CN100444564C - 以太网络封包流量控制方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以太网络封包流量控制方法及其控制装置，是在目的连接端口的缓冲空间不足时，将原应由来源连接端口发出的广播流量控制封包，代之以一单播(unicast)流量控制封包来传送，以告知连接来源连接端口的对方传送源此目的连接端口阻塞中，应暂停传送以此阻塞的连接端口为目的连接端口的封包，但仍可传送其它目的连接端口的封包，以提升网络传输效能。

Description

以太网络封包流量控制方法及其控制装置

技术领域

本发明涉及一种以太网络方法和装置，特别涉及一种以太网络封包流量控制方法及其控制装置。

背景技术

由于电子科技的发达，计算机及各种信息数字化设备乃日益普及，而为了达到资源共享的目的，网络乃成为信息交换的必要配置。在各种不同的网络配置中，由于以太网络(Ethernet)具有取得容易、架设方便及传输速度快等特性，使得以太网络有关的设备蓬勃发展，其传输速率也由10Mbps演进至100Mbps甚至1Gbps，于是，以太网络交换控制装置(EthemetSwitch以下简称交换控制装置)乃成为网络信息交换的必要设备。

在交换控制装置中，除了提供网络连接端口的实体层外，其控制中枢的特定应用集成电路一以太网络交换控制装置(Ethernet、SwitchController以下简称交换控制装置)更是灵魂所在，整个网络交换效能乃由其交换算法所维系。于网络封包(packet)交换过程中，由于各连接端口的传输速率并不一致，为了避免封包遗失，交换控制装置也提供缓冲空间，以储存来不及交换传送的网络封包。然而，当封包的来源连接端口与目的连接端口的传输速率差异变大时，其缓冲空间仍有不足的可能，此时，交换控制装置会经由来源连接端口发出一广播(broadcast)流量控制封包，请连接来源连接端口的对方传送源暂停所有封包的传送，以避免封包遗失。此种方式虽可达到流量控制的目的，但却会影响来自相同来源连接端口，欲传送至其它目的连接端口的封包的传送，导致网络传输效能的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以太网络封包流量控制方法及其控制装置，可以在个别连接端口的缓冲空间不足时，由来源连接端口发出一单播(unicast)流量控制封包，告知连接来源连接端口的对方传送源，暂停传送以此缓冲空间不足的连接端口为目的连接端口的封包，但仍可传送其它目的连接端口的封包，以提升网络传输效能。

为达上述及其它目的，本发明提供一种以太网络封包流量控制方法，适用于至少具有一来源连接端口及一目的连接端口的交换控制装置，包括下列步骤：首先自来源连接端口接收一单播封包；当单播封包的目的连接端口阻塞时，复制单播封包的连结于来源连接端口中；以及当来源连接端口欲传送此单播封包时，将此单播封包转换为一单播流量控制封包传送。

本发明另提供应用此流量控制方法的一种以太网络交换控制装置，用以自来源连接端口接收以太网络封包，并由目的连接端口传送，此以太网络交换控制装置包括缓冲器控制单元、转送控制单元、队列控制单元以及多个连接端口控制单元。

其中，缓冲器控制单元用以分配及收回其所管理的缓冲器空间。转送控制单元用以依据以太网络封包的目的地址，查询应传送的目的连接端口，并响应一目的连接端口号码，其中当接收的以太网络封包为单播封包，且其目的连接端口阻塞时，则响应上述的目的连接端口号码及来源连接端口的一来源连接端口号码。队列控制单元用以依据转送控制单元响应的连接端口号码，建立与储存以太网络封包的缓冲器的连结于连接端口的对应队列中，并依据对应队列的使用情形，提供连接端口的阻塞状态。多个连接端口控制单元耦接转送控制单元、缓冲器控制单元及队列控制单元，用以分别自对应的连接端口接收以太网络封包，将以太网络封包储存于缓冲器控制单元所分配的缓冲器中，并依据对应队列的连结传送以太网络封包，其中当以太网络封包为单播封包，且接收的来源连接端口欲传送此单播封包时，将此单播封包转换为单播流量控制封包传送。

本发明的较佳实施例中，此以太网络交换控制装置传送的单播流量控制封包，其目的地址为所接收封包的来源地址，其来源地址为所接收封包的目的地址，且其暂停时间值(pausetime)则由交换控制装置的一缓存器来设定。而当其目的连接端口阻塞时，会先判断接收的单播封包是否为其它交换控制装置传送的流量控制封包，如否才将此单播封包的连结复制于来源连接端口中。

此外，也将此交换控制装置应用于以太网络交换控制装置中，此交换控制装置另包括用以储存以太网络封包的缓冲器及用以提供多个以太网络连接端口的实体层装置。而为了与既有交换控制装置兼容，此交换控制装置还包括一缓存器，以设定是否使用本发明所公开的流量控制方法，还是使用既有的流量控制方法。

由上述说明中可知，应用本发明所提供的一种以太网络封包流量控制方法及其控制装置，则因当个别连接端口的缓冲空间不足时，不再由来源连接端口发出广播流量控制封包，而代之以一单播流量控制封包传送，故连接来源连接端口的对方传送源，将可得知应暂停传送阻塞的目的连接端口的封包，但仍可继续传送其它目的连接端口的封包，而不致影响网络传输效能。

具体地讲，本发明公开了一种以太网络封包流量控制方法，适用于至少具有一来源连接端口及一目的连接端口的交换控制装置，其特征在于，该方法包括下列步骤：

自该来源连接端口接收一单播封包；

当该单播封包的该目的连接端口阻塞时，复制该单播封包的连结于该来源连接端口中；以及

当该来源连接端口欲传送该单播封包时，将该单播封包转换为一单播流量控制封包传送；

其中该单播流量控制封包的目的地址为该单播封包的来源地址，且该单播流量控制封包的来源地址为该单播封包的目的地址，以通知该单播封包的传送源，暂停以阻塞的该目的连接端口为目的地址的单播封包继续传送。

所述的以太网络封包流量控制方法，其中该单播流量控制封包的暂停时间值由该交换控制装置的一缓存器来设定。

所述的以太网络封包流量控制方法，其中当该单播封包的该目的连接端口阻塞时，先判断该单播封包是否为一流量控制封包，如否才复制该单播封包的连结于该来源连接端口中。

本发明还公开了一种以太网络交换控制装置，用以缓冲自一来源连接端口接收的一以太网络封包，并由一目的连接端口传送，该装置包括：

一缓冲器控制单元，用以分配及收回该缓冲器控制单元所管理的缓冲器空间；

一转送控制单元，用以依据该以太网络封包的目的地址，查询并响应应传送的该目的连接端口的一目的连接端口号码，其中当该以太网络封包为单播封包，且该目的连接端口阻塞时，则响应该目的连接端口号码及该来源连接端口的一来源连接端口号码；

一队列控制单元，用以依据该转送控制单元响应的连接端口号码，建立与储存该以太网络封包的缓冲器的连结于连接端口的对应队列中，并依据对应队列的使用情形，提供连接端口的阻塞状态；以及

多个连接端口控制单元，耦接该转送控制单元、该缓冲器控制单元及该队列控制单元，用以分别自对应的连接端口接收该以太网络封包，将该以太网络封包储存于该缓冲器控制单元所分配的缓冲器中，并依据对应队列的连结传送该以太网络封包，其中当该以太网络封包为单播封包，且该来源连接端口欲传送该单播封包时，将该单播封包转换为一单播流量控制封包传送，

其中该单播流量控制封包的目的地址为该以太网络封包的来源地址，且该单播流量控制封包的来源地址为该以太网络封包的目的地址，以通知该以太网络封包的传送源，暂停以阻塞的该目的连接端口为目的地址的以太网络封包继续传送。

所述的以太网络交换控制装置，其中还包括一缓存器，用以储存该单播流量控制封包的暂停时间值。

所述的以太网络交换控制装置，其中当该目的连接端口阻塞时，会先判断该单播封包是否为一流量控制封包，如否才复制该单播封包的连结于该来源连接端口中。

所述的以太网络交换控制装置，其中还包括一缓存器，以储存是否使用该目的连接端口阻塞时，响应该来源连接端口号码的功能的设定。

本发明还公开了一种以太网络控制装置，包括：

一缓冲器，用以储存以太网络封包；

一实体层装置，用以提供包括一来源连接端口及一目的连接端口的多个以太网络连接端口；以及

一交换控制装置，耦接该缓冲器及该实体层装置，用以交换以太网络封包，且当接收的一单播封包的该目的连接端口阻塞时，自该来源连接端口传送一单播流量控制封包，其中，该单播流量控制封包的目的地址为该单播封包的来源地址，且该单播流量控制封包的来源地址为该单播封包的目的地址，以通知该单播封包的传送源，暂停以阻塞的该目的连接端口为目的地址的单播封包继续传送。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1显示一种以太网络交换控制装置应用系统示意图；

图2显示一种以太网络封包格式；

图3显示据本发明较佳实施例的一种以太网络交换控制装置方块示意图；以及

图4显示据本发明较佳实施例的一种以太网络交换控制装置方块示意图。图号说明：

110路由器

120第一层交换控制装置

130第二层交换控制装置

14064K使用者

150ZM使用者

300以太网络交换控制装置

310交换控制装置

320缓冲器

330实体层装置

340缓存器

400以太网络交换控制装置

410转送控制单元

420队列控制单元

430缓冲器控制单元

440连接端口控制单元

具体实施方式

在详细说明本发明所提供的一种以太网络封包流量控制方法及其控制装置前，请先参考图1的以太网络交换控制装置应用系统。图中显示此系统许多使用者(未绘示)中的两位极高传输率数字用户回路(Very high data rateDigital Subscriber Line简称VDSL)使用者，一位为64K使用者140，另一位则为2M使用者150，其数据传输速率分别是64Kbps及2Mbps，差异极大。此两位使用者分别经由第二层交换控制装置130的连接端口P5与P6，再经第一层交换控制装置120连接路由器110以获取信息服务。由于64K使用者140的数据速率较2M使用者150相对为慢，因此很快地，第二层交换控制装置130的连接端口P5的缓冲空间将被占满，于是第二层交换控制装置130经由其连接端口P4发出一广播(broadcast)流量控制封包，以暂停第一层交换控制装置120连接端口P3的封包传送，导致2M使用者150及连接第二层交换控制装置130的其它使用者，也暂时无法经由其获取信息服务。进一步而言，如此情况持续时，也将导致第一层交换控制装置120呈现阻塞，而经由其连接端口P2发出一广播流量控制封包，以暂停路由器110的封包传送，此将导致连接第一层交换控制装置120的其它使用者，也暂时无法经路由器110获取信息服务。

请参考图2所示，其为一种以太网络封包格式，图中显示此以太网络封包包括目的地址字段DMAC、来源地址字段SMAC、长度或型式字段L/T、操作码字段OP、数据域位DATA及讯框错误检查码字段FCS等。其中，目的地址字段DMAC及来源地址字段SMAC的长度为6字节，以代表不同的使用者地址，且当目的地址字段DMAC的6字节均为FF时，代表此封包为一广播封包。长度或型式字段L/T及操作码字段OP的长度均为2字节，数据域位DATA的长度则依不同的数据封包不定，而讯框错误检查码字段FCS则为4字节的长度。当长度或型式字段L/T的值为8808，且操作码字段OP的值为0001时，代表此封包为一流量控制封包，此时，数据域位DATA的前两字节将代表应暂停传送的暂停时间值(pause time)，其值愈大，代表应暂停传送的时间愈长，而正如前述，其它使用者也暂停获取服务的时间也将愈长。

为了解决此一问题，本较佳实施例的一种以太网络交换控制装置300如图3所示，使用不同的流量控制方法，其包括：用以储存以太网络封包的缓冲器320、用以提供多个以太网络连接端口的实体层装置(PHY)330、以及使用本发明所公开的流量控制方法的交换控制装置310。此交换控制装置310用以交换以太网络封包，且当接收的单播(unicast)封包的目的地址字段DMAC指向的目的连接端口，例如图1的连接端口PS阻塞时，向接收封包的来源连接端口，例如图1的连接端口P4，传送一单播流量控制封包，以告知其传送源，暂停以此目的连接端口为目的地址的封包继续传送。

其中，此单播流量控制封包的长度或型式字段L/T的值较佳地为8808，且操作码字段OP的值较佳地为0001，而其目的地址字段DMAC的值，较佳地为上述单播封包的来源地址字段SMAC的值，例如是图1的S0，且其来源地址字段SMAC的值，较佳地为上述单播封包的目的地址字段DMAC的值，例如是图1的U1，以利图1中的第一层交换控制装置120由连接端口P3接收后，再经其连接端口P2传送至路由器110。此时，路由器110即可依据此单播流量控制封包的来源地址字段SMAC的值U1，以判别阻塞的使用者为64K使用者140，并暂停传送目的地为64K使用者140的封包，但仍可继续传送例如2M使用者150等的其它使用者的封包。

此外，为了可以设定此单播流量控制封包的数据域位DATA的前两字节所代表的暂停时间值，以及为了设定选择是否使用本发明所公开的流量控制方法，还是仍然使用既有的流量控制方法，此以太网络交换控制装置还包括一用以选择设定的缓存器340，当然，本领域普通技术人员知道，此缓存器340也可内建于交换控制装置310中。而为了避免图1的第一层交换控制装置120由其连接端口P3接收此单播流量控制封包时，正好其应传送的连接端口P2阻塞，导致第一层交换控制装置120再由其连接端口P3传送另一单播流量控制封包的情形产生，则可于封包的目的连接端口阻塞时，先判断接收的单播封包是否为一流量控制封包，如否才自其来源连接端口传送上述的单播流量控制封包。

请参看图4，其为根据本发明较佳实施例的一种以太网络交换控制装置方块示意图。图中显示，此以太网络交换控制装置400包括缓冲器控制单元430、转送控制单元410、队列控制单元420及多个连接端口控制单元440。其中，缓冲器控制单元430用以分配及收回其所管理的缓冲器空间。转送控制单元410用以依据以太网络封包的目的地址，查询应传送的目的连接端口，并响应一目的连接端口号码，且当以太网络封包为单播封包，而其应传送的目的连接端口阻塞时，则响应其目的连接端口号码及来源连接端口的一来源连接端口号码。

另队列控制单元420用以依据转送控制单元410响应的连接端口号码，建立与储存以太网络封包的缓冲器的连结于连接端口的对应队列中，并依据对应队列的使用情形，提供连接端口的阻塞状态，以供转送控制单元410判断应仅响应目的连接端口号码，还是应响应目的连接端口号码与来源连接端口号码，然后依据响应的连接端口号码，于连接端口的对应队列中，建立与储存封包的缓冲器的连结。

而来源连接端口的连接端口控制单元440，于接收封包时，会将封包储存于缓冲器控制单元430所分配的缓冲器中。目的连接端口的连接端口控制单元440则依据对应队列的连结，以传送其封包。而当上述的响应结果包括来源连接端口号码时，因来源连接端口的连接端口控制单元440会依据对应队列的连结，来传送由其接收的单播封包，此时，必须依照接收的单播封包的内容产生单播流量控制封包。此单播流量控制封包的目的地址字段DMAC、来源地址字段SMAC、长度或型式字段L/T及操作码字段0P的值，较佳地也如前述的值。

此外，此以太网络交换控制装置400较佳地也包括一内部缓存器，以设定单播流量控制封包的数据域位DATA的前两字节所代表的暂停时间值，以及设定选择是否使用本发明所公开的流量控制方法，还是仍然使用既有的流量控制方法。而转送控制单元410较佳地于目的连接端口阻塞时，先判断接收的单播封包是否为一流量控制封包，如否才响应包括接收封包的来源连接端口的查询结果，以避免当互相传送的连接端口均阻塞时，持续产生过多的流量控制封包。

故知，可将本发明所公开的流量控制方法步骤归纳如下：首先自来源连接端口接收一单播封包；当单播封包的目的连接端口阻塞时，复制单播封包的连结于来源连接端口中；以及当来源连接端口欲传送此单播封包时，将此单播封包转换为一单播流量控制封包传送。另因不同的交换控制装置并不必然需使用连结的算法，故将其方法步骤简化归纳如下：首先自来源连接端口接收一单播封包；以及当单播封包的目的连接端口阻塞时，自来源连接端口传送一单播流量控制封包。

以上的说明以来源连接端口收到的以太网络封包是单播封包为例，而当收到的以太网络封包为一多播(multicast)封包，且多播封包的目的连接端口中的一正处于阻塞状态时，其也可比照应用本发明的方法，即从收到多播封包的来源连接端口传送一封包目的地址为该多播封包的来源地址，且封包来源地址为该多播封包的目的地址的流量控制封包，以告知封包传送源暂停传送此目的地址的多播封包。因其原理与上述说明相同，故不再赘述。

综上所述可知，因本发明的流量控制方法只暂停发生阻塞的目的连接端口的封包传送，其它使用者的封包仍可持续传送，所以将大幅提高其网络信息传送效能。

虽然本发明已通过较佳实施例公开，然其并非用于限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作一些等效变化，因此本发明的保护范围以权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种以太网络封包流量控制方法，适用于至少具有一来源连接端口及一目的连接端口的交换控制装置，其特征在于，该方法包括下列步骤：

自该来源连接端口接收一单播封包；

当该单播封包的该目的连接端口阻塞时，复制该单播封包的连结于该来源连接端口中；以及

当该来源连接端口欲传送该单播封包时，将该单播封包转换为一单播流量控制封包传送，其中，该单播流量控制封包的目的地址为该单播封包的来源地址，且该单播流量控制封包的来源地址为该单播封包的目的地址，以通知该单播封包的传送源，暂停以阻塞的该目的连接端口为目的地址的单播封包继续传送。

2.如权利要求1所述的以太网络封包流量控制方法，其特征在于，该单播流量控制封包的暂停时间值由该交换控制装置的一缓存器来设定。

3.如权利要求1所述的以太网络封包流量控制方法，其特征在于，当该单播封包的该目的连接端口阻塞时，先判断该单播封包是否为一流量控制封包，如否才复制该单播封包的连结于该来源连接端口中。

4.一种以太网络交换控制装置，用以缓冲自一来源连接端口接收的一以太网络封包，并由一目的连接端口传送，其特征在于，该装置包括：

一缓冲器控制单元，用以分配及收回该缓冲器控制单元所管理的缓冲器空间；

一转送控制单元，用以依据该以太网络封包的目的地址，查询并响应应传送的该目的连接端口的一目的连接端口号码，其中当该以太网络封包为单播封包，且该目的连接端口阻塞时，则响应该目的连接端口号码及该来源连接端口的一来源连接端口号码；

一队列控制单元，用以依据该转送控制单元响应的连接端口号码，建立与储存该以太网络封包的缓冲器的连结于连接端口的对应队列中，并依据对应队列的使用情形，提供连接端口的阻塞状态；以及

多个连接端口控制单元，耦接该转送控制单元、该缓冲器控制单元及该队列控制单元，用以分别自对应的连接端口接收该以太网络封包，将该以太网络封包储存于该缓冲器控制单元所分配的缓冲器中，并依据对应队列的连结传送该以太网络封包，其中当该以太网络封包为单播封包，且该来源连接端口欲传送该单播封包时，将该单播封包转换为一单播流量控制封包传送，其中，该单播流量控制封包的目的地址为该以太网络封包的来源地址，且该单播流量控制封包的来源地址为该以太网络封包的目的地址，以通知该以太网络封包的传送源，暂停以阻塞的该目的连接端口为目的地址的以太网络封包继续传送。

5.如权利要求4所述的以太网络交换控制装置，其特征在于，还包括一缓存器，用以储存该单播流量控制封包的暂停时间值。

6.如权利要求4所述的以太网络交换控制装置，其特征在于，当该目的连接端口阻塞时，会先判断该单播封包是否为一流量控制封包，如否才复制该单播封包的连结于该来源连接端口中。

7.如权利要求4所述的以太网络交换控制装置，其特征在于，还包括一缓存器，以储存是否使用该目的连接端口阻塞时，响应该来源连接端口号码的功能的设定。

8.一种以太网络控制装置，其特征在于，包括：

一缓冲器，用以储存以太网络封包；

一实体层装置，用以提供包括一来源连接端口及一目的连接端口的多个以太网络连接端口；以及

一交换控制装置，耦接该缓冲器及该实体层装置，用以交换以太网络封包，且当接收的一单播封包的该目的连接端口阻塞时，自该来源连接端口传送一单播流量控制封包，其中，该单播流量控制封包的目的地址为该单播封包的来源地址，且该单播流量控制封包的来源地址为该单播封包的目的地址，以通知该单播封包的传送源，暂停以阻塞的该目的连接端口为目的地址的单播封包继续传送。

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