CN1719808A - 在基于无线分组的网络中的节能 - Google Patents

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Abstract

一种处理用于单个网络单元的广播分组的方法。该方法包括通过网络设备接收具有广播地址但被引导向单个网络单元的分组，并将该分组通过网络设备的多个端口，但不通过没有经由其接收该分组的该设备的至少一个端口进行转发。

Description

在基于无线分组的网络中的节能
技术领域
本发明通常涉及基于无线分组的网络。
背景技术
设计无线单元时的主要考虑是减少它们的功率利用以便它们在充电之后可以使用尽可能长的时间。在无线网络中，当无线单元不使用时，其进入具有低功率消耗水平的睡眠状态。当其接收传输时，无线单元再转回到正常状态。在基于分组的网络中，通过发送控制分组到网络的所有节点来执行各种网络管理任务。由于基于无线分组的网络被设计作为基于分组的网络的一个整体部分，所以在网络中的无线单元也接收控制分组。无线单元对控制分组的接收唤醒无线单元并使用它们的电池能量。
例如，由发送者单元传送地址解析协议(ARP)分组给所有的网络节点来确定发送者想要传送数据的目的地址。
请求注解RFC 3220(其公开在此包含作为参考)描述了用于服务终端单元的ARP代理，如果需要，截取ARP分组并响应于ARP分组，而不是终端单元。在“ProxyARP Subnetting HOWTO”(by BobEdwards.从http：//www.faqs.org/docs/Linux-mini/Proxy-ARP-Subnet.html，2003年9月8日)和“Proxy ARP with Linux”(by DavidWeis，从http：//www.sjdiweis.com/linux/proxyarp/2003年9月8日)中描述了类似的规定，这些文档的公开在此包含作为参考。
使用动态主机配置协议(DHCP)来配置基于分组的网络中的IP单元。除了其它任务，DHCP还用来自动给各单元分配IP地址。通常，以简化的方式，当一个单元需要IP地址以便可以与其进行联系时，该单元传送一个带有广播地址的DHCP请求。负责分配IP地址的地址服务器产生带有请求的IP地址的DHCP响应分组，并使用广播或单播地址将所产生的响应分组传送到请求单元。具有广播地址的DHCP响应分组通常用于传送的最后步骤，以便既使目的没有处于与发送者相同的本地网络(例如，VLAN)时，这些响应分组也可以到达它们的目的，并且在路径上的路由器需要提供请求单元的目的地地址。
DHCP请求用于地址分配和应当由单个实体或多个协作实体执行的其它任务。ARP请求用于请求可以由知道地址信息的任何单元来提供的地址信息。
授予Bare的U.S.专利5920699描述了一种交换机(该专利的公开在此包含作为参考)，如果IP地址出现在该分组中并且交换机先前知晓导向目的位置的端口，这种交换机根据在DHCP请求分组中的地址服务器的IP地址将DHCP请求引导通过导向该地址服务器的端口。根据U.S.专利5920699，如果导向地址服务器的端口不知道或DHCP分组不包含特定的服务器IP地址，那么该交换机就将该分组广播给其所有的端口。
对于广播DHCP回复，U.S.专利5920699建议跟踪在由交换机处理的DHCP请求中的事务处理ID，并使用所跟踪的ID来将广播DHCP回复通过导向请求单元的端口向回引导。
在多个无线单元位于单个端口之后的情况下，当如通常那样进行执行时，U.S.专利5920699的方法不足够的。此外，U.S.专利5920699的方法相对复杂，这是因为它为了在请求和回复之间进行互相关，需要保持DHCP请求的状态。
发明内容
本发明某些实施例的一方面涉及一种网络节点(例如，接入点或交换机)，其识别具有广播地址但被引导向单个网络单元的分组，例如，DHCP请求，并将这些分组仅仅通过不导向无线单元的端口转发。可选地，网络的无线单元和有线连接单元被通过分离的端口连接到网络节点。在本发明的某些实施例中，网络节点具有导向有线连接的单元的多个端口，并且该网络节点通过导向有线连接单元的所有端口(除了接收请求的端口之外)转发DHCP请求，而无需花费资源来确定哪一个端口导向地址服务器。
本发明某些实施例的一方面涉及一种网络节点(例如，接入点和交换机)，其识别具有广播地址但被引导给单个网络单元的分组，例如，广播DHCP回复，并用例如在各自的DHCP请求中请求IP地址的单元的单个网络单元的地址来替换它们的目的广播地址。该目的地址的替换允许将分组引导给单个单元，既使当导向该单元的端口导向多个其它单元时也是如此。
在本发明的某些实施例中，请求单元的地址是根据分组的应用层字段确定的。
因此，根据本发明的典型实施例提供了一种处理用于单个网络单元的广播分组的方法，包括：通过网络设备接收具有广播地址但被引导给单个网络单元的分组；并将该分组通过网络设备的多个端口进行转发，但是不通过没有接收该分组的设备的至少一个端口。
可选地，接收分组的步骤包括接收地址分配请求或响应，例如，DHCP请求或响应分组。可选地，接收分组的步骤包括接收引导给有线连接单元的DHCP响应分组。可选地，接收分组的步骤包括接收引导给有线连接单元的DHCP响应分组。可选地，转发分组的步骤包括通过不导向无线单元的端口进行转发。可选地，转发分组的步骤包括通过在网络设备中配置的端口列表进行转发。
根据本发明的典型实施例还提供了处理用于单个网络单元的广播分组的方法，包括：通过网络设备接收具有广播地址但是被引导给单个网络单元的分组；将该分组的广播地址替换为该分组想要传送的网络单元的单播地址；并将给分组作为单播分组进行转发。
可选地，接收分组的步骤包括接收DHCP分组，例如，DHCP响应分组或DHCP请求分组。可选地，替换广播地址的步骤包括替换成从分组的应用字段提取的单播地址。
根据本发明的典型实施例，还提供了一种网络设备，其包括：多个物理端口，用来通过端口接收分组的输入接口，适用于在通过输入接口接收的分组中识别具有广播地址但是被引导给单个网络单元的分组的确定模块；和，适用于通过所述多个物理端口，但是不通过没有接收分组的设备的至少一个端口来转发由确定模块识别的分组的转发单元。
可选地，所述确定模块适用于识别DHCP分组。可选地，所述设备包括适用于使用通过其要转发识别的分组的端口的列表来配置所述转发单元的配置模块。可选地，配置模块适用于与相邻网络设备交换控制分组以确定通过其要转发所识别的分组的端口。可选地，所述设备包括用于从操作人员接收通过其要转发所识别的分组的端口的指示的用户接口。
根据本发明的典型实施例，还提供了一种网络设备，其包括：多个物理端口，用来通过端口接收分组的输入接口，适用于在由输入接口接收的分组中识别具有广播地址但是被引导给单个网络单元的分组的确定模块，和适用于将分组的广播地址替换为分组所想传送的网络单元的单播地址的替换模块。
可选地，所述替换单元适用于根据分组的应用字段确定单播地址。
附图说明
参考下面结合附图的实施例来描述本发明的特定非限制性实施例。出现在不只一个图中的相同结构、单元或部件优选地在所有出现的附图中以相同或相似的数字进行标记，其中：
图1是根据本发明一个典型实施例的包括无线单元的局域网的示意性显示；和
图2是根据本发明一个典型实施例由节能交换机执行的操作的流程图。
具体实施方式
图1是用于解释本发明一个典型实施例的局域网100的示意性显示。网络100包括多个有线连接的终端单元104，例如，计算机、打印机、电话和/传真机。有线连接的终端单元104被连接到随后连接到中央交换机的交换机110，中央交换机在此指的是节能交换机106。此外，节能交换机106被连接到服务无线单元102的一个或多个接入点(AP)112。图1还显示了地址服务器108(例如，DHCP服务器)，其用来给无线单元102和/或有线连接的终端单元104分配IP地址。路由器120可选地将局域网100连接到其它网络，例如因特网。应该注意，网络100是作为例子来显示的，并且本发明基本上可以任何基于分组的网络来实现，而不管网络的布局如何。
在本发明某些实施例中，正如现在所描述的那样，节能交换机106配置用来执行用于减少无线单元102所接收的不必要广播分组的数量的动作。这样，交换机106就减少了无线单元102的能耗。应该注意，节能交换机106目的不在于减少交换机本身的能耗。事实上，节能交换机106可能具有比现有技术中交换机更高的能耗，这是因为其根据本发明执行的任务而导致的。典型地，节能交换机106具有多个端口(由130示意性指示)，不同的端口130可选地用于无线单元102和有线连接单元。即，本地交换机110可选地只处理有线终端单元104和/或AP 112只处理无线单元102。节能交换机106可选地使用有关其哪一个端口导向无线单元102的信息进行配置，或自动确定。在本发明的某些实施例中，由系统操作人员配置导向无线单元102的端口的信息。可选地或此外，例如基于涉及在相邻和/或非相邻网络元件之间交换控制分组的协议来自动发现有关端口的信息。
如现有技术所已知的那样，当无线单元102或有线终端单元104需要为其自身请求IP地址时，该单元将DHCP请求分组作为广播消息传送给网络100所有的节点。DHCP请求通常被作为广播消息进行传送，因为终端单元102和104并不总是利用它们所要接近的地址服务器108的IP地址来配置，并且在传送时可能不具有IP地址。在本发明的某些实施例中，AP 112被配置用来将从无线单元102接收的分组仅转发给有线连接的节点(在图1的布局中，仅仅转发给节能交换机106)。如下面所述那样，节能交换机106将DHCP请求转发给地址服务器108，以及可选地到其它有线连接的单元，而不将该请求转发给任何一个无线单元102(即，到任何的AP 112)。
在某些情况下，当请求单元102或104可能没有处于与地址服务器相同的局域网时，由地址服务器108使用广播地址产生DHCP响应。如下面所述的那样，节能交换机106可选地使用所传送的DHCP请求的单元102或104的单播地址替换广播地址，以便该响应仅到达该单元102或104。
图2是根据本发明一个典型实施例由节能交换机106执行的操作的流程图。对于所接收的每个分组来说，交换机106确定(200)该分组是否是DHCP分组和是否具有广播地址。如果该分组不是广播分组和/或不是DHCP分组，那么就使用现有技术中已知的任何程序来处理该分组(212)。如果(200)该分组是具有广播地址的DHCP分组，那么节能交换机106就确定(202)该分组是否是DHCP请求或DHCP响应。如果(202)该DHCP分组是请求分组，那么就将该分组通过导向有线连接单元的交换机106的端口(可选地除了接收该请求的端口之外)进行转发(204)。如果(202)该DHCP分组是响应分组，那么节能交换机106就确定(206)该响应所导向的单元的单播地址并将分组的目的地地址替换成所确定的单播地址。然后，该分组被节能交换机106作为常规单播分组进行转发。
关于该分组是否是DHCP分组的确定是可选地通过检查该分组的协议字段来执行。在本发明的某些实施例中，有关该分组是否是DHCP分组的确定是在确定该分组是否是广播分组之后执行的。可选地，同时执行该确定或首先确定该分组是否是DHCP分组。
在本发明的某些实施例中，节能交换机106包括执行常规任务的硬件单元和处理不能由硬件单元自动处理的特殊任务的软件单元。可选地，硬件单元识别DHCP广播分组并将它们传送给软件单元以进行处理。可选地，DHCP请求由硬件单元来处理，而DHCP响应由软件单元处理。
如现有技术已知的那样，DHCP分组具有指示分组是请求还是响应的字段。该字段可选地用于确定(202)该分组是请求还是响应。
更详细参考通过导向有线连接单元的交换机106的端口转发(204)DHCP请求，在如上所述的本发明的某些实施例中，无线和有线连接单元被连接到交换机206的不同端口，且DHCP请求被仅仅通过导向有线连接单元的端口转发。可选地，或附加地，当可能的时候，交换机106配置有导向地址服务器108的端口，并且DHCP被仅仅通过该端口进行转发。较可选地或附加地，有线连接单元和无线单元可通过交换机206的单个端口连接，只要地址服务器108不与各无线单元一起连接。根据本替代方式，交换机206被配置成通过不连接到任何无线单元的端口或仅仅通过连接到地址服务器108的端口来转发DHCP请求。更可选或附加地，交换机106配置有(或自动确定)地址服务器108的IP地址，并且，交换机106将DHCP请求的目的地地址替换成地址服务器108的地址。
更详细参考确定(206)响应所引导向的单元的单播地址，在本发明的某些实施例中，交换机106检查其中陈述该地址的分组的应用层字段，例如，客户端标识符字段(例如，描述客户端的MAC地址)。可选地或此外，无论何时接收到DHCP请求，交换机106都在表项目中注册出现在分组中的请求的ID以及该分组的源地址。当接收到DHCP响应时，交换机106使该响应匹配于一个表项目，并因此确定该分组的单播目的地址。
可选地，为了以相同的方式处理所有的广播DHCP分组，引导向无线单元的DHCP响应被不同于引导向有线连接单元的DHCP响应而进行处理。在本发明的某些实施例中，引导向有线连接单元的DHCP响应的目的地地址不被替换，而是仅仅通过导向有线连接单元的端口将这些DHCP响应作为DHCP请求进行转发(通常不需要降低有线连接单元的功耗)。
虽然在上面的描述中，本发明是作为由基本上网络100的所有业务量所通过的中央交换机106执行来进行描述的，但是这并不是必要的。在本发明的一些实施例中，节能交换机106仅仅覆盖了导向无线单元102网络100的一部分。例如有线终端单元104等其它单元可选地可与地址服务器108和/或其它网络单元进行通信，而无需它们的业务量通过节能交换机106。
此外，如上所述由中央交换机106执行的任务可选地可由其它网络单元执行，例如由一个或多个AP 112执行。可选地，为了通过单个单元执行本发明的所有处理任务，在本发明的某些实施例中，本发明的特殊处理规则可以由不同的单元应用到不同的DHCP分组。例如，DHCP请求分组可选地由AP 112通过防止它们传送到无线单元来进行处理，而DHCP响应被交换机106如上所述那样进行处理。在本发明的某些实施例中，通过网络的多个单元执行与上面所述相同的任务，从而在各单元之间分配负载。可选地，由位于与分组的目的地相同的局域网内的网络单元来执行地址替换。
应该理解，上述方法和装置可以进行多种方式的变化，包括改变方法的操作的顺序，和用于该装置的确切实现方式。还应该理解，上述方法和装置应当被解释为包括执行这些方法的装置和使用这些装置的方法。
本发明已经使用仅作为例子提供而目的不在于限制本发明范围的非限制性详细描述的实施例进行了描述。例如，本发明的方法并不限制于DHCP协议，并可以与例如BOOTP协议的类似协议一起使用。应该明白，关于一个实施例所描述的特征和/或步骤可以与其它实施例一起使用，并且应该明白，并不是所有本发明的实施例都具有以特定附图所显示的或相对一个实施例所描述的特征和/或步骤。对于本领域技术人员来说，可以对所描述的实施例进行各种变化。
应该注意，上述实施例的其中一些可以描述由发明人所预料到的最佳模式，因此可以包括对于本发明并非关键而仅仅作为例子描述的结构、操作或结构和操作的细节。在此所描述的结构和操作可以由执行相同功能的等同物来替换，既使结构或操作不同也是可以的，正如本领域知晓的那样。因此，本发明的范围仅仅由在权利要求书中使用的单元和限制进行限制。当用于下面的权利要求书时，术语“包括”“包含”“具有”及它们的变化意思是“包括但不限制于”。

Claims (21)

1、一种处理用于单个网络单元的广播分组的方法，包括：
通过网络设备接收具有广播地址但被引导向单个网络单元的分组；和
将该分组通过网络设备的多个端口，但不通过没有经由其接收该分组的该设备的至少一个端口进行转发。
2、根据权利要求1的方法，其中，接收分组包括接收地址分配请求或响应。
3、根据权利要求1的方法，其中，接收分组包括接收DHCP分组。
4、根据权利要求3的方法，其中，接收分组包括接收DHCP请求分组。
5、根据权利要求3的方法，其中，接收分组包括接收DHCP响应分组。
6、根据权利要求5的方法，其中，接收分组包括接收引导向有线连接单元的DHCP响应分组。
7、根据权利要求5的方法，其中，接收分组包括接收引导向无线单元的DHCP响应分组。
8、根据权利要求1的方法，其中，转发分组包括通过不导向无线单元的端口进行转发。
9、根据权利要求1的方法，其中，转发分组包括通过在网络设备中配置的端口列表进行转发。
10、一种处理用于单个网络单元的广播分组的方法，包括：
通过网络设备接收具有广播地址但引导向单个网络单元的分组；
将该分组的广播地址替换为该分组想要传送到的网络单元的单播地址；和
将所述分组作为单播分组进行转发。
11、根据权利要求10的方法，其中，接收分组包括接收DHCP分组。
12、根据权利要求11的方法，其中，接收分组包括接收DHCP响应分组。
13、根据权利要求11的方法，其中，接收分组包括接收DHCP请求分组。
14、根据权利要求10的方法，其中，替换广播地址包括替换成从该分组的应用字段提取的单播地址。
15、一种网络设备，包括：
多个物理端口；
用来通过端口接收分组的输入接口；
适用于在通过输入接口接收的分组中识别具有广播地址但被引导向单个网络单元的分组的确定模块；和
适用于通过多个所述物理端口，但不通过没有经由其接收分组的该设备的至少一个端口转发通过确定模块识别的分组的转发单元。
16、根据权利要求15的设备，其中，所述确定模块适用于识别DHCP分组。
17、根据权利要求15的设备，包括配置模块，适用于使用通过其要转发所识别的分组的端口的列表来配置所述转发单元。
18、根据权利要求17的设备，其中，所述配置模块适用于与相邻网络设备交换控制分组，以便确定通过其要转发所识别的分组的端口。
19、根据权利要求17的设备，包括用来从操作人员接收通过其要转发所识别的分组的端口的指示。
20、一种网络设备，包括：
多个物理端口；
用来通过所述端口接收分组的输入接口；
适用于在通过输入接口接收的分组中识别具有广播地址但被引导向单个网络单元的分组的确定模块；和
适用于将分组的广播地址替换成该分组想要传送到的网络单元的单播地址的替换模块。
21、根据权利要求20的设备，其中，所述替换模块适用于根据该分组的应用字段确定所述单播地址。
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