CN101222409B - 点到点链路和共享链路的桥接系统及方法 - Google Patents

点到点链路和共享链路的桥接系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种点到点链路和共享链路的桥接系统，包括：一个或多个远端设备和一个或多个计算机，其中，还包括：桥接装置，通过传输设备与远端设备进行点到点链路的连接，并通过以太网络与计算机进行共享链路的连接。本发明还公开了点到点链路和共享链路的桥接的方法。通过本发明，通过点到点链路与共享链路的桥接装置，实现了点到点链路上的远端设备和共享链路上的计算机之间的IP协议安全可靠传输，有效利用了现有的E1/T1点到点链路资源，同时降低了维护和投资成本。

Description

点到点链路和共享链路的桥接系统及方法
技术领域
本发明涉及计算机网络通信领域，更具体地，涉及点到点链路与共享链路间的网际协议转发的桥接装置和在此基础上网际协议转发的实现方法。
背景技术
综合接入设备(Multi-Service Access Node，MSAN)和综合接入网关(Multi-Service Access Gate，MSAG)是同时提供语音业务和数据业务的下一代的接入网设备，其网络管理通常是基于网际协议(Internet Protocol，IP)标准的简单网络管理协议(Simple Networkmanagement Protocol，SNMP)，传统的接入网设备是纯语音业务的系统，其网络管理的往往是基于非标准的自定义协议。
因为传统的纯语音业务的接入设备与MSAN/MSAG的网管管理协议不统一，通常不支持传统的纯语音业务的接入设备与MSAN/MSAG混合组网，而是采用传统接入设备和MSAN/MSAG分开组网，或者将传统接入设备替换为MSAN/MSAG设备，替换设备显然会大量增加维护和投资成本。
目前电信领域数据业务正在蓬勃发展，但最主要的应用仍然是传统的语音业务，语音业务主要是基于时分复用系统(Time DivisionMultiplex，TDM)组网的，物理上通过传输系统提供的E1/T1接口将各远端接入设备连接起来。
数据业务主要是基于以太网的，网络管理主要采用简单网络管理协议，简单网络管理协议信息和数据业务信息通常是在同一个以太网上传输的，众所周知，以太网基于共享介质容易受到病毒感染或恶意攻击，这样网络管理信息的安全性就无法得到有效的保证。另外，需要为以太网上的每个远端设备分配一个公有的媒体访问控制(Media Access Control，MAC)地址，由于电信设备通常具有主用和备用两块单板，分配和管理主用和备用单板的MAC地址增加了管理维护的复杂性。
如果将网络管理协议信息和宽带业务信息隔离在两套独立的以太网网络中，虽然可以保证网管管理协议信息的安全性，但铺设两套独立的以太网网络会大大增加设备的投资成本。
电信设备具有丰富的E1/T1资源，E1/T1是一种点到点、全双工的同轴传输介质。如果能利用现有的E1/T1资源传输SNMP协议，即可以保护电信运营商现有的投资，并且可以有效隔离网络管理信息流和业务信息流，保证了网管管理信息流的可靠传输，又可以使用SNMP协议支持传统纯窄带业务的接入网设备和综合接入网设备的混合组网，从而降低了维护和投资成本。
发明内容
考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于，提供了一种点到点链路和共享链路的桥接系统及方法。
根据本发明的点到点链路和共享链路的桥接系统，包括：一个或多个远端设备和一个或多个计算机，其中，还包括：桥接装置，通过传输设备与远端设备进行点到点链路的连接，并通过以太网络与计算机进行共享链路的连接。
此外，在该系统中，桥接装置包括：处理器、高级数据链路控制器、点到点芯片、和以太网控制器，其中，处理器通过总线与高级数据链路控制器和共享链路连接，并且高级数据链路控制器连接到点到点芯片。其中，桥接装置还包括：时分复用系统交换网，用于连接高级数据链路控制器与点到点芯片。
此外，在该系统中，远端设备包括：处理器、高级数据链路控制器、和点到点芯片，其中，处理器通过地址总线和数据总线与高级数据链路控制器连接，并且高级数据链路控制器与点到点芯片连接。同时远端设备还包括：时分复用系统交换网，用于连接高级数据链路控制器与点到点芯片。
此外，在该系统中，传输设备包括：共享链路交换网，用于对多个远端设备进行汇聚和交叉连接。
此外，在该系统中，点到点链路为E1/T1、HW链路或者串行接口，以及共享链路为以太网或者外设部件互联总线。
此外，在该系统中，点到点芯片为E1/T1、HW芯片或者串口芯片。
根据本发明的点到点链路和共享链路桥接的方法，包括：桥接装置从由远端设备发送的免费地址解析协议包中得到远端设备的公有IP地址和对应的点到点链路；桥接装置当接收到计算机发送的地址解析协议包时，获取地址解析协议包的目的IP地址，并将地址解析协议包的目的IP地址与远端设备的公有IP地址进行比较，如果比较结果相同，则向计算机发送地址解析协议应答包；计算机在接收到地址解析协议应答包之后，得到远端设备的IP地址对应的MAC地址为桥接装置的MAC地址，并向桥接装置发送IP包；以及桥接装置在接收到IP包之后，将IP包通过对应的点到点链路转发到远端设备，以建立在计算机和远端设备之间的IP通道。
此外，在该方法中，在免费地址解析协议包中，源IP地址为远端设备自身公有的IP地址，源MAC地址为任一缺省值。
此外，在该方法中，免费地址解析协议包通过点到点链路，经过传输设备的汇聚或交叉连接传输到桥接装置。
此外，在该方法中，在地址解析协议应答包中，源MAC地址为桥接装置自身公有的MAC地址，源IP地址为远端设备的公有IP地址。
此外，在该方法中，在IP包中，源MAC地址为计算机自身公有的MAC地址，源IP地址为计算机自身公有的IP地址，目的MAC地址为桥接装置的公有MAC地址，以及目的IP地址为远端设备的公有IP地址。
通过本发明的上述方面，通过点到点链路与共享链路的桥接装置，实现了点到点链路上的远端设备和共享链路上的计算机之间的IP协议安全可靠传输，有效利用了现有的E1/T1点到点链路资源，同时降低了维护和投资成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是示出了根据本发明实施例的点到点链路和共享链路的桥接系统的结构示意图；
图2是示出了根据本发明实施例的点到点链路和共享链路的桥接方法的流程图；
图3是示出了根据本发明实施例的硬件实现原理图；以及
图4是示出了根据本发明实施例的点到点链路上的远端设备与共享链路上的计算机之间的IP协议转发的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是示出了根据本发明实施例的点到点链路和共享链路的桥接系统的结构示意图。
如图1所示，包括：一个或多个远端设备和一个或多个计算机，其中，还包括：桥接装置，通过传输设备与远端设备进行点到点链路的连接，并通过以太网络与计算机进行共享链路的连接。
此外，在该系统中，桥接装置包括：处理器、高级数据链路控制器、点到点芯片、和以太网控制器，其中，处理器通过总线与高级数据链路控制器和共享链路连接，并且高级数据链路控制器连接到点到点芯片。其中，桥接装置还包括：时分复用系统交换网，用于连接高级数据链路控制器与点到点芯片。
此外，在该系统中，远端设备包括：处理器、高级数据链路控制器、和点到点芯片，其中，处理器通过地址总线和数据总线与高级数据链路控制器连接，并且高级数据链路控制器与点到点芯片连接。同时远端设备还包括：时分复用系统交换网，用于连接高级数据链路控制器与点到点芯片。
此外，在该系统中，传输设备包括：共享链路交换网，用于对多个远端设备进行汇聚和交叉连接。
此外，在该系统中，点到点链路为E1/T1、HW链路或者串行接口，以及共享链路为以太网或者外设部件互联总线。
此外，在该系统中，点到点芯片为E1/T1、HW芯片或者串口芯片。
图2是示出了根据本发明实施例的点到点链路和共享链路的桥接方法的流程图。
如图2所示，包括：步骤S202，桥接装置从由远端设备发送的免费地址解析协议包中得到远端设备的公有IP地址和对应的点到点链路；步骤S204，桥接装置当接收到计算机发送的地址解析协议包时，获取地址解析协议包的目的IP地址，并将地址解析协议包的目的IP地址与远端设备的公有IP地址进行比较，如果比较结果相同，则向计算机发送地址解析协议应答包；步骤S206，计算机在接收到地址解析协议应答包之后，得到远端设备的IP地址对应的MAC地址为桥接装置的MAC地址，并向桥接装置发送IP包；以及步骤S208，桥接装置在接收到IP包之后，将IP包通过对应的点到点链路转发到远端设备，以建立在计算机和远端设备之间的IP通道。
此外，在该方法中，在免费地址解析协议包中，源IP地址为远端设备自身公有的IP地址，源MAC地址为任一缺省值。
此外，在该方法中，免费地址解析协议包通过点到点链路，经过传输设备的汇聚或交叉连接传输到桥接装置。
此外，在该方法中，在地址解析协议应答包中，源MAC地址为桥接装置自身公有的MAC地址，源IP地址为远端设备的公有IP地址。
此外，在该方法中，在IP包中，源MAC地址为计算机自身公有的MAC地址，源IP地址为计算机自身公有的IP地址，目的MAC地址为桥接装置的公有MAC地址，以及目的IP地址为远端设备的公有IP地址。
图3是示出了根据本发明实施例的硬件实现原理图。
在图3中，桥接装置包括桥接系统100、远端系统200、传输系统300、以太网络400和计算机500，尽管本图中只提供了一个远端系统200、传输系统300、以太网络400和计算机系统500，但是系统中还可以存在更多的远端系统200、传输系统300、以太网络400和计算机系统500。
桥接系统100中包含处理器(Central Processing Unit，CPU)110、高级数据链路控制器(High-Level Data Link Control，HDLC)120、TDM交换网130、E1/T1 140、和以太网控制器150。CPU 110通过地址、数据总线和控制信号连接HDLC控制器120和以太网控制器140，HDLC控制器120经过TDM交换网络130和E1/T1芯片140相连。
远端系统200中包含处理器CPU 210、HDLC控制器220、TDM交换网230和E1/T1 240。CPU 210通过地址、数据总线和控制信号连接HDLC控制器220，HDLC控制器220经过TDM交换网络230和E1/T1芯片240相连。
桥接系统100和远端系统200之间的E1/T1接口经过传输系统300相连，传输系统包括TDM交换网络310可以对多个远端系统进行汇聚和交叉连接。
桥接系统100的以太网控制器150经过以太网络400和计算机500的以太网控制器520相连。
本实例中只包含了E1/T1链路，但并不局限在E1/T1链路，也可以包含其它的点到点链路，例如HW链路、串口等。以太网也可以是其它的共享链路，例如外设部件互连(Peripheral ComponentInterconnect Special Interest Group，PCI)总线等。
本实施例中某些处理器例如美国飞思卡尔(Freescale)公司的MPC8260系列的CPU内部集成了多通道HDLC控制器(Multi-Channel Controller，MCC)和快速以太网控制器(FastEthernet Controller，FCC)，其中MCC支持超通道功能可以在几个时隙组成的逻辑通道上实现N*64bps的传输。
本实施例中可以使用可编程器件如FPGA、CPLD实现TDM交换网络130/230/330的TDM交换功能或桥接系统110的桥接功能。
本实施例中部分功能可以省略，例如桥接装置100、远端系统200或传输系统300的TDM交换网可以省略。
本实施例中部分功能还可以合并，例如桥接装置100可以作为一个接口卡插入计算机系统中，这样计算机500就同时承担了桥接装置100的功能。
图4是示出了根据本发明实施例的点到点链路上的远端设备与共享链路上的计算机之间的IP协议转发的流程图。
如图4所示，在本发明装置基础上对本实例中点到点E1/T1链路与共享链路以太网的桥接设备的几个主要流程作进一步的描述。
流程图之前，桥接系统100、远端系统200、传输系统300、以太网络400和计算机500的物理连接已完成并且已启动，远端系统200经过传输系统300、桥接系统100和以太网络400与计算机系统500之间进行IP通讯包括以下步骤：
步骤S402，远端系统200的CPU 210向HDLC控制器220的某个逻辑通道发送源IP地址为自身公有的IP地址、源MAC地址可以任意缺省值的免费地址解析协议(Address Request Protocol，ARP)包；
步骤S404，远端系统200发送的免费ARP包经过传输系统300到达桥接系统100，桥接系统从收到的免费ARP包中学习到远端系统200的IP地址和相应的E1/T1端口号及相应的时隙。
步骤S406，计算机500发送目的IP地址为远端系统200的ARP包。
步骤S408，桥接系统100的网口接收到目的IP地址为远端系统200的ARP包后，学习到计算机500的IP地址和MAC地址，同时发现该ARP包的目的IP地址为自己学习到的远端系统200的IP地址，就发送源MAC地址为自身的MAC地址、源IP地址为远端系统200的IP地址ARP应答包。
步骤S410，计算机系统500的网口接收到源MAC地址为桥接系统100的MAC地址、源IP地址为远端系统200的IP地址的ARP应答包后，就学习到远端系统200的IP地址对应的MAC地址为桥接系统100的MAC地址。
步骤S412，计算机系统500发送源MAC为自身MAC地址、源IP地址为自身IP地址、目的MAC地址为桥接系统100的MAC地址、目的IP地址为远端系统200的IP地址的IP包。
步骤S414，桥接系统100收到计算机100发送的目的IP地址为远端系统200的IP包后，桥接系统100转发该IP包到远端系统200对应的E1/T1链路上。
步骤S416，远端系统200收到桥接系统100转发的源IP为计算机系统500的IP包后，远端系统200也就学习到了计算机系统500的IP地址对应的MAC地址。
步骤S418，远端系统200通过E1/T1接口发送目的IP地址为计算机系统500的IP包。
步骤S420，桥接系统100从E1/T1接口接收目的IP地址为计算机系统500的IP包后，修改源MAC地址为自身的MAC地址，并通过网口转发给计算机系统500。
步骤S422，计算机系统500收到桥接系统100转发的远端系统200的IP包。
步骤S424，远端系统200向E1/T1接口发送目的IP为计算机系统500的ARP包。
步骤S426，桥接系统100收到远端系统200发送的ARP包，将源MAC改为自身并通过网口转发出去。
步骤S428，计算机系统500收到桥接系统转发的目的IP为自身的ARP包，向桥接系统发送目的IP为远端系统200的ARP应答包。
步骤S430，桥接系统收到计算机系统500发送的目的IP为远端系统200的ARP应答包后，学习计算机系统500的IP地址对应的MAC地址，并通过E1/T1接口转发给远端系统200。
步骤S432，远端系统200从E1/T1接口收到桥接系统转发的计算机系统500发送的ARP应答包，学习到计算机系统500的IP地址对应的MAC地址。
如上所述，除桥接装置100是新增设备外，远端系统200、传输系统300、以太网络400和计算机系统500都是现有的资源，有效地保护了现有投资。桥接系统100实现的硬件和软件功能较为简单，开发实现和维护较为容易。在点到点链路上只传输ARP和IP包，有效提高了点到点链路的带宽利用率，点到点链路保证了远端系统200和计算机系统500之间的安全可靠传输。
同时，因为远端设备200省略了点到点链路的MAC地址分配和管理，减少了维护成本。
此外，上面的实例描述中只涉及远端系统200和计算机系统500之间的IP通讯，但本发明并不限于此，例如多个远端系统200之间也可以通过桥接装置进行IP通讯。此外，IP包也可以是其它格式的数据包。
综上所述，通过本发明，通过点到点链路与共享链路的桥接装置，实现了点到点链路上的远端设备和共享链路上的计算机之间的IP协议安全可靠传输，有效利用了现有的E1/T1点到点链路资源，同时降低了维护和投资成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用桥接系统实现点到点链路和共享链路桥接的方法，所述桥接系统包括：一个或多个远端设备，一个或多个计算机和桥接装置，其中，所述桥接装置通过传输设备与所述远端设备进行点到点链路的连接，并通过以太网络与所述计算机进行共享链路的连接，其特征在于，包括：
桥接装置从由远端设备发送的免费地址解析协议包中得到所述远端设备的公有IP地址和对应的点到点链路；
所述桥接装置当接收到计算机发送的地址解析协议包时，获取所述地址解析协议包的目的IP地址，并将所述地址解析协议包的目的IP地址与所述远端设备的公有IP地址进行比较，如果比较结果相同，则向所述计算机发送地址解析协议应答包；
所述计算机在接收到所述地址解析协议应答包之后，得到所述远端设备的IP地址对应的MAC地址为所述桥接装置的MAC地址，并向所述桥接装置发送IP包；以及
所述桥接装置在接收到所述IP包之后，将所述IP包通过对应的点到点链路转发到所述远端设备，以建立在所述计算机和所述远端设备之间的IP通道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述免费地址解析协议包中，源IP地址为所述远端设备自身公有的IP地址，源MAC地址为任一缺省值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述免费地址解析协议包通过点到点链路，经过传输设备的汇聚或交叉连接传输到所述桥接装置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述地址解析协议应答包中，源MAC地址为所述桥接装置自身公有的MAC地址，源IP地址为所述远端设备的公有IP地址。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述IP包中，源MAC地址为所述计算机自身公有的MAC地址，源IP地址为所述计算机自身公有的IP地址，目的MAC地址为所述桥接装置的公有MAC地址，以及目的IP地址为所述远端设备的公有IP地址。
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