CN101743722A - 经路由器将vlan系统连接至其它网络的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过路由器将本地系统连接至更广域网络的方法，该本地系统包括连接至本地层(2)交换机的至少两个VLAN，该方法包括：在路由器上提供在本地交换机和端口之间的连接；将单个逻辑层(3)接口分配给通过本地交换机连接的两个VLAN；将VLAN标签分配给每个连接的VLAN；通过本地交换机将来自连接至两个所连接的VLAN之一的用户的输出数据传送给路由器，该输出数据包括用户在VLAN内的地址、该数据的预期接收者和分配给该用户所连接至的VLAN的VLAN标签；一旦在路由器上接收到该输出数据，则将该用户的地址和VLAN标签复制到转发表；将来自所分配层(3)接口的输出数据转发给更广域网络以发送给预期接收者；在层(3)接口上接收预期发送给用户的输入数据，该数据包括用户地址；查询查找表以获取与用户地址关联的VLAN标签；将该VLAN标签应用于输入数据；和将该输入数据和VLAN标签转发给本地交换机以发送给用户。

Description

经路由器将VLAN系统连接至其它网络的方法
技术领域
本发明涉及用于借助路由器将包括多个虚拟局域网(VLAN)的系统连接至更广域网络的技术。
背景技术
图1显示用于向位于多个位置的用户提供电话、互联网和电视/视频业务的宽带网络的简图。一系列的业务提供商通过常规接入点12将各种业务(SP1、SP2、SP3)提供给网络10。网络10提供借助位于用户附近的路由器14的到用户的连接。这些位置可以包括商业区域和家庭用户，该商业区域在商业设施16内具有路由器，该家庭用户具有位于中央局18的路由器，该路由器用于分离住宅(寓所17)的邻里或者位于诸如公寓建筑的单体建筑19内。网络运营商通过使用控制和供应系统20管理网络功能。
某些用户，尤其是商业用户，可能能够使用局域网(LAN)。为了在具有到更广域网络的连接的同时提供该操作，当前可以使用一系列产品和解决方案从而能够提供层2 LAN和虚拟LAN(VLAN)。VLAN允许在单个物理基础设施内建立高效分离的LAN。简单VLAN系统在图2中图示并包括本地(层2)交换机，改交换机具有到连接至该VLAN的多个用户的多条连接4和连接到路由器14上的端口的物理连接6。该路由器将具有可用于这些连接的固定数量的端口。例如，Packetfront的ASR4K具有可以使用的32个端口。路由器14提供用于所连接VLAN的层3接口8，并且连接至更广域网络10。本地交换机2、用户连接4和到接口8的连接6定义了层2部分VLAN。
图2的系统具有借助本地交换机2连接的一个VLAN。然而，通常可能希望自本地交换机操作多个VLAN。在美国华盛顿州Spokane Valley的World Wide Packets公司2005年12月发表的白皮书‘Layer 2 Virtual PrivateNetwork’中可以发现此解决方案的常用方法的细节(参见http://www.wwp.com/technology/white-papers/L2-VPN-WhitePaper.pdf)。本地交换设备，例如World Wide Packets的LightningEdge设备，允许将若干VLAN连接至路由器以访问更广域的网络。根据合适的标准(IEEE 802.1Q)，将标签作为标识符与每个VLAN关联。最多4094个标签(VLAN)可用于每个设备。当将这些设备连接至路由器(例如图1的路由器14)时，路由器通常为每个VLAN分配逻辑层3接口。因此，在数据寻址中包括标签允许将该数据被传送至适当的VLAN。
已经提出了用于连接至VLAN的各种建议。在US2007/058638中，通过具有分段标识的路由分配、用于给定VPN段的策略分配和使用代表VPN段(子网络)的以太网VLAN_ID的用于每段的封装/解除封装，路由机制提供网络分段保存。在消息分组内封装的分段信息识别下述内容，该内容就是哪个路由和转发表会用于下一跳。普通的路由实例自公共接口接收消息分组，并且从表示子网络(例如分段)的VLAN_ID或者分段标识符索引相应VRF表格。以这种方式，路由实例接收输入消息分组，解封在输入消息分组内的VLAN_ID，和从该VLAN_ID中索引相应的VRF和策略ID，从而在用于耦合至特定转发设备(例如VPN路由器)的多个分段(子网络)的公共子接口上使用公共路由实例。在US7200145中描述的系统使用2层交换机(L2交换机)或网桥，利用在交换机内定义的虚拟局域网(VLAN)分离用户的消息流量。定义了三种新的端口类型，“混杂”端口(promiscuousport)、“独立”端口(isolated port)和“团体”端口(community port)。三种类型VLAN在交换机内部得以定义，该三种该类型的VLAN分别为“主”VLAN、“独立”VLAN和“团体”VLAN。混杂端口连接至层3或层4设备。独立端口和团体端口连接至个人用户的服务器等，并维持每个用户的流量与其它用户隔离。主VLAN连接至全部混杂端口、全部独立端口和全部团体端口。主VLAN是自混杂端口至独立或团体端口的单向连接。独立VLAN连接至全部混杂端口和全部独立端口。独立VLAN是自独立端口至混杂端口的单向连接。将团体VLAN定义为连接至团体端口组，并且还连接至全部混杂端口。该团体端口组被称为团体端口“团体”。团体VLAN是自端口团体至混杂端口的单向连接，但是允许将通过一个团体端口接收的分组通过连接至该团体VLAN的其它团体端口发送出该交换机。
当前的用于连接多个VLAN系统的方法存在多个问题。一个问题在于，将分离的逻辑层3接口分配给每个VLAN会很快占用路由器的全部内存，尤其是具有较低存储能力的低端路由器。另一个问题在于，VLAN到VLAN的通信需要使用位于本地交换机和路由器之间的层2交换机。这样，通信路径就规避了路由器，它也可以规避诸如过滤和防火墙等路由器功能，这不是人们所期望的。
本发明的目的是提供一种在没有这些问题的情况下允许全部VLAN直接访问路由器的技术。
发明内容
本发明的一个方面在于，提供一种用于通过路由器将本地系统连接至更广域网络的方法，该本地系统包括连接至本地层2交换机的至少两个VLAN，该方法包括：
-提供本地交换机和路由器端口之间的连接；
-将单个逻辑层3接口分配给通过本地交换机连接的两个VLAN；
-将VLAN标签分配给每个连接的VLAN；
-通过本地交换机将来自连接至两个所连接的VLAN之一的用户的输出数据传送给路由器，该输出数据包括用户在VLAN内的地址、该数据的预期接收者和分配给该用户所连接至的VLAN的VLAN标签；
-一旦在路由器上接收到该输出数据，则将该用户的地址和VLAN标签复制到转发表；
-将输出数据从指定层3接口转发到更广域网络以发送给预期接收者；
-在层3接口上接收预期发送给用户的输入数据，该数据包括用户地址；
-查询查找表以获取与用户地址关联的VLAN标签；
-将该VLAN标签应用于输入数据；和
-将该输入数据和VLAN标签转发给本地交换机以发送给用户。
本发明的另一方面提供一种用于将在包括VLAN的本地系统内的用户连接至更广域网络的系统，包括：
-VLAN连接至的本地层2交换机，该本地交换机具有与其连接的至少两个VLAN和配置以将VLAN标签分配给每个所连接的VLAN；和
-用于通过本地交换机接收来自连接至VLAN之一的用户的输出数据的路由器，该输出数据包括用户在VLAN内的地址、数据的预期接收者和分配给该用户连接至的VLAN的VLAN标签，该本地交换机连接至路由器上的端口；
其中路由器将单个层3接口分配给所连接的VLAN，并且一旦接收到输出数据，将用户地址和VLAN标签复制至转发表和通过层3接口将输出数据转发给更广域网络以发送给预期接收者；并且一旦在所分配的层3接口上接收到包括用户地址的预期发送给用户的输入数据，查询查找表以获得与用户地址关联的VLAN标签，将该VLAN标签应用于输入数据，和将该输入数据和VLAN标签转发给本地交换机以发送给用户。
在优选实施例中，提供了多个本地交换机，每个本地交换机具有与其连接的多个VLAN。类似地，可以提供多个路由器。
每个本地交换机优选连接至该路由器上的单个逻辑端口。
更广域的网络通常是可以为用户提供互联网、电视和电话连接的宽带网络。
附图说明
图1图示本发明得以应用的普通网络系统；
图2图示现有技术中用于连接至路由器的VLAN配置；和
图3图示根据本发明实施例的系统示意图。
具体实施方式
图1图示本发明得以运行的网络系统。网络10的运行由配置网络的各个单元以期望方式运行的控制和供应系统20控制。
对于控制和供应系统20的功能，可以以抽象方式将网络视为包括核心22，该核心22包括一个或多个单元24，每个单元具有一个或多个网络单元26，如图3所示。用户28连接至网络单元26。此结构将不与构成网络的物理单元混淆。根据所关注网络的实际大小和组成，功能模块22、24、26可以全部或部分位于相同或不同物理单元内，尽管每个网络单元26将包括路由器。
在本发明的一种实施例中，用户28包括本地(层2)交换机，其具有该用户连接的多个VLAN 30。每个VLAN通常将以常规方式具有多个个人用户。
在使用中，本地交换机28具有到路由器26的单个物理连接，所述路由器具有分配给该连接的一个或多个逻辑层3接口。通常，将一个层3接口分配给全部所连接的VLAN，但是也可以将所连接的VLAN再分组，每组具有所分配的层3接口。通过将单个层3地址分配给多个VLAN，可以将许多VLAN连接至路由器，而不超过其存储容量。通过以常规方式在VLAN上发送包括其逻辑地址的数据，连接至VLAN之一的用户与网络通信。本地交换机提供用于该数据的VLAN标签以标识该用户连接至的VLAN。
将包括VLAN标签的输出数据发送给路由器26上的所分配的层3接口。一旦接收到输出数据，路由器26读取该地址并且将用户地址和相关VLAN标签装载至转发表32。随后，以通常方式使用接收者地址将该数据转发给更广域网络。
输入数据将寻址至具有普通逻辑地址的用户，即不包括VLAN标签的用户。一旦接收到输入数据，路由器26查询查找表32以确定与用户的逻辑目的地址关联的VLAN标签，并将其附加给数据。随后，将该数据传送给本地交换机，其又将该数据发送给用户所处的适当VLAN。
因为路由器26可以将单个层3接口分配给多个VLAN，可以使用较低规格的路由器为大量用户提供连接。因为路由器26还通常在网络运营商的控制之下，还可以控制VLAN的接口分配。从用户的角度来看，可以通过路由器与其它VLAN通信，从而获得全部路由器功能(防火墙、过滤等)的益处。
在本发明的保护范围之内可以对上述系统进行各种改变。两个或更多本地交换机28可以连接至路由器26。类似地，多个路由器可以具有以这种方式通过本地交换机连接的多个VLAN。其它的此类改变也将是显而易见的。

Claims (8)

1.一种用于通过路由器(26)将本地系统连接至更广域网络(10)的方法，该本地系统包括连接至本地层(2)交换机(28)的至少两个VLAN(30)，该方法包括：
-提供在本地层(2)交换机(28)和路由器(26)端口之间的连接；
-将单个逻辑层(3)接口分配给通过本地层(2)交换机(28)连接的两个VLAN(30)；
-将VLAN标签分配给每个连接的VLAN(30)；
-通过本地层(2)交换机(28)将来自连接至两个所连接的VLAN(30)之一的用户的输出数据传送给路由器(26)，该输出数据包括用户在VLAN(30)内的地址、该数据的预期接收者和分配给该用户所连接至的VLAN(30)的VLAN标签；
-一旦在路由器(26)上接收到该输出数据，则将该用户的地址和VLAN标签复制到转发表(32)；
-将输出数据从指定层(3)接口转发到更广域网络(10)以发送给预期接收者；
-在层(3)接口上接收预期发送给用户的输入数据，该数据包括用户地址；
-查询查找表(32)以获取与用户地址关联的VLAN标签；
-将该VLAN标签应用于输入数据；和
-将该输入数据和VLAN标签转发给本地层(2)交换机(28)以发送给用户。
2.如权利要求1要求保护的方法，其中提供多个本地层(2)交换机(28)，分别具有与之连接的多个VLAN(30)。
3.如权利要求1或2要求保护的方法，包括将单个层(3)接口分配给连接至本地层(2)交换机(28)的全部VLAN。
4.如权利要求1、2或3要求保护的方法，包括分配多个层(3)接口，将其中至少之一分配给多个VLAN(30)。
5.一种用于将在包括VLAN(30)的本地系统内的用户连接至更广域网络(10)的系统，包括：
-VLAN(30)连接至的本地层(2)交换机(28)，该本地交换机(28)具有与其连接的至少两个VLAN(30)和配置以将VLAN标签分配给每个所连接的VLAN(30)；和
-用于通过本地层(2)交换机(28)接收来自连接至VLAN(30)之一的用户的输出数据的路由器(26)，该输出数据包括用户在VLAN(30)内的地址、该数据的预期接收者和分配给该用户连接至的VLAN(30)的VLAN标签，该本地层2交换机(28)连接至路由器(26)上的端口；
其中路由器(26)将单个层(3)接口分配给所连接的VLAN(30)，一旦接收到输出数据，将用户地址和VLAN标签复制至转发表和通过层(3)接口将输出数据转发给更广域网络(10)以发送给预期接收者；一旦在所分配的层(3)接口上接收到包括用户地址的预期发送给用户的输入数据，查询查找表(32)以获得与用户地址关联的VLAN标签，将该VLAN标签应用于输入数据，和将该输入数据和VLAN标签转发给本地层(2)交换机(28)以发送给用户。
6.如权利要求4要求保护的系统，还包括连接至路由器(26)的多个本地层(2)交换机(28)，每个本地层(2)交换机(28)包括与之连接的多个VLAN(30)。
7.如权利要求4或5要求保护的系统，包括多个路由器(26)，分别具有与之连接的一个或多个本地层(2)交换机(28)。
8.如权利要求4至6中任一权利要求要求保护的系统，其中每个本地层(2)交换机(28)连接至在路由器(26)上的相应单个逻辑层(3)接口。
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