CN103795604A

CN103795604A - 一种实现以太网拓扑自动切换的装置及方法

Info

Publication number: CN103795604A
Application number: CN201410016458.6A
Authority: CN
Inventors: 赵振
Original assignee: TP Link Technologies Co Ltd
Current assignee: TP Link Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-01-14
Also published as: CN103795604B

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种实现以太网拓扑自动切换的装置，所述装置包括多个用于外部网线接入的网络接口、一个控制通信接口、微处理器、介质访问控制MAC交换芯片和多个物理层PHY芯片，所述控制通信接口用于操作所述装置实现以太网拓扑自动切换；所述微处理器用于指令的接收、处理以及结果的返回，还用于生成和维护网络接口转发表，并控制MAC交换芯片更改相应网络接口转发规则；所述网络接口转发表以组为单位，每个网络接口只能在一个组中，对于一个组内的所有网络接口，每个网络接口的流量都会转发到所有其他网络接口。本发明能实现以太网拓扑自动切换功能，无需人工操作，还能实现线速转发，并在保证性能的情况下，拓扑变换灵活，管理方便，便于实时配置。

Description

一种实现以太网拓扑自动切换的装置及方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种实现以太网拓扑自动切换的装置及方法。

背景技术

在以太网网络中，特别是测试用以太网拓扑中，经常需要调整以太网的拓扑结构。现有技术的方案是采用交换机将交换机的两个端口划分到一个802.1Q虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)，在进行拓扑切换时，重新将另两个端口划分到一个802.1Q VLAN。例如被测设备1和2分别接在交换机的端口1和端口2，被测设备3和4接在交换机的端口3和端口4，在拓扑I中，端口1和端口2划分到一个802.1Q VLAN，端口3和端口4被划分到另一个802.1QVLAN，进行拓扑切换，在拓扑II中，重新划分802.1Q VLAN，将端口1和端口3划分到一个802.1Q VLAN，将端口2和端口4划分到另一个802.1Q VLAN。

然而，上述现有技术的方案只能对部分拓扑实现拓扑切换功能，并不能完全满足拓扑切换的需求。这种方案的实现原理是使用802.1Q VLAN实现，以百兆以太网为例，在这种技术下，数据帧在进入交换机前，最小帧长是64Bytes，一旦进入交换机后，交换机会给所有的数据帧加上一个Tag Header，那么交换机内部实际传输的最小帧长是68bytes（最小帧长64+4Bytes的Tag Header），而交换机内部还是100Mbps的速率，那么交换机就无法再达到148810pps的速率（通过以下公式计算得出100000000(Bit/S)/8(bit/bytes)/（60+4CRC+20帧间隔和前导码）(Bytes/Packes)=148810（Packets/S)），也即无法达到线速转发数据包的要求。如果外面网线上进入到交换机的带宽是100Mbps，所有数据帧都是最小帧长64Bytes，速率是148810pps，那么交换机就无法实时转发这些数据包，因为交换机最大的转发速率是142045pps（通过以下公式计算得出100000000(Bit/S)/8(bit/bytes)/（60+4+4CRC+20帧间隔和前导码）(Bytes/Packes)=142045（Packets/S)）。因为存在这样的性能缺陷，就会限制其应用场景，尤其是对性能有要求的网络或特定测试场景下，就无法使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现以太网拓扑自动切换的装置及方法，旨在解决现有技术无法达到线速转发数据包的要求的问题。

第一方面，本发明提供了一种实现以太网拓扑自动切换的装置，所述装置包括多个用于外部网线接入的网络接口、一个控制通信接口、微处理器、介质访问控制MAC交换芯片和多个物理层PHY芯片，所述微处理器分别与所述控制通信接口和MAC交换芯片连接，所述MAC交换芯片分别与多个PHY芯片连接，每个PHY芯片连接多个用于外部网线接入的网络接口；

所述控制通信接口用于操作所述装置实现以太网拓扑自动切换；

所述微处理器用于指令的接收、处理以及结果的返回，还用于生成和维护网络接口转发表，并控制MAC交换芯片更改相应网络接口转发规则；所述网络接口转发表以组为单位，每个网络接口只能在一个组中，对于一个组内的所有网络接口，每个网络接口的流量都会转发到所有其他网络接口；

所述MAC交换芯片用于按照微处理器的命令更改网络接口转发规则，实现需要的网络接口转发功能。

第二方面，本发明提供了一种上述装置实现以太网拓扑自动切换的方法，所述方法包括：

微处理器通过控制通信接口接收将需要互联的指定网络接口加入至第一指定组中的指令；

微处理器将所述需要互联的指定网络接口加入至网络接口转发表中的所述第一指定组，以实现所述指定网络接口互联；

微处理器通过控制通信接口接收将其中一个所述指定网络接口加入至第二指定组中的指令；

微处理器将所述其中一个所述指定网络接口加入至网络接口转发表中的所述第二指定组，同时将所述其中一个所述网络接口在所述第一指定组中删除。

在本发明中，由于通过微处理器生成和维护网络接口转发表，因此能实现以太网拓扑自动切换功能，无需人工操作；另外，由于不需要802.1Q VLAN来实现，因此达到网络数据帧的最大化，能实现线速转发；又由于具有用于操作所述装置实现以太网拓扑自动切换的控制通信接口，因此保证性能的情况下，拓扑变换灵活，管理方便，便于实时配置。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的实现以太网拓扑自动切换的装置的结构示意图。

图2是本发明实施例二提供的实现以太网拓扑自动切换的方法的流程图。

图3是网络接口1和网络接口2组成一个组的示意图。

图4是网络接口3、网络接口4和网络接口5组成一个组的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

请参阅图1，本发明实施例一提供的实现以太网拓扑自动切换的装置包括多个用于外部网线接入的网络接口11和一个控制通信接口12，网络接口11是以太网接口或SFP光纤接口等，所述控制通信接口12是以太网接口、串口等通信接口，所述控制通信接口12用于操作所述装置实现以太网拓扑自动切换。所述装置还包括微处理器13、介质访问控制（Media Access Control，MAC）交换芯片14和多个物理层（Physical Layer，PHY）芯片15。所述微处理器13分别与所述控制通信接口12和MAC交换芯片14连接，MAC交换芯片14分别与多个PHY芯片15连接，每个PHY芯片15连接多个用于外部网线接入的网络接口11。

微处理器13，用于指令的接收、处理以及结果的返回，还用于生成和维护Forward（网络接口转发）表，并控制MAC交换芯片更改相应网络接口转发规则，所述网络接口转发规则是指从一个网络接口进入后，转发至一个其他网络接口或者几个其他网络接口。

Forward表以组为单位，每个组的网络接口数量不限，每个网络接口只能在一个组中。一个组内

的所有网络接口之间实现“广播”，也即对于一个组内的所有网络接口，每个网络接口的流量都会转发到所有其他网络接口。当一个组内只有两个网络接口时，就可以实现两个网络接口之间的互联。当一组内只有三个网络接口时，不止可以实现两个网络接口之间的互联，同时第三个网络接口可以作为监控口监控两个网络接口的流量。不同组之间没有关联，不会互相转发，但不同组之间可以通过以太网物理跳线互联，从而实现两个或者多个组之间的互联。

Forward表组成比较简单，如下表所示。

组ID	网络接口列表
		1	1,2
2	3,4,5
		…

MAC交换芯片14，用于按照微处理器13的命令更改网络接口转发规则，实现需要的Forward功能。

PHY芯片15是与外部信号接口的芯片。

在本发明实施例一中，由于通过微处理器生成和维护Forward表，因此能实现以太网拓扑自动切换功能，无需人工操作；另外，由于不需要802.1Q VLAN来实现，因此达到网络数据帧的最大化，能实现线速转发；又由于具有用于操作所述装置实现以太网拓扑自动切换的控制通信接口，因此保证性能的情况下，拓扑变换灵活，管理方便，便于实时配置。又由于每个组可以多于两个网络接口，因此可进行多个网络接口的管理；另外，组中有三个网络接口时，第三个网络接口可以实现对其余两个网络接口的流量监控；不同组之间不存在关联，可以跨组通过跳线互联，因此允许网络接口流量的重复多次进入。

实施例二：

请参阅图2，本发明实施例二提供了一种实现以太网拓扑自动切换的方法，所述方法是由本发明实施例一提供的实现以太网拓扑自动切换的装置来执行的，所述方法包括以下步骤：

S101、微处理器通过控制通信接口接收将需要互联的指定网络接口加入至第一指定组中的指令；

在本发明实施例二中，在默认情况下，Forward表为空，各个网络接口相互独立，不互联。

S102、微处理器将所述需要互联的指定网络接口加入至Forward表中的所述第一指定组，以实现所述指定网络接口互联；

S103、微处理器对MAC交换芯片的网络接口转发规则进行更改，实现从一个端口进入的流量直接转发到所述第一指定组内的所有其他端口；

S104、微处理器通过控制通信接口接收将其中一个所述指定网络接口加入至第二指定组中的指令；

S105、微处理器将所述其中一个所述指定网络接口加入至Forward表中的所述第二指定组，同时将所述其中一个所述网络接口在所述第一指定组中删除；

S106、微处理器对MAC交换芯片的所有端口的网络接口转发规则全部进行更新。

举例说明如下：

如图3所示，通过指令将网络接口1和网络接口2加入到组ID为1的组，就能够实现网络接口1和网络接口2之间的互联。如图4所示，通过指令将网络接口3、网络接口4和网络接口5加入到组ID为2的组，就能够实现网络接口3、网络接口4和网络接口5之间的互联，也可以将网络接口3和网络接口4之间实现互联，网络接口5作为监控口。在需要做以太网拓扑切换时，如将网络接口1和网络接口3互联，网络接口2、网络接口4和网络接口5互联，则两条指令就可以实现以太网拓扑切换：

1.将网络接口2加入到组ID为2的组，则组ID为1的组自动删除网络接口2；

组ID	网络接口列表
		1	1
2	2,3,4,5

2.将网络接口3加入到组ID为1的组，则组ID为2的组自动删除网络接口3。

组ID	网络接口列表
		1	1,3
2	2,4,5

这样就成功的实现了网络接口1和网络接口3互联，网络接口2、网络接口4和网络接口5互联，实现了以太网拓扑切换。

在本发明实施例二中，如果需要将网络接口从已建立的组中删除，且不加入其他组，则所述方法还可以包括以下步骤：

微处理器接收将指定网络接口从指定组中删除的指令；

微处理器将所述指定网络接口从Forward表中的所述指定组中删除；

微处理器对MAC交换芯片的网络接口转发规则进行更改。

在本发明实施例二中，由于通过微处理器生成和维护Forward表，因此能实现以太网拓扑自动切换功能，无需人工操作；另外，由于不需要802.1Q VLAN来实现，因此达到网络数据帧的最大化，能实现线速转发。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种实现以太网拓扑自动切换的装置，其特征在于，所述装置包括多个用于外部网线接入的网络接口、一个控制通信接口、微处理器、介质访问控制MAC交换芯片和多个物理层PHY芯片，所述微处理器分别与所述控制通信接口和MAC交换芯片连接，所述MAC交换芯片分别与多个PHY芯片连接，每个PHY芯片连接多个用于外部网线接入的网络接口；

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制通信接口是以太网接口或串口。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述网络接口是以太网接口或SFP光纤接口。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当一个组内有两个网络接口时，实现两个网络接口之间的互联；当一个组内有三个网络接口时，实现两个网络接口之间的互联，第三个网络接口作为监控口监控两个网络接口的流量。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，不同组之间没有关联，不会互相转发；

不同组之间通过以太网物理跳线实现互联，以实现两个或者多个组之间的互联。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个组的网络接口数量不限。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的装置实现以太网拓扑自动切换的方法，其特征在于，所述方法包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在默认情况下，网络接口转发表为空，各个网络接口相互独立，不互联。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微处理器将所述需要互联的指定网络接口加入至网络接口转发表中的所述第一指定组，以实现所述指定网络接口互联之后，所述方法还包括：

微处理器对MAC交换芯片的网络接口转发规则进行更改，实现从一个端口进入的流量直接转发到所述第一指定组内的所有其他端口；

所述微处理器将所述其中一个所述指定网络接口加入至网络接口转发表中的所述第二指定组，同时将所述其中一个所述网络接口在所述第一指定组中删除之后，所述方法还包括：

微处理器对MAC交换芯片的所有端口的网络接口转发规则全部进行更新。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，如果需要将网络接口从已建立的组中删除，且不加入其他组，则所述方法还包括：

微处理器接收将指定网络接口从指定组中删除的指令；

微处理器将所述指定网络接口从网络接口转发表中的所述指定组中删除；

微处理器对MAC交换芯片的网络接口转发规则进行更改。