CN101170478B - Mac(媒体存取控制)穿隧和控制以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电信系统，其包括第一装置，所述第一装置具有多个接口，其中每一接口具有唯一MAC地址，所述第一装置使用所述MAC地址来转发帧。所述系统包括至少一个与所述第一装置通信的桥接器。所述系统包括第二装置，所述第二装置通过所述桥接器与所述第一装置通信且具有多个接口，其中每一接口具有唯一MAC地址，所述第一装置使用所述第二装置的第一接口的唯一MAC地址将帧转发到所述第二装置的所述多个接口中的所述第一接口。本发明还提供一种通信方法。

Description

MAC(媒体存取控制)穿隧和控制以及方法

技术领域

本发明涉及在具有多个接口的使用唯一MAC地址的装置之间转发帧，其中每一接口具有唯一MAC地址。更具体地说，本发明涉及在具有多个接口的使用唯一MAC地址的装置之间转发帧，其中每一接口基于远侧MAC地址而具有唯一MAC地址。

背景技术

当前技术解决方案包括802.1Q(VLAN)、IEEE 802.lah(提供商骨干网桥接)和802.1D桥接。

这些基本解决方案以低效利用可用链路而闻名——由于使用一个(或一个以上)STP(生成树协议)变型，其有效阻断端口(和相应链路)——使其变得不可用。

迄今为止所讨论的用以提供较好利用冗余链路的方式的方案包括：

MSTP：MSTP利用VLAN分组以导出相异生成树——其中一个或一个以上VLAN与每一生成树相关联，基于VLAN群组来“阻断”端口，且使对组成VLAN群组生成树的链路的选择伪随机化，以试图平衡链路上的VLAN业务分布。此方法所存在的一个问题是MSTP当前未界定一种用以基于每一VLAN上的所预期或观测的业务来对群组的VLAN分派或VLAN群组交迭和所有冗余链路选择进行加权的方式——因而，网络用户所接收的服务质量通常受随机选择中所使用的偶然因数而并非其似乎期待的服务质量的影响。

802.lah：802.lah是一种IEEE方案，其供服务提供商使用，基于提供商边缘到提供商边缘使用MAC-in-MAC穿隧来传递业务。此方法的限制包括这样的事实：802.lah未界定或描述如何界定并配置MAC-in-MAC隧道且因此如何建立并维持业务分配的机制。

PBT：PBT(提供商骨干网传输)是一种Nortel方案，其通过提供以下各项来扩展802.lah：1)用于建立802.lah隧道的方式和基础；以及2)用于建立并维持隧道以适应特定服务质量需要的方法。此方法所存在的问题包括这样的事实：经由基础设施桥接器的控制和转发要求所有此类桥接器支持所述机制。

GELS：GELS(GMPLS[通用多协议标签切换]控制的以太网标签切换)是一种方案(从若干来源带到IETF)。其建议使用GMPLS控制平面来建立多个生成树与局部802.1Q类滤波数据库的组合的等效物。迄今为止所论述的本质机制将使用信令来在每一GELS顺应且GMPLS控制的以太网开关处编程转发条目，其中VLAN标签和目的地MAC两者用作用于创建/寻找每一转发条目的关键(信令中和转发中)。GELS的最重要问题是其在这点处在很大程度上是不明确的——包括(尤其)如何在信令之前确定路径集合(是通过集中计算还是分布式计算)以及此类确定如何影响服务质量供应。次要问题在于当前似乎是以太网转发域内的所有以太网转发装置均必须是GELS顺应的。

TRILL：TRILL(经由大量链路的透明互连)是一种IETF方案，其组合802.1D以及802.1Q和IS-IS或OSPF路由以使用SPF(最短路径优先)路由机制来确定最佳转发路径(与任何STP变型无关)。此项努力的主要目的是界定可伸缩的——基于SPF——以太网转发方法以用于大型企业中。此项努力中的当前方案集中于在最小配置、以太网封装中以太网+SHIM的使用，以及基于链路利用率、VLAN和(很大程度上IP[因特网协议]特定的)多播群组转发的转发优化。因为此项努力当前针对于企业使用，所以方案不包括(但也不排除)使用信令或协商过程来在除SPF路由以外的基础上确定路径选择。

如上陈述，MSTP可容易导致以太网业务的(可能病态地)不公平分配。

802.lah解决较宽广问题空间，从而实现——但不建议——针对业务分配和服务质量问题的特定解决方案。

PBT和GELS两者主张提供一种针对带宽分配问题的可能解决方案——通过使用信令——但要求普遍使用所选择的特定解决方案。

TRILL提供这样一种解决方案，其提供路径使用优化，且可用于大型企业的增量置换/部署策略——但不直接允许基于服务质量期望来修改对链路的业务分派。

作为背景技术的一部分，802.lah是从802.1Q导出的(且包括802.1 Q)——因为802.1Q是从802.1D导出的(且包括802.1D)。PBT是对802.lah的扩展或建议扩展。GELS是与802.1Q相关的但不同的方案，且可包括或不包括802.lah，因为其继续在IETF中发展。TRILL希望结合IS-IS来扩展802.1Q。

发明内容

本发明通过使用对IEEE方案802.lah的修改来扩展以上方案中的每一者。其保留继续与现有以太网设备的互用性的特征(类似于TRILL)，且同时提供一种可提供对业务分配的更细粒度控制的机制。

本发明涉及一种电线系统。所述系统包含第一装置，所述第一装置具有多个接口，其中每一接口具有唯一MAC地址，所述第一装置使用所述MAC地址来转发帧。所述系统包含至少一个与所述第一装置通信的桥接器。所述系统包含第二装置，所述第二装置通过所述桥接器与第一装置通信且具有多个接口，其中每一接口具有唯一MAC地址，所述第一装置使用第二装置的第一接口的唯一MAC地址向第二装置的多个接口中的第一接口转发帧。

本发明涉及一种通信方法。所述方法包含以下步骤：使用第二装置的第一接口的唯一MAC地址由具有多个接口(其中每一接口具有唯一MAC地址)的第一装置向第二装置的多个接口(其中每一接口具有唯一MAC地址)中的第一接口转发帧，所述第二装置通过桥接器与第一装置通信。存在这样的步骤：在第二装置的第一接口处接收所述帧。

附图说明

在附图中，说明本发明的优选实施例和实践本发明的优选方法，其中：

图1是本发明的穿隧扩展的方框图。

图2是关于本发明的网络的方框图。

具体实施方式

现参看图式，其中在所述若干视图中相同参考标号始终指代类似或相同部分，且更特别参看其图1，其展示电信系统10。所述系统10包含第一装置12，其具有多个接口，其中每一接口具有唯一MAC地址，所述第一装置12使用所述MAC地址来转发帧。系统10包含至少一个与所述第一装置12通信的桥接器16。系统10包含第二装置18，其通过所述桥接器16与第一装置12通信且具有多个接口，其中每一接口具有唯一MAC地址。第一装置12使用第二装置18的第一接口14的唯一MAC地址向第二装置18的多个接口中的第一接口14转发帧。

优选地，系统10包括第一终端站将20和第二终端站22，且其中至少第一装置12的多个接口中具有唯一MAC地址的第二接口24与第一终端站20通信，且至少第二装置18的多个接口中具有唯一MAC地址的第二接口24与第二终端站22通信。系统10优选地包括第一装置12的多个接口中的第三接口26，其通过桥接器16与第二装置18的多个接口中的第三接口26通信。优选地，第一装置12使用第二装置1 8的第二接口24的唯一MAC地址通过第二装置18与第二终端站22通信。

当第一装置12从第一终端站20接收待转发到第二终端站22的帧时，第一装置12优选地用第一装置12的第二接口24的唯一MAC地址和第二装置18的第二接口24的唯一MAC地址来封装所述帧，其中在所述第一装置12的第二接口24上第一装置12从第一终端站20接收帧。优选地，当第二装置18从第一装置12接收用于第二终端站22的帧时，第二装置18移除第一装置12的封装MAC地址，且将所述帧通过第二装置18的第二接口24转发到第二终端站22。

第一终端站20与第二终端站22之间的路径选择优选地基于远侧MAC地址。

优选地，桥接器16包括中间装置28，且路径选择的编程使用直接信令、受限式配置和一致性协商、受限式认知、启发式和/或算法控制应用程序(集中或分配式的)或TRILL——但具有以下例外：

在链路状态协议MAC路由广告中和在桥接器16的每一中间装置28处的相应转发条目中，隧道封装以太网目的地MAC地址在所有情况下都会是第二装置18将在上面转发帧的接口的MAC地址；且

在存在多个最短路径的情况下，所选择的特定路径将取决于隧道封装目的地以太网MAC地址。

本发明涉及一种通信方法。所述方法包含以下步骤：使用第二装置18的第一接口14的唯一MAC地址由具有多个接口(其中每一接口具有唯一MAC地址)的第一装置12向第二装置18的多个接口(其中每一接口具有唯一MAC地址)中的第一接口14转发帧，所述第二装置18通过桥接器16与第一装置12通信。存在这样的步骤：在第二装置18的第一接口14处接收所述帧。

优选地，存在以下步骤：在第一装置12的多个接口中的与第一终端站20通信的具有唯一MAC地址的第二接口24处从第一终端站20接收帧。优选地，存在以下步骤：在第二终端站22处通过第二装置18的多个接口中的与第二终端站22通信的具有唯一MAC地址的第二接口24接收帧。优选地，存在以下步骤：使用第二装置18的第二接口24的唯一MAC地址由第一装置12通过桥接器16向第二目的地发送所述帧。

在发送步骤之前，优选地存在以下步骤：在第一装置12从第一终端站20接收待转发到第二终端站22的帧之后，由第一装置12用第一装置12的第二接口24的唯一MAC地址和第二装置18的第二接口24的唯一MAC地址来封装所述帧，其中在所述第一装置12的第二接口24上第一装置12从第一终端站20接收帧。优选地，在第二终端站22处接收帧的步骤之后，存在以下步骤：由第二装置18移除第一装置12的封装MAC地址且通过第二装置18的第二接口24将帧转发到第二终端站22。在封装步骤之前，优选地存在以下步骤：基于远侧MAC地址选择第一终端站20与第二终端站22之间的路径。

优选地，桥接器16包括中间装置28，且包括路径选择的编程步骤使用直接信令、受限式配置和一致性协商、受限式认知、启发式和/或算法控制应用程序(集中或分配式的)或TRILL——但具有以下例外：

在链路状态协议MAC路由广告中和在桥接器16的每一中间装置28处的相应转发条目中，隧道封装以太网目的地MAC地址在所有情况下都会是第二装置18将在上面转发帧的接口的MAC地址；且

在存在多个最短路径的情况下，所选择的特定路径将取决于隧道封装目的地以太网MAC地址。

在系统10中，在具有类似能力的装置之间使用信令协议。可使用任何信令协议——其提供可靠的传递机制。然而，出于简单起见，此描述假定使用类似于LDP的基于TCP的信令协议。使用信令协议以发现“协作”装置，可靠地维持MAC层可达性信息，并传送待在经修改MAC-in-MAC封装中使用的信息。

此外，系统10通过假定装置将经建构或配置为对于每一参与接口具有唯一MAC层地址且用于供向本地装置的特定接口进行转发使用的信令MAC-in-MAC封装的MAC地址是该接口的唯一MAC层地址来扩展802.lah(以引用方式并入本文中)。

举例来说，见图1。

图1展示由任意数目的桥接器16连接的两个装置(装置A和装置B)。普遍来说，装置A与B可由单一桥接器16连接，或可直接彼此连接。另外，可能存在任何任意数目的像这样彼此连接的装置。

图1中每一装置具有4个接口，其中每一装置上的1个接口用于连接所述两个装置——然而是间接地——且3个额外接口用于连接到任何任意数目的终端站。再次，普遍来说，每一装置上可有任何任意数目的一个或一个以上接口将其连接到其它装置，可有任何任意数目的0(零)个或多个接口连接到任何任意数目的MAC层终端站，或可有任何任意混合的接口，所述接口均将装置连接到其它装置以及任何任意数目的终端站。

在现有使用(尤其，802.lah)中，转发是基于稍经修改的桥接器模型——其中MAC-in-MAC封装基于单接口MAC层地址或连接所述两个装置的所述一个MAC层接口的地址(发送器-接收器对中的接收器的地址)。在系统10中，经信令通知且用于转发的MAC层地址是某一接口的地址，其中一旦接收装置接收到封装帧且移除MAC-in-MAC封装，便将经由所述接口转发所述封装帧。

作为特定例子，装置B可发现(借助于若干现有方式中的任一者)MAC层条目“X”退出其接口“B-1”。其信令通知装置A，“X”可使用接口“B-1”的MAC层目的地(在MAC-in-MAC穿隧封装中)来达到。

请注意，在信令此信息中，信令消息必须使用与其向装置A发送的帧的“源”地址相同的MAC层地址(对应于“B-1”)。这至少最初是需要的，以确保桥接器16(桥接器1到桥接器N)认识到在MAC层目的地地址是“B-1”时如何朝向装置B转发帧。

当装置A随后接收到其需要转发到“X”的帧时，其用在上面接收到所述帧的接口的MAC层“源”地址和来自先前信令的信息的“目的地”地址(同样，MAC层)(即，“B-1”)来封装所述帧。当装置B接收到MAC-in-MAC封装帧(使用先前在802.lah中定义的过程)时，其剥去外部MAC封装且在接收到的帧中所定址的接口(同样，“B-1”)上转发另外方面未经修改的帧。

再次，普遍来说，MAC层地址“X”和“B-1”两者均可以是6个八位位组(6字节)的MAC层地址与VLAN ID(如在802.1Q中定义，在802.lah中扩展)的组合。而且，可以类似方式获得并使用MAC层多播目的地地址，且传递将如在当前文献中定义(包括特别如TRILL中定义)，即使用“VLAN界定的”广播和多播。

多播、泛滥式未知目的地以及广播业务的处理如当前在802/以太网相关文献中定义。多播地址可达性的认知以任何数目的现有方式进行，例如在“ICMP调查”的相关文献中记录。

请注意，当终端站连接到两个或两个以上装置的接口(那些接口也用于连接所述装置)时，必须使本发明对于使用中的协议的恰当操作(以及所得网络)包括用于选择针对连接到共用接口的每一MAC层目的地而“指定”用于转发帧的单个装置的机制。

因为在此系统10中能够使得装置接收经定址到接收接口的帧(在如上描述那样“指定”本地装置的情况下)，所以装置不能丢弃此类帧。

另外，尽管可在此系统10中针对所述协议使用较高层，但信令所涉及的帧可能(或非常可能)是MAC层帧。因而，MAC帧可能能够由某一装置接收，其中外部(MAC-in-MAC封装)目的地和内部(后剥除)MAC层目的地地址两者是相同的(或相同的接口地址)本地装置。因为如果从本地装置接收到此类帧，则此类帧将不会返回到所述本地装置，所以每一装置必须检查内部MAC/VLAN目的地对应于其各自接口中任一者的地址。

举例来说，考虑由“入口”装置(A)和“出口”装置(K)以及所述入口与出口之间的多个路径组成的网络，如图2所示。理想结果是对于在A处接收的帧针对一些帧采用经由网络的一个路径(朝向K)且针对其它帧采用不同路径具有合理基础——如果只是出于利用多个路径的原因的话。

另外，考虑A与K之间具有多个路径的一个可能网络拓扑是由D、E、F、H和J组成的网络拓扑。使用符号X(p)<->Y(q)来指示装置X(经由接口p)连接到装置Y(经由接口q)，D、E、F、H和J如下连接到A和K：

A(2)<->D(1)

D(2)<->E(1)

D(3)<->F(1)

D(4)<->H(1)

E(3)<->J(2)

E(4)<->F(2)

F(3)<->J(1)

F(4)<->H(2)

H(3)<->J(4)

J(3)<->K(4)

另外，K具有可在上面转发从A接收到的帧的两个接口。它们是接口2和3。让我们假定，我们能(在不损失一般性的情况下)使用符号K-2和K-3来表示装置K的接口2和3的MAC地址。

为了使中间装置28可经编程以基于外部帧的MAC地址以不同方式进行转发成为重要的，必须存在路径的多样性以在作出转发决策时从中进行选择。在此以上情况下，路径由(D，E，J)、(D，F，J)、(D，H，J)组成——其中所述符号是在某一路径上访问的装置的简单列表，不包括入口和出口装置。

让我们进一步假定，装置K已经(直接或间接)附接到以太网终端站G-6、G-7、G-8和G-9的接口2以及以太网终端站P-4、P-5和P-6的接口3。

当原始以太网标头中的目的地对应于(举例来说)G-7(针对K-2)或(同样举例来说)P-5(针对K-3)时，装置A经编程(配置，通过协议或其它方式)以用MAC K-2或K-3作为外部(隧道)以太网封装中的目的地封装朝向装置K前进的帧。

装置D经类似编程以基于外部目的地以太网MAC地址经由装置E、F或H转发隧道封装帧。举例来说，D可经编程以针对K-2目的地经由E且针对K-3目的地经由F进行转发。在此情况下，所述选择确定装置E和F中所需的编程，所述装置现在需要具有转发信息以确保将从D接收到的隧道封装帧恰当地朝向K转发，在此情况下在所述两种情况中均经由J转发。

在当前以太网技术中，如果完全使用隧道封装，那么其将使用K-4作为目的地以太网MAC地址。因而，将在每一中间装置28处需要某种其它记号(例如VLAN“标签”或ID)，以实现针对各个帧的路径选择中的区别。此外，通过VLAN的多样性，将针对转发条目分组多个VLAN“标签”(例如，在多个生成树协议——MSTP中)，且形成群组的过程与特定拓扑或使用型式无关。

通过使用“远侧”MAC地址作为隧道目的地，业务可沿着自然边界分离，但仍然是按照目的地的(与按照VLAN的群组成对比)——从而提供用于控制路径选择过程的机会以恰当分配业务。

可使用若干方法来在每一中间站处建立路径选择的“编程”。最容易的实施方法是依赖于由操作员或管理应用程序进行的配置。该方法非常容易受配置错误的影响(特别是在直接手动/操作员配置的情况下)。

可使用的其它方法将包括直接信令、受限式配置和一致性协商(类似于生成树协议)、受限式“认知”(作为对于许多当前VLAN桥接器实施发案的桥接器16认知的一部分)、启发式和/或算法控制应用程序(集中或分配式的)。

举例来说，将被称为“优选实施例”——路径选择信息的确定将如在TRILL中定义——但其中具有以下例外：·在链路状态协议“MAC路由”广告中和在每一中间装置28处的相应转发条目中，隧道封装以太网目的地MAC地址在所有情况下都会是出口装置(在实例中为K)将在上面转发帧的接口的MAC地址，以及·在存在多个最短路径的情况下(如在实例性网络中)，所选择的特定路径将取决于隧道封装目的地以太网MAC地址。

在图2方面，能够从所述两者中移除装置J(作为简化)，但不能移除装置D。这是因为——如果装置A正在作出类似转发决策，那么其不会必须基于隧道封装以太网目的地MAC地址，因为A具有对原始封装的直接可见性。然而，如果需要互逆业务，例如在G-7和G-1处开始，那么在图2中必须存在J。

图2中存在但上文未论述的是额外装置C和M以及额外的以太网终端点附件和装置接口。这些对于展示基于“远侧”MAC地址的路径选择过程如何可区别于专门基于VLAN“标签”的路径选择来说是必要的。

虽然已经在前述实施例中出于说明目的详细描述了本发明，但应了解此类细节仅出于说明目的，且除了可在所附权利要求书中对此类细节进行描述以外，还可在不脱离本发明精神和范围的情况下由所属领域的技术人员在所述细节中作出变化。

Claims (9)

1.一种电信系统，其包含：

第一装置，其具有多个接口，其中每一接口具有唯一MAC地址，所述第一装置使用所述MAC地址来转发帧；

至少一个与所述第一装置通信的桥接器；

第二装置，其通过所述桥接器与所述第一装置通信且具有多个接口，其中每一接口具有唯一MAC地址，所述第一装置使用所述第二装置的第一接口的所述唯一MAC地址将帧转发到所述第二装置的所述多个接口中的所述第一接口；

第一终端站和第二终端站，其中所述第一装置的所述多个接口中的具有唯一MAC地址的第二接口与所述第一终端站通信，且所述第二装置的所述多个接口中的具有唯一MAC地址的第二接口与所述第二终端站通信；

所述第一装置的所述多个接口中的第三接口，所述第三接口通过所述桥接器与所述第二装置的所述多个接口中的第三接口通信；

其中当所述第一装置从所述第一终端站接收待转发到所述第二终端站的帧时，所述第一装置用所述第一装置的所述第二接口的所述唯一MAC地址和所述第二装置的所述第二接口的所述唯一MAC地址来封装所述帧，其中在所述第一装置的所述第二接口上所述第一装置从所述第一终端站接收所述帧。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一装置使用所述第二装置的所述第二接口的所述唯一MAC地址通过所述第二装置与所述第二终端站通信。

3.根据权利要求1所述的系统，其中当所述第二装置从所述第一装置接收所述用于所述第二终端站的帧时，所述第二装置移除所述第一装置的所述封装MAC地址，且通过所述第二装置的所述第二接口将所述帧转发到所述第二终端站。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一终端站与所述第二终端站之间的路径选择是基于远侧MAC地址。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述桥接器包括中间装置，且所述路径选择的编程使用直接信令、受限式配置和一致性协商、受限式认知、启发式和/或算法控制集中或分配式的应用程序或TRILL——但具有以下例外：

在链路状态协议MAC路由广告中和在所述桥接器的每一中间装置处的相应转发条目中，隧道封装以太网目的地MAC地址在所有情况下都会是所述第二装置将在上面转发所述帧的接口的MAC地址；且

在存在多个最短路径的情况下，所选择的特定路径将取决于所述隧道封装目的地以太网MAC地址。

6.一种通信方法，其包含以下步骤：

由具有多个接口——其中每一接口具有唯一MAC地址——的第一装置使用第二装置的第一接口的唯一MAC地址向所述第二装置的多个接口——其中每一接口具有唯一MAC地址——中的所述第一接口转发帧，所述第二装置通过桥接器与所述第一装置通信；

在所述第二装置的所述第一接口处接收所述帧；

在所述第一装置的所述多个接口中与第一终端站通信的具有唯一MAC地址的第二接口处从所述第一终端站接收所述帧；

在第二终端站处通过所述第二装置的所述多个接口中与所述第二终端站通信的具有唯一MAC地址的第二接口接收所述帧；

在所述第一装置从所述第一终端站接收所述待转发到所述第二终端站的帧之后，由所述第一装置用所述第一装置的所述第二接口的所述唯一MAC地址和所述第二装置的所述第二接口的所述唯一MAC地址来封装所述帧，其中在所述第一装置的所述第二接口上所述第一装置从所述第一终端站接收所述帧；以及由所述第一装置使用所述第二装置的所述第二接口的所述唯一MAC地址通过所述桥接器向所述第二装置发送所述帧。

7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第二终端站处接收所述帧的步骤之后，存在以下步骤：由所述第二装置移除所述第一装置的所述封装MAC地址且通过所述第二装置的所述第二接口将所述帧转发到所述第二终端站。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述封装步骤之前，存在以下步骤：基于远侧MAC地址选择所述第一终端站与所述第二终端站之间的路径。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述桥接器包括中间装置，且该方法的路径选择的编程步骤使用直接信令、受限式配置和一致性协商、受限式认知、启发式和/或算法控制集中或分配式的应用程序或TRILL——但具有以下例外：

在链路状态协议MAC路由广告中和在所述桥接器的每一中间装置处的相应转发条目中，隧道封装以太网目的地MAC地址在所有情况下都会是所述第二装置将在上面转发所述帧的接口的MAC地址；且

在存在多个最短路径的情况下，所选择的特定路径将取决于所述隧道封装目的地以太网MAC地址。

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