CN102546348A

CN102546348A - 一种网络处理器实现多种三层接口的方法和网络处理器

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Publication number: CN102546348A
Application number: CN2012100270726A
Authority: CN
Inventors: 孙蓓
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-02-08
Also published as: CN102546348B

Abstract

本发明公开了一种网络处理器实现多种三层接口的方法和网络处理器，应用于数据通信领域，该方法通过设置内部VLAN值，建立内部VLAN映射索引表以及接口属性表；在接收到报文后，确定对应的内部VLAN值，并据此查找所述接口属性表，获取接口属性，继而完成三层处理和转发。该处理器处理器，则由可实现前述处理方法的配置模块、解析模块、查找模块及转发模块组成。本发明方法和设备，不但同时实现了对多种三层接口的支持、提高了PTN设备的组网和应用的灵活性，且极大的节省了网络处理器的指令空间和表项资源，提高了PTN设备的性能。

Description

一种网络处理器实现多种三层接口的方法和网络处理器

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种网络处理器实现多种三层接口的方法和网络处理器。

背景技术

随着网络技术的发展，PTN(分组传送网)已经成为目前发展的主流，PTN设备往往集成了传输、交换机和路由器的相关功能，成为一个融合的设备，网络处理器具有灵活的可编程性和高处理性能的特点，PTN设备往往用网络处理器来实现硬件转发。

为了能够满足不同的业务和组网需求，PTN设备上既有路由口也有交换端口，如图1所示，在同时有路由口和交换端口的情况下，PTN设备需要支持多种三层接口，如果端口配置为交换端口，则需要支持基于VLAN(虚拟局域网)的三层接口和QinQ三层接口；如果端口配置为路由口，则路由口本身是一个三层接口，同时可以配置路由口子接口作为三层接口，路由口子接口是路由口基于VLAN划分的子接口，可以分为路由口VLAN子接口和路由口QinQ子接口。网络处理器需要在有限的指令空间中同时实现VLAN三层接口、QinQ三层接口、路由口、路由口VLAN子接口及路由口QinQ子接口多种三层接口。

在以往的实现过程中，往往不能同时支持多种三层接口，大大降低了PTN设备组网和应用的灵活性；或者支持了也需要将多种三层接口的实现分别进行处理，设计不同的表项和处理流程，极大的占用资源，浪费网络处理器指令空间，影响PTN设备的性能。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种网络处理器实现多种三层接口的方法和网路处理器，其可同时实现对多种三层接口的支持，提高了PTN设备的组网和应用的灵活性，而且极大的节省了网络处理器的指令空间和表项资源，提高了PTN设备的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种网络处理器实现多种三层接口的方法和网络处理器，包括：

一种网络处理器实现多种三层接口的方法，包括：

设置内部VLAN值，对于VLAN三层接口使用其自身的VLAN值作为内部VLAN值，对于非VLAN三层接口申请一个内部VLAN值；建立非VLAN三层接口与内部VLAN值的内部VLAN映射索引表，以及所有三层接口的内部VLAN三层接口属性表；接收到报文后，对需要进行三层转发的报文，确定对应的内部VLAN值，并据此查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，完成三层处理和转发。

所述内部VLAN映射索引表包括：端口、内层VLAN、外层VLAN作为表索引，内部VLAN值作为表内容；所述内部VLAN三层接口属性表包括：内部VLAN值作为表索引，三层接口属性作为表内容。

所述的非VLAN三层接口包括：QinQ三层接口、路由口、路由口VLAN子接口、路由口QinQ子接口。

对于VLAN三层接口，用其自身VLAN值作为内部VLAN值，直接将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表中；对于非VLAN三层接口，为其申请一个内部VLAN值，用端口、内层VLAN、外层VLAN作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将申请的内部VLAN值写入内部VLAN映射索引表中，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表。

对于从交换端口进入的三层报文，如果报文携带一层VLAN，将该VLAN作为内部VLAN值，如果报文不带VLAN，则用端口的PVID作为内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，完成三层处理和转发；对于从交换端口进入且带两层VLAN的三层报文或从路由口进入的三层报文，根据端口、内层VLAN、外层VLAN查找内部VLAN映射索引表，获取内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，完成三层处理和转发。

一种网络处理器，其特征在于，包括以下四个子模块：

配置模块，用于设置内部VLAN值，对于VLAN三层接口使用其自身的VLAN值作为内部VLAN值，对于非VLAN三层接口申请一个内部VLAN值；建立非VLAN三层接口与内部VLAN值的内部VLAN映射索引表，以及所有三层接口的内部VLAN三层接口属性表；

解析模块，用于解析接收到的报文，判断是否进行三层转发，同时将端口信息和报文携带的VLAN解析结果输出给查找模块；

查找模块，用于根据端口信息和解析出的VLAN信息确定报文对应的内部VLAN值，查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，输出给转发模块；

转发模块，用于根据报文信息和所获取三层接口属性进行三层处理和转发。

所述配置模块建立的内部VLAN映射索引表包括：端口、内层VLAN、外层VLAN作为表索引，内部VLAN值作为表内容；所述配置模块建立的内部VLAN三层接口属性表包括：内部VLAN值作为表索引，三层接口属性作为表内容。

所述配置模块，用于：对于VLAN三层接口，用其自身VLAN值作为内部VLAN值，直接将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表中；对于非VLAN三层接口，为其申请一个内部VLAN值，用端口、内层VLAN、外层VLAN作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将申请的内部VLAN值写入内部VLAN映射索引表中，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表。

所述查找模块，用于：确定在处理从交换端口进入的三层报文时，如果报文携带一层VLAN，将该VLAN作为内部VLAN值，如果报文不带VLAN，则用端口的PVID作为内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性；确定在处理从交换端口进入且带两层VLAN的三层报文或从路由口进入的三层报文时，根据端口、内层VLAN、外层VLAN查找内部VLAN映射索引表，获取内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性。

本发明的有益效果是：

一种网络处理器实现多种三层接口的方法和网络处理器提出了一种基于扩大内部VLAN实现多种三层接口的方法，同时将多种三层接口的表项设计和处理流程统一，其通过设置内部VLAN值，对于VLAN三层接口使用其自身的VLAN值作为内部VLAN值，对于非VLAN三层接口申请一个内部VLAN值，建立非VLAN三层接口与内部VLAN值的内部VLAN映射索引表，以及所有三层接口的内部VLAN三层接口属性表；接收到报文后，对需要进行三层转发的报文，确定对应的内部VLAN值，并据此查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，完成三层处理和转发。

一种网络处理器，其由配置模块、解析模块、查找模块及转发模块组成，其可实现前述处理方法；本发明方法和设备，不但同时实现了对多种三层接口的支持；提高了PTN设备的组网和应用的灵活性，而且极大的节省了网络处理器的指令空间和表项资源，提高了PTN设备的性能。

附图说明

图1为VLAN三层接口、QinQ三层接口、路由口、路由口VLAN子接口及路由口QinQ子接口多种三层接口的示意图；

图2为本发明一种网络处理器实现多种三层接口的方法的实施例，扩大的内部VLAN；

图3为本发明一种网络处理器实现多种三层接口的方法的实施例，多种三层接口统一处理流程；

图4为本发明实现多种三层接口的网络处理器示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图2及图3，一种网络处理器实现多种三层接口的方法的实施例，PTN设备上既有路由口也有交换端口，需要支持多种三层接口，包括VLAN三层接口、QinQ三层接口、路由口、路由口VLAN子接口、路由口QinQ子接口。传统的VLAN范围大小是4K，本发明将内部VLAN进行扩大，如图2所示，0-4K-1的范围由VLAN三层接口使用，4K及4K以上VLAN由QinQ三层接口、路由口、路由口VLAN子接口、路由口QinQ子接口使用，对于这四类三层接口，提取三个关键性因素：端口、内层VLAN、外层VLAN，设计了内部VLAN映射索引表，参照下表：

表1 内部VLAN映射索引表

端口	内层VLAN	外层VLAN	内部VLAN
				gei_1/1	X1	Y1	4K+1
gei_1/2	0xFFF	0xFFF	4K+2

gei_1/2	0xFFF	Y2	4K+3
				gei_1/2	X3	Y3	4K+4

如上表(表1)所示，根据端口和VLAN信息查询内部VLAN映射索引表来获取内部VLAN。

所有三层接口的属性都保存在内部VLAN三层接口属性表中。内部VLAN三层接口属性表参照下表：

表2 内部VLAN三层接口属性表

VLAN ID(内部VLAN)	三层接口属性
		0	接口属性
1	接口属性
		...	接口属性
4K	接口属性
		4K+1	接口属性
4K+2	接口属性
		4K+3	接口属性
4K+4	接口属性
		...	接口属性

内部VLAN的范围可以根据设备的性能指标和内存情况来设置。

如图3所示，一种网络处理器实现多种三层接口的方法的实施例，其工作流程包括以下步骤：

步骤301：设备接收到报文。

步骤302：解析报文。

步骤303：根据报文解析的情况，如果报文的目的MAC地址是三层接口的MAC地址，且报文为IPV4报文，说明报文需要进行三层转发，去步骤304，否则去其他处理流程。

步骤304：根据接收到报文的端口的配置，如果端口是路由口，去步骤306，如果端口是交换端口，则去步骤305。

步骤305：根据报文解析情况，如果报文从交换端口进入且带两层VLAN信息，则去步骤306，否则去步骤308。

步骤306：根据报文解析的情况，用端口信息和VLAN信息查内部VLAN映射索引表。如果报文从路由口进入且带两层VLAN，就用端口、报文所带内层VLAN、所带外层VLAN去查内部VLAN映射索引表；如果报文从路由口进入且报文带一层VLAN，就用端口、内层VLAN0xFFF、所带外层VLAN去查内部VLAN映射索引表；如果报文从路由口进入且不带VLAN，就用端口、内层VLAN 0xFFF、外层VLAN 0xFFF去查内部VLAN映射索引表。如果报文从交换端口进入且带两层VLAN，用端口、报文所带内层VLAN、外层VLAN去查内部VLAN映射索引表。

步骤307：如果查找到内部VLAN映射索引表，说明配置了该三层接口，去步骤308，否则将报文丢弃。

步骤308：查内部VLAN三层接口属性表。如果是从交换端口进入的三层报文，如果报文带一层VLAN，则将该VLAN值作为内部VLAN值，如果报文不带VLAN，则用端口的PVID作为内部VLAN值，用该内部VLAN值查找内部VLAN三层接口属性表，如果是从交换端口进入的报文且报文带两层VLAN或从路由口进入的三层报文，则用在步骤306查到的内部VLAN值查找内部VLAN三层接口属性表。

步骤309：获取三层接口属性，进行三层处理和转发。

本发明发明一种网络处理器实现多种三层接口的方法，其通过扩大内部VLAN实现多种三层接口，同时将多种三层接口的表项设计和处理流程统一，有效实现多种三层接口。对于该方法中某些细节，可参照下列网络处理器的描述。

如图4所示，并参考图2及图3，本发明一种网络处理器的实施例，其基于网络处理器的装置还包括以下四个子模块：配置模块、解析模块、查找模块、转发模块。设备端口包括有交换端口和路由口(参照图1所示)。同时参照前述方法描述。

各模块具体的：

配置模块：用于设置内部VLAN值，对于VLAN三层接口使用其自身的VLAN值作为内部VLAN值，对于非VLAN三层接口申请一个内部VLAN值；建立非VLAN三层接口与内部VLAN值的内部VLAN映射索引表，以及所有三层接口的内部VLAN三层接口属性表

具体地，如果配置的三层接口是VLAN三层接口，用其自身VLAN作为内部VLAN值，直接将三层接口信息写入内部VLAN三层接口属性表中。如表2所示，如果配置VLAN 1的三层接口，直接将三层接口属性写入内部VLAN 1对应的内部VLAN三层接口属性表中。

如果配置的三层接口是QinQ三层接口，则为该QinQ三层接口申请一个内部VLAN值，用配置的端口信息、内层VLAN、外层VLAN作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将申请的内部VLAN值写入内部VLAN映射索引表中，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表。如表1所示，配置内层VLANX1、外层VLAN Y1的Q inQ三层接口且绑定到端口gei_1/1，则申请内部VLAN 4K+1，用端口gei_1/1、内层VLAN X1，外层VLAN Y1作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将4K+1写入表中，如表2所示，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN 4K+1对应的内部VLAN三层接口属性表中。

如果配置的三层接口是路由口，则为该路由口申请一个内部VLAN值，用端口信息、内层VLAN 0xFFF、外层VLAN 0xFFF作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将申请的内部VLAN写入内部VLAN映射索引表中，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表。如表1所示，配置端口gei_1/2为路由口，则申请内部VLAN 4K+2，用端口gei_1/2、内层VLAN 0xFFF，外层VLAN 0xFFF作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将4K+2写入表中，如表2所示，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN 4K+2对应的内部VLAN三层接口属性表中。

如果配置的三层接口是路由口VLAN子接口，则为该路由口VLAN子接口申请一个内部VLAN值，用端口信息、内层VLAN 0xFFF、配置的外层VLAN作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将申请的内部VLAN写入内部VLAN映射索引表中，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表。如表1所示，配置配置端口gei_1/2、外层VLAN Y2的路由口VLAN子接口，则申请内部VLAN4K+3，用端口gei_1/2、内层VLAN 0xFFF，外层VLAN Y2作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将4K+3写入表中，如表2所示，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN 4K+3对应的内部VLAN三层接口属性表中。

如果配置的三层接口是路由口QinQ子接口，则为该路由口QinQ子接口申请一个内部VLAN值，用端口信息、配置的内层VLAN、外层VLAN作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将申请的内部VLAN写入内部VLAN映射索引表中，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表。如表1所示，配置配置端口gei_1/2、内层VLAN X3、外层VLAN Y3的路由口QinQ子接口，则申请内部VLAN 4K+4，用端口gei_1/2、内层VLAN X3，外层VLAN Y3作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将4K+4写入表中，如表2所示，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN 4K+4对应的内部VLAN三层接口属性表中。

解析模块：用于解析接收到的报文，判断是否需要进行三层转发，同时将端口信息和报文携带的VLAN解析结果输出给查找模块。

具体地，如果报文的目的MAC地址为三层接口MAC地址，且报文是IPV4报文，说明需要走三层转发流程，否则去其他转发流程。解析报文所带的VLAN信息，报文携带VLAN的情况可能有如下几种：报文不带VLAN、报文带一层VLAN、报文带两层VLAN。

查找模块：用于根据端口信息和解析出的VLAN信息，确定报文对应的内部VLAN值，查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，输出给转发模块。

具体的，对于从交换端口进入的三层报文，如果报文携带一层VLAN，将该VLAN作为内部VLAN值，如果报文不带VLAN，则用端口的PVID作为内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性。

对于从交换端口进入且带两层VLAN的三层报文，则需要先用端口和报文所带两层VLAN信息查询内部VLAN映射索引表获取内部VLAN，再用获取的内部VLAN查询内部VLAN三层接口属性表获取三层接口属性。

对于从路由口进入的三层报文，如果报文不带VLAN信息，就用端口、内层VLAN 0xFFF、外层VLAN 0xFFF去查询内部VLAN映射索引表获取内部VLAN，再用获取的内部VLAN查询内部VLAN三层接口属性表获取三层接口属性；如果报文带一层VLAN，就用端口、内层VLAN 0xFFF、所带的外层VLAN去查询内部VLAN映射索引表获取内部VLAN，再用获取的内部VLAN查询内部VLAN三层接口属性表获取三层接口属性；如果报文带两层VLAN，就用端口、所带的内层VLAN、所带的外层VLAN去查询内部VLAN映射索引表获取内部VLAN，再用获取的内部VLAN查询内部VLAN三层接口属性表获取三层接口属性。

转发模块：用于根据报文信息和所获取三层接口属性进行三层处理和转发。

需要说明的是，根据802.1Q的规定，VLAN的VID共12bit，VID0-VID 0xFFF一共代表4096个VLAN，其中VID 0和VID 0xFFF为保留使用，VID1-VID4094提供给用户使用，因此不会有报文携带VLAN 0xFFF，用户也不会配置VLAN 0xFFF的路由口子接口，因此当配置路由口、路由口子接口时，用内层VLAN 0xFFF或者外层VLAN 0xFFF建立索引表，不会和用户的配置重合；查找时，用内层VLAN0xFFF或者外层VLAN 0xFFF查找也不会和正常报文所带VLAN重合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种网络处理器实现多种三层接口的方法，其特征在于，包括：

设置内部VLAN值，对于VLAN三层接口使用其自身的VLAN值作为内部VLAN值，对于非VLAN三层接口申请一个内部VLAN值；

建立非VLAN三层接口与内部VLAN值的内部VLAN映射索引表，以及所有三层接口的内部VLAN三层接口属性表；

接收到报文后，对需要进行三层转发的报文，确定对应的内部VLAN值，并据此查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，完成三层处理和转发。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内部VLAN映射索引表包括：端口、内层VLAN、外层VLAN作为表索引，内部VLAN值作为表内容；所述内部VLAN三层接口属性表包括：内部VLAN值作为表索引，三层接口属性作为表内容。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的非VLAN三层接口包括：QinQ三层接口、路由口、路由口VLAN子接口、路由口QinQ子接口。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对于VLAN三层接口，用其自身VLAN值作为内部VLAN值，直接将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表中；对于非VLAN三层接口，为其申请一个内部VLAN值，用端口、内层VLAN、外层VLAN作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将申请的内部VLAN值写入内部VLAN映射索引表中，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于从交换端口进入的三层报文，如果报文携带一层VLAN，将该VLAN作为内部VLAN值，如果报文不带VLAN，则用端口的PVID作为内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，完成三层处理和转发；对于从交换端口进入且带两层VLAN的三层报文或从路由口进入的三层报文，根据端口、内层VLAN、外层VLAN查找内部VLAN映射索引表，获取内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性，完成三层处理和转发。

6.一种网络处理器，其特征在于，包括以下四个子模块：

7.根据权利要求6所述的网络处理器，其特征在于，所述配置模块建立的内部VLAN映射索引表包括：端口、内层VLAN、外层VLAN作为表索引，内部VLAN值作为表内容；所述配置模块建立的内部VLAN三层接口属性表包括：内部VLAN值作为表索引，三层接口属性作为表内容。

8.根据权利要求6所述的网络处理器，其特征在于，所述的非VLAN三层接口包括：QinQ三层接口、路由口、路由口VLAN子接口、路由口QinQ子接口。

9.根据权利要求6所述的网络处理器，其特征在于，所述配置模块，用于：对于VLAN三层接口，用其自身VLAN值作为内部VLAN值，直接将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表中；对于非VLAN三层接口，为其申请一个内部VLAN值，用端口、内层VLAN、外层VLAN作为表索引建立内部VLAN映射索引表项，将申请的内部VLAN值写入内部VLAN映射索引表中，同时将配置的三层接口属性写入内部VLAN三层接口属性表。

10.根据权利要求6所述的网络处理器，其特征在于，所述查找模块，用于：确定在处理从交换端口进入的三层报文时，如果报文携带一层VLAN，将该VLAN作为内部VLAN值，如果报文不带VLAN，则用端口的PVID作为内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性；确定在处理从交换端口进入且带两层VLAN的三层报文或从路由口进入的三层报文时，根据端口、内层VLAN、外层VLAN查找内部VLAN映射索引表，获取内部VLAN值，用该内部VLAN值查找所述内部VLAN三层接口属性表，获取三层接口属性。