[发明专利]一种路由创建方法、转发芯片及三层交换机

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据网络通信技术，尤其涉及一种路由创建方法、转发芯片及三层交换机。 

背景技术

三层交换机是一种带有路由功能的交换机，既具有三层路由功能，又具有二层交换功能。三层交换机的主要结构如图1所示包括：CPU和交换芯片。交换芯片接收到IP报文后，会依据IP报文中的关键字段，查询内建的各种表，如：媒体访问控制(Media Access Control，简称：MAC)地址表、路由表、策略表等等，从而得知应该如何处理该IP报文，如：是从某个或某几个端口输出该IP报文，还是将其送到CPU；CPU则根据协议和管理的需要，配置交换芯片，维护交换芯片内建的各种表。 

三层交换机执行路由功能时，交换芯片需要对路由表进行查询，以获得三层转发决策。现有路由表的一条路由表项所描述的信息可以称为一条路由，如图2所示，一条路由表项主要包括如下字段： 

前缀字段，是路由表项的索引，用于确定IP报文是对应于哪条路由表项，通常由IP地址和掩码表示，也可以称为路由前缀； 

行为字段，用于确定对IP报文的处理策略，如：送CPU、丢弃或者转发等，只有当行为为转发时，输出端口号和下一跳MAC地址才有效； 

输出端口号字段，用于确定对应匹配的输出端口； 

下一跳MAC地址字段，用于修改输出IP报文的目的MAC地址字段。 

以下举例说明现有三层交换机对IP报文的路由过程。 

假设有如图3所示的一张路由表，其中显示了三条路由信息。路由1中“192.168.100.100/32”表示：IP地址为“192.168.100.100”，掩码中的所有位均为1，即掩码为“255.255.255.255”；路由2中“192.168.100.100/24”表示：IP地址为“192.168.100.100”，掩码中的前24位为1，即掩码为“255.255.255.0”；路由3中的掩码中的所有位均为0。 

当转发芯片接收到一个IP报文时，将IP报文的目的IP地址与前缀字段中的掩码相与，然后再与前缀字段中的IP地址相比较，若相等，则该IP报文匹配中该条路由。一个IP报文可能匹配中掩码长度(掩码长度指掩码为1的前若干位的长度)不同的多条路由，此时，按照“最长匹配原则”，选择掩码长度最长的那条路由。假设接收到的IP报文的目的IP地址为192.168.200.100，则只能匹配中路由3，根据路由3的行为字段，该IP报文被丢弃；假设接收到的IP报文的目的IP地址为192.168.100.200，则能匹配中路由2和路由3，由于路由2的掩码长度更长，所以根据路由2的行为字段，该IP报文被送CPU；若接收到的IP报文的目的IP地址为192.168.100.100，则能匹配中路由1、路由2及路由3，由于路由1的掩码长度最长，所以根据路由1的行为字段，该IP报文被转发。 

假设图3所示的路由表中尚未创造路由2和路由3时，则可以根据现有技术执行对三层交换机直连路由的添加过程，主要包括以下步骤： 

(1)三层交换机的路由表中有前缀为全0的缺省路由，即图3中的路由3； 

(2)三层交换机创建一个网络接口，该网络接口具有IP地址，用于进行三层转发；例如，将该网络接口标识为R口，其IP地址及掩码表示为192.168.100.1/24，其中，掩码为24表示IP地址的前24位为网络地址，标识所在网络，后面8位为主机地址，标识主机在网络中的位置。 

此时会在路由表中添加一条直连网络路由，其中的前缀字段所表示的网 络是三层交换机的直连网络，行为字段为送CPU，即图3中的路由2； 

(3)当转发芯片从非R口的网络接口收到目的IP地址为192.168.100.100的IP报文时，匹配中路由2，被送到CPU；CPU通过R口往直连网络192.168.100.0/24发送目的IP为192.168.100.100的地址解析协议(Address Resolution Protocol，简称：ARP)请求报文以获取网络节点192.168.100.100的MAC地址；若直连网络中存在IP地址为192.168.100.100的网络节点，那么三层交换机会收到相应的ARP应答报文，并往路由表中添加一条直连主机路由，其前缀字段所表示的网络节点与上述直连网络属于同一个网段，行为字段为转发，输出端口号为R口，下一跳MAC地址从ARP应答报文中获得，即路由1。