CN101909001B - 使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了使用最短路径桥接(‘SPB’)在计算机网络中转发帧的方法、设备和产品。该网络包括多个网桥，并且每个边缘网桥均分配有唯一的服务虚拟局域网(‘VLAN’)标识符。一个网桥接收要传输至目的节点的帧。所接收到的帧包括用户VLAN标识符和入口网桥的服务VLAN标识符，该帧经过该入口网桥进入网络。上述一个网桥根据服务VLAN标识符识别SPB转发树。SPB转发树指定网络中从入口网桥经由这个网桥到网络中的其它网桥的最短路由。然后，这个网桥根据SPB转发树和用户VLAN标识符将所接收到的帧转发至出口网桥，而不进行MAC-in-MAC封装。

Description

使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧
技术领域
本发明涉及计算机网络领域，更具体地，涉及一种使用最短路径桥接(‘SPB’)在计算机网络中转发帧的技术。
背景技术
早期的计算机网络由使用单根电缆连接在一起的少量装置组成。然而，计算机网络自从发展以后，已超出了所连接装置的简单集合。当前的计算机网络可以连接分散在大型局部区域上的上千个装置，并且这些局域网又可以连接在一起以形成更大型的网络，诸如互联网。
当今的计算机网络通常将分布遍及多个局域网的完全不同的装置互连成单个虚拟网络。虚拟联网技术使位于单个物理网络的装置能够作为多个虚拟网络的一部分进行操作。这样的虚拟网络提供了在早期计算机网络中不能得到的灵活性，并使网络管理员能够创建抽象层以简化复杂的网络拓扑。例如，使用虚拟网络，企业可以使具有路由器的虚拟刀片服务器机箱分散在多个物理位置，这些物理位置使在多个站点上分开的数据中心表现得好像该数据中心处于单个站点一样。
用于构造和访问当今计算机网络的主要标准是以太网。以太网是一种用于局域网的基于帧的计算机联网技术族。在各种标准规范中，以太网由电气电子工程师协会(IEEE)颁布为IEEE 802标准族的一部分。以太网定义了用于开放式系统互连(OSI)联网模型的物理层的多个布线(wiring)和信令标准、用于在媒体访问控制(MAC)和数据链路层进行网络访问的手段以及通用的寻址格式。在物理层，以太网是普遍存在的，通过多种类型的物理连接(有线或无线)(包括10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps、100Gbps连接)承载所有种类的通信流量。以太网服务层(因为它是OSI联网模型中的MAC和数据链路层故通常被称为第二层)提供网络通常所需的服务。这些网络服务典型地包括过滤、复制、转发广播、单播以及组播(BUM)通信流量，以及接下来是所提供服务的拓扑，可以包括虚拟局域网(VLAN)、基于ATM Lane标准(ELAN)的VLAN的ATM段、以太网专用线(ELINE)、以及根植于多点的(rootedmultipoint)以太网虚拟连接(ETREE)。
在IEEE 820.1Q标准中规定了VLAN服务，其使企业用户能够将各种计算装置配置成好像这些装置连接于同一广播域一样进行通信，而不管它们的物理位置如何。VLAN提供了由局域网(LAN)配置中的路由器传统地提供的分段服务，从而解决了诸如可伸缩性、安全性以及网络管理的问题。VLAN拓扑中的网桥加强了VLAN广播域的完整性，这是因为不允许这些网桥桥接VLAN之间的网络通信流量。以此方式，VLAN可以提供广播过滤、安全性、地址总汇、以及通信流量管理。网络管理员可以使用VLAN在同一第2层网桥上创建多个第3层网络。例如，如果广播其存在的动态主机配置协议(DHCP)服务器被插入到网桥中，则该DHCP服务器将服务于连接到该网桥的任何主机装置。然而，通过使用VLAN，网络管理员可以容易地将网络上的装置分开，使得一些主机不再使用该DHCP服务器，而默认为本地链接地址。
由于企业用户经常具有分布在多个物理站点上的多个网络，因此用户通常通过网络提供商的网络将这些物理分离的网络连接在一起。例如，公司可以通过由电信公司提供的网络将其站点A处的网络连接至其站点B处的网络。尽管用户网络是通过提供商网络连接，但是不同用户网络上的装置仍可以使用VLAN服务来通过提供商的网络进行通信，就好像这些装置都位于同一LAN上一样。
出于企业用户利用在IEEE 802.1Q规范中所描述的VLAN服务的相同的原因，网络提供商也利用VLAN服务来提供灵活性、安全性、通信流量管理，并减少其网络管理负担。然而，缺点在于，根据IEEE 802.1Q规范，仅有4096个标识符可用于指定不同的VLAN。因此，网络提供商和该提供商所服务的所有用户必须共享这4096个VLAN标识符。
由于行业参与者认为这些有限数量的VLAN标识符不足以满足用户和提供商两者的需要，因此IEEE 802.1Q标准被IEEE 802.ad标准修改，通常称作“Q-in-Q”或“堆栈的VLAN”。IEEE 802.ad标准提出了一种体系结构和网桥协议，用于按照不需要用户之间的协作而需要用户与MAC网络服务的提供商之间的最小协作的方式，来向提供商网络的多个独立用户提供MAC网络服务的单独实例。Q-in-Q向用户提供了在由服务提供商提供给用户的VLAN内配置其自身的VLAN的能力。以这种方式，服务提供商可以为用户配置一个服务VLAN，而用户可以利用该服务VLAN建立多个用户VLAN。
为了提供封装的以太网报头堆栈的概述，图1给出了示出符合IEEE 802.1标准族的示例性以太网帧结构的线条图(line drawing)。图1示出了在根据IEEE 802.1D标准的用户网络中实现的传统以太网帧100。该用户帧100包括净荷101、表示帧100是802.1D帧的报头类型(EthType)102、用户网络源MAC地址(C-SA)103、以及用户网络目的MAC地址(C-DA)104。用户网络源MAC地址103指定用户网络中发起帧100的源节点，而用户网络目的MAC地址104指定用户网络中该帧被传送至的目的节点。
如上所述，用户可以将这些节点组织成各种VLAN，以提供通信流量管理、安全性、简单的网络管理等。由用户建立以在用户网络中使用的VLAN通常被称作‘用户VLAN’。在使用用户VLAN的网络中，帧100被封装成帧110，以包括用户VLAN标识符(C-VID)115和新的报头类型(EthType)116(表示帧110是802.1Q帧)。如在本申请中所使用的，封装可以允许附加字段放置在与被封装对象相关的任何位置中(包括在原始对象内部)，而不需要这些附加字段放置在被封装对象的周围或任一端处。
在桥接两个用户网络的提供商网桥(PB)网络中，帧110进一步被封装为帧120所示，添加了以下的新字段：服务VLAN标识符(S-VID)127、以及表示帧120符合IEEE 802.1ad的新报头类型(EthType)128。
为了进一步说明IEEE 802.1ad提供商网桥网络中的报头堆栈或封装，图2和图3给出了示出将用户A和B(分别为201和202)的示例性网络互连的示例性提供商网桥网络200的网络示图。在图2和图3中，用户A 201维护三个网络203、205、207，而用户B 202维护两个网络204、206。提供商网桥网络200包括六个网桥，四个提供商边缘网桥(PEB)1-4和两个提供商核心网桥(PCB)1-2。边缘网桥是帧进入和离开网络200所经过的网桥——即边缘网桥位于网络拓扑的边缘处。核心网桥是用于将一个或多个边缘网桥互连的网桥。
图2示出了当帧220从用户A 201的网络203中的用户设备(CE)-11 210至用户A 201的网络205中的CE-31 212遍历图2的网络时，在几个阶段的帧220。在图2中，CE-11 210和CE-31 212之间的通信是使用用户VLAN来实现的，因此来自CE-11 210的帧220a封装有用户VLAN报头230，该报头包括用户VLAN标识符(C-VID)和指定帧220a是符合IEEE 802.1Q的帧的报头类型(EthType)。帧220包括：CE-11 210的源MAC地址(CE-11-SA)，其表示CE-11 210发起帧220a；以及CE-31 212的目的MAC地址(CE-31-DA)，其表示帧220去往CE-31 212。
当提供商边缘网桥(PEB)-1 240接收帧220a时，PEB-1 240通过向帧220添加服务VLAN报头231而将帧220a封装成802.1ad帧220b。服务VLAN报头231包括由提供商分配给用户A 201的服务VLAN标识符(S-VID-A)、和指定该帧符合IEEE 802.1ad的报头类型(EthType)。使用识别用户A 201的网络203、205、207中的装置的用户MAC地址和服务VLAN标识符，提供商网桥可获悉关于用户A的网络中的计算装置的MAC地址的信息。根据所获悉的MAC信息，提供商网桥通过提供商网络200将帧220从帧220进入网络200所经过的PEB-1 240路由到帧220离开网络200所经过的PEB-3 242。然后，PEB-3 242通过去除服务VLAN报头231来对帧220b进行解封装，从而留下符合IEEE 802.1Q的帧220a以传送至CE-31212。
类似地，在图3中，用户B 202的网络204中的计算装置CE-15310将符合IEEE 802.1Q的帧320a发送至用户B的网络206的装置CE-25 312。在PEB-1 240处，帧320a封装有服务VLAN报头331。服务VLAN报头331包括由服务提供商分配给用户B 202的服务VLAN标识符(S-VID-B)、以及指定帧符合IEEE 802.1ad的报头类型(EthType)。提供商网络200的入口网桥240将帧320b转发至提供商网络200的出口网桥342，而该出口网桥通过去除服务VLAN报头331来对帧320b进行解封装，从而留下符合IEEE 802.1Q的帧320a以传送至CE-35 312。当提供商网桥在其端口处接收到各种帧时，网桥通过监控与由网络提供商分配给用户B 202的每个服务VLAN标识符相关联的MAC地址，来获悉用户B网络中的装置的MAC地址。
根据以上描述，读者应注意到，在提供商网桥网络中，服务提供商使用一个或多个服务VLAN来在多个用户网络之间传送用户VLAN的帧。为了确定每个服务VLAN通过提供商网桥网络的转发路径，提供商网桥通常使用通用VLAN注册协议(GVRP)或多重VLAN注册协议(MVRP)。为了组播通信流量的保持(containment)，提供商网桥可以使用通用属性注册协议组播注册协议(GMRP)或多重组播注册协议(MMRP)。为了转发通信流量，提供商边缘网桥获悉所有用户设备MAC地址，并基于服务VLAN标识符和用户VLAN标识符对转发用户帧，而提供商核心网桥获悉所有用户设备MAC地址，但是仅基于服务VLAN标识符转发用户帧。在特定的提供商桥接网络中，给定的用户设备MAC地址位于所有服务VLAN的同一站点处。
应该注意，参照图2和图3所描述的网络的优点在于：这些网路通过使用第二VLAN命名空间(namespace)(即，服务VLAN命名空间)克服了IEEE 802.1Q网络中固有的4096个VLAN命名空间的限制。对于由特定用户使用的每个服务VLAN标识符，该用户可以创建4096个用户VLAN，当假定有4096个服务VLAN可用时，则实际上允许最大有16,777,216个用户VLAN。
然而，诸如图2和图3中的那些网络的当前网络的缺点在于：使用利用生成树(spanning tree)协议建立的生成树通过网络转发帧。该生成树协议是保证任何桥接LAN的无环拓扑的OSI第2层协议。该协议使网络设计能够包括备用(多余)链路，以在活动链路出现故障的情况下提供自动备份路径，而没有网桥环路的危险或手动启用或禁用这些备份链路的需要。必须避免网桥环路，因为这些环路会产生使网络泛洪的通信流量。生成树协议(诸如在IEEE 802.1D标准中定义的一种协议)在所连接的第2层网桥的网状网络内创建生成树，并禁用了那些不是该树的部分的链路，从而在任意两个网路节点之间留下单条活动路径。
在上述参照图2和图3描述的网络中使用生成树协议存在一些缺点。由于生成树协议禁用了不是转发树的一部分的那些链路，因此经常会由于将通信流量集中到所选的链路上而产生瓶颈。此外，由于生成树协议的性质，在生成树消息丢失的情况下，或当网络拓扑由于节点在线或离线或在网络中移动而变化时，会发展出临时环路。在存在临时环路期间，帧会使网络泛洪，这是因为标准以太网报头不包括指定帧何时已经变得失效且应该被丢弃的跳计数(hopcount)或生存时间字段(time-to-live field)。此外，在网路的节点间发展的路径不必是成对的最短路径，而可以是在生成树协议消除冗余路径之后剩余的路径。
为了克服IEEE 802.1Q网络中的生成树协议的缺点，设计者已经开发出了允许这些IEEE 802.1Q网络中桥接的最短路径的网络体系结构。然而，如上所述，IEEE 802.1Q网络受限于使用4096个VLAN标识符。当前实现的在这些网络中提供最短路径桥接的网络解决方案进一步将可用的VLAN标识符的数量减少为4096除以最短路径桥接网络中的边缘网桥的数量。例如，当SPB网络包括三十二个这样的网桥时，则只有128个VLAN标识符典型地可用于创建VLAN，这是因为网桥利用其它的3986个VLAN标识符来实现最短路径桥接。将该网络中可用的VLAN标识符数量减少如此大的数量通常会剥夺或大大减少VLAN提供给用户的益处。
发明内容
本发明披露了一种使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧的方法、设备和产品。根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧有利地提供了最短路径桥接网络，而不需要基于SPB网络中的网桥的数量来将4096个VLAN标识符减少，也不需要支持MAC-in-MAC封装的网桥。相反，这些网桥只需要利用根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧所改进的软件进行更新。这样，支持IEEE802.1ad的现有机柜安装的网桥可以用作提供最短路径桥接的网络中的网桥。
根据本发明的实施例，使用服务VLAN标识符对帧进行路由的网络包括多个网桥节点。每个边缘网桥节点均分配有唯一的服务VLAN标识符，而不是分配来自用户VLAN标识符空间的VLAN标识符。这些网桥节点中的至少一个网桥节点用作帧接收到网络中所经过的入口网桥节点，并且这些网桥节点中的至少一个网桥节点用作帧传输出网络所经过的出口网桥节点。这些网桥节点中的一个网桥节点接收传输至目的节点的帧。所接收到的帧经由入口网桥节点进入网络。目的节点经由出口网桥节点连接至网络。所接收到的帧包括入口网桥节点的服务VLAN标识符和用户VLAN标识符。该一个网桥节点根据服务VLAN标识符识别SPB转发树(forwardingtree)。SPB转发树指定网络中从入口网桥节点经由该一个网桥节点到网络中其他的网桥节点的最短路由。然后，该一个网桥节点根据SPB转发树和用户VLAN标识符将所接收到的帧转发至出口网桥节点，而不需要进行MAC-in-MAC封装。
从如附图所示的本发明的示例性实施例的更具体描述中，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将变得显而易见，其中，相同的参考标号通常表示本发明的示例性实施例的相同部件。
附图说明
结合于此并构成本说明书一部分的附图示出了与本发明一致的实施例，并与详细描述一起用于说明与本发明一致的优点和原理。
图1给出了示出符合IEEE 802.1标准族的示例性的以太网帧结构的线条图。
图2给出了示出对示例性的用户网络进行互连的示例性提供商网桥网络的网络示图。
图3给出了示出对示例性的用户网络进行互连的示例性提供商网桥网络的网络示图。
图4给出了示出具有网桥的计算机网络的网络示图，这些网桥支持根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧。
图5给出了根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧所使用的示例性的最短路径桥接转发树。
图6给出了自动计算机的框图，包括根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧所使用的示例性的网桥。
图7给出了示出根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧的示例性方法的示图。
图8给出了示出根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧的另一示例性方法的示图。
具体实施方式
尽管在附图中示出并且详细地描述了特定的示例性实施例，但是应该理解，在不背离本发明的基本范围的前提下，这些实施例仅是示例性的而不是设计性的，本发明的范围由所附权利要求确定。
尽管以下公开内容是使用与以太网链路和各种IEEE802标准相关的术语进行讨论的，但是这些仅仅是示例性的和说明性的，因而本发明的范围并不局限于此，而是可以扩展至由本文的权利要求所限定的最完整范围。
尽管期望的是，诸如IEEE 802.1Q网络的网络能够利用全部4096个VLAN，同时提供最短路径桥接，而无需进行MAC-in-MAC封装，但是当前桥接网络解决方案典型地提供了这些期望的特性中的一个，而不是都提供。当前网络解决方案通过使用堆栈的VLAN报头(通常由用户VLAN标识符和服务VLAN标识符组成)提供IEEE 802.1Q网络固有的4096个VLAN的全部使用。然而，在这些网络中，帧通常沿着使用生成树协议产生的路由进行转发，该生成树协议通常不产生网络入口点和网络出口点之间的最有效的成对路径。
当典型的网络解决方案提供最短路径桥接时，这些网络使用仅来自单个命名空间的VLAN标识符，其最多允许4096个VLAN。由于一些VLAN标识符用于提供最短路径桥接服务，因此可用的VLAN的数量就减少了。实际上，实现了很多最短路径对网络进行桥接的方法，可用VLAN的最大数量限于4096除以最短路径桥接网络中的边缘网桥的数量。例如，当SPB网络包括32个这样的网桥时，则只有128个VLAN标识符典型地可用于创建VLAN，这是因为这些网桥利用其它的3968个VLAN标识符来实现最短路径桥接。然而，根据本发明实施例，当为了使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧而对网络中的多个网桥进行修改时，这样的网络解决方案可以提供最短路径桥接，同时保持全部4096个VLAN标识符可用于实现用户VLAN。
为了进一步说明，图4给出了示出具有网桥的网络的网络示图，这些网桥支持根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧。图4的网络包括四个核心路由器-网桥(CRB)(即，CRB-4602、CRB-5 604、CRB-6 606、和CRB-7 608)以及实现为机顶(top-of-rack)装置(T-ERB)的四个边缘路由器-网桥(即T-ERB-1610、T-ERB-2 612、T-ERB-8 614、T-ERB-9 616)。在图4的示例中，网络600将用户设备(CE)-11 620和CE-31 630互连。CE-11 620通过T-ERB-1 610连接至网络600，而CE-31 630通过T-ERB-8 614连接至网络600。
图4示出了当帧640遍历图4的网络时在各阶段中的帧640。在图4中，管理CE-11 620和CE-31 630的网络管理员已将CE-11 620和CE-31 630分组到用于数据通信的用户VLAN中。因此，图4的帧640包括用户VLAN报头642，该报头包括识别分配有CE-11 620和CE-31 630的特定用户VLAN的用户VLAN标识符(C-VID)。VLAN报头642还包括指定该帧是符合IEEE 802.1Q的帧的报头类型(EthType)。帧640a还包括将CE-11 620指定为帧640a的发起方的源MAC地址(CE-11-SA)，以及将CE-31 630指定为帧640被传输至的目的节点的目的MAC地址(CE-31-DA)。
在图4的示例中，T-ERB-1 610通过用户网络611接收来自CE-11 620的帧640a。T-ERB-1 610与网络600中的其它边缘网桥一起利用服务VLAN标识符来通过网络600对帧640进行路由。服务VLAN标识符是存储在帧中的VLAN标识符，该VLAN标识符识别该帧进入网络所经过的特定网络中的边缘网桥。在图4的示例中，帧640b包括服务VLAN标识符“ERB-1-SVLAN”，其指定帧640b是通过边缘网桥T-ERB-1 610进入网络600的。服务VLAN标识符通常遵从IEEE802.1ad标准，但并不是一定要这样。
在图4的示例中，每个边缘网桥610、612、614和616都分配有唯一的服务VLAN标识符，该边缘网桥将该唯一的服务标识符存储在从另一个计算机网络进入网络600中或离开网络600的每个帧中。可以由提供网络600的服务提供商将服务VLAN标识符分配给每个边缘网桥。然而，服务VLAN标识符通常可以作为使用任何动态控制协议(诸如类似于由IEEE 802.1aq颁布的最短路径桥接规范中所描述的那种协议)在网络600中的多个网桥之间进行协商的一部分而分配给每个边缘网桥。然而，还可以使用本领域技术人员可以想到的其它动态控制协议。
包括在SPB网络600中的所有网桥都可以称作SPB网桥。每个SPB网桥对该SPB桥与将网络中的其它的SPB网桥进行互连的链路进行配置，以接受具有与所有的SPB网桥相关联的服务VLAN标识符的帧。此外，对SPB网桥进行互连的所有链路都可以配置有所有的用户VLAN。
图4的T-ERB-1 610具有服务VLAN标识符“T-ERB-1-SVLAN”。图4的T-ERB-1 610将入口网桥节点610的服务VLAN标识符(T-ERB-1-SVLAN)添加到帧640b中，以便在该帧穿过网络600时，其它的网桥节点能够识别出该帧是从入口网桥节点610进入网络600的，并使用合适的SPB转发树，其中，入口网桥节点610是该树的根。图4的T-ERB-1 610通过将包括服务VLAN标识符(T-ERB-1-SVLAN)的供应商(vender)报头652添加至帧640b中，来将服务VLAN标识符(T-ERB-1-SVLAN)添加到帧640b中。供应商报头652是具有T-ERB-1 610的供应商所定义的格式的定制报头。然而，本领域技术人员应注意，还可以使用多种不同的报头格式。
SPB转发树是指定从网络中的参考节点穿过网络到该网络中任意其它节点的最短路径的数据结构。该参考节点通常称作SPB转发树的“根”，这是因为该参考节点是测量至网络中其它节点的最短路径的节点。最短路径通常根据物理网络跳(physical network hop)进行测量(即，以最少的物理跳数通过网络的路径被看作是最短路径)。然而，本领域技术人员应注意，还可以利用其它的标准(诸如，网络中参考节点与其它节点之间的整个通信延迟时间)来测量最短路径。在图4的示例中，最短路径是根据入口网桥节点610和出口网桥节点614之间的网络跳进行测量的，这使得核心网桥节点604为沿该最短路径的下一节点。
网桥节点可以包括在网络中的多对节点之间的最短路径中。每个网桥节点都可以维护多个SPB转发树，每个SPB转发树均典型地具有不同的根。网桥节点可以通过在特定的帧中查找服务VLAN标识符，而识别出适合该帧的SPB转发树，从而指定该帧经由哪个节点进入网络。在图4的示例中，帧640包括入口网桥节点610的服务VLAN标识符(ERB-1-SVLAN)，使得接收该帧的每个网桥节点都可以识别出以入口网桥节点610作为根的SPB转发树。
在图4的示例中，T-ERB-1 610将帧640b转发至网络600中的下一网桥，该网桥沿着从入口网桥节点610至出口网桥节点614的最短路径，其中，目的节点630通过该出口网桥节点连接至网络600(即，CRB-5 604)。图4的T-ERB-1 610基于用户VLAN标识符(C-VID)和目的节点CE-31 630的目的节点地址(CE-31-DA)对帧640b进行路由。使用SPB转发树，图4的T-ERB-1 610查找其上之前接收到具有用户VLAN标识符“C-VID”和目的节点地址“CE-31-DA”的帧的端口，然后将该端口上的帧640传输至网络600中的下一节点(即，CRB-5 604)。
图4的CRB-5 604接收来自入口网桥T-ERB-1 610的帧640b。在这一点上，帧640b包括服务VLAN标识符(ERB-1-SVLAN)、用户VLAN标识符(C-VID)和目的节点地址(CE-31-DA)。在图4的示例中，CRB-5 640基于包括在帧640中的服务VLAN标识符(ERB-1-SVLAN)识别出将用于转发帧640的SPB转发树。不使用MAC-in-MAC封装，CRB-5 604就基于包括在帧640中的用户VLAN标识符(C-VID)和目的节点地址(CE-31-DA)将帧640转发至出口网桥节点614。即，在基于服务VLAN标识符(ERB-1-SVLAN)选择适于使用的SPB转发树之后，CRB-5 604查找朝着出口网桥节点614方向的下一网络跳的、与包括在帧640中的用户VLAN标识符(C-VID)和目的节点地址(CE-31-DA)相关联的端口。接着，在使用服务VLAN标识符(ERB-1-SVLAN)识别出最短路径树的根之后，CRB-5 640沿着至出口节点的最短路径经由该端口将帧640传输至下一节点。在图4中，朝着出口网桥节点614的下一网络跳是核心网桥CRB-4 602。当CRB-5 604之前从CRB-4602接收到帧时，CRB-5 604获悉通向CRB-4 602的端口与包括在帧640中的用户VLAN标识符(C-VID)和目的节点地址(CE-31-DA)相关联，其中，用户VLAN标识符(C-VID)与CE-31发起帧时(即，CRB-5 604之前接收到的帧具有CE-31 630的用户VLAN标识符(C-VID)和源MAC地址)的CE-31的网络地址相关联。
除了802.1ad边缘网桥所要求的之外，本公开中所描述的SPB网桥不需要具有任何特殊的硬件能力。本领域技术人员应理解，这样的SPB桥可以通过为SPB网桥的每个端口适当地设置生成树状态(通常使用端口-服务VLAN值对)对单播以及组播帧执行反向路径转发检测(RPFC)。每个服务VLAN值对指定SPB网桥的端口，其上，该SPB网桥可以期望接收到具有特定服务VLAN的特定帧。这在帧是通过SPB网络的组播时尤其有用，这是因为其使得SPB网桥能够识别出该网桥何时接收复制帧(duplicate frame)，或接收来自错误网桥的至少一个帧，然后这些帧将会被该SPB网桥丢弃。SPB网桥使用现有IEEE 802.1ad硬件能力来执行该RPFC功能。
MAC-in-MAC封装指的是用于在网络中转发帧的协议，这些帧具有一个以上的目的MAC地址(典型地是中间的目的MAC地址和最终的目的MAC地址。当帧利用MAC-in-MAC封装通过网络时，该中间的目的MAC地址在每一跳处都被改变，以表示(reflect)下一跳。使用MAC-in-MAC封装，可以在克服4096个VLAN限制的网络中提供最短路径桥接，但是用于许多当前网桥节点的硬件都不支持MAC-in-MAC封装。因此，在图4的示例中，未利用MAC-in-MAC封装来提供克服典型的IEEE 802.1Q网络中固有的4096个VLAN限制的SPB网络。
在图4的示例中，CRB-4 602接收来自CRB-5 604的帧640c。CRB-4 602基于包括在帧640中的服务VLAN标识符(ERB-1-SVLAN)识别出将用于转发帧640的SPB转发树。不使用MAC-in-MAC封装，CRB-4 602就基于包括在帧640中的用户VLAN标识符(C-VID)和目的节点地址(CE-31-DA)将帧640转发至出口网桥节点614。CRB-4 602通过查找朝着出口网桥节点614方向的下一网络跳的、与包括在帧640中的用户VLAN标识符(C-VID)和目的节点地址(CE-31-DA)相关联的端口来转发帧640。接着，CRB-4 602沿着至出口节点的最短路径经由该端口将帧640传输至下一节点，其为图4的示例中的边缘网桥节点614。
图4的T-ERB-8 614接收来自CRB-4 602的、要传输至CE-31630的帧640d。在检查帧640d中的信息之后，T-ERB-8 614确定帧640在下一网络跳离开网络600。响应于该确定，T-ERB-8 614通过去除定制的供应商报头而去除服务VLAN标识符(ERB-1-SVLAN)，而在图4的示例中留下符合IEEE 802.1Q的帧640。然后，T-ERB-8614通过用户网络613将帧640路由至目的节点CE-31 630。
在图4的示例中，根据本发明实施例，网桥节点利用SPB转发树来使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧。为了进一步进行说明，图5给出了根据本发明实施例的用于使用最短路径桥接在计算机网络500中转发帧的示例性SPB转发树。图5的网络500包括四个网桥节点B1、B2、B3和B4。每个边缘网桥节点都分配有唯一的服务VLAN标识符。在图5的示例中，网桥节点B1分配有服务VLAN标识符‘1’，网桥节点B3分配有服务VLAN标识符‘2’，网桥节点B4分配有服务VLAN标识符‘3’。
图5的网络500提供用户节点C1、C2、C3、C4和C5之间的最短路径桥接。每个用户节点都与至少一个用户VLAN网络地址对相关联。在图5的示例中，用户节点C1分配有用户VLAN‘1’和‘2’，并具有网络地址‘E’。用户节点C2分配有用户VLAN‘1’，并具有网络地址‘A’。在图5中，用户节点C3分配有用户VLAN‘1’，并具有网络地址‘B’。用户节点C4分配有用户VLAN‘1’，并具有网络地址‘C’。此外，用户节点C5分配有用户VLAN‘2’，并具有网络地址‘A’。
在图5的示例中，网桥节点B2维护三个SPB转发树。这些SPB转发树可以利用本领域技术人员会想到的任何协议(诸如，以中间系统对中间系统(IS-IS)协议为例)来生成。以用作根的不同边缘网桥生成每个SPB转发树，这是因为帧通过网络的最短路径通常取决于帧进入网络所经由的边缘网桥。用作特定SPB转发树的根的边缘网桥可以通过将关联于SPB转发树的服务VLAN标识符和分配给特定边缘网桥的服务VLAN标识符进行匹配而被识别。
在图5的示例中，用于服务VLAN标识符1的SPB转发树基于作为根的网桥节点B1。从而，网桥节点B2使用用于服务VLAN标识符1的SPB转发树，来转发从网桥节点B1接收到的帧。网桥节点B2能够识别经由网桥节点B1进入网络500的帧，这是因为网桥节点B1在每个帧进入网络500时将其服务VLAN标识符1添加至每个帧。
在图5的示例中，根据本发明实施例的使用最短路径桥接在网络500中转发的帧可以实施为单播帧或组播帧。单播帧是典型地沿着通过网络的单条路径从源节点发送至单个目的节点的帧。这与组播帧是大不相同的，组播帧沿着多条网络路径从源节点发送至多个目的节点。通过SPB网络转发帧的方式由于该帧是单播还是组播而略有不同。
对于组播帧，网桥节点B2就可以使用用户VLAN标识符和目的地址对，来识别网桥节点B2转发该帧所应该在的端口，以使该帧沿着从入口网桥节点至该帧的最终目的地的最短路径穿过网络。在图5中，例如，假定网桥B2经由网桥B1接收到来自用户节点C1而去往用户节点C5的帧。网桥节点B2将使用服务VLAN 1的SPB转发表来转发帧，这是因为网桥节点B1会使用其服务VLAN标识符1对该帧进行标记，该标识符通知所有的网桥节点，该帧是经由网桥节点B1进入网络500的。使用该转发表，网桥节点B2可以查找转发去往用户节点C5的帧所在的端口，其使用分别为‘2’和‘A’的地址对以及用户VLAN来指定。在图5的示例中，服务VLAN标识符1的SPB转发表将端口2与用户VLAN标识符2以及地址A相关联。除了不利用转发表中的目的节点地址之外，组播帧的转发与单播帧的转发很相似。基于由服务VLAN标识符指定的SPB转发树上的用户VLAN标识符而使广播、组播以及未知的单播帧泛洪。
在图5的示例中，服务VLAN标识符2的SPB转发树基于作为根的网桥节点B3。从而，网桥节点B2使用服务VLAN标识符2的SPB转发树来转发从网桥节点B3接收到的帧。网桥节点B2能够识别通过网桥节点B3进入网络500的帧，这是因为网桥节点B3在每个帧进入网络500时将其服务VLAN标识符2添加至该帧中。网桥节点B2之后可以使用用户VLAN标识符和目的地址对，来识别网桥节点B2转发该帧所应该在的端口，以使该帧沿着从入口网桥节点至帧的最终目的地的最短路径穿过网络。在图5中，例如，假定网桥B2经由网桥B3接收到来自用户节点C3而去往用户节点C4的帧。网桥节点B2将使用服务VLAN 2的SPB转发表来转发帧，这是因为网桥节点B3会使用其服务VLAN标识符2对该帧进行标记，该标识符通知所有的网桥节点，该帧是经由网桥节点B3进入网络500的。使用该转发表，网桥节点B2可以查找转发去往用户节点C4的帧所在的端口，其使用分别为‘1’和‘C’的地址对以及用户VLAN来指定。在图5的示例中，服务VLAN标识符2的SPB转发表将端口2与用户VLAN标识符1以及地址C相关联。
在图5的示例中，以网桥节点B4作为根的SPB转发树使用服务VLAN标识符3作为SPB转发树的标识符。从而，网桥节点B2使用服务VLAN标识符3的SPB转发树转发从网桥节点B4接收到的帧。网桥节点B2能够识别经由网桥节点B4进入网络500的帧，这是因为网桥节点B4在每个帧进入网络500时将其服务VLAN标识符3添加至该帧中。网桥节点B2之后可以使用用户VLAN标识符和目的地址对，来识别网桥节点B2转发该帧所应该在的端口，以使该帧沿着从入口网桥节点到帧的最终目的地的最短路径穿过网络。在图5中，例如，假定网桥B2经由网桥B4接收到来自用户节点C4而去往用户节点C1的帧。网桥节点B2将使用服务VLAN 3的SPB转发表来转发帧，这是因为网桥节点B4会使用其服务VLAN标识符3对该帧进行标记，该标识符通知所有的网桥节点，该帧是经由网桥节点B4进入网络500的。使用该转发表，网桥节点B2可以查找转发去往用户节点C1的帧所在的端口，其使用分别为‘1’和‘E’的地址对以及用户VLAN来指定)。在图5的示例中，服务VLAN标识符3的SPB转发表将端口0与用户VLAN标识符1以及地址E相关联。
如前所述，用于识别SPB根网桥的所有服务VLAN必须配置在SPB网桥之间的所有链路上。此外，互连SPB网桥的所有链路应该配置有所有的用户VLAN。当这些条件满足时，本领域的技术人员应注意的是，SPB域内的第2层转发表对于所有的服务VLAN都将是相同的。从而，包含(用户-VLAN、用户-MAC)的单个表可以在所有的服务VLAN之间共享。
根据本发明实施例使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧，通常是利用计算机(即，自动计算机)来实现的。因此，为了进一步进行说明，图6示出了包含示例性网桥150的自动计算机的框图，用于使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧。图6的网桥150是包括在计算机网络中的多个网桥节点中的一个网桥节点。每个边缘网桥节点都分配有唯一的服务VLAN标识符。网络中的至少一个网桥节点用作帧接收到计算机网络中所经过的入口网桥节点。此外，网络中的至少一个网桥节点用作帧传输出计算机网络所经过的出口网桥节点。
在图6的示例中，示例性网桥150包括至少一个处理器156或‘CPU’以及随机存取存储器168(RAM)，其通过高速存储总线166和总线适配器158连接至处理器156和示例性网桥150的其它部件。
图6的RAM 168中所存储的是路由模块190。图6的路由模块190是根据本发明实施例使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧所使用的计算机程序指令。该网络包括多个网桥节点。多个网桥节点中的至少一个网桥节点用作帧接收到网络中所经过的入口网桥节点。多个网桥节点中的至少一个网桥节点用作帧传输出网络所经过的出口网桥节点。在该网络中，每个边缘网桥节点(即，每个入口网桥节点和每个出口网桥节点)都分配有唯一的服务VLAN标识符。每个边缘网桥都可以利用本领域技术人员可以想到的任意动态获取协议而分配有唯一的服务VLAN标识符。
图6的路由模块190通常通过以下步骤来根据本发明实施例使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧：通过多个网桥节点中的一个网桥节点接收要传输至目的节点的帧，所接收到的帧经由入口网桥节点进入网络，目的节点经由出口网桥节点连接至网络，所接收到的帧包括入口网桥节点的服务VLAN标识符和用户VLAN标识符；根据服务VLAN标识符通过一个网桥节点识别SPB转发树，该SPB转发树指定网络中从入口网桥节点经由上述一个网桥节点到网络中其它网桥节点的最短路由；以及根据SPB转发树和用户VLAN标识符通过上述一个网桥节点将所接收到的帧转发至出口网桥节点，而不进行MAC-in-MAC封装。
在RAM 168中还存储有操作系统154。在根据本发明实施例的网桥中使用的操作系统可以包括丛林网络(Juniper Network)的
Figure GSA00000082648400201
和
Figure GSA00000082648400202
Cisco的
Figure GSA00000082648400203
或Extreme网络的
Figure GSA00000082648400204
在根据本发明实施例的网桥中可以使用的其它操作系统可以包括UNIXTM、LinuxTM、Microsoft XpTM的轻量级版本，以及本领域技术人员可想到的其它操作系统。在RAM 168中示出了图6的示例中的操作系统154和路由模块190，但是这种软件的许多部件也典型地存储在非易失性存储器172(例如，电可擦可编程只读存储器(EEPROM))中或特定用途集成电路(ASIC)186的存储器中。
图6的网桥150包括经由总线适配器158连接至网桥150的其他部件的网桥接口180。网桥接口180提供节点184a-f连接至网桥150所经由的端口182。节点184可以实现为服务器、工作站、网络装置、或本领域技术人员可想到的任何其它计算装置。图6的网桥接口180包括由处理器156或ASIC 186所控制的交换电路(switching circuit)。网桥接口180的交换电路提供高速交换服务，以快速接收一个端口上的帧，并通过另一个端口将这些帧转发至其最终目的地。交换电路还可以设置有从ASIC 186或处理器156卸载(off-loaded)的有限处理能力。
在图6的示例中，连接至网桥接口180的ASIC 186在致力于从主处理器156进行卸载处理时提供特定的帧处理服务。例如，ASIC186可以用于提供过滤、复制、转发、封装或解封装服务。此外，ASIC 186可以包含并执行上述路由模块190的全部或一部分。
图6的示例性网桥150包括总线适配器158、包含用于高速总线的驱动电子器件的计算机硬件部件、前端总线162和存储器总线166、以及接口总线169和低速扩展总线160的驱动电子器件。通过图6的扩展总线160，通信适配器167、非易失性存储器172和I/O适配器178连接至示例性网桥150的其它部件。
图6的示例性网桥150包括一个或多个输入/输出(‘I/O’)适配器178。I/O适配器178提供允许处理器156与网桥的各I/O部件进行接口的部件。示例性I/O部件可以包括，例如，发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、物理开关和按钮、或本领域技术人员可想到的其它接口部件。
图6的示例性网桥150还包括通信适配器167，用于在通过端口182a-f进行网络通信的带外与其它计算装置进行数据通信。通信适配器167可以根据通用串行总线(USB)规范、小型计算机系统接口(SCSI)规范、RS-232规范、内置集成电路(I2C)总线协议、系统管理总线(SMBus)协议、智能平台管理总线(IPMB)协议等为处理器156提供接口。
读者应注意，图6的网桥150的示例性实施例仅是说明性的而不是限制性的。本领域技术人员可想到的其它计算体系结构也可以用于根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧中。例如，网桥可以使用通用计算机或专用于网络帧处理的专用计算装置、或其它混合体系结构来实现。
图7和图8提供了当根据本发明实施例进行操作的不同网桥通过网络路由帧时，本发明的多种实施例的进一步说明。图7给出了示出根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络800中转发帧的示例性方法的流程图。图7的网络800包括多个网桥节点810、812、816、818。在图7中，网桥节点810用作帧接收到网络800中所经过的入口网桥节点，而网桥节点818用作帧传输出网络800所经过的出口网桥节点。在图7的示例中，网桥节点810、812、816、818的硬件不支持MAC-in-MAC封装或不具有任何特定硬件能力。
图7的网桥节点812包括十二个端口900a-l，通过这些端口其它节点可以连接至网桥节点812。在图7的示例中，入口网桥节点810通过端口900b连接至网桥节点812。核心网桥节点816通过端口900k连接至网桥节点812。
图7的方法包括通过网桥节点812接收要传输至目的节点808的帧822(902)。在图7的示例中，目的节点808通过用户网络805连接至出口网桥节点818。所接收到的帧822通过入口网桥节点810进入网络。网桥节点812可以通过从端口900b的接收栈(receptionstack)检索帧822并将接收栈的栈指针提前(advance)，来根据图7的方法接收来自入口网桥节点810的帧822(902)。
图7的帧822指定发起帧822的源节点(未示出)的源节点地址826和帧822传输到的目的节点808的目的节点地址824。源节点地址826和目的节点地址824可以实现为MAC地址。在图7的示例中，目的节点地址824表明帧822是单播帧。单播帧是典型地沿着通过网络的单条路径从源节点发送至单个目的节点的帧。这与组播帧是大不相同的，组播帧沿着多条网络路径从源节点发送至多个目的节点。图7的目的节点地址824通过指定对应于目的节点808的单个网络地址来表明帧822是单播帧。然而，在组播帧的情况中，可以通过在八位字节(octet)0中设置比特0来在目的地址中指定多个目的节点，用作组播标志。
帧822还包括用户VLAN标识符823，用户网络上的设备使用该标识符将帧822分配给在一个或多个用户网络上建立的特定VLAN。帧822还包括指定服务VLAN标识符831的供应商报头830。图7的服务VLAN标识符831和帧822通常符合IEEE 802.1ad标准，但是读者应理解，这种符合不是本发明实施例中必需的特征。
图7的方法还包括：通过网桥节点812根据服务VLAN标识符831识别SPB转发树1105(904)。图7的每个SPB转发树均指定了网络中从一个边缘网桥节点通过网桥节点812至网络中其它网桥节点的最短路由。每个SPB转发树1105都与识别用作树根的边缘网桥的特定服务VLAN标识符相关联。当帧822进入网络800时，入口网桥节点将其唯一的服务VLAN标识符831添加至该帧中，以使网络800中的其它节点可以识别出帧822是在网桥810处进入网络的，并利用以网桥810作为其根的SPB转发树来将该帧沿着最短路径通过网络路由至其目的地。以此方式，当网桥节点812接收来自入口网桥节点810的帧时，网桥节点812可以通过确定哪个SPB转发树1105与帧822中的服务VLAN标识符831相关联，来识别以入口网桥节点810作为其根的SPB转发树1105(904)。任何给定的网桥节点(诸如812)都仅具有引导回至给定最短路径树的根(网桥节点810)的单条路径。为此，网桥节点812将丢弃那些沿网桥节点810的最短路径树发送的且在除900b以外的其它任何端口上接收到的数据包。
在图7的示例中，SPB转发树1105a与帧822中的服务VLAN标识符831相关联，并指定网络中从入口网桥节点810经由网桥节点812到网络800中其它网桥节点的最短路由。图7示例中的SPB转发树1105a的每个记录都代表帧沿着最短路径至该帧的一个或多个最终目的地的下一跳。每个记录都包括用户VLAN标识符字段912和目的地址字段914，以存储唯一识别特定目的节点的值。用户VLAN标识符和目的节点地址都被利用以识别特定目的节点，这是因为分配有不同用户VLAN的节点可以具有相同的网络地址。SPB转发树1105a的每个记录都还包括端口标识符字段910，该端口标识符字段指定连接至沿至目的节点的最短路径的下一节点的端口，该目的节点在相关的用户VLAN标识符字段912和目的地址字段914中被指定。
图7的方法包括：通过网桥节点812根据SPB转发树1105a、用户VLAN标识符823和目的节点地址824，将所接收到的帧822转发至出口网桥节点818(906)，而不进行MAC-in-MAC封装。网桥节点812可以通过识别SPB转发树1105a中与用户VLAN标识符823和目的节点地址824相关联的端口(即，端口900k)，来根据图7的方法转发所接收到的帧822(906)。然后，网桥节点812可以将帧822放置到端口900k的传输栈中。一旦将帧822放置到端口900k的传输栈中，网桥接口(诸如参照图6所描述的网桥接口)就将帧822从端口900k发送出至下一网桥(即，网桥816)。当帧822到达出口网桥818时，出口网桥818将入口网桥节点的服务VLAN标识符从帧822中去除，并将数据包822转发至用户网络805，以传送至目的节点808。
以参照图7所描述的方式使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧，使得帧822沿着从入口节点810穿过网络800到节点808处的其最终目的地的最短路径进行发送，而不会减少可用的用户VLAN标识符的数量，并且也无需使用利用MAC-in-MAC封装的硬件。由于当前一代的网桥中的许多都不支持MAC-in-MAC封装，因此在网络中使用现有的网桥而不进行MAC-in-MAC封装的能力减少了实现最短路径桥接网络方案的资金成本。
图7描述了当帧是单播帧时，根据本发明实施例使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧。为了进一步描述当帧是组播帧时本发明的实施例如何工作，图8给出了示出根据本发明实施例的使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧的另一示例性方法的流程图。
图8的网络拓扑类似于图7中的拓扑。图8的网络800包括多个网桥节点810、812、816、818。在图8中，网桥节点810用作帧接收到网络800中所经过的入口网桥节点，而网桥节点818用作帧传输出网络800所经过的出口网桥节点。图8还示出了包括在网络800中的另一网桥节点940，其用作出口网桥节点。每个边缘网桥(即，每个入口网桥节点和每个出口网桥节点)都分配有唯一的服务VLAN标识符。图8的网桥节点812、816用作核心网桥。在图8的示例中，网桥节点810、812、816、818的硬件不支持MAC-in-MAC封装。
图8的网桥节点812包括十二个端口900a-l，通过这些端口其它节点可以连接至网桥节点812。在图8的示例中，入口网桥节点810通过端口900b连接至网桥节点812。核心网桥节点816通过端口900k连接至网桥节点812。图8的边缘网桥节点940通过端口900g连接至网桥节点812。
图8的方法包括通过网桥节点812接收要传输至目的节点808、934的帧922(902)。在图8的示例中，目的节点808通过用户网络805连接至出口网桥节点818，而目的节点934通过用户网络932连接至出口网桥节点940。尽管通过不同的用户网络连接目的节点808、934，但是目的节点808、934都被分配给同一用户VLAN。在图8的示例中，所接收到的帧922通过入口网桥节点810进入网络。图8的帧922包括源节点地址920、用户VLAN标识符923、和指定服务VLAN标识符931的供应商报头930(上述这些都类似于参照图7的描述)。网桥节点812可以通过从端口900b的接收栈检索帧922并将接收栈的栈指针提前，来根据图8的方法接收来自入口网桥节点810的帧922(902)。
在图8的示例中，帧922是组播帧。即，帧922沿着多条网络路径从源节点发送到多个目的节点。图8的目的节点地址922表明帧822是组播帧，这是因为在八位字节0中设置了比特0，用作组播标志。
图8的方法还包括：通过网桥节点812根据帧922中的服务VLAN标识符831识别SPB转发树1105(904)。如前所述，图8的每个SPB转发树均指定了网络中从一个边缘网桥节点通过网桥节点812到网络中其它网桥节点的最短路由。每个SPB转发树1105都与识别用作树根的边缘网桥的特定服务VLAN标识符相关联。当帧922进入网络800时，入口网桥节点810将其唯一的服务VLAN标识符931添加至该帧中，以使网络800中的其它节点可以识别出帧922是在网桥810处进入网络的，并利用以网桥810作为其根的SPB转发树来将该帧沿着最短路径通过网络路由至其目的地。以此方式，当网桥节点812接收来自入口网桥节点810的帧时，网桥节点812可以通过确定哪个SPB转发树1105与帧822中的服务VLAN标识符931相关联，来识别以入口网桥节点810作为其根的SPB转发树1105(904)。
在图8的示例中，SPB转发树1105a与帧922中的服务VLAN标识符931相关联，并指定网络中从入口网桥节点810经由网桥节点812至网络800中的其它网桥节点的最短路由。图8示例中的SPB转发树1105a的每个记录都代表帧沿着最短路径至该帧的一个或多个最终目的地的下一跳。每个记录都包括用户VLAN标识符字段912和目的地址字段914，以存储唯一识别特定目的节点的值。SPB转发树1105a的每个记录都还包括端口标识符字段910，该端口标识符字段指定连接至沿至目的节点的最短路径的下一节点的端口，该目的节点在相关的用户VLAN标识符字段912和目的地址字段914中被指定。
图8的方法包括：通过网桥节点812根据SPB转发树1105a和用户VLAN标识符923，将所接收到的帧922转发至出口网桥节点818、940(907)，而不进行MAC-in-MAC封装。网桥节点812可以通过识别SPB转发树1105a中与用户VLAN标识符923相关联的端口(即，端口900g、900k)，来根据图8的方法转发所接收到的帧922(907)。然后，网桥节点812可以将帧922放置到每个端口900g、900k的传输栈中。一旦将帧922放置到端口900g、900k的传输栈中，网桥接口(诸如参照图6描述的网桥接口)就将帧922从端口900g、900k发送出至下一网桥(即，网桥816)。当帧922到达出口网桥818、940时，出口网桥818、940将入口网桥节点810的服务VLAN标识符从帧922中去除，并将数据包922转发至用户网络805、932，以传送至目的节点808、934。
以参照图8所描述的方式使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧，使得帧822沿着从入口节点810穿过网络800至节点808处的其最终目的地的最短路径进行发送，而不会减少可用的用户VLAN标识符的数量，并且也无需使用利用MAC-in-MAC封装的硬件。由于当前一代的网桥中的许多都不支持MAC-in-MAC封装，因此在网络中使用现有的网桥而不进行MAC-in-MAC封装的能力减少了实现最短路径桥接网络方案的资金成本。
上述描述集中在每个边缘网桥只具有一个服务VLAN标识符的本发明的实施例上。然而，为了支持用户VLAN的负载平衡，特定SPB边缘网桥可以配置为使帧能够沿着一个以上的SPB转发树进入SPB网络。在这种配置中，每个SPB边缘网桥都可以具有多个服务VLAN标识符，每个服务VLAN标识符指定不同的SPB转发树。每个用户VLAN的通信流量将被SPB边缘网桥映射到仅一个服务VLAN标识符和相应的SPB转发树。这种配置将为SPB域中的负载平衡用户VLAN提供等值多树(Equal Cost Multiple Tree)的功能。
本发明的示例性实施例主要是在被配置为在计算机网络中使用最短路径桥接转发帧的全功能网络网桥的上下文中进行描述的。然而，本领域的技术人员应理解，本发明还可以在计算机程序产品中实施，该计算机产品设置在计算机可读介质上，用于与任意合适的数据处理系统一起使用。这种计算机可读介质可以是机器可读信息的传输介质或可记录介质，包括磁介质、光学介质、或其它合适的介质。可记录介质的示例包括硬盘驱动器或软磁盘中的磁盘、光学驱动器的压缩光盘、磁带、以及本领域技术人员可想到的其它介质。传输介质的示例包括用于进行语音通信的电话网络和数字数据通信网络(诸如(例如)EthernetsTM和利用互联网协议通信的网络以及万维网)、以及无线传输介质(诸如，例如根据IEEE 802规范族实现的网络)。本领域技术人员应理解，具有合适的编程手段的任何计算机系统都将能够执行程序产品中实施的本发明的方法的步骤。本领域技术人员应理解，尽管在该说明书中描述的示例性实施例中的一些实施例被定向为安装在计算硬件上并在其上执行的软件，但是，被实现为固件或硬件的可替换实施例也落在本发明的范围内。
从前述的描述可以理解，在不背离本发明真正精神的前提下，可以对本发明的各实施例进行修改和改变。该说明书中的描述仅是示例性的而不可解释为限制的含义。本发明的范围仅由以下权利要求的语言限定。

Claims (14)

1.一种使用最短路径桥接(‘SPB’)在计算机网络中转发帧的方法，所述计算机网络包括多个网桥节点，每个边缘网桥节点均分配有唯一的服务虚拟局域网(‘VLAN’)标识符，所述多个网桥节点中的至少一个用作入口网桥节点，所述帧经过所述入口网桥节点被接收进所述计算机网络中，所述多个网桥节点中的至少一个用作出口网桥节点，所述帧经过所述出口网桥节点被传输出所述计算机网络外，所述方法包括以下步骤：
利用所述多个网桥节点中的一个网桥节点接收要传输至目的节点的帧，所接收到的帧经由所述入口网桥节点进入所述网络，所述目的节点经由所述出口网桥节点连接至所述网络，所接收到的帧包括用户VLAN标识符和所述入口网桥节点的唯一的服务VLAN标识符，其中，所接收到的帧包括由所述入口网桥节点的供应商指定的供应商报头，所述供应商报头包括所述服务VLAN标识符；
利用所述一个网桥节点根据所述服务VLAN标识符识别SPB转发树，所述SPB转发树指定所述网络中从所述入口网桥节点经由所述一个网桥节点到所述网络中的其它网桥节点的最短路由；以及
利用所述一个网桥节点根据所述SPB转发树和所述用户VLAN标识符将所接收到的帧转发至所述出口网桥节点，而不进行媒体访问控制(MAC)-in-MAC封装。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所接收到的帧为组播帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其中： 
所接收到的帧为包括所述目的节点的目的节点地址的单播帧；以及
根据所述SPB转发树和所述用户VLAN标识符转发所接收到的帧的步骤进一步包括以下步骤：根据所述目的节点地址转发所接收到的帧。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：利用所述入口网桥节点将所述入口网桥节点的服务VLAN标识符添加至所接收到的帧。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：利用所述出口网桥节点将所述入口网桥节点的服务VLAN标识符从所接收到的帧中去除。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述服务VLAN标识符符合电气和电子工程师协会(‘IEEE’)802.1ad标准，且所述用户VLAN标识符符合IEEE 802.1Q标准。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个网桥节点的硬件不支持MAC-in-MAC封装。
8.一种使用最短路径桥接(‘SPB’)在计算机网络中转发帧的设备，所述计算机网络包括多个网桥节点，所述设备用作所述多个网桥节点中的一个网桥节点，每个边缘网桥节点均分配有唯一的服务虚拟局域网(‘VLAN’)标识符，所述多个网桥节点中的至少一个用作入口网桥节点，所述帧经过所述入口网桥节点被接收进所述计算机网络中，所述多个网桥节点中的至少一个用作出口网桥节点，所述帧经过所述出口网桥节点被传输出所述计算机网络外，所述设备包括： 
装置，用于接收要传输至目的节点的帧，所接收到的帧经由所述入口网桥节点进入所述网络，所述目的节点经由所述出口网桥节点连接至所述网络，所接收到的帧包括用户VLAN标识符和所述入口网桥节点的唯一服务VLAN标识符，其中，所接收到的帧包括由所述入口网桥节点的供应商指定的供应商报头，所述供应商报头包括所述服务VLAN标识符；
装置，用于根据所述服务VLAN标识符识别SPB转发树，所述SPB转发树指定所述网络中从所述入口网桥节点经由所述一个网桥节点到所述网络中的其它网桥节点的最短路由；以及
装置，用于根据所述SPB转发树和所述用户VLAN标识符将所接收到的帧转发至所述出口网桥节点，而不进行媒体访问控制(MAC)-in-MAC封装。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所接收到的帧为组播帧。
10.根据权利要求8所述的设备，其中：
所接收到的帧为包括所述目的节点的目的节点地址的单播帧；以及
用于根据所述SPB转发树和所述用户VLAN标识符转发所接收到的帧的装置进一步包括：根据所述目的节点地址转发所接收到的帧的装置。
11.根据权利要求8所述的设备，其中，所述入口网桥节点将所述入口网桥节点的服务VLAN标识符添加至所接收到的帧。 
12.根据权利要求8所述的设备，其中，所述出口网桥节点将所述入口网桥节点的服务VLAN标识符从所接收到的帧中去除。
13.根据权利要求8所述的设备，其中，所述服务VLAN标识符符合电气和电子工程师协会(‘IEEE’)802.1ad标准，且所述用户VLAN标识符符合IEEE 802.1Q标准。
14.根据权利要求8所述的设备，其中，所述设备的硬件不支持MAC-in-MAC封装。 
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