CN1855873A - 用于实现高可用性虚拟局域网的方法和系统 - Google Patents

用于实现高可用性虚拟局域网的方法和系统 Download PDF

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Abstract

在此描述了一种网络节点，该网络节点确保了每次入口站(例如PC)对特殊的MAC DA数据包进行传送时，都将该数据包的副本转发(经由高可用性VLAN)给与远程网络节点和/或出口服务器(例如防火墙)相关联的该入口站的端口而不转发给与数据存储服务器或入口站(例如PC)相关联的该入口站的端口。该网络节点还确保了每次入口站(例如PC)对普通的MAC DA数据包进行传送时，都将该数据包的副本转发给与入口站、远程网络节点、出口服务器和/或数据存储服务器相关联的该入口站的所有端口，以便这些站/服务器可以经由默认的VLAN保持其连通性。

Description

用于实现高可用性虚拟局域网的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请主张2005年4月18日提交的申请序列号为No.60/672,308的美国临时申请的优先权，在此通过引用的方式包含其内容。
技术领域
本发明一般地涉及桥接网络，并且特别地涉及一种当接收到特殊的MAC DA数据包时能够将默认VLAN(虚拟局域网)重新映射为高可用性VLAN的网络节点(桥)和方法。
背景技术
在此定义以下缩写词，在随后对现有技术和本发明优选实施例进行描述时会引用其中至少某些缩写词。
CAM      内容可寻址存储器
DA       目的地地址
MAC      消息认证码
PC       个人计算机
VLAN     虚拟局域网
VLAN_ID  VLAN标识符
参考图1A(现有技术)，图中示出了示例性桥接网络100，其具有两个网络节点102和104，这两个网络节点能够在多个站/服务器106a、106b、...、106e之间进行通信。在该桥接网络100中，假定入口站106a、出口服务器106b、出口服务器106c、入口站106d以及数据存储服务器106e都是同一个VLAN的组成部分。根据这样的配置，由于属于同一个桥接域(bridging domain)，这些站/服务器106a、106b、...、106e能够彼此通信。下面将讨论这些站/服务器106a、106b、...、106e是如何能够彼此通信的。
在本例中，假定入口站106a(例如，PC 106a)发送将由网络节点102中的端口110a接收的数据包108。然后，网络节点102中的CAM/处理器112执行VLAN分类并将端口110a(与入口站106a相关联)、端口110b(与出口站106b相关联)以及交换机间端口(interswitch port)110f(间接地与出口服务器106c、入口站106d和数据存储服务器106e相关联)确定为同一VLAN的组成部分。特别地，CAM/处理器112利用数据包108中的MAC DA执行表查找，并将端口110a、端口110b和端口110f确定为同一VLAN的组成部分。然后，网络节点102将数据包108的副本转发(或注入(flood))到端口110b和端口110f。以这种方式，出口服务器106b(例如，防火墙106b)接收到数据包108的副本。并且，连接到交换机间端口110f的网络节点104接收到数据包108的副本。
网络节点104也具有CAM/处理器114，CAM/处理器114在接收到数据包108之后执行VLAN分类，并且在本例中CAM/处理器114将交换机间端口110f以及端口110c、端口110d和端口110e(分别与出口服务器106c、入口站106d和数据存储服务器106e相关联)确定为同一VLAN的组成部分。特别地，CAM/处理器114利用数据包108中MAC DA执行表查找，并将端口110c、端口110d、端口110e和端口110f确定为同一VLAN的组成部分。然后，网络节点104将数据包108的副本转发(或注入)到端口110c、端口110d和端口110e。以这种方式，与端口110c连接的出口服务器106c(例如，防火墙106c)接收到数据包108的副本。与端口110d连接的入口站106d(例如，PC 106d)接收到数据包108的副本。并且，与端口110e连接的数据存储服务器106e接收到数据包108的副本。
然而，在某些应用中，如果数据包108包含特殊的MAC DA(与普通的MAC DA相对)并且如果数据包108是由入口站106a和入口站106d(例如PC 106a和PC 106d)中的一个入口站发出的，则只有出口服务器106b和出口服务器106c是需要获得数据包108的副本的设备。例如，出口服务器106b和出口服务器106c(例如，防火墙106b和防火墙106c)有可能需要这种特殊的MAC DA数据包108的副本，从而这两个服务器能够执行路由更新。可以理解，将从入口站106a发出的特殊的MAC DA数据包108转发给入口站106d和数据存储服务器106e并没有什么效果。因为入口站106d和数据存储服务器106e并不需要该特殊MAC DA数据包108的副本。下面将参考图1B(现有技术)描述关于这种问题的一种可能的解决方案。
参考图1B(现有技术)，图中示出了示例性的桥接网络100，其中在试图解决前述问题的过程中已经假定入口站106a、106d和出口服务器106b、106c都是特定VLAN的组成部分。在本方案中，当入口站106a(例如)发送数据包108(包含普通/特殊MAC DA)时，入口站106d和出口服务器106b、106c均接收到数据包108的副本(在图1B中示出)。同样，当入口站106d发送数据包108(包含普通/特殊MAC DA、)时，入口站106a和出口服务器106b、106c均接收到数据包108的副本(在图1B中未示出)。这种方法存在一些问题。首先，将入口站106a、106d和出口服务器106b、106c置于特定VLAN中，意味着从包括所有的站/服务器106a、106b、...、106e的VLAN中去除这些站和服务器(参见图1A)。这是一个问题，原因是希望保持所有这些站/服务器106a、106b、...、106e之间的连通性。其次，如果网络节点102、104将数据包108的副本注入到这一特定VLAN，则数据包108的副本将被发送给一个入口站106a或106b，由于只有出口服务器106b、106c才需要这种数据包108的副本，因此入口站106a或入口站106b是不需要这种副本的。因此，一直需要并且仍然需要一种能够解决与传统桥接网络相关联的这一特定问题的解决方案。本发明的网络节点和方法可以满足这种需要和其他的需要。
发明内容
本发明包括一种网络节点，该网络节点确保了每次入口站(例如PC)对特殊的MAC DA数据包进行传送时，都将该数据包的副本转发(经由高可用性VLAN)给该入口站的与远程网络节点和/或出口服务器(例如防火墙)相关联的节点而不转发给该入口站的与数据存储服务器或入口站(例如PC)相关联的节点。该网络节点还确保了每次入口站(例如PC)对普通的MAC DA数据包进行传送时，都将该数据包的副本转发给该入口站的与入口站、远程网络节点、出口服务器和/或数据存储服务器相关联的所有端口，以便这些站/服务器可以经由默认的VLAN保持其连通性。
在一个实施例中，该网络节点通过包括执行某种方法的CAM/处理器来实现这一点，该方法包括下述步骤：
(a)对接收到的数据包进行分析；
(b)将接收到所述数据包的端口分类为默认VLAN的组成部分；以及
(c)重新分析所述接收到的数据包并执行以下操作中的一种操作：
(i)如果所述接收到的数据包包含普通的MAC目的地地址，则将所述数据包的副本注入到包括作为默认VLAN的组成部分的入口端口、出口端口、数据存储服务器端口和/或交换机间端口的第一组预选端口；或者
(ii)如果所述接收到的数据包包含特殊的MAC目的地地址，则将与默认VLAN相关联的VLAN_ID重新映射为与高可用性VLAN相关联的另一VLAN_ID，并随后将所述数据包的副本注入到包括作为第二VLAN的组成部分的出口端口和/或交换机间端口的第二组预选端口。
附图说明
通过结合附图参考以下详细描述，可以获得对本发明的更完整的理解，在附图中：
图1A-1B(现有技术)是两幅示出了传统的示例性桥接网络的基本构成的框图；
图2A-2B是两幅示出了根据本发明的示例性桥接网络的基本构成的框图；以及
图3是示出了根据本发明的方法的基本步骤的流程图。
具体实施方式
参考图2A-2B，图中示出了桥接网络200，其具有两个网络节点202、204，两个入口站206a、206d(例如PC 206a、PC 206d)，两个出口服务器206b、206c(例如防火墙206b、206c)以及一个数据存储服务器206e。下面将描述，本发明确保每次这些入口站206a或206d发起一个具有特殊MAC DA的数据包208时，都只将数据包208的副本转发给出口服务器206b、206c，而不转发给数据存储服务器206e或其他入口站206a、206d(参见图2A)。并且，本发明确保所有的这些站/服务器206a、206b、...、206e将仍然经由默认VLAN保持其连通性(参见图2B)。这之所以成为可能，原因是网络节点202、204并且特别是CAM/处理器212、214执行了新的规则，下面将针对示例性桥接网络200详细描述这种新的规则。
参考图2A，假定入口站206a发送将由网络节点202中的端口210a接收的数据包208(包含特殊的MAC DA)。然后，CAM/处理器212执行VLAN分类并将端口210a(与入口站206a相关联)、端口210b(与出口服务器206b相关联)以及交换机间端口210f(间接地与出口服务器206c、入口站206d和数据存储服务器206e相关联)确定为同一默认VLAN的组成部分。特别地，CAM/处理器212利用数据包208中的MAC DA执行表查找，并将端口210a、端口210b和端口210f确定为同一默认VLAN的组成部分。此时，CAM/处理器212执行新规则，即检查数据包208中的MAC DA是否为特殊的MAC DA并且VLAN_ID是否为默认VLAN。在这种情况下，如果这两个条件都满足，则CAM/处理器212将来自该默认VLAN的VLAN_ID重新映射为与高可用性VLAN(其只包括出口端口210b和交换机间端口210f)相关联的另一个VLAN_ID。然后，CAM/处理器212将数据包208放入注入队列，该注入队列将数据包208的副本转发/注入到端口210b和交换机间端口210f。结果，出口服务器206b(例如，防火墙206b)接收到数据包208的副本。并且，连接到交换机间端口210f的网络节点204接收到数据包208的副本。
当在交换机间端口210f处接收到数据包208之后，网络节点204并且特别是CAM/处理器214执行VLAN分类，并将端口210c(与出口服务器206c相关联)、端口210d(与入口站206d相关联)和端口210e(与数据存储服务器206e相关联)确定为同一默认VLAN的组成部分。特别地，CAM/处理器214利用数据包208中的MAC DA执行表查找，并将端口210c、端口210d和端口210f确定为同一默认VLAN的组成部分。此时，CAM/处理器214执行新规则，即检查数据包208中的MAC DA是否为特殊的MAC DA并且VLAN_ID是否为默认VLAN。在这种情况下，如果这两个条件都满足，则CAM/处理器214将来自默认VLAN的VLAN_ID重新映射为与高可用性VLAN(其只包括出口端口210c)相关联的另一个VLAN_ID。然后，CAM/处理器214将数据包208放入注入队列，该注入队列将数据包208的副本转发/注入到到端口210c。结果，出口服务器206c(例如防火墙206c)接收到数据包208的副本。入口站206d和数据存储服务器206e不会接收到数据包208的副本。作为替代，应当理解，如果数据包208(其包含特殊MAC DA)从入口站206d发出，则该数据包的副本将被转发到出口服务器206b、206c。该数据包的副本将不会到达数据存储服务器206e或入口站206a。
现在参考图2B，假定入口站206a已经向网络节点202发送了包含普通MAC DA而非特殊MAC DA的数据包208’。于是，CAM/处理器212将执行VLAN分类，并且将端口210b(与出口服务器206b相关联)、交换机间端口210f(间接地与出口服务器206c、入口站206d和数据存储服务器206e相关联)确定为同一默认VLAN的组成部分。然而，当CAM/处理器212执行新规则，即检查数据包208’中的MACDA是否为特殊MAC DA并且VLAN_ID是否为默认VLAN时，CAM/处理器212将确定这两个条件都不满足。因此，CAM/处理器212会将数据包208’放入注入队列，该注入队列将数据包208’的副本转发/注入到出口端口210b和交换机间端口210f。结果，连接到端口210b的入口站206b将接收到数据包208’的副本。并且，连接到交换机间端口210f的网络节点204将接收到数据包208’的副本。
当在交换机间端口210f处接收到数据包208’之后，网络节点204并且特别是CAM/处理器214将执行VLAN分类，并将端口210c(与出口服务器206c相关联)、端口210d(与入口站206d相关联)以及端口210e(与数据存储服务器206e相关联)确定为同一默认VLAN的组成部分。特别地，CAM/处理器214将利用数据包208’中的MACDA执行表查找，并将端口210c、端口210d和端口210f确定为同一默认VLAN的组成部分。然而，当CAM/处理器214执行新规则，即检查数据包208’中的MAC DA是否为特殊MAC DA并且VLAN_ID是否为默认VLAN时，CAM/处理器214将确定这两个条件都不满足。因此，CAM/处理器214会将数据包208’放入注入队列，该注入队列将把数据包208’转发/注入到端口210c、端口210d和端口210e。结果，连接到端口210c的出口服务器206c将接收到数据包208’的副本。连接到端口210d的入口站206d将接收到数据包208’的副本。并且，连接到端口210e的数据存储服务器206e将接收到数据包208’的副本。可以看到，站/服务器206a、206b、...、206e仍然能够经由默认VLAN彼此通信，并且这一功能性不会受到这种特殊规则的影响。下面将参考图3给出关于网络节点202、204执行这种确定是否将数据包分配到默认VLAN或高可用性VLAN中的新规则的过程的概括描述。
参考图3，其为示出了由根据本发明的网络节点(例如网络节点202、204)执行的方法300的基本步骤的流程图。从步骤302开始，网络节点接收从入口站发出的数据包并对其进行分析。在步骤304中，网络节点执行VLAN分类，并将接收到该数据包的端口(与该入口站相关联)分类为第一VLAN(默认VLAN)的组成部分。在步骤306中，网络节点重新分析该接收数据包并执行以下操作中的一种操作：(i)如果该接收数据包包含普通的MAC DA，则将该接收数据包的副本注入到第一组预选端口，第一组预选端口包括作为第一VLAN(默认VLAN)的组成部分的入口端口、出口端口、数据存储服务器端口和/或交换机间端口210f(参见步骤308和图2B)；或者(ii)如果该接收数据包包含特殊的MAC DA，则将默认VLAN的VLAN_ID重新映射为与第二VLAN(高可用性VLAN)相关联的另一个VLAN_ID(参见步骤310)，并随后将该接收数据包的副本注入到第二组预选端口，第二组预选端口只包括作为第二VLAN(高可用性VLAN)的组成部分的出口端口和/或交换机间端口210f(参见步骤312和图2A)。位于桥接网络中的每个网络节点都应当执行方法300。
下面给出了本发明的某些附加特征和优点：
·使用配置管理模块(未示出)对CAM/处理器212、214进行编程，以使CAM/处理器212、214能够确定哪些入口端口、出口端口、数据存储服务器和/或交换机间端口为默认VLAN的组成部分和高可用性VLAN的组成部分。
·图2A和图2B中的桥接网络200所具有的示例性配置用于辅助描述本发明。应当理解，本发明可以实现于任意类型/配置的桥接网络中。
·应当理解，所述的特殊MAC DA或普通MAC DA并非是特定的。特殊MAC DA是由配置管理器(与处理器相关联)来确定的，并且根据这一点，所述的特殊MAC DA和普通MAC DA都可以作为特殊MAC DA。
·包含普通MAC DA的数据包例如可以包括STP(信令传输点)数据包或电子邮件数据包。
·在此关于站/服务器206a、206b、...、206e和网络节点202、204的描述省略了本领域普通技术人员所公知的细节。这样做是因为这些细节对理解本发明来说并不是必需的。
尽管已经在附图中示出并在前面的详细描述中描述了本发明的一个实施例，但是应当理解，本发明并不限于所公开的实施例，而是可以在不偏离由所附的权利要求所阐释并限定的本发明的本质的情况下进行各种各样的重新配置、修改和替换。

Claims (10)

1.一种网络节点，包括：
多个端口；
处理器；以及
内容可寻址存储器，其中所述处理器和所述内容可寻址存储器可以执行以下操作：
对在所述端口中的一个端口上接收到的数据包进行分析；
将接收到所述数据包的端口分类为第一虚拟局域网的组成部分；
重新分析所述数据包并执行以下操作中的一种操作：
如果所述数据包包含普通的消息认证码目的地地址，则将所述数据包的副本注入到作为所述第一虚拟局域网的组成部分的第一组预选端口；或者
如果所述数据包包含特殊的消息认证码目的地地址，则将与所述第一虚拟局域网相关联的第一虚拟局域网标识符重新映射为与第二虚拟局域网相关联的第二虚拟局域网标识符，并随后将所述数据包的副本注入到作为所述第二虚拟局域网的组成部分的第二组预选端口。
2.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述数据包从入口站发出。
3.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述第一组预选端口连接到：
至少一个入口站；
至少一个出口服务器；
至少一个数据存储服务器；和/或
至少一个另外的网络节点。
4.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述第二组预选端口连接到：
至少一个出口服务器；和/或
至少一个另外的网络节点。
5.一种用于实现高可用性虚拟局域网的方法，所述方法包括步骤：
接收数据包；
对所述数据包进行分析并将与所述接收到的数据包相关联的端口分类为第一虚拟局域网的组成部分；
重新分析所述数据包并执行以下步骤中的一个步骤：
如果所述数据包包含普通的消息认证码目的地地址，则将所述数据包的副本注入到作为所述第一虚拟局域网的组成部分的第一组预选端口；或者
如果所述数据包包含特殊的消息认证码目的地地址，则将与所述第一虚拟局域网相关联的第一虚拟局域网标识符重新映射为与第二虚拟局域网相关联的第二虚拟局域网标识符，并随后将所述数据包的副本注入到作为所述第二虚拟局域网的组成部分的第二组预选端口。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述数据包从入口站发出。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一组预选端口连接到：
至少一个入口站；
至少一个出口服务器；
至少一个数据存储服务器；和/或
至少一个网络节点。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二组预选端口连接到：
至少一个出口服务器；和/或
至少一个网络节点。
9.一种桥接网络，包括：
第一网络节点，其包括第一内容可寻址存储器、第一处理器和第一组端口；以及
第二网络节点，其包括第二内容可寻址存储器、第二处理器和第二组端口，其中所述第一网络节点经由交换机间端口连接到所述第二网络节点，并且其中所述第一内容可寻址存储器/所述第一处理器和所述第二内容可寻址存储器/所述第二处理器均执行以下操作：
对在其端口中的一个端口上接收到的数据包进行分析；
将接收到所述数据包的端口分类为第一虚拟局域网的组成部分；
重新分析所述数据包并执行以下操作中的一种操作：
如果所述数据包包含普通的消息认证码目的地地址，则将所述数据包的副本注入到作为所述第一虚拟局域网的组成部分的第一组预选端口；或者
如果所述数据包包含特殊的消息认证码目的地地址，则将与所述第一虚拟局域网相关联的第一虚拟局域网标识符重新映射为与第二虚拟局域网相关联的第二虚拟局域网标识符，并随后将所述数据包的副本注入到作为所述第二虚拟局域网的组成部分的第二组预选端口。
10.根据权利要求9所述的桥接网络，其中所述第一组预选端口包括：
至少一个入口端口；
至少一个出口端口；
至少一个数据存储服务器端口；和/或
所述交换机间端口。
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