CN1791067A - 用于混合端口的标记规则 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于数据通信交换装置中的VLAN(虚拟局域网)标记方法。根据多个VLAN标记模式即固定端口模式、标记端口模式、基于协议的端口模式和遵循标准的模式中的一种模式来进行VLAN标记。固定端口模式应用具有与入口端口相关联的默认VLAN标识符的VLAN标记。标记端口模式保留随数据包接收的标记，或者如果没有到来VLAN标记，则附加一个具有默认VLAN标识符的新标记。在基于协议的端口模式下，基于所接收的PDU(协议数据单元)的协议类型来选择VLAN标识符。在遵循标准的模式下，如果有到来VLAN标记，则保留该标记，或者如果所接收的数据包是未标记的，则基于所接收的PDU的协议类型来选择一个新标记。

Description

用于混合端口的标记规则
技术领域
本发明涉及一种用于配置数据通信交换装置的端口的方法和设备。特别地，本发明涉及一种在一个交换端口上集成多个虚拟局域网数据包标记规则的方法。
背景技术
数据通信交换机一般适用于在网络端口上接收数据包，检查到来的数据包的虚拟局域网(VLAN)标记，根据转发策略对数据包进行分类，并根据这些策略在特定的VLAN或备用的VLAN中转发数据包。现在，根据包括固定端口模式、基于协议的端口模式或标记端口模式的多个模式之一来配置端口以进行响应。如果端口配置为固定端口，则将标记数据包和非标记数据包路由到与该端口相关联的默认VLAN。如果端口配置为基于协议的端口，则无论到来的数据包是标记的还是非标记的，都将该数据包路由到与到来的协议相关联的VLAN。如果该端口处于标记端口模式下，则将输入交换机的标记数据包路由到标记VLAN并将非标记数据包路由到默认的VLAN。遗憾的是，根据这些模式配置的端口有可能不能同时适应来自传统主机的数据包和来自VoIP(基于网际协议的语音)装置的标记数据包。例如，如果个人计算机(PC)和VoIP电话连接到一个机动端口，则不管电话规定的VLAN标记是怎样的，都在协议相关VLAN上转发来自PC的非标记业务和来自电话的标记业务。
除此之外，IEEE标准802.1Q和IEEE草案标准802.1V定义了标准的VLAN分类协议。标准802.1Q提供了两个基本的VLAN分类规则：(1)如果入站数据包包含具有有效VLAN标识符的标记头，则将该数据包指定给与该VLAN标识符相关联的VLAN；以及(2)如果入站数据包不包含具有有效VLAN标识符的标记头，则将该数据包指定给与入口端口相关联的VLAN。如同标准802.1Q，在标准802.1V中，如果VLAN标识符有效，则将具有VLAN标记的入站数据包指定给所标识的VLAN。然而，与标准802.1Q不同，标准802.1V规定，如果入站数据包不包含具有有效VLAN标识符的标记头，则将入站数据包指定给与入口端口和入站数据包的协议类型相关联的VLAN。标准802.1Q和标准802.1V还提供了用于在出口端口上发送数据包之前将包括指定VLAN标识符的标记头添加到该数据包的VLAN标记规则。
尽管这些标准试图协调标记模式和基于协议的模式，但现有技术没有实现集成各种模式以产生具有遵循标准的模式以及不遵循标准的模式的“混合端口”。因此，需要一种混合端口，其适用于将包含具有有效VLAN标识符的标记头的入站数据包指定给与该数据包中的VLAN标识符相关联的VLAN，或者将该数据包指定给与该数据包的协议类型相关联的VLAN。
发明内容
本发明的特征在于一种用于数据通信交换装置中的可配置的虚拟局域网(VLAN)标记方法。在优选实施例中，该方法包括步骤：在一个端口上接收协议数据单元(PDU)；以及确定与该端口相关联的VLAN标记模式，其中VLAN标记模式包括固定端口模式、标记端口模式和基于协议的端口模式。然后，可以基于VLAN标记模式来标识可应用的VLAN标记规则。如果固定端口模式是激活的，则可应用的VLAN标记规则调用与该端口相关联的默认VLAN标识符。如果标记端口模式是激活的，就检查所接收的PDU是否有到来VLAN标记，并且如果没有VLAN标记，就确定与该端口相关联的默认VLAN标识符。如果基于协议的端口模式是激活的，则确定与所接收的PDU的协议类型相关联的协议相关VLAN标识符。在确定可应用的一个或多个VLAN标记之后，根据所确定的标记堆栈状态将PDU连同VLAN标记一起转发。
在一些实施例中，交换装置还支持遵循标准的模式，其中该方法还包括步骤：确定所接收的PDU是否包括到来VLAN标记；如果有到来VLAN标记，则确定该VLAN标记的VLAN标识符；以及如果没有VLAN标记，则确定与所接收的PDU的协议类型相关联的协议相关VLAN标识符。该交换装置还可以确定标记堆栈状态，包括：第一状态，适用于将具有所确定的VLAN标识符的新VLAN标记附加到PDU上；第二状态，适用于用新的VLAN标记代替所接收的PDU的到来VLAN标记；以及第三状态，适用于保留所接收的PDU的到来VLAN标记。
在一些实施例中，本发明的特征在于一种数据通信交换装置，包括：
端口，用于接收协议数据单元(PDU)；以及分类器，适用于：
确定与该端口相关联的VLAN标记模式，该VLAN标记模式包括固定端口模式、标记端口模式和基于协议的端口模式；
基于所接收的PDU和所确定的VLAN标记模式来确定VLAN标识符；
确定标记堆栈状态，包括：第一状态，适用于将具有所确定的VLAN标识符的新VLAN标记附加到PDU上；第二状态，适用于用新的VLAN标记代替所接收的PDU的到来VLAN标记；以及第三状态，适用于保留所接收的PDU的到来VLAN标记。
然后，转发处理器可以根据所确定的标记堆栈状态来对具有一个或多个VLAN标记的PDU进行转发。VLAN标记模式还可以包括遵循标准的模式。
附图说明
本发明是以示例方式说明的，并且不限于附图的图形，并且其中：
图1是根据本发明优选实施例的企业交换机的功能框图；
图2是根据本发明优选实施例的具有用于执行模式可选标记的混合端口的交换模块的功能框图；以及
图3A和图3B是根据本发明优选实施例的实现具有多种标记模式的混合端口的方法的流程图。
具体实施方式
图1中示出的是包括一系列交换端口和一个交换架构的多层交换机的功能框图。交换机100是可操作地连接到例如局域网(LAN)、广域网(WAN)或城域网(MAN)中所包括的数据通信网络的多个节点和其他可寻址实体之一。
交换机100优选地包括多个交换模块110-113，有时称为刀片(blade)，将这些交换模块固定在背板152上的插槽中。每个交换模块110-113优选地包括一个或多个外部端口102，每个外部端口都可以经由通信链路(未示出)可操作地连接到数据通信网络中的另一节点。将从外部端口102接收的协议数据单元(PDU)发送给与其相关联的执行转发操作的交换控制器106。例如根据PDU的目的地地址，可以经由将每个交换模块110-113可操作地连接到每个其他的交换模块的交换架构150将该PDU发送到另一交换模块的外部端口。
交换控制器106优选地至少能够进行如开放系统互联(OSI)网络模型中所定义的层2(数据链路层)和层3(网络层)的交换操作但不限于这些操作。用于将外部端口102可操作地连接到有线通信链路和/或无线通信链路的一种可能的层2协议是电气和电子工程师协会(IEEE)的802.3标准，而一组可能的层3协议包括因特网工程任务组(IETF)的请求注释(RFC)791中所定义的网际协议(IP)版本4、IETF RFC 1883中定义的IP版本6以及由Novell公司开发的因特网分组交换(IPX)协议。
对于本申请来说，从外部端口102到架构150的流入交换模块110-113的数据在此称作入口数据，其包括入口PDU。入口数据传播所通过的交换模块称作入口交换模块。相反，从架构150流向外部端口102的数据称作出口数据，其包括出口PDU。出口数据传播所通过的交换模块称作出口交换模块。对于不同的数据流，优选实施例的多个交换模块中的每个交换模块可以同时用作入口交换模块和出口交换模块。
交换机100还包括用于管理不同系统资源的中央命令处理器(CMM)160，管理不同系统资源包括下面将更详细地讨论的拥塞监控和操作分配。在优选实施例中，CMM 160包含在多个交换模块110-113中的一个交换模块中，但是本领域的普通技术人员应当意识到，CMM所执行的功能可以由合成在背板152上的一个或多个实体和/或一个单独的管理节点来执行。
图2中示出的是可以用于实现优选实施例的交换模块的功能性框图。该优选实施例的交换模块110优选地包括一个或多个包含一个或多个外部端口102的网络接口模块(NIM)204、一个路由引擎230、一个队列管理器240以及一个管理模块220。
在多个NIM 204和路由引擎230之间经由一个或多个内部数据总线205传送入口业务和出口业务的PDU。本优选实施例的路由引擎230包括分类器232、转发处理器234和出口处理器236。分类器232适用于检查入口PDU的字段并检索用于识别该PDU所属的流的标准。在本优选实施例中，例如根据下面将更详细地讨论的端口模式，从PDU中检索到的PDU特性可以包括源地址和目的地地址、协议类型和优先级信息。然后，将PDU特性用于搜索内容可寻址存储器(CAM)233以便将这些PDU特性与由网络管理器经由管理模块220定义的一组流分类之一相匹配。一旦检测到匹配，分类器232就优选地检索目的地地址信息、依赖于模式的虚拟局域网(VLAN)信息以及出口端口，然后将这些信息发送给转发处理器234。
转发处理器234优选地使用目的地地址信息和依赖于模式的VLAN信息从出口端口发送入口PDU。优选地将具有在CAM 233中所匹配的已知的层2目的地地址的单播帧交换到适当的出口交换模块的出口端口。然而，如果目的地地址是未知的，则一般在除接收该帧的那个外部端口之外的所有外部端口102上广播该帧。如果该PDU包括目的地地址为另一网域中的节点的IP(网际协议)数据包，则转发处理器就搜索已知的IP地址并将该数据包封装在包括目的地方向上的下一跳地址的新的层2报头中。然后，将入口流的PDU从转发处理器234传递到队列管理器240，其中在由调度器244经由架构接口模块208将这些PDU发送给交换架构(未示出)之前将其缓存在优先级队列242中。
除上述入口处理之外，路由引擎230还处理从交换架构150接收的出口业务。特别地，路由引擎230还包括出口处理器236，用于将从交换架构150接收的出口PDU发送给NIM 204中的指定外部端口102。在本优选实施例的入口缓存交换的情况下，出口交换模块在发送PDU之前仅执行最少的缓存操作。
根据本优选实施例，路由引擎230适用于根据用户可选的标记模式将优选地为遵循IEEE 802.1Q标准的标记的一个或多个VLAN标记应用于特定外部端口的入口PDU。标记管理器可以响应于从用户接口(未示出)经由配置管理器222接收的模式选择信号而选择模式或改变模式。
模式选择是在每个端口的基础上实现的，因此使得每个端口都可以根据连接到该端口的宿主设备来单独进行配置。当交换模块适用于动态地改变外部端口的VLAN标记规则时，该端口在此就称为混合端口。
本优选实施例中有四个用户可选标记模式，包括遵循标准的模式、固定标记模式VLAN标记模式和基于协议的端口模式。在遵循标准的模式中，路由引擎230保留入口标记PDU的现有VLAN标记，而如果该入口PDU是未标记的，则根据该PDU的协议类型附加新的VLAN标记。如果该PDU的协议类型与已知协议不匹配，则交换机100为该端口附加与由网络管理员分配的默认VLAN相关联的新的VLAN标记。在固定模式下，路由引擎230将具有相同VLAN标识符(VID)的VLAN标记应用于每个入口PDU。在VLAN标记模式下，路由引擎230根据与该端口相关联的默认VLAN将VLAN标记附加到入口PDU上。在基于协议的端口模式下，如果存在任何现有的VLAN标记，路由引擎就忽略该现有VLAN标记，并根据该PDU的协议类型插入新的VLAN标记。如果遵循标准的模式或基于协议的端口模式是激活的，则将协议类型作为索引用于协议表252中以检索与由该协议类型所标识的流相关联的适当VID。
图3A和图3B示出的是实现具有多个标记模式的混合端口的方法的流程图。在任意给定时间激活的多个标记模式之一由用户在每端口的基础上可编程地确定。在本优选实施例中，可以在用户的指示下动态地改变用于任意端口的标记模式。
在接收到入口PDU(步骤302)之后，将应用的一组一个或多个标记规则由端口状态确定，即由以多个模式中的哪个模式来激活该混合端口来确定。当该混合端口配置为遵循标准的模式时，遵循标准确定步骤(步骤304)的答案是肯定的，并且路由引擎230检查所接收的每个入口PDU以确定该PDU是否具有现有的VLAN标记。如果具有例如802.1Q标记之类的VLAN标记，则标记数据包确定步骤(步骤306)的答案是肯定的，并且保留该现有VLAN标记(步骤310)。在没有VLAN标记的情况下，标记数据包确定步骤(步骤306)的答案是否定的，并且路由引擎230搜索协议表252以对从该PDU中提取的PDU协议类型进行匹配。如果该协议得到匹配，则协议搜索步骤(步骤308)的答案是肯定的，并且将具有可应用VID的VLAN标记附加到该PDU上(步骤314)。如果该协议未得到匹配，则将具有与该端口相关联的默认VID的新标记附加到该PDU上(步骤322)。在遵循标准的模式下，第一默认VID是定义用于特定端口的或与特定端口相关联的。
当该混合端口配置为固定标记模式时，固定标记确定步骤(步骤320)的答案是肯定的，并且路由引擎230将具有与该混合端口相关联的默认VID的VLAN标记附加到在该混合端口上接收的一个或多个PDU上(步骤322)。如果固定标记确定步骤(步骤320)的答案是否定的，则该混合端口继续识别可应用的端口状态。当混合端口以固定标记模式激活时，第二默认VID是定义用于该混合端口或与该混合端口相关联的。
当该混合端口配置为VLAN标记模式时，VLAN标记确定步骤(步骤330)的答案是肯定的，并且路由引擎230检查数据包是否有VLAN标记。如果有VLAN标记，则标记数据包确定步骤(步骤332)的回答是肯定的，并且将具有到来VLAN标记的PDU发送到交换机100的与该VLAN相关联的那些外部端口(步骤334)。在没有到来VLAN标记的情况下，路由引擎230就附加具有与该特定端口相关联的默认VID的VLAN标记(步骤336)。随后，将该PDU发送到与第三默认VLAN相关联的一个出口端口或多个出口端口。
当该混合端口配置为基于协议的端口模式时，基于协议的端口确定步骤(步骤340)的答案是肯定的，并且路由引擎230在协议表252中搜索与入口PDU的协议类型相关联的VLAN。如果检测到匹配，则协议确定步骤(步骤342)的答案是肯定的，并且根据下述标记堆栈状态在将该PDU发送到关联出口端口之前将具有检索到的VID的VLAN标记附加到该PDU上(步骤344)。如果协议类型是未知的并且未检测到匹配，则协议确定步骤(步骤342)的答案是肯定的，并且将具有默认VID的VLAN标记附加到该PDU上(步骤346)。
在根据适当的VLAN标记模式确定新的VLAN之后，如果有必要在新的VLAN标记和所接收的PDU的到来标记之间进行判断，则交换机100进行到步骤370以进行判断。特别地，如果入口PDU具有不同于前述步骤中所确定的新标记的到来标记，则交换机100确定以哪个标记来转发该PDU。如果新VLAN标记的VID和到来PDU的VID不同，则标记判断测试步骤(步骤350)的答案是肯定的，并且交换机100进行对端口操作模式的选择(步骤354)。根据由网络管理器分配的标记堆栈状态(步骤356)，混合端口将具有新的分类VID的新标记附加到该PDU上(步骤358)以便封装现有标记，通过用新确定的VID代替现有VID来替换现有的最外面的VLAN标记(步骤360)，或者该混合端口选择保留到来VLAN标记而不是新的VLAN标记(步骤362)。当有可应用的新标记信息时，在将该新标记信息结合到PDU中之后，在适当的VLAN中将该PDU转发到与该VLAN相关联的每个出口端口(步骤364)。
尽管以上说明包含了很多描述，但这些描述不应解读为限制本发明的范围而应解读为仅提供对本发明的当前优选的实施例的说明。
因此，已经通过示例但非限制性的方式公开了本发明，并且应当参考以下权利要求来确定本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于数据通信交换装置中的虚拟局域网(VLAN)标记方法，所述方法包括步骤：
在一个端口上接收协议数据单元(PDU)；
确定与所述端口相关联的VLAN标记模式，所述VLAN标记模式包括固定端口模式、标记端口模式和基于协议的端口模式；以及
如果所述固定端口模式是激活的，则确定与所述端口相关联的默认VLAN标识符；
如果所述标记端口模式是激活的，则：
确定所接收的PDU是否包括到来VLAN标记；
如果有所述到来VLAN标记，则确定所述VLAN标记的VLAN标识符；并且
如果没有所述VLAN标记，则确定与所述端口相关联的默认VLAN标识符；并且
如果所述基于协议的端口模式是激活的，则确定与所接收的PDU的协议类型相关联的协议相关VLAN标识符。
2.根据权利要求1所述的VLAN标记方法，其中所述VLAN标记模式还包括遵循标准的模式，并且如果所述遵循标准的模式是激活的，则：
确定所接收的PDU是否包括一个到来VLAN标记；
如果有到来VLAN标记，则确定所述VLAN标记的VLAN标识符；以及
如果没有VLAN标记，则确定与所接收的PDU的协议类型相关联的VLAN标识符。
3.根据权利要求1所述的VLAN标记方法，其中所述方法还包括确定标记堆栈状态的步骤，所述标记堆栈状态包括：
第一状态，适用于将具有所确定的VLAN标识符的新VLAN标记附加到所述PDU上；
第二状态，适用于用新的VLAN标记代替所接收的PDU的到来VLAN标记；以及
第三状态，适用于保留所接收的PDU的到来VLAN标记。
4.根据权利要求3所述的VLAN标记方法，其中所述方法还包括根据所确定的标记堆栈状态对具有一个或多个VLAN标记的所述PDU进行转发的步骤。
5.一种用于数据通信交换装置中的虚拟局域网(VLAN)标记方法，所述方法包括步骤：
在一个端口上接收协议数据单元(PDU)；
确定与所述端口相关联的VLAN标记模式，所述VLAN标记模式包括遵循标准的模式、固定端口模式、标记端口模式和基于协议的端口模式；
确定与所接收的PDU相关联的VLAN标识符并确定VLAN标记模式；
确定标记堆栈状态，所述标记堆栈状态包括：
第一状态，适用于将具有所确定的VLAN标识符的新VLAN标记附加到所述PDU上；
第二状态，适用于用新的VLAN标记代替所接收的PDU的到来VLAN标记；以及
第三状态，适用于保留所接收的PDU的到来VLAN标记；
以及
根据所确定的标记堆栈状态对具有一个或多个VLAN标记的所述PDU进行转发。
6.根据权利要求5所述的VLAN标记方法，其中在所述遵循标准的模式下确定所述VLAN标识符的步骤还包括步骤：
确定所接收的PDU是否包括到来VLAN标记；以及
如果所接收的PDU不包括所述到来VLAN标记，则确定与所接收的PDU的协议类型相关联的协议相关VLAN标识符。
7.根据权利要求6所述的VLAN标记方法，其中在所述标记端口模式下确定所述VLAN标识符的步骤还包括步骤：
确定所接收的PDU是否包括到来VLAN标记；以及
如果所接收的PDU不包括所述到来VLAN标记，则确定与所述端口相关联的默认VLAN标识符。
8.根据权利要求7所述的VLAN标记方法，其中在所述基于协议的端口模式下确定所述VLAN标识符的步骤还包括确定与所接收的PDU的协议类型相关联的协议相关VLAN标识符的步骤。
9.一种数据通信交换装置，包括：
端口，用于接收协议数据单元(PDU)；以及分类器，适用于：
确定与所述端口相关联的VLAN标记模式，所述VLAN标
记模式包括固定端口模式、标记端口模式和基于协议的端口模式；
确定与所接收的PDU和所确定的VLAN标记模式相关联的VLAN标识符；
确定标记堆栈状态，包括：第一状态，适用于将具有所确定的VLAN标识符的新VLAN标记附加到所述PDU上；第二状态，适用于用新的VLAN标记代替所接收的PDU的到来VLAN标记；以及第三状态，适用于保留所接收的PDU的到来VLAN标记；以及
转发处理器，适用于根据所确定的标记堆栈状态来对具有一个或多个VLAN标记的PDU进行转发。
10.根据权利要求9所述的数据通信交换装置，其中所述VLAN标记模式还包括遵循标准的模式。
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