CN1371202A

CN1371202A - 数据包传送方法及应用此方法的网络交换机

Info

Publication number: CN1371202A
Application number: CN02106705A
Authority: CN
Inventors: 陈维彬; 胡永谦; 李金璋
Original assignee: Via Technologies Inc
Current assignee: Via Technologies Inc
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: CN100440848C

Abstract

本发明是一种数据包传送方法及应用此方法的网络交换机,该网络交换机包含有多个连接端口,一标签更换规则表,一多播对照表,一虚拟局域网对照表以及一标签设定装置;其方法包含下列步骤:接收一数据包;根据该数据包的多播信息、标签更换规则表以及虚拟局域网对照表而对应出一多播端口掩码、一标签更换规则以及一标签附加规则;以及根据该多播端口掩码所对应的连接端口而将该数据包送出,并根据该标签附加规则与该标签更换规则而选择性地附加相应虚拟局域网标签在该数据包上。

Description

数据包传送方法及应用此方法的网络交换机

技术领域

本发明涉及一种数据包传送方法及应用此方法的网络交换机，特别是同时支持IP多播与虚拟局域网的数据包传送方法及应用此方法的网络交换机。

背景技术

多播(multicasting)技术是针对特定的用户群，在网际网络或企业内部网络上传送多媒体影音文件等数据的最有效率的方法，常见的应用例有网络视频会议、网络电台甚至是网络电视台等等。由于多媒体影音文件的数据量通常相当地大，因此在网络中进行影音广播行为时，极容易占据整个网络的带宽而使其瘫痪，所以通常会将此类行为以IP多播(IP multicasting)方式进行。在请求注释文件1112(Request for Comment 1112，简称RFC1112)号中所描述的互联网组管理协议(Internet Group ManagementProtocol，简称IGMP)，大致规范了多播的基本规则。而一般交换集线器(Switching Hub)并无法分辨出IP多播，只有具有IGMP功能的交换集线器才可直接传输IP Multicast到需要的端口上，而其它的端口仍可以正常使用网络的带宽。

图1是一可支持IGMP多播功能的视频点播网络结构示意图，其中连接有现场直播内容提供者101或是视频点播服务器102(Video On DemandServer，简称VOD Server)等工作站(workstation)的骨干路由器(backbonerouter)10，可利用IGMP的多播技术将数据转传至散居在各地的特定用户群，但前提是此等交换集线器必须具有支持IGMP的功能。举例来说，连接于第一交换集线器11的客户端111与客户端112、连接于第二交换集线器12的一客户端121以及连接于第三交换集线器13的一客户端133是同时加入视频点播服务器102的用户群中，又假设该用户群的多播组辨识码(multicast group ID)为224.1.1.5，于是当具有支持IGMP的第一交换集线器11、第二交换集线器12以及第三交换集线器13接收到外界所传送的封包时，将进行一所谓“窥探”(snooping)的动作，其将所收到封包的目标IP地址(Destination IP address)与内建于各交换集线器内部的一IP多播表(IP multicast table)进行比较，进而对应出一端口掩码(port mask)，做为后续数据传送的依据。举例来说，当具有8个端口的第一交换集线器11收到来自视频点播服务器102的封包时，便依其目标IP地址(224.1.1.5)进行查表，而表中数据指出仅有客户端111与客户端112属于视频点播服务器102的用户群，故对应出的端口掩码位数据为11000000，进而使来自视频点播服务器102的封包仅能由第一端口与第二端口送出至客户端111与客户端112接收，进而实现多播(multicasting)的动作。

而虚拟局域网(Virtual LAN，简称VLAN)则是为了网络安全性的课题而发展出的另一项网络技术，其主要是将某些客户端集合构成一个独立的广播域(broadcast domain)，使VLAN中的任何工作站所送出的广播或组播信息封包都只会被广播给该VLAN的所有成员，不会送给其它VLAN。通过网管软件，可将在实体上为同一局域网的客户端，划分为逻辑上不同的局域网，或让实体上分散在多个局域网的客户端，以逻辑的方式连结成单一局域网。VLAN的好处为让同一以太网的结构下的用户仍能彼此保有隐私及网络安全性，而对于分散在不同区域的公司或住户，亦可利用VLAN设定成相同的局域网。由于VLAN是虚拟的，因此相当具有弹性。

而常用的VLAN划分方法主要可分为以连接端口为基础(port-based)以及以媒体存取控制地址为基础(MAC-based)的划分方法。而其中利用媒体存取控制地址为基础的划分方法是利用交换集线器中所储存VLAN辨识码(VLAN ID简称VID)与媒体存取控制地址(MAC address)的虚拟局域网对照表(VLAN table)来决定数据包的流向。图2是一具有VLAN标签的数据包部份格式示意图，其中在源媒体存取控制地址(Source MACaddress，SMAC)与以太网类型(Ethernet type)间设有长度为4字节的VLAN标签(VLAN tag)，而VLAN标签中设有12位的VLAN辨识码VID。

为了能支持VLAN的功能，许多新上市的网卡已具有辨识VLAN标签的功能(以下简称VLAN网卡)，而此VLAN网卡无法接收不具有VLAN标签的数据包，因此在如图1中所示的可支持IGMP多播功能的视频点播网络结构中，若某些客户端是使用VLAN网卡且分属不同VLAN时，将造成由支持IGMP的交换集线器以多播所发出的数据包被VLAN网卡丢弃，因而无法完成数据的传送。而如何改善上述现有手段的缺点，是发展本发明的主要目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可同时支持IP多播与VLAN数据包传送的数据包传送方法和一种应用该方法的网络交换机。

为实现上述目的，本发明提供的一种数据包传送方法，应用于一网络交换机，包含有多个连接端口，一标签更换规则表，一多播对照表，一VLAN对照表以及一标签设定装置；其方法包含下列步骤：接收一数据包；根据该数据包的多播信息、标签更换规则表以及VLAN对照表而对应出一多播端口掩码、一标签更换规则以及一标签附加规则；以及根据该多播端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签附加规则与该标签更换规则而选择性地附加VLAN标签在该数据包上。

根据上述构想，本发明数据包传送方法中根据该数据包的多播信息而对应出该多播端口掩码的方法可以是：根据该数据包中的一目的地址或一IP多播地址来对设置在该网络交换机中的一多播对照表进行查表，进而对应出该多播端口掩码。

根据上述构想，本发明数据包传送方法中该多播对照表可以是一IP多播表。

根据上述构想，本发明数据包传送方法中更可包含有一跨越禁止步骤，其当该网络交换机的一跨越禁止旗标被设置时进行下列步骤；根据所接收的数据包的VLAN信息而对应出一虚拟网端口掩码与一标签附加规则；根据该数据包的多播信息而对应出该多播端口掩码；以及根据该多播端口掩码与该虚拟网端口掩码所形成之一交集端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签附加规则而将相对应的VLAN标签附加在该数据包上。

根据上述构想，本发明数据包传送方法中，根据该数据包的VLAN信息而对应出该虚拟网端口掩码的方法可以是：根据该数据包中的一VLAN辨识码来对设置在该网络交换机中的一VLAN对照表进行查表，进而对应出该虚拟网端口掩码。

根据上述构想，本发明数据包传送方法中，根据该数据包的VLAN信息而对应出该标签附加规则的方法可以是：根据该数据包中的一VLAN辨识码来对设置在该网络交换机中的一VLAN对照表进行查表，进而对应出该标签附加规则。

本发明之另一方面是一网络交换机，其具有多个连接端口以进行数据包之传收，其包含：一标签更换规则表，其中储存一标签更换规则；一多播对照表，其根据该数据包的多播信息而对应出一多播端口掩码；一VLAN对照表，用以对应出一标签附加规则；以及一标签设定装置，信号连接至该VLAN对照表与该多播对照表，其根据该多播端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签更换规则与该标签附加规则而选择性地将相应VLAN标签附加在该数据包上。

根据上述构想，本发明的网络交换机中可根据该数据包中的一目的地址或一IP多播地址来对该多播对照表进行查表，进而对应出该多播端口掩码。

根据上述构想，本发明的网络交换机中该多播对照表可以是一IP多播表。

根据上述构想，本发明的网络交换机中更可包含有一跨越禁止旗标，且该VLAN对照表是根据所接收到的数据包的VLAN信息而对应出一虚拟网端口掩码与一标签附加规则，而该标签设定装置是根据该跨越禁止旗标被设置，便根据该多播端口掩码与该虚拟网端口掩码所形成的一交集端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签附加规则而将相对应的VLAN标签附加在该数据包上。

根据上述构想，本发明的网络交换机中可根据该数据包中的一VLAN辨识码来对设置在该网络交换机中的一VLAN对照表进行查表，进而对应出该虚拟网端口掩码。

根据上述构想，本发明的网络交换机中可根据该数据包中的一VLAN辨识码来对该VLAN对照表进行查表，进而对应出该标签附加规则。

本发明的再一方面是一种数据包传送方法，应用在一具有多个连接端口的网络交换机上，其包含下列步骤：接收一数据包；根据该数据包的多播信息而对应出一多播端口掩码以及一标签更换规则；以及根据该多播端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签更换规则而将附加在该数据包上一VLAN标签的值进行设定。

根据上述构想，本发明的数据包传送方法中更可包含下列步骤：根据设定完成的该VLAN标签的值而对应出一标签附加规则；以及根据该标签附加规则来决定是否将附加在该数据包的VLAN标签删除。至于对应出该标签附加规则的步骤可以是：根据该数据包中的一VLAN辨识码来对设置在该网络交换机中的一VLAN对照表进行查表，进而对应出该标签附加规则。

根据上述构想，本发明的数据包传送方法中根据该数据包的多播信息而对应出该多播端口掩码的步骤可以是：根据该数据包中的一目的地址来对设置在该网络交换机中的一多播对照表进行查表，进而对应出该多播端口掩码。

根据上述构想，本发明的数据包传送方法中该多播对照表可以是一IP多播表。

根据上述构想，本发明的数据包传送方法中更可包含有一跨越禁止步骤，其当该网络交换机的一跨越禁止旗标被设置时进行下列步骤；根据所接收的数据包的VLAN信息而对应出一虚拟网端口掩码与一标签附加规则；根据该数据包的多播信息而对应出该多播端口掩码；以及根据该多播端口掩码与该虚拟网端口掩码所形成的一交集端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签附加规则而选择性地将相对应的VLAN标签附加在该数据包上。

根据上述构想，本发明的数据包传送方法中根据该数据包的VLAN信息而对应出该虚拟网端口掩码的步骤可以是：根据该数据包中之一VLAN辨识码来对设置在该网络交换机中的一VLAN对照表进行查表，进而对应出该虚拟网端口掩码。

根据上述构想，本发明的数据包传送方法中根据该数据包的VLAN信息而对应出该标签附加规则的步骤可以是：根据该数据包中的一VLAN辨识码来对设置于该网络交换机中的一VLAN对照表进行查表，进而对应出该标签附加规则。

根据上述构想，本发明的目的地址可以是一目的MAC地址(DMAC地址)。

根据上述构想，本发明的目的地址可以是一目的IP地址。

附图说明

以下通过附图及具体实施方式，对本发明进行更深入的说明：

图1是一可支持IGMP多播功能的视频点播网络结构示意图；

图2是一具有VLAN标签的数据包部份格式示意图；

图3是一可同时支持IGMP多播功能与VLAN功能的网络结构示例图；

图4(a)是设置在本发明交换集线器中的一个VLAN对照表示例图；

图4(b)是设置在本发明交换集线器中的一IP多播表示例图；

图4(c)是设置在本发明交换集线器中的标签更换规则表；

图5是本发明控制交换集线器中数据包传送的较佳实施方法流程图。

具体实施方式

图3是一可同时支持IGMP多播功能与VLAN功能的网络结构示例图，其中工作站30通过骨干路由器31，利用IGMP多播技术将数据传送至本发明所揭示的交换集线器32中做为上行端口(uplink port)的第五连接端口，而装有能辨识VLAN标签的网卡(以下简称VLAN网卡)的客户端331、客户端332、客户端333以及客户端334是连接至该交换集线器32的第一、二、三及第四连接端口，且客户端331、客户端332、客户端333以及客户端334是同时加入该工作站30的互联网组。

图4(a)是设置在本发明的交换集线器32中的一VLAN对照表示例图，其用以根据所接收到的数据包的VLAN标签中的VLAN辨识码(VID)而对应出一虚拟网端口掩码以及一标签附加规则(VLAN tag rule)，举例来说，当接收到的数据包的VID为默认值1，代表所有连接端口皆属于此一VLAN时，对应出的虚拟网端口掩码的位数据是11111，而标签附加规则为所有输出的数据包皆不需附加VLAN标签(untag)。而当接收到的数据包的VID值为10时，只有第一、第二连接端口属于此一VLAN，故虚拟网端口掩码的位数据是11000，而标签附加规则是将由第一、第二连接端口所输出的数据包附加VLAN标签(tag)。至于当接收到的数据包的VID值为20时，只有第三、第四连接端口属于此一VLAN，故虚拟网端口掩码的位数据是00110；在此实施例中，因第三连接端口所连接的客户端的网卡只能接收附有VLAN标签的数据包(tag packet)，而第四连接端口所连接的客户端的网卡只接收未附有VLAN标签的数据包(untag packet)，因此标签附加规则是部分附加(00100)，即将由第三连接端口输出的数据包附加VLAN标签，而第四连接端口所输出的数据包则删除VLAN标签。

图4(b)是设置在本发明的交换集线器32中的一IP多播表示例图，其根据所收到数据包的目标IP地址来对应出一多播端口掩码，做为后续数据传送的依据。假设客户端331、客户端332、客户端333以及客户端334是已同时加入工作站30中多播组辨识码为224.1.1.5的用户群中，而当工作站30所送出数据包的IP多播地址为224.1.1.5时，可支持IGMP的交换集线器32在接收到目标IP地址为224.1.1.5的数据包之际，所对应出的多播端口掩码位数据将为11110，进而使来自工作站30的数据包可由第一、第二、第三以及第四连接端口送出至客户端331、客户端332、客户端333以及客户端334。而储存在如图4(c)所示的标签更换规则表的标签更换规则则为由第一、第二、第三及第四连接端口所输出的数据包皆附加相对应的VLAN标签，且由第一、第二连接端口所输出的数据包则将VID的值置换成10，而由第三、第四连接端口所输出的数据包则将VID的值置换成20，而相对应于每个连接端口的置换辨识码的值是储存在相对应于每个连接端口所设的一置换辨识码缓存器中。

而为了解决现有手段的缺点，本发明是以图5所示的方法流程图来控制交换集线器32中数据包的传送。首先，当交换集线器32接收到一数据包时，先判断是否含有VLAN标签，若无则将VLAN辨识码VID设为默认值(本例的默认值为1)；若有则直接根据该数据包的VLAN标签中的VID对该VLAN对照表查表，进而对应出一虚拟网端口掩码以及一标签附加规则，随后再根据该数据包的目标IP地址对该IP多播表查表，进而对应出一多播端口掩码。为能提供网管人员进行功能选择，本发明交换集线器32中设有一旗标缓存器来储存一跨越禁止旗标，而当跨越禁止旗标被设置时，交换集线器32便根据该多播端口掩码与该虚拟网端口掩码所形成的一交集端口掩码所对应出的连接端口而分别将该数据包送出，并根据该标签附加规则而选择性地将相对应的VLAN标签附加在该数据包上。而当跨越禁止旗标被清除时，交换集线器32便根据该多播端口掩码所对应出的连接端口而分别将该数据包送出，而标签设定装置则根据该标签附加规则及标签更换规则，选择性地将相对应的VLAN标签附加在该数据包上。

熟悉此技术的人士应可理解有多种判断多播封包的方式，例如亦可由封包中的目的MAC地址的值，例如为01005E开头者，即判定为多播封包，即可根据系统管理员的规划，激活跨越VLAN模式，使得多播封包可以顺利地送达使用者端。

以下试举一例进行说明，当跨越禁止旗标被清除时，是指所谓跨越VLAN模式(cross VLAN mode)被激活，而由工作站30所发出，目标IP地址为224.1.1.5的无标签数据包由上行端口进入交换集线器32时，由于其VLAN辨识码VID的默认值为1，于是向图4(a)所示的VLAN对照表进行查表后将对应出位数据为11111的虚拟网端口掩码以及”untag”的标签附加规则。而根据所收到数据包的目标IP地址(224.1.1.5)来向图4(b)所示的IP多播表进行查表，将可对应出位数据为11110的多播端口掩码，但由于跨越禁止旗标是被清除的，因此根据图5所示的流程图，此时仅需根据该多播端口掩码(11110)所对应出的连接端口(第一、第二、第三及第四连接端口)而分别将该数据包送出，并根据图4(c)所示的该标签更换规则来决定将VID的值更换为哪一个新值，由本例来说，由第一、第二连接端口所输出的数据包应将VID的值更换为10，而由第三、第四连接端口所输出的数据包则应将VID的值应更换为20，并根据各VID所对应出的标签附加规则来进行标签附加的动作。如此，在本例中的第一、第二连接端口所输出的数据包是具有VLAN标签且VID值已更换为10，而由第三连接端口所输出的数据包则亦具有VLAN标签且VID值则已更换为20，而第四连接端口所输出的数据包则不具有VLAN标签，故可对诸多连接端口的输出选择性地附加相应的VLAN标签。

本发明揭示的网络交换机，具有多个连接端口，用以进行数据包的接收与传送。网络交换机包含标签更换规则表，其用于储存标签更换规则；VLAN对照表，用以根据VLAN标签的值可对应出虚拟网端口掩码以及标签附加规则；多播对照表，其用以根据该数据包的多播信息而对应出多播端口掩码；标签设定装置，信号连接至该VLAN对照表与该多播对照表；以及跨越禁止旗标。当跨越禁止旗标被清除时，网络交换机便根据该多播端口掩码所对应出的连接端口而分别将该数据包送出，而标签设定装置则根据该标签附加规则及标签更换规则，选择性地将相对应的VLAN标签附加在该数据包上。当跨越禁止旗标被设置时，交换机便根据多播端口掩码与虚拟网端口掩码所形成的一交集端口掩码所对应出的连接端口而分别将该数据包送出，并根据该标签附加规则而选择性地将相对应的VLAN标签附加在该数据包上。

综上所述，运用本发明方法的交换集线器，即使连接至装有VLAN网卡的客户端，亦可兼容于IGMP多播功能的视频点播网络结构中，使以多播方式所发出的数据包亦可被装有VLAN网卡的客户端所接收，从而完成数据的传送，有效改善上述现有手段的缺点，实现发展本发明的主要目的。

本发明可由熟悉此技术的人士进行多种变化、修饰，然而皆不脱离所附权利要求书所界定的范围。

Claims

1.一种数据包传送方法，应用于一具有多个连接端口的网络交换机上，其特征在于包含下列步骤：

接收一数据包；

根据该数据包的多播信息而对应出一多播端口掩码以及一标签更换规则；以及

根据该多播端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据一标签附加规则以及该标签更换规则，选择性地将相应之VLAN标签附加于该数据包。

2.如权利要求1所述的数据包传送方法，其特征在于，其中根据该数据包的多播信息而对应出该多播端口掩码的步骤是：根据该数据包中的一目的地址来对设置在该网络交换机中的一多播对照表进行查表，进而对应出该多播端口掩码。

3.如权利要求2所述的数据包传送方法，其特征在于，其中该多播对照表是一IP多播表。

4.如权利要求2所述的数据包传送方法，其特征在于，其中该目的地址是一目的MAC地址。

5.如权利要求2所述的数据包传送方法，其特征在于，其中该目的地址是一目的IP地址。

6.如权利要求1所述的数据包传送方法，其特征在于，其中还包含有一跨越禁止步骤，其为当该网络交换机的一跨越禁止旗标被设置时进行下列步骤：

根据所接收的数据包的VLAN信息而对应出一虚拟网端口掩码与该标签附加规则；

根据该数据包之多播信息而对应出该多播端口掩码；以及

根据该多播端口掩码与该虚拟网端口掩码所形成的一交集端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签附加规则而选择性地将相对应的VLAN标签附加在该数据包上。

7.如权利要求6所述的数据包传送方法，其特征在于，其中根据该数据包的VLAN信息而对应出该虚拟网端口掩码的步骤是：根据该数据包中的一VLAN辨识码来对设置在该网络交换机中的一VLAN对照表进行查表，进而对应出该虚拟网端口掩码。

8.如权利要求6项所述的数据包传送方法，其特征在于，其中根据该数据包的VLAN信息而对应出该标签附加规则的步骤是：根据该数据包中的一VLAN辨识码来对设置在该网络交换机中的一VLAN对照表进行查表，进而对应出该标签附加规则。

9.一种网络交换机，其特征在于包含：

多个连接端口，其用以进行数据包的接收与传送；

一标签更换规则表，其用以储存一标签更换规则；

一VLAN对照表，用以根据一VLAN标签而对应出一标签附加规则；

一多播对照表，其用以根据该数据包的多播信息而对应出一多播端口掩码；以及

一标签设定装置，信号连接至该VLAN对照表与该多播对照表，其用以根据该多播端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签附加规则以及该标签更换规则，选择性地将相应的VLAN标签附加到该数据包。

10.一种数据包传送方法，应用在一具有多个连接端口的网络交换机上，其特征在于包含下列步骤：

接收一数据包；

根据该多播端口掩码所对应出的连接端口而将该数据包送出，并根据该标签更换规则而将附加在该数据包上一VLAN标签的值进行设定。