CN1738296A

CN1738296A - 一种在不同类型网络间实现虚交换的方法

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Publication number: CN1738296A
Application number: CNA2005100864067A
Authority: CN
Inventors: 钱小龙; 胡龙斌; 叶志宁; 龚超美; 曲原; 苏静; 于伟; 钟卫东; 贾皓昕
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: CN100512211C

Abstract

本发明公开了一种在不同类型网络间实现虚交换的方法，包括如下步骤：步骤A，源虚拟交换设备的网络入接口接受报文，根据二层封装信息过滤所述报文，提取桥接封装报文进行处理，以决定是否要进行二层虚交换处理；步骤B，进行所述二层虚交换处理之前，根据网络类型的不同相应剥去所述二层封装信息，保留以太网数据帧；步骤C，根据所述报文的入VLAN ID和入接口号进行二层虚交换处理；及步骤D，完成虚交换过程。本发明方法提供了高效的异构接口之间进行报文二层交换的能力，应用本发明方法，运营商可以充分利用现有虚拟交换设备上的各种网络接口资源，自由灵活的进行虚拟二层交换业务的配置和使用，极大地扩展了组网方式和应用范围。

Description

一种在不同类型网络间实现虚交换的方法

技术领域

本发明涉及数据网络通信技术领域，特别是涉及一种在各种类型网络间实现二层虚交换的IV-Switch方法。

背景技术

智能虚交换(IV-Switch或Intelligent Virtual-Switch)技术是一种建立虚拟电路的方法，实现简单，成本低。

现有的IV-Switch技术，只用于构建电信级以太承载网，能够实现以太LAN的VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)子网划分。但如果要将多个以太网远程通过其他类型网络(如ATM网络、POS网络)进行连接，或者将多个ATM网络通过其他网络(如以太网络、POS网络)连接，该技术方法却无能为力。其中ATM(Asynchronous Transfer Mode)为异步传输模式，POS(Packetover SONET/SDH)为SONET/SDH上的分组传输，SONET(Synchronous OpticalNetwork)为光纤同步网络，SDH(Synchronous Digital Hierarchy)为同步数字体系，同时现有技术使得组网方式单调，不够灵活，从而极大地限制了在具备丰富网络接口的二层虚拟交换设备上实现IV-Switch交换的网络互联应用。

如图1所示的实际组网需求，应用现有的IV-Switch技术就无法满足。在图1中，客户A、客户B、客户C各有三个客户群1、2、3，分别连接在虚拟交换机101、102、103上。

同一种客户的客户群之间需要相互进行VLAN通信，但是需要穿越中间的ATM网络。

按照现有的IV-Switch组网方式，必须全部采用单一的以太网络才能实现客户群的VLAN报文互通，在图1中的这种扩展的网络结构中，由于VLAN报文在不同类型网络中有其各自的封装形式，并且IV-Switch建链无法配置在不同网络接口上，所以无法完成VLAN报文穿越。比如，客户群A-1向客户群A-2发起的VLAN报文在进入虚拟交换机设备101后，因没有实现异构网络上的建链配置，导致该报文无法完成VLAN交换，在还没有发送出虚拟交换机设备101之前即被丢弃，整个通信过程便告失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在不同类型网络间实现虚交换的方法，用于解决现有IV-Switch技术在支持网络应用范围过于单一，组网不灵活的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种在不同类型网络间实现虚交换的方法，包括如下步骤：

步骤A、源虚拟交换设备的网络入接口接受报文，根据二层封装信息过滤所述报文，提取桥接封装报文进行处理，以决定是否要进行二层虚交换处理；

步骤B、进行所述二层虚交换处理之前，根据网络类型的不同相应剥去所述二层封装信息，保留以太网数据帧；

步骤C、根据所述报文的入VLAN ID和入接口号进行二层虚交换处理；及

步骤D、完成虚交换过程。

所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其中，所述步骤A又包括：

步骤A1、在收到所述报文后，若所述网络入接口为ATM接口或POS接口，则根据二层封装信息识别所述报文且当所述报文为桥接封装报文时，转步骤A2；若所述网络入接口为以太接口，则直接转步骤A2；

步骤A2、对于ATM接口，处理二层桥接中的封装信息以决定所述报文是否进行智能虚交换处理；对于POS接口和以太接口，根据智能虚交换建链配置信息决定是否进行智能虚交换处理。

所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其中，所述步骤C又包括：

步骤C1、根据所述报文的入VLAN ID和入接口号查找交换表获得出VLAN ID和出接口，所述交换表支持异构网络间的VLAN配置；

步骤C2、获得所述出VLAN ID后，根据所述报文网络类型和处理要求的不同进行VLAN封装操作；

步骤C3、自动识别出接口网络类型，并根据该出接口网络类型对所述报文进行二层桥接封装，以自适应下一级虚拟交换设备的入接口；及

步骤C4、对ATM出接口和POS出接口进行以太最小帧长检查，对以太出接口不进行以太最小帧长检查；并对ATM出接口和POS出接口中不足帧长的部分进行报文填充，再将二层桥接封装后的报文发送至下一级虚拟交换设备的入接口。

所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其中，所述步骤C3中，若所述出接口为ATM出接口和/或POS出接口时，则对所述报文进行二层桥接封装；若所述出接口为以太出接口时，则不需对所述报文进行二层桥接封装。

所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其中，所述步骤C3中，所述出接口为ATM出接口时，对所述报文进行RFC2684协议的以太网桥接封装；所述出接口为POS出接口时，对所述报文进行BCP协议以太网桥接封装。

所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其中，所述交换表包括：入接口、入VLAN ID、出接口及出VLAN ID。

所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其中，所述步骤A进一步包括所述网络入接口根据其自身特性和对报文的要求进行报文合法性检查的步骤，若所述报文不合法，则丢弃所述报文。

所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其中，所述报文合法性检查的内容包括：报文长度、报文帧校验码的正确性、报文协议封装的正确性、报文的封装格式中的一个或多个。

所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其中，所述步骤A中，所述网络入接口为ATM接口时，所述提取的桥接封装报文为RFC2684协议的以太桥接封装报文，所述网络入接口为POS接口时，所述提取的桥接封装报文为BCP协议的以太桥接封装报文。

本发明解决了现有IV-Switch技术在支持网络应用范围过于单一，组网不灵活的缺陷，同时本发明支持在各种网络接口上配置VLAN转发表，实现跨网的VLAN的替换、叠加或者删除操作，在VLAN报文的传输过程中自动根据网络类型进行自适应封装和解封装的方法，来完成VLAN报文在异构网络间的自由穿越，就像在同一网络中进行VLAN透传一样高效。

应用本发明方法，运营商可以充分利用现有虚拟交换设备上的各种网络接口资源，自由灵活的进行虚拟二层交换业务的配置和使用，极大地扩展了组网方式和应用范围。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是多网络间IV-Switch应用的一种需求组网图；

图2是实现本发明的详细流程示意图；

图3是在不同类网络间实现虚交换的方法的一个组网应用图。

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是克服现有IV-Switch技术在应用中，只能使用单一以太网络使得网络应用范围受限的缺点，提供一种全新的在异构网络之间实现虚拟二层交换的方法。通过本发明方法，运营商可以充分利用现有虚拟交换设备上的各种网络接口资源，自由灵活的进行虚拟二层交换业务的配置和使用，极大地扩展了组网方式和应用范围。

本发明采用以下技术方案：

步骤A：源虚拟交换设备上的网络接口在接受数据报文后，根据二层封装信息进行报文过滤，提取桥接封装报文进行处理，以决定是否要进行二层虚交换处理；

进一步地，步骤A可以包括：

步骤A1：入接口在收到报文后，如果是POS接口或者ATM接口会根据二层封装信息进行识别，只有桥接封装的报文才允许进入A2步骤；以太接口则没有二层封装信息的判断，直接进入A2步骤。

步骤A2：对于ATM接口，二层桥接中的封装信息会被处理以决定该报文是否进行IV-Switch处理；POS接口和以太接口则根据IV-Switch建链配置信息来决定是否进行IV-Switch处理。

步骤B：进行二层虚交换处理之前，根据网络类型的不同相应剥去该封装信息，只留下以太网数据帧；

步骤C：根据报文的入虚拟局域网标识和入接口号进行交换处理。

进一步地，步骤C可以包括：

步骤C1：交换处理是根据报文的入虚拟局域网标识和入接口号进行的查找交换表以获得出虚拟局域网标识和出接口的处理过程，交换表支持异构网络间的VLAN配置；

步骤C2：在获得出虚拟局域网标识后，根据报文网络类型和处理要求的不同进行新VLAN ID封装操作；

步骤C3：自动识别出接口网络的类型，根据该网络类型对报文进行二层桥接信息封装，以自适应下一级交换设备的入接口。其中出接口是ATM网络和POS网络出接口需要进行该封装，以太出接口则不需要；

步骤C4：ATM网络和POS网络出接口需要进行以太最小帧长检查(以太网络出接口无需检查)，对不足帧长的部分需要进行报文填充，再将重新封装的报文发送出去。下一级入接口在收到报文后，转步骤A继续执行整个流程。

如图2所示，实现本发明的方法包括以下步骤：

步骤201：对每个局域网用户编码，唯一标示每个局域网用户；

步骤202：确定网络中从源用户到目的用户之间的路径信息；

步骤203：等待二层虚拟设备接口数据报文的到达；

步骤204：网络接口根据自身特性和对报文的要求检查数据报文的合法性，如果数据报文不合法，则丢弃数据报文；

步骤205：检查数据报文的长度，如果长度小于最小包长，则转步骤207，否则转步骤206；

步骤206：检查数据报文的帧校验码，如果帧校验码不正确，则转步骤207，否则转步骤208；

步骤207：丢弃数据报文；

步骤208：根据接口类型进行数据报文二层结构检查，接口类型不限于以太接口，可以包括ATM接口、POS接口等其它接口。以此对应，检查数据报文的封装格式，区分数据报文的PPP(Point-to-Point Protocol，点对点协议)封装、BCP(Bridging Control Protocol，桥接控制协议)封装、ATM Route(路由)封装、ATM Bridge(桥接)封装、Ethernet II、IEEE802.1Q封装等，根据封装协议，对错误和不支持封装格式报文，转步骤207，否则转步骤209；

步骤209：筛选出桥接报文，只有桥接报文可以参与IV-Switch的二层交换处理；ATM网络对应的是RFC(Request for Comments，请求注解)2684协议以太桥接报文，POS网络对应的是BCP协议以太桥接报文；

步骤210：ATM接口对入接口带入的封装信息进行处理以决定是否进行IV-Switch处理；POS接口(连接POS网络)和普通以太接口一样根据接口上IV-Switch的建链配置决定是否进行IV-Switch处理；

步骤211：对于要进行IV-Switch处理的桥接报文，剥去标识桥接的二层封装信息，只留下以太数据帧的内容；

步骤212：根据入接口网络类型，计算偏移并提取以太数据帧中的入VLANID；

步骤213：根据数据报文的入虚拟局域网标识和入接口号检查建立的交换表，进行选择出接口、出虚拟局域网标识进行交换处理；

交换处理是根据数据报文的入虚拟局域网标识和入接口号进行查找交换表以获得出虚拟局域网标识和出接口的处理过程。

这里，交换表的结构至少应当包括(入接口、入VLAN ID、出接口、出VLAN ID)，其中出接口可能是与入接口所在网络不同的其他网络接口，也可能是与入接口一样的网络接口，这由所配置的交换表来决定。交换表已经通过静态配置或者其它方式建立。

步骤214：如果交换表查找匹配，则从交换表中取得(出接口、出VLAN ID)，将报文根据这个出VLAN ID进行重新封装；在重新封装时，因VLAN ID所在报文位置视网络接口类型而各有差异，所以要根据网络接口类型计算各自的VLAN偏移；

步骤215：数据报文VLAN封装完毕后，要根据出接口类型决定如何进行何种桥接封装，以保持和下一级IV-Switch设备入接口兼容；出接口是以太接口无需桥接封装；

步骤216：出接口是ATM接口，则转步骤217，否则转218；

步骤217：进行RFC2684的以太网桥接封装，完成后转220；

步骤218：出接口是POS接口，则转步骤219，否则转220；

步骤219：进行BCP以太桥接封装，完成后转220；

步骤220：为了能和其他的桥接设备对接兼容，封装后的ATM桥接报文和BCP桥接报文必须符合以太网的最小帧长度，必须保证从ATM接口或者POS接口发送的桥接报文的长度要大于等于以太最小帧长，不足长度的部分应该进行相应的报文填充；

步骤221：在二层桥接封装和长度填充完毕后，便可将数据报文发送到出接口，完成交换过程；下一级入接口在收到报文后，转到步骤203。

如图3所示，网络中包括两类客户群：客户A和客户B。其中客户A分成两块：客户A-1(对应端口304)和客户A-2(对应端口310)。客户B也分成两块：客户B-(对应端口305)1和客户B-2(对应端口311)。

客户A单独分配一段VLAN1实现A-1和A-2内部的相互通信，客户B单独分配一段VLAN2实现B-1和B-2内部的相互通信。

该图3中的组网方式决定了客户A-1和客户A-2之间或者客户B-1和B-2之间相互通信必须进行三种网络接口间的IV-Switch转发。

以客户A-1向A-2发起数据报文为例，客户A-1的数据报文必须从IV-Switch设备301上的以太接口304进入，IV-Switch透传到该设备的ATM网络出接口306，然后从IV-Switch设备302的ATM接口进入，IV-Switch透传到设备302的POS网络出接口308，最后从IV-Switch设备303的POS接口进入，IV-Switch透传到设备303的以太出接口310，到达客户A-2。

在该网络中，使用本发明IV-Switch支持异构接口的方法。

建立IV-Switch设备301、302、303上的交换表：

1)IV-Switch设备301上交换表(跨以太网和ATM网络)的内容包括条目：

(端口304，VLAN1，端口306，VLAN3)，条目的索引是(端口304，VLAN1)。交换表还包括条目：(端口306，VLAN3，端口304，VLAN1)，条目的索引是(端口306，VLAN3)。

2)IV-Switch设备302上交换表(跨ATM网络和POS网络)的内容包括条目：

(端口307，VLAN3，端口308，VLAN4)，条目的索引是(端口307，VLAN3)。交换表还包括条目：(端口308，VLAN4，端口307，VLAN3)，条目的索引是(端口308，VLAN4)。

3)IV-Switch设备303上交换表(跨POS网络和以太网络)的内容包括条目：

(端口309，VLAN4，端口310，VLAN1)，条目的索引是(端口309，VLAN4)。交换表还包括条目：(端口310，VLAN1，端口309，VLAN4)，条目的索引是(端口310，VLAN1)。

从客户A-1发起的VLAN1数据报文，进入以太接口304，在进行数据报文的合法性检查后，因为是以太报文格式，没有桥接，IV-Switch设备301取得入接口和入VLAN为(端口304，VLAN1)，查找交换表，因交换表存在这个条目(端口304，VLAN1，端口306，VLAN3)，因此，获得出接口和出VLANID，用新的VLAN ID，即VLAN3进行报文重新封装。由于出端口是ATM接口，于是进行该报文的RFC2684的ATM以太网桥接封装，并对封装好的报文进行以太最小帧长的判断，如果小于以太最小帧长，必须对报文进行填充以达到最小帧长。然后将处理好的ATM报文从端口306发送出去。

该报文经ATM网络传送达到IV-Switch设备302，从IV-Switch设备302的ATM接口进入，在进行报文的合法性检查后，进行桥接报文判断，如果是符合RFC2684桥接封装的ATM桥接报文，才有可能进行IV-Switch透传处理。对二层封装的桥接信息处理后，该报文需要进行IV-Switch转发表的查找，于是剥去二层封装的桥接信息，剩下以太数据帧的内容。根据入接口和入VLAN为(端口307，VLAN3)，查找交换表，因交换表存在这个条目(端口307，VLAN3，端口308，VLAN4)，因此，获得出接口和出VLAN ID，用新的VLAN ID，即VLAN4进行报文的重新封装。由于出端口是POS接口，于是将已经封装好新VLAN ID的以太数据帧进行BCP以太桥接封装，并对封装好的报文进行以太网最小帧长的判断，如果小于以太最小帧长，必须对报文进行填充以达到最小帧长。然后将处理好的BCP报文从端口308发送出去。

该报文经POS网络传送达到IV-Switch设备303，从IV-Switch设备303的POS接口进入，在进行报文的合法性检查后，进行桥接报文判断，如果是符合RFC2878的BCP以太桥接封装报文，才有可能进行IV-Switch透传处理。根据IV-Switch的建链配置信息，该BCP报文需要进行IV-Switch转发表的查找，于是剥去二层封装的桥接信息，剩下以太数据帧的内容。根据入接口和入VLAN为(端口309，VLAN4)，查找交换表，因交换表存在这个条目(端口309，VLAN4，端口310，VLAN1)，因此，获得出接口和出VLAN ID，用新的VLANID，即VLAN1进行报文的重新封装。由于出端口是以太接口，无需再进行桥接封装和最小以太帧长的判断，直接将封装好新VLAN的报文通过以太接口310发送出去。这样VLAN1的报文通过三种异构网络送达客户A-2侧。

从上面的实施例中可以看到，本发明能够在不同网络体系中实现高效率的二层虚拟交换，使得各种网络接口资源在IV-Switch二层虚交换技术中得到充分利用。

本发明的有益效果在于：

采用本发明所述方法，可以完全克服现有IV-Switch技术无法在不同的网络之间进行VLAN传输的不足，提供了高效的异构接口之间进行报文二层交换的能力，使得运营商能够用现有的设备和投资灵活地组建二层交换网络，实现了一种全新的异构网络间IV-Switch技术的大规模应用。具体包括：

(1)、各种接口之间通过进入报文的特定封装信息来进行判别是否有权利进行二层虚交换处理，制定了一个处理标准，方便处理；

(2)、在进行IV-Switch处理之前，选定的报文都进行了解封装，当作普通的以太网报文进行处理，简化了VLAN处理过程。

(3)、根据“入接口+VLAN ID”进行高效率的报文交换处理，与同种以太网络中VLAN处理过程一样简单，在实现跨网VLAN处理的同时不必考虑出接口网络的类型。

(4)、在发送报文之前，根据出接口类型重新封装报文，以保持和下一级入接口的兼容。整个过程自适应，实现了异构网络中的VLAN传输。

(5)、为网络运营商节省更多投资，节省更多运营成本。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，源虚拟交换设备的网络入接口接受报文，根据二层封装信息过滤所述报文，提取桥接封装报文进行处理，以决定是否要进行二层虚交换处理；

步骤B，进行所述二层虚交换处理之前，根据网络类型的不同相应剥去所述二层封装信息，保留以太网数据帧；

步骤C，根据所述报文的入VLAN ID和入接口号进行二层虚交换处理；及

步骤D，完成虚交换过程。

2、根据权利要求1所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，所述步骤A又包括：

步骤A1，在收到所述报文后，若所述网络入接口为ATM接口或POS接口，则根据二层封装信息识别所述报文且当所述报文为桥接封装报文时，转步骤A2；若所述网络入接口为以太接口，则直接转步骤A2；

步骤A2，对于ATM接口，处理二层桥接中的封装信息以决定所述报文是否进行智能虚交换处理；对于POS接口和以太接口，根据智能虚交换建链配置信息决定是否进行智能虚交换处理。

3、根据权利要求1或2所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，所述步骤C又包括：

步骤C1，根据所述报文的入VLAN ID和入接口号查找交换表获得出VLAN ID和出接口，所述交换表支持异构网络间的VLAN配置；

步骤C2，获得所述出VLAN ID后，根据所述报文网络类型和处理要求的不同进行VLAN封装操作；

步骤C3，自动识别出接口网络类型，并根据该出接口网络类型对所述报文进行二层桥接封装，以自适应下一级虚拟交换设备的入接口；及

步骤C4，对ATM出接口和POS出接口进行以太最小帧长检查，对以太出接口不进行以太最小帧长检查；并对ATM出接口和POS出接口中不足帧长的部分进行报文填充，再将二层桥接封装后的报文发送至下一级虚拟交换设备的入接口。

4、根据权利要求3所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，所述步骤C3中，若所述出接口为ATM出接口和/或POS出接口时，则对所述报文进行二层桥接封装；若所述出接口为以太出接口时，则不需对所述报文进行二层桥接封装。

5、根据权利要求4所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，所述步骤C3中，所述出接口为ATM出接口时，对所述报文进行RFC2684协议的以太网桥接封装；所述出接口为POS出接口时，对所述报文进行BCP协议以太网桥接封装。

6、根据权利要求3、4或5所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，所述交换表包括：入接口、入VLAN ID、出接口及出VLAN ID。

7、根据权利要求1至5任一所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括所述网络入接口根据其自身特性和对报文的要求进行报文合法性检查的步骤，若所述报文不合法，则丢弃所述报文。

8、根据权利要求7所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，所述报文合法性检查的内容包括：报文长度、报文帧校验码的正确性、报文协议封装的正确性、报文的封装格式中的一个或多个。

9、根据权利要求1所述的在不同类型网络间实现虚交换的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述网络入接口为ATM接口时，所述提取的桥接封装报文为RFC2684协议的以太桥接封装报文，所述网络入接口为POS接口时，所述提取的桥接封装报文为BCP协议的以太桥接封装报文。