[發明專利]使層2主機地址與網絡中的交換機屏蔽開的機制

無效

• 申請號: 200910205879.2
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN101729404A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 伯特·H·塔納卡;約瑟夫·R·米赫里奇
• 申請（專利權）人: 飛塔公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L29/06
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;鐘強

技術領域

本發明涉及一種由位于交換機的網絡的邊界的邊界部件執行的方法和一種位于交換機的網絡的邊界的邊界部件，使層2主機地址與網絡中的交換機屏蔽開。

背景技術

在過去的若干年，計算和存儲服務器產業已向著基于網絡的計算和存儲模型轉移以利用較低成本的高性能的商品處理器以及較低成本的高密度的存儲介質這樣的優勢。該服務器產業趨勢引起了對高度可擴展互連技術的需要以使各種計算和存儲資源高效且有效地耦合。為此目的所考慮的一類互連是以太網。

以太網是無環路的交換路徑、反向路徑學習網絡。所謂“無環路”意味著在網絡中的任何一對主機(例如節點)之間僅存在一個路徑。由于這種無環路屬性，因此對于以太網中的交換機來說可通過廣播洪泛(broadcast?flooding)來轉發包，并且通過反向路徑學習來填充其轉發表。

具體地說，當以太網交換機使包遭遇其轉發表中不具有的目的主機地址時，交換機在除接收包的鏈路之外的所有外向鏈路上廣播該包。接收在其轉發表中不具有目的主機地址的包的所有隨后交換機進行相同事情。最終，包將被傳送到目的主機。因為僅存在一個至目的主機的路徑，因此這可確保按照這種方式廣播包不會引起廣播的無限循環。

除了廣播包之外，交換機還從該包確定發送該包的源主機的地址。還注意到接收該包的鏈路。將該地址與鏈路相關性存儲在該交換機的轉發表中。在將來，如果交換機接收到具有源主機的地址以作為目的地址的包，那么根據轉發表中的地址與鏈路相關性可知將該包交換到哪個鏈路。不必對包進行廣播。按照這種方式，以太網交換機學習包的反向路徑。由于該反向路徑學習能力，因此不必對以太網交換機的轉發表進行預配置。該交換機可即時地建立這些轉發表。以太網交換機的這種自學習能力是以太網的關鍵“即插即用”屬性，并且這是以太網如此被廣泛采用的原因之一。

如上所述，交換機將地址和它遇到的每個源主機地址的鏈路相關性存儲在其轉發表中。因為轉發表僅存儲如此多的項，因此它可容納的主機地址的數目受到限制。這轉而限制了整個網絡可容納的主機數目(因為每個主機具有其自己的唯一地址)。因此，以太網的可擴展性目前受到交換機中的轉發表的大小的限制。

受到限制的可擴展性甚至由于近期發展而更壞，這引起了主機數目(并且由此主機地址的數目)激增。這些發展包括多個主機共享大容量鏈路以及虛擬計算機的出現。在鏈路共享環境中，下述較大數目的主機共享單個高容量鏈路(例如10G比特鏈路)，所述較大數目的主機的每一個分配了鏈路容量的小部分(例如十個主機，每個分配1G比特)。由于該共享，因此該鏈路不僅僅具有一個主機而是具有與它相耦合的多個主機。這轉而意味著該鏈路具有與之相關的多個主機地址。其結果是，該網絡中的交換機必須將多個主機地址存儲在其轉發表中以容納要去往該鏈路或來自該鏈路的包。如果網絡中的合理數目的鏈路是共享鏈路，從而這意味著合理數目的鏈路具有與之相關的多個主機地址，那么將很快地耗用網絡中交換機的轉發表的存儲容量。這可導致網絡無法容納與它相耦合的所有主機。

虛擬機會引起相同問題。虛擬機后面的原理是可將單個物理機變成多個虛擬或邏輯機。每個虛擬機用作單獨的機器并且具有其自己的唯一地址。可將單個物理機變成任何所需數目的虛擬機。因此，如果將物理機變成很大數目的虛擬機，并且如果該物理機與鏈路相耦合(從而意味著所有虛擬機與該鏈路相耦合)，那么該鏈路具有很大數目的虛擬主機，并且因此具有與之相關的很大數目的主機地址。這轉而意味著網絡中的交換機必須將多個主機地址存儲在其轉發表中以容納將去往該鏈路或來自該鏈路的包。與共享鏈路的情況一樣，這可引起很快且完全地耗用網絡中的交換機的轉發表的存儲容量，這會導致網絡不能容納與它相耦合的所有主機。總的說來，主機地址的激增可顯著地降低以太網的可擴展性。

發明內容

根據本發明的一個實施例，提供了一種使層2主機地址與網絡中的交換機屏蔽開(shield)的機制。如在這里所使用的，屬于“層2”是指網絡的OSI(開放系統互連)模型的第二層。OSI模型的第二層是數據鏈路或交換層。層2(L2)地址的示例是MAC(媒體訪問控制)地址。