CN102195872B

CN102195872B - 通信设备和通信方法

Info

Publication number: CN102195872B
Application number: CN201110036428.8A
Authority: CN
Inventors: 兒岛俊明; 金田瑞规; 猪俣直树; 菊池克之
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2031-02-10
Also published as: JP5504952B2; US20110200046A1; US8798061B2; EP2362588A1; EP2362588B1; CN102195872A; JP2011171869A

Abstract

本发明公开了通信设备和通信方法。该通信设备包括：发送策略保存部件，该发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制部件，该发送帧控制部件被配置为根据由发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。

Description

通信设备和通信方法

技术领域

本发明涉及用于根据OSI(开放式系统互连)参考模型的层2协议来执行数据转送的通信设备、通信方法和计算机程序。更具体地，本发明涉及用于在层2网络环境中在从发送侧到接收侧的网络路径上执行数据转送的通信设备、通信方法和计算机程序。

背景技术

根据作为由国际标准化组织(ISO)关于网络结构建立的设计原理的OSI参考模型，通信功能被划分为7层。在这些层中，层2是数据链路层，其对应于规定在直接地或邻接地连接的通信设备之间的信号转送的协议。数据链路层地址服务于来自诸如TCP/IP之类的上层的请求，并且对正下方的物理层请求服务。典型的层2协议包括以太网(注册商标)和令牌环。

层2被细分成逻辑链路控制(LLC)子层和其下的媒体访问控制(MAC)子层。层2不具备路径控制功能。因此，层2网络被限制在同一网络地址以内。也可以认为层2网络是这样的网络，该网络被限制在可以使用ARP(地址解析协议)命令获得MAC地址的范围内或者被限制在广播域内。

近年来，增加的传输内容量使得有必要采用通常范围从40到100Gbps不等的更大带宽。然而，市场上，如今被广泛接受的是带宽10Gbps左右的合理价位的通信介质。因此，单个通信链路不足以满足以更大的宽带机构的使用为前提的需求。作为针对处理为宽带准备的内容的需求的一个解决方案，本发明的发明人构思了以提供超过40Gbps的性能的方式来聚合10Gbps左右的低应用技术要求的通信链路。

聚合多个通信链路对应于所谓的“多链路”和“链路聚合”的技术。例如，存在有关多链路通信方法的技术提议，该方法静态地提供路径，其中每个路径以允许发送侧和接收侧都聚合每外部连接路径地执行的通信的方式来应对网络层上的多个外部通信，该方法还将聚合的通信作为单个通信提供给应用层(参见日本专利特开2001-60956号公报)。

在广播域内，多链路仅需要基于层2或层2以下的层(例如MAC层)上的网络协议来实现。根据有关网络多链路技术“IEEE 802.1AX-2008链路聚合”的典型标准中的定义，链路聚合允许一个或多个链路被聚合到一起来形成链路聚合组，使得媒体访问控制(MAC)客户端可以将链路聚合组看成就像它是单个链路一样。

还是根据上述标准，链路聚合允许建立全双工点对点链路的建立，全双工点对点链路比形成该聚合的单个链路具有更高的聚合带宽。这使得能够更好地利用桥接的LAN环境中的可用链路，并且在面对各个链路故障时能够更好地恢复。

然而，以上标准规定了对分段技术和对发送帧的修改的约束。为此，不能进行同一对话的多链路转送。并且，这些标准不允许以太网(注册商标)交换机之间或以太网交换机和目的地通信设备之间的多链路转送。

进一步根据以上标准，为了简易和可扩展性，(层2网络上的)连接功能不应执行组装功能、对接收帧重新排序或修改接收帧。因此，分发功能不利用分段技术、不标记或以任何其他方式修改发送帧，并且必须以将利用指定的收集器内在地确保接收帧的恰当排序的方式来操作。

在当前语境中，“对话”对应于基于的TCP下会话并且等同于受具有单个目的的应用影响的单个流。例如，对话可以用目的地IP地址和目的地端口号的组合来定义。传统上，链路和客户端逐个相互对应。不假定一个客户端使用多个链路。由于分段技术受到约束，一个流不能被划分到多个链路中(即，不能被多链路化)。

因此，根据由以上标准规定的链路聚合技术，难以提高每对话的吞吐量。

在诸如普通的服务器-客户端模型(大量客户端借助该模型连接到单个服务器)之类的通信系统配置中，仅需要增强多个对话的总吞吐量。即，每个对话被连接到一个链路，并且该链路不被划分和分发到多个链路。在该情况中，由以上标准定义的链路聚合不加修改地适用。

在图10中图示的服务器-客户端型网络系统中，在服务器侧操作的应用(AP)通过网络接口卡(NIC)和层2交换机经由多个链路连接到多个客户端C1、C2、C3等。当应用请求每个客户端C1、C2、C3等转送多个对话(a、b、c等)时，每个对话被分发给单个链路。

同时，在需要通过网络来转送超大尺寸内容的广播和运动图像业中，每对话需要高吞吐量。然而，由没有规定将每个对话划分成部分以便分发给多个链路的以上标准规定的链路聚合不能满足该需求。

例如，在图11中图示出的服务器-客户端型网络系统中，服务器通过层2交换机#1和#2经由多个链路连接到客户端。在服务器要发送超大尺寸的内容“a”给客户端时，可能希望内容“a”被划分成多个片段a1、a2、a3等等，这些片段可以通过这些链路被分发。如果是这种情况，这些链路可以被聚合以构成宽带机构。然而，根据以上标准，这样的链路聚合由于对组装功能、对接收帧的重新排序和对分段技术的约束而不可用。

发明内容

本发明是考虑以上情况作出的并且提供能够根据OSI参考模型的层2协议来有益地执行数据通信的通信设备、通信方法和计算机程序。

本发明还提供用于通过层2网络环境中从发送侧到接收侧的网络路径来执行多个链路上的数据转送的通信设备、通信方法和计算机程序。

在执行本发明时并根据其一个实施例，提供一种通信设备，包括：发送策略保存部件，该发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制部件，该发送帧控制部件被配置为根据由所述发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。

优选地，由该发送帧控制部件修改的发送帧可以被输出到层2交换机，层2交换机根据OSI参考模型的层2协议执行链路操作。

优选地，每个对话可以由被应用发送的一串数据组成，并且可以用目的地IP地址和目的地端口号的组合来定义。

优选地，发送帧控制部件可以修改TCP/IP层与MAC/PHY层之间的发送帧。

优选地，该发送策略保存部件可以保存具有如下设置的发送策略，所述设置用作用于对对话进行输入的条件和用于修改遵循输入条件的对话的发送帧的控制策略。

优选地，所述发送策略的所述输入条件可以包括由对话源MAC地址、对话源端口号、对话目的地MAC地址、对话目的地IP地址和对话目的地端口号组成的条件中的至少一个条件。

优选地，所述控制策略可以包括有关向对话的发送帧添加VLAN标签、修改发送源MAC地址和修改发送目的地MAC地址的策略中的至少一个策略。

优选地，控制策略可以包括用于向对话的发送帧指派VLAN标签、发送源MAC地址和MAC地址中的至少一者的规则。

优选地，发送策略保存部件可以保存动态地、静态地、手动地或自动地设置的控制策略，所述控制策略中的每个控制策略对应于一个对话。

优选地，发送策略保存部件和发送帧控制部件各自可以被实现为网络驱动或其它软件。

优选地，发送策略保存部件和发送帧控制部件各自可以被实现为网络接口卡或其它硬件。

根据本发明的另一实施例，提供一种通信方法，包括以下步骤：保存发送策略，每个发送策略对应于一个对话；以及根据在所述发送策略保存步骤中所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。

根据本发明又一实施例，提供一种计算机程序，该计算机程序以计算机可读格式写成以用于使得计算机执行用于根据OSI参考模型的层2协议执行数据通信的处理，该计算机程序包括步骤，所述步骤使得所述计算机用作：发送策略保存部件，该发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制部件，该发送帧控制部件被配置为根据由发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。

本发明的实施例的计算机程序被限定为以计算机可读格式写成的用于使得计算机实现预定处理的计算机程序。换而言之，将本发明的实施例的计算机程序安装到计算机中使得后者能够协同发挥与根据本发明实施例的通信设备的效果等同的效果。

根据如上概要地呈现的本发明，以通过层2网络上的网络路径从发送侧到接收侧执行多链路数据转送的方式执行网络发送控制。该结构使得本发明实施例的改进的通信设备、通信方法和计算机程序能够以低成本拓大网络带宽。

同样，根据如上概要地呈现的本发明，通过多个链路转送单个对话的功能通常是通过以发送侧和接收侧之间的层2交换机根据合适的发送策略执行多链路操作的方式修改发送帧的头部信息来实现的。尚未被设置发送策略的任意对话以和在普通NIC设置中相同方式被处理。因此，该结构保持与现有NIC的兼容。

同样，根据如上概要地呈现的本发明，通过聚合低带宽的链路，网络可以比之前更低成本地、更容易地、在更高的带宽上操作。例如，帧可以以40Gbps吞吐量来发送而不必实际地利用40-Gbps网络。作为另一示例，网络可以在低成本的1Gbps网络环境中以10Gbps的水平运作。

同样，根据如上概要地呈现的本发明，发送策略被建立以包括用于输入对话的条件和用于修改遵循输入条件的对话的发送帧的控制策略。该结构使得可以修改发送帧的头部信息等等，使得设置在发送侧和接收侧之间的层2交换机可以执行多链路操作。

同样，根据如上概要地呈现的本发明，发送策略的输入条件包括以下条件中的至少一者，所述条件由以下内容组成：对话源MAC地址、对话源端口号、对话目的地MAC地址、对话目的地IP地址和对话目的地端口号。该结构允许根据适用的发送策略对给定对话的发送帧进行恰当的修改。

同样，根据如上概要地呈现的本发明，使得设置在发送侧和接收侧之间的层2交换机通过向遵循适用发送策略的输入条件的对话的发送帧指派VLAN标签、发送源MAC地址和MAC地址中的至少一者来执行多链路操作。该结构实现用于发送单个对话的多链路机构。

同样，根据如上概要地呈现的本发明，可以保存动态地、静态地、手动地或自动地设置的控制策略，每个控制策略对应于一个对话。

附图说明

图1是示出其中服务器和客户端经由两个层2交换机来连接的网络系统的配置示例的示意图；

图2是示意性地示出转送帧控制功能的结构的框图；

图3A是示出其中以驱动的形式实现图2中示出的转送帧控制功能的网络系统的配置示例的示意图；

图3B是图示出在如图3A中所示以驱动的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的情况中Windows(注册商标)OS上的协议栈结构的示意图；

图4A是示出其中以网络接口卡的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的网络系统的配置示例的示意图；

图4B是图示出在如图4A中所示以网络接口卡的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的情况中Windows(注册商标)OS上的协议栈结构的示意图；

图5A是示出其中以驱动的形式实现图2中示出的转送帧控制功能的另一网络系统的配置示例的示意图；

图5B是图示出在如图5A中所示以驱动的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的情况中Windows(注册商标)OS上的协议栈结构的示意图；

图6A是示出其中以网络接口卡的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的另一网络系统的配置示例的示意图；

图6B是图示出在如图4A中所示以网络接口卡的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的情况中Windows(注册商标)OS上的协议栈结构的示意图；

图7是说明使用VLAN的转送帧控制功能(VBP)的典型操作的示意图；

图8是说明使用VLAN和目的地MAC地址两者的转送帧控制功能(VBP)的典型操作的示意图；

图9是说明仅涉及MAC地址的修改的转送帧控制功能(VBP)的典型操作的示意图；

图10是说明服务器-客户端型网络系统(普通示例)的操作的示意图；

图11是说明另一服务器-客户端型网络系统(普通示例)的操作的示意图；

图12是示出基于文件的通信系统的配置示例的示意图。

具体实施方式

现在，将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。

图1示出其中服务器10和客户端60经由两个层2交换机30和40来连接的网络系统的配置示例。服务器10和客户端60各自可以由在由美国微软公司提供的Windows(注册商标)操作系统(OS)上运行的计算机构成。在这样的情况中，所涉及的通信协议构成由从上到下排列的应用层、TCP/IP层、和驱动(网络驱动接口规范：NDIS)层组成的栈结构。

服务器10具有多达N₁个网络接口卡(NIC)20-1、20-2等，并通过N₁个10Gbps以太网(注册商标)链路连接到层2交换机30。尽管将服务器10与层2交换机30相连的各个链路中的每一个链路具有10Gbps的带宽，但是在它们之间形成链路聚合可以提供从这N₁个链路得到的高达10×N₁Gbps的更高的总带宽。

层2交换机30和40使用多达N₂个10Gbps以太网(注册商标)链路互连。尽管互连层2交换机30和40的各个链路中的每个链路都具有10Gbps的带宽，但是在它们之间形成链路聚合可以提供从这N₂个链路得到的高达10×N₂的更高的总带宽。

同时，客户端60具有多达N₃个100Gbps网络接口卡(NIC)50-1、50-2等，并且通过N₃个10Gbps以太网(注册商标)链路连接到层2交换机40。尽管将客户端60与层2交换机40相连的各个链路中的每个链路都具有10Gbps的带宽，但是在它们之间形成聚合链路可以提供从这N₃个链路得到的高达10×N₃Gbps的更高的总带宽。

在以下描述中，从服务器10或客户端60那侧上的应用发送的一串数据将称为对话。对话通常可以用目的地IP地址和目的地端口号的组合来定义。

现有链路聚合技术涉及将多个对话分发给多个链路，这多个链路被聚合以便提供更高的总带宽(之前已描述)。换而言之，当单个对话要被转送时，其不是被划分成要分发到这些链路的部分。而是，该对话仅通过服务器10和层2交换机30之间的一个链路、通过层2交换机30和40之间的一个链路以及通过层2交换机40和客户端60之间的一个链路来传输。因此，该结构等同于使用单个链路将服务器与客户端连接。

与上述结构相对地，以下描述的是通过用转送帧控制功能补充服务器-客户端型网络系统来实现用于转送单个对话的链路聚合或多链路结构的方法。

图2示意性地示出转送帧控制功能的结构。在该说明书中，转送帧控制功能也称为虚拟大管道(VBP)。在图2的示例中，转送帧控制部件210提供根据OSI参考模型的层2协议来控制帧转送的功能。转送帧控制部件210设置在TCP/IP层220和MAC/PHY层230之间。通常，TCP/IP层220和MAC/PHY层230之间的部分对应于MAC服务接口221。

转送帧控制部件210包括发送策略保存部件211和发送帧控制器212。根据层2协议，转送帧控制部件210提供控制帧转送的功能。发送策略保存部件211保存被设置给各个对话的发送策略。发送帧控制器212根据由发送策略保存部件211保存的相关发送策略来修改每个对话的发送帧。这样修改的发送帧通过层2网络环境中的网络路径之间的多个链路被转送，稍后将进行描述。

发送策略保存部件211动态地或静态地保存发送策略。每个发送策略被手动地或自动地设置给发送策略保存部件211。例如，发送策略可以通过分析正被监控的数据流的结果来自动设置。

当前语境中的发送策略是输入条件和控制策略的组合，输入条件由有关发送帧的源和目的地的信息组成，控制策略被用来根据输入条件修改发送帧。要对发送帧进行的修改通常包括VLAN(虚拟LAN)标签的添加、源MAC地址的修改和目的地MAC地址的修改。

下表1示出由发送策略保存部件211保存的典型设置。

[表1]

在上表1中，输入条件包括有关感兴趣的对话的源设置和目的地设置。源设置由给定对话的源MAC地址和源端口号构成，并且目的地设置由所涉及的发送帧的目的地MAC地址、目的地IP地址和目的地端口号构成。

控制策略包括遵循输入条件的发送帧的要修改的(即，要指派给遵循输入条件的发送帧的)源MAC地址、目的地MAC地址和的VLAN ID，以及规定如何向适用的发送帧指派源MAC地址、目的地MAC地址和VLAN ID的控制规则。尽管将示出以下讨论的仅采用顺序指派(SA)作为控制规则的实施例，但是可以描述其它规则，例如在检测到错误时指派，根据优先级指派以及按照带宽请求指派。

在经由MAC服务接口221从上游TCP/IP层220接收到发送帧后，发送帧控制器212分析接收帧中的头部信息的内容并且参考由发送策略保存部件211保存的相关设置。在检测到具有与发送帧的头部信息匹配的输入条件的设置后，发送帧控制器212根据被描述为所讨论的设置的控制策略的指派规则来修改发送帧的源MAC地址、目的地MAC地址和VLANID，并且将修改的地址和ID转送到下游MAC/PHY层230。结果，在单个对话的传输期间，通过将多个发送帧指派到多个链路可以实现链路聚合。尽管每链路的带宽是10Gbps，但是发送帧被指派到的聚合的多个链路可以提供40到100Gbps左右的更高的总带宽。

图3A示出其中以称为驱动的软件的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的网络系统的配置示例。由图3A中的服务器10和客户端60各自保持的VBP驱动提供转送帧控制(VBP)功能。即，VBP驱动用作上述发送策略保存部件211和发送帧控制器212。

图3B图示出在如图3A中所示以VBP驱动的形式实现转送帧控制功能的情况中Windows(注册商标)OS上的协议栈结构。图3B分别示出三种功能模块：可由现有软件构成的功能模块，由新的软件构成的功能模块，和由硬件构成的功能模块。由VBP虚拟适配器、VBP复用器/解复用器、VBP过滤器和NIC适配器形成的协议栈构成基于NDIS的VBP驱动，NDIS是由美国微软公司建立的网络驱动的标准。例如，如果使用4个各为10Gbps的网络接口卡，则可以实现40Gbps的吞吐量作为总的多链路带宽。

图4A示出其中以称为网络接口卡的硬件的形式实现图2中示出的转送帧控制功能的网络系统的配置示例。由图4A中的服务器10和客户端60各自保持的VBP网络接口卡提供转送帧控制(VBP)功能。即，VBP网络接口卡用作上述发送策略保存部件211和发送帧控制器212。

图4B图示出在如图4A中所示以VBP网络接口卡的形式实现转送帧控制功能的情况中Windows(注册商标)OS上的协议栈结构。图4B也分别指示三种功能模块：可由现有软件构成的功能模块，由新的软件构成的功能模块，以及由硬件构成的功能模块。由VBP虚拟适配器、VBP复用器/解复用器和VBP NIC适配器形成的协议栈构成如上所述基于NDIS的VBP驱动。例如，如果每个VBP网络接口卡具有5个或10个各为1Gbps的虚拟链路并且如果四个或八个VBP网络接口卡被使用，则可以实现40Gbps的吞吐量作为总的多链路带宽。

图5A示出其中以驱动的形式实现图2中示出的转送帧控制功能的另一网络系统的配置示例。与图3A的示例的主要不同在于服务器10和层2交换机30不是通过多个链路连接的。由图5A中的服务器10和客户端60各自保持的VBP驱动提供转送帧控制(VBP)功能。即，VBP驱动还用作上述发送策略保存部件211和发送帧控制器212。

图5B图示出在如图5A中所示以称为VBP驱动的软件的形式实现转送帧控制功能的情况中在Windows(注册商标)OS上的协议栈结构。图5B还分别指示三种功能模块：可由现有软件构成的功能模块，由新的软件构成的功能模块，以及由硬件构成的功能模块。与图3B的示例不同，由于服务器10和层2交换机30不是通过多个链路连接的，所以不需要VBP复用器/解复用器。由VBP虚拟适配器、VBP过滤器和NIC适配器形成的协议栈构成如上所述基于NDIS的VBP驱动。例如，如果使用一个10Gbp的网络接口卡，则提供10Gbps的吞吐量。

图6A示出其中以称为网络接口卡的硬件的形式实现图2中示出的转送帧控制功能的另一网络系统的配置示例。与图4A的示例的主要不同在于服务器10和层2交换机30不是通过多个链路连接的。由图6A中服务器10和客户端60各自保持的VBP网络接口卡提供转送帧控制(VBP)功能。即，VBP网络接口卡还用作上述发送策略保存部件211和发送帧控制器212。

图6B图示出在如图6A中所示以称为VBP网络接口卡的硬件的形式实现转送帧控制功能的情况中在Windows(注册商标)OS上的协议栈结构。图6B还分别指示三种功能模块：可由现有软件构成的功能模块，由新的软件构成的功能模块，以及由硬件构成的功能模块。与图4B的示例不同，由于服务器10和层2交换机30不是通过多个链路连接的，所以不需要VBP复用器/解复用器和VBP过滤器。由VBP虚拟适配器和VBPNIC适配器形成的协议栈构成如上所述基于NDIS的VBP驱动。例如，如果每个VBP网络接口卡具有5或10个各为1Gbps的虚拟链路，则可以提供5或10Gbps的吞吐量作为总的多链路带宽。

VLAN是指与物理连接技术无关地构造的虚拟网络。在层2上，网络域的内部可以用VLAN ID划分。以下参考图7说明的是使用VLAN的转送帧控制功能(VBP，参见图2)的操作示例。为了简化和说明的目的，假设N₁＝N₂＝N₃＝3。

服务器10的转送帧控制部件210具有3个输出端口A、B和C。与服务器10相连的层2交换机30的三个输入端口中的每一个输入端口被指派1、2和3作为VLAN ID。

层2交换机30的3个输出端口以及与层2交换机30相连的层2交换机40的3个输入端口被分别指派1、2和3作为VLAN ID。并且，层2交换机40的3个输出端口分别被指派1、2和3作为VLAN ID。

以下是假设服务器10的转送帧控制部件210中的发送策略保存部件211保存下表2中列出的设置的情况下的帧转送操作的说明。

[表2]

作为输入条件，上表2中列出的设置规定控制策略的使用，通过控制策略，具有源MAC地址A的发送帧(即，被应用指派A作为输出端口的对话的发送帧)被顺次地指派(SA)A、B和C作为它们的源MAC地址、1、2和3作为它们的VLAN ID。

假设服务器10被请求提供被应用指派A作为输出链路(源MAC地址)的对话。在该情况中，参考发送策略保存部件211中的适用的发送策略(参见表2)，发送帧控制器212向每个发送帧的头部顺次地添加VLAN标签1、2和3，然后在将控制器212的输出链路顺次地从A切换到B再切换到C的同时将这些帧输出给层2交换机30。因此，输出按照以下顺序执行：

A1，B2，C3，A1，B2，C3，……

结果，服务器10发送被应用指派A作为输出链路的对话的分组，每个分组的输出端口顺次地从A切换到B切换到C再切回A，依此类推。在层2交换机30和40之间，分组被转送，它们的VLAN ID顺次地从1切换到2再切换到3再切回1，依此类推。层2交换机40在将分组转送给客户端60时，将分组的VLAN ID顺次地从1切换到2再切换到3再切回1，依此类推。这样，同一对话的多个分组通过所配置的所有设备之间的多个链路被转送。该结构提供比以前高得多的带宽。

图7中示出的操作示例涉及使用VLAN为同一对话实现多个链路。作为另一示例，可以将VLAN和目的地MAC地址相结合来为同一对话实现多个链路。以下参考图8说明的是使用与目的地MAC地址结合的VLAN的转送帧控制功能(VBP；参见图2)的操作示例。为了简化和说明的目的，这里也假设N₁＝N₂＝N₃＝3。

服务器10的转送帧控制部件210具有3个输出端口A、B和C。与服务器10相连的层2交换机30的3个输入端口中的每一个输入端口被指派1、2和3作为VLAN ID。层2交换机30的3个输出端口分别被指派1、2和3作为VLAN ID。

与层2交换机30相连的层2交换机40的输入端口分别被指派1、2和3作为VLAN ID。层2交换机40的3个输出端口的每一个输出端口被指派1、2和3作为VLAN ID。客户端60的转送帧控制部件210具有3个输入端口“a”、“b”和“c”。

以下是假设服务器10的转送帧控制部件210中的发送策略保存部件211保存下表3中列出的设置的情况下的帧转送操作的说明。

[表3]

作为输入条件，上表3中列出的设置规定控制策略的使用，通过控制策略，具有源MAC地址A的发送帧(即，被应用指派A作为输出端口、“a”作为目的地设备MAC地址(输入端口)、X.X.X.X作为目的地设备IP地址的对话的发送帧)被顺次地指派(SA)A、B和C作为它们的源MAC地址(源输出端口)，“a”、“b”和“c”作为它们的目的地MAC地址(目的地输入端口)，1、2和3作为它们的VLAN ID。

现在假设服务器10被请求提供被应用指派A作为输出链路(源MAC地址)、“a”作为目的地MAC地址、X.X.X.X作为目的地IP地址的对话。在该情况中，参考发送策略保存部件211中的适用的发送策略(参见表3)，发送帧控制器212向每个发送帧的头部顺次地添加VLAN标签1、2和3，将发送帧各自的目的地MAC地址(目的地输入端口)顺次地从“a”修改为“b”再修改为“c”，并且在将控制器212的输出链路顺次地从A切换为B再切换为C的同时将这些帧输出给层2交换机30。因此，输出按照以下顺序执行：

Aa1，Bb2，Cc3，Aa1，Bb2，Cc3……

结果，服务器10发送被应用指派A作为输出链路、“a”作为目的地MAC地址，X.X.X.X作为目的地IP地址的对话的分组，每个分组的输出端口顺次地从A切换到B切换到C再切回A，依此类推。在层2交换机30和40之间，分组被转送，它们的VLAN ID被顺次地从1切换到2切换到3再切回1，依此类推。然后，层2交换机40在通过交换机40的每个输出端口向客户端60转送分组时，将每个分组的输入端口顺次地指定为从“a”到“b”到“c”再回到“a”，依此类推，而不论它们的VLAN ID如何。因此，同一对话的多个分组通过所配置的所有设备之间的多个链路被转送。该结构也提供比之前高得多的带宽。

此外，可以仅通过MAC地址的修改而不使用VLAN来操作转送帧控制功能(VBP；参见图2)。以下参考图9说明的是仅依赖于MAC地址的修改的转送帧控制功能(VBP)的操作示例。

某些层2交换机产品支持交换机之间的多链路功能(干道(trunk)功能)。执行多链路转送的条件根据产品不同而不同。某些产品允许多链路转送，如果目的地MAC地址或源MAC地址改变的话。在图9的示例中，假设层2交换机被设置为如果源MAC地址改变则提供多链路转送。为了简化和说明的目的，这里还假设N₁＝N₂＝N₃＝3。

服务器10的转送帧控制部件210具有3个输出端口A、B和C。层2交换机30的3个输出端口以及与层2交换机30相连的层2交换机40的3个输入端口分别被指派1、2和3作为VLAN ID。客户端60的转送帧控制部件210具有3个输入端口“a”、“b”和“c”。

以下是假设服务器10的转送帧控制部件210中的发送策略保存部件211保存下表4中列出的设置的情况下的帧转送操作的说明。

[表4]

作为输入条件，上表4中列出的设置规定控制策略的使用，通过控制策略，具有源MAC地址A的发送帧(即，被应用指派A作为输出端口、“a”作为目的地设备MAC地址(输入端口)、X.X.X.X作为目的地设备IP地址的对话的发送帧)被顺次地指派(SA)A、B和C作为它们的源MAC地址(源输出端口)，“a”、“b”和“c”作为它们的目的地MAC地址(目的地输入端口)。

现在假设服务器10被请求提供被应用指派A作为输出链路(源MAC地址)、“a”作为目的地MAC地址、X.X.X.X作为目的地IP地址的对话。在该情况中，参考发送策略保存部件211中的适用的发送策略(参见表4)，发送帧控制器212在每个发送帧的头部中将源MAC地址(源输入端口)顺次地从A修改为B再修改为C、将目的地MAC地址(目的地输入端口)顺次地从“a”修改为“b”再修改为“c”，并且在将控制器212的输出链路顺次地从A切换到B再切换到C的同时将修改的帧输出给层2交换机30。因此，输出按照以下顺序执行：

A1a，B2b，C3c，A1a，B2b，C3c，……

结果，服务器10发送被应用指派A作为输出链路、“a”作为目的地MAC地址、X.X.X.X作为目的地IP地址的对话的分组，每个帧的输出端口顺次地被从A切换到B切换到C再切回到A，依此类推。在层2交换机30和40之间，分组被转送，它们的VLAN ID顺次地从1切换到2到3再切回到1，依此类推。然后，层2交换机40在将分组通过交换机40的每个输出端口转送给客户端60时，将每个分组的输入端口顺次地指定为从“a”到“b”再到“c”再回到“a”，依此类推，而不论它们的VLAN ID如何。因此，同一对话的多个分组通过所配置的所有设备之间的多个链路来转送。该结构也提供比之前高得多的带宽。

图7到图9中所图示的转送帧控制功能(VBP)基本以使得设置在服务器10和客户端60之间的层2交换机30和40执行多链路操作的方式来修改每个发送帧的头部信息。头部信息是根据应用于给定对话并被发送策略保存部件211保存的发送策略(参见表2到表4)来修改的。对于还未设置发送策略的任何对话，转送帧控制部件210执行与普通NIC相同的操作。该结构确保与现有NIC的兼容性。

根据上述本发明的实施例，低带宽的链路被聚合以便与之前相比，以更低的成本、更高的带宽、更容易地运行网络。例如，可以以40Gbps的吞吐量而不依赖于40Gbps网络来转送帧。作为另一示例，可以在低成本的1Gbps网络环境中运行10Gbps水平的网络。

如果与通信设备相连的多个线缆被视为多个队列，则可以在整个系统上实现带宽控制和优先级控制，而与以太网(注册商标)交换功能无关。例如，从应用给定恰当的命令，就能够以考虑每个流的带宽和优先级的方式来分布所配置的线缆。可以通过网络接口来监控数据的流，并且基于从监控中得到的数据流数据来执行适合于客户端的工作流的带宽控制和优先级控制。

最后，下面说明可以应用本发明的实施例的某些通信系统。基于文件的通信系统具有通信设备，这些通信设备通过各种网络有机地链接，以使得该系统相比于基于实时的通信系统可以以集中和有效的方式操作。鉴于该特征，包括广播站内的内联网在内的适用于本发明的领域从现有的基于实时的通信系统迅速转变为基于文件的通信系统。

图12示出基于文件的通信系统的配置示例。存在若干网络因不同目的而被用于单个通信系统内的很多情况。在图12的示例中，数据网络和控制网络被用在通信系统中。控制网络主要实时地、以相对低的数据率发送诸如命令和状态之类的数据。相对照地，假设数据网络以高数据率发送诸如音频和视频数据之类的海量数据。

如今，伴随着视频和音频产品质量上的不断提高，这些内容的数据大小一直在增大。下表5列出适用于NTSC、2K HD和4K影院(4KCinema)的视频格式的数据率。

[表5]

如上表5中所示，在样本数为4096、行数为2160、比特数为444/16比特并且帧率为24FpS的4K影院的情况中，数据率约为实时(标准速度)10.19Gbps。因此，根据本发明的实施例，即使在数据网络不贵的1Gbps网络环境中，也可以运行10Gbps水平的网络。

尽管以上描述包括许多具体内容，但是不应认为这些限制本发明的范围，而仅仅是提供对该发明目前的优选实施例中的某些的说明。应当理解，在不偏离所附权利要求的精神或范围的前提下，可以进行各种改变和变化。

例如，以上在本说明书中说明的每个实施例(图7到图9)涉及关于网络配置的基于静态策略的操作示例。然而，这不限制本发明。作为其它示例，本发明可以应用于以下的对转送帧的动态控制的情况：

(1)每个配置的网络链路的状态被监控。如果有问题的链路操作被检测到，则适用的链路被禁止携带发送帧。

(2)由所涉及的每个对话使用的链路的数目根据感兴趣的对话的之前建立的优先级和带宽要求被控制。

(3)网络数据流的状态被监控，并且用于每个对话的最佳链路数目(鉴于优先级/带宽)被相应地自动控制。

因此，本发明的范围应当由所附权利要求及其法律等同物而不是所给出的示例来确定。

本申请包含与2010年2月17日于日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-031985中所公开的主题有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。

Claims

1.一种通信设备，包括：

发送策略保存部件，所述发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及

发送帧控制部件，所述发送帧控制部件被配置为根据由所述发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧，其中

所述一个对话的多个分组通过多个链路被转送，

其中，由所述发送帧控制部件修改的发送帧被输出到层2交换机，所述层2交换机根据OSI即开放式系统互连参考模型的层2协议执行链路操作，

其中，所述发送帧控制部件对发送帧进行修改使得所述对话通过层2网络环境中的路径之间的多个链路被传送并且由所述对话使用的链路的数目根据感兴趣的对话的之前建立的优先级和带宽要求被控制。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其中每个对话由被应用发送的一串数据组成，并且用目的地IP地址和目的地端口号的组合来定义。

3.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送帧控制部件在TCP/IP层与MAC/PHY层之间修改发送帧。

4.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送策略保存部件保存具有如下设置的发送策略，所述设置用作用于对对话进行输入的条件和用于修改遵循输入条件的对话的发送帧的控制策略。

5.根据权利要求4所述的通信设备，其中所述发送策略的所述输入条件包括由对话源媒体访问控制MAC地址、对话源端口号、对话目的地MAC地址、对话目的地IP地址和对话目的地端口号组成的条件中的至少一个条件。

6.根据权利要求4所述的通信设备，其中所述控制策略包括有关向对话的发送帧添加VLAN即虚拟LAN标签、修改发送源MAC地址和修改发送目的地MAC地址的策略中的至少一个策略。

7.根据权利要求6所述的通信设备，其中所述控制策略包括用于向对话的发送帧指派VLAN标签、发送源MAC地址和MAC地址中的至少一者的规则。

8.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送策略保存部件保存动态地、静态地、手动地或自动地设置的控制策略，所述控制策略中的每个控制策略对应于一个对话。

9.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送策略保存部件和所述发送帧控制部件各自被实现为网络驱动或其它软件。

10.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送策略保存部件和所述发送帧控制部件各自被实现为网络接口卡或其它硬件。

11.一种通信方法，包括以下步骤：

保存发送策略，每个发送策略对应于一个对话；以及

根据在所述发送策略保存步骤中保存的相应发送策略来修改对话的发送帧，其中

所述一个对话的多个分组通过多个链路被转送，

其中，修改的所述发送帧被输出到层2交换机，所述层2交换机根据OSI即开放式系统互连参考模型的层2协议执行链路操作，

其中，对发送帧进行所述修改使得所述对话通过层2网络环境中的路径之间的多个链路被传送并且由所述对话使用的链路的数目根据感兴趣的对话的之前建立的优先级和带宽要求被控制。

12.一种通信设备，包括：

发送策略保存装置，所述发送策略保存装置用于保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及

发送帧控制装置，所述发送帧控制装置被配置为根据由所述发送策略保存装置所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧，其中

所述一个对话的多个分组通过多个链路被转送，

其中，由所述发送帧控制装置修改的发送帧被输出到层2交换机，所述层2交换机根据OSI即开放式系统互连参考模型的层2协议执行链路操作，

其中，所述发送帧控制装置对发送帧进行修改使得所述对话通过层2网络环境中的路径之间的多个链路被传送并且由所述对话使用的链路的数目根据感兴趣的对话的之前建立的优先级和带宽要求被控制。