第二層交換和對第二層幀擴展虛擬區域網標籤的處理方法
2023-07-09 01:05:31 1
專利名稱：第二層交換和對第二層幀擴展虛擬區域網標籤的處理方法
技術領域：
本發明涉及第二層交換(以下稱為L2SW)，其終結第二層幀(以下稱為乙太網幀)，更具體地說，本發明涉及對應用到乙太網幀以用於擴展的擴展VLAN(虛擬區域網)標籤的處理方法的改進。
背景技術：
擴展VLAN技術是這樣一種技術，其發展起來以採用在傳統L2SW中所使用的VLAN技術來單獨分隔廣域乙太網中的用戶以用作VPN。將一個區域網劃分成多個網段，VLAN最早被用作為一種用於禁止乙太網廣播幀的手段或用於確保安全性的手段。為了滿足通信服務提供商利用VPN的VLAN技術以單獨分隔容納在廣域乙太網服務中的網絡中的用戶這一需求，通信設備製造商們自己已經發展了一些技術。另外，隨著IP-VPN技術已被很普遍地使用，廣域乙太網服務正吸引著越來越多的注意，因為其設備引入成本、運營成本、引入的便利性和自由程度使得通信服務提供商考慮使用VLAN技術來應用各種類型的服務。
在通信服務提供商提供的廣域網絡中，一個通信服務提供商的網絡被劃分成多個小區域。
進行這一安排是為了避免擴展VLAN最多能夠容納4096個用戶的問題，因為擴展VLAN採用了與普通VLAN相同的標籤格式，這一安排的目的在於通過將一個區域劃分成多個小單元以限制在每個區域中所容納的用戶數目，以確保提供商的網絡作為一個整體的可擴展性。
如圖8所示，整個網絡被組織成具有多個乙太網網絡，每個乙太網網絡設立在通過L2SW而彼此相連接的各個區域中。每個區域是一個獨立的LAN(區域網)，其中可以設置多達4096個VLAN。當發送並接收數據以橋接這些區域時，就在每個區域的出口處進行一次擴展VLAN標籤的刪除，並在下一個區域的入口處進行一次該區域固有的擴展VLAN標籤的添加。
另外，如圖9所示，另一個方法是考慮將每個區域作為一層，以當通過這些層時，順序添加/刪除擴展VLAN標籤。在此情形下，在層次結構中一個層越高，就應用越多的擴展VLAN標籤。
在公表(翻譯版國家公開)No.2001-500345中公開了一種與本發明類似的傳統技術。
利用圖9所示的系統，因為在層次結構中每往上一層就插入一個擴展VLAN標籤，因此就增加了乙太網幀中的額外開銷(數據之外的部分)。這導致在網絡中具有了一個壓縮頻帶，從而對L2SW處理性能產生了不利的影響。
另外，由於許多通信服務提供商中都將網絡中的L2SW所允許的最大幀長度設置為1522或1526位元組，因此網絡中所有L2SW的設置都要改變。而且，因為舊類型的設備不能處理這種擴展VLAN系統，設置改變就不足以適應所述系統，因此就需要替換所述設備。
利用圖8所述的系統，需要將L2SW安排成每個區域的入口和出口處的網關，以連接所述多個區域。
結果，增加了整個網絡中的L2SW數量，從而引起設備運營成本的增加。
發明內容
本發明的目的在於提供一種第二層交換和對第二層幀的擴展VLAN標籤進行處理的方法，其通過交換(重寫)應用到第二層幀的第二階段的擴展VLAN標籤，來抑制由多層堆疊(multi-stacking)所引起的額外開銷的增加，其中多層堆疊是傳統系統的一個問題，同時獲得了與通過將擴展VLAN標籤(多個擴展VLAN標籤)應用到第三及後面階段而獲得的相同效果。
根據本發明的第一方面，所提供的第二層交換執行對第二層幀的終結處理和對其中堆疊了擴展VLAN標籤的第二層幀的處理，其包括一個單元，當幀的發送目標區域和發送源區域不同時，所述單元將該幀的擴展VLAN標籤重寫為發送目標區域的擴展VLAN標籤。
根據本發明的另一個方面，所提供的方法對第二層幀進行終結處理並對其中堆疊了擴展VLAN標籤的第二層幀進行處理，該方法包括一個步驟，當幀的發送目標區域和發送源區域不同時，所述步驟將該幀的擴展VLAN標籤重寫為發送目標區域的擴展VLAN標籤。
從下面給出的詳細描述中，本發明的其他目的、特徵和優點將變得很清楚。
從下面給出的詳細描述和本發明優選實施例的附圖，將可以更完整地理解本發明，然而所述說明和附圖不應該被理解成是對本發明的限制，而只是為了解釋和理解本發明。
在附圖中圖1是示出了根據本發明第一實施例對擴展VLAN標籤進行交換(SWAP)操作的示意圖；圖2是根據本發明第一實施例的L2SW的內部方框圖；圖3是根據本發明第一實施例的線路卡的內部方框圖；圖4是示出了根據本發明第一實施例的擴展VLAN標籤的幀格式的示意圖；圖5是示出了根據本發明第一實施例的表布局的示意圖；圖6是示出了根據本發明第二實施例，在L2SW和每個區域之間的連接的布局的示意圖；圖7是示出了根據本發明第二實施例的表布局的示意圖；圖8是示出了一個廣域乙太網的網絡結構的示意圖；並且圖9是示出了一個廣域乙太網的網絡結構的示意圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細討論本發明的優選實施例。在下面的描述中，給出了大量的具體細節，以提供對本發明的透徹的理解。然而，對本領域內的技術人員來說，很明顯沒有這些具體細節也可以實施本發明。另外，沒有詳細地示出一些公知的結構，以避免不必要地混淆本發明。
下面將參考附圖詳細描述本發明的實施例，以闡明本發明前述和其他目的、特徵和效果。
圖1示出了一個L2SW 100，其帶有擴展VLAN標籤交換功能，作為本發明的第一實施例。
所述帶有擴展VLAN標籤交換功能的L2SW 100容納有多條乙太網線路，以一對一地連接廣域乙太網網絡中的區域(1)200網絡和區域(2)300。圖1示出了當從區域(1)200接收幀400並向區域(2)300發送該幀時，幀400中的擴展VLAN標籤是如何被重寫的。在L2SW 100的設備內部，分析從區域(1)200接收的幀400的頭部信息，以獲得發送目標線路信息(與該幀將被輸出到哪個線路卡的哪條線路有關)，然後該幀被傳輸到該相關線路。
圖2示出了一個方框圖，示出了L2SW 100的內部結構。
帶有擴展VLAN功能的L2SW 100包括線路卡120，該線路卡具有一個功能，用於分析幀的頭部信息以獲得目標線路信息(與該幀將被輸出到哪個線路卡的哪條線路有關)，並將該幀轉換成交換信元以將該信元輸出到交換卡130，該線路卡還具有一個功能，用於將從交換卡130接收的信元轉換成幀，並根據發送目標線路信息將該幀發送到相關線路，並且L2SW 100還包括交換卡130，用於根據發送目標線路信息對從線路卡120應用的信元執行交換處理，以將該信元輸出到相關線路卡120。
然後，根據本發明，當幀輸出路徑信息的確定導致發現發送目標線路所在的區域不同於接收幀的區域時，線路卡120執行處理，以將幀中的擴展VLAN標籤的信息(乙太網類型、VID)重寫(交換，swap)為發送目標區域的擴展VLAN標籤的信息(乙太網類型、VID)。
圖3是示出了線路卡120的內部結構的方框圖。所述結構由如下部件組成線路接口單元220，用於執行幀接收處理；轉發引擎230，用於執行確定幀發送目標和重寫擴展VLAN標籤(乙太網類型、VID)的處理；幀緩衝區240，用於存儲幀；查找表250，用於存儲表信息；以及SW接口單元260，用於執行SW卡130的接口處理。圖4中示出了擴展VLAN標籤幀的格式。
由於VLAN和擴展VLAN是公知技術並且和本發明不直接相關，因此沒有對其進行詳細描述。
下面將描述第一實施例的操作。首先，將參考圖1、3和5描述擴展VLAN標籤重寫操作。
首先將描述L2SW 100的輸入方的處理。
在線路接口單元220處接收到通過線路而應用的幀。接收幀被傳輸到轉發引擎230。轉發引擎230從接收幀中抽取頭部信息。隨後，在緩衝存儲器240中一次存儲整個幀。然後，轉發引擎230查找所抽取的頭部信息，以獲得對應於目標MAC地址的發送目標線路。用於發送目標線路查找的表信息存儲在查找表250中。
圖5示出了查找表250的結構。通過使用基本表來指定一條發送目標線路。所述表由MAC地址、對應於該MAC地址的線路卡、線路埠和指示該線路埠是否是交換目的地的標識符組成。
交換標識符被用於確定所討論的線路屬於一對一連接的多個區域中的哪一個區域(在此假設，例如沒有標識符的設置指示了區域(1)200，並且一個標識符的設置指示了區域(2)300)。
然後，利用發送源MAC地址作為查找關鍵字，通過使用基本表來確定接收幀來自哪個區域。
當沒有交換標識符被設置時，確定該幀接收自區域(1)200，以通過使用輔助表A來查找區域(2)300的擴展VLAN標籤信息。
當設置了一個交換標識符時，確定該幀接受自區域(2)300，以通過使用輔助表B來獲得區域(1)的擴展VLAN標籤信息。
輔助表A和B具有區域(1)200和區域(2)300的擴展VLAN標籤信息，彼此一一對應。輔助表由乙太網類型、VID和擴展VLAN標籤的埠位圖組成。輔助表查找是通過使用接收幀的擴展VLAN標籤的乙太網類型和VID作為查找關鍵字來執行的。
根據查找結果，獲得對應於發送目標線路的區域的擴展VLAN標籤信息，以重寫擴展VLAN標籤(乙太網類型、VID)。在完成所述重寫後，轉發引擎230在只在一個設備中被使用的設備內頭部中寫入發送目標線路信息等，並將在其頂部被插入該頭部的幀傳輸到SW接口單元。SW接口單元260將所發送的幀劃分成多個用於SW卡的信元，並將所獲得的信元傳輸到SW卡。
下面將描述L2SW 100的輸出方的處理。
首先，SW接口單元260從接收自SW卡的多個信元建立幀。在幀建立後，將該幀傳輸到轉發引擎230。一旦接收到該幀，轉發引擎230就抽取該幀頂部的設備內頭部，並將該幀一次存儲在幀緩衝區240。轉發引擎230從設備內頭部識別出發送目標線路，並將幀發送到該線路。
下面將描述本發明的第二實施例，其基本結構與上述實施例相同，並且能通過改變查找表布局來使得多個區域被連接到一個區域。
圖6中示出了第二實施例的結構。
在圖6中，1到N個區域被連接到一個L2SW。可連接的區域的數目可以增加到一個L2SW所能容納的乙太網線路的數目。在區域(1)到區域(N)中選擇一個要被連接到多個區域的區域。所選擇的區域允許和所有其他(N-1)個區域通信。在一個L2SW中只能選擇一個允許和多個區域通信的區域。
然後，圖7示出了一張從上述表布局改變而來的表。
在輔助表A的左側的列中登記了可與多個區域通信的區域的擴展VLAN標籤(在此假設該區域是區域(1))。在輔助表A右側的列中登記了一個交換目標區域的擴展VLAN標籤，與區域(1)的擴展VLAN標籤的條目相對應。
下面將描述使用圖7中所示的表的擴展VLAN標籤交換操作。
首先將描述在L2SW 100的輸入方執行的處理。
在線路接口單元220處接收通過線路應用的幀。接收幀被傳輸到轉發引擎230。轉發引擎230從接收幀抽取頭部信息。隨後，在緩衝存儲器240中一次存儲整個幀。然後，轉發引擎230查找所抽取的頭部信息，以獲得與目標MAC地址對應的發送目標線路。
用於查找發送目標線路的表信息存儲在查找表250中。使用圖5中所示的基本表，確定是否在幀接收線路上設置了交換標識符。由使用發送源MAC地址作為查找關鍵字的表查找來完成確定是否在接收線路上設置了交換標識符。如果沒有設置交換標識符，就確定了所述線路是用於從區域(1)接收的幀。然後，使用輔助表A，獲得對應的多個區域的擴展VLAN標籤信息。
將輔助表A的查找結果與基本表的查找結果進行比較，以獲得對應於發送目標線路的擴展VLAN標籤信息，以根據所述信息重寫幀的擴展VLAN標籤(乙太網類型、VID)。由於下面執行的操作與上述的(在「操作描述」部分中)相同，將不再對其進行描述。如果作為查找基本表的結果確定在接收線路上沒有設置交換標識符，就確定所述線路是用於從區域(1)之外的區域接受的幀。在此情形下，查找輔助表B，以獲得對應區域(1)的擴展VLAN標籤信息。
根據所獲得的信息重寫幀。由於下面執行的操作與上述的(在「操作描述」部分中)相同，將不再對其進行描述。
儘管已經針對一個擴展VLAN標籤被應用到幀上的情形描述了前述實施例，但是，當多個擴展VLAN標籤在第二及後面階段中被應用到幀上時，根據對應於發送目標線路的擴展VLAN標籤，重寫位於頂部的擴展VLAN標籤。可以根據對應於發送目標線路的擴展VLAN標籤重寫所有的擴展VLAN標籤。
另外，儘管已經針對多個區域被連接到一個區域(1對N連接)的結構描述了第二實施例，本發明也適用於多個區域彼此連接的結構。在此情形下，多個區域的擴展VLAN標籤信息被存儲於輔助表中以彼此對應。
如上所述，本發明首先消除了通過執行擴展VLAN標籤交換(重寫)來將標籤應用到第三及後面階段的需求，從而可防止乙太網幀中的額外開銷的增加。
第二，儘管為了使多個區域彼此連接，傳統上在每個區域的入口和出口中的每一個的位置上需要一個用作網關的L2SW，但是，由於使用安裝有此擴展VLAN標籤交換功能的L2SW允許重寫擴展VLAN標籤(的乙太網類型、VID)，所以，乙太網類型不相同的多個LAN可以彼此連接，從而使得每個區域可以如上所述地被1對1或1對N(在本發明的其他實施例部分)連接。結果，整個網絡中的L2SW的數目就可被減少，從而大大降低設備的運行成本。
儘管已根據其示例性實施例圖示並描述了本發明，本領域內的技術人員仍應理解到，可在其中和對其進行前述和各種其他的改變、省略和增加，而不會偏離本發明的精神和範圍。因此，本發明不應該被理解成限制在上述具體實施例中，而應包括可被根據所附權利要求提出的特徵所確定的範圍及其等同物所包含的各種可能的實施例。
權利要求
1.一種第二層交換，執行對第二層幀的終結處理以及對其中堆疊了擴展虛擬區域網標籤的第二層幀的處理，包括一個單元，當所述幀的發送目標區域和發送源區域不同時，所述單元將所述幀的所述擴展虛擬區域網標籤重寫為所述發送目標區域的擴展虛擬區域網標籤。
2.如權利要求1所述的第二層交換，包括第一表，其存儲所述幀的頭部信息，以及指示了是從哪一個區域接收所述幀的信息，以彼此對應。
3.如權利要求2所述的第二層交換，其中所述表包括第二表，所述第二表存儲所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤的信息，以彼此對應。
4.如權利要求1所述的第二層交換，包括第一表，其存儲所述幀的頭部信息，以及指示了是從哪一個區域接收所述幀的信息，以彼此對應，所述表包括第二表，所述第二表存儲所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤的信息，以彼此對應，其中根據所述幀的所述頭部信息查找所述第一表，並且當所述幀的所述發送目標區域和所述發送源區域不同時，從所述第二表獲得所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤，以重寫所述幀的所述擴展虛擬區域網標籤。
5.如權利要求1所述的第二層交換，其中所述第二層幀是乙太網幀。
6.如權利要求1所述的第二層交換，其中當多個所述擴展虛擬區域網標籤被應用到所述第二層幀時，用所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤重寫在頂部的擴展虛擬區域網標籤或所有的所述擴展虛擬區域網標籤。
7.如權利要求3所述的第二層交換，其中彼此一一對應的所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤信息被存儲在所述第二表中。
8.如權利要求1所述的第二層交換，包括一個單元，用於一對一地連接多個處理所述第二層幀的區域網，以允許在多個不同類型的、具有所述第二層幀的區域網之間進行通信。
9.如權利要求8所述的第二層交換，其中彼此一一對應的所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤信息被存儲在所述第二表中。
10.如權利要求1所述的第二層交換，包括一個單元，用於1對N地連接多個處理所述第二層幀的區域網，以允許在多個不同類型的、具有所述第二層幀的區域網之間進行通信。
11.如權利要求10所述的第二層交換，其中彼此1到N對應的所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤信息被存儲在所述第二表中。
12.如權利要求1所述的第二層交換，包括一個單元，用於N對N地連接多個處理所述第二層幀的區域網，以允許在多個不同類型的、具有所述第二層幀的區域網之間進行通信。
13.如權利要求12所述的第二層交換，其中彼此N到N對應的所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤信息被存儲在所述第二表中。
14.一種方法，用於對第二層幀進行終結處理，以及對其中堆疊了擴展虛擬區域網標籤的第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理，該方法包括下述步驟當所述幀的發送目標區域和發送源區域不同時，將所述幀的所述擴展虛擬區域網標籤重寫為所述發送目標區域的擴展虛擬區域網標籤。
15.如權利要求14所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，包括第一表，其存儲所述幀的頭部信息，以及指示了是從哪一個區域接收所述幀的信息，以彼此對應，所述表包括第二表，所述第二表存儲所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤的信息，以彼此對應，其中根據所述幀的所述頭部信息查找所述第一表，並且當所述幀的所述發送目標區域和所述發送源區域不同時，從所述第二表獲得所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤，以重寫所述幀的所述擴展虛擬區域網標籤。
16.如權利要求14所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，其中所述第二層幀是乙太網幀。
17.如權利要求14所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，其中當多個所述擴展虛擬區域網標籤被應用到所述第二層幀時，用所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤重寫在頂部的擴展虛擬區域網標籤或所有的所述擴展虛擬區域網標籤。
18.如權利要求15所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，其中在所述第二表中存儲彼此一一對應的所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤信息。
19.如權利要求14所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，包括一個步驟，其一對一地連接多個處理所述第二層幀的區域網，以允許在多個不同類型的、具有所述第二層幀的區域網之間進行通信。
20.如權利要求19所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，其中在所述第二表中存儲彼此一一對應的所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤信息。
21.如權利要求14所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，包括一個步驟，其1對N地連接多個處理所述第二層幀的區域網，以允許在多個不同類型的、具有所述第二層幀的區域網之間進行通信。
22.如權利要求21所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，其中在所述第二表中存儲彼此1對N對應的所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤信息。
23.如權利要求14所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，包括一個步驟，其N對N地連接多個處理所述第二層幀的區域網，以允許在多個不同類型的、具有所述第二層幀的區域網之間進行通信。
24.如權利要求23所述的對第二層幀的擴展虛擬區域網標籤進行處理的方法，其中在所述第二表中存儲彼此N對N對應的所述發送源區域和所述發送目標區域的所述擴展虛擬區域網標籤信息。
全文摘要
通過根據幀傳輸目標的網絡來重寫擴展VLAN標籤，第二層交換允許在不同的第二層網絡之間進行通信，並且，通過重寫擴展VLAN標籤，可獲得與通過將擴展VLAN標籤應用到第三及後面階段所獲得的相同效果。
文檔編號H04L12/46GK1499781SQ20031011321
公開日2004年5月26日 申請日期2003年11月5日 優先權日2002年11月5日
發明者夏目英史, 山下泰隆, 隆 申請人:日本電氣株式會社