CN1514590A

CN1514590A - 基于虚拟网络标识的服务质量控制装置和方法

Info

Publication number: CN1514590A
Application number: CNA021399190A
Authority: CN
Inventors: 李振刚; 张永鑫
Original assignee: Shanghai No 2 Research Institute of ZTE Corp
Current assignee: Shanghai No 2 Research Institute of ZTE Corp
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2022-12-31
Also published as: CN100463426C

Abstract

一种基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，包括以下步骤：带有标记的分组到达交换机；装置检查该分组的源地址是否已经被学习；如果没有，则进行地址学习，并在地址表中形成地址条目；否则，对分组进行目的地址匹配；判断是否找到地址条目，如果找到，则根据VLAN ID查找对应的服务质量控制条目；对分组实现服务质量控制，并且从相对应的端口进行转发；如果未找到地址条目，根据VLAN ID找到与其对应的端口集，洪泛该分组。本发明还公开了一种基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，能够对特定的用户组施加服务质量控制，用一条服务控制规则来实现对多个具有相同服务质量需求的分组的控制，以满足不同用户组对服务质量的需求。

Description

基于虚拟网络标识的服务质量控制装置和方法

技术领域

本发明涉及基于IEEE802.3的以太网交换控制过程，具体地，本发明涉及在交换过程中通过IEEE802.1q标记中携带的信息的VLAN ID(虚拟网络标识)来进行服务质量控制的装置和方法。

背景技术

目前，虚拟局域网(Virtual Local Area Networks-VLAN)技术发展非常迅速。VLAN是一个在物理网络上根据用途、工作组和应用等来逻辑地划分的局域网，是一个广播网。IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。从而使得不同厂商之间VLAN的互通称为可能。在该协议中规定了一段新的以太网字段，即，在VLAN报文格式的源地址后增加了一个4字节的802.1Q标记。在四个字节的802.1Q标记中，包含了2个字节的标记协议标识(TPID-Tag ProtocolIdentifier)和两个字节的标记控制信息(TCI-Tag Control Information)。两个字节的标记控制信息包括VLAN ID、CFI(Canonical FormatIndicator)和优先权(Priority)。其中VLAN ID确定了分组的正确转发范围，而优先级表示了带有标记优先级的分组的重要性。

在IEEE802.1Q对标记(tag)的定义和利用中，通过VALN ID来区分和隔离用户分组，具有相同VLAN ID的用户是具有相同应用要求的用户组成员。也就是说，在VLAN中，一个工作组通常具有相同的服务质量(Quality of Service-QoS)要求，因而通过VALN ID来对服务质量进行控制(即根据服务质量要求来控制分组的转发)成为可能。但是在通常的应用中，具有相同VLAN ID的分组的转发规则是相同的，这样不利于针对不同的用户组提供不同的服务质量，另一方面，通常的服务质量规则的施加对象是单个的分组，当多个分组需要相同的服务质量时，就必须提供多条相同的服务质量控制规则。

图1示出了传统VLAN转发装置的结构图。如图1所示，该VLAN转发装置包括：入口单元11，分类单元12，地址表存储单元13，处理单元14和出口单元15。其中入口单元11接收网络的数据分组并将其传输到分类单元12；分类单元12检查该分组是否带有标记，如果未带标记，将该分组归类为默认的VALN，即插入默认的标记，如果该分组带有标记，则使用标记的VLAN ID来确认分组的广播范围，对于带有标记的分组，处理单元14检查该分组的源地址是否被学习，如果没有，则对该地址进行学习，形成MAC+VLAN ID+PORT的地址记录，然后对目的地址进行匹配，匹配成功，则从出口单元15中与目的地址的条目对应的端口进行转发，如果未找到，则根据VLAN ID找到对应的端口集，从这些端口中将数据进行洪泛。从而实现了分组的转发。在这种传统的VLAN转发装置中，无法对服务质量进行有效控制。

因此，本发明提出利用VLAN ID来对特定的用户组施加服务质量控制，用一条服务控制规则来实现对多个具有相同服务质量需求的分组的控制，以满足不同用户组对服务质量的需求。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，包括：入口单元，用于输入分组数据并将其传输到分类单元；分类单元，检查从入口单元传输来的分组是否具有标记，如果没有，则向其添加默认的标记，如果有标记，则使用标记的VLAN ID来确认分组的广播范围；用于存储地址表的地址表存储单元；处理单元，用于地址学习，从分组中提取虚拟网络标识，按照该虚拟网络标识从控制表存储单元中读取控制条目，进而对分组施加相对应的服务质量控制，再将该分组转发到出口单元中的相应端口；用来输出分组的出口单元；控制表存储单元，用于存储与分组携带的标记中的VLAN ID相对应的服务质量控制规则。其中，该处理单元包括：地址学习模块，用于源地址学习和目的端口查询；服务质量控制模块，用于通过分组携带的标记中的VLAN ID来查询确定对应的服务质量控制规则，并对该分组进行相应的质量控制；和转发模块，按照标记中的VLAN ID来将相应被进行了服务质量控制的分组转发到对应的端口。

此外，根据本发明第一目的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置还包括：控制表更新单元，用于根据来自控制台的服务质量更新信息对控制表进行更新；和控制台，用于设置服务质量控制规则。

本发明的第二目的是提供一种基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，包括以下步骤：带有标记的分组到达交换机；装置检查该分组的源地址是否已经被学习；如果没有，则进行地址学习，并在地址表中形成地址条目；否则，对分组进行目的地址匹配；判断是否找到地址条目，如果找到，则根据分组携带的VLAN ID查找对应的服务质量控制条目；对分组实现服务质量控制，并且从相对应的端口进行转发；如果在查找步骤未找到地址条目，根据VLAN ID找到与其对应的端口集，洪泛该分组，即将该分组转发到所有的端口。

此外，根据本发明第二目的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，还包括以下步骤：根据用户的要求在网管控制台中设置服务质量控制规则；网管控制台将配置信息直接或者通过网络发送到网络设备；然后设备驻留程序接收配置信息，对服务质量控制表进行读写操作。

因此，本发明的装置和方法能够对特定的用户组施加服务质量控制，用一条服务控制规则来实现对多个具有相同服务质量需求的分组的控制，以满足不同用户组对服务质量的需求。此外，能够对服务质量控制规则进行动态的设置。

附图说明

下面参考附图对本发明优选实施例的说明将会使本发明这些以及其它的目的和优点更加清楚，在附图中用相同或者相近的标号来表示相似的单元。

图1示出了传统VLAN转发装置的结构图；

图2示出了根据本发明第一实施例的基于VLAN ID的服务质量控制装置的结构图；

图3示出了图2中的处理单元24的详细结构图；

图4示出了根据本发明第二实施例的基于VLAN ID的服务质量控制装置的结构图；

图5示出了传统的分组转发流程图；

图6示出了根据本发明实施例的基于VLAN ID的服务质量控制方法的流程图；

图7示出了根据本发明基于VLAN ID的服务质量控制方法的服务质量控制规则实现过程；

图8示出了控制规则的制定过程。

具体实施方式

下面参考附图对本发明第一实施例进行详细说明。如图2所示，根据本发明第一实施例的基于VLAN ID的服务质量控制装置包括：入口单元21，用于输入分组数据并将其传输到分类单元；分类单元22，检查从入口单元传输来的分组是否具有标记，如果没有，则向其添加默认的标记，如果带有标记，则使用标记的VLAN ID来确认分组的广播范围；用于存储地址表的地址表存储单元23；处理单元24，用于地址学习，从分组中提取虚拟网络标识，按照该虚拟网络标识从控制表存储单元25中读取控制条目，进而对分组施加相对应的服务质量控制，再将该分组转发到出口单元25中的相应端口；用来输出分组的出口单元25；控制表存储单元26，用于存储与分组携带的标记中的VLAN ID相对应的服务质量控制规则。其中，如图3所示处理单元24包括：地址学习模块4a，用于源地址学习和目的端口查询；服务质量控制模块4b，用于通过分组携带的标记中的VLAN ID来查询确定对应的服务质量控制规则，并对该分组进行相应的质量控制；和转发模块4c，按照标记中的VLAN ID来将相应被进行了服务质量控制的分组转发到对应的端口。当数据到达入口单元21时，入口单元21将该分组输入到分类单元22，分类单元22检查从入口单元传输来的分组是否具有标记，如果没有，则向其添加默认的标记，如果没有标记，则使用标记的VLAN ID来确认分组的广播范围，然后，分组到达处理单元24，处理单元24中的地址学习模块4a读出该分组的源地址，并按照该源地址从地址表存储单元中进行查询，如果在地址表中已经存在该地址的相关信息，则不进行学习，如果不存在该地址的信息，则需要学习，以在地址表中形成(MAC地址+VLAN ID+PORT)的地址条目。处理单元24的服务质量控制模块4b从控制表中读取与该地址条目相对应的控制规则，并进行服务质量控制，例如提高转发速率，改变传输时延，改变误码率以及降低丢包率等等。处理单元24中的转发模块4c然后按照与该分组的源地址相匹配的端口来转发分组，从而实现分组的服务质量控制，这个特定的分组是由802.1q标记中的VLAN ID来决定的。

图4示出了根据本发明第二实施例的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置的结构图。在该实施例中，所述的装置包括：入口单元41，用于输入分组数据并将其传输到分类单元；分类单元42，检查从入口单元传输来的分组是否具有标记，如果没有，则向其添加默认的标记，如果没有标记，则使用标记的VLAN ID来确认分组的广播范围；用于存储地址表的地址表存储单元43；处理单元44，用于地址学习，从分组中提取虚拟网络标识，按照该虚拟网络标识从控制表存储单元45中读取控制条目，进而对分组施加相对应的服务质量控制，再将该分组转发到出口单元45中的相应端口；用来输出分组的出口单元45；控制表存储单元46，用于存储与分组携带的标记中的VLAN ID相对应的服务质量控制规则；控制表更新单元47，用于根据来自控制台的服务质量更新信息对控制表进行更新；和控制台48，用于设置服务质量控制规则。为了简洁起见，这里仅对与第一实施例的装置不同的部分进行说明，在本实施例中，控制表中的控制条目不是固定不变的，而是通过网管台48来设定的，其参数可以通过网管台48来更改，条目也可以根据需要来增加和删除。例如：用户需要对VLAN1内的数据进行服务质量控制，就需要通过网管台对服务质量所需的参数进行配置，网管台通过控制表更新单元47对控制表进行更新，增加或者更改相应的条目。其中要说明的是，所述的网管台既可以是本地的网管台，也可以是通过网络与本发明的装置相连接的远程网管台。

其中，如图3所示处理单元44包括：地址学习模块4a，用于源地址学习和目的端口查询；服务质量控制模块4b，用于通过分组携带的标记中的VLAN ID来查询确定对应的服务质量控制规则，并对该分组进行相应的质量控制；和转发模块4c，按照标记中的VLAN ID来将相应被进行了服务质量控制的分组转发到对应的端口。

下面参考图5说明传统的VLAN转发装置的工作流程。在步骤S1，带有标记的分组到达交换机；在步骤S2，装置检查该分组的源地址是否已经被学习；如果没有(S2的否)，则进行地址学习，并在地址表中形成地址条目；否则(S2的是)，在步骤S3对分组进行目的地址匹配；在步骤S5，判断是否找到地址条目，如果找到(步骤S5的是)，则在步骤S7根据目的地址条目中的端口转发该分组；否则(步骤S5的否)，则在步骤S6根据VLAN ID找到与其对应的端口集，洪泛该分组，即将该分组转发到所有的端口。至此，完成了全部的转发过程。

图6示出了根据本发明的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法的流程图。其中用相同的标号来标识与图5中传统的转发过程相同的步骤，在步骤S1，带有标记的分组到达交换机；在步骤S2，装置检查该分组的源地址是否已经被学习；如果没有(S2的“否”)，则进行地址学习，并在地址表中形成地址条目；否则(S2的“是”)，在步骤S3对分组进行目的地址匹配；在步骤S5，判断是否找到地址条目，如果找到(步骤S5的“是”)，则在步骤S7根据分组携带的VID查找对应的服务质量控制条目；接着，在步骤S8，对分组实现服务质量控制，并且从相对应的端口进行转发；否则(步骤S5的“否”)，在步骤S6根据VLAN ID找到与其对应的端口集，洪泛该分组，即将该分组转发到所有的端口。至此，完成对分组的服务质量控制。

图7详细示出了根据本发明的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法具体实现过程。控制装置中有地址表和控制表，地址表由MAC+VLANID+PORT构成，而控制表(服务质量控制表)中存储了与VLAN ID对应的服务质量控制规则。如图所示，用VLAN ID作为该控制表的索引。地址学习模块用于进行地址学习，而服务质量控制模块按照与VLAN ID对应的控制规则来对该分组进行服务质量控制。当分组进入装置时，(假设已经完成了学习过程)，服务质量控制模块从控制表中提取VALANID，并且在控制表中进行匹配查询，如果存在与该VLAN ID对应的控制条目，则对该分组进行服务质量控制，否则对其进行默认控制。同时，转发模块根据该分组携带的地址信息，查询分组应该被转发到的端口，如果地址没有匹配成功，则在整个VLAN范围内进行该分组的洪泛。这就完成了基于802.1q标记中的VLAN ID的服务质量控制转发的过程。

图8示出了控制规则的制定过程。根据用户的要求在控制台中设置服务质量控制规则，然后网管控制台将配置信息直接或者通过网络发送到网络设备，然后设备驻留程序接收配置信息，对服务质量控制表进行读写操作。从而完成了对控制表的更新和修改。

虽然利用专用术语对本发明的优选实施例进行了详细描述，但是这些描述仅仅是示例性的，并且可以理解在不脱离下述权利要求的精神和范围的情况下可对本发明作出各种修改和变动。

Claims

1.一种基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，包括：

入口单元，用于输入分组数据并将其传输到分类单元；

分类单元，检查从入口单元传输来的分组是否具有标记，如果没有，则向其添加默认的标记，如果有标记，则使用标记的VLAN ID来确认分组的广播范围；

用于存储地址表的地址表存储单元；

处理单元，用于地址学习，从分组中提取虚拟网络标识，按照该虚拟网络标识从控制表存储单元中读取控制条目，进而对分组施加相对应的服务质量控制，再将该分组转发到出口单元中的相应端口；

用来输出分组的出口单元；

控制表存储单元，用于存储与分组携带的标记中的VLAN ID相对应的服务质量控制规则，

其中，该处理单元包括：

地址学习模块，用于源地址学习和目的端口查询；

服务质量控制模块，用于通过分组携带的标记中的VLAN ID来查询确定对应的服务质量控制规则，并对该分组进行相应的质量控制；和

转发模块，按照标记中的VLAN ID来将相应被进行了服务质量控制的分组转发到对应的端口。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于还包括：

控制表更新单元，用于根据来自控制台的服务质量更新信息对控制表进行更新；和

控制台，用于设置服务质量控制规则。

3.根据权利要求1或者2所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于所述的控制表是通过虚拟网络标识来确定控制规则的。

4.根据权利要求1或者2所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于所述的控制表以虚拟网络标识作为索引。

5.根据权利要求1或者2所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于所述的装置是虚拟局域网装置。

6.根据权利要求2所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于所述的控制台是本地网管控制台或者远程网管控制台。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于所述远程网管控制台通过通用或者专用通信网络来传输控制表更新信息。

8.根据权利要求1或者2所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于所述的控制表更新单元是设备驻留程序。

9.根据权利要求1或者2所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于所述的控制表存储单元和地址表存储单元是数据库。

10.根据权利要求1或者2所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制装置，其特征在于所述服务质量控制是控制分组的转发速率、传输时延、误码率和丢包率。

11.一种基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，包括以下步骤：

带有标记的分组到达装置；

检查该分组的源地址是否已经被学习；

如果没有，则进行地址学习，并在地址表中形成地址条目；

否则，对分组进行目的地址匹配；

判断是否找到地址条目，如果找到，则根据分组携带的VLAN ID查找对应的服务质量控制条目；

对分组实现服务质量控制，并且从相对应的端口进行转发；

如果在查找步骤未找到地址条目，根据VLAN ID找到与其对应的端口集，洪泛该分组，即将该分组转发到所有的端口。

12.根据权利要求11所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，包括以下步骤：

根据用户的要求在控制台中设置服务质量控制规则；

控制台将配置信息直接或者通过网络发送到网络设备；

然后控制表更新单元接收配置信息，对服务质量控制表进行读写操作。

13根据权利要求11或者12所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，其特征在于所述的控制表中存储有与虚拟网络标识相对应的控制条目。

14.根据权利要求11或者12所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，还包括：如果分组未带标记，则在地址学习步骤之前添加默认标记。

15.根据权利要求12所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，其特征在于所述控制表更新单元是设备驻留程序。

16.根据权利要求12所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，其特征在于所述控制台是本地网管控制台或者远程网管控制台。

17.根据权利要求11或者12所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，其特征在于所述服务质量控制是控制分组的转发速率、误码率、传输时延和丢包率。

18.根据权利要求16所述的基于虚拟网络标识的服务质量控制方法，其特征在于所述远程网管控制台通过通用或者专用通信网络来传输控制表更新信息。