CN101072162B - 以太网交换机内的转发表最小化 - Google Patents

Abstract

一种用于以太网络的以太网交换机，所述交换机包括一组用于接收所述数据帧的入口端口和一组出口端口。存储器与每个入口端口相关，并且存储转发信息，所述转发信息指示所述入口端口接收的数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口。控制或管理接口接收关于通过所述交换机已建立或将被建立的网络连接的信息。交换机控制器基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息被存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内。转发信息并未存储在与所述网络连接将不会使用的第二入口端口相关的存储器内。优选地，所述交换机控制器使转发信息仅存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内，而并不存储在与其他任何入口端口相关的存储器内。

Description

以太网交换机内的转发表最小化

技术领域

本发明涉及以太网交换机，以及一种操作所述交换机的方法。

背景技术

多年来，出于效率和经济原因，电信运营商已部署多个分组交换网络，替代或优先于电路交换网络。诸如互联网协议(IP)或以太网络的分组交换网本质上是无连接的，因此面临服务质量(QoS)问题。客户看重在带宽和QoS方面得到保证的业务。

理想的是，在运营商网络内使用以太网交换机。在运营商网络内使用以太网交换机将具有协同工作的优点，因为以太网和诸如IP的其他帧/分组/信元数据结构之间的映射和帧中继众所周知，且很经济，因为与IP路由器相比，以太网交换机相对便宜。其还提供了一个明显的优点，即其是需要来自运营商的广域网络业务的企业所使用的主要技术，因而能够以本地模式工作。

常规的高容量以太网交换机具有一组入口端口和一组经由交换机架构连接的出口端口。在启动或重启时，常规的交换以太网如同“经典”以太局域网(LAN)一样工作，即通过整个网络广播每个以太网帧。每个交换机在一个端口处接收到以太帧时，在每个其他端口处广播所述帧。此过程在其他交换机接收到帧时重复，从而通过整个网络广播所述帧。在交换以太网络媒体接入控制(MAC)地址中，提供了自动学习功能来改善配置效率。以太网帧具有对应于其源和目的地以太网端口的源和目的地MAC地址。当源交换机所发送出的以太帧由中间或目的地以太网交换机接收时，所述接收交换机观察在哪个端口接收所述帧，以及所述帧的源地址。然后，所述交换机构建用于后续帧交换的转发表。一旦在端口处已经了解MAC地址，如果任何一个端口遇到此地址，则所有将被使用的端口都可得到此信息，。中央处理器基于在所有端口处可见的MAC地址构建单个转发数据库(FDB)。继而，所述网络建立能够实现有效交换以太帧的转发状态，而不再依赖广播。在现代高性能交换机的情况下，FDB通常被复制到位于每个入口端口的存储器内，而与每个端口相关的FDB的拷贝相同。这允许每个端口路由所接收的帧，而无需等待存取共享转发数据库。在所述交换机具有大量入口和出口端口和较大FDB的情况下，对于存储器的全面要求变得至关重要。

常规的以太网是无连接的，即并未为对应于业务流的帧或一组帧预先建立通过所述网络的路径。于2005年4月6日递交的专利申请PCT/GB2005/001332描述了一种在以太网络内提供面向连接的行为方式。通过经由控制平面或管理接口配置以太网交换机，以将所接收的数据帧映射到特定出口端口，从而通过以太网络提供连接。

发明内容

一种用于以太网络的以太网交换机包括一组用于接收数据帧的入口端口和一组出口端口。存储器与每个入口端口相关，并存储转发信息，所述转发信息指示所述入口端口接收的数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口。控制或管理接口接收关于通过所述交换机建立或将被建立的网络连接的信息。交换机控制器基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息被存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内。转发信息不会存储在与所述网络连接将不会使用的第二入口端口集相关的存储器内。优选地，所述交换机控制器使转发信息仅存储在与所述网络连接将使用的一个或多个入口端口相关的存储器内，而不会存储在与其他任何入口端口相关的存储器内。当业务在所述以太网交换机处发散(分路)时，转发信息将使到达入口端口的数据帧被转发到多个出口端口。当业务路由在以太网交换机处会聚时，转发信息将被存储在所述路由的数据帧将到达的所述多个入口端口的每一个中，并且所述转发信息将使所述数据帧被转发到公共出口端口。

以面向连接的操作模式使用以太网交换机的后果在于，与通过所述网络的特定路由相关的帧将借助于已知端口离开交换机，并仅可通过已知端口(或端口集)到达所述交换机。与每个入口端口相关的转发数据库(FDB)可能因而被分别填充，仅包括那些网络管理系统了解可在此端口处有效接收的条目。这与以常规以太网交换机的方式将所述FDB复制到所有端口相比，使FDB存储器得到明显地减少，从而可显著节省成本。作为选择，所述网络可以对于给定存储器大小而被缩放。通过研究典型运营商部署情况，显示出存储器大小的减小可简单地为因数4。

尽管已分别参照了入口和出口端口，但应当理解的是，以太网交换机通常包括一组双向接口端口，每个双向接口端口包括入口端口和出口端口。所述交换机架构选择性地将一个双向接口端口的入口端口与另一双向接口端口的出口端口互连。通常，双向接口端口的入口端口和出口端口将共享公共MAC地址。

本发明的另一方面提供了端口卡，所述端口卡包括用于接收数据帧的入口端口，以及用于存储转发信息的存储器，所述转发信息指示所述交换机中的所述入口端口接收的数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口。存储在所述存储器内的转发信息仅与使用此入口端口的网络连接相关。所述端口卡通常支持具有入口端口功能和出口端口功能的双向端口。所述端口卡可能宿留单个入口端口(或双向端口)或多个端口(或双向端口)。所述多个入口端口可能共享同一个存储器。

本发明另一方面提供了一种端口控制器，所述端口控制器包括控制逻辑，所述控制逻辑可用于经由所述入口端口从所述交换机控制器接收转发信息，并为所述入口端口更新所述存储器内的转发信息，所述转发信息用于所建立或将建立的网络连接。基于所述网络连接是否将使用所述入口端口来接收所述转发信息。

本发明又一方面提供了一种交换机控制器，所述交换机控制器包括控制逻辑，所述控制逻辑可用于接收关于通过所述交换机建立或将被建立的网络连接的信息；并且基于所接收的关于网络连接的信息，使转发信息存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内，而并不存储在与所述网络将不会使用的第二入口端口相关的存储器内。

此功能可以硬件、软件或两者组合的形式实现。可借助包括若干独立单元，并借助适当编程的计算机实施本发明。因此，本发明另一方面提供了用于提供交换机控制器和/或端口控制器功能的软件。所述软件可能存储在电子存储设备、硬盘、光盘或其它机器可读存储媒体内。所述软件可作为计算机程序产品在机器可读载体上传递，或可被经由网络连接直接下载到所述交换机。

附图说明

以下将借助实例，并参照附图描述本发明实施例，在附图中：

图1示出了形成运营商网络的以太网交换机和通过所述运营商网络的连接的布置；

图2示出了控制平面的节点如何与传送平面的以太网交换机交互作用来建立图1所示的连接；

图3示出了将不同转发用于通过网络的两个业务流；

图4示出了在图1和2网络内使用的多个以太网交换机中的一个；

图5示出了具有VLAN标记的以太网帧的格式。

具体实施方式

图1和2示出了形成运营商网络的以太网交换机和通信链路的布置。运营商网络20包括以太网交换机22a、22b、24a、24b、26和28。以太网交换机22a、22b和26位于运营商网络20的边缘处，以太网交换机24a、24b和28位于核心网内。通信链路(被示为直线)被设置在以太网交换机22a、22b、24a、24b、26与28之间。例如，这些通信链路可能是在光学设备上的具有以太接口的相对长距离的链路，所述光学设备例如是SONET/SDH设备，所述以太网接口使用一般成帧进程(Generic Framing Procedure，GFP)(ITU-T建议G.7041/Y.1303)。尽管运营商网络被示为可与所述以太网交换机一起使用的网络类型的实例，但是本发明并不仅限于此。此外，尽管核心网交换机24a、24b和28被视为具有全网状的配置，即存在着将每个核心网络交换机24a、24b和28彼此连接的直接通信链路，但这并非必不可少的。

所述运营商以太网络20提供客户站点之间的连接。具有对应的地理上相距较远的以太网交换机对(40a和40b、42a和42b、44a和44b)的三个客户机被示为分别经由边缘以太网交换机22a和22b连接到运营商网络20。边缘交换机22a和22b与客户机交换机40a、40b、42a、42b、44a、44b之间的通信链路可能是诸如T1、E1租赁线路的专有链路或诸如数字用户线路(DSL)的接入链路。运营商边缘交换机22a、22b、26可在逻辑上被分为单个提供商边缘(PE-)核心和一个或多个PE边缘功能。所述PE边缘是客户业务在此处进入或离开所述运营商网络20的入口/出口点。PE核心优选地通过在MAC封装(或如果需要的话，为经由伪有线(Pseudo-Wire)的MAC封装)中使用媒体接入控制(MAC)，封装来自客户机的呼入以太网业务，并通过所述运营商网络20转发所述封装后的业务。此实施例被优选作为一种限制所需表条目数量的机制，因为仅所述运营商网络的MAC地址空间需要被识别，而非可独立改变的整个客户MAC地址空间。类似地，所述PE核心解封(剥离)出口以太网业务，并经由适当PE边缘将所剥离的业务转发到所述客户机。VLAN标记通常用于为逻辑PE核心处的客户机分离提供连接到每个具有唯一VLAN标记的边缘交换机。堆叠的VLAN(即VLAN内VLAN封装或Q内Q)可能用于保护客户机业务所使用的任何VLAN标记。例如，客户机交换机42a可将以太网业务经由通信链路46a发送到边缘交换机22a的逻辑PE边缘。边缘交换机22A的逻辑PE核心通过将边缘交换机22a上的入口端口的MAC地址用作源地址，将适当出口点的——在这种情况下为边缘交换机22b上的端口的——MAC地址用作目的地地址，将每个以太网帧封装在另一以太网帧内。所封装的业务被通过经由运营商网络20的通信链路48建立的连接转发到边缘交换机22b。连接通常被隧道发送，因为将通过相同连接路由来自多个客户机的业务。作为选择，本领域技术人员应当理解的是，独立连接48可用于每个客户机。在边缘交换机22b的PE核心处，原始帧被从其封装中剥离，并经由边缘交换机22b的PE边缘在通信链路46上发送到客户机交换机42b。

所述逻辑PE边缘可能还在物理上与逻辑PE核心分离，并可能位于客户建筑物处，而PE核心优选地位于中央办公室或运营商的存在点(PoP)。读者应当理解的是，其他边缘交换机可能还具有到客户机站点的连接，客户机可能必须带有两个或更多地理上相距较远的站点之间的、经由运营商网络20的连接。

以下将描述运营商网络20如何被设置为建立通过其转发所封装的以太网业务的连接。连接可能被定义为在网络内被配置为提供从源节点到一个或多个接收节点的数据传送的实体。如上所述，运营商网络20至少呈部分网状——即在所述网络的至少一些，优选地为全部节点之间通常存在多个可能路径。因此，如下所述，广播和以太网MAC地址自动学习功能应当至少部分被去激活，以在所述网络内安全地形成环路。在启动(或重启)时，常规交换以太网如同“经典”以太局域网(LAN)一样动作，即通过整个网络广播每个以太帧。因此，每个交换机在一个端口上接收以太网帧时，在其他每个端口处广播所述帧。在其他交换机接收所述帧时，该过程重复，从而将所述帧广播通过整个网络。

MAC地址自动学习功能被提供用于改进交换以太网络内的配置效率。以太网帧具有对应于其源和目的地以太网端口的源和目的地MAC地址。(此处，以太网端口表示借助至少一个MAC地址配置的终端系统。)当源交换机所发送出的以太网帧由中间或目的地以太网交换机接收时，所述接收交换机观察在哪个端口处接收所述帧，以及所述帧的源地址。然后，所述接收交换机构建用于后续帧交换的转发表。所述转发表将目的地地址映射到出口端口，并被通过使用所接收帧的源地址以及接收所述帧的入口端口而被得以建立。随后，所述网络建立实现以太网帧的有效交换的转发状态，而不再依赖广播。因此，可以看出，使用自动学习的常规交换以太网络必须被简单连接——即在网络的每个节点之间必须存在一个且仅有一个路径。如果在任何两个节点之间存在多个路径，则从源节点接收帧的入口端口不会是用以转发指向所述节点的后续业务的正确出口端口的指示符。在以太网交换机上的转发表内的不一致导致帧循环。此外，如果在网络的一部分内存在任何环路，则任何广播分组将被在所述环路内连续地复制，并且所述副本被在整个网络上转发，仅受到相关链路容量的限制。这不可避免导致网络的灾难性的故障。

在面向连接的以太网络内，以太网交换机并不使用自动学习来独立配置其转发表，而是使用以太网控制平面直接配置转发表。在一个可能实施例中，所述控制平面可能实际上是集中式网络管理系统，其完全了解整个网络的状态。在另一实施例中，所述控制平面可能是分布式功能。以下将描述所述以太网络的配置。图2示出了用于控制图1以太运营商网络的控制平面/传送平面体系结构的单元32a、34、34b、32b。ITU-T自动交换传送网络(ASTN)，有时被称作自动交换光学网络(ASON)可被用作控制平面。在ITU-T建议G.8080内提出了ASTN的一般体系结构技术规范。控制平面30包括对应于运营商网络20的每个以太网交换机22a、22b、24a、24b、26和28的多个连接控制器32a、32b、34a、34b、36和38。控制平面30可能在概念上被认为位于传送平面32之上，所述传送平面32包括运营商网络20的以太网交换机22a、22b、24a、24b、26和28。连接控制器(CC)是逻辑代理，每个逻辑代理对应于传送平面32内的对应以太网交换机(其代表ASTN术语中的交叉连接)。每个CC使用连接控制接口(CCI)信令(如图2虚线所示)控制其对应交换机的交换。CCI信令用于直接配置运营商网络20的以太网交换机22a、22b、24a、24b、26和28所使用的转发表。CC可使用网对网接口(NNI)在其之间通信。一般而言，CC将使用NNI信令，交换关于其操作状态和其通信链路的状态，尤其是容量的信息。可使用如今被称为Y.17ethOAM的ITU-T准备标准，或IEEE标准802.1ag方法，提供诸如心跳(heartbeat)、声脉冲(ping)和电路监控的其他控制平面功能。

尽管CC 32a、32b、34a和34b逻辑上与以太网交换机22a、22b、24a、24b分离，但读者应当理解的是，它们可实施在分布式控制平面模型中的相同物理节点内。此外，一个CC可控制向更集中控制平面模型移动的一个或多个以太网交换机。此外，NNI信令可在用于传送用户业务的相同通信链路上发生。

图2示出了控制平面30如何与传送平面32交互作用，以建立通过运营商网络20的点到点连接。一般而言，所述连接将是双向的，尽管这可被简单当作两个单向点到点连接的组合。对于建立连接的请求例如由监督网络管理节点(未显示)或分布式网络管理系统或功能生成，所述连接规定所需带宽，以及通过运营商网络20的明确路由。将考虑到所述运营商网络的拓扑、网络资源的操作状态、当前连接和未来的可能连接的带宽，根据常规路由协议确定所述明确路由。图2所示示例性连接所经过的路由跨过通信链路48上的以太网交换机22a、24a、24b和22b。由于所述连接与SONET/SDH轨迹具有许多相同质量，因此已为SONET/SDH轨迹管理研发的管理系统可能被重新用于管理本发明的连接——例如Nortel的光学网络管理器。优点在于，已使用SONET/SDH轨迹(trail)管理系统的运营商网络在部署本发明所建议的网络布置时，无需投资于新的管理系统。所述路由还可能是通过CC之间的直接NNI信令以自组织方式建立的。对于建立连接的请求首先被发送到CC 32a。在接收到所述请求时，CC 32a检查交换机22a和24a之间的通信链路是否具有足够容量来支持所需带宽。如果是，则其将连接建立请求消息50转发到CC 34a，所述连接建立请求消息50规定所需带宽和明确路由。然后，CC 34a检查交换机24a和24b之间的通信链路是否具有足够容量来支持所需带宽。该过程一直继续，直至连接建立消息请求50到达CC 32b。沿着所述路由，CC可任选预留其对应交换机和通信链路的带宽，以避免其中经由相同资源建立竞争连接的竞争情况。当连接建立请求消息50到达CC 32b时，如果沿着整个路径存在足够带宽来支持所需连接，则CC 32b将连接建立响应消息32发送回CC 34b、CC 34a，并最终发送到CC 32a。在连接建立响应消息52穿越CC时，每个CC将CCI信令54发送到其对应交换机，以配置每个交换机的转发表，从而建立用于建立所述连接所需的转发状态。

应当理解的是，用于如上所述通过运营商网络20建立连接的机制仅是示例性的，也可使用其他众所周知的机制。例如，所有接入控制可被在控制多个，在极端情况下为所有以太网交换机的集中CC内执行。在另一示范布置中，所述监督管理功能可能用于计算连接路由，同时执行必需的接入控制；这反过来会简化CC所执行的角色。另一实施例为，监督管理功能或CC咨询专门化和集中或分布式带宽管理器或策略判定功能，以执行接入控制。

一般而言，任何时候都存在通过运营商网络建立的几千或几万条连接。这些连接将共享所述运营商网络的物理资源——即交换机和通信链路。因此，每个交换机通常将具有任何时刻通过其建立的大量连接。然而，每个交换机必须能够根据正通过其发送业务的特定连接的明确路由要求来转发业务。类似的情况在于，所述运营商网络将需要从相同源节点建立多个连接、建立多个连接到相同目的地节点、既从相同源节点建立多个连接又建立多个连接到相同目的地节点。然而，为业务设计目的，后者连接可能需要通过在网络上物理距离遥远的路由建立。此外，这些路由可能需要在所述运营商网络内再次会聚和偏离。为了支持连接中的这种路由灵活性，需要每个交换机能够区别在不同连接内传播的数据并相应地转发。常规的交换以太网无法以这种方式区别数据流，因为常规以太网交换机仅基于将目的地地址映射到出口端口的转发表(通过自动学习得以建立)来转发业务。因此，常规以太网交换机将无法区别具有相同目的地地址的数据业务，尽管其可能与多个不同连接相关。

有多种方式将以太网交换机配置为识别属于通过所述网络的某一预计路径的业务。一种优选的方式是使用目的地地址和在帧内传递的VLAN标记的组合，这在2005年4月6日申请的未公开专利申请PCT/GB2005/001332内描述，这里引入作为参考。VLAN标记被在IEEE 802.1Q内定义，并通常用于识别所述业务所属于的LAN。此处，以不同方式使用VLAN标记，预计沿通过以太网络20的特定路径的业务被分配VLAN标记和目的地地址的唯一组合。每个以太网交换机都存储用于每个所配置的VLAN标记的独立转发表，所述VLAN标记充当对于转发表的映射(或索引)，并且每个转发表将目的地地址映射到出口端口。每个交换机中的转发表组提供从目的地地址和VLAN标记的组合到出口端口的映射。

根据优选实施例，VLAN标记仅在目的地地址的语境内有意义。这样，VLAN标记的分配逻辑上被定位到拥有所述目的地地址的节点，此处被称为目的地节点。因此，在请求新连接的地点，其目的地节点将会为所述连接分配VLAN标记，以与对应于此节点的目的地地址组合使用。所述VLAN标记将被这样分配，即使得到目的地地址的现有连接将不共享VLAN标记，其中所述现有连接的路由与新连接相交，并且随后与所述新连接相偏离。这使得在需要不同转发(在偏离点)的情况下，偏离连接的目的地地址/VLAN标记对是明显不同的。可对本文所述的分配施加另外的限制，以在网络内的被疏忽的部分路由迁移情况下，其中未知广播并未在所有用于连接的VLAN标记上完全禁用，改善路径逻辑行为。

图3示出了其中这种行为可用于在网络内路由业务的方式。连接76和77具有相同的源地址(边缘以太网交换机71-PE1)和目的地地址(边缘以太网交换机73-PE3)。然而，所述连接76和77横越的路由是不同的。尤其可以看出，在核心以太网交换机75中，连接76和77会聚然后立即偏离。除公共目的地地址之外，核心以太网交换机75能够基于其不同的VLAN标记，区别属于连接76的帧和属于连接77的帧(并相应转发它们)。因此，连接76中的数据业务具有VLAN标记2，例如，连接77中的数据业务具有VLAN标记1。属于不同连接的以太网帧之间的区别是根据目的地地址和VLAN标记的组合来实现的。每种不同可用于实现连接所需的不同转发。

图4示意性示出了根据本发明实施例的以太网交换机100。所述交换机100具有一组由交换机架构140互连的端口110-117。一个所述端口110被详细示出，每个端口都具有相同的结构。以太网端口是双向的，包括共享公共MAC地址的入口部分120和出口部分130。所述入口部分120具有连接到通信链路127的线路接口124。所述线路接口将呼入信号从在线路127上使用的格式转换为可由后续阶段使用的基带电子数字信号。一般而言，这包括接收和解调光信号，并根据用于传输的线路代码译码解调后的信号。对于每个帧而言，阶段125通过检查所述帧内的字段和所述帧的优先级，确定所述帧应当被发送到的交换机的目的地端口。在上面描述的优选方案中，这需要阶段125检查目的地地址字段，以及所述帧的VLAN标记字段。查阅表123被存储在所述端口的本地存储器内。阶段125通过使用目的地地址和VLAN标记来识别所述帧应当被发送到的端口，执行查阅操作。阶段125将所述帧发送到适当的缓存器125，在所述缓存器125中，在所述交换机架构将所述帧传送到所需目的地端口之前，对所述帧进行排队。一般而言，交换机传送固定大小的数据块(例如长度为80字节的信元)通过交换机架构，以最大化所述交换机的效率，并最小化交换机端口之间的阻塞，但这对于本发明并不重要，所述交换机可将任何技术用于交换机架构。在目的地端口的出口部分处，所述数据块在被发送到线路接口134之前，在缓存器131内重新组装。一般而言，这将包括借助线路代码编码所述数据帧，并将所述电子数字信号调制到光载波上。

每个端口都与负责在此端口处保持所述转发表123的端口控制器121相关。端口控制器121与交换机控制器102通信。端口控制器121基本上为“内务(housekeeping)”处理器，其响应于从交换机控制器102接收的指令，在所述端口处本地执行任务。交换机控制器102在所述控制器102的本地存储器内保持主转发表104，并经由信令接口105通信到连接控制器。在建立、改变(例如归因于业务管理操作)或断掉通过网络20的连接时，交换机控制器102从网络连接控制器接收指令，以在所述转发表104内增加或删除条目。在交换机控制器102处从网络管理系统接收的信息将通常参照物理地址，并将同时建立双向路径(即前向和返回路径)(即将到达端口X的具有目的地MAC_address 1和VLAN 1的帧转发到端口Y；将到达端口Y的具有目的地MAC address 2和VLAN 2的帧转发到端口X)。作为选择，所述交换机控制器102可以以更具符号性的地址形式接收信息，所述地址被在交换机100中分解为物理地址(例如确定在所述连接内涉及的准确端口)。每次对于表104的改变，交换机控制器102都确定所述改变所影响的端口，然后指令负责该端口的端口控制器进行改变。然后，端口控制器121更新在所述端口处本地保持的转发表123。可以看出，由于每个端口仅保持涉及该端口的连接的转发表，因此本地表的大小远小于非这种情况下所需的大小。这使得所述端口具有更小的存储器，从而降低了每个端口的成本。端口控制器121/存储器122与端口之间的相关可以是1∶1(即一个端口控制器121和存储器122用于每个双向端口，这允许高速存取在存储器122内保持的转发表123)，或其可是1∶N，其中N是端口卡上的端口集或端口子集。

以在每个端口处保持的转发表类型为例，以下表示在端口110处保持的转发表123部分：

目的地地址	VLAN标记	目的地端口
			节点22b	1	端口117
节点22b	2	端口114
			节点22c	1	端口115
节点22c	3	端口116

其中“目的地地址”字段将包括对应于节点22b或22c的以太网地址。在此实例中，到达端口110的具有被设置为“节点22b”的目的地地址字段和VLAN标记＝1的帧将被路由到所述交换机的目的地端口117，如图4的路径141所示。由于连接控制器控制通过网络20的路径，因此了解每个业务流将通过哪个交换机，以及所述业务流将到达和离开哪个端口。尽管以上转发表内的每个条目仅列出一个目的地端口，但可将数据帧转发到多个目的地端口。表123不必存储任何用于未到达端口110的业务流的转发信息。业务通常包括反向流，其被示为通过交换机架构140的路径142。通过使用查找表153，将到达端口117的入口部分150的帧路由到端口110的出口部分130。在业务流在交换机处合并的情况下，相同的转发信息将被存储在与多个入口端口120相关的转发表123内。

在上述实施例中，每个端口都具有端口控制器121。然而，并非必须为每个端口提供端口控制器。在交换机提供每个外围卡的多个物理端口的情况下，每个卡具有端口/卡控制器——基本上为“内务”处理器——其与硬件通话并与交换机控制器通信。所述交换机控制器可准确规定端口/卡控制器将更新哪个端口。

为完整起见，图5示出了以太网帧的格式，以及目的地地址字段200(6字节)、源地址字段202(6字节)和VLAN标记字段204(2字节)的位置。

本发明并不仅限于上述实施例，可在并不背离本发明范围的情况下修改或变更。

Claims (15)

1.一种用于以太网络的以太网交换机，所述交换机包括：

一组用于接收数据帧的入口端口；

一组出口端口；

用于选择性互连所述入口和出口端口的交换机架构；

存储器，其与每个入口端口相关，用于存储转发信息，其中所述转发信息指示所述入口端口所接收的数据帧应当被转发到的一个或多个所述出口端口；

控制或管理接口，用于接收关于通过所述交换机已建立或将被建立的网络连接的信息；以及

交换机控制器，被设置为基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息被存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内，而并不存储在与所述网络连接将不会使用的第二入口端口相关的存储器内。

2.根据权利要求1的以太网交换机，其中所述交换机控制器被设置为基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息仅被存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内。

3.根据权利要求1的以太网交换机，其中所述存储在存储器内的转发信息包括：

预计将在所述入口端口以及所述数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口上接收到的数据帧的目的地网络地址和VLAN标记。

4.根据权利要求1的以太网交换机，其中所述转发信息包括：

预计将在所述入口端口以及所述数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口上接收到的数据帧的目的地网络地址以及IEEE 802.1Q字段和MPLS标签这两者中的至少一个。

5.根据权利要求1的以太网交换机，其中每个入口端口都具有端口控制器，所述端口控制器被设置为接收所选择的转发信息，并在与所述入口端口相关的存储器内更新所述转发信息。

6.一种以太网络，其包括根据权利要求1的多个以太网交换机。

7.一种用于以太网络的以太网交换机的端口卡，在所述以太网络中可通过所述交换机建立网络连接，所述交换机包括一组端口卡，每个端口卡包括：

用于接收数据帧的入口端口；以及

用于存储转发信息的存储器，其中所述转发信息指示所述交换机中的所述入口端口接收的数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口；

其中所述存储在存储器内的转发信息仅与使用所述入口端口的网络连接相关。

8.根据权利要求7的端口卡，其包括多个入口端口。

9.根据权利要求8的端口卡，其中所述多个入口端口共享同一个存储器。

10.一种用于控制以太网络中以太网交换机的入口端口的方法，所述交换机包括一组用于接收数据帧的入口端口、一组出口端口、被设置为接收关于通过所述网络的连接的信息的交换机控制器，其中每个所述入口端口都具有用于存储转发信息的存储器，所述转发信息指示所述入口端口所接收的数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口，所述方法包括：

经由所述入口端口，从所述交换机控制器接收用于已被建立或者将被建立的网络连接的转发信息；以及

为所述入口端口更新所述存储器内的转发信息，其中基于所述网络连接是否将使用所述入口端口来接收所述转发信息。

11.一种用于控制以太网络中以太网交换机的方法，所述交换机包括一组用于接收数据帧的入口端口、一组出口端口，每个所述入口端口都具有与其相关的用于存储转发信息的存储器，所述转发信息指示所述入口端口接收的数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口，所述方法包括：

接收关于通过所述交换机已建立或者将被建立的网络连接的信息；以及

基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内，而并不存储在与所述网络连接将不会使用的第二入口端口相关的存储器内。

12.根据权利要求11的方法，用于基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息仅存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内。

13.一种在以太网交换机的入口端口处管理转发信息的方法，所述交换机包括一组用于接收数据帧的入口端口、一组出口端口、与每个入口端口相关的用于存储转发信息的存储器，所述转发信息指示所述入口端口接收的数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口，所述方法包括：

借助控制或管理接口，接收关于通过所述交换机建立或将建立的网络连接的信息；以及

基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内，而并不存储在与所述网络连接将不会使用的第二入口端口相关的存储器内。

14.根据权利要求13的方法，用于基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息仅存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内。

15.一种在以太网交换机的入口端口处管理转发信息的设备，所述交换机包括一组用于接收数据帧的入口端口、一组出口端口、与每个入口端口相关的用于存储转发信息的存储器，所述转发信息指示所述入口端口接收的数据帧应当被转发到的一个或多个出口端口，所述设备包括：

用于借助控制或管理接口，接收关于通过所述交换机建立或将建立的网络连接的信息的装置；以及

用于基于所述接收的关于网络连接的信息，使转发信息存储在与所述网络连接将使用的第一入口端口相关的存储器内，而并不存储在与所述网络连接将不会使用的第二入口端口相关的存储器内的装置。

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