CN100448229C - 弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，包括步骤：A1、通过设置域地址将弹性分组环网络上的节点划分成不同域；B1、源节点在其上载的弹性分组环数据报文中添加该源节点的域地址；C1、弹性分组环网络上节点接收该弹性分组环数据报文，当其中的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致时，确定本节点为目的节点；D1、所述目的节点剔除所述域地址，得到所述弹性分组环数据报文。本发明利用类似二层以太网的VLAN功能，从MAC层来实现RPR环网的域分割，将数据报文的通讯(广播、组播和单播)限制在一定的域范围内，同时这种分割具有一定的广播报文限制作用，可以降低上层对无关报文的处理负担。

Description

弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法

技术领域

本发明涉及弹性分组环网络中数据报文处理方法，特别涉及一种弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法。

背景技术

RPR(Resilient Packet Ring，弹性分组环)为一种MAC(Media AccessControl，媒体存取控制)层协议，其分层结构在OSI参考模型中的位置如图1所示，RPR层对应于数据链路层，该层进一步分为MAC数据路径子层、MAC控制子层和逻辑链路控制子层(又称MAC客户层)。在MAC控制子层中实现公平算法、拓扑及保护、操作管理维护功能。MAC数据路径子层通过PHY服务接口与物理层通信，MAC控制子层通过MAC服务接口与链路层通信。RPR协议支持数据报文、控制报文、公平报文和空闲报文四种形式的协议报文。其中只有数据报文是面向上层提供服务的；其他三种报文仅在RPR网络节点之间可见，对上层是不可见的，这些报文用来实现RPR网络环路的控制和管理。

基于RPR协议形成的网络为弹性分组环网络，如图2所示。该网络为互逆双环拓扑结构，包括：节点11、节点12、节点13、节点14和节点15，环上的每段工作在同一速率上，RPR的双环都能够传送数据，上层数据报文从源节点11进入RPR网络，可以通过外环(节点11至节点12至节点13)或内环(节点11至节点15至节点14至节点13)到达目的节点13。

在RPR网络中，节点对数据报文主要有上载、下载、路过、剔除四种操作类型。其中，上载操作为：RPR源节点把RPR数据报文插入到RPR环网上；下载操作为：目的节点从RPR环网的数据流中接收数据，交给节点上层做相应处理；路过操作为：当RPR节点不是该RPR报文目的节点并且TTL不到期的情况，将途经本节点的RPR数据报文继续转发到下一个节点；剔除操作为：在RPR目的节点，或者源节点，或者业务的TTL到期的情况下，使途径本节点的报文不再往下转发。

然而，整个RPR环网被视为一个大的域，各个节点之间可以直接进行报文的交互，传输的数据报文对所有节点是透明的，RPR上层对所有的广播报文和组播组内的报文进行解析判断是否为自己需要的。这样的组网方式不能够限制数据报文的广播域，例如，RPR环网上(例如一个城域网)有5个住宅小区和某银行的6家网点，在没有域分割的情况下，运营商如果将这11个节点设置在一个RPR环上，住宅区的用户可能会非法的访问到银行数据，因此降低了网络的安全性。如果将小区和银行各分布在一个环上，以避免上述问题，但同时会增加布线成本等费用。

另外，所有广播的数据报文将被上报给各RPR节点的上层协议，势必增加了上层的负担，对上层会有较大的冲击，且不便于实现分组管理。另外，由于单播、组播和广播的数据报文对所有RPR节点都是透明的，因此存在较大的通讯安全隐患，当存在网络病毒等问题时，将会导致整个环网的瘫痪，不利于提高整个环网的健壮性。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种弹性分组环网络中数据传输按域分割方法，以克服现有技术需要上层参与操作、且存在较大的通讯安全隐患的缺陷。

为达到上述目的，本发明公开了一种弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，包括以下步骤：

A1、通过设置域地址将弹性分组环网络上的节点划分成不同域；

B1、源节点在其上载的弹性分组环数据报文中添加该源节点的域地址；

C1、弹性分组环网络上节点接收该弹性分组环数据报文，当其中的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致时，确定本节点为目的节点；

D1、所述目的节点剔除所述域地址，得到所述弹性分组环数据报文。

本发明还公开了一种弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，包括以下步骤：

A2、通过设置域地址将弹性分组环网络上的节点划分成不同域；

B2、源节点在其上载的弹性分组环数据报文中添加域划分标志和该源节点的域地址；

C2、数据报文传输过程中，弹性分组环网络上节点若支持带域划分标志的报文则转D2，若不支持则将该数据报文转发到下一节点；

D2、弹性分组环网络上节点接收该弹性分组环数据报文，当其中的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致时，确定本节点为目的节点；

E2、所述目的节点剔除所述域地址，得到所述弹性分组环数据报文。

上述方法中，该弹性分组环数据报文的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致由以下步骤确定：

判断数据报文中的域地址是否与本节点的域地址相同，如果是，则再判断数据报文中的目的地址是否与本节点MAC地址相同，如果相同，则确定该弹性分组环数据报文的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致。

上述方法中，该弹性分组环数据报文的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致还可以由以下步骤确定：

判断数据报文中的目的地址是否与本节点MAC地址相同，如果相同，则再判断数据报文中的域地址是否与本节点的域地址相同，如果是，则确定该弹性分组环数据报文的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致。

当弹性分组环网络上节点检测到自己是源节点时，或存活时间TTL到期，则数据报文终止发送。

所述域划分标志设置在弹性分组环数据报文帧中基本控制字节的奇偶校验比特中，或设置在扩展控制字节的保留比特中。

所述域地址设置在弹性分组环数据报文帧中的协议类型字段后，包括至少一个字节。

所述弹性分组环为单环或一个以上单环组成的多环。

本发明还提供了一种弹性分组环网络中数据传输方法，

该环网中的源节点设备对需上载的报文设置域标志，然后将该报文发送至下一设备，当该域标志中的域地址与本设备的域地址一致，并且该报文的目的地址与设备的MAC地址一致时，该设备确定该报文为该设备对应域需接收的报文，则进一步处理该报文，否则将该报文下发给其下一设备。

所述域标志包括域地址，或包括域划分标志和域地址。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用类似二层以太网的VLAN功能，从MAC层来实现RPR环网的域分割，从而将数据报文的通讯(广播、组播和单播)限制在一定的域范围内，同时这种分割具有一定的广播报文限制作用，可以降低上层对无关报文的处理负担。

本发明通过域划分来将节点分组，使用户可以根据需要，或实际网络情况确定自己的域，并可以保证自己发送的数据报文只在本域节点间进行处理，从而能够限制住数据报文的广播域，在一定程度上减轻了广播风暴对上层的冲击。

进一步，对RPR环网进行域分割，将多个节点按功能或性能分为不同组，便于实现分组管理。

进一步，将RPR网络节点间的通讯可以限制在域内，使非本域内节点不对数据报文处理，从而提高了通讯安全性。

进一步，由于数据信息只在域内处理，因此，该数据报文中的某些网络问题将不会扩散到其它域，有利于提高整个环网的健壮性。

附图说明

图1是RPR协议分层结构在OSI参考模型中对应位置图；

图2是现有技术RPR网络结构图；

图3是本发明一种实施方式的流程图；

图4是本发明另一种实施方式的流程图；

图5是RPR基本帧结构图；

图6是RPR扩展帧结构图；

图7是RPR基本帧或扩展帧中基本控制字节的结构图；

图8是RPR基本帧或扩展帧中扩展控制字节的结构图；

图9是经过域划分的RPR基本帧结构图；

图10是经过域划分的RPR扩展帧结构图；

图11是本发明应用于单环RPR的网络结构图；

图12是本发明应用于双环RPR的网络结构图。

具体实施方式

下面我们将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为我们作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对我们的发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。我们要认识到，还有各种各样的可以取代我们方案的同等方案或修改方案。

本发明的基本原理如图3所示，包括以下步骤：

步骤s101，通过设置域地址，将弹性分组环网络上的节点划分成不同域。可以根据用户的需要或各个节点设备的性能特点等因素将弹性分组环上的节点分成不同的域，以方便分组管理。使在同一个域中的节点可以按照正常的方式传输数据；对于不在同一个域中的节点则不能进行数据报文的交互。

步骤s102，在源节点上载弹性分组环数据报文时，设置域地址，该域地址设置在数据报文帧中。

步骤s103，弹性分组环网络上节点利用所述数据报文中的域地址和目的地址确定目的节点。其中，判断顺序可以人工设定或选择：一种是先判断数据报文中的域地址是否与该节点的域地址相同，如果是，则再判断数据报文中的目的地址是否与该节点MAC地址相同，如果相同，则该节点为目的节点。另一种是先判断数据报文中的目的地址是否与该节点MAC地址相同，如果相同，则再判断数据报文中的域地址是否与该节点的域地址相同，如果是，则该节点为目的节点。

步骤s104，目的节点剔除所述域地址，得到弹性分组环数据报文。目的节点将数据报文中设置的域地址去掉，恢复原有数据报文，并将该报文发送到上层网络。

另外，当网络中存在不支持本发明技术的其他网络设备时，本发明的方法需要进行改进，基本流程如图4所示，包括：

步骤s201，通过设置域地址，将弹性分组环网络上的节点划分成不同域。

步骤s202，在源节点上载弹性分组环数据报文时，设置域划分标志和域地址。

步骤s203，数据报文传输过程中，弹性分组环网络上的节点若支持带域划分标志的数据报文则转s204，若不支持则将该数据报文转发到下一节点。

步骤s204，弹性分组环网络上节点利用所述数据报文中的域地址和目的地址确定目的节点。

步骤s205，目的节点剔除所述域地址，得到弹性分组环数据报文。

本发明中的域划分标志和域地址都需要设置在弹性分组环上传输的数据报文帧中。弹性分组环可以同时支持基本帧和扩展帧两种类型的数据报文，其中基本帧格式的数据报文向网络层提供支持和服务，扩展帧格式的数据报文向链路层协议(如以太网协议等)提供支持和服务。基本帧如图5所示，包括：TTL(Time To Live，存活期限)、基本控制字节BaseControl、目的MAC地址DA(Destination Address，目的地址)、源MAC地址SA(Source Address，源地址)、TTLBase、扩展环控制ExtendedControl、HEC(Header Error Check，信头差错校验)、协议类型ProtocolType、服务数据单元ServiceDataUnit和FCS(framecheck sequence，帧校验序列)。其中，TTL占1字节，指示业务在弹性分组环上的生存时间；BaseControl占1字节，指示基本控制信息；DA占6字节，指示接收数据的目的节点地址；SA占6字节，指示发送数据节点地址；TTLBase占1字节，存储分组第一次进入环的时候应该填充在TTL域的数值，该数值可以用来快速计算经过的跳数；ExtendedControl占1字节，指示扩展环控制信息；HEC占2字节，用于对以上信元头的16个字节进行校验；ProtocolType占2字节，指示协议类型；ServiceData占n字节，用于装载净荷数据信息；FCS占4字节，用于校验整个数据帧。

扩展帧如图6所示，在基本帧基础上增加了扩展目的MAC地址DaExtended和扩展源MAC地址SaExtended，且该两个扩展地址都为6字节。

本发明的域划分标志可以设置在基本控制字节BaseControl的奇偶校验比特。为了清楚说明域划分标志的位置，首先需要了解现有BaseControl字节的结构，如图7所示。该字节中从高位到低位顺序排列：RI(Ring Identifer，环标识比特)，占1比特，用于指示业务从哪个环插入；FE(Faimess Eligible)，占1比特，指示业务遵循公平性算法的约束；FT(Frame Type，帧类型)，占2比特，可以分为数据、公平、控制和空闲四种状态；SC(Service Class，业务等级指示)，占2比特，分为A0、A1、B和C四个等级；WE(Wrap Eligible)占1比特，指示业务是否可以在可环回节点进行访问；Parity占1比特，为奇偶校验比特，保留。由于Parity占用的1比特为保留位，因此，可以利用该比特增加域划分标志信息；例如，对于带有域划分标志的弹性分组环的Parity为1。RPR网络上节点接收数据报文时，先检验该比特位，以确定是否按域划分操作。

本发明的域划分标志可以设置在扩展控制字节ExtendedControl的保留比特，为了清楚说明域划分标志的位置，首先需要了解现有ExtendedControl字节的结构，如图8所示。EF(Extended Frame，扩展帧比特)用于指示扩展帧类型；FF(Flooding Form，洪泛指示)2比特，用于在单环或双环上指示当前有洪泛帧；PS(Past Source，经过源节点)，用于判断分组是否被及时剥离；SO(Strict Order，按顺序传送比特)，如果该比特被设置，表示帧必须按照严格顺序到达目的节点；RES为保留比特。由于RES占用的3比特为保留位，因此，可以利用该三比特增加域划分标志信息；例如，对于带有域划分标志的弹性分组环的RES为001。当然，也可以用其它RES值表示带有域划分标志，比如从001到111都可以适用。RPR网络上节点接收数据报文时，先检验该比特位，以确定是否按域划分操作。

本发明中在设置域划分标志的同时，还需要设置域地址，以具体划分不同的域。该域地址也需要设置在弹性分组环上传输的数据报文帧中，其在基本帧和扩展帧中的结构分别如图9和图10所示，基本方法都相同，都是在协议类型ProtocolType字段与ServiceDataUnit字段之间添加了1个字节的DOMAINID字段，DOMAINID字段用来标明该RPR数据报文属于哪一个域，DOMAINID的取值范围是0～255。在本方案中，DOMAINID标志为1个字节，当然，多于一个字节的标志同样能够实现与本方案相似的效果。还有，虽然本方案中DOMAINID标志设置在ProtocolType字段与ServiceDataUnit字段之间，但是实际上将该字段设置在其它位置同样适用。

下面结合RPR实际网络结构说明本发明的具体实施方式，如图11所示，在RPR环上有6个节点，分别为节点21、节点22、节点23、节点24、节点25和节点26，其中，设定对于某一基本帧数据报文业务，节点21为源节点，节点24为目的节点。首先，将该RPR网络中的节点按域分组，例如将节点21、节点23和节点24分在同一个域，即具有同一个域地址，假设为1；而节点22、节点25和节点26分在同一个域，域地址为2。当上层网络的数据报文从源节点21进入RPR网络，在源节点21处将数据报文中的基本控制字节BaseControl中的奇偶校验比特设置为0，表示该数据报文带有域分割标志。同时，在协议类型ProtocolType字段与ServiceDataUnit字段之间增加1字节域地址字段DOMAID，将源节点21预先定义的域地址映射到域地址字段中，即DOMAID字段设置为00000001。

节点22接收到该数据报文后，首先读取数据报文中的奇偶校验位，得到该数据报文中的奇偶校验位为0，说明该数据报文是以域地址分组的，则检验数据报文中DOMAID字段中的域地址是否与本节点22预先设置的域地址相同。由于本节点22的域地址为2，而数据报文中的域地址为1，说明节点21和节点22不属于同一个域，不应该接收该数据报文，即不将数据报文传输到该节点的上层网络。此时，还需要检测数据报文中的TTL字段，如果该字段为0，说明，该数据报文在RPR网络上存活时间已到，该数据报文不用转发给下一个节点；如果TTL字段不为0，则说明该数据报文还可以在RPR网络上存活，继续转发给下一个节点，且将TTL字段的地址做减1操作。

节点23接收到数据报文后，执行与节点22相同的检测操作。当节点23判断与数据报文属于同一个域，则继续判断数据报文中的目的MAC地址是否与本节点MAC地址相同；由于该数据报文的目的节点为节点24，不是节点23，因此，数据报文中的MAC地址与本节点MAC地址不同，不应该接收该数据报文，即不将数据报文传输到该节点的上层网络。此时，还需要检测数据报文中的TTL字段，如果该字段为0，说明该数据报文在RPR网络上存活时间已到，该数据报文不用转发给下一个节点；如果TTL字段不为0，则说明该数据报文还可以在RPR网络上存活，继续转发给下一个节点，且将TTL字段的地址做减1操作。

节点24接收到数据报文后，执行上述相同操作，当节点24通过判断得知数据报文中的域地址与本节点的域地址相同，且数据报文中的目的MAC地址与本节点的MAC地址相同，则确定本节点为目的节点，并将数据报文中的域地址字段剔除，并将数据报文发送到该节点的上层网络。此时，该数据报文不向下一节点发送，在RPR网络上终结。

上述例子说明了一个目的节点的情况，实际上存在多个目的节点的情况同样适用。只是当数据报文到达目的节点后送到该节点的上层网络，且继续沿RPR网络向下一节点传送。另外，当一个数据报文在RPR网络上传输一圈回到源节点时，将数据报文中的域地址字段剔除，终结发送。

本发明不仅适用于单RPR网络，也可以实用于多环RPR网络，如图12所示，包括节点31-39，其中，节点31、节点32、节点33、节点34和节点35为A子网，节点31、节点36、节点37、节点38和节点39构成B子网，且两子网通过节点31连接在一起。多环RPR网络通过网络地址和节点地址组成的MAC地址可以唯一确定多RPR网络上的任何一个节点，其中，网络地址用于区分不同子网(子网A和子网B)，节点地址用于区分同一子网中的不同节点。

对于多RPR网络的数据报文传输方法与单RPR网络数据报文传输方法基本相同。但是，该实施例中域划分的标准可以灵活设定，可以将同一个子网中的几个节点划分为同一个域，如节点32、节点34和节点35设置为同一个域；也可以将不同子网的几个节点设置为同一个域，如节点33、节点37和节点38设置为同一个域。在现有技术中，源节点从上层网络接收数据报文，通过单播、组报或广播的方式在RPR网络上传输。这里所述源节点分为两种，一种是按域划分的源节点，另一种是未按域划分的标准源节点，对于按域划分的源节点需要对数据报文设置域划分标志和域地址字段；对于标准源节点，按照现有技术传输数据报文。对于RPR网络上其它节点在接收数据时，检测数据报文中的域划分标志，如果没有，则按照现有技术处理；如果有，则再确定该数据报文是否与本节点在同一个域，如果不在同一个域，则不将该数据报文发送到本节点的上层网络，并根据TTL的情况确定继续转发给下一个节点，或终止发送；如果属于同一个域，则再判断该数据报文中的目的MAC地址与本节点的MAC地址是否相同，如果相同，则将数据报文剔除域地址字段后发送给本节点的上层网络，并发送给下一节点或终止发送；如果不同，则不将该数据报文发送到本节点的上层网络，根据TTL的情况终止发送或发送到下一节点。当该数据报文到达源节点时，终止发送。

本发明还公开了一种环网络中数据传输方法，该环网中的源节点设备对需上载的报文设置域标志，然后将该报文发送至下一设备，该设备根据域标志判断该报文是否为其对应域需接收的报文，若是则进一步处理该报文，否则将该报文下发给其下一设备。其中，所述域标志为域划分标志和域地址，或者只包括域地址。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、通过设置域地址将弹性分组环网络上的节点划分成不同域；

B1、源节点在其上载的弹性分组环数据报文中添加该源节点的域地址；

C1、弹性分组环网络上节点接收该弹性分组环数据报文，当其中的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致时，确定本节点为目的节点；

D1、所述目的节点剔除所述域地址，得到所述弹性分组环数据报文。

2、一种弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

A2、通过设置域地址将弹性分组环网络上的节点划分成不同域；

B2、源节点在其上载的弹性分组环数据报文中添加域划分标志和该源节点的域地址；

C2、数据报文传输过程中，弹性分组环网络上节点若支持带域划分标志的报文则转D2，若不支持则将该数据报文转发到下一节点；

D2、弹性分组环网络上节点接收该弹性分组环数据报文，当其中的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致时，确定本节点为目的节点；

E2、所述目的节点剔除所述域地址，得到所述弹性分组环数据报文。

3、如权利要求1或2所述弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，其特征在于，该弹性分组环数据报文的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致由以下步骤确定：

判断数据报文中的域地址是否与本节点的域地址相同，如果是，则再判断数据报文中的目的地址是否与本节点MAC地址相同，如果相同，则确定该弹性分组环数据报文的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致。

4、如权利要求1或2所述弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，其特征在于，该弹性分组环数据报文的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致由以下步骤确定：

判断数据报文中的目的地址是否与本节点MAC地址相同，如果相同，则再判断数据报文中的域地址是否与本节点的域地址相同，如果是，则确定该弹性分组环数据报文的域地址和目的地址分别与本节点的域地址和MAC地址一致。

5、如权利要求2所述弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，其特征在于，当弹性分组环网络上节点检测到自己是源节点时，或存活时间TTL到期，则数据报文终止发送。

6、如权利要求2所述弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，其特征在于，所述域划分标志设置在弹性分组环数据报文帧中基本控制字节的奇偶校验比特中，或设置在扩展控制字节的保留比特中。

7、如权利要求1或2所述弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，其特征在于，所述域地址设置在弹性分组环数据报文帧中的协议类型字段后，包括至少一个字节。

8、如权利要求1或2所述弹性分组环网络中基于按域分割的数据传输方法，其特征在于，所述弹性分组环为单环或一个以上单环组成的多环。

9、一种弹性分组环网络中数据传输方法，其特征在于：

该环网中的源节点设备对需上载的报文设置域标志，然后将该报文发送至下一设备，当该域标志中的域地址与本设备的域地址一致，并且该报文的目的地址与设备的MAC地址一致时，该设备确定该报文为该设备对应域需接收的报文，则进一步处理该报文，否则将该报文下发给其下一设备。

10、根据权利要求9所述的数据传输方法，其特征在于：所述域标志包括域地址，或包括域划分标志和域地址。

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