專利名稱：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地址解析協(xié)議高速緩存表項(簡稱ARP表項)的老化方法。
背景技術(shù)：
在通信網(wǎng)絡(luò)中，對于數(shù)據(jù)鏈路上的設(shè)備，需要一種方法來發(fā)現(xiàn)鄰居的數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識，所述的數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識即MAC(媒體接入控制)地址，以便將數(shù)據(jù)報文傳送到正確的目的地。IPv4(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版)的TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)族使用ARP(地址解析協(xié)議)協(xié)議是根據(jù)指定的網(wǎng)絡(luò)層地址(即IP地址)來獲取對應(yīng)的MAC地址，基于ARP協(xié)議獲取MAC地址的處理過程如圖1所示，具體包括當(dāng)一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要獲取同一鏈路上的另一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MAC地址時，它將組裝一個ARP Request(ARP請求)報文，在這個報文中包括目標(biāo)設(shè)備的IP地址、請求設(shè)備的IP地址和MAC地址(即發(fā)送者IP地址和發(fā)送者M(jìn)AC地址)，然后ARP Request報文被封裝在數(shù)據(jù)幀中，其中帶有作為源的發(fā)送者的MAC地址和作為目標(biāo)的廣播MAC地址。廣播MAC地址意味著數(shù)據(jù)鏈路上的所有設(shè)備都將收到該幀，并且必須檢查幀內(nèi)封裝的報文。由于只有目標(biāo)機(jī)的IP地址與ARP報文中的目標(biāo)IP地址相同，因此只有目標(biāo)機(jī)可以識別該報文，其他所有設(shè)備都將丟棄收到的該報文。目標(biāo)機(jī)收到所述的報文后，則將向源地址端(即發(fā)送ARP請求報文的一端)發(fā)送ARP Reply(ARP響應(yīng))報文，報文中承載著自身的MAC地址信息，從而向請求MAC地址的一端提供自己的MAC地址。
發(fā)送者獲得了目標(biāo)機(jī)的MAC地址后，在本地的地址解析協(xié)議高速緩存中需要記錄所述目標(biāo)機(jī)的MAC地址和IP地址的映射關(guān)系，即記錄為一條ARP表項。由于高速緩存的大小總是有限的，如果ARP表項無限制地增加，那么肯定會充滿高速緩存，因此，針對所述ARP表項提出了相應(yīng)的老化處理的要求，以保證不再使用的ARP表項能夠被及時地被刪除，從而節(jié)省地址解析協(xié)議高速緩存的有限空間。
目前動態(tài)ARP表項的老化方法有如下三類1、定時刪除ARP表項的方法為每條ARP表項設(shè)置一個確定時間長度的老化定時器，一旦超時，則立即刪除當(dāng)前超時的ARP表項；2、定期輪詢的方法對于高速緩存表中的每條ARP表項，定期地分批發(fā)送ARP Request報文，根據(jù)是否有響應(yīng)來決定是否還需要保留當(dāng)前ARP表項，對于未收到響應(yīng)報文的ARP表項則需要作刪除處理，例如每隔5分鐘對ARP表中的部分ARP表項執(zhí)行上述操作，以確定是否刪除相應(yīng)表項；3、高層應(yīng)用通知的方法由高層應(yīng)用在處理中決定需要刪除指定的ARP表項，當(dāng)高層應(yīng)用確定某一ARP表項不再應(yīng)用時，則通知刪除該ARP表項。
從上述三種ARP表項老化方法可以看出，所述的定時刪除ARP表項的老化方具有法思路簡潔、處理簡單的優(yōu)點，但是因此為重新建立ARP表，在數(shù)據(jù)鏈路上產(chǎn)生大量ARP Request報文(廣播方式發(fā)送)的機(jī)率將大大增加，這樣一來對網(wǎng)絡(luò)資源的消耗比較大。而所述的定期輪詢的老化方法則會對本機(jī)(即ARP表所在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)的性能和網(wǎng)絡(luò)的消耗都存在較大的負(fù)擔(dān)。至于所述的通過高層應(yīng)用通知的老化方法，則存在不完備、不可靠的缺點，因此很容易導(dǎo)致死ARP表項的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，使用本發(fā)明既可以降低網(wǎng)絡(luò)資源的消耗，又可以不影響相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，包括在地址解析協(xié)議ARP表項的老化定時期間，如果該表項記錄的MAC地址被應(yīng)用過，則根據(jù)所述MAC地址對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的在線與否，對所述的ARP表項進(jìn)行老化處理。
所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法進(jìn)一步包括A、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的ARP表項的老化定時器超時時，判斷所述的表項記錄的MAC地址是否被待發(fā)送的數(shù)據(jù)報文作為目的MAC地址，如果是，則所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向該MAC地址對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送單播的ARP請求報文，并執(zhí)行步驟B，否則，刪除所述的ARP表項；B、ARP表項所在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備判斷是否收到所述ARP請求報文的響應(yīng)報文，如果收到，則保留該ARP表項，否則，刪除該ARP表項。
所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法還包括當(dāng)ARP表項記錄的MAC地址被待發(fā)送的數(shù)據(jù)報文作為目的MAC地址時，在ARP表項中設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位為有效；此時，所述的步驟A還包括根據(jù)所述的標(biāo)志位是否有效，判斷在當(dāng)前老化定時期間內(nèi)所述ARP表項記錄的MAC地址是否被待發(fā)送的數(shù)據(jù)報文作為目的MAC地址。
所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法中，當(dāng)保留該ARP表項時，所述的步驟B還包括修改所述ARP表項的標(biāo)志位為無效。
所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法中，當(dāng)保留該ARP表項時，還包括設(shè)置針對該ARP表項的老化定時器重新開始計時。
所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法還包括針對每一個ARP表項分別設(shè)置老化定時器。
本發(fā)明中，當(dāng)收到以ARP表項中的IP地址、MAC地址作為發(fā)送者IP地址、發(fā)送者M(jìn)AC地址的ARP報文時，令所述表項的老化定時器重新開始計時。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明可以為在老化定時周期內(nèi)被應(yīng)用過的ARP表項提供繼續(xù)存活的機(jī)會，使得相應(yīng)的ARP表項不必因為老化定時器的超時而被刪除掉。因此，本發(fā)明可以顯著地減少網(wǎng)絡(luò)中廣播ARP Request報文的數(shù)量，從而降低所述報文對網(wǎng)絡(luò)所造成的負(fù)擔(dān)，并且可以保證ARP表項在老化超時后，正常的IP報文仍然可以繼續(xù)發(fā)送，避免出現(xiàn)定期丟數(shù)據(jù)包的現(xiàn)象。
同時，本發(fā)明中，對于在老化定時周期內(nèi)未被應(yīng)用過的ARP表項則直接刪除，不論該表項對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否在線，均必須釋放出ARP高速緩存資源，以提供給當(dāng)前確實需要使用ARP表項的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而可以提高ARP高速緩存的使用效率。


圖1為地址解析協(xié)議的實現(xiàn)過程示意圖；圖2和圖3為本發(fā)明所述的方法的具體實施流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心思想是在地址解析協(xié)議高速緩存表項(簡稱ARP表項)的老化定時器超時時，如果相應(yīng)的ARP表項記錄的數(shù)據(jù)鏈路層地址(簡稱MAC地址)被應(yīng)用過，那么根據(jù)所述MAC地址對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的在線與否來決定是否刪除該ARP表項，從而確保相應(yīng)的ARP表項如果實際有效，則仍然可以被保留于ARP表項中。所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在線與否是指該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否響應(yīng)發(fā)送給它的ARP Request報文，所述的ARP表項實際有效是指該ARP表項對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在最近的老化定時期間進(jìn)行了正常的數(shù)據(jù)報文收發(fā)。
本發(fā)明是對現(xiàn)有ARP老化技術(shù)的改進(jìn)，提出了一種實用的ARP表項的老化方法。本發(fā)明對ARP表項在老化周期超時的處理流程進(jìn)行改進(jìn)，而具體采用的ARP機(jī)制則與現(xiàn)有方法完全一致，完全遵守ARP機(jī)制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的方法作進(jìn)一步說明。本發(fā)明所述的方法的具體實現(xiàn)方式如圖2所示，包括以下步驟步驟21生成或更新ARP表項，并分別設(shè)置相應(yīng)的老化定時器；在老化周期內(nèi)，當(dāng)收到ARP Request報文或ARP Reply報文時，如果ARP報文的發(fā)送者IP地址不在ARP表項之中，那么生成一條ARP表項，并設(shè)置相應(yīng)的老化定時器；反之，則更新對應(yīng)的ARP表項，所述的老化定時器重新開始計時，即進(jìn)入新的老化定時周期；步驟22當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送了以ARP表項記錄的MAC地址為目的MAC地址的IP報文時，記錄該狀態(tài)；例如，可以通過為ARP表項設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位記錄該信息，當(dāng)發(fā)送以ARP表項記錄的MAC地址為目的地址的MAC地址的報文時，則設(shè)置該標(biāo)志位為有效，以便于根據(jù)該標(biāo)志位是否有效進(jìn)行不同的老化處理；步驟23當(dāng)ARP表項對應(yīng)的老化定時器超時時，判斷所述的ARP表項記錄的標(biāo)志位是否有效，如果是，則執(zhí)行步驟24，否則，執(zhí)行步驟27；步驟24網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向該MAC地址所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送單播的ARP請求報文，即ARP Request報文，以進(jìn)一步確定是否保留該ARP表項；步驟25該ARP表項所在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備判斷是否收到所述ARP Request報文的響應(yīng)報文ARP Reply，如果收到，則執(zhí)行步驟26；否則，執(zhí)行步驟27；步驟26保留該ARP表項，并將所述的老化定時器重新開始計時，同時設(shè)置該ARP表項的標(biāo)志位為無效；步驟27刪除該ARP表項。
本發(fā)明所述的方法還可以采用具體如下的方式實現(xiàn)本發(fā)明在ARP表項的數(shù)據(jù)字段進(jìn)行擴(kuò)充，增加“活著標(biāo)志”字段，作為記錄該ARP表項的MAC地址在老化周期內(nèi)是否被應(yīng)用過，所述的ARP表項如下表所示；

在ARP表項中的“活著標(biāo)志”字段的取值范圍如下1---表示當(dāng)前表項“活著”，所述的“活著”是指如果當(dāng)前ARP表項在老化定時期間被“命中”過，那么稱該表項是“活著”的；所述的“命中”則是指如果當(dāng)前ARP表項在老化定時期間被訪問過，訪問的結(jié)果是該表項記錄的MAC地址被作為待發(fā)送數(shù)據(jù)報文的目的MAC地址，那么稱該ARP表項被“命中”；0---表示當(dāng)前表項未處于“活著”狀態(tài)；本發(fā)明中，當(dāng)一個ARP表項初次生成時，“活著標(biāo)志”取值必須為0，如果該表項被“命中”了，那么“活著標(biāo)志”取值必須為1；本發(fā)明中，如果當(dāng)前ARP表項是“活著”的，那么該表項在老化定時器超時時不允許被無條件地刪除，而是需要做相應(yīng)的判斷后才能決定是否刪除，這也是本發(fā)明的核心。
基于上述ARP表項的格式，本發(fā)明所述的方法如圖3所示，具體包括步驟31當(dāng)前ARP表項的老化定時器超時時，檢查該表項的“活著標(biāo)志”字段是否為1，如果為1，則執(zhí)行步驟32；否則，執(zhí)行步驟35；步驟32以該ARP表項的MAC地址、IP地址為目標(biāo)機(jī)，發(fā)送特殊的ARPRequest報文，即單播ARP Request報文，該報文的數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址字段必須填入當(dāng)前ARP表項的MAC地址字段的值，接著等待ARP Reply報文，在等待期間該表項仍然可正常使用；步驟33判斷是否收到所述的ARP Reply報文，如果收到，則執(zhí)行步驟34，否則，執(zhí)行步驟35；即在等待接收ARP Reply報文期間，如果有ARP Reply報文回來，則執(zhí)行步驟34，否則，執(zhí)行步驟35；步驟34當(dāng)前動態(tài)ARP表項不能刪除，其“老化定時器”字段重新初始化、“活著標(biāo)志”字段重新設(shè)置為0，于是該ARP表項進(jìn)入下一輪老化定時周期，過程結(jié)束；步驟35刪除當(dāng)前動態(tài)ARP表項，釋放相關(guān)資源，過程結(jié)束。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，其特征在于，包括在地址解析協(xié)議ARP表項的老化定時期間，如果該表項記錄的MAC地址被應(yīng)用過，則根據(jù)所述MAC地址對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的在線與否，對所述的ARP表項進(jìn)行老化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，其特征在于，所述的方法進(jìn)一步包括A、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的ARP表項的老化定時器超時時，判斷所述的表項記錄的MAC地址是否被待發(fā)送的數(shù)據(jù)報文作為目的MAC地址，如果是，則所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向該MAC地址對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送單播的ARP請求報文，并執(zhí)行步驟B，否則，刪除所述的ARP表項；B、ARP表項所在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備判斷是否收到所述ARP請求報文的響應(yīng)報文，如果收到，則保留該ARP表項，否則，刪除該ARP表項。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，其特征在于，該方法還包括當(dāng)ARP表項記錄的MAC地址被待發(fā)送的數(shù)據(jù)報文作為目的MAC地址時，在ARP表項中設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位為有效；所述的步驟A還包括根據(jù)所述的標(biāo)志位是否有效，判斷在當(dāng)前老化定時期間內(nèi)所述ARP表項記錄的MAC地址是否被待發(fā)送的數(shù)據(jù)報文作為目的MAC地址。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，其特征在于，當(dāng)保留該ARP表項時，所述的步驟B還包括修改所述ARP表項的標(biāo)志位為無效。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，其特征在于，當(dāng)保留該ARP表項時，還包括設(shè)置針對該ARP表項的老化定時器重新開始計時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，其特征在于，該方法還包括針對每一個ARP表項分別設(shè)置老化定時器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法，其特征在于，當(dāng)收到以ARP表項中的IP地址、MAC地址作為發(fā)送者IP地址、發(fā)送者M(jìn)AC地址的ARP報文時，令所述表項的老化定時器重新開始計時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中地址解析協(xié)議高速緩存表項的老化方法。該方法主要包括在ARP表項的老化定時期間，如果該表項記錄的數(shù)據(jù)鏈路層地址(簡稱MAC地址)被應(yīng)用過，則在老化定時器超時時，需要根據(jù)所述MAC地址對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的在線與否，對相應(yīng)的ARP表項進(jìn)行老化處理。因此，本發(fā)明可以為在老化定時周期內(nèi)被應(yīng)用過的ARP表項提供繼續(xù)存活的機(jī)會，使得相應(yīng)的ARP表項不必因為老化定時器的超時而被刪除掉，以提高ARP表項的使用效率。本發(fā)明可以顯著地減少網(wǎng)絡(luò)中廣播ARP Request報文的數(shù)量，從而降低所述報文對網(wǎng)絡(luò)所造成的負(fù)擔(dān)，并且可以保證ARP表項在老化超時后，正常的IP報文仍然可以繼續(xù)發(fā)送，避免出現(xiàn)定期丟數(shù)據(jù)包的現(xiàn)象。
文檔編號H04L29/06GK1783874SQ20041009619
公開日2006年6月7日 申請日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者李強(qiáng), 張鴻雁 申請人:華為技術(shù)有限公司