CN100444563C - 用于交换节点的分类方法和标记方法 - Google Patents

Abstract

一种用于交换节点的VLAN分类和标记系统。在VLAN分类过程中，入站分组被分配到与从PASS，FORCE，和PROTOCOL模式中选取的分类模式有关的VLAN中。在PASS模式，分组被分配到与来自分组的VLAN ID有关的VLAN中。在FORCE模式，分组被分配到与入口端口有关的VLAN中。在PROTOCOL模式，分组被分配到与分组协议类型有关的VLAN中。在进行VLAN标记的过程中，出站分组中的VLAN标识符根据从来自PASS，FORCE和REMOVE模式中所选取的标记模式进行修改或是不修改。在PASS模式，分组中的VLAN ID被在入站分类时的VLAN ID所取代。在REMOVE模式，来自分组的VLAN ID被删除而不被置换。

Description

用于交换节点的分类方法和标记方法

技术领域

本发明一般地涉及虚拟局域网(VLANs)，特别地涉及用于交换节点的VLAN分类和标记规则。

背景技术

新近的用来实现2层转发，如桥接技术的交换节点，通过对数据分组进行分类(也称帧)以区别不同的服务。有两个标准用来定义VLAN的分类协议，即IEEE标准802.1Q，名称为“IEEE Standardfor Local and Metropolitan Area Networks：Virtual Bridge Local AreaNetworks，1998年，和IEEE草案标准802.1v，名称为“Draft Standardfor Supplement to IEEE 802.1Q：IEEE Standard for Local andMetropolitan Area Networks：Virtual Bridge Local Area Networks，2000年，其中的内容在此引述，作为参考。标准802.1Q提出了两个基本VLAN分类规则：(1)如果入站分组含有有效VLAN ID的标记报头，将分组分配给与VLAN ID有关的VLAN；和(2)如果入站分组不含有有效VLAN ID的标记报头，将分组分配给与入口端口有关的VLAN。

标准802.1V采用规则(1)并对规则(2)做了如下的修改：如果入站分组不含有有效VLAN ID的标记报头，将分组分配给与入站分组协议类型有关的VLAN，该入站分组协议类型来自与入口端口有关的VLAN协议设置。

标准802.1Q和802.1V都提供VLAN标记规则，用于在出口端口发送分组之前，在分组中增加含有已分配的VLAN ID的标记报头。

标准802.1Q和802.1V(以下称“标准”)中对未含有有效VLANID标记报头的入站分组的VLAN分类规则规定要辨别出混合网络的可能结构，该混合网络是严格遵守标准和非严格遵守标准的交换节点共存的组合。但是，在对入站分组进行VLAN分类时，没有指出在此类混合网络中，非严格遵守标准的交换节点要遵从何种规则。例如，不清楚非严格遵守标准的交换节点，如入口端口，是否应将含有有效VLAN ID标记报头的入站分组分配给与分组VLAN ID有关的VLAN，还是分配给与入口端口有关的VLAN，或是分配给与分组协议类型有关的VLAN。同时，也不清楚非严格遵守标准的交换节点怎样对未含有有效标记报头的入站分组进行VLAN分类。

而且，标准并不关注包括严格遵守标准和非严格遵守标准的端口的组合的混合交换节点的可能结构。在这类场合中，同样会出现VLAN分类问题。例如，非严格遵守标准的出口端口，在对出站分组标记时，不清楚在何种程度上，如果有，应该遵从入口端口所做的分类结果。

而且，还不清楚，怎样通过交换节点对标准的将来升级和修改进行控制。

因此，需要一种用于交换节点的VLAN分类和标记系统，能在定义VLAN分类和标记规则时有一定的灵活性。

发明内容

根据一实施例，本发明提出了一种用于交换节点的VLAN分类系统，其特征在于具有VLAN标识符的入站分组被分配给与从多个分类模式中所选取的分类模式有关的VLAN。根据一实施例，多个分类模式包括PASS，FORCE，和/或PROTOCOL模式。在PASS模式，入站分组被分配给与分组VLAN ID有关的VLAN。在FORCE模式，入站分组被分配给与入口端口有关的VLAN。在PROTOCOL模式，入站分组被分配给与分组协议类型有关的VLAN。

一种用于虚拟局域网(VLAN)分组分类的方法，包括：

接收入站分组；

确定该入站分组是否包括VLAN ID；

如果确定该入站分组包括VLAN ID；

从模式寄存器检索分类模式类型；

确定分类模式类型；

如果确定分类模式类型是PASS模式，确定该VLAN ID是否有效，如果该VLAN ID有效，传输该分组到转接控制器；并且将该分组分类到与来自分组的VLAN ID有关的VLAN；

如果确定分类模式类型是FORCE模式，将该分组传输到转接控制器，检索与端口有关的VLAN ID，将该分组分类到与端口有关的VLAN ID有关的一个VLAN；并且

如果确定分类模式类型是PROTOCOL模式，检索与该分组有关的协议类型，并且确定该协议类型是否被支持，如果确定该协议类型被支持，将该分组传输到转接控制器，根据协议VLAN ID将该分组分类到一个VLAN。

根据另一实施例，本发明提出了一种用于交换节点的VLAN标记系统，其特征在于根据从多个标记模式中所选取的标记模式，修改或不修改出站分组中的VLAN ID。根据一实施例，多个标记模式包括PASS，FORCE，和/或REMOVE模式。在PASS模式，出站分组中的VLAN ID在接收时被保留。在FORCE模式，出站分组中的VLAN ID被入站时对分组分类的VLAN ID所替换。在REMOVE模式，来自出站分组的VLAN ID不做置换而被删除。

一种用于VLAN分组分类的方法，包括：

确定出站分组是否包括VLAN ID；

如果确定出站分组包括VLAN ID；

从模式寄存器检索标记模式类型；

确定标记模式类型；

如果确定标记模式类型为PASS模式，保留在分组中所接收到的VLAN ID；

如果确定标记模式类型为FORCE模式，检索在分类过程中分配给分组的VLAN ID，用分组分类后的VLAN ID替换出站分组中的VLAN ID；

并且如果确定标记模式类型为REMOVE模式，从出站分组中删除该VLAN ID。

此外，根据本发明另外的实施例，交换节点具有多个与交换链路交又互连的端口。这些端口中的第一端口上具有可操作的第一VLAN分类模式，这些端口中的第二端口上具有可操作的第二VLAN分类模式，其中第一VLAN分类模式和第二VLAN分类模式是不同的。

根据本发明的另外的实施例，交换节点具有多个与交换链路交又互连的端口。这些端口中的第一端口具有可操作的第一VLAN标记模式，这些端口中的第二端口具有可操作的第二VLAN标记模式，其中第一VLAN标记模式和第二VLAN标记模式是不同的。

附图说明

以下结合附图，和对发明的详细描述，和所附权利要求，将更充分地理解本发明的这些和其他特点，方面和优点。

图1是根据本发明一实施例，含有通过交换节点而互连的局域网(LAN)通信媒体的数据通信网络示意方框图；

图2是根据本发明一实施例的非严格遵守标准的端口的示意方框图；

图3是根据本发明一实施例，图2中非严格遵守标准的端口的转接控制器的详细示意方框图；

图4是根据本发明一实施例，对分组进行VLAN分类的程序流程图；

图5是根据本发明一实施例，对分组进行VLAN标记的程序流程图。

具体实施方式

图1是含有通过交换节点25，30，35，40而互连的局域网(LAN)通信媒体的数据通信网络示意方框图。交换节点25，30，35，40较佳的是网关装置，例如，转换器，路由器，或类似的装置。在进行说明的例子中，交换节点25是严格遵守标准的节点，最好遵守VLAN分类和标记协议，例如，遵守标准802.1Q或标准802.1V。交换节点25包括交换接口，其最好采取数据通信端口25a，25b的形式，用于根据一个或多个现有技术已知的可操作的通信协议在LAN10和LAN15之间转发分组，该已知的可操作通信协议可以是媒体访问控制(MAC)分路技术，网际协议(IP)路由。端口25a和25b是严格遵守标准的端口，最好是支持对入站/出站分组进行分类/标记的VLAN分类/标记协议。

交换节点30是混合节点，包括最好是采取数据通信端口30a，30b的形式的交换接口，用于根据现有技术中已知的通信协议在LAN10和LAN15之间转发分组。端口30a是非严格遵守标准的端口，其不遵守任何用于对分组进行VLAN分类和标记的VLAN分类和标记协议。但是，端口30b是严格遵守标准的端口，其遵守VLAN分类和标记协议，如，标准802.1Q或标准802.1V。

交换节点40是非严格遵守标准的节点，包括最好是采取数据通信端口40a，40b的形式的交换接口，用于根据现有技术中已知的通信协议在LAN15和LAN20之间转发分组。端口40a和端口40b都不支持对分组进行VLAN分类和标记的VLAN分类和标记协议。

尽管所示出的交换节点25，30，35，40中每个仅包括两个端口，但应当理解根据本发明的操作节点可以包括一个或更多个端口，用作入口端口和/或出口端口。还应当理解，所示的数据通信网络可以包括任何数量的严格遵守标准的，非严格遵守标准的，以及混合的交换节点和/或任何可以各种方式与LAN10，15，20互连的端口。

根据本发明一实施例，非严格遵守标准的入口端口，如端口30a，40a，或40b，接收来自外部信源，如LAN10，15，或20的入站分组并将分组转发至另一端口。入站分组最好包含有在标准中所提出的具有VLAN标识符(Ids)的VLAN标记报头。

在接收到具有VLAN ID的入站分组时，入口端口最好根据在端口设置的VLAN分类模式将分组分类到一VLAN中。分类模式从多个分类模式中选取，这些多个分类模式最好包括PASS，FORCE，和PROTOCOL模式。如果入口端口设置在PASS模式，入站分组最好被分配到与分组VLAN标记报头指示的VLAN ID有关的VLAN中。如果入口端口设置在FORCE模式，入站分组最好被分配到与入口端口有关的VLAN中。如果入口端口设置在PROTOCOL模式，根据入站分组的协议类型，入站分组最好被分配到一VLAN中。

根据本发明另一实施例，非严格遵守标准的出口端口，如端口30a，40a，或40b，接收来自其他端口之间的出站分组并将分组发送到外部实体，如LAN10，15或20。出站分组最好包含有在标准中所提出的具有VLAN ID的VLAN标记报头。

在接收到具有VLAN ID的出站分组时，出口端口基于在出口端口所设置的标记模式而保留，替换或删除VLAN ID。标记模式从多个标记模式，即最好从PASS，FORCE，和REMOVE模式中选取。如果出口端口设置在PASS模式，出站分组中的VLAN ID最好被保留。如果出口端口设置在FORCE模式，VLAN ID最好被在入口分类过程中所选取的VLAN ID所替换。如果出口端口设置在REMOVE模式，VLAN ID最好不做置换而被删除。出口端口设置的标记模式可以相同或区别于在入口端口设置的分类模式。而且，在同一交换节点上的两个入口/出口端口可以具有相同或不同的分类/标记模式。

图2是根据本发明一实施例的非严格遵守标准的端口50的示意方框图。非严格遵守标准的端口50可以与例如图1中的非严格遵守标准的端口30a，40a或40b相似。

非严格遵守标准的端口50包括在LAN之间连接的访问控制器55，和转接控制器60。转接控制器依次连接到存储有端口VLAN分类和/或标记模式的模式寄存器65上。

访问控制器55，例如，可以包括媒体访问控制器(MAC)，最好接收来自LAN的入站分组并对入站分组执行物理层和MAC层的操作。如果端口工作在PASS模式，操作可以包括确定分组VLAN标记报头所指示的VLAN ID是否有效。如果VLAN ID是有效的，则分组被发送到转接控制器60中。否则分组被丢掉。

如果端口工作在PROTOCOL模式，访问控制器55确定入站分组的协议类型并进一步确定该协议是否被端口所支持。如果协议是被支持的，将分组发送到转接控制器60中。如果协议不被支持，则分组被分配到默认的协议组中，之后被发送到转接控制器60中。

访问控制器55也最好接收来自转接控制器60的出站分组并发送分组到LAN。访问控制器55在发送分组到LAN之前，也可以执行物理层和MAC层对出站分组的操作。

转接控制器60较佳的是可编程的，用于处理具有大量通信协议的分组。转接控制器60最好接收入站分组，对分组分类，并发送分组到切换底板上。在对分组进行分类时，转接控制器通过询问模式寄存器65，确定VLAN分类模式设置在哪个端口上。分组基于所设置的分类模式被分类到特定的VLAN。

转接控制器60也最好经切换底板接收来自其他转接控制器的出站分组，用适当的VLAN ID标记分组，并发送分组到访问控制器55中用于转发到LAN。在对分组进行标记时，转接控制器通过检验模式寄存器65，确定该端口所设置的VLAN标记模式，并基于所设置的标记模式，保留，替换，或删除与分组有关的VLAN ID。

模式寄存器65最好对端口所选取的VLAN分类和/或标记模式是可编程的。最好，在对端口配置的过程中，将默认的分类和标记模式分配到端口中。此后，管理员最好可以基于CLI(命令行接口CommandLine Interface)命令改变模式。在这方面，用户可以从最好包括有PASS，FORCE，和PROTOCOL模式的可用模式中，选择所需的分类模式。用户也可以从最好包括有PASS，FORCE，和REMOVE模式的可用模式中选择所需的标记模式。尽管进行说明的实施例仅包含了一个模式寄存器，但可以保留两个单独的寄存器，用于分别存储分类和标记模式。分类模式和标记模式可以相同或区别于另一个。而且，不同的分类/标记模式可以在节点的两个或多个入口端口/出口端口上工作。

图3是根据本发明实施例，图2中的转接控制器60的详细示意方框图。转接控制器60也可以被称为分组处理器，网络处理器，通信处理器，或是其他为熟知现有技术的技术人员所常用的名称。

转接控制器60包括分组缓冲器70，分组分类/标记引擎75，和转发引擎85。分类/标记引擎75和转发引擎85最好是由软件驱动的硬件模块。另外，系统可以通过采用固件(如，专用集成电路或其他定制电路)和/或软件的组合，或是通过现有技术已知的方法来实现。

在其他实施例中，转接控制器可以包括或多或少的元件。例如，在另一个实施例中，转接控制器可以包括模式匹配模块，用于将分组部分同预定模式相比较来寻找匹配。但在另一实施例中，转接控制器可以包括编辑模块，用于对入站分组进行编辑以生成出站分组。在另一实施例中，转接控制器可以包括存储有信息的滤波数据库，用于对数据分组滤波。

转接控制器60最好接收入站分组90。分组可以包括，但不限于，以太网帧，ATM信元，TCP/IP和/或UDP/IP分组，以及也可以包括其他2层(数据链路/MAC层)，3层(网络层)或4层(传输层)数据单元。例如，分组缓冲器70可以接收来自经过以太网的一个或多个媒体访问控制(MAC)层接口的入站分组。

接收到的分组最好被存储在分组缓冲器70中。分组缓冲器70可以包括分组FIFO，用于接收和临时存储分组。分组缓冲器70最好将所存储的分组或其中的部分提供给分组分类/标记引擎75和转发引擎85，进行处理。

分组缓冲器70也可以包括编辑模块，用于在转接控制器转发作为出站分组115的分组之前，对分组进行编辑。编辑模块可以包括编辑程序结构处理器，用于生成实时编辑程序，和/或编辑处理器，用于对分组进行修改。出站分组115可以经转接装配接口被发送到通信网络中，如以太网。

分组缓冲器70也可以包括报头数据提取器和报头数据高速缓存中的一个或两者都包括。报头数据提取器最好被用于从分组中提取一个或多个字段，并将所提取的字段存储在报头数据高速缓存中作为提取报头数据。提取报头数据可以包括，但不限于，一些或全部的VLAN标记报头。在以太网系统中，例如，报头数据高速缓存也可以将每帧的前N个比特存储起来。

提取报头数据最好以输出信号95的形式提供给分组分类/标记引擎75，进行处理。转发引擎也可以在接口100请求和接收提取报头数据。提取报头数据最好包括VLAN ID，和可选地包括与入站分组有关的3层协议类型。其他的数据可以包括，但不限于，2层MAC地址，2层的封装类型，3层地址，ToS(服务类型type of service)值，和/或4层端口数量。在其他实施例中，输出信号95可以包括整个入站分组，而不是或除提取报头数据以外的入站分组。还是在其他实施例中，分组分类/标记引擎75也可以被用来对提取报头数据进行编辑，以使这些提取报头数据被放置在适宜转发引擎85所使用格式的位置中，和/或在报头数据高速缓存中加载数据。

分组分类/标记引擎75最好包括逻辑电路，根据设置在模式寄存器65中的分类模式，将具有VLAN ID的入站分组VLAN分类到一VLAN中。分组分类/标记引擎75经接口105，请求和接收来自模式寄存器65的分类模式。基于设置模式，分类/标记引擎75将分组分类到VLAN中并经接口110发送分类信息给转发引擎85。分组分类/标记引擎75最好也包括逻辑电路，根据设置在模式寄存器65中的标记模式，将具有VLAN ID的出站分组进行VLAN标记到一VLAN中。分组标记引擎75经接口105，请求和接收来自模式寄存器65的标记模式。基于设置模式，分类/标记引擎75保留，删除或替换在分组中包含的原始VLAN ID。标记信息经接口110被发送到转发引擎85中。

转发引擎85最好基于存储在滤波数据库中的滤波信息对分组数据滤波，基于先前信息给分组分配序列，并选择序列分组进行发送。分组可以基于2层地址，VLAN ID和其他类似的进行滤波。

图4是根据本发明一实施例对分组进行分类的程序流程图。步骤120程序开始，访问控制器55确定所接收的入站分组是否含有具有VLAN ID的VLAN标记报头。步骤125，访问控制器55从模式寄存器65中检索分类模式类型。步骤130，访问控制器55确定是否检索到PASS模式。如果是“YES”，则访问控制器55确定VLAN ID是否有效。例如，可通过尝试将接收到的VLAN ID与在端口配置的一列有效VLAN ID相匹配来完成。如果VLAN ID是有效的，则分组被发送到转接控制器60中，该转接控制器在步骤140中将分组分类到与来自分组的VLAN ID有关的VLAN中。

步骤145，访问控制器55确定是否检索到FORCE模式。如果是“YES”，分组被发送到转接控制器60中，该转接控制器在步骤150中检索与端口有关的VLAN ID。步骤155，转接控制器155将分组分类到与端口有关的VLAN ID有关的VLAN中。

步骤160，访问控制器55确定是否检测到PROTOCOL模式。如果是“YES”，则访问控制器55检索与分组有关的协议类型。在这种情况下，访问控制器55可以检验特定的分组比特并根据所检测到的比特生成协议比特标识符。之后，协议比特标识符可以被用在步骤170中，来完成对协议汇编表的查找，以确定协议是否被端口所支持。如果协议是被支持的，则访问控制器55发送分组到转接控制器60中，该转接控制器在步骤175中检索与协议有关的VLAN ID。步骤180，转接控制器基于协议的VLAN ID将分组分类到VLAN中。

图5是根据本发明一实施例的对分组进行VLAN标记的程序流程图。步骤200，程序开始，转接控制器60查询出站分组是否包括VLAN ID。如果是“Yes”，步骤205，转接控制器从模式寄存器检索标记模式类型。步骤210，转接控制器确定是否检测到PASS模式。如果是“Yes”，转接控制器60保留分组所接收到的VLAN ID。

步骤220，转接控制器60确定是否检测到FORCE模式。如果是，步骤225，转接控制器60检索在分类过程中分配给分组的VLAN ID，并且在步骤230，将分组中原来VLAN ID用分类后的VLAN ID来替换。

步骤235，转接控制器60确定是否检测到REMOVE模式。如果是，步骤240中，VLAN标记报头中的VLAN ID不做置换而被删除。之后，分组经出口端口被发送。

尽管本发明通过特定具体实施例而被描述，但熟知本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，都可以容易地得出各种改进。例如，其他的分类和/或标记模式可以被用在入口和/或出口端口上。因此，应当理解，本发明可通过除本发明描述的特定方式以外的方式来实施。因此，本发明的实施例应当理解为是对发明的说明而不是限制，本发明的范围为所附权利要求和其等同权利，而不是上述描述来指明。

Claims (5)

1.一种用于虚拟局域网(VLAN)分组分类的方法，包括：

接收入站分组；

确定该入站分组是否包括VLAN ID；

如果确定该入站分组包括VLAN ID；

从模式寄存器检索分类模式类型；

确定分类模式类型；

如果确定分类模式类型是PASS模式，确定该VLAN ID是否有效，如果该VLAN ID有效，传输该分组到转接控制器；并且

将该分组分类到与来自分组的VLAN ID有关的VLAN；

如果确定分类模式类型是FORCE模式，将该分组传输到转接控制器，检索与端口有关的VLAN ID，将该分组分类到与端口有关的VLAN ID有关的一个VLAN；并且

如果确定分类模式类型是PROTOCOL模式，检索与该分组有关的协议类型，并且确定该协议类型是否被支持，如果确定该协议类型被支持，将该分组传输到转接控制器，根据协议VLAN ID将该分组分类到一个VLAN。

2.根据权利要求1的方法，其中如果确定该分类模式类型为PROTOCOL模式，则进一步包括检验分组的特定比特；并根据所检验到的比特生成协议比特标识符。

3.根据权利要求2的方法，进一步包括利用协议比特标识符来完成对协议汇编表的查找，以确定协议是否被支持。

4.一种用于VLAN分组分类的方法，包括：

确定出站分组是否包括VLAN ID；

如果确定出站分组包括VLAN ID；

从模式寄存器检索标记模式类型；

确定标记模式类型；

如果确定标记模式类型为PASS模式，保留在分组中所接收到的VLAN ID；

如果确定标记模式类型为FORCE模式，检索在分类过程中分配给分组的VLAN ID，用分组分类后的VLAN ID替换出站分组中的VLAN ID；并且

如果确定标记模式类型为REMOVE模式，从出站分组中删除该VLAN ID。

5.一种用于VLAN分组分类的方法，包括：

如果数据分组为入站分组；

确定该入站分组是否包括VLAN ID，如果确定该入站分组包括VLAN ID，从模式寄存器中检索分类模式类型；

确定分类模式类型，如果确定分类模式类型为PASS模式，确定该VLAN ID是否有效，并且如果该VLAN ID为有效，传输该入站分组到转接控制器；并且

将该入站分组分类到与来自分组的VLAN ID有关的VLAN；

如果确定分类模式类型是FORCE模式，将该入站分组传输到转接控制器，检索与端口有关的VLAN ID，将该入站分组分类到与端口有关的VLAN ID有关的VLAN；并且

如果确定分类模式类型是PROTOCOL模式，检索与该入站分组有关的协议类型，并且确定该协议类型是否被支持，如果确定该协议类型被支持，将该入站分组传输到转接控制器，根据协议VLAN ID将该入站分组分类到一个VLAN；

如果数据分组为出站分组；

确定该出站分组是否包括VLAN ID；

如果确定出站分组包括VLAN ID；

从模式寄存器检索标记模式类型；

确定标记模式类型；

如果确定标记模式类型为PASS模式，保留在出站分组中所接收到的VLAN ID；

如果确定标记模式类型为FORCE模式，检索在分类过程中分配给分组的VLAN ID，用分组分类后的VLAN ID替换出站分组中的VLAN ID；并且

如果确定标记模式类型为REMOVE模式，从出站分组中删除该VLAN ID。

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