[发明专利]媒体接入控制地址表更新方法、装置及网络设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤指一种媒体接入控制(Media Access Control，MAC)地址表更新方法、装置及网络设备。

背景技术

以太网中每个节点对应一个MAC地址，交换机接收到以太网报文时，提取报文中的源MAC地址，连同与之连接的端口号和虚拟局域网(Virtual LocalArea Network，VLAN)号存放到硬件表项中，这个硬件表项就称为MAC地址表。在需要向节点转发报文时根据报文的目的MAC地址，在MAC地址表中查找与之连接的端口号，将报文从该端口转发出去。

图1所示即为交换机中的MAC地址表工作原理示意图。其中，节点1、节点2、节点3的MAC地址分别为1111.1111.1111、2222.2222.2222、3333.3333.3333，分别与交换机的端口p1、p2、p3连接，归属于相同VLAN网段(vlan1)。节点4和节点5的MAC地址分别为4444.4444.4444和5555.5555.5555，分别与交换机的端口p4和p5连接属于另外一个VLAN网段(vlan2)。

交换机初始化的时候，MAC地址表为空。当节点1与节点3进行通信时，交换机学习MAC地址：节点1发送报文，源MAC地址为1111.1111.1111，目的MAC地址为3333.3333.3333，该报文从端口p1进入交换机，此时交换机则提取报文源MAC地址、VLAN号以及对应的端口号填入MAC地址表：1111.1111.1111+vlan1-＞p1。然后查找MAC地址表有没有与目的MAC地址(3333.3333.3333)对应的表项，结果没有找到，则将报文广播到除p1口之外的相同网段内其他所有端口(p2和p3)。节点2和节点3都会收到该报文，其中节点2判断报文目的MAC不是自己，则丢弃报文；节点3接收报文并对节点1进行应答，应答报文的源MAC地址则为3333.3333.3333，目的MAC则为1111.1111.1111。应答报文从端口p3进入交换机，交换机学习MAC地址，增加一条表项：3333.3333.3333+vlan1-＞p3。此后如有目的地址为1111.1111.1111或3333.3333.3333的报文，则可以直接查找MAC地址表实现报文转发了。

因此，交换机MAC地址表中的表项越多，命中率越高。而交换机内部地址表的容量受交换芯片的限制，一般为16M或32M。目前通常采用外部三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory，TCAM)来进行扩容，但外部TCAM中的表项不能通过硬件学习自动加入。现有技术中采用外部TCAM扩容后，学习到新的MAC地址表项时的处理流程如图2所示，包括下列步骤：

(1)学习到新的MAC地址表项。

例如：内部地址表学习到一条新的MAC地址表项——表项C时。其中新的MAC地址表项是指内部地址表中原来不存在的MAC地址表项。

(2)检查外部TCAM中是否存在该地址表项。

若是，执行步骤(3)；否则执行步骤(4)。

例如：学习到表项C之前，内部地址表和外部TCAM的初始状态如图3所示，内部地址表的哈希桶1中有表项A，哈希桶2中有表项B，......，哈希桶n中有表项X和Y；外部TCAM中有表项C和D。此时，外部TCAM中存在表项C，执行步骤(3)。

(3)将该地址表项从外部TCAM中删除，以免外部TCAM和内部地址表存在相同的地址表项，造成空间浪费。

将表项C从外部地址表中删除。

(4)检查内部地址表中是否存在与该地址表项属于同一哈希桶的其他地址表项。

若是，执行步骤(5)；否则执行步骤(6)。

例如：表项C落在哈希桶1中，与表项C属于同一哈希桶的其他表项为表项A。

(5)从内部地址表中的与该地址表项属于同一哈希桶的其他地址表项中选择一个，转移到外部TCAM中，并将选择地址表项从内部地址表中删除。

例如：将哈希桶1中的表项A转移到外部地址表中，转移之后，内部地址表和外部TCAM的状态如图4所示，内部地址表的哈希桶1中有表项C，哈希桶2中有表项B，......，哈希桶n中有表项X和Y；外部TCAM中有表项A和D。

(6)结束。