CN1732652A - 虚拟以太网mac交换 - Google Patents

Abstract

一种通过通信网络，特别是SDH或SONET网络，从第一数据网向至少一第二数据网发送信息包的方法，所述通信网络包括第一多个接入点，第二多个MPLS交换机，第三多个路径，定义为从每个接入点，通过至少一个MPLS交换机，到包含MPLS交换能力的以太网交换机，第四多个路径，定义为从包含MPLS交换能力的以太网交换机，通过至少一个MPLS交换机，到每个接入点。该方法还包括：在特定接入点接收信息包并给信息包添加包含MPLS标签的标头。包含标头的信息包通过第三多个路径中的一个路径被发送到包含MPLS交换能力的以太网交换机。以太网交换机包括MPLS交换能力，并将包含标头的信息包交换和发送到与该至少一个第二数据网相对应的至少另一个特定接入点，从该信息包删除该标头，以及，从该至少另一个特定接入点向该至少一个第二数据网发送信息包。

Description

虚拟以太网MAC交换

技术领域

本发明一般涉及计算机或数据网络和通信系统，特别涉及一种通过诸如SDH或SONET等通信网络，从一台计算机或数据网络向另一台计算机或数据网络发送信息包的方法，该方法包括虚拟以太网MAC交换。

背景技术

在诸如US2002/0138628、US2002/0146026、US2002/0138628、US2002/0085543及GB2,375,023的公开中描述了本申请的相关技术。参考上述专利和美国公开，并因此作为参考引入。

公司或大型企业中具有多于一个物理地址的计算机网络常常需要交换信息。该信息交换可以利用计算机网络执行，所述计算机网络通过诸如电话网或数据网的网络使用数据链路进行通信。所述链路可以通过无线连接，光纤或微波得到，特别地，如果位置非常接近，也可选择使用专用线，例如电话线或数据线，还可选择使用经由服务供应商的连接来获得公司局域网间的连接。

目前局域网(LAN)中主要使用的通信协议是以太网。以太网在IEEE 802.3中规定。

Internet工程任务组(IETF)定义了一种名为多协议标签交换(MPLS)的协议。按照定义，MPLS支持多个协议。在网络层MPLS支持IPv6，IPv4，IPX和AppleTalk。在链路层MPLS支持Ethernet，Token Ring，FDDI，ATM，Frame Relay和Point-to-Point Link。它基本上可以运行于除了IP之外的任何控制协议和任何链路层协议顶层上。

发明内容

本发明提供一种通过通信网络，特别是SDH或SONET网络，从第一数据网向至少一个第二数据网发送信息包的方法，所述通信网络包括第一多个接入点和第二多个MPLS交换机，第三多个路径，定义为从每个接入点，通过第二多个MPLS交换机中的至少一个，到包括MPLS交换能力的以太网交换机的路径，第四多个路径，定义为从包含MPLS交换能力的以太网交换机，通过第二多个MPLS交换机中的至少一个，到每个接入点的路径，该方法包括：

从第一网络发送信息包到多个第一特定接入点，

在特定接入点接收信息包并给信息包添加标头，所述标头包括一个MPLS标签，

通过第三多个路径中的一个，从特定接入点发送包含标头的信息包到包含MPLS交换能力的以太网交换机，

包含MPLS交换能力的以太网交换机将包含标头的信息包交换到第四多个路径中的至少一个，

在与至少一个第二数据网对应的至少另一个特定接入点接收包含标头的信息包，

从信息包删除标头，以及，

从该至少另一个特定接入点发送信息包到该至少一个第二数据网。

包含MPLS交换能力的以太网交换机允许网络操作员提供给用户其专用的通过网络的标签交换路径，而当流量没有拥塞和/或带宽还可用时，操作员能够使用物理连接，以使来自多个客户或用户的业务多路复用，而不必投入另外物理链路用于分离专用业务。

在本发明的优选实施例中，由于最常用的数据网络是基于以太网的，所以被发送的信息包是以太网包。而且第一和/或第二数据网可以都是以太网。或者，信息包和/或第一和/或第二数据网可以基于任何数据结构或数据协议。

根据本发明，数据包可以包含以太网VLAN字段，且包含MPLS交换能力的以太网交换机可以读取VLAN字段，以基于以太网目标MAC查找和VLAN字段中的信息，来决定向哪里转发信息包。

根据本发明，包含MPLS交换能力的以太网交换机可以还包括软件或硬件监管(policing)、整形(shaping)的实现，和/或依据IETF规范的读取方法。这允许包含MPLS交换能力的以太网交换机以某种方式控制通过交换机的业务，从而可以保证个人用户或客户的最低带宽，最低QoS和其他利益。

在MPLS网络中，标签边缘路由器(LER)分配给接入包一个标签。标签是短的、固定长度的、本地有效的标识符，用于识别转发等价类(FEC)。FEC是以相同方式(例如，在相同路径使用相同的转发处理)转发的一组包。典型地，在MPLS领域内属于相同FEC的包将沿着相同的路径。当将一个信息包分配到FEC时，入口LSR会查看IP标头及某些其它信息，如该信息包抵达的接口。标签标识信息包所分配的FEC。

添加到特定信息包的标签代表信息包分配的FEC。在最简单的等级上，标签可以被看作只是用于信息包标头的简写，以便索引路由器对信息包所做的转发决定。由此，标签只是对于用户数据集合码流的简写。信息包沿着标签交换路径(LSP)转发，其中每个标签交换路由器(LSR)仅根据标签内容做出转发决定。在每一跳，LSR拨去现有标签并添加新标签，并告知下一跳如何转发信息包。

标签交换路径(LSP)是通过MPLS网络的特定路径业务路径。LSP由网络操作员根据多种目的确定，如保证某一等级的性能，取路绕过网络拥塞，或为基于网络的虚拟专用网络(VPN)建立IP隧道。在很多方面，LSP无异于异步传输模式(ATM)或帧中继网络的电路交换路径，只是其不依赖于特定第二层技术。ATM是一种由国际电信联盟(ITU)定义的网络技术。

能够建立跨越多个诸如ATM、帧中继或以太网的第二层传送系统的LSP。由此，MPLS切实有望能够跨越任何类型的传送介质建立具有特殊性能特征的端到端电路，消除对于覆盖网络或仅仅第二层控制机制的需要。

通常的以太网局域网交换机能够在物理以太网关和虚拟局域网关(VLAN)之间交换或转发以太网包，目前这些以太网交换机通常具有24到32个网关。这些以太网关存在于许多公司中并连接LAN中多种类型的计算机。一个公司可以具有一个或更多的物理地址，均有计算机连接到网络中，这些网络可以以某些方式互联。

以太网数据包包括目的和源以太网媒体接入控制(MAC)地址，并可以还包括VLAN字段。以太网MAC地址长48比特，VLAN字段长12比特。在通常的以太网LAN交换机中，信息包的转发决定由以太网目标MAC地址查找决定，并可结合VLAN字段。VLAN字段可以定义差不多4096个不同的虚拟以太网交换机，据此，一家使用VLAN的公司能够将其以太网结构分成为独立的逻辑以太网。物理以太网连接可以连接使用相同VLAN的单元，然而，以太网协议不允许两个在不同以太网VLAN上的单元交换信息包，即使他们通过相同的物理以太网网段连接。为此，使用IP路由器在一个或更多以太网VLAN之间发送以太网包。

以太网是目前最常用的用于计算机网络的通信技术。以太网是用于私营公司中的计算机网络的非常常用的技术，服务供应商正试图向私营公司提供全球以太网交换服务。以太网业务包括具有长闲置周期的短期业务突发，使得如全球虚拟以太网交换这种服务成为可能，倘若服务供应商在相同的通信线路中多路复用来自若干用户的业务，从而获得更好的业务利用。包统计多路复用是公知的并被很多服务供应商用于其ATM网络中。

由于不同公司也许可能使用相同的以太网MAC地址和/或VLAN地址，所以全球以太网交换服务必须分离不同公司的业务。全球以太网交换服务需要虚拟以太网MAC交换机，该交换机如同用于每个用户的虚拟以太网MAC交换机那样运转。VLAN可以使用但是达不到全球标准，仅拥有4096个可能的VLAN地址，限制了私营公司的VLAN使用。在本文中，全球可以认为是一较大的区域，如，州、郡、岛屿、国家、大陆或整个世界。

现在参照附图进一步描述本发明。

附图说明

图1示出包括根据本发明的虚拟以太网交换机的数据通信系统；

图2示出类似图1的数据通信系统的数据通信系统网段。

具体实施方式

图1示出了指定了附图标记10的数据通信系统，其包括虚拟以太网交换机26。

图1示出了一种结构，其中建立了两条独立的数据通信专线，如标签交换路径，LSP，通信线路被指定了附图标记34和36。第一LSP34连接两个局域网(LAN)12和14。

来自LAN12的数据业务通过网关22。网关22以某种方式连接到一MPSL交换机24，执行入口数据业务的统计多路复用。MPLS交换机发送数据流到MPLS/以太网交换机26。

MPLS/以太网交换机26对于每条通信专线包括一个虚拟以太网交换机，在此说明两条通信专线，虚拟以太网交换机被指定附图标记为28和30。虚拟以太网交换机按照数据包中的地址字段分配数据。若通信专线包括两个LAN，如12和14，信息包从MPLS/以太网交换机26转发到MPLS交换机24，再到连接LAN12或14的网关22。若通信专线包括三个或更多的LAN，如图1中的线36所示，通过LSP连接LAN16、18和20。若数据路径仅包括一个出口网关，如从MPLS/以太网交换机26到LAN18的数据路径，就不需要由MPLS执行统计多路复用。基础的通信协议可以是SDH或SONET，其中SDH是在欧洲使用的数字数据通信协议，SONET是在北美使用的数字数据通信协议；或者可以使用其它协议。

图2所示是类似图1的数据通信系统的数据通信系统网段。

该网段示出了两个虚拟以太网交换机40和42。进一步示出了两个输出队列44和46，每个具有用于输出数据54的网关，还示出了用于输出数据56的网关。每个网关可以是SDH VCG或物理以太网关。每网关具有计数器48。每个具有控制模块50和RED模块52的输出LSP监控来自虚拟以太网交换机40和42的业务。

在本发明的结合MPLS和以太网MAC交换的一个实施例中，给出了在全球操作员网络入口处标记公司的专用以太网信息包的可能性。LSP路径能够通过采用同步数字分级系统(SDH)或同步光纤网络(SONET)作为传输协议的MPLS网络产生，终止于以太网关，其中LSP在公司的虚拟以太网交换机被用作逻辑交换网关。即使信息包到达同样的物理网关，位于信息包顶的MPLS标签也使服务供应商能够分离多个公司的以太网业务，并且即使信息包将要交换到同样的物理以太网交换机，也可以进行分离。这使很多公司被连接到一个物理单元，每一个都具有虚拟以太网MAC交换机。

上述系统结合了以太网MAC交换技术和MPLS技术，由此得到与传统的在物理以太网关之间交换的以太网MAC交换机相对的，在LSP之间交换的以太网MAC交换机。LSP可以在SDH或SONET上，从一个公司网络到位于不同位置的公司网络传送以太网包。一个公司的专用以太网业务不会与另一公司的专用以太网业务混合，这是因为MPLS标签被作为客户身份证明用在以太网交换机中，以致MAC地址检查就合并了客户身份证明和MAC地址，如有必要还合并以太网VLAN字段，从而使地址看起来象唯一地址，即使两公司正在使用同样的以太网MAC地址和/或VLAN地址。从操作员网络的边缘和进入物理以太网交换机，操作员可以执行来自不同客户的多个LSP的统计多路复用。

在本发明的第二实施例中，如上述第一实施例所定义，以太网交换机具有大量虚拟以太网交换机，需要对来自不同客户的业务以优先级排列，以致当发生拥塞时，能够选择要丢弃的信息包。通过在虚拟以太网MAC交换机中执行由IETF所定义的期限监管(terms policing)、整形(shaping)和随机早期探测(red)，能够在以太网交换机内控制和标记信息包，以致可保证每个用户的最低带宽，并且允许以太网业务的突发。

突发业务将在内部标记，一旦拥塞就丢弃。

随机早期探测(red)调节到网关的输出队列的长度，一旦超载或拥塞，将丢弃标记随机早期探测(red)的信息包。

本系统执行由IETF结合如上述的本发明的第一实施例中所述的MPLS和以太网交换所定义的公知原理。

Claims (7)

1、一种通过通信网络，特别是SDH或SONET网络，从第一数据网向至少一个第二数据网发送信息包的方法，所述通信网络包括第一多个接入点和第二多个MPLS交换机，第三多个路径，定义为从每个所述接入点，通过所述第二多个所述MPLS交换机的至少一个，到包含MPLS交换能力的以太网交换机的路径，第四多个路径，定义为从所述包含MPLS交换能力的以太网交换机，通过所述第二多个所述MPLS交换机的至少一个，到每个所述接入点的路径，该方法包括：

从所述第一网络发送信息包到所述第一多个特定接入点，

在所述特定接入点接收所述信息包并给所述信息包添加标头，所述标头包括MPLS标签，

通过所述第三多个路径中的一个路径，从所述特定接入点向包含MPLS交换能力的所述以太网交换机，发送包含所述标头的所述信息包，

包含MPLS交换能力的所述以太网交换机将包含所述标头的所述信息包交换到所述第四多个路径中的至少一个所述路径，

在与所述至少一个第二数据网对应的至少另一个特定接入点接收包含所述标头的所述信息包，

从所述信息包删除所述标头，以及，

从所述至少另一个特定接入点向所述至少一个第二数据网发送所述信息包。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息包是以太网包。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一和/或所述第二数据网都是以太网。

4、根据权利要求1到3中任何一个所述的方法，其中，所述信息包包含以太网VLAN字段，所述包含MPLS交换能力的以太网交换机读取所述VLAN字段。

5、根据权利要求1到4中任何一个所述的方法，其中，所述包括MPLS交换能力的以太网交换机还包括依据IETF规范的监管(policing)的软件或硬件实现。

6、根据权利要求1到5中任何一个所述的方法，其中，所述包括MPLS交换能力的以太网交换机还包括依据IETF规范的整形(shaping)的软件或硬件实现。

7、根据权利要求1到6中任何一个所述的方法，其中，所述包括MPLS交换能力的以太网交换机还包括依据IETF规范的随机早期探测(Red)的软件或硬件实现。