CN103931147A

CN103931147A - 面向连接的网络中的路径分集

Info

Publication number: CN103931147A
Application number: CN201180074840.7A
Authority: CN
Inventors: R·珀尔曼; R·胡加哈利
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2031-11-14
Also published as: DE112011105843T5; WO2013074075A1; CN103931147B; US20140185618A1; US9559953B2

Abstract

在一个实施例中，本公开提供一种网络设备，包括：配置为链接到第一设备以便从该第一设备接收分组的输入端口，其中，所接收的分组具有编码在其中的第一标签，所述第一标签的值对于位于所述网络设备和所述第一设备之间的链路是特有的；所述输入端口具有输入端口标识符，所述输入端口标识符和所述第一标签形成输入元组；配置为链接到多个第二设备中的相应第二设备的多个输出端口，每一个输出端口具有相应的输出端口标识符；包括至少一个输入元组和相对应的输出元组集合的转发表；其中，每一个输出元组包括输出端口标识符和第二标签，该第二标签的值对于位于所述网络设备和所述多个第二设备中的相应一个第二设备之间的链路是特有的；以及路由电路，配置为对所接收的分组的输入元组与所述转发表的至少一个输入元组进行比较，识别所述相对应的输出元组集合，并且从所述相对应的输出元组集合当中选择一个输出元组；所述路由电路还配置成使用所述第二标签替换所接收的分组的所述第一标签并且将所述分组发送到由所选择的输出元组中的输出端口标识符指定的输出端口。

Description

面向连接的网络中的路径分集

技术领域

本公开涉及面向连接的网络中的路径分集技术。

背景技术

“面向连接的”网络或基于路径的网络由网络通信协议定义，该网络通信协议定义源节点和目的地节点之间的路径。面向连接的网络通信协议的示例包括X.25、帧中继、ATM、MPLS等等。典型地，分组头包含字段(在本公开中被称为“HopID”)，其连同输入端口号一起来定义路径。沿着路径的交换机包含将输入端口HopID元组(P1,H1)映射到输出端口HopID元组(P2,H2)的转发表。当具有HopID H1的分组到达输入端口P1时，交换机在转发表中查找(P1,H1)元组，并且发现它被映射到(P2,H2)元组。交换机在分组的HopID字段中使用H2替换H1，并且接着将该分组转发到输出端口P2。在常规的面向连接的网络中，为了实现源和目的地之间的任何路径分集，必须在源和目的地之间提前建立多个路径。然而，每一个路径要求源、目的地和每一个中间节点处的状态(存储器空间和伴随的系统开销)以及多个HopID的目的地。相比而言，在“无连接”网络或基于目的地的网络中，表由(目的地地址、输出端口)条目组成。无连接网络通信协议的示例包括IP、以太网等等。在某些拓扑中，存在到目的地的几个潜在的下一跳。在这种情况下，表包括(目的地地址，{输出端口})条目，其中{}表示每目的地地址多个输出端口。如果每一个交换机包含k个可能的输出端口，并且存在到目的地节点的h个跳，则在无连接网络中能够实现源和目的地之间的h^k个路径，同时仅使中间交换机的状态乘以k。然而，在常规的面向连接的网络中，这样的路径分集将要求在源和目的地之间建立h^k个路径，因而明显地增加了针对每一个交换机的状态和带宽要求。

附图说明

当下面的详细描述继续进行时并且在参照附图时，请求保护的主题的实施例的特征和优点将变得明显，其中，类似的附图标记描绘类似的部件，并且其中：

图1说明了根据本公开各种实施例的网络系统；

图2是说明根据本公开的示例性网络拓扑的图；

图3描绘了根据本公开一个实施例的转发表的示例；

图4描绘了根据本公开另一实施例的转发表的示例；并且

图5说明了根据本公开一个实施例的示例性操作的流程图。

尽管下面的详细描述参照说明性实施例来进行，但是其中的许多可选形式、修改和变型对于本领域的普通技术人员来说将变得明显。

具体实施方式

通常，本公开描述用于面向连接的网络中的路径分集的技术。使用包括针对至少一个输入端口/HopID对的多个输出端口/HopID对的转发表在交换机级处提供路径分集或路径分割。因而，当分组到达交换机时，转发表可以动态地提供多个路径选择用于路由到该路径中的下一“跳”。在一些实施例中，转发表可以被优化以便提高查找效率并且降低存储器要求。此外，可以在全局或逐端口的基础上提供路由选项和/或规则以便能够例如基于负载均衡、分组流要求、专用路由要求和/或给定交换机网络环境来使能输出端口选择。

图1说明了根据本公开各种实施例的网络系统100。系统100通常包括配置为与一个或多个外部设备102B、102C、102D......102N进行通信的网络设备102A。设备102A配置为至少部分地使用面向连接的通信协议(例如，X.25、ATM、MPLS、帧中继等等)进行通信，并且网络系统100可以通常被定义为面向连接的网络系统。如在本文的任何实施例中使用的，“设备”或“多个设备”可以单独或者组合地包括例如配置为从一个或多个设备接收一个或多个数据分组(或帧)和/或将一个或多个数据分组(或帧)传输到一个或多个设备的交换机、路由器和/或端点节点元件。一开始应该注意到，尽管下面的详细描述参照网络设备102A继续进行，但是可以假设，如果设备102B、102C、102D......102N每一个包括在给定网络拓扑中与设备102A进行通信的设备，则这些设备102B、102C、102D......102N中的至少一个可以按照与设备102A类似的方式进行配置和操作。在一些实施例中，网络系统100可以包括配置为与至少一个设备(例如，设备102A)进行通信并且控制该至少一个设备以便管理由设备的集合代表的网络环境的连接管理器114。

网络设备102A可以包括壳体，该壳体包括路由电路104、转发表106以及一个或多个输入/输出端口108，例如端口108-0、108-1、108-2......108-N。端口108中的每一个通常是双向的，并且应该将在本文中接收分组或帧的端口称为“输入端口”或“InP”，应该将在本文中从其发送分组或帧的端口称为“输出端口”或“OutP”。因而，InP和OutP通常分别作为针对输入端口号和输出端口号的标识符进行操作。如下面将更加详细描述的，路由电路104通常配置为在一个或多个输入端口108上从一个或多个设备102B、102C、102D......102N接收分组(或帧)，并且基于转发表106来确定从其向一个或多个设备102B、102C、102D...102N发送分组(或帧)的一个或多个输出端口108。

在详细描述设备102A的细节之前，下面提供其中可以部署设备102A的示例网络拓扑的简要概述。图2是说明根据本公开的示例性网络拓扑200的图。在这一示例中，源节点(S)和目的地节点(D)经过多个中间节点，即，交换机Sw2a、......、Sw2d，Sw3a、......、Sw3d和Sw4a、......、Sw4d彼此进行通信，其中，网络设备102A可以是交换机Sw2a、......、Sw2d，Sw3a、......、Sw3d和Sw4a、......、Sw4d中的任意一个。图2中的设备之间的每条线是一段路径，在本文中可以将每一个节点称为“跳”，并且每一个交换机作为源(S)和目的地(D)节点之间的中间节点进行操作。源(S)和目的地(D)节点可以配置为将数据封装在帧中，并且可以在经过网络上的交换机进行传输之前将每一个帧分解为分组。以交换机Sw3a作为示例，它配置为经由交换机Sw2a、......、Sw2d中的任意一个从源节点(S)接收分组流，并且交换机Sw3a配置为将分组流转发到交换机Sw4a、......、Sw4d中的任意一个。因而，Sw3a具有四个输入路径和四个输出路径，并且在源节点和目的地节点之间存在四个“跳”。

再次参照图1，为了使能网络设备102A的路径分集，转发表106将至少一个[Inp,HopID]对映射到[OutP,HopID]对的集合。在本文中将[OutP,HopID]对称为“输出元组”，并且在本文中也将[InP,HopID]对称为“输入元组”。此外，在本文中将与输入元组相关联的HopID称为“输入HopID”，而在本文中将与输出元组相关联的HopID称为“输出HopID”。HopID或者标签是由网络设备102A使用来确定输出端口的值。HopID结合输入端口来使用，以使得如果需要，可以将不同输入端口上的相同HopID值映射到转发表中的不同输出端口和/或不同属性。输入HopID可以具有对于位于网络设备102A和将分组发送到102A的设备之间的链路特有的值，并且输出HopID可以具有对于位于网络设备102A和从设备102A接收分组的设备之间的链路特有的值。因而，输入HopID是来自网络中的先前跳的输出HopID，而输出HopID是到网络中的随后跳的输入HopID。当与输入元组形式(例如，(InP,HopID))的输入端口号(InP)进行组合时，输入元组作为到转发表(例如，表106)的索引进行操作以便使能被映射到输入元组的至少一个相对应的输出元组的识别。

例如，当在给定端口108上接收到分组时，该分组还包括HopID(在这种情况下是输入HopID，因为这一HopID与所接收到的分组相关联)。路由电路104配置为解析进来的分组以便确定针对该分组的HopID。路由电路104还配置为确定分组到达的端口识别号，并且对所接收到的分组的输入元组与转发表106进行比较(例如，查找操作)，以便确定与给定输入元组相关联的输出元组。一旦在转发表106中识别出输出元组的集合，就选择至少一个输出元组，该输出HopID用于替换输入HopID，并且经由在所选择的输出元组中指定的输出端口108而将该分组发送到下一设备。

HopID的形式或者标签可以基于针对给定分组流利用的特定通信协议。例如，在MPLS协议中，HopID可以被称为“标签”，并且可以符合在MPLS协议的至少一个版本下规定的“标签”格式，而在ATM协议中，HopID可以被称为“虚拟路径标识符”。因而，如在整个本公开中使用的，命名“HopID”意在广泛地涵盖其值基于设备之间的链路的任何标识符或标签，而与可能采用的面向连接的通信协议无关。此外，尽管在整个本公开中使用HopID作为示例，但是这样的术语与“标签”、“标识符”、“虚拟路径标识符”等等和/或本领域中的技术人员可能已知的其它术语和/或以后发展的术语是同义的，以便用于描述其值基于设备之间的链路的标识符或标签。

路由电路104还可以包括规则引擎110和元组选择引擎112。规则引擎110配置为应用关于针对给定分组流的输出元组精选选择，并且因而输出端口精选选择，的路由规则。可以在全局或单独分组流的基础上应用任何规则。可以由规则引擎110应用的规则的示例包括：给定帧内的所有分组使用相同路径，跨越两个不同帧的分组在相同输出端口上不交错，专用路径要求(可以由源节点和/或连接管理器114建立)，相同流内的所有帧使用相同路径，应用于输出端口108的负载均衡规则，等等。为此，设备102A还可以包括配置为存储关于针对给定分组流的输出端口精选选择的一个或多个规则，并且规则引擎110可以配置为查询规则数据库116以便应用于任何给定分组(或帧)。当然，这些仅仅是可以由规则引擎110利用的规则的类型的示例，并且本领域中的普通技术人员将认识到，根据本文提出的教导，可以利用许多其它分组流规则。此外，可以在逐端口的基础上应用规则，或者可以在整个交换机102A上全局地应用规则，例如取决于分组流和/或应用路径选择要求。

可以由设备102A使用的某些规则可以用于限制输出元组选择，并且因而限制对于给定分组流可用的唯一路径的数量。因而，一旦路由电路106确定与给定输入元组相关联的输出元组的集合，元组选择引擎112就配置为选择服从于可以应用于给定分组(或帧)的任何规则(如由规则引擎110确定)的输出元组。一旦选择了输出元组，路由电路104就配置为使用所选择的输出元组替换该分组的输入元组，并且使用在所选择的输出元组中定义的输出端口来将该分组发送到下一目的地。

在一些实施例中，可以包括连接管理器114以便提供对给定网络拓扑的控制。例如，对于网络系统中的至少一个设备，连接管理器114可以配置为通过针对至少一个输入元组映射可以用于在给定输入端口上接收到的分组流的多个输出元组来生成转发表106。此外，连接管理器114可以配置为针对网络系统中的至少一个设备来分配路由/输出元组选择规则。为此，连接管理器114可以配置为收集与网络系统相关的信息，例如，源节点分组流能力和/或要求、目的地节点分组流能力和/或要求、和/或位于源节点和目的地节点之间的一个或多个交换机的能力和/或要求(例如，其可以包括输入端口/输出端口的数量、交换机之间的连接，等等)。此外，连接管理器114可以配置为通过确定InP和OutP并且基于可用HopID空间以及位于设备之间的链路的细节来指定输入HopID和输出HopID值而生成转发表106。此外，连接管理器114可以配置为确定可以应用于输出端口选择的规则，并且使这一信息关联到转发表106中。当然，在一些实施例中，源和/或目的地节点或者位于源/目的地之间的任意一个交换机可以配置为作为针对给定交换机拓扑的连接管理器进行操作，因而不需要专用连接管理器114。

缺省地，连接管理器114(或者作为连接管理器操作的其它节点)可以建立相同流中的所有帧(分组)使用相同路径的规则。这里，将“流”定义为相关的分组或帧的集合，并且可以将帧分为多个分组。因而，一旦针对给定流中的第一分组选择了输出元组，该输出元组就可以用于给定分组流中的随后帧，从而确保使用相同路径。然而，在一些实施例中，目的地节点可以配置为处理无序帧。在这种情况下，连接管理器114(或其它节点)可以建立针对设备102A的规则，相同流中的帧可以经过网络使用不同路径。这样的规则也可以规定相同帧内的分组使用相同路径，但是不同帧可以使用不同路径。为了使能给定帧内的分组的管理，源节点可以配置为定义每一个分组中的帧标识符(FrameID)字段，并且给定帧内的分组可以被分配相同的FrameID。

尽管可以将来自在相同的源节点处发起的不同流的帧无序地(OOO)传送到目的地，但是该帧可以到达设备102A的相同输入端口。为了支持这样情况下的路径分集，源节点可以配置为定义帧中的流标识符(FlowID)字段，可以将该字段插入到由源节点传输的每一个帧的第一分组中。为了利用路径分集，给定可能建立的规则(如上所述)，路由电路104也可以配置为通过确定针对在相同输入端口上接收到的分组的FlowID来区分开不同的流的帧。路由电路104可以接着至少部分地基于所定义的规则来选择针对每一个不同流的输出端口。

图3描绘了根据本公开一个实施例的转发表106’的示例。在这一示例中，转发表106’包括与针对设备102A指定的输入元组的数量相对应的多个行302。“条目”列304定义针对该表的每一行的索引。在这一示例中，索引横跨从0到N-1，代表可以由设备102A接收的可能输入元组的总数量。“输入元组”列306定义针对设备102A的所有可能输入元组的每一行中的输入元组。为了通过提供针对至少一个输入元组的多个输出端口选项来提供路径分集，“输出元组”列308定义与输入元组相对应的每一行中的输出元组的集合。因而，由于每一个输出元组定义特定的(并且可能是唯一的)输出端口，表106’提供针对给定输入端口的多个输出端口精选。“路由规则/选项”列310定义针对每一个输入元组和输出元组集合在每一行中的规则。“规则”列中的条目可以提供到规则数据库(例如，图1的数据库116)的指针，其指定针对给定输出元组或输出元组的集合的规则，该规则被表示为列310中的规则(z)，其中(z)表示涉及输出元组选择的一个或多个规则。当然，规则列310中的一个或多个条目可以是空白的，指示没有规则应用于输出元组的选择。X(0)到X(N-1)表示输入元组，其中N是表106’中输入元组的总数量。(InP,HopID)X(0)意指表106’的行0中的任意输入元组。Y(0,0)意指行0的第0个输出元组，并且Y(0,A-1)意指行0的第A-1个输出元组。因而，行0的输入元组具有输出元组的多个精选。Y(N-1,0)意指行N-1的第0个输出元组，Y(N-1,B-1)意指行N-1中的第B-1个输出元组，并且因而行N-1中的输入元组X(N-1)具有输出元组的数量B的精选。当然，在一些实施例中，针对给定输出元组可以不定义和/或要求规则，并且因而，列310中的相对应的行可以包含空的集合。

在操作中，并且再次参照图1，继续参照图3，当设备102A接收到分组时，路由电路104解析分组头以便确定分组的输入HopID，并且确定该分组出现在哪一个端口(InP)上。分组InP和HopID形成分组输入元组。将该分组输入元组与表106’中所列出的输入元组(列306)进行比较。当发现匹配时，确定输出元组(列308)的相对应的集合，其中输出元组的相对应的集合用于输出端口选择。如果存在，则可以确定一个或多个相对应的规则(列310)，并且该规则可以用于限制在输出元组的集合当中以其它方式可用的输出端口精选的数量。

图4描绘了根据本公开另一实施例的转发表106’’的示例。在这一示例中，转发表106’’包括第一表402和第二表404。这一实施例描绘了其中至少一个输入元组具有与至少一个其它输入元组共有的输出元组集合的示例。因此，第一表402包括表示输出元组的集合的“输出元组的索引”列406，其中输出元组的集合(与输入元组相对应)被分配范围在{0,...,M-1}的索引号。基于输出元组的唯一集合来分配索引号{0,...,M-1}。在表402中的行408和410(分别与条目索引12和14相对应)中例示了这一概念。对于在行408中定义的输入元组，输出元组的集合被分配索引1。类似地，对于在行410中定义的输入元组，输出元组的集合被分配索引1。因而，对于在这两行中定义的输入元组，它们共同地分享可能输出元组的集合。为了降低或消除存储输出元组的相同集合的单独拷贝的需要，可以使用第二表404。在表404中，提供“条目”列412，并且列412的每一行与来自表402的列406的索引号相对应(例如，行的数量与索引{0,...,M-1}的数量相对应)。提供“输出元组”列414，并且列414的每一行表示与列412中的每一个索引相对应的输出元组的唯一集合。在这一示例中，M是表中行(条目)的数量。

在操作中，并且再次参照图1，继续参照图4，当通过设备102A接收到分组时，路由电路104解析分组头以便确定分组的输入HopID，并且确定该分组出现在哪一个端口(InP)上。分组InP和HopID形成分组输入元组。将分组的输入元组与第一表402中所定义的输入元组进行比较。当发现匹配时，确定到输出元组(列406)的相对应的索引。使用列406的索引作为到表404的条目列412的指针，路由电路确定针对给定输入元组的输出元组(列414)的相对应的集合。此外，与先前实施例类似，可以确定一个或多个相对应的规则，并且该规则可以操作为限制在列414中定义的输出元组的集合当中以其它方式可用的输出端口精选的数量。

在图3和图4的上述示例的任意一个中，针对给定输入元组的输出元组的数量可以例如基于特定的网络拓扑、由连接管理器114做出的先验和/或动态路径决策(例如，基于拥塞统计、输出端口选择的加权(偏置)等等)。因而，尽管特定的网络拓扑可以具有可能的输出端口选择的给定集合，但是表(106’/106’’)可以具有这样的可能输出端口的子集或超集以便反映网络环境精选和/或优化选择。

与面向连接的网络中的常规路径分集方案相比较，根据本公开的教导的转发表106’和/或106’’的优点在于存储器尺寸要求方面的显著降低。例如，假设对于交换机102A存在针对给定目的地的k个潜在输出端口，并且从源节点到目的地节点的路径长度(即，跳的数量)为h。表106’/106’’允许面向连接的网络利用位于源节点和目的地节点之间的所有h^k个可能路径，但是仅针对转发表106’/106’’的k个额外存储器空间的因子可能是必要的，而不是对于常规路径分集方案所要求的h^k个额外的存储器空间。可以认识到，这提供了明显的存储器要求降低以及在表106’/106’’中减少的搜索操作。

图5说明了根据本公开一个实施例的示例性操作的流程图500。具体地说，图5的流程图描绘了使能网络设备(例如，设备102A)中的路径分集的示例性操作。根据这一实施例的操作可以包括在输入端口上接收分组，502。这一实施例的操作也可以包括确定针对所接收到的分组的输入元组，504。输入元组可以包括输入端口识别号和输入HopID(或类似的标签)。此外，这一实施例的操作也可以包括确定针对该分组的流标识符(FlowID)，506。FlowID可以被包括作为分组头中的预定义字段，并且可以用于表示属于相同流的分组/帧。为了降低处理开销并且避免在目的地节点处丢弃的分组，沿着相同路径路由相同帧内的分组会是有利的。因此，这一实施例的操作还可以包括确定针对分组的帧标识符(FrameID)，508。操作还可以包括确定该分组是否是当前分组流的一部分，510。这里，“当前”用于表示现有的流(与新的流相反)，如由FlowID确定的。

如果FlowID不与现有的流相匹配(510)，则这可以是该分组是新流中的新帧的第一分组的指示。因此，这一实施例的操作还可以包括在转发表中查找与该分组的输入元组相对应的输出元组的集合，518。一旦确定了输出元组的集合，操作就还可以包括基于与输入元组和/或输出元组的相对应的集合相关联的一个或多个规则来选择输出元组(在集合中的输出元组当中)，520。一旦选择了输出元组，操作就还可以包括使用来自所选择的输出元组的输出HopID替换该分组的输入HopID(与输入元组相关联)，并且将该分组发送到在所选择的输出元组中定义的输出端口，522。502处的操作可以针对下一分组再次开始。

如果FlowID与现有的流相匹配(510)，则这可以是该分组是当前流的新帧中的第一分组或当前流的当前帧中的第二或随后分组的指示。因此，这一实施例的操作还可以包括确定该分组是否是当前帧的一部分，512。类似地，“当前”用于表示现有的帧(与新的帧相反)，如由FrameID确定的。如果分组FrameID与当前FrameID相匹配，则意味着该分组是当前帧中的第二或随后分组，操作还可以包括使用来自当前输出元组(意指用于当前帧的输出元组)的HopID替换分组输入HopID，并且将该分组发送到在当前输出元组中定义的输出端口，514。操作514对于减少存储器读取和转发表查找操作会是有利的，并且可以包括FlowID、FrameID和所选择的输出元组信息的缓冲，以使得这样的信息对于这样的分组容易可用。502处的操作可以针对下一分组再次开始。

如果分组FrameID与当前FrameID不匹配(512)，但是FlowID与现有(当前)流相匹配(510)，则这可以是该分组是当前流中的新帧的第一分组的指示。因此，这一实施例的操作还可以包括确定目的地节点是否支持无序(OOO)帧516。对于OOO帧的支持是相同流内的帧可以无序地到达目的地的指示，并且因而，给定流内的每一个帧可以使用不同的输出端口。如果不支持OOO帧(516)，则可以使用上面在514处描述的操作。如果支持OOO帧(516)，则可以使用上面在518、520和522处描述的操作。

尽管图5说明了根据一个实施例的各种操作，但是应该理解，并不是图5中描述的所有操作对于其它实施例都是必需的。实际上，在本文充分设想到，在本公开的其它实施例中，图5中描绘的操作和/或本文描述的其它操作可以按照在任一附图中没有专门示出的方式进行组合，但是仍然完全与本公开一致。因而，涉及没有在一个附图中精确示出的特征和/或操作的权利要求被认为在本公开的范围和内容内。

本文描述的任何操作可以实现在包括其上单独或组合地存储有指令的一个或多个存储介质的系统中，当由一个或多个处理器执行时，所述指令执行所述方法。这里，处理器可以例如包括系统CPU和/或其它可编程电路。并且，意图是本文描述的操作可以分布在多个物理设备之间，例如，多于一个不同的物理位置处的处理结构。存储介质可以包括任何类型的有形介质，例如任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、可重写光盘(CR-RW)和磁光盘、半导体设备，例如只读存储器(ROM)、诸如动态和静态随机存取存储器(RAM)的RAM、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、磁卡或光卡或者适合于存储电子指令的任何类型的介质。其它实施例可以实现为由可编程控制设备执行的软件模块。

设备102A可以能够使用所选择的分组交换网络通信协议与一个或多个设备102B、102C、102D......102N进行通信。一个示例性通信协议可以包括以太网通信协议，该协议可以能够允许使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)进行通信。以太网协议可以服从或兼容2002年3月由电气和电子工程师学会(IEEE)公布的以太网标准和/或这一标准的后来版本。可选地或此外，设备102A可以能够使用X.25通信协议与一个或多个设备102B、102C、102D......102N进行通信。X.25通信协议可以服从或兼容由国际电信联盟远程通信标准化组织(ITU-T)公布的标准。可选地或此外，设备102A可以能够使用帧中继通信协议与一个或多个设备102B、102C、102D......102N进行通信。帧中继通信协议可以服从或兼容由国际电报电话咨询委员会(CCITT)和/或美国国家标准协会(ANSI)公布的标准。可选地或此外，设备102A可以能够使用异步传输模式(ATM)通信协议与一个或多个设备102B、102C、102D......102N进行通信。ATM通信协议可以服从或兼容2001年8月由ATM论坛公布的标题为“ATM-MPLS网络联网1.0”的ATM标准和/或这一标准的后来版本。可选地或此外，设备102A可以能够使用多协议标签交换架构(MPLS)通信协议与一个或多个设备102B、102C、102D......102N进行通信。MPLS通信协议可以服从或兼容2001年1月由互联网协会公布的标题为“Multiprotocol Label SwitchingArchitecture”的MPLS标准和/或这一标准的后来版本。当然，交换机102A可以配置为使用其它和/或以后开发的面向连接的网络通信协议进行通信。

如在本文任何实施例中使用的，“电路”可以例如包括单独或任何组合的硬连线电路、可编程电路、状态机电路和/或存储由可编程电路执行的指令的固件。如在本文的任意实施例中描述的，“引擎”可以体现为电路。电路可以体现为集成电路，例如集成电路芯片。应该注意，转发表106和/或规则数据库116可以体现为存储在存储介质中的数据结构，如上面定义的。

因而，有利地，本公开提供了面向连接的网络中的路径分集。在一个实施例中，本公开提供一种包括配置为链接到第一设备以便从该第一设备接收分组的输入端口的网络设备，其中，所接收的分组具有编码在其中的第一标签，该第一标签的值由网络设备102A使用以便确定输出端口；该输入端口具有输入端口标识符，该输入端口标识符和第一标签形成输入元组。网络设备还包括配置为链接到多个第二设备中的相应第二设备的多个输出端口，每一个输出端口具有相应的输出端口标识符。网络设备还包括转发表，该转发表包括至少一个输入元组和相对应的输出元组集合；其中，每一个输出元组包括输出端口标识符和第二标签。网络设备进一步包括配置为与至少第一设备和第二设备进行通信的路由电路，该路由电路进一步配置为将所接收的分组的输入元组与转发表的至少一个输入元组进行比较，识别相对应的输出元组集合，并且从相对应的输出元组集合当中选择一个输出元组；路由电路还配置为使用第二标签替换所接收的分组的第一标签并且将该分组发送到由所选择的输出元组中的输出端口标识符指定的输出端口。

在另一实施例中，本公开提供一种方法，包括：在网络设备的输入端口上从链接到该网络设备的第一设备接收分组；确定与该分组相关联的输入元组，该输入元组定义输入端口标识符和第一标签；将该输入元组与转发表进行比较，该转发表包括输入元组和相对应的输出元组集合，其中，每一个输出元组包括输出端口标识符和第二标签；选择所述输出元组集合中的输出元组之一；使用来自所选择的输出元组的第二标签替换所接收的分组的第一标签；并且将该分组发送到由所选择的输出元组中的输出端口标识符指定的输出端口。

在另一实施例中，本公开提供一种包括其上单独或组合地存储有指令的一个或多个存储介质的系统，当由一个或多个处理器执行时，所述指令导致下面的操作，包括：

确定与在网络设备的输入端口上从链接到该网络设备的第一设备接收到的分组相关联的输入元组，该输入元组定义输入端口标识符和第一标签，该第一标签的值基于位于网络设备和第一设备之间的链路；

将该输入元组与转发表进行比较，该转发表包括输入元组和相对应的输出元组集合，其中，每一个输出元组包括输出端口标识符和第二标签，第二标签的值基于位于该网络设备和链接到相应的输出端口的多个第二设备中的相应一个第二设备之间的链路；

选择所述输出元组集合中的输出元组之一；

使用来自所选择的输出元组的第二标签替换所接收的分组的第一标签；并且

使用面向连接的通信协议将该分组发送到由所选择的输出元组中的输出端口标识符指定的输出端口。

在又一实施例中，本公开提供一种配置为被用于在面向连接的网络中路由一个或多个分组的转发表，该转发表包括至少一个输入元组和相对应的输出元组集合，其中，每一个输入元组定义输入端口标识符和第一标签，该第一标签的值基于位于网络设备和第一设备之间的链路；并且其中，每一个输出元组定义输出端口标识符和第二标签，该第二标签的值基于位于网络设备和链接到相应输出端口的多个第二设备中的相应一个第二设备之间的链路。

本文使用的术语和措辞作为描述而非限制的术语使用，并且在这样的术语和措辞的使用中没有意在排除所示出和所描述的特征的任何等效形式(或其部分)，并且应该认识到，在权利要求的范围内的各种修改是可能的。因此，权利要求意在涵盖所有这样的等效形式。

Claims

1.一种网络设备，包括：

输入端口，配置为链接到第一设备以便从所述第一设备接收分组，其中，所接收的分组具有编码在其中的第一标签，所述第一标签的值对于位于所述网络设备和所述第一设备之间的链路是特有的；所述输入端口具有输入端口标识符，所述输入端口标识符和所述第一标签形成输入元组；

多个输出端口，配置为链接到多个第二设备中的相应第二设备，每一个输出端口具有相应的输出端口标识符；

转发表，包括至少一个输入元组和相对应的输出元组集合；其中，每一个输出元组包括输出端口标识符和第二标签，所述第二标签的值对于位于所述网络设备和所述多个第二设备中的相应一个第二设备之间的链路是特有的；以及

路由电路，配置为对所接收的分组的输入元组与所述转发表的至少一个输入元组进行比较，识别所述相对应的输出元组集合，并且从所述相对应的输出元组集合当中选择一个输出元组；所述路由电路还配置为使用所述第二标签替换所接收的分组的所述第一标签并且将所述分组发送到由所选择的输出元组中的所述输出端口标识符指定的输出端口。

2.如权利要求1所述的网络设备，其中，所述路由电路进一步配置为使用从服从X.25协议、异步传输(ATM)协议、多协议标签交换(MPLS)协议或帧中继协议的通信协议中选择的面向连接的通信协议来与至少所述第一设备和所述多个第二设备进行通信。

3.如权利要求1所述的网络设备，其中，所述路由电路进一步配置为确定与所述输出元组集合相关联的至少一个规则，所述至少一个规则用于限制从所述输出元组集合中对所述输出元组的选择。

4.如权利要求1所述的网络设备，其中，所述路由电路进一步配置为确定所述分组是否是当前分组流的一部分，并且如果是所述当前分组流的一部分，则将所述输出元组的选择限制到将分组排序保留在所述流内。

5.如权利要求1所述的网络设备，其中，所述路由电路进一步配置为确定所述分组是否是当前帧的一部分；并且所述路由电路进一步配置为确定与所述网络设备进行通信的端点节点是否支持无序帧。

6.如权利要求5所述的网络设备，其中，如果所述分组是当前帧的一部分，则所选择的输出元组是用于所述当前帧中的至少一个其它分组的输出元组。

7.如权利要求1所述的网络设备，其中，所述转发表包括输入元组的列表、针对至少一个输入元组的相对应的输出元组集合的列表、以及与至少一个输出元组集合相关联的至少一个规则。

8.如权利要求1所述的网络设备，其中，所述转发表包括：

第一表，包括输入元组的列表、相对应的输出元组索引的列表、以及与至少一个输出元组集合相关联的至少一个规则指针，其中，每一个输出元组索引被分配给一个输出元组集合；以及

第二表，包括相对应的输出元组的列表，以及与每一个索引相关联的相对应的输出元组的列表；其中，所述第一表中的索引的多个实例指向在所述第二表中的相同的输出元组集合。

9.如权利要求1所述的网络设备，其中，所述路由电路进一步配置为确定与所述输出元组集合相关联的至少一个规则，所述至少一个规则基于在所述输出元组集合中定义的多个可能的输出端口间的负载均衡来指定输出端口选择。

10.一种方法，包括：

在网络设备的输入端口上从链接到所述网络设备的第一设备接收分组；

确定与所述分组相关联的输入元组，所述输入元组定义输入端口标识符和第一标签，所述第一标签的值对于位于所述网络设备和所述第一设备之间的链路是特有的；

将所述输入元组与转发表进行比较，所述转发表包括所述输入元组和相对应的输出元组集合，其中，每一个输出元组包括输出端口标识符和第二标签，所述第二标签的值对于位于所述网络设备和链接到相应输出端口的多个第二设备中的相应一个第二设备之间的链路是特有的；

选择所述输出元组集合中的输出元组之一；

使用来自所选择的输出元组的所述第二标签替换所接收的分组的所述第一标签；以及

将所述分组发送到由所选择的输出元组中的所述输出端口标识符指定的输出端口。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述路由电路进一步配置为使用从服从X.25协议、异步传输(ATM)协议、多协议标签交换(MPLS)协议或帧中继协议的通信协议中选择的面向连接的通信协议来与至少所述第一设备和所述多个第二设备进行通信。

12.如权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定与所述输出元组集合相关联的至少一个规则，所述至少一个规则用于限制从所述输出元组集合中对所述输出元组的选择。

13.如权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定所述分组是否是当前分组流的一部分，并且如果是所述当前分组流的一部分，则将所述输出元组的选择限制到将分组排序保留在所述流内。

14.如权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定所述分组是否是当前帧的一部分；以及

确定端点节点是否支持无序帧，其中，所述端点节点与所述网络设备进行通信。

15.如权利要求14所述的方法，其中，如果所述分组是当前帧的一部分，则所选择的输出元组是用于所述当前帧中的至少一个其它分组的输出元组。

16.如权利要求10所述的方法，其中，所述转发表包括输入元组的列表、针对至少一个输入元组的相对应的输出元组集合的列表、以及与至少一个输出元组集合相关联的至少一个规则。

17.如权利要求10所述的方法，其中，所述转发表包括：

第二表，包括相对应的输出元组的列表、以及与每一个索引相关联的相对应的输出元组的列表；其中，所述第一表中的索引的多个实例被减少到所述第二表中的单个实例。

18.如权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定与所述输出元组集合相关联的至少一个规则，所述至少一个规则基于在所述输出元组集合中定义的多个可能的输出端口间的负载均衡来指定输出端口选择。

19.一种包括单独或组合地其上存储有指令的一个或多个存储介质的系统，当由一个或多个处理器执行时，所述指令导致下面的操作，包括：

确定与在网络设备的输入端口上从链接到所述网络设备的第一设备接收的分组相关联的输入元组，所述输入元组定义输入端口标识符和第一标签，所述第一标签的值对于位于所述网络设备和所述第一设备之间的链路是特有的；

选择所述输出元组集合中的输出元组之一；

20.如权利要求19所述的系统，其中，当由所述处理器中的一个或多个执行时，所述指令导致下面的额外操作，包括：

使用从服从X.25协议、异步传输(ATM)协议、多协议标签交换(MPLS)协议或帧中继协议的通信协议中选择的面向连接的通信协议来与至少所述第一设备和所述多个第二设备进行通信。

21.如权利要求19所述的系统，其中，当由所述处理器中的一个或多个执行时，所述指令导致下面的额外操作，包括：

22.如权利要求19所述的系统，其中，当由所述处理器中的一个或多个执行时，所述指令导致下面的额外操作，包括：

23.如权利要求19所述的系统，其中，当由所述处理器中的一个或多个执行时，所述指令导致下面的额外操作，包括：

确定所述分组是否是当前帧的一部分；以及

24.如权利要求23所述的系统，其中，如果所述分组是当前帧的一部分，则所选择的输出元组是用于所述当前帧中的至少一个其它分组的输出元组。

25.如权利要求19所述的系统，其中，所述转发表包括输入元组的列表、针对至少一个输入元组的相对应的输出元组集合的列表、以及与至少一个输出元组集合相关联的至少一个规则。

26.如权利要求19所述的系统，其中，所述转发表包括：

27.如权利要求19所述的系统，其中，当由所述处理器中的一个或多个执行时，所述指令导致下面的额外操作，包括：

28.一种网络设备，包括：

包括至少一个输入元组和相对应的输出元组集合，其中，每一个输入元组定义输入端口标识符和第一标签，所述第一标签的值对于位于所述网络设备和第一设备之间的链路是特有的；并且其中，每一个输出元组定义输出端口标识符和第二标签，所述第二标签的值对于位于所述网络设备和链接到相应输出端口的多个第二设备中的相应一个第二设备之间的链路是特有的；以及

路由电路，配置为确定所接收的分组的输入元组并且将所述输入元组与所述转发表进行比较，识别所述相对应的输出元组集合，并且从所述相对应的输出元组集合当中选择一个输出元组；所述路由电路还配置为使用所述第二标签替换所接收的分组的所述第一标签并且将所述分组发送到由所选择的输出元组中的所述输出端口标识符指定的输出端口。

29.如权利要求28所述的网络设备，其中，所述转发表进一步包括与所述输出元组集合相关联的至少一个规则，所述至少一个规则用于限制从所述输出元组集合中对所述输出元组的选择。

30.如权利要求28所述的网络设备，其中，所述转发表进一步包括：

31.如权利要求28所述的网络设备，其中，所述转发表进一步包括与所述输出元组集合相关联的至少一个规则，所述至少一个规则基于在所述输出元组集合中定义的多个可能的输出端口间的负载均衡来指定输出端口选择。