CN1540936A - 基于虚拟局域网的报文转发优先级控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟局域网的报文转发优先级控制方法，该方法首先在网络接入设备上配置基于虚拟局域网标识(VLANID)、源IP网段和目的IP网段的优先级，以VLANID、源IP网段和目的IP网段为索引生成报文优先级转发表；这样，网络接入设备在接收到用户发送的报文后，以报文中的VLANID、源IP地址、目的IP地址为索引查找报文优先级转发表，获取该报文的优先级，根据该优先级进行报文的发送；上述方法实现简单，不用对现有设备软件或硬件进行改变，本发明还可以根据VLANID对不同用户区分对待，使得网络得以实施对用户的管理。
Description
技术领域
本发明涉及转发报文时的优先级控制方法。
背景技术
在传统IP网络中，网络中的接入设备以及路由器等对所有的报文无区别对待，采用先进先出(FIFO)的策略处理，尽最大的努力将报文送到目的地，这样的传输策略对报文传送的可靠性、传输延迟等性能不能提供保障。但是随着IP网络的发展，网络上的新的应用不断出现，因此对IP网络的服务质量(QoS)也提出了新的需求。例如，在基于虚拟局域网(VLAN)的网络环境中，参考图2，用户A和用户B可能分属于不同的VLAN，不同VLAN的用户可能具有不同的QoS要求，而且，即使对于同一个VLAN的用户，由于用户的性质等不同也可能具有不同的QoS要求，这些反映到网络上就涉及到网络对待这些用户的报文转发优先级问题。
假设现有的IP网络采用802.1p协议，并以该协议为基础处理用户的报文优先级问题。所述802.1p协议的报文格式参考下表：
| 目的IP地址 | 源IP地址 | TPID | TCI | 报文长度 | 报文数据 | CRC校验码 |
其中，TPID为标签协议标识(Tag Protocol Identifier)其值固定为0X8100，TCI为标签控制信息(Tag Control Information)，网络在处理优先级信息时，使用上表所述的报文格式中的TCI字段实现。细化的TPID和TCI见下表：其中TCI字段又可以细分为优先级(PRI)子字段和虚拟局域网标识(VLANID)子字段。
| TPID | PRI | VLANID | |||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||||||
31 23 15 07 00
现有网络中，对于那些实时性要求很高的报文，主机在发送时使用上表的PRI子字段的3个优先级位指明该报文的优先级，达到对不同应用的报文分类区分并处理的目的。具体到图1所示的网络时，采用上述方案，要求来自用户A、B的报文在通过HUB或者SWITCH接到网络接入设备上去前，首先打上优先级标致，例如基于文件传输协议(FTP)的报文优先级为3，基于语音的优先级为5，网络接入设备接收到用户的报文后，根据报文中的优先级标志，将不同用户或不同应用的优先级报文挂到网络处理器上的不同的调度器上，由网络处理器按照优先级调度机制，对不同调度器上的报文进行转发。
然而，在现有方法中，在报文被发送到网络接入设备前，如何打上优先级信息？该操作如果由软件实现，如用户终端中的报文发送软件，就必须对现有的软件进行修改，同时也要求用户终端上的网卡必须支持发送802.1q的报文；如果由网卡实现在报文中打上优先级的操作，也要求其支持发送802.1q的报文，这就要对当前广泛使用的网卡进行修改；如果由交换机实现在报文中打上优先级的操作，就要求现在的交换机必须支持802.1q协议并且能识别不同的应用。可见，为适应现有方法的使用需求，必须进行大量的设备改造或软件升级，这是难以实现的，难以实现的另外一个原因在于网络是不断发展的，所采用的协议根据不同使用或功能要求也可能变化，对于每一个这样的变化都改造网络是不可行的。另外，现有方法的另一个缺点是只能对报文做区分，而无法区分不同的用户，因此，对于图1所示的网络，用户A、B访问其他网络的优先级是一样的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于实现的、能区分不同用户优先级的基于虚拟局域网的报文转发优先级控制方法。
为达到上述目的，本发明提供的基于虚拟局域网的报文转发优先级控制方法，包括：
在网络接入设备上配置基于虚拟局域网标识(VLANID)、源IP网段和目的IP网段的优先级，以VLANID、源IP网段和目的IP网段为索引生成报文优先级转发表；
网络接入设备在接收到用户发送的报文后，以报文中的VLANID、源IP地址、目的IP地址为索引查找报文优先级转发表，获取该报文的优先级，根据该优先级进行报文的发送。
将所述配置的优先级下发到网络芯片接入设备的转发芯片，以在该转发芯片内生成报文优先级转发表。
在进行报文发送时，首先将报文分配到相应优先级的报文发送队列，然后将上述队列中的报文发送到相应的转发调度器上按照预定的策略发送。
由于本发明在网络接入设备上配置基于VLANID、源IP网段和目的IP网段的优先级，并以VLANID、源IP网段和目的IP网段为索引生成报文优先级转发表，这样，只要网络接入设备接收到需要转发的报文，即可根据报文提供的用户VLANID、源IP地址和目的IP地址，根据转发表获知该报文的发送优先级，然后根据该优先级对报文进行相应级别的转发，从而达到不同服务质量的要求。这种方法的突出优点是不用改变现有设备，也不用对软件进行升级，只需在网络接入设备上配置报文转发的优先级，这使得本发明与现有方法相比变得更易于实现；另外，本发明可以根据VLANID对不同用户区分对待，使得网络得以实施对用户的管理。
附图说明
图1是基于802.1p协议的组网简图；
图2是本发明所述方法的实施例流程图。
具体实施方式
本发明的实质是提供对基于VLAN的报文转发优先级进行控制，因此要求网络采用的协议支持VLAN的管理。以网络采用802.1p协议为例，为了使IP网络满足用户不同服务质量的要求，需要对用户发送的报文进行区别对待，为了避免对现有的网络设备或软件进行修改，本发明采用在网络接入设备上设置报文优先级转发表的方法实现对不同用户的报文区别对待，从而使用户的报文依据优先级转发表进行转发。
因此，在实现本发明时，首先要根据用户各种不同的需求，以及实际的网络环境设置能够提供的不同的服务质量，当服务质量确定后，即可根据不同的服务质量确定用户报文的不同的转发级别。例如，设置现有IP网络能够提供的服务质量为5级，则可根据上述级别的服务质量设置对应的用户报文的转发级别也为5级，假设数字越大级别越高，对应的报文转发也越优先，则可设置语音报文的的转发优先级为5，而数据报文的转发优先级为3。由于报文转发的过程中需要对报文进行缓冲，因此还要设置与上述报文转发级别相对应的报文发送队列。需要说明的是，上述服务质量的级别与报文的转发级别可以是一对一对应的，如5级服务质量对应5级报文转发级别，也可以是一对多对应的，如5级服务质量对应8级报文转发级别，当然也可以反过来，5级服务质量对应3级报文转发级别，这可以根据需要确定。同样，上述报文发送队列的个数与报文的转发级别可以是一对一对应的，也可以是一对多对应的，也这可以根据实际的需要灵活确定。上述的典型对应是一对一对应。
最简单的队列可以采用先进先出(FIFO)队列，当然也不排除其他结构的队列。报文发送队列的个数，最好与目前的常用网络接入设备采用的网络处理器上的报文转发调度器相适应。也就是说，如果应用本发明的网络接入设备拥有M个报文转发调度器，最好也采用M个报文发送队列与之适应，以最大限度地提高设备资源的利用率。当然不同队列报文的调度转发策略也必须预先根据服务质量的要求设置好。
如果应用本发明的网络接入设备采用的硬件芯片具有固定模式的报文转发队列、转发调度器，甚至已设置好不同队列报文的转发优先级，则可以直接采用上述固定模式的配置。
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图2是本发明所述方法的实施例流程图，图2所述方法的具体实现即可以基于上述设置或配置。首先进行步骤1，按照上述设置好的报文转发优先级在接入设备上配置基于VLAN、源IP网段和目的IP网段的优先级，将上述设置下发到转发芯片上去，按照VLANID、源IP网段和目的IP网段为索引生成转发所要求的表项。
以图1所示的用户A、B为例，由于A、B用户通过网络接入设备上网，应次，发自用户A、B的报文在经过交换机或集线器(HUB)后，其报文就会被加上了VLANID。例如用户A申请到地址为61.25.1.1，用户B申请到地址62.25.1.1，A用户的VLANID为1，B用户的VLANID为2，用户A、B能够访问的目的IP地址为65.25.1.1，则在网络接入设备上配置：
c1：Access-list listl permit 4 vlan 1 src-ip-address 61.0.0.0 255.0.0.0 dst-ip65.0.0.0 255.0.0.0
c2：Access-list list2 permit 3 vlan 2 src-ip-address 62.0.0.0 255.0.0.0 dst-ip65.0.0.0 255.0.0.0
上述配置中，“c1、c2”为配置名，“Access-list”为接入列表配置命令，“list1和list2”为配置的列表名，“permit 4 vlan 1 src-ip-address 61.0.0.0255.0.0.0 dst-ip 65.0.0.0 255.0.0.0”表示用户A的报文转发级别为4，其VLANID为1，源IP地址网段为61.0.0.0，掩码为255.0.0.0，目的IP地址网段为65.0.0.0，掩码为255.0.0.0。
根据上述配置，即可以按照VLANID、源IP网段和目的IP网段为索引生成报文转发所要求的优先级表项，例如下表：
| 优先级 | VLANID | 源IP网段 | 目的IP网段 |
| 5 | 5 | 63.0.0.0 | 64.0.0.0 |
| 4 | 1 | 61.0.0.0 | 65.0.0.0 |
| 3 | 2 | 62.0.0.0 | 65.0.0.0 |
| 2 | … | … | … |
| 1 | … | … | … |
这样，网络接入设备在步骤2接收到用户发送的报文后，也将该报文下发到报文转发芯片，由该转发芯片以报文中的VLANID、源IP地址、目的IP地址为索引查找报文优先级转发表，获取该报文的优先级。假设网络接入设备在同时收到用户A、B采用802.1p协议封装的报文，按照VLANID、源IP地址和目的IP地址为索引查到相应的表项，获得报文的优先级。
以用户A、B都访问目的IP地址65.25.1.1为例：
A用户的索引就是1+61.25.1.1+65.25.1.1；
B用户的索引就是2+62.25.1.1+65.25.1.1；
假设本例的IP地址匹配算法是最长匹配，即只进行网段匹配，上述用户A、B的源和目的IP地址中的“25.1.1”部分不参与匹配中的比较，因此，真正的索引就是：
A用户的索引：1+61.0.0.0+65.0.0.0；
B用户的索引：2+62.0.0.0+65.0.0.0；(上述“+”仅表示连接符的作用)
因此根据配置c1和c2，利用报文中的VLANID、源IP地址、目的IP地址为索引查找报文优先级转发表获得A用户的匹配优先级是4，B用户的匹配优先级是3。利用上述获得的优先级4、3，将相应用户的报文分送给不同的队列。
最后在步骤3将报文队列中的报文发送到网络处理器上的不同转发调度器上按照预定的策略发送，使报文得以按照优先级或分类转发。
Claims (3)
1、一种基于虚拟局域网的报文转发优先级控制方法，包括：
在网络接入设备上配置基于虚拟局域网标识(VLANID)、源IP网段和目的IP网段的优先级，以VLANID、源IP网段和目的IP网段为索引生成报文优先级转发表；
网络接入设备在接收到用户发送的报文后，以报文中的VLANID、源IP地址、目的IP地址为索引查找报文优先级转发表，获取该报文的优先级，根据该优先级进行报文的发送。
2、根据权利要求1所述的基于虚拟局域网的报文转发优先级控制方法，其特征在于，将所述配置的优先级下发到网络芯片接入设备的转发芯片，以在该转发芯片内生成报文优先级转发表。
3、根据权利要求1或2所述的基于虚拟局域网的报文转发优先级控制方法，其特征在于，在进行报文发送时，首先将报文分配到相应优先级的报文发送队列，然后将上述队列中的报文发送到相应的转发调度器上按照预定的策略发送。
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