一種以太廣域網數據專線子通道劃分及隔離裝置的製作方法

2023-09-20 21:25:40

本發明涉及數據通訊領域，特別是涉及MSTP(Multi-ServiceTransferPlatform)等以太接口類廣域網數據專線的優化使用。

背景技術：
廣域網數據專線廣泛用於政府、金融等具有多層級，地理範圍分散的機構組建自己的專用數據通訊網絡。政府、金融等機構的專有數據通訊TCP/IP網絡中，承載有不同安全特性及不同網絡質量要求的業務，例如在銀行的內部專網中，承載有生產、辦公、視頻監控等業務，其中生產業務的網絡安全及網絡質量要求最高。為保證網絡的安全及服務質量，這些機構通常會根據業務種類的不同如生產、辦公、視頻而組建相互獨立的業務網絡。為組建獨立的業務網絡就需要將網絡設備及數據專線都分開，但由於廣域網專線的成本較高，因此常常會將不同業務網絡共享同一條廣域網專線，為此，須將一條廣域網專線劃分為相互隔離的多條子專線（或稱為子通道）。以太數據專線子通道劃分可以基於VLAN技術來做，但現有的基於VLAN的劃分有如下的不足：由於沒有專用的、工作於鏈路層的子通道劃分設備，因此需要用路由器來進行子通道分割，但路由器是工作於網絡層的設備，這存在網絡安全隱患，且使網絡結構變得不清晰，增加了組網的複雜性。

技術實現要素：
本發明提供一種將一條以太數據專線劃分為多條子專線（或子通道）的裝置，解決了目前沒有這類專用裝置的不足，提高了網絡的安全性，且使網絡結構更清晰，降低網絡複雜度。本發明專利解決其技術問題所使用的技術方案是：1、本裝置需在廣域網專線的兩端成對使用，且設計為具有一個主通道（MainCh）口及多個子通道(SubCh)口的結構,主通道接廣域網專線，子通道接業務網絡。如圖1所示，為本發明裝置的構造及使用示意圖，兩臺本發明裝置的主通道接口通過廣域網專線互連，然後各子通道接口一一對應使用，即：SubCh1對應SubCh1、SubCh2對應SubCh2、SubCh3對應SubCh3，一共形成三條子專線，分別將業務網1、業務網2、業務網3互連起來。2、通過子通道標識符來標識子通道，並實現子通道間的隔離。通過任一子通道接口進入本發明裝置的以太幀，都被視為進入了一條子通道，此幀被加上該子通道的唯一標識符，然後通過主通道接口發送到廣域網線路上併到達對端裝置，對端裝置通過主通道接口收到此幀後，讀取其子通道標識符，去掉該幀的子通道標識符後，將該幀從對應的子通道接口發送出去併到達業務網絡。通過這樣的方式，保證以太幀只會在本子通道內傳輸，而不會進入其它子通道，實現了各子通道間的隔離。如圖2所示，為添加在以太幀中的子通道標識符示意圖，該標識符添加在幀數據欄位（DATA）之後及幀校驗欄位之前（FCS），長度為8bit。3、本發明裝置對子通道帶寬進行分配，各子通道採用統計復用的方式共享線路總帶寬。每個子通道可獲得其最小保證帶寬，所有子通道的最小保證帶寬之和不能大於線路帶寬；同時各子通道都可佔用其它空閒子通道的帶寬，因此可為各子通道設定一個帶寬最大值。下面用數學公式來表示子通道的帶寬分配：假定線路總帶寬值為100，每個子通道的帶寬值為其佔總線路帶寬的權重值並乘以100。因此，假設某子通道i,其最小帶寬為bwmin(i),最大帶寬為bwmax(i),則用數學公式表示其帶寬關係為：本發明帶來的有益效果是：將一條以太接口廣域網數據專線直觀的劃分成了多條子專線，能靈活分配子專線的帶寬，子專線間相互隔離。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單地介紹。圖1為本發明裝置的構造及使用示意圖。圖2為添加在以太幀中的子通道標識符示意圖。圖3為本發明的具體實現流程圖。圖4為本發明的功能模塊圖。圖5為雙速率三色令牌桶算法示意圖。具體實施方式：下面將結合本發明實施例中的附圖，通過具體實現流程圖、功能模塊、算法三個方面，對本發明實施例中的技術方案進行清晰、完整的描述。如圖3所示，為本發明的一種具體實現方式流程圖，包括以下步驟：第一步：如圖1所示，設計一臺帶有至少3個以太接口的數據通訊處理裝置，選定一個以太接口為主通道口（MainCh），其餘的為子通道接口，並依次編號為SubCh1、SubCh2、SubCh3、……SubChn。第二步：如圖2所示，從子通道1（SubCh1）接口進入本裝置的以太幀被加上子通道標識符1,依次，SubCh2加上標識符2,……，SubChn加上標識符n。本裝置為每一個子通道都建有一個屬於該子通道的幀緩衝區，被加上標識符的幀都首先進入該子通道的幀緩衝區，等待從主通道接口發送出去。第三步：每個子通道緩衝區裡的以太幀，通過帶寬分配模塊的調度，依次發送到廣域網線路上，併到達到對端裝置進行接收處理。第四步：對端裝置從主通道接口收到的以太幀，首先讀取其子通道標識符的值，根據其值，找到對應的子通道接口，去掉子通道標識符後從此子通道接口轉發出去。如圖4所示，為本發明的功能模塊圖，包括：子通道標識及隔離模塊，包括子通道的編號，子通道標識符的添加及去除，根據子通道標識符尋找子通道的發送出口等幾個功能。子通道帶寬分配模塊，包括子通道幀緩衝區管理及幀發送調度運算兩個主要功能。如圖5所示，為實現子通道帶寬分配功能的雙速率三色令牌桶的算法，具體為：1）、設定令牌桶算法的周期為Tc(一般為100毫秒，可用戶設置)。2）、為每一個子通道設置兩個令牌桶，Tmin及Tmax,在每一個Tc周期，更新每個子通道的兩個令牌桶的令牌值，該數值為該子通道帶寬（bwmin及bwmax）與Tc相乘得到的。3）、裝置依次從每個子通道取出一個數據幀，如果該幀的長度大於Tmax令牌桶的令牌值，則此幀不能發送；如果如果該幀的長度小於Tmin令牌桶的令牌值，則此幀可發送出去；如果此幀的長度介於Tmin及Tmax令牌桶的令牌值之間，則判斷主通道發送是否繁忙，如果繁忙則此幀不發送，如果空閒則此幀發送（主通道的發送出口空閒也意味著此時其它子通道空閒）。每發送一個幀，則令牌桶Tmax及Tmin的令牌值都同時減去該幀長度值。本發明實施例的技術方案具有以下優點：1、裝置工作於鏈路層，可以避免基於網絡層的現有設備的網絡安全隱患，並使網絡結構更清晰。2、每一條子通道採用獨立的接口，使網絡安全性更高，用戶使用更簡便。3、採用子通道標識符而不是採用VLAN來標識子通道，這樣可以不影響用戶對VLAN的使用（用戶既可以不加VLAN，也可以根據需要添加VLAN），因此，組網更方便。4、各子通道採用統計復用的方式共享線路的總帶寬，且各子通道可以設置它的最低保證帶寬以及最高突髮帶寬（當其它子通道空閒時，該子通道可以佔用它們的帶寬）。採用這樣的方式，充分利用了線路資源，保證了網絡服務質量。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應該視為本發明的保護範圍。