CN1330148C - 一种实现弹性分组环业务上下环的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现弹性分组环业务上下环的方法和装置，所述装置包括：2/3层处理模块、环选择/业务分类模块、帧头封装/剥离模块、业务带宽控制模块和控制部分。采用本发明所述方法，在没有增加开销的情况下就可以实现RPR标准中业务上下环功能，不仅能支持以太帧和RPR帧之间的直接转换、业务分类、按业务等级进行环选择等RPR相关功能，更重要的是能支持透明桥和VLAN桥的功能，使得RPR环网支持2层交换和3层路由，支持VLAN、STP等2层协议以及3层协议，支持以太网的单播、组播、广播；同时能够防止环上的数据流洪泛到RPR桥连接的网络上。
Description
技术领域
本发明涉及网络和通讯领域，具体涉及一种RPR(Resilient Packet Ring，弹性分组环)业务上下环的方法和装置。
背景技术
RPR环网是一个MAC层的网络，由许多RPR站点连接而成，环上所有站点构成一个广播域，其中桥是业务上下环的站点，如图1所示。RPR标准IEEE 802.17附录中建议RPR桥应该和IEEE 802.1D透明桥和IEEE 802.1Q VLAN桥一致。公开号为20030074469的美国专利申请：Method and apparatus for transparent LAN-to-LANconnection between two customer locations through a RPR data transport network，提出了一种在以太帧前加上一个控制帧头后再封装成RPR帧的处理方法，这种在以太帧前添加控制帧头的方法增加了开销，同时不能在环上直接传送以太帧，不能直接支持透明桥和VLAN桥。
发明内容
本发明提出了一种实现RPR业务上下环的方法和装置，不需要增加开销就可以实现RPR标准中业务上下环功能，不仅能支持RPR的相关功能，还能支持透明桥和VLAN桥的功能，实现分类业务以2层和3层的方式直接上下环。
本发明所述的实现RPR业务上下环的装置由以下模块组成：2/3层处理模块、环选择/业务分类模块、帧头封装/剥离模块、业务带宽控制模块；
所述2/3层处理模块完成以太帧2/3层处理，处于数据流上环处理的第一个模块和下环处理的最后一个模块；
所述环选择/业务分类模块进行业务分类和环选择，在上环处理中，位于2/3层处理后，环选择决策完成后对还需要上环的帧送到帧头重写/剥离模块，否则丢弃；每一个上环的帧都会分配到一个业务等级；
帧头重写/剥离模块，在上环处理中，把以太帧头重写成RPR帧头；在下环处理中，把RPR帧头剥离，形成完整的以太帧；
业务带宽模块，在上环处理中，根据业务等级控制带宽，A类业务有最高的优先级，B类次之，C类最低，是上环处理的最后一个部分；
控制模块用于管理和填写各部分的控制信息，控制信息保存在各个部分存储的表格和配置信息中。
本发明所述实现RPR业务上下环的方法，由于业务流分为上环和下环两个方向，上下环方法也包括两个方向的处理：上环处理和下环处理。
上环处理：
第一步：2/3层处理，对于确定需要上环的，则转第二步；
第二步：把以太帧的CoS(Class of Service，服务等级)映射到RPR的A、B、C三个不同的业务等级；
第三步：对高优先级业务进行环选择，包括A、B类业务；环选择操作根据源端口或者vlan信息查找高优先级业务环选择表，该表由控制部分填写，用于指定高优先级业务的环选择结果。可以采用根据控制信息指定环选择的静态配置方法，也可以采用根据环网信息的动态配置方法，比如站点间距离、环上流量等信息。对于可确定环选择结果的，跳到第五步，否则继续第四步；
第四步：低优先级业务环选择。C类业务和上一步查找失败的A、B类业务需要查找低优先级业务环选择表，根据目的mac地址进行选择，由控制部分根据学习到该地址的RPR端口、拓扑数据库、环上的流量等信息或者几种信息相结合进行填写。如果查找失败，取出默认的环选择设置。环选择可以同时选择两个环，用于双向洪泛。低优先级业务环选择也可以在2层处理时从2层表中获得。
第五步：在确定环选择结果后，进行帧头信息处理，完成以太帧到RPR帧的转换；根据帧格式不同，帧头信息分别从洪泛信息和帧头信息表中获得，该信息由控制部分配置。
第六步：将RPR帧送到相应的优先级队列然后经过不同业务等级的整形器进行带宽控制后发送到相应的环上。
下环处理：
第一步：剥离RPR帧头，剩下的部分是一个完整的以太帧。两种帧格式分别处理。
第二步：取出剥离后形成的以太帧的目的地址查2层表，如果目的地址是从环上学到的，丢弃该帧，防止洪泛到环外。
第三步：2、3层处理，包括2层交换和3层路由，以及源地址学习。
采用本发明所述方法，在没有增加开销的情况下就可以实现RPR标准中业务上下环功能，不仅能支持以太帧和RPR帧之间的直接转换、业务分类、按业务等级进行环选择等RPR相关功能，更重要的是能支持透明桥和VLAN桥的功能，使得RPR环网支持2层交换和3层路由，支持VLAN、STP等2层协议以及3层协议，支持以太网的单播、组播、广播；同时能够防止环上的数据流洪泛到RPR桥连接的网络上。
附图说明
图1是RPR环网示意图；
图2是本发明RPR桥业务上下环的一种实施方式示意图；
图3是本发明RPR桥业务上下环的另一种实施方式示意图；
图4是本发明业务上下环装置的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：
对应于上述的方法和装置，可以有两种具体的实施方式，一种是RPR桥站点的两个端口采用同一个模块进行处理，如图2，每个端口对应于一个环的接收和另一个环的发送，下环和上环的数据都要经过同一个模块(这里的模块指的是2/3层处理模块、环选择/业务分类模块、帧头重写/剥离部分和业务带宽模块，用于数据流处理)处理，决定环选择结果、帧头信息等；另一种是每个端口分别采用一个模块，两个模块相同，模块之间通过通信来保持控制信息的一致，如图3，两个模块从环外同时收到同一个以太帧，根据控制部分提供的信息单独处理，最后发送到环上，可以是从一个端口上环，也可以同时从两个端口上环。两种实施方式的差别主要是装置的各个部分要一分为二，控制部分可分可不分。这里根据第二种实施方式来描述，业务上下环装置结构图如图4，这里只画出一个端口，由以下模块组成：2/3层处理模块、环选择/业务分类模块、帧头封装/剥离模块、业务带宽控制模块；
所述2/3层处理模块完成以太帧2/3层处理，处于数据流上环处理的第一个模块和下环处理的最后一个模块；
所述环选择/业务分类模块进行业务分类和环选择，在上环处理中，位于2/3层处理后，环选择决策完成后对还需要上环的帧送到帧头重写/剥离模块，否则丢弃；每一个上环的帧都会分配到一个业务等级；
帧头重写/剥离模块，在上环处理中，把以太帧头重写成RPR帧头；在下环处理中，把RPR帧头剥离，形成完整的以太帧；
业务带宽模块，在上环处理中，根据业务等级控制带宽，A类业务有最高的优先级，B类次之，C类最低，是上环处理的最后一个部分；
控制模块用于管理和填写各部分的控制信息，控制信息保存在各个部分存储的表格和配置信息中。
上环处理过程：
1、2/3层处理，完成对以太帧的修改，包括vlan tag的修改、优先级的分配等，3层路由还需要修改以太帧头的目的地址和源地址，如果需要上环，继续下面的步骤。这时以太帧已经确定，包括源和目的地址以及优先级等。
2、将以太网的优先级映射到RPR的业务等级，规则如表1。映射后获得RPR帧头的SC(service class，服务等级)和Fe(Fairness Eligible)字段的值，用于封装RPR帧头。
| 以太网优先级 | 服务等级 | Sc字段 | Fe字段 | 说明 |
| 0-3 | ClassC | 00 | 1 | B类超出流量fe＝1A类超出流量Fe不变，SC变为10 |
| 4，5 | ClassB | 01 | 0 | |
| 6，7 | ClassA | 11 | 0 |
表1业务等级分配表
3、查找高优先级业务环选择表，表结构如表2所示。查找键值是源端口号，查找结果是环选择结果。这里用最简单的静态配置方式，由控制部分填写该表，为高优先级配置静态环选择信息。环选择/业务分类部分查找该表获得高优先级业务的环选择结果，如果查找的结果是不上环就丢弃，控制部分配置另外一个环的环选择/业务分类部分让帧从那儿上环。如果没有查到，继续下面的操作，否则跳到第5步。
| 键值 | 环选择结果 | 说明 |
| 源端口号 | 01或00 | 01上环，00丢弃 |
表2高优先级业务环选择表
4、查找低优先级业务环选择表，表结构如表3所示。查找键值是目的mac地址，查找结果是环选择结果。由于C类业务的优先级较低，采取学习到新地址就触发计算环选择的方法来获得环选择信息。每次从环上学习到一个新mac地址，通知控制部分进行计算。然后将结果同步给另外一个控制部分，最后两者都写回到学习到的地址条目的相应环选择位。环选择的规则可以是选择学习到新地址的端口、另一个端口、拓扑数据库中的信息、环上的流量等或者多个因素相结合。查表时，根据环选择位决定是否从该端口上环。单播和单向洪泛时，两个端口的环选择结果不同。双向洪泛时，数据帧从两个端口都上环，两个表都不丢包，不同的地方是从下一步中获得的RPR帧头中的TTL(timeto live)和FI(flooding indication)需要相应的配置。
| 键值 | 环选择结果 | 说明 |
| 目的地址 | 01或00 | 01上环，00丢弃 |
表3低优先级环选择表
5、封装RPR帧头。划分帧格式的依据是以太帧的源地址是否是本站地址，具体如表4。
表4帧格式选择和封装规则
帧头信息分成两种，一种是洪泛帧的帧头信息，可能是单向洪泛、也可以是双向洪泛，体现在TTL和控制部分配置的环选择信息中；另一种是单播帧的帧头信息。前者是一些配置参数，后者在帧头信息表中，需要用目的地址查找该表。具体的操作过程如下：
1)判断源地址，决定帧格式。源地址和本站地址匹配，标准帧，否则是扩展帧。
2)如果是标准帧，查找帧头信息表，获得相应的帧头信息，如表5，单播。帧头信息表的查找键值是以太帧目的地址，查找结果是封装RPR单播帧的一些帧头信息，具体内容见表5。如果查找失败，洪泛，帧头信息从配置参数中的洪泛信息获得，需要TTL、SO、WE、FI四个参数。
| 键值 | 帧头信息 | 单播帧说明 | |||
| 目的地址 | TTL | WE | SO | FI | Ri：固定配置Ft：数据帧是11Sc和Fe：业务分类中获得P、Res和Ps：0TtlBase：等于TTLEf：0Hec：MAC硬件填入 |
表5帧头信息表
3)如果是扩展帧，直接取出配置参数中的洪泛信息做为帧头信息。其中RPR帧头的目的地址就是以太帧的目的地址，源地址是本站地址，RPR帧头后面的地址就是以太帧的目的地址和源地址。TTL、SO、WE、FI和标准帧洪泛参数相同，但是Ef＝1，帧格式比标准帧多了两个以太帧地址。
4)根据帧格式和帧头信息封装RPR帧。
6、将RPR帧送到相应端口的对应优先级队列，用流量整形器对不同业务等级分别进行带宽控制，然后从端口送到对应的环上。控制部分配置高优先级带宽，以便保证高优先级业务的服务质量。带宽控制还要修改A、B类业务超出部分的RPR的帧头，具体规则见表1。
下环处理过程：
1、检查RPR帧的源地址，如果和本站点地址相同，丢弃该帧；如果目的地址和本站点地址匹配，继续下面的下环处理；如果不匹配，而且是洪泛帧，继续下面的下环处理；如果不是洪泛帧，不丢弃也不下环，让帧通过本站点继续在环上传送。接收规则如表6。
| 条件 | Row | 结果 | ||||
| 类型 | 帧类型 | 接收行为 | ||||
| fi | da | sa | 下环 | 剥离 | ||
| - | - | - | 源匹配 | 1 | 否 | 剥离 |
| - | 不洪泛 | 目的匹配 | 源不匹配 | 2 | 是 | 剥离 |
| - | 不洪泛 | 不匹配单播 | 源不匹配 | 3 | 否 | 不剥离 |
| - | 不洪泛 | 非单播 | 源不匹配 | 4 | 是 | 不剥离 |
| - | 洪泛 | 目的匹配 | 源不匹配 | 5 | 是 | 不剥离 |
| - | 洪泛 | 非单播 | 源不匹配 | 6 | 是 | 不剥离 |
| 桥 | 洪泛 | 不匹配单播 | 源不匹配 | 7 | 否 | 不剥离 |
| 桥 | 洪泛 | 不匹配单播 | 源不匹配 | 8 | 是 | 不剥离 |
表6桥接收规则
2、RPR帧头剥离。直接将以太帧的信息取出，RPR的信息从帧上剥掉。两种帧格式分别剥离。
3、进行源地址学习和目的地址查找。如果查找的结果是连接到环上的端口，丢弃该包，防止环上的洪泛通过桥传到环外；如果没有查到，洪泛到环外，便于环外学习到该以太帧源地址。这一步同时还要完成2层的其他相关工作。
4、如果是路由，还继续3层功能。
5、根据查找结果转发到相应的以太网端口。
经过上面的处理过程，完成了业务上下环的整个过程，实现了RPR标准中业务上下环的功能，达到了实现透明桥和VLAN桥的目的。同时能够支持以太网业务以2、3层方式直接接入RPR环网。
Claims (8)
1、一种实现弹性分组环业务上下环的装置，其特征在于，所述装置包括：2/3层处理模块、环选择/业务分类模块、帧头封装/剥离模块、业务带宽控制模块和控制部分；
所述2/3层处理模块完成以太帧2/3层处理，处于数据流上环处理的第一个模块和下环处理的最后一个模块；
所述环选择/业务分类模块进行业务分类和环选择，在上环处理中，位于2/3层处理后，环选择决策完成后对还需要上环的帧送到帧头重写/剥离模块，否则丢弃；每一个上环的帧都会分配到一个业务等级；
帧头重写/剥离模块，在上环处理中，把以太帧头重写成RPR帧头；在下环处理中，把RPR帧头剥离，形成完整的以太帧；
业务带宽控制模块，在上环处理中，根据业务等级控制带宽，A类业务有最高的优先级，B类次之，C类最低，是上环处理的最后一个模块；
控制部分用于管理和填写上述各模块的控制信息。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置中还包括有两个RPR端口，分别对应于一个环的接收和另一个环的发送，下环和上环的数据都要经过同一2/3层处理模块、环选择/业务分类模块、帧头重写/剥离模块和业务带宽模块，用于数据流处理、决定环选择结果、帧头信息。
3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，可使用两个所述装置，其中每个装置分别有一个RPR端口，其中的控制部分可以合并或不合并；两个装置可从环外同时收到同一个以太帧，根据控制部分提供的信息单独处理，最后发送到环上，可以是从一个RPR端口上环了另一个RPR端口下环，也可以同时从两个端口上环。
4、如权利要求1所述装置的上环方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步：2/3层处理，对于确定需要上环的，则转第二步；
第二步：把以太帧的业务等级映射到RPR的A、B、C三个不同的业务等级，以太网帧的0-3业务等级映射到RPR的C业务等级，4-5业务等级映射到RPR的B业务等级，6-7业务等级映射到RPR的A业务等级；
第三步：对高优先级业务进行环选择，包括A、B类业务；环选择操作根据源端口或者vlan信息查找高优先级业务环选择表，该表由控制部分填写，用于指定高优先级业务的环选择结果，对于可确定环选择结果的，跳到第五步，否则继续第四步；
第四步：低优先级业务环选择，根据目的mac地址进行环选择，由控制部分根据学习到该地址的RPR端口、拓扑数据库、环上的流量信息或者这些信息的结合进行填写；如果选择失败，取出默认的环选择设置；
第五步：进行帧头信息处理，根据帧格式和帧头信息完成以太帧到RPR帧的转换；
第六步：将RPR帧送到相应的优先级队列，然后经过不同业务等级的整形器进行带宽控制后发送到相应的环上。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三步中业务环选择表可以采用根据控制信息指定环选择的静态配置方法，也可以采用根据环网信息的动态配置方法。
6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第四步的环选择可以同时选择两个环，用于双向洪泛。
7、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第五步的根据帧格式和帧头信息完成以太帧到RPR帧的转换具体包括以下处理过程：
1)判断源地址是否和本站地址相匹配，如果匹配则是标准帧，否则是扩展帧；
2)如果是标准帧，查找帧头信息表，获得相应的帧头信息；如果查找失败，洪泛，帧头信息从配置参数中的洪泛信息获得，需要TTL、SO、WE、FI四个参数；
3)如果是扩展帧，直接取出配置参数中的洪泛信息做为帧头信息；
4)根据帧格式和帧头信息封装RPR帧。
8、如权利要求1所述装置的下环方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步：检查RPR帧的源地址，如果和本站点地址相同，丢弃该帧；如果目的地址和本站点地址匹配，继续下面的下环处理；如果不匹配，而且是洪泛帧，继续下面的下环处理；如果不是洪泛帧，不丢弃也不下环，让帧通过本站点继续在环上传送；
第二步：剥离RPR帧头，得到一个完整的以太帧；
第三步：取出剥离后形成的以太帧的目的地址查2层表，如果目的地址是从环上学到的，丢弃该帧，防止洪泛到环外；
第四步：进行2、3层处理，包括2层交换和3层路由，以及源地址学习；
第五步：根据目的地址的查找结果将以太帧转发到相应的以太网端口。
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