CN100461768C - 在网络交换器中对包以不同等级服务品质进行处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在网络交换器中对于封包以不同等级的服务品质进行处理的方法。首先，依据该网络交换器的多个使用者的一贡献因子，区分该等使用者的服务品质等级。接着将该等使用者经由对应其服务品质等级的端口连接至该网络交换器。接着决定一封包在该网络交换器中的一原本优先级。最后，依据该封包的该原本优先级以及该封包的输入端口对应的一优先级调整表，决定该封包的一调整后优先级。其中该网络交换器的每一端口均有一对应的优先级调整表，在每一优先级调整表中纪录了封包的原本优先级与调整后优先级的对应关系。

Description

在网络交换器中对包以不同等级服务品质进行处理的方法

技术领域

本发明涉及网络通信，特别是涉及网络交换器(network switch)。

背景技术

服务品质(quality of service，QoS)为一数据通信系统中特定等级的处理效能。当数据被分散为多个包，且经由一网络交换器(network switch)或路由器(router)在局域网络(LAN)或广域网络(WAN)之中进行传递时，经常藉由对数据包指定特定优先级(priority)的方式，以达到特定服务品质等级的要求。这些网络交换器与路由器可凭借其软件所内含的服务品质机制，以决定哪些包可以优先进行处理。所述服务品质机制可能会根据一包的属性、或基于公司政策对于包发送者授予的服务等级，以决定包的优先级。举例来说，用于网络电话用途的包便对处理速度有较高的需求，以避免延迟或跳动(jitter)发生。包优先级亦可根据使用者付费的等级以决定包的服务等级。

在传统的使用方式中，是藉由检查包标题(header)的某特定字段的数据，以决定包的优先级。举例来说，包的发送者可藉设定包网络通信协议层标题的「服务种类」(type of service)字段，以通知网络交换器或路由器包的优先级需求。另外，在IEEE 802.1q协议中，包的虚拟局域网络标签(VLAN tag)中所含的「优先级」(user priority)字段一可被用来指定包的优先级。

然而，若网络交换器或路由器仅依据包标题的所述字段来决定包处理的顺位，则包处理顺位可能被误导，而忽略了真正的包优先级。举例来说，假设两个使用者A与B经由网络服务商(Internet Service Provider，ISP)提供的网络交换器连接至因特网。若网络服务商向使用者B收取高于使用者A的费用，则网络交换器应该优先处理使用者B发送的包。然而，若使用者A不断发送在虚拟网络卷标含有高优先级的包，则网络交换器反而会优先处理使用者A发送的包，而这么作会违反网络服务商的利益。因此，需要一种在网络交换器中以不同等级的服务品质对于包进行处理的方法，以矫正上述的缺失。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种在网络交换器(network switch)中对于包以不同等级的服务品质(quality of service，QoS)进行处理的方法，以解决现有技术存在的问题。首先，依据该网络交换器的多个使用者的一贡献因子(contribution factor)，区分所述使用者的服务品质等级。接着将所述使用者经由对应其服务品质等级的端口(port)连接至该网络交换器，其中，该网络交换器的每一端口分别对应所述服务品质等级其中之一。接着决定一包在该网络交换器中的一原本优先级(original priority)，其中，该包自所述使用者其中之一发出并由该网络交换器经由一输入端口所接收，该输入端口为该网络交换器的所有端口中的一端口。最后，依据该包的该原本优先级以及该包的输入端口对应的一优先级调整表，决定该包的一调整后优先级(adjustedpriority)。其中，该网络交换器的每一端口均有一对应的优先级调整表，在每一优先级调整表中纪录了包的原本优先级与调整后优先级的对应关系。

本发明更提供一种网络交换器(network switch)，可对于包以不同等级的服务品质(quality of service，QoS)进行处理。该网络交换器包括多个端口，多个优先级调整表，以及包处理顺序决定模块。该多个端口用以连接多个使用者至该网络交换器，其中，所述使用者被依据其贡献因子(contribution factor)分类为不同的服务品质等级，所述使用者经由对应其服务品质等级的所述端口其中之一连接至该网络交换器，其中，该网络交换器的每一端口皆对应所述服务品质等级其中之一。所述优先级调整表用以纪录包的原本优先级(original priority)与调整后优先级(adjusted priority)的对应关系，其中，每一优先级调整表对应于所述端口其中之一。该包处理顺序决定模块用以决定该网络交换器所接收的一包的原本优先级，依据该包的原本优先级以及该包的输入端口(ingress port)对应的优先级调整表以决定该包的调整后优先级，并依据该包的调整后优先级决定该包的处理顺位，其中该包自所述使用者其中之一发出并由该网络交换器经由一输入端口所接收，而该输入端口为该网络交换器的所有端口中的一端口。

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

附图说明

图1显示包含一网络交换器的网络系统的一例；

图2为图1的网络交换器决定包的处理顺位的传统方式的一例，用以说明传统方式所造成处理顺位的错误；

图3为依据本发明在网络交换器中对于包以不同等级的服务品质进行处理的方法；

图4为依据本发明的优先级调整表的一实施例；

图5为图1的网络交换器运用根据本发明的图3方法而以不同等级的服务品质对包进行处理的一范例。

附图符号说明

102-低贡献度使用者的主机；

104-高贡献度使用者的主机；

106-网络交换器或路由器；

108-网络；

110-服务器。

具体实施方式

图1显示网络系统100的一例，其包含一网络交换器106。计算机主机102及104经由网络交换器106连接至网络108。服务器110亦连接至网络108。网络交换器106处理来自计算机主机102与104的包，或自他处发送至计算机主机102与104的包。然而，由于网络交换器106的频宽有限，若网络交换器106同时收到大量的包，便无法同时处理如此多的包，因而必须先决定包的处理顺位。由于符合IEEE 802.1q协议的包会被加上一虚拟局域网络标签(VLAN tag)，其中包含一3位的包优先级字段以标明包的优先级，网络交换器106可依据虚拟局域网络标签的该优先级字段以决定包的处理顺位。当然，网络交换器106亦可依据包标题中标明包性质或优先级的其它字段以决定包处理顺位，亦可依据包输入端口对应的预设优先级来决定包处理顺位。

假设计算机主机102是由一低贡献度顾客所使用，而计算机主机104是由一高贡献度顾客所使用，其中，顾客贡献度高低反映网络供货商对顾客所收取的费用。因此，若网络交换器106同时自计算机主机102与104收到相同优先级的包，网络交换器106应先处理高贡献度顾客的计算机主机104发出的包。然而，若低贡献度顾客的计算机主机102持续发送高优先级的包至网络交换器106，则网络交换器106可能被迫先处理低贡献度顾客的计算机主机102所发送的高优先级包。这违背了提供网络交换器106的网络供货商的利益，并且与网络供货商和顾客收取的费用等级相违背。

图2为网络交换器106决定包的处理顺位250的传统方式的一例，用以说明传统方式所造成处理顺位的错误。假设低贡献度使用者的主机102与高贡献度使用者的主机104同时皆需要与服务器110联系。低贡献度使用者的主机102依序发送出包212-222至网络交换器106，且包212-222的优先级皆为6，如图2中(a)所示。高贡献度使用者的主机104依序发送出包232-238至网络交换器106，且包232-238的优先级皆为5，如图2中(b)所示。由于包212-222与包232-238大致在同一时间抵达网络交换器106，网络交换器106首先储存所述包在其内存中，再行决定所述包的处理顺位。

由于包212-222是自低贡献度使用者的主机102发出，而包232-238是自高贡献度使用者的主机104发出，网络交换器106应优先处理高贡献度使用者的主机104发出的包232＝238。然而，由于网络交换器106在传统方式中仅考虑包的优先级，因此优先级较高的包212-222会先于优先级较低的包232-238被网络交换器106处理。图2的(c)中显示网络交换器106依据包优先级决定的包处理顺位250，在其中所有发自低贡献度使用者的主机102的包皆先于发自高贡献度使用者的主机104的包被处理。因此，低贡献度使用者的包212-222将先于高贡献度使用者的包232-228到达服务器110。若低贡献度使用者的主机102持续送出高优先级的包，高贡献度使用者的主机104送出的包将一直会被延迟，造成网络效能与使用者贡献度相反的矛盾现象。

图3为依据本发明在网络交换器中对于包以不同等级的服务品质进行处理的方法300。方法300可由该网络交换器106的一包处理顺序决定模块执行，以决定该网络交换器接收的包的处理顺位。接着，网络交换器106的核心模块便可依据包的处理顺位，分别决定适合所述包的输出端口，并将所述包由输出端口送出。由于方法300同时考虑使用者设定的包优先级及网络供货商设定的顾客贡献度两因素，以决定包的处理顺位，因此方法300可以避免上述网络交换器先行处理低贡献度使用者所发送的包的缺陷。

方法300首先在步骤302中检查是否包包含一虚拟局域网络标签。若包包含虚拟局域网络标签，则可在步骤304中依据虚拟局域网络标签的包优先级字段数据，以决定包的优先级。否则，若包不包含虚拟局域网络标签，则可在步骤306中以包的输入端口的预设优先级作为包优先级。由于包优先级已决定了，此时网络交换器106必须决定包的处理顺位。若在步骤308中尚未启动调整包优先级的功能，在步骤314中可直接依据包的原本优先级以决定包的处理顺位，接着网络交换器106可依照该处理顺位处理包。

否则，若在步骤308中已启动调整包优先级的功能，则在步骤310中可依据包的输入端口对应的优先级调整表，以调整包的优先级。该优先级调整表界定了自该输入端口所接收的包的原本优先级与调整后优先级的该对应关系。若使用者的主机事先依据使用者的不同服务品质等级而经由该网络交换器对应其服务品质等级的端口连接至该网络交换器，则包的优先级可依据其输入端口作不同程度的调整，其中网络交换器的每一端口对应的优先级调整表反映出该端口对应的服务品质等级对于包优先级的调升或调降程度。接着，步骤312中可依据包调整后的优先级而决定包的处理顺位，之后网络交换器便可依据该处理顺位对包进行处理。

图4为依据本发明的优先级调整表400的一实施例。优先级调整表400中包含网络交换器106的所有端口的原本优先级与调整后优先级的对应关系，但图4中仅显示网络交换器106连接低贡献度使用者主机102与高贡献度使用者主机104的两端口所对应的两优先级调整表410与420，以作为说明的范例。优先级调整表410指明了接收低贡献度使用者主机102的包的低服务品质等级对应端口所进行调整优先级所依据的对应关系。由于虚拟局域网络卷标的优先级字段仅有3位长，因此其仅总共能表示8个服务品质或优先级等级。当低服务品质等级对应端口所接收包的原本优先级412分别为7、6、5、4、3、2、1、0时，包的调整后优先级414分别为4、4、3、3、2、2、1、0，以作为步骤312中决定包处理顺位的依据。优先级调整表420指明了接收高贡献度使用者主机104的包的高服务品质等级对应端口所进行调整优先级所依据的对应关系。当高服务品质等级对应端口所接收包的原本优先级422分别为7、6、5、4、3、2、1、0时，包的调整后优先级424分别为7、7、6、6、5、5、5、5，以作为步骤312中决定包处理顺位的依据。

由图4中可见，低服务品质等级端口对应的优先级调整表410的包的调整后优先级414皆低于包的原本优先级412，而高服务品质等级端口对应的优先级调整表420的包的调整后优先级424皆高于包的原本优先级422。于是，来自低贡献度使用者主机102的包的优先级被降低，而来自高贡献度使用者主机104的包的优先级被提升。若网络交换器106依据包调整后的优先级已决定包的处理顺位，则来自低贡献度使用者主机102的包将会晚于来自高贡献度使用者主机104的包的优先级被网络交换器106所处理。

图5为网络交换器106运用图3的方法300以不同等级的服务品质对包进行处理的一范例。假设低贡献度使用者的主机102与高贡献度使用者的主机104同时皆需要与服务器110联系。低贡献度使用者的主机102依序发送出包512-522至网络交换器106，且包512-522的优先级皆为6，如图5中(a)所示。高贡献度使用者的主机104依序发送出包532-538至网络交换器106，且包532-538的优先级皆为5，如图5中(b)所示。由于包512-522与包532-538大致在同一时间抵达网络交换器106，网络交换器106首先储存所述包在其内存中，再行决定所述包的处理顺位。

由于包512-522是自低贡献度使用者的主机102发出，而包532-538是自高贡献度使用者的主机104发出，网络交换器106应优先处理高贡献度使用者的主机104发出的包532-538。此时，由于网络交换器106采用方法300以依据包输入端口的服务品质等级来调整包的优先级，网络交换器106可同时考虑包优先级与客户贡献度，以决定包的处理顺位。因此，虽然低贡献度使用者的主机102发出的包512-522有较高的包优先级6，而高贡献度使用者的主机104发出的包532-538有较低的包优先级5，然而包原本的优先级不会直接作为网络交换器处理包的依据。依据优先级调整表410，包512-522的调整后优先级为4，而依据优先级调整表420，包532-538的调整后优先级为6。接着，包512-522及532-538的处理顺位550根据其调整后优先级而决定，如图5中(c)所示，而所有来自高贡献度使用者主机104的包的处理顺位皆先于来自低贡献度使用者主机102的包。因此，高贡献度使用者的包532^-538将先于低贡献度使用者的包512-522到达服务器110。即使低贡献度使用者的主机102持续送出高优先级的包，高贡献度使用者的主机104送出的包仍旧会先于低贡献度使用者主机的包被处理，因此网络效能会反映使用者的贡献度，而不会造成图2中网络效能与使用者贡献度相反的矛盾现象。

本发明提供在网络交换器中对于包以不同等级的服务品质进行处理的方法。依据包的原本优先级及其发送者的贡献因子而决定包的调整后优先级，接着依据包的调整后优先级决定其处理顺位。因此，高贡献度使用者的主机送出的包会先于低贡献度使用者主机的包被网络交换器或路由器所处理，因而网络效能会正确反映使用者的贡献程度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种在网络交换器中对于包以不同等级的服务品质进行处理的方法，包括下列步骤：

依据该网络交换器的多个使用者的一贡献因子，区分所述使用者的服务品质等级；

将所述使用者经由对应其服务品质等级的端口连接至该网络交换器，其中，该网络交换器的每一端口分别对应所述服务品质等级其中之一；

决定一包在该网络交换器中的一原本优先级，其中，该包自所述使用者其中之一发出并由该网络交换器经由一输入端口所接收，该输入端口为该网络交换器的所有端口中的一端口；以及

依据该包的该原本优先级以及该包的输入端口对应的一优先级调整表，决定该包的一调整后优先级；

其中，该网络交换器的每一端口均有一对应的优先级调整表，在每一优先级调整表中纪录了包的原本优先级与调整后优先级的对应关系。

2.如权利要求1所述的在网络交换器中对于包以不同等级的服务品质进行处理的方法，其中，该方法更包括下列步骤：

依据该包的该调整后优先级决定该包的一处理顺位；

该网络交换器以该处理顺位处理该包；以及

决定适合该包的一输出端口，并将该包由该输出端口送出；

其中，若该包的该调整后优先级较原本优先级提高时，该包的处理顺位较早。

3.如权利要求1所述的在网络交换器中对于包以不同等级的服务品质进行处理的方法，其中，该包的该原本优先级是以该包的虚拟局域网络标签的优先级字段而决定，但若该包不包含虚拟局域网络标签时，该包的该原本优先级是以该包的该输入端口对应的预设优先级而决定。

4.如权利要求1所述的在网络交换器中对于包以不同等级的服务品质进行处理的方法，其中，当该包的该输入端口对应于高服务品质等级时，该优先级调整表的该对应关系调升该包的原本优先级以产生该包的调整后优先级；而当该包的该输入端口对应于低服务品质等级时，该优先级调整表的该对应关系调降该包的原本优先级以产生该包的调整后优先级。

5.如权利要求1所述的在网络交换器中对于包以不同等级的服务品质进行处理的方法，其中，该优先级调整表包含一原本优先级栏及一调整后优先级栏，以界定包的原本优先级与调整后优先级的该对应关系。

6.一种网络交换器，可对于包以不同等级的服务品质进行处理，包括：

多个端口，连接多个使用者至该网络交换器，其中所述使用者被依据其贡献因子分类为不同的服务品质等级，所述使用者经由对应其服务品质等级的所述端口其中之一连接至该网络交换器，其中该网络交换器的每一端口皆对应所述服务品质等级其中之一；

多个优先级调整表，用以纪录包的原本优先级与调整后优先级的对应关系，其中，每一优先级调整表对应于所述端口其中之一；以及

一包处理顺序决定模块，用以决定该网络交换器所接收的一包的原本优先级，依据该包的原本优先级以及该包的输入端口对应的优先级调整表以决定该包的调整后优先级，并依据该包的调整后优先级决定该包的处理顺位，其中，该包自所述使用者其中之一发出并由该网络交换器经由一输入端口所接收，而该输入端口为该网络交换器的所有端口中的一端口。

7.如权利要求6所述的网络交换器，其中，更包括一核心模块，耦接至所述端口及该包处理顺序决定模块，依据该处理顺位处理该包并决定适合该包的一输出端口以将该包由该输出端口送出，若该包的该调整后优先级较原本优先级提高时，该核心模块以较早的处理顺位处理该包。

8.如权利要求6所述的网络交换器，其中，该包处理顺序决定模块是以该包的虚拟局域网络标签的优先级字段而决定该包的原本优先级，但若该包不包含虚拟局域网络标签时，该包的该原本优先级是以该包的该输入端口对应的预设优先级而决定。

9.如权利要求6所述的网络交换器，其中，当该包的该输入端口对应于高服务品质等级时，该优先级调整表的该对应关系调升该包的原本优先级以产生该包的调整后优先级；而当该包的该输入端口对应于低服务品质等级时，该优先级调整表的该对应关系调降该包的原本优先级以产生该包的调整后优先级。

10.如权利要求6所述的网络交换器，其中，该优先级调整表包含一原本优先级栏及一调整后优先级栏，以界定包的原本优先级与调整后优先级的该对应关系。

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