚拟机迁移要求虚拟机迁移前后的IP和MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址不变，这就需要虚拟机迁移前后的网络处于同一个二层域内部。由于客户要求虚拟机迁移的范围越来越大，甚至是跨越不同地域、不同机房之间的迁移，所以使得数据中心二层网络的范围越来越大，甚至出现了大规模二层网络（下文中简称为大二层网络）这一新领域专题。

隧道技术能够实现覆盖多个接入交换机和核心交换机的数据中心内的大二层网络。隧道技术的典型代表是TRILL（TRansparent Interconnection of Lots of Links，多链路透明互联）和SPB（Shortest Path Bridging，最短路径桥）技术，两者均是通过借用IS-IS（Intermediate System to Intermediate System，中间系统到中间系统）路由协议的计算和转发模式，实现二层网络的大规模扩展。这些技术目前正在标准化过程中，同时传统交换机不仅需要软件升级，还需要硬件支持。SPB协议支持Q-in-Q模式(称为SPBV)和MAC-in-MAC模式（称为SPBM），其中SPBM（Shortest Path Bridging MAC Mode，MAC-in-MAC模式的最短路径桥）是目前的主要推荐模式。

目前在SPBM网络和TRILL网络中，厂商芯片对实际组网的支持不够，从而导致网络不能实现正常转发功能。

下面将以SPBM网络为例，介绍其中的报文转发流程。

SPBM网络中包括BEB（Backbone Edge Bridge，骨干网边缘网桥）设备、BCB（Backbone Core Bridge，骨干网核心网桥）设备和之间的骨干链路。BEB设备是SPBM网络的边缘设备，可将来自用户网络的报文进行MAC-in-MAC封装，并转发到SPBM网络中；或者，将来自SPBM网络的MAC-in-MAC报文进行解封装，并转发到用户网络。BCB设备是SPBM网络的核心设备，在对报文进行MAC-in-MAC封装时，为其打上运营商所分配的B-MAC（Backbone MAC，骨干网MAC）地址和B-VLAN（Backbone-Virtual Local Area Network，骨干网虚拟局域网）；按照B-MAC和B-VLAN转发MAC-in-MAC报文，且只需要转发报文和学习骨干网中的MAC地址，不需要学习用户网络中大量的MAC地址。

BEB设备上连接SPBM网络的端口称为上行口，连接用户网络的端口称为下行口；来自用户网络的报文被封装成MAC-in-MAC报文之后，会通过BEB设备相应的上行口转发出去；来自SPBM网络的MAC-in-MAC报文被解封装之后，会按照用户MAC地址通过BEB设备相应的下行口转发出去。

如图1所示，为SPBM网络的一种组网结构示意图，在SPBM网络中运行SPB（Shortest Path Bridging，最短路径桥）协议时，对于不在同一个网段的主机1和主机2来说，相应的转发流程可以包括以下过程：

一、针对主机1的ARP学习过程，该过程可以包括以下步骤：