CN101283550A - 具有虚拟端口的数据通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有多个输入/输出端口、第一组和第二组交换单元的数据通信系统。每个交换单元具有多个输入/输出接口，其中第一组中的每个交换单元的多个输入/输出接口中的至少一个形成所述通信系统的一个输入/输出端口，第一组中的每个交换单元的至少一个其它输入/输出接口通过一个通信链路连接到第二组中的交换单元之一的一个输入/输出接口，从而形成具有至少一个环路的网络。所述网络被逻辑分割成至少两个虚拟子网络，每个虚拟子网络形成一个生成树。第一组中的每个交换单元被配置为把到达一个特定输入/输出端口的输入数据分组分配给所述至少两个虚拟子网络中的一个预定的虚拟子网络。本发明的一个优点是可以在不同的计算环境中透明地使用经过学习的数据通信设备的能力，而不需要改变任何外部设备。

Description

具有虚拟端口的数据通信系统和方法
技术领域
本发明涉及数据通信系统，尤其涉及具有多个交换单元以及数据链路的数据通信系统，所述数据链路形成了具有至少一个环路的网络，其中该网络被逻辑划分成至少两个虚拟子网络，每个子网络构成一个生成树。更具体地说，本发明涉及以太网环境中的互联网络结构。
背景技术
以太网正在成为最近城域网和集群网络配置的优选组网技术。规模经济、便于提供服务、高带宽、高带宽、便于与LAN的互联以及可扩展性是以太网处于优先地位的突出原因。
尽管以太网是城域网和集群网络的优选技术，但其具有某些严重缺陷。主要的是，在以太网中基于生成树的交换机制利用N个交换网络中的最多N-1个链路。这种有限的利用产生了负载的不平衡，从性能的角度来说，这在MAN和集群网络中是不现实的。
Sharma等的“Viking：A Multi-Spanning-Tree Ethernet Architecture forMetropolitan Area and Cluster Networks”，IEEE INFOCOM 2004，提出了一种解决上述问题的名为“Viking”的系统。Viking系统的核心思想是结合VLAN技术使用多个生成树，从而通过利用多个冗余链路最大化网络的整体吞吐量性能。此外，通过提供在检测到故障后把受感染的通信转移到替代路径的机制，Viking提供了故障容忍特征。有效的是，Viking竭力为城域以太网和集群网络提供故障容忍数据流的工程解决方案。Viking依赖虚拟LAN技术选择合适的交换路径。VLAN通常用于简化网络管理，降低隔离成本并提高安全性。Viking不同于该传统范例，其使用基于标签的VLAN选择一对终端主机之间的所希望的交换路径。可以用作交换路径的所有路径都位于不同的生成树中。由于每个生成树实例对应于一个特定的VLAN，故VLAN的明确选择导致了与相应的生成树相关的交换路径的隐含选择。在故障情况下，终端主机仅仅需要在随后的帧中改变VLAN id从而选择替代的交换机路径。每个终端主机需要运行Viking节点控制器(VNC)模块，该模块在网络操作期间响应VLAN选择。
本发明的目的是提供一种在不同计算环境中具有改进的实用性的数据通信系统。
发明内容
通过根据独立权利要求的系统和方法实现了该目标。根据本发明，提供了一种数据通信系统，该系统具有多个输入/输出端口，用于处理到达第一输入/输出端口的要通过第二输入/输出端口输出的输入数据分组。本发明的系统包括第一组交换单元和第二组交换单元。每个交换单元具有多个输入/输出接口，其中第一组中的每个交换单元的多个输入/输出接口中的至少一个形成通信系统本身的输入/输出端口。另一方面，第一组中的每个交换单元的至少一个其它输入/输出接口通过通信链路连接到第二组中的交换单元之一的一个输入/输出接口，从而形成具有至少一个环路的网络。该网络被逻辑划分成至少两个虚拟子网络。根据本发明，第一组中的每个交换单元被配置为把到达一个特定输入/输出端口的输入数据分组分配给所述至少两个虚拟子网络中的一个预定的子网络。本发明的一个优点是可以在例如计算机集群等不同的计算机环境中透明地使用经过学习的数据通信设备，而不需要改变任何任意外部设备的能力。
在操作中，每个相应虚拟子网络的激活的网络单元形成了生成树拓扑。如上所述，本发明可以直接在以太网环境中实现。因此，对于每个虚拟子网络只允许使用生成树拓扑。这通常通过运行生成树协议来保证，生成树协议使构成环路的那些链路无效。因此，可以定义具有环路的虚拟子网络，其可以在网络起始阶段被清除。优选地，虚拟子网络已经被定义为不具有环路。这将有利于并加快网络的起始阶段的操作。此外，可以独立于生成树协议中使用的算法，保证在操作期间每个虚拟子网络的哪个部分是激活的。
数据通信系统的输入/输出端口是发送和接收数据的基本接口。输入/输出端口用于把本发明的数据通信系统连接到计算机网络或者例如个人计算机、服务器计算机、主机等的单个计算设备。换言之，该通信系统把附加到单个输入/输出端口的网络和/或计算设备相互连接起来。
为了获得高带宽，可以通过数据通信系统内的不同物理通信路径从另一输入/输出端口到达每个输入/输出端口。优选地，通信系统的内部结构被配置为具有全双向分段带宽。
该数据通信系统处理数据分组。数据分组是包含必要地址的用户数据和所附加的用于允许网络把数据传送到正确的目的地的管理信息构成的块。例如可以通过IP(互联网协议)分组形成数据分组。
如上所述，数据通信设备的内部结构是网络。网络可以看作是通过交换单元连接的多个网络片断。交换单元允许物理和逻辑的星形拓扑。
可以通过网络交换机形成交换单元。然而，应当注意可以在单个物理网络交换机中形成一个以上的交换单元。只要数据分组进入一个交换单元，该交换单元就把源MAC(媒质接入控制)地址和源输入/输出接口(也被称为“端口”)保存在交换机的MAC地址表中。所述交换机然后根据数据分组的目的MAC地址有选择地传送来自特定输入/输出接口的数据分组。如果目的输入/输出接口与源输入输出接口相同，则滤出并且不转发该数据分组。
交换单元的输入/输出接口基本上对应于各个网络交换机的端口。
第一组和第二组交换单元是不同的。根据要求保护的发明，第一组交换单元包括形成数据通信系统的输入/输出端口的输入/输出接口，即，通过连接到数据通信系统的外部计算机网络和/或计算设备可以从外部到达这些输入/输出接口。第二组交换单元并不与数据通信系统的外部环境共享任何输入/输出接口。它们仅通过通信链路连接到数据通信系统的其它交换单元。因此，可以通过交换设备和相应的通信链路形成多级互联网络。
该多级互联网络通常提供至少一对输入/输出端口和/或输入/输出接口之间的不同物理通信路径。这样的网络拓扑被认为具有环路。
逻辑分割网络意味着在物理网络结构之上定义逻辑网络，从而形成虚拟子网络。虚拟子网络可以具有与物理网络拓扑不同的拓扑。根据本发明，网络拓扑形成了生成树，即，无方向连接图的树，其包括该图的每个顶点。
应当清楚也可以把虚拟子网络定义为具有环路，然而，由于生成树协议在每个虚拟子网络上执行，即在每个虚拟局域网(VLAN)上执行，则在操作中每个定义的虚拟子网络无论如何仅具有激活的网络单元，如根据生成树形成网络拓扑的通信链路和路由单元。
分配给一个虚拟子网络的分组仅仅在该虚拟子网络中被路由，即，分组转发功能对应于仅仅包括虚拟子网络的网络单元、如交换单元和通信链路的网络。
有利的是，始终将到达一个特定输入/输出端口的输入数据分组分配给至少两个虚拟子网络中的同一个预定的虚拟子网络。因此，在哪个虚拟子网络上传送一个特定数据分组的判断仅仅取决于数据分组通过其进入交换单元的输入/输出接口。这允许不需要考虑任何集中控制单元或任何外部设备就能确定虚拟子网络。此外，从数据通信系统的外部看，数据分组传输是完全透明的。附加的外部网络和/或计算设备并不需要了解数据通信系统的内部功能，不需要对这样的设备进行任何改变，不需要安装任何附加软件或硬件部件。
根据本发明的一个优选实施例，第一组交换单元的每个其它输入/输出接口属于至少两个虚拟子网络中的一个预定的虚拟子网络。如上所述，其它输入/输出接口是第一和/或第二组的用于把第一组交换单元(即具有与外部网络和/或计算设备的连接的那些交换单元)连接到第二组交换单元(即通过通信链路连接到其它交换设备的那些交换单元)的输入/输出接口。切换到作为相同交换机的输入/输出端口、即引向外部的另一输入/输出接口的数据分组被直接切换，而不需要通过数据通信系统的内部结构被进一步路由。然而，如果目的输入/输出端口位于另一交换设备处，则需要将数据分组传送到各自的交换设备。这可以通过经由属于数据分组所分配的各个虚拟子网络的输入/输出接口将数据分组在相应通信链路上发送至另一个交换单元来实现。在三级互联网络中，在数据分组到达包括形成目的输入/输出端口的输入/输出接口的交换单元之前，另一交换步骤是必需的。
应当清楚，还可以使用具有3个以上树级的多级互联网络。在这种情况下，数据通信系统内附加的交换和传输步骤是必需的。然而，为了使从输入的输入/输出端口向输出的输入/输出端口传输数据分组的反应时间保持较低，级数应当保持较小。
形成系统的输入/输出端口的第一组交换单元的输入/输出接口是所有虚拟子网络的成员。这有利地允许把具有相同交换单元的另一输入/输出端口作为其目的地的数据分组直接转发到各自的输入/输出端口。此外，可以有利地将通过内部通信链路到达交换单元的数据分组切换到任一输入/输出端口。
在本发明的一个优选实施例中，第一组中的一个特定交换单元的其它输入/输出接口中的每一个均属于一个单个的虚拟子网络。这有利地降低了单个输入/输出接口和各自连接的通信链路过载的风险。
在另一有利的实施例中，第一组中的一个特定交换单元的其它输入/输出接口中的每一个均属于不同的虚拟子网络。这有利地在相应交换单元的所有内部输入/输出接口上分配将要内部转发的数据分组的负载。
根据本发明，每个通信链路仅属于一个虚拟子网络。通信资源到不同虚拟子网络的严格隔离还降低了单个通信链路过载的风险。然而应当注意，通信具有双工能力，并且其可以实现为一个特定链路在一个方向上属于一个虚拟子网络，而其它方向被分配给不同的虚拟子网络。
有利的是，第一组交换单元的其它输入/输出接口中的每一个都属于与各自相连的通信链路相同的虚拟子网络。换言之，通信链路和各个连接的输入/输出接口是相同虚拟子网络的成员。
根据本发明的一个优选实施例，每个虚拟子网络允许通过第二组中的至少一个交换单元从第一组中的任一个交换单元到第一组中的所有其它交换单元的通信，假设将数据分组分配给相应的虚拟子网络，即，每个虚拟子网络最好包括形成系统的输入/输出端口的所有输入/输出接口。此外，每个虚拟子网络最好包括其它输入/输出接口和通信链路的子集，其允许到达具有形成输入/输出端口的输入/输出接口的所有其它交换单元，从而可以将分配给其虚拟子网络的数据分组路由到数据通信系统的任一输入/输出端口。
有利的是，第二组中的一个特定交换单元的所有输入/输出端口属于相同的虚拟子网络。这允许转发数据分组，而不需要把数据分组分配给不同的虚拟子网络。然而，应当清楚，也可以把数据分组分配给不同的虚拟子网络。
在本发明的一个优选实施例中，还有全部交换单元到不同虚拟子网络的隔离，即，第二组中的每个交换单元属于不同的虚拟子网络。这在建立系统时便于实现路由效果并且大大简化了每个交换单元内的处理。交换单元基本以不定义虚拟子网络的方式工作。
有利的是，第一组中的每个交换单元具有相同数目的形成系统的输入/输出端口的输入/输出接口以及通过各自的通信链路连接到第二组交换单元的输入/输出接口的其它输入/输出接口。在一种优选的配置中，每个交换设备具有N＝2×n个输入/输出接口(n＝2，3，...)，其中N/2个输入/输出接口构成了输入/输出端口，而其它N/2个输入/输出接口用于内部连接。
根据本发明的一个优选实施例，为至少某些交换单元提供了静态路由表。静态路由表用于配置各个交换单元，从而把寻址到给定虚拟子网络中的一个特定输出端口的数据流传送到各个交换单元的一个特定输出接口。有利的是，作为结果，为了确定用于到达特定交换设备的接口，系统并不需要把消息广播到所有的输出接口。这次许较快的性能并降低了交换单元之间的数据业务流。
第二组交换单元最好具有与第一组交换单元相同的输入/输出接口数量。
在本发明的一个优选实施例中，第二组交换单元中的每一个通过通信链路连接到第一组中的每个交换单元，从而形成相应交换设备的星形拓扑。在三级互联网络中，第二组交换单元将属于第二级。在这种情况下，所要求保护的结构将允许从一个第二级交换设备开始可以经由相应的虚拟子网络到达第一级和第三级中的每个交换设备。
如上所述，第一和第二组交换单元与通信链路一起构成了计算机网络的一部分。因此，根据本发明的数据通信系统最好能够用作较大计算机网络或者计算机交换机或者计算机设备之间的互联网络的一部分。
在本发明的一个优选实施例中，第一和第二组的交换单元与通信链路一起被配置为形成一个Clos网络(也被称为Omega网络)。Clos网络是多级交换网络拓扑的一种，提供在输入和输出之间的交替路径，可以最小化或消除可能发生在网络中的拥塞。作为替代，也可以使用其它类型的网络，例如Banyan，Delta，Butterfly或者Benes网络。
当实现根据本发明的数据通信系统时，一个或多个交换单元可以由物理网络交换机来实现。
尽管不同的无线连接可以用于实现通信链路，但优选使用基于有线的连接，因为基于有线的连接允许较高的带宽以及不同连接之间具有较好的屏蔽。
有利的是，虚拟子网络由以太网环境中的虚拟局域网(VLAN)形成。以太网交换机通常具有VLAN能力，由于安全和维持原因，这通常用于网络隔离。
本发明优选地应用于网络交换机中。该网络交换机可以是计算机网络的一部分。
此外，根据本发明的数据通信设备最好可用于连接计算机集群中的计算节点，在计算机集群中，互联的计算机网络的至少一部分由根据本发明的数据通信系统构成。这同样应用到在计算机网格中使用的互联网络中。
根据本发明，提供了一种在具有通过具有至少一个环路的网络连接的多个输入/输出端口的数据通信系统中处理数据的方法，其中提供了至少一个虚拟子网络，在操作中，每个虚拟子网络中的激活的网络单元具有根据生成树的网络拓扑。该方法包括下述步骤：首先，接收到达第一交换单元的第一输入/输出端口的要通过目的输入/输出端口输出的输入数据分组，然后，在第一交换单元中，把输入的数据分组分配给至少两个虚拟子网络之一。随后，通过所分配的虚拟子网络把数据分组传输到目的输入/输出端口并通过目的输入/输出端口输出。
附图说明
如上所述，本发明的主要优点是提供了易于使用的数据通信系统。下面呈现的优选实施例仅仅构成可能实现方式的较小选择。现在参考附图对其进行说明，其中：
图1显示了根据本发明使用8端口交换机实现16端口数据通信系统的系统；
图2显示了用在根据本发明的系统中的8端口交换机的详细的视图；
图3显示了根据本发明使用8端口交换机实现32端口数据通信系统的系统。
具体实施方式
参考图1，描述了根据本发明使用8端口交换机实现16端口数据通信系统的系统100。该系统包括形成系统100的交换单元的8个8端口交换机110、111、112、113、114、115、116和117。110到117的每个交换机具有8个输入/输出接口。例如第一交换机110具有输入/输出接口110/0、110/1、110/2、110/3、110/4、110/5、110/6和110/7。分别标注其它输入/输出接口。
第一交换机110、第二交换机111、第三交换机112以及第四交换机113属于第一组交换机。第一组交换机110到113中的每一个都具有4个输入/输出接口，提供用于连接16个也被称为计算机节点的计算设备120到135的输入/输出端口。例如，分别把第一交换机110的第一输入/输出接口110/0连接到第一节点120，而把第16节点135连接到第四交换机113的第四输入/输出接口113/3。
交换机110到113的剩余四个输入/输出接口用于连接到通信链路140到155。分别地，通信链路140连接输入/输出接口110/4和输入/输出接口114/0，而通信链路155连接输入/输出接口113/7和输入/输出接口117/3。
第五到第八交换机114到117属于仅具有到通信链路的内部连接的第二组交换机。换言之，这些交换机的每个输入/输出接口都不会形成系统的输入/输出端口。此外，从图1中可以清楚地看到，第一组交换机110到113中的每个交换机具有把其连接到第二组交换机114到117中的每个交换机的通信链路。例如，从第一交换机110开始，通信链路140连接到交换机114，通信链路141连接到交换机115，通信链路142连接到交换机116以及通信链路143连接到交换机117。其它交换机111到113具有分别把它们连接到交换机114到117的相应的通信链路144到155。
在图1的结构中定义了下述虚拟子网络。第一虚拟子网络包括下述通信链路：140、144、148和152，以及连接到这些通信链路的所有输入/输出接口。此外所有输入/输出接口形成输入/输出端口。
第二虚拟子网络包括下述通信链路：141、145、149和153以及连接到这些通信链路的所有输入/输出接口。此外所有输入/输出接口形成输入/输出端口。
第三虚拟子网络包括下述通信链路：142、146、150和154以及连接到这些通信链路的所有输入/输出接口。此外所有输入/输出接口形成输入/输出端口。
第四虚拟子网络包括下述通信链路：143、147、151和155以及连接到这些通信链路的所有输入/输出接口。此外所有输入/输出接口形成输入/输出端口。
第一组110到113中的每个交换机都被配置为根据分组到达的输入/输出端口把输入的数据分组分配给虚拟子网络。在当前所示的实施例中，来自第一节点120的数据分组到达输入/输出端口110/0并且被分配给第一虚拟子网络。来自第二节点121的数据分组到达输入/输出端口110/1并且被分配给第二虚拟子网络。来自第三节点122的数据分组到达输入/输出端口110/2并且被分配给第三虚拟子网络。来自第四节点123的数据分组到达输入/输出端口110/3并且被分配给第四虚拟子网络。从这里的说明中可以清楚地看到，到达的数据分组被分配给虚拟数据网络，属于该虚拟数据网络的输入/输出接口与数据分组所到达的输入/输出接口相反地绘出。应当清楚，不同节点之间的双向通信可以在每个方向上使用不同的虚拟子网络。
由于根据图1的例子仅使用了交换机114到117的4个输入/输出接口，在交换机114到117中实现的交换单元可以由数目较少的交换机组合而成，例如，在交换机114和115中实现的交换单元可以在一个单个8端口交换机中实现，并且在交换机116和117中实现的交换单元可以在另一单个8端口交换机中实现。这导致整个数据通信系统总共只需要六个8端口交换机而不是图1所示的八个交换机。应当清楚，本发明的不同硬件实现方式都是可能的。
现在参考图2，绘出了在根据图1和图3的系统中使用的8端口交换机210的详细示意图。交换机210具有8个输入/输出接口210/0到210/7，其中的四个输入/输出接口形成了系统的输入/输出端口，即输入/输出接口210/0到210/3。剩余的输入/输出接口210/4到210/7提供到内部通信随路(没有显示)的连接。
如已经参照图1所解释的，输入/输出端口210/0到210/3是所有虚拟子网络的成员，而每一个内部输入/输出接口210/4到210/7是一个专用虚拟子网络的成员，即，输入/输出接口210/4属于第一虚拟子网络，即虚拟局域网1，输入/输出接口210/5属于第二虚拟子网络，即虚拟局域网2，输入/输出接口210/6属于第三虚拟子网络，即虚拟局域网3，输入/输出接口210/7属于第四虚拟子网络，即虚拟局域网4。
交换机使用缺省的VLAN功能把各个虚拟子网络分配给输入的数据分组。
现在参考图3，绘出了根据本发明使用8端口交换机实现32端口数据通信系统的系统。该系统包括形成系统300的交换单元的12个8端口交换机310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320以及321。每个交换机310到321具有8个输入/输出接口，例如第一交换机310具有输入/输出接口310/0、310/1、310/2、310/3、310/4、310/5、310/6以及310/7，分别标注其它输入/输出接口。
第一交换机310、第二交换机311、第三交换机312和第四交换机313以及第九交换机318、第十交换机319、第十一交换机320和第十二交换机321属于第一交换机组。第一组交换机310到313以及318到321中的每一个都具有4个输入/输出接口，这四个输入/输出接口提供用于连接32个计算设备节点0到节点31的输入/输出端口。例如第一交换机310的第一输入/输出接口310/0连接到第一节点0，而第十六节点15连接到第十六交换机313的第四输入/输出接口313/0。
交换机310到313的剩余四个输入/输出接口用于连接到通信链路340到355。分别地，通信链路340连接输入/输出接口310/4和输入/输出接口314/0，而通信链路355连接输入/输出接口313/7和输入/输出接口317/3。
交换机318到321的剩余四个输入/输出接口用于连接到通信链路360到375。分别地，通信链路360连接输入/输出接口318/0和输入/输出接口314/4，而通信链路375连接输入/输出接口321/3和输入/输出接口317/7。
第五到第八交换机314到317属于仅具有到通信链路的内部连接的第二组交换机。换言之，这些交换机中的每个输入/输出接口都不会形成系统的输入/输出端口。此外，从图3中可以清楚看出，第一组交换机310到313以及318到321中的每一个都具有把其连接到第二组交换机314到317中的每个交换机的通信链路。例如，从第一交换机310开始，通信链路340连接到交换机314，通信链路341连接到交换机315，通信链路342连接到交换机316，通信链路343连接到交换机317。其它交换机311到313具有分别把它们连接到交换机314到317的相应的通信链路344到355。
在图3的结构中定义了下述虚拟子网络。第一虚拟子网络包括下述通信链路：340、344、348、352、360、364、368和372以及与这些通信链路相连的所有输入/输出接口。此外，所有的输入/输出接口形成输入/输出端口。
第二虚拟子网络包括下述通信链路：341、345、349、353、361、365、369和373以及与这些通信链路相连的所有输入/输出接口。此外，所有的输入/输出接口形成输入/输出端口。
第三虚拟子网络包括下述通信链路：342、346、350、354、362、366、370和374以及与这些通信链路相连的所有输入/输出接口。此外，所有的输入/输出接口形成输入/输出端口。
第四虚拟子网络包括下述通信链路：343、347、351、355、363、367、371和375以及与这些通信链路相连的所有输入/输出接口。此外，所有的输入/输出接口形成输入/输出端口。
第一组交换机310到313和318到321中的每个交换机被配置为根据分组到达的输入/输出端口把输入数据分组分配给虚拟子网络。在目前所示的实施例中，来自第一节点320的数据分组到达输入/输出端口310/0并且被分配给第一虚拟子网络。来自第二节点321的数据分组到达输入/输出端口310/1并且被分配给第二虚拟子网络。来自第三节点322的数据分组到达输入/输出端口310/2并且被分配给第三虚拟子网络。来自第一节点323的数据分组到达输入/输出端口310/3并且被分配给第四虚拟子网络。来自第五节点324的数据分组到达输入/输出端口311/0并且被再次分配给第一虚拟子网络。从这里的说明中可以清楚知道，到达的数据分组被分配给虚拟数据网络，属于该虚拟数据网络的输入/输出接口与数据分组所到达的输入/输出接口相反地被绘出。应当清楚，不同节点之间的双向通信可以在每个方向上使用不同的虚拟子网络。

Claims (23)

1. 一种具有多个输入/输出端口的数据通信系统，用于处理到达第一输入/输出端口的要通过第二输入/输出端口输出的输入数据分组，所述系统包括：
第一组交换单元以及
第二组交换单元，
其中每个交换单元具有多个输入/输出接口，
其中所述第一组中的每个交换单元的所述多个输入/输出接口中的至少一个形成所述通信系统的一个输入/输出端口，
其中所述第一组中的每个交换单元的至少一个其它输入/输出接口通过一个通信链路连接到所述第二组中的所述交换单元之一的一个输入/输出接口，从而形成具有至少一个环路的网络；
其中所述网络被逻辑分割成至少两个虚拟子网络，
其中在操作中，每个虚拟子网络的激活的网络单元具有生成树拓扑，其特征在于，
所述第一组中的每个交换单元被配置为把到达一个特定输入/输出端口的输入数据分组分配给所述至少两个虚拟子网络中的一个预定的虚拟子网络。
2. 根据权利要求1的系统，其特征在于，始终将到达一个特定输入/输出端口的输入数据分组分配给所述至少两个虚拟子网络中的同一个预定虚拟子网络。
3. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述第一组中的所述交换单元的所述其它输入/输出接口中的每一个都属于所述至少两个虚拟子网络的一个预定的虚拟子网络。
4. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，形成所述系统的输入/输出端口的所述第一组交换单元的所述输入/输出接口属于所有虚拟子网络。
5. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述第一组中的一个特定交换单元的所述其它输入/输出接口中的每一个均属于一个单个的虚拟子网络。
6. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述第一组中的一个特定交换单元的所述其它输入/输出接口中的每一个均属于不同的虚拟子网络。
7. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，每个通信链路仅属于一个虚拟子网络。
8. 根据权利要求7的系统，其特征在于，所述第一组的所述交换单元的所述其它输入/输出接口中的每一个属于与各自连接的通信链路相同的虚拟子网络。
9. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，每个虚拟子网络允许通过所述第二组中的至少一个交换单元从所述第一组中的任一交换单元到所述第一组中的所有其它交换单元的通信。
10. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述第二组中的一个特定交换单元的所有输入/输出端口均属于相同的虚拟子网络。
11. 根据权利要求10的系统，其特征在于，所述第二组中的每个交换单元均属于不同的虚拟子网络。
12. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述第一组中的每个交换单元具有相同数量的形成所述系统的输入/输出端口的输入/输出接口以及通过各自的通信链路与所述第二组中的交换单元的输入/输出接口相连接的其它输入/输出接口。
13. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述第二组中的每个所述交换单元通过一个通信链路连接到所述第一组中的每个交换单元。
14. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述第一组和第二组交换单元与所述通信链路一起形成了计算机网络的一部分。
15. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述第一组和第二组交换单元与所述通信链路一起被配置为形成一个Clos网络。
16. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，一个或多个交换单元可由一个物理网络交换机形成。
17. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述通信链路由基于有线的连接构成。
18. 根据任一在前权利要求的系统，其特征在于，所述虚拟子网络由以太网环境中的虚拟局域网构成。
19. 一种由根据任一在前权利要求的数据通信系统构成的网络交换机。
20. 一种计算机网络，包括根据权利要求19的网络交换机，
21. 一种计算机集群，包括通过计算机网络连接的多个计算机节点，其特征在于，所述计算机网络的至少一部分由根据权利要求1到18中任一项的数据通信系统构成。
22. 一种计算机网格，包括根据权利要求1到18中任一项的数据通信系统。
23. 一种在具有通过具有至少一个环路的网络连接的多个输入输出端口的数据通信系统中处理数据的方法，其中提供了至少两个虚拟子网络，其中在操作中，每个虚拟子网络中的激活的网络单元具有生成树拓扑，所述方法包括下述步骤：
接收到达第一交换单元的第一输入/输出端口的要通过目的输入/输出端口输出的输入数据分组，
在所述第一交换机中把所述输入的数据分组分配给所述至少两个虚拟子网络之一，
通过所述分配的虚拟子网络把所述数据分组传输到所述目的输入/输出端口；以及
通过所述目的输入/输出端口输出所述数据分组。
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