CN102090028B - 多树注册协议 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于对定义以太网络中的活动拓扑的树进行建立和更新的注册协议，包括：多个应用组件和与所述应用组件相对应的多个属性声明组件，其中，所述应用组件声明和注册属性值，相对应的属性声明组件产生和撤回对属性的注册。

Description

多树注册协议

优先权申请

本申请要求于2008年7月14日提交的美国临时申请No.61/134,886的优先权，将其实质内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及以太网络，并且更具体地涉及在这些网络中提供无环拓扑。

背景技术

以太网转发依赖于无环活动拓扑(active topology)，因为循环的帧引起网络错误，特别是如果在发送期间，如在组播和广播帧中，循环的帧加倍时。在当前以太网络中通过快速生成树协议(RSTP)或多生成树协议(MSTP)来配置活动拓扑。随着以太网在网络段(除了LAN以外)中变得越来越流行，如在都市核心和骨干网上，针对以太网定义了扩展。作为日益流行的结果，需要定义用于配置活动拓扑的机制(除了MSTP之外)。

当前在IEEE802.1aq内正在开发两种途径，用于使用中间系统到中间系统(IS-IS)链路状态协议来替代MSTP。

在一种途径中，IS-IS用于控制桥接器网络，在该网络中应用传统的MAC学习(即，如果桥接器看到从MAC地址发送的以太网帧，则桥接器学习该MAC地址的可达性，可以在例如不管理MAC地址的企业或校园网中应用该MAC学习)。将该途径称作最短路径桥接(SPB)。

在另一种途径中，在提供方骨干桥接器(PBB)网络中应用IS-IS，在该网络中管理所有的地址，并且未知的地址不出现在网络中。在这种环境中，不应用生成树协议，而是由IS-IS控制协议直接建立和更新过滤数据库(FDB)。将该途径称作最短路径骨干桥接(SPBB)。

由于链路状态控制协议(如IS-IS)对FDB的非同步更新，意外的环路可能出现，如在拓扑瞬变期间(即改变的拓扑)。尽管可以应用入口过滤机制来消除单播业务的环路，但是其不适合消除组播业务的所有可能的环路。因此需要一种用于避免组播业务中的环路的机制。

IEEE802.1ak下的多注册协议(MRP)使得MRP应用中的参与者(即预期参与如VLAN或组播树之类的特定服务的网络节点)能够向桥接局域网(BLAN)中的其他参与者注册属性。这意味着针对特定服务定义MRP应用，并且要参与该特定服务的桥接器和桥接器端口能够通过该MRP应用进行注册。

定义两种应用用于注册虚拟LAN(VLAN)和组MAC地址。这些应用是：(1)多VLAN注册协议(MVRP)，其中桥接器可以向VLAN注册，目的是提供VLAN的自动配置来取代手动配置；(2)多MAC注册协议(MMRP)，向组播服务提供MAC地址的自动注册。MRP是用于对通过活动拓扑的转发进行控制的标准协议。

IEEE不提供对针对活动拓扑的配置的MSTP的备选机制(即用于建立和更新生成树)。提出IS-IS作为用于配置SPB中的生成树的控制协议。然而，在讨论中的环路预防机制具有显著的缺陷。针对SPBB，提出了作为入口检查机制的反向转发路径检查。在拓扑瞬变期间意外的环路可能出现，组播帧可以从该环路向网络其他部分传播(也称作转轮(Catherine-wheel))，其引起在目的地处多次接收到相同或同样的帧，因此降低了实时应用的质量。

尽管提出了一些序列用于建立无环路活动拓扑，其中应用的协议不包括作为用于建立树的合适IEEE标准的MRP。

发明内容

在示例实施例中，公开了一种用于在网络中建立和更新树的注册协议。该协议包括多个应用组件，每一个组件对应于参与者。该协议还包括与所述应用组件相对应的多个属性声明组件。所述应用组件适于声明和注册属性值。对应的属性声明组件适于产生和撤回对属性的注册。定义所述树以产生以太网络中的活动拓扑。

在另一个实施例中，公开了一种在网络中建立和更新树的方法。在第一步骤中，确定树的声明和所述声明的接收。所述声明包括用于建立所述树的属性。然后，更新入口检查和标识要修改的端口。修改所标识的端口，并且沿所述树传播所述声明，其中所述树定义以太网络中的活动拓扑。

在另一个实施例中，公开了一种多端口桥接器。所述多端口桥接器包括针对MTRP参与者的多树注册协议(MTRP)应用，其中所述应用在网络中建立和更新树。所述应用包括多个应用组件，每一个组件对应于参与者。所述应用还包括与所述应用组件相对应的多个属性声明组件，其中所述应用组件声明和注册属性值，相对应的属性声明组件产生和撤回对属性的注册，其中所述树定义以太网络中的活动拓扑。

在示例实施例中公开的方法定义了对在以太网络中广泛部署的IEEE802.1ak多注册协议的扩展。因此，所公开的方法提供了一种用于控制以太网络中的转发树的、新的可容易实现的工具。

附图说明

通过阅读本描述以及附图，将理解本发明的各种特征、优点和目的，其中：

图1示出了根据示例实施例的架构；以及

图2示出了根据示例实施例的利用应用的方法。

具体实施方式

对与本发明相一致的实现的以下描述引用了附图。在不同附图中的相同参考标号标识了相同或相似的单元。以下的详细描述不限制本发明。取而代之地，本发明的范围由所附权利要求来限定。

MRP用于形成可达性树。因此，MRP是形成SPB中所需的生成树的良好候选。当前的MRP应用(即MMRP和MVRP)在由生成树拓扑所确定的活动拓扑上操作。相反，根据示例实施例，MRP可以用于形成SPB中的活动拓扑，在SPB中可以应用链路状态协议来收集拓扑信息(即，MRP本身可以用于形成活动拓扑，因此MRP在形成活动拓扑中具有更大的作用)。根据示例实施例，公开一种新的MRP应用，本文中称作多树注册协议(MTRP)。MTRP可以设置(形成活动拓扑)和更新SPB或SPBB的活动拓扑(即，以源为根的生成树)。可以根据已知的方法来设置和配置树。

MRP是适合形成和维护桥接网络中的可达性树的标准协议。如上所示，已经在IEEE P802.1ak/D8.0中定义了MRP的两种应用。它们是：多MAC注册协议(MMRP)和多VLAN注册协议(MVRP)。

通过给定MRP应用的参与者中的属性的声明以及在其他MRP参与者中对这些属性的注册，MRP形成可达性树。即，由于每一个桥接器端口具有其自身的参与者，则在可达性树中必须包括的每一个桥接器端口的参与者向特定属性注册。例如，通过声明与服务相对应的属性来形成视频流的组播树，并且注册的存在与否指示了是否要发送数据。因此，可以在活动拓扑上形成子树。

每一个MRP应用在MRP属性注册上下文(MAP上下文)上操作，MAP上下文定义了可应用的桥接器端口的集合，这些可应用的桥接器端口形成了可应用的活动拓扑。IEEE802.1ak定义了用于所定义的MRP应用的两种MAP上下文。它们是基础生成树上下文(MAP上下文0)和VLAN上下文。在前者中(即基础生成树上下文)，可以通过快速生成树协议(RSTP)的操作来形成活动拓扑。在后者中(即VLAN上下文)，可以通过桥接器端口的子集和支持给定VLAN的下层生成树来形成活动拓扑。

MRP属性传播(MAP)负责在网络上向其他参与者传播在桥接器端口上注册的属性(活动或非阻塞的桥接器端口提供了到根桥接器的最短路径，并且注册的端口可以是MMRP或MVRP中的这些活动部分的子集)。所应用的MAP上下文确定了属性的传播，因为仅可以在该上下文中对其进行传播。

MRP应用使用MR协议数据单元(MRPDU)用于不同参与者之间的通信。每一个MRP应用具有其自己的EtherType：MMRP：88-F6和MVRP：88-F5。每一个MRP应用还具有其自己的目的地地址：MMRP：01-80-C2-00-00-20和MVRP：01-80-C2-00-00-21。MMRP使用多MAC注册协议数据单元(MMRPDU)，MVRP使用多VLAN注册协议数据单元(MVRPDU)。

根据示例实施例，可以定义新的MRP应用。可以将新的MRP称作多树注册协议(MTRP)，其用于控制在以下环境中的活动拓扑：在该环境中，活动拓扑不受任何生成树协议的控制。可以类似于MSTP，通过控制端口状态和作用，或如PBB-TE环境的情况下通过控制过滤数据库中的静态过滤项，来形成活动拓扑。

可以针对MTRP定义新的MAP上下文。由于MTRP控制活动拓扑，可以针对MTRP定义动态的MAP上下文。可以将动态的MAP上下文称作动态树上下文。对于任何新的MRP应用，必须定义新的EtherType和新的目的地地址。

还可以针对新类型的MRP应用(即，MTRP)来定义新类型的MRPDU，可以将其称作多树注册协议数据单元(MTRPDU)。MTRPDU包含对MRP应用要配置的整个树的描述。可以使用现有的树描述格式。

图1示出了根据示例实施例的用于两端口桥接器中MTRP参与者的MTRP应用或架构100。MTRP100可以作为新应用适配至MRP架构。MTRP100可以包括两个MTRP参与者110和120(尽管也可以包括多于两个参与者)。MTRP参与者110可以包括MTRP应用组件112和MRP属性声明(MAD)组件114。类似地，MTRP参与者120可以包括MTRP应用组件122和MRP属性声明(MAD)组件124。除了在如下所述的MRP属性传播(MAP)的操作中以外，MTRP100以类似于MRP应用的方式操作。

MTRP应用组件112可以声明和注册属性值(针对其所在的端口)。属性值可以包括树的标识符(如VLAN ID)或源MAC地址(即树根的ID)。MTRP应用组件112还可以控制经由MAP(如经由MAP130)对树的声明的传播。MTRP可以使用针对MRP定义的两个原语来请求MAD组件(如MAD114)产生或撤回属性注册。

可以用MAD_Join.request(attribute_type，attribute_vlue，new)来表示用于产生属性注册的原语，并且用MAD_Leave.request(attribute_type，attribute_vlue)来表示用于撤回属性注册的原语。attribute_type可以是MTRP的MTRP_type，并且attribute_value可以是树的ID。

MAD组件(如MAD组件114)可以生成MTRP消息(包含树的声明)以进行发送，并且处理从其他参与者(如在该示例中从参与者120)接收的MTRP消息。

MAP功能130可以传播属性。在一般的MRP应用中，由活动拓扑或其子集(例如VLAN)的上下文来确定属性的传播。在根据示例实施例的MTRP中，可以由MTRP应用组件112来确定传播，因为MTRP应用组件本身确定活动拓扑。MTRP应用组件112控制动态树上下文；即，可以在动态树上下文中包括作为在配置中的树的一部分的、桥接器端口的集合。

可以通过根据示例实施例的MTRP协议进行更新，来建立和维护树(树可以从包括树计算算法(如Dijkstra方法)在内的已知流量工程方法来得到)。树可以是最短路径桥接(SPB)的生成树或最短路径树。可以由VLAN ID或树的根桥接器的ID(例如其MAC地址)来标识树。更新的优选顺序是从根桥接器到叶桥接器(即，仅通过单一连接与树的其他部分相连的桥接器)。

可以由端口状态(即端口的状态)或由过滤数据库(FDB)来设置树。因此可以由MTRP来调整FDB或端口。注册的声明中所包括的全部端口可以成为树的一部分。如果由FDB(也可以由MTRP来设置)定义活动拓扑，则可以使用入口过滤(通过例如反向路径转发检查，RPFC)用于环路预防。仅应当在树的声明MTRPDU到达桥接器的相同端口上启用该树上的入口业务。

发起树的建立或更新树的网络实体需要了解树的物理拓扑。可以通过例如链路状态协议来获得这种拓扑信息。该实体可以是树的根桥接器，或整个网络的中央管理实体。

树的声明可以在树的根桥接器中进行(即属性声明)。然后可以由MAP在作为树的一部分的根桥接器的每一个端口上传播该声明。该声明可以到达相邻的桥接器并且注册其所到达的端口。然后可以沿在MTRPDU中描述的正在配置的树传播该声明，注册可以根据MTRPDU来进行。尽管正在更新树，端口的注册和注销都可以进行。与注册并发地，还可以建立入口过滤。基于树的实现，注册和声明对过滤数据库或对端口作用产生效果。

在图2中示出了使用MTRP应用来设置和更新树的示例方法或过程200。可以在根桥接器处产生树的第一声明(树的声明包括对树的描述和通告)。在其他桥接器中(即在除了根桥接器之外的桥接器处)，可以确定(210)是否已经接收到树的声明。如果未接收到声明，则过程200可以反复查询声明的接收。如果已经接收到声明，则可以按照需要来更新(220)入口检查(用于环路抑制)。可以进行确定以对要修改的端口进行标识(230)。基于在230处的确定，可以按照需要注销(或阻塞)(240)或注册(250)端口。然后可以沿树传播(260)声明。

注册服务和扩展的过滤服务可以依赖于对树所应用的标识。如果使用VLAN ID，则可以应用与MVRP相对应的过程。可以使用在IEEE802.1ak中定义的标准过程。例如，对于注册，可以使用ES_REGISTER_VLAN_MEMBER(VID)，对于注销，可以使用ES_DEREGISTER_VLAN_MEMBER(VID)。

如果根桥接器的MAC地址是标识符，则可以应用与MMRP相对应的过程。可以用REGISTER_MAC_ADDRESS(MAC_ADDRESS)和DEREGISTER_MAC_ADDRESS(MAC_ADDRESS)来标识这些过程。

作为在网络中调用和注销的结果，设置活动拓扑。由MTRP应用而不是更高层的应用来控制注册。

预计可以在多种环境中实施本发明。还应当理解可以按照需要重复执行上述过程。为了方便理解，以可以由例如可编程计算机系统的单元执行的行动序列来描述本发明的方面。应当认识到，可以由专用电路(例如互连用于执行专门功能的离散逻辑门，或专用集成电路)、由一个或多个处理器执行的程序指令、或这二者的组合来执行各种行动。

应当强调，当在本申请中使用时，术语“包括”指定所述的特征、整体、步骤或组件的存在，并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、组件或其组合的存在或加入。

因此，可以以很多不同的形式来实现本发明，上面没有描述它们全部，并且应当认为所有这种形式都在本发明范围内的构思中。上述特定实施例仅作说明之用，并且不应当将其视为具有任何形式的限制性。由所附权利要求来确定本发明的范围，并且在权利要求的范围中的所有变化和等价物预期都被该范围所包含。

附录I

在说明书中使用的缩写和首字母缩写的列表

BPDU            桥接器协议数据单元

FDB             过滤数据库

IS-IS           中间系统到中间系统

LSA             链路状态通告

LSP             链路状态协议数据单元

MRP             多注册协议

MMRP            多MAC注册协议

MMRPDU          多MAC注册协议数据单元

MTRPDU          多树注册协议数据单元

MVRP            多VLAN注册协议

MVRPDU          多VLAN注册协议数据单元

MSTP            多生成树协议

PBB-TE          提供方骨干桥接器-流量工程

RSTP            快速生成树协议

SPB             最短路径桥接

Claims (23)

1.一种用于在具有互连的多端口桥接器的网络中注册树的方法，包括以下步骤：

定义多个应用组件，每一个应用组件对应于参与者；

定义与所述应用组件相对应的多个属性声明组件；

所述应用组件声明和注册属性值；以及

相对应的属性声明组件产生和撤回属性值，所述方法的特征在于：

所述多个应用组件之一控制动态树上下文，所述动态树上下文定义能够作为所述树的一部分的、所述互连的多端口桥接器的桥接器端口的集合，其中，所述树定义以太网络中的活动拓扑，

其中，多注册协议数据单元MRPDU用于参与者之间的通信，所述MRPDU包含整个树的描述。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述属性是在所述树的根桥接器处声明的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述属性值包括在所述网络中配置的树的标识符。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述属性值包括在所述网络中配置的树的根的MAC地址。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述标识符是VLAN ID。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述应用组件控制所述声明的传播。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，对传播的控制是经由属性传播组件来进行的。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述传播组件在所述树的根桥接器的每一个端口上传播所述声明。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述声明组件的、针对产生和撤回注册的请求是经由针对协议而定义的原语来进行的。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述声明组件生成用于发送的消息，并处理从其他参与者接收的消息。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述树是由流量工程方法产生的。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述树是最短路径树。

13.根据权利要求2所述的方法，其中，所述树是以从所述根桥接器开始并向叶桥接器传播的方式来更新的。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述树是由过滤数据库来建立的。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，入口过滤用于环路抑制。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述树是由多个端口状态来建立的。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，网络实体发起所述树的建立和更新，所述实体了解所述树的物理拓扑。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，拓扑信息是通过链路状态协议来获得的。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述网络实体是所述树的根桥接器。

20.一种在具有互连的多端口桥接器的网络中注册树的方法，所述方法包括以下步骤：

确定树的声明，所述声明包括用于建立所述树的属性；

确定所述声明的接收；

更新入口检查；

标识要修改的端口；

修改所标识的端口；以及

沿所述树传播所述声明，其中，所述树定义以太网络中的活动拓扑，所述树在多注册协议数据单元MRPDU中描述，其中

树确定声明在所述树的根桥接器中进行，以及

接收确定、更新、标识、修改和传播在除了所述根桥接器之外的桥接器中进行。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述修改包括注销端口。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述修改包括注册端口。

23.一种网络中的多端口桥接器，包括：

用于确定树的声明的装置，所述声明包括用于建立所述树的属性，其中，所述树定义以太网络中的活动拓扑；

用于定义多个应用组件的装置，每一个组件对应于参与者；以及

用于定义与所述应用组件相对应的多个属性声明组件的装置，其中，所述应用组件适于声明和注册属性值，相对应的属性声明组件适于产生和撤回对属性的注册；以及

用于控制动态树上下文的装置，所述动态树上下文定义能够作为所述树的一部分的、所述多端口桥接器的桥接器端口的集合，

其中，多注册协议数据单元MRPDU用于参与者之间的通信，所述MRPDU包含整个树的描述。