抑制地址解析协议消息的方法与系统、控制器技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种在VxLAN网络中抑制地址解析协议消息的方法和系统，其中，方法包括：源主机需要与VxLAN网络中同一互通域内不同局域网中的目标主机通信时，源主机发出ARP请求，源主机所属VxLAN网关向控制器转发该ARP请求，控制器根据ARP请求中目标主机的IP地址，查询预先学习到的地址解析表中是否存储有目标主机的MAC地址，若已存储目标主机的MAC地址，控制器响应源主机的ARP请求。若未存储目标主机的MAC地址，控制器指示源VxLAN网关将ARP请求发送给同一互通域内所有其他VxLAN网关；其他VxLAN网关收到ARP请求后在各自局域网内广播，将ARP响应转发源主机并上报控制器。本发明专利技术实施例可有效抑制VxLAN隧道上和互通域中ARP广播报文的转发，节省了VxLAN隧道带宽，提高了ARP查询的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种抑制ARP消息的方法和系统、控制器。
技术介绍
随着信息技术(IT)组织向聚合基础架构和面向服务的模式转移，人们逐渐发现目前的数据中心网络连接体系结构是一个限制因素，基于虚拟局域网(VLAN)的交换模式由来已久，但它们在数据中心内遭遇了以下难题：1、缺乏灵活性：VLAN和交换边界既不灵活，也不易延展。随着需求的增减，计算和存储资源需要在无重大运行开销的情况下进行分配。2、容错操作效率低：高可用性技术(例如：VMware Fault Tolerance)在“平展的”第二层网络上最为有效，但是创建和管理该体系结构在操作上却十分困难，尤其是在大规模操作时更是如此。3、VLAN和互联网协议(IP)地址管理的局限性：IP地址的维护和VLAN限制成为数据中心扩展的难题，特别是在要求强有力的隔离或处于服务提供商环境的时候。为了解决上述难题，威睿VMware公司与思科等公司合作，创建了虚拟可扩展局域网(VxLAN)技术。VxLAN是一种在常用的网络和虚拟基础架构的顶层“浮动”虚拟域的方法，通过利用行业标准的以太网技术，在现有网络之上可以创建大量虚拟域，并且它们彼此之间以及与底层网络之间完全隔离，很好地解决了大型互联网数据中心(IDC)中VLAN数量不足以及不能跨越二层边界的问题。在传统VxLAN实现方式中，VxLAN中的各VxLAN网关加入到多播组，当源主机与不在同一虚拟局域网(VLAN)的目标主机通信时，
如果目标主机的媒体介质访问地址(MAC)未知，需要源主机通过组播方式向各VxLAN网关发送ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)请求。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，目前VxLAN技术至少存在以下问题：各VxLAN网关加入到多播组会有较多的开销；每次有ARP对话发生时，广播会发送到所有的域，但只有收发双方所在域的VxLAN网关能学习到双方的MAC，其他域中的主机如需要访问目标主机还需要重新发起ARP查询，这种机制会产生大量的组播和广播报文，占用大量IP链路带宽。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种抑制ARP的方法和系统、控制器，利用控制器实现对ARP的代理，从而有效抑制VxLAN隧道上和互通域中各LAN内的ARP广播报文的转发需求，节省了VxLAN隧道的带宽，并提高系统响应ARP查询的效率。本专利技术实施例提供的一种抑制ARP消息的方法，包括：源主机与位于同一VxLAN的同一互通域中的不同虚拟局域网VLAN中的第一目标主机通信时，发送第一ARP请求消息以查询第一目标主机的MAC地址；其中，ARP请求消息中携带有源主机所在的第一VLAN标识(ID)、源主机的IP地址和MAC地址、以及第一目标主机的IP地址；第一VLAN ID用于标识源主机所在的第一VLAN；源VxLAN网关接收到第一ARP请求消息后，向控制器上报第一ARP请求消息；控制器根据第一ARP请求消息中第一目标主机的IP地址，查询预先建立的地址解析表中是否存储有第一目标主机的MAC地址；地址解析表包括IP地址与MAC地址的对应关系表项；若地址解析表中存储有第一目标主机的MAC地址，则向源VxLAN网关返回第一ARP应答消息，ARP应答消息中包括第一目标主机的
MAC地址；源VxLAN网关将第一ARP应答消息发送给源主机。基于上述抑制ARP消息的方法的另一实施例中，还包括：若地址解析表中未存储所述第一目标主机的MAC地址，控制器查询预先设置的互通域信息，获取所述互通域中除源VxLAN网关外其它VxLAN网关的地址信息，并向所述源VxLAN网关发送第一指示消息，所述第一指示消息中包括所述其它VxLAN网关的地址信息；其中，所述互通域信息中包括所述同一个互通域中所有VxLAN网关的地址信息；所述源VxLAN网关根据所述第一指示消息，将所述第一ARP请求消息单播发送给所述其它VxLAN网关；所述其它VxLAN网关分别将所述第一ARP请求消息中的第一VLAN ID更换为所在第二VLAN的第二VLAN ID，得到第二ARP请求消息并向所辖范围内的主机广播所述第二ARP请求消息；响应于接收到所述第一目标主机针对所述第二ARP请求消息发送的第二ARP应答消息，所述其它VxLAN网关中的目标VxLAN网关将所述第二ARP应答消息上报给所述控制器，并在未查询到匹配所述源主机的MAC地址的流表项时向所述控制器同时发送转发规则请求；所述第二ARP应答消息中包括所述第一目标主机的IP地址和MAC地址；所述控制器根据所述第二ARP应答消息学习所述第一目标主机的MAC地址，在地址解析表中建立所述第一目标主机的IP地址和MAC地址之间的对应关系表项；以及响应于所述转发规则请求向所述目标VxLAN网关发送第二指示消息，所述第二指示消息中包括匹配所述源主机的MAC地址的流表项，匹配所述源主机的MAC地址的流表项具体为接收方为所述源主机的MAC地址的报文的转发规则；所述目标VxLAN网关根据所述第二指示消息，将所述第二ARP应答消息单播发送给所述源VxLAN网关；所述源VxLAN网关将所述第二ARP应答消息转发给所述源主机。基于上述抑制ARP消息的方法的另一实施例中，还包括：所述目标VxLAN网关接收到所述第二指示消息后，保存匹配所述
源主机的MAC地址的流表项。基于上述抑制ARP消息的方法的另一实施例中，还包括：目标VxLAN网关接收到所述第二ARP应答消息时，查询是否存储有匹配所述源主机的MAC地址的流表项；若存储有匹配所述源主机的MAC地址的流表项，根据匹配所述源主机的MAC地址的流表项，将所述第二ARP应答消息单播发送给所述源VxLAN网关；否则，若未存储匹配所述源主机的MAC地址的流表项，执行所述向所述控制器同时发送转发规则请求的操作。基于上述抑制ARP消息的方法的另一实施例中，还包括：所述控制器接收到所述第一ARP请求消息后，查询地址解析表中是否存储所述源主机的MAC地址；若未存储所述源主机的MAC地址，学习所述源主机的MAC地址，在地址解析表中建立所述源主机的IP地址和MAC地址之间的对应关系表项。基于上述抑制ARP消息的方法的另一实施例中，还包括：源主机与位于同一VLAN中的第二目标主机通信时，源主机在第一VLAN中广播第一ARP请求消息；第二目标主机接收到第一ARP请求消息后，向源主机发送第三ARP应答消息。基于上述抑制ARP消息的方法的另一实施例中，控制器具体为软件定义网络SDN控制器。源VxLAN网关和目标VxLAN网关具体通过开放流(OpenFlow)协议的Packet_In报文向SDN控制器发送上行消息；SDN控制器具体通过OpenFlow协议的Packet_Out报文或Flow_Mod报文向源VxLAN网关和目标VxLAN网关发送下行消息。本专利技术实施例还提供一种抑制ARP消息的系统，包括：源主机，用于与位于同一VxLAN的同一互通域内的不同VLAN中的第一目标主机通信时，发送第一ARP请求消息以查询第一目标主机的MAC地址；其
中，第一ARP请求消息中携带有源主机所在的第一VLAN ID、源主机的IP地址和MAC地址、以及第一目标主机的IP地址；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制地址解析协议(ARP)消息的方法，其特征在于，包括：源主机与位于同一虚拟可扩展局域网VxLAN的同一互通域中的不同虚拟局域网VLAN中的第一目标主机通信时，发送第一ARP请求消息以查询所述第一目标主机的媒体访问控制MAC地址；所述第一ARP请求消息中携带有所述源主机所在的第一VLAN标识ID、所述源主机的互联网协议IP地址和MAC地址、以及所述第一目标主机的IP地址；所述第一VLAN ID用于标识所述源主机所在的第一VLAN；源VxLAN网关接收到第一ARP请求消息后，向控制器上报所述第一ARP请求消息；所述控制器根据所述第一ARP请求消息中所述第一目标主机的IP地址，查询地址解析表中是否存储有所述第一目标主机的MAC地址；所述地址解析表包括IP地址与MAC地址的对应关系表项；若地址解析表中存储有所述第一目标主机的MAC地址，则向所述源VxLAN网关返回第一ARP应答消息，所述第一ARP应答消息中包括所述第一目标主机的MAC地址；所述源VxLAN网关将所述第一ARP应答消息发送给所述源主机。

【技术特征摘要】
1.一种抑制地址解析协议(ARP)消息的方法，其特征在于，包括：源主机与位于同一虚拟可扩展局域网VxLAN的同一互通域中的不同虚拟局域网VLAN中的第一目标主机通信时，发送第一ARP请求消息以查询所述第一目标主机的媒体访问控制MAC地址；所述第一ARP请求消息中携带有所述源主机所在的第一VLAN标识ID、所述源主机的互联网协议IP地址和MAC地址、以及所述第一目标主机的IP地址；所述第一VLAN ID用于标识所述源主机所在的第一VLAN；源VxLAN网关接收到第一ARP请求消息后，向控制器上报所述第一ARP请求消息；所述控制器根据所述第一ARP请求消息中所述第一目标主机的IP地址，查询地址解析表中是否存储有所述第一目标主机的MAC地址；所述地址解析表包括IP地址与MAC地址的对应关系表项；若地址解析表中存储有所述第一目标主机的MAC地址，则向所述源VxLAN网关返回第一ARP应答消息，所述第一ARP应答消息中包括所述第一目标主机的MAC地址；所述源VxLAN网关将所述第一ARP应答消息发送给所述源主机。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：若地址解析表中未存储所述第一目标主机的MAC地址，控制器查询预先设置的互通域信息，获取所述互通域中除源VxLAN网关外其它VxLAN网关的地址信息，并向所述源VxLAN网关发送第一指示消息，所述第一指示消息中包括所述其它VxLAN网关的地址信息；其中，所述互通域信息中包括所述同一个互通域中所有VxLAN网关的地址信息；所述源VxLAN网关根据所述第一指示消息，将所述第一ARP请求消息单播发送给所述其它VxLAN网关；所述其它VxLAN网关分别将所述第一ARP请求消息中的第一VLAN ID更换为所在第二VLAN的第二VLAN ID，得到第二ARP请求消息并向所辖范围内的主机广播所述第二ARP请求消息；响应于接收到所述第一目标主机针对所述第二ARP请求消息发送
\t的第二ARP应答消息，所述其它VxLAN网关中的目标VxLAN网关将所述第二ARP应答消息上报给所述控制器，并在未查询到匹配所述源主机的MAC地址的流表项时向所述控制器同时发送转发规则请求；所述第二ARP应答消息中包括所述第一目标主机的IP地址和MAC地址；所述控制器根据所述第二ARP应答消息学习所述第一目标主机的MAC地址，在地址解析表中建立所述第一目标主机的IP地址和MAC地址之间的对应关系表项；以及响应于所述转发规则请求向所述目标VxLAN网关发送第二指示消息，所述第二指示消息中包括匹配所述源主机的MAC地址的流表项，匹配所述源主机的MAC地址的流表项具体为接收方为所述源主机的MAC地址的报文的转发规则；所述目标VxLAN网关根据所述第二指示消息，将所述第二ARP应答消息单播发送给所述源VxLAN网关；所述源VxLAN网关将所述第二ARP应答消息转发给所述源主机。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：所述目标VxLAN网关接收到所述第二指示消息后，保存匹配所述源主机的MAC地址的流表项。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，还包括：目标VxLAN网关接收到所述第二ARP应答消息时，查询是否存储有匹配所述源主机的MAC地址的流表项；若存储有匹配所述源主机的MAC地址的流表项，根据匹配所述源主机的MAC地址的流表项，将所述第二ARP应答消息单播发送给所述源VxLAN网关；否则，若未存储匹配所述源主机的MAC地址的流表项，执行所述向所述控制器同时发送转发规则请求的操作。5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：所述控制器接收到所述第一ARP请求消息后，查询地址解析表中是否存储所述源主机的MAC地址；若未存储所述源主机的MAC地址，学习所述源主机的MAC地址，在地址解析表中建立所述源主机的IP地址和MAC地址之间的对应关系
\t表项。6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：所述源主机与位于同一VLAN中的第二目标主机通信时，所述源主机在第一VLAN中广播所述第一ARP请求消息；所述第二目标主机接收到第一ARP请求消息后，向源主机发送所述第三ARP应答消息。7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述控制器具体为软件定义网络SDN控制器。所述源VxLAN网关和所述目标VxLAN网关具体通过开放流OpenFlow协议的Packet_In报文向所述SDN控制器发送上行消息；所述SDN控制器具体通过OpenFlow协议的Packet_Out报文或Flow_Mod报文向所述源VxLAN网关和所述目标VxLAN网关发送下行消息。8.一种抑制地址解析协议(ARP)消息的系统，其特征在于，包括：源主机，用于与位于同一VxLAN的同一互通域内的不同VLAN中的第一目标主机通信时，发送第一ARP请求消息以查询所述第一目标主机的MAC地址；其中，所述第一ARP请求消息中携带有所述源主机所在的第一VLAN ID、所述源主机的互联网协议IP地址和MAC地址、以及所述第一目标主机的IP地址；所述第一VLAN ID用于标识所述源主机所在的第一VLAN；源VxLAN网关，用于接收到所述源主机发送的所述第一ARP请求消息后，向控制器上报所述第一ARP请求消息；以及接收控制器发送的第一ARP应答消息，并发送给所述源主机；控制器，用于根据所述源VxLAN网关发送的所述第一ARP请求消息中所述第一目标主机的IP地址，查询地址解析表中是否存储有所述第一目标主机的MAC地址；所述地址解析表包括IP地址与MAC地址的对应关系表项；若地址解析表中存储有所述第一目标主机的MAC地址，则向所述源VxLAN网关返回第一ARP应答消息，所述第一ARP应答消息中包括所述第一目标主机的MAC地址。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括第一目标主机和其他VxLAN网关，所述其他VxLAN网关中包括目标VxLAN网关；所述控制器，还用于在地址解析表中未存储所述第一目标主机的MAC地址时，查询预先设置的互通域信息，获取所述互通域中除源VxL...

【专利技术属性】
技术研发人员：李实，陈仲华，
申请(专利权)人：中国电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11