[发明专利]探测路由下一跳MAC地址的方法及其路由设备

说明书

【技术领域】

本发明涉及宽带网络通信领域，尤其涉及数据包转发的方法和路由设备。

【背景技术】

随着internet技术的迅速发展，网络应用使用给我们生活带来了巨大的变化，伴随而来的是网络数据流量在不断的增长，因而，对网络设备处理数据效率也提出了更高的要求。

目前，具备路由功能的三层交换机和路由器，是常见的网络路由设备，基于硬件转发的路由设备主要由协议控制面和硬件转发面两个部分构成，如图1所示，即协议控制装置和硬件转发装置。其中，协议控制面的路由服务模块主要用于运行各种协议，通过协议报文的交互来进行路由学习，并生成核心软件路由表，并将学习到的核心软件路由表项信息通告到硬件转发面；而硬件转发面由一块或多块交换芯片构成，当网络数据流到达路由设备时，在交换芯片上完成路由查找和线速转发。

当三层交换机或路由器收到一个IP数据包后，如果查找硬件路由表中存在下一跳的MAC地址，则IP数据包封装成数据帧直接走硬件转发。如果此时硬件路由表中并没有下一跳的MAC地址，也无法找到目的地址对应的硬件MAC地址，硬件路由表项查找失败；IP数据包报文会上送协议控制面的CPU；而上CPU后的报文进入TCP/IP网络协议栈去查找核心软件路由表，当核心软件路由表查找成功之后，TCP/IP网络协议栈会通过ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）协议，发送ARP请求报文去获取下一跳对应的物理硬件地址；ARP学习后将对应的下一跳IP地址与获取的物理硬件地址写入ARP高速缓存；与此同时转发模块会激活下发写硬件路由表项。如果收到同一个目的IP数据包，会查找硬件路由表，直接走硬件转发。

上述在没有获取到下一跳物理硬件地址之前，IP数据报文需要上CPU查找核心软件路由表，这样会耗费协议控制面的CPU资源。而CPU报文处理的效率不高，尤其当出现大量的报文上CPU时，可能会影响其他协议的正常工作。

【发明内容】

本发明需解决的技术问题是提供一种快速探测路由下一跳MAC地址的方法，从而在数据转发时，不需要占用CPU资源，节约CPU资源。

为解决上述的技术问题，本发明设计了一种探测路由下一跳MAC地址的方法，其包括以下的步骤：

Step 1：路由设备的协议控制装置中的路由服务模块自动学习或手动配置产生一条到达目的地的路由表项，该路由表项包括目的地IP地址和下一跳IP地址；

Step 2：检查路由表项的活动性，如果该路由表项是活动的，则将该路由表项写入核心软件路由表中；如果该路由表项是非活动的，则需要等其活动后，再将其写入核心路由表中；

Step 3：在路由设备的协议控制装置内配置一探测模块，通过探测模块定时发送ARP请求报文去探测下一跳IP地址的可达性；

Step 4：被请求设备收到ARP请求报文后，判断目的地址是自己，向路由设备回复ARP应答报文；

Step 5：路由设备收到ARP应答报文，会根据ARP应答报文得到下一跳MAC地址，写入ARP高速缓存中，并停止发送ARP请求报文，如果路由设备未收到ARP应答报文，探测设备继续发送广播的ARP请求报文；同步，探测模块向硬件路由表下发下一跳MAC地址，触发硬件路由表项更新，硬件路由表中写入该目的网络依赖该下一跳的所有的硬件路由表项。

作为本发明进一步改进，ARP请求报文是广播报文，目的MAC地址为ffffffff；目的IP地址为下一跳的IP地址。

本发明还提供了一种路由设备，包括协议控制装置和硬件转发装置，所述协议控制装置内设有一探测模块，所述探测模块自动发送探测报文去探测下一跳IP地址的可达性从而请求下一跳地址的硬件MAC地址，以及触发硬件转发装置的硬件路由表更新。

本发明通过探测模块得到下一跳MAC地址，从而使需要转发的IP数据包的目的硬件路由表项查找成功，IP数据包只需要走硬件转发，保证数据达到线速转发，大大的提高了IP数据包处理效率；且不需要占用CPU资源进行处理，节约了CPU资源。

【附图说明】

图1是现有的路由设备的模型示意图；

图2是本发明路由设备的模型示意图；

图3是本发明探测路由下一跳MAC地址的方法的流程示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。