CN1960281B - 具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统及其传输方法 - Google Patents

Abstract

具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，包括一或多个虚拟线卡(2)，主控交换机(1)，其特征在于所述的主控交换机(1)与一或多个虚拟线卡(2)远程连接，且主控交换机(1)中的高级功能性专用芯片(11)具有功能处理引擎(111)。通过本发明，可以通过一个主控交换机(1)管理多个虚拟线卡(2)，而无需通过网络、复杂的协议来进行管理，降低了复杂度；同时，虚拟线卡(2)主要完成物理传输功能，只要对主控交换机(1)进行升级即可完成对整个网络系统的升级，节省了大量的成本。本发明不仅提高了网络管理的效率，也使得网络系统更加可靠，提高了网络系统的安全性。同时，本发明也提供了与具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统相适应的传输方法。

Description

具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统及其传输方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其是用于网络管理的虚拟网络交换系统以及相应的控制数据传输的方法。

背景技术

对于网络管理而言，通常采用本地服务器端与远程客户端两端均予以管理的工作方式，例如那些基于SNMP(Simple Network ManagementProtocol)的系统。但对于电信级的大系统或超大系统来说，上述方式使得管理软件庞大、复杂度极高，例如要将整个系统分为前台、后台和数据库等部分分别进行管理，一方面难于管理，另一方面也会造成系统极不稳定。设备商不得不花大量的人力物力来开发集中统一管理软件，而营运商不但要买入设备，而且要花高价买入管理软件系统及相应支撑设备。

不仅如此，如果希望将上述网络进行升级，如增加某一种功能或提高性能，例如具有极大应用潜力的IPV6功能，则需要在全网络范围内升级网络设备及管理软件，对网络营运商来说无疑是对整个网络的全面更新换代，必然造成大量的投资浪费。而且这种升级工作的工作量及难度随网络网点的增长呈线性增长。

而且，从网络安全的角度讲，各子系统均承担一定的管理功能、控制功能会降低系统的安全级别。

此外，作为一个网络交换系统的重用组成部分的网络管理设备，由于其内部的专用芯片的端口数目是有限的，因此，这决定了该网络管理设备所能连接并管理的用户设备的数目与专用芯片的端口数目相适应，从而限制了该网络管理设备所能管理的用户设备的数目。

发明内容

为了对网络系统方便地进行管理，并有效地降低其成本，提高整个网络系统的安全级别和稳定性，本发明提供一种可以有效对网络系统进行管理的虚拟网络交换系统以及相应的传输控制数据的处理方法。

同时，本发明提供的虚拟网络交换系统也扩展了该网络交换系统所能管理的用户设备的数目。

具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其包括：主控交换机，包括一个或多个高级功能性专用芯片，多个内部存储设备；一个或多个虚拟线卡(Virtual Line-card)，也可以称为受控交换机，其是低级功能芯片；其特征在于，所述的主控交换机与一个或多个虚拟线卡远程连接，且所述的高级功能性专用芯片具有功能处理引擎，内部存储设备存放相应的功能配置信息。

上述主控交换机接收由虚拟线卡传送来的控制请求，进行相应的处理，并将相应的控制命令返回给虚拟线卡。

上述主控交换机是以一个独立的设备的形式存在的。

上述主控交换机可以一个盒子的形式存在。

上述主控交换机也可以与其他设备共同存在，并一起形成一个集成的设备。

上述功能处理引擎对于来自虚拟线卡的数据包进行处理，将该等数据包中的虚电路标识信息与数据部分分离，从而使被处理后的数据包可以进一步被高级功能性专用芯片所处理，上述虚电路标识信息中的VID域包含所述虚拟线卡的下行端口的编号信息，即所述下行端口被分配的PVID(Port VLAN ID，虚拟局域网端口编号)；同时，上述功能处理引擎也将高级功能性专用芯片将要发送给虚拟线卡的数据包进行处理，将包含上述虚拟线卡的下行端口的编号信息的虚电路标识信息增加到待传输数据包内，形成新的数据包，使得该等新的数据包可以被虚拟线卡所接收。

上述PVID是在本发明所述的系统中，主控交换机为了对虚拟线卡的下行端口进行识别而对该等下行端口所分配的一个虚拟的端口编号，下行端口一旦被分配了PVID后，在虚拟线卡向主控交换机发送数据包之前，该PVID的值将与其他数据内容一起形成虚电路标识信息的VID域，而该虚电路标识信息将增加到上述待传输数据包内的，并进而形成新的数据包。同样，上述主控交换机所接收到的来自于虚拟线卡的数据包中的虚电路标识信息中的VID域中也包括上述虚拟线卡的下行端口的编号信息，即PVID。

上述存储于内部存储设备内的功能配置信息使得高级功能性专用芯片可以完成相应的各种功能。

上述虚拟线卡与主控交换机之间远程连接形成一个独立的虚电路，在两者之间构建点对点连接，从而每个虚拟线卡与主控交换机均建立各自独立的点对点连接，该等连接不与第三方进行通讯。

为了构建安全的虚电路，上述虚拟线卡与主控交换机之间的连接采用安全的网络协议，可以是802.1ad协议、RFC 3985 PWE3协议，也可以隧道(tunnel)协议，当然，也可以是将来设定的更加安全、快捷的网络协议。

上述网络协议还可以是用户自定义的网络协议。

上述多个虚拟线卡可以分别采用不同的网络协议与主控交换机相连接，并分别与主控交换机构成各自独立的虚电路。

上述虚拟线卡是以一个独立的设备的形式存在的。

上述虚拟线卡可以一个盒子的形式存在。

上述虚拟线卡也可以与其他设备共同存在，并一起形成一个集成的设备。

上述虚拟线卡的一个或多个端口通过上述虚电路与主控交换机相连接，该等端口称为上行端口(up link port)，上述虚拟线卡的其他端口，称为下行端口(down link port)，该等下行端口在需要时用于连接用户设备。

为了顺利地通过上述虚电路进行传输从而到达目标设备，从上述虚拟线卡发往主控交换机的控制请求或者从主控交换机发往虚拟线卡的控制命令都必须进行相应的处理以符合上述虚电路所基于的协议。

为此，在对上述控制请求进行传输之前，上述虚拟线卡在该数据包中增加了包含VID域的虚电路标识信息，形成新的数据包，并将新的数据包通过上述虚电路传输给上述主控交换机。如前所述，该VID域包含所述虚拟线卡的下行端口的编号信息，即PVID。

相应地，上述高级功能性专用芯片中的功能处理引擎负责对经过虚电路传输来的控制请求，即一数据包，进行处理，使该控制请求中被增加的虚电路标识信息被去除，从而使得该控制请求恢复为原始数据包并可以被高级功能性专用芯片进行进一步处理。

同样，在上述高级功能性专用芯片对于将要传输给虚拟线卡的控制命令，即一数据包，通过虚电路传输给虚拟线卡之前，也将包含上述虚拟线卡的下行端口的编号信息的虚电路标识信息增加到该控制命令中，形成新的数据包。相应地，上述虚拟线卡在接收到上述新的数据包后，也将上述虚电路标识信息从原始数据包中去除，恢复原控制命令，并将该等控制命令传输给上述虚电路标识信息的VID域的内容所指明的虚拟线卡的下行端口连接的用户设备。

上述虚电路标识信息中的VID域所包含的下行端口的编号信息，即PVID，使得虚拟线卡的下行端口充当了主控交换机的远程端口，即如果把主控交换机与虚拟线卡看作一个整体，那么PVID就使得虚拟线卡的下行端口相当于主控交换机的“物理端口”。对于一个主控交换机而言，其统一管理与其相连接的所有虚拟线卡的PVID，即该等PVID是唯一的。这种机制保证主控交换机传输给虚拟线卡的控制命令恰恰传输给该PVID标识的虚拟线卡的下行端口所连接的用户设备。

关于增加、去除虚电路标识信息等内容，在申请人提交的“具有端口扩展能力的交换机系统及实现端口扩展的方法”申请中作了更为类似内容的具体的介绍，本领域的技术人员可以参考“具有端口扩展能力的交换机系统及实现端口扩展的方法”申请中的内容理解上述发明内容。

为了对上述PVID进行管理，实际上也是对整个网络系统进行集中管理，本发明还提供了简单的管理协议和管理命令，通过虚拟线卡发出注册请求、主控交换机回应注册请求来统一分配PVID；通过虚拟线卡发出注销请求来实现虚拟线卡与主控交换机连接关系的终止；通过主控交换机发出改变PVID的命令来改变虚拟线卡的某个下行端口对应的PVID；通过主控交换机发出维护信息、虚拟线卡回应维护信息来确认虚拟线卡是否处于正常的工作状态。

上述用户设备可以是最终用户使用的设备，也可以是使得最终用户设备接入虚拟线卡的中间设备。在用户设备是中间设备时，最终用户使用的设备通过该等中间设备与虚拟线卡相连接，且该等中间设备应具备路由转换的功能。

本发明提供的在虚拟线卡与主控交换机之间传输控制请求和控制命令的传输方法，包括将控制请求从虚拟线卡传送给上述主控交换机的传输方法，称为上行方法，以及将控制命令从主控交换机传送给虚拟线卡的传输方法，称为下行方法。其中，上行方法包括如下步骤：

与上述虚拟线卡的下行端口相连接的用户设备将需要主控交换机处理的控制请求通过该下行端口传输给上述虚拟线卡；

上述虚拟线卡将虚电路标识信息增加到上述控制请求内，即该数据包内，形成新的数据包，并将新的数据包通过上述虚拟线卡的上行端口送出上述虚拟线卡；

上述新的数据包，即增加了虚电路标识信息的控制请求，通过虚电路传送至虚电路另一端的主控交换机；

上述主控交换机中的功能处理引擎将接收到的控制请求，即上述增加了虚电路标识信息的数据包中包含的虚电路标识信息与原始控制请求分离；

上述主控交换机中的高级功能性专用芯片的处理单元对上述原始控制请求进行处理。

其中，下行方法包括如下步骤：

上述主控交换机中的功能处理引擎将需要传送给用户设备的控制命令和该用户设备对应的上述虚拟线卡的下行端口编号信息进行处理，使得包含上述下行端口编号信息的虚电路标识信息增加到该等待传输控制命令中，形成新的控制命令；

上述新的控制命令被发送出主控交换机，并经过虚电路被传送至虚电路另一端的虚拟线卡；

上述虚拟线卡将上述新的控制命令中的虚电路标识信息与原始控制命令相分离；

上述原始控制命令经过上述虚电路标识信息中包含的虚拟线卡的下行端口编号对应的下行端口发送给与该下行端口相连接的用户设备。

在上述上行方法和下行方法的步骤中，所述的虚拟线卡的下行端口编号信息存在于虚电路标识信息中的VID域中。

上述主控交换机产生的将要传送给虚拟线卡并进而传送给与虚拟线卡相连接的用户设备的待传输控制命令，是基于对接收到的来自于与虚拟线卡相连接的用户设备发出的控制请求的处理而产生的相应的处理结果。此时，上述主控交换机形成的将要发送给虚拟线卡的控制命令中所包含的虚电路标识信息中包含的虚拟线卡的下行端口信息是与主控交换机所处理的来自于虚拟线卡的控制请求中包含的下行端口信息相对应的。

上述主控交换机产生的将要传送给虚拟线卡并进而传送给与虚拟线卡相连接的用户设备的待传输控制命令，是主控交换机根据自身对整个网络系统管理的需要而主动产生的命令。此时，上述主控交换机形成的将要发送给虚拟线卡的控制命令中所包含的虚电路标识信息中包含的虚拟线卡的下行端口信息是主控交换机根据对整个网络系统的管理需要而自行确定的。

从上述过程可以看出，为了让与虚拟线卡相连接的用户设备发出的控制请求可以被通过虚电路传输并被主控交换机所接收并识别、处理，而且要保证上述控制请求被处理后的结果，即相应的控制命令可以被传回给与虚拟线卡相连接的用户设备，则该等用户设备经过上述虚拟线卡的下行端口发出的控制请求必须被虚拟线卡加上虚电路标识信息后再通过虚电路予以传送。而该等虚电路标识信息系根据上述下行端口的编号信息并按照虚电路所基于的网络协议的规则形成的。

同样，为了保证主控交换机发送给虚拟线卡的控制命令可以被通过上述虚电路所传输，而且可以被虚拟线卡所接收并被虚拟线卡处理后正确地传输给该控制命令的目标设备，即某一用户设备，主控交换机也要对上述控制命令增加了包含上述虚拟线卡的下行端口的编号信息的虚电路标识信息后才通过虚电路予以传输。如上所述，上述虚拟线卡的下行端口的编号信息是存在于虚电路标识信息的VID域中的。

如上述步骤所述，上述对原控制命令增加虚电路标识信息的工作由主控交换机中的高级功能性专用芯片中的功能处理引擎完成。

这些内容，在申请人提交的“具有端口扩展能力的交换机系统及实现端口扩展的方法”申请中作了更为具体的介绍，本领域的技术人员可以参考该“具有端口扩展能力的交换机系统及实现端口扩展的方法”申请中的内容理解上述发明内容。

相应地，在虚拟线卡通过虚电路接收到主控交换机传输来的控制命令后，为了正确地将控制命令传输给用户设备，其必须将上述控制命令中包含的虚电路标识信息与原始控制命令相分离；同样，主控交换机接收到虚拟线卡传送来的控制命令后也要进行类似的处理。

上述虚电路所基于的网络协议是一种安全的网络协议，可以是IEEE802.1ad协议、RFC 3985 PWE3协议，也可以隧道(tunnel)协议，当然，也可以是将来设定的更加安全、快捷的网络协议。上述网络协议还可以是用户自定义的网络协议。

在上述多个虚拟线卡与主控交换机之间存在着多个虚电路时，该等多个虚电路所基于的网络协议可以采用不同的网络协议。

通过上述发明内容，在网络系统中可以在本地的主控交换机上运行所有的管理软件并管理全部的虚拟线卡，而无需通过网络、复杂的协议来进行管理，这样的管理方式简单有效，软件复杂度大大降低，也避免管理远程系统及调试带来的差旅及人力等费用；同时，由于虚拟线卡主要完成物理传输功能，在对网络系统进行升级时，主要对主控交换机进行升级即可，从而节省了成本了，提高了升级效率；相应地，集中在主控交换机上进行网络管理，避免了传统网络中分别管理、配置的缺陷，使得网络系统更加可靠；而且，采用本发明提供的主控交换机的网络系统不需要在网络上传输配置信息和管理数据，也提高了网络系统的安全性。

同时，与“具有端口扩展能力的交换机系统及实现端口扩展的方法”申请文件具有相同的优点，即本发明提供的设备在不增加系统成本的前提下扩展了网络交换系统可以管理的用户设备数目。

附图说明

图1是本系统的网络连接示意图。

图2a是在一个实施例中从用户设备发出的控制请求的数据格式示意图。

图2b是图2a所示的控制请求经过虚拟线卡处理后发送出虚拟线卡时该控制请求的数据格式示意图。

图3a是在一个实施例中虚拟线卡向主控交换机发出的注册请求。

图3a′是在一个实施例中主控交换机向虚拟线卡发出的注册请求回应信息。

图3b是在一个实施例中虚拟线卡向主控交换机发出的注销请求。

图3c是在一个实施例中主控交换机向虚拟线卡发出的变更PVID的命令信息。

图3d′是在一个实施例中主控交换机向虚拟线卡发出的询问维持状态的信息。

图3d是在一个实施例中虚拟线卡向主控交换机发出的答复维持状态的信息。

图4是本发明的一个实施例的虚拟线卡与主控交换机所建立的虚电路的示意图。

图5是本发明的一个实施例的虚拟线卡与主控交换机所建立的虚电路的示意图。

图6是本发明的一个实施例的虚拟线卡与主控交换机所建立的虚电路的示意图。

图7是本发明在电信系统中的具体应用的示意图。

图8是本发明在银行管理系统中的具体应用的示意图。

图9是本发明在大型连锁收费系统中的具体应用的示意图。

标号说明

1、主控交换机

11高级功能性专用芯片

111功能处理引擎    112内部存储设备

1′总局程控机      1″总行路由器    1″′总店控制设备

2、虚拟线卡

21低级功能芯片

211下行端口      212上行端口

2′分局程控机    2″分行路由器    2″′分店接入设备

3、虚电路

4、用户设备

41用户电话机    42企业程控机    43ATM机

44存储设备      45支行路由器    46VIP用户终端设备

47收银机        48POS机         49存储设备

5X、控制请求或控制命令等数据包的数据域

51源地址域    52目标地址域    53负载域

54IEEE802.1Q网络协议的标识信息    56虚电路标识信息

6X、管理请求、管理命令等的数据域

61操作码域      62识别码域    63下行端口数量域

64名称长度域    65名称域      66PVID域

67端口编号域    68变更后PVID域

7X、网络服务设备

71网络服务商VLAN网桥

711端口

72网络服务提供者端设备    73网络服务客户端设备

74网络服务提供者端设备    75网络服务客户端设备

具体实施方式

参考图1，是本系统的网络连接系统示意图。主控交换机1通过虚电路3与多个虚拟线卡2相连接，且上述虚电路是基于网络的。其中，主控交换机1包括1个或多个高级功能性专用芯片11，专用芯片11又包括功能处理引擎111与多个内部存储设备112。虚拟线卡2是低级功能芯片21，其下行端口211连接各种用户设备4，上行端口212用于通过虚电路3与主控交换机1相连接。

在上述图1中，虚拟线卡2可以是高级功能性专用芯片，但作为仅用于数据传输的虚拟线卡而言并不需要高级功能性专用芯片的功能，因此，一般而言，采用低级功能芯片就足以满足系统的需求。

在本发明的第一实施例中，其组成结构如图1所示。用户设备4将待传输给主控交换机的控制请求通过与其连接的虚拟线卡2的下行端口211发送给虚拟线卡，虚拟线卡将包含该下行端口211编号信息的虚电路标识信息增加到该控制请求中，形成一个新的数据包，并将该新的数据包通过虚电路3传送给主控交换机1，主控交换机1的功能处理引擎111对接收到的数据包进行处理，将该数据包中包含的虚电路标识信息与原始控制请求相分离，并进一步对原始控制请求进行处理。通过图1所示的结构，用户设备的控制请求就可以被主控交换机1中的高级功能性专用芯片11所处理。

同样，主控交换机1中的高级功能性专用芯片11形成待传输的控制命令，并由主控交换机1中的高级功能性专用芯片11功能处理引擎111将一个虚拟线卡的一个下行端口的编号信息以及其他信息按照虚电路所基于的网络协议的规则生成虚电路标识信息，并将该等虚电路标识信息增加到上述控制命令中，形成一个新的数据包。该新的数据包被通过虚电路3传输给虚拟线卡2，同样，虚拟线卡2将接收到的数据包中的虚电路标识信息与原始控制命令相分离，并将原始控制命令通过虚电路标识信息中的VID域的内容指明的虚拟线卡的下行端口发送给与该下行端口相连接的用户设备4。

上述形成待传输的控制命令是由主控交换机1中的高级功能性专用芯片11中的其他处理单元完成的，该等单元是一个或多个处理单元，并对上述原始控制命令进行常规处理，而这些常规处理与普通的用于控制功能的交换机或其他控制设备所对控制请求进行的处理是相同的，本领域的技术人员对此是熟悉的并可以理解和实现。

图1中尽管只画出了1个高级功能性专用芯片，但其代表1个或多个高级功能性专用芯片。在主控交换机具有多个高级功能性专用芯片11时，各虚拟线卡2分别与一个高级功能性专用芯片11建立虚电路，彼此独立地进行通讯。通过上述发明内容以及以下实施例的描述，本领域的技术人员可以实现主控交换机具有多个高级功能性专用芯片的结构。

在本实施例中，用户设备4是某一个超市所使用的收银机。而用户设备并不局限于该等设备。概括地说，需要接受主控交换机1的控制命令的其他网络设备都可以成为本发明中所述的用户设备4。在与本实施例相类似的其它实施例中，用户设备4可以是某银行的支行的路由器，也可以是一台ATM机；在其他实施例中，还可以是一部电话机，也可以是一台多功能程控交换机。

参考图2a、2b，其描述了在上述第一实施例中控制请求的数据格式的变化过程。参考图2a，这是本实施例中用户设备4将要发送给虚拟线卡2并最终将由主控交换机1处理的控制请求，即原始控制请求的数据格式。从逻辑上看，其包括4部分，分别是源地址(SA，Source Address)域51、目标地址(DA，Destination Address)域52、负载(Payload)域53以及域54，其中域54是IEEE802.1Q网络协议的标识信息。

参考图2b，在本实施例中，上述原始控制请求被增加了虚电路标识信息，且该等标识信息为4字节。在本实施例中，上述虚电路3是基于IEEE802.1ad网络协议的，此时，上述虚电路标识信息56包括两部分：“0x9100”以及“y”。其中，“0x9100”共两字节，是为符合IEEE802.1adVLAN网络协议的标准而设，“y”共两字节，其具体代表PVID的值。在本实施例中，原始控制请求通过第3个下行端口向虚拟线卡2传输的，而主控交换机将上述第3个下行端口分配的PVID为9，因此，上述“v”的值即为“9”。

经过上述对原始控制请求的处理后，由于新形成的数据包符合虚电路3所基于IEEE802.1ad网络协议，因此，该新的数据包就可以按照本实施例上述描述的过程通过虚电路被传送到主控交换机1。

而主控交换机1接收到上述新的数据包后，也按照本实施例上述描述的过程将虚电路标识信息与原始控制请求相分离，并对原始控制请求进行相应的常规处理。在这个分离的过程中，新的数据包的数据格式，类似图2b所示，又恢复为原始控制请求的格式，类似图2a所示，在本实施例中未详细画出，但本领域的技术人员结合上述描述以及图2a、图2b可以理解并实现。

实际上，从上述数据格式可以看出，上述虚电路标识信息中的VID域所包含虚拟线卡2的下行端口信息，即PVID，使得虚拟线卡2的下行端口211具有了主控交换机1中的高级功能性专用芯片11的物理端口的功能，即相当于虚拟线卡2的下行端口211直接与高级功能性专用芯片11相连接，成为了高级功能性专用芯片11的虚拟物理端口。而用户设备4通过与上述下行端口211相连接，也就相当于直接与高级功能性专用芯片11相连接。

不仅如此，从上述实施例可以看出，上述结构和过程使得主控交换机中的高级功能性专用芯片11的1个物理端口可以通过虚电路3与虚拟线卡2的1个上行端口212相连接，而虚拟线卡2具备多个下行端口211，该等多个下行端口211都可以通过上述上行端口212与高级功能性专用芯片11通讯，也就相当于高级功能性专用芯片11的1个物理端口扩展成了上述下行端口212个数量的“虚拟端口”，这就构成了对高级功能性专用芯片11物理端口的扩展。

关于这一个技术问题的解决和技术效果，在申请人提交的“具有端口扩展能力的交换机系统及实现端口扩展的方法”申请中作了更为具体的介绍，本领域的技术人员可以参考该申请中的内容理解上述发明内容。

参考图3a、3a′、3b、3c、3d、3d′，其共同描述了在本发明的第二个实施例中分配PVID、改变PVID、注销PVID、维持PVID的具体过程。

参考图3a，3a′，其描述了本实施例中主控交换机1向虚拟线卡2分配PVID的过程，具体又包括虚拟线卡2向主控交换机1发出注册请求以及主控交换机1向虚拟线卡2分配PVID两个过程。参考图3a，在虚拟线卡2通过虚电路连接到主控交换机1后，虚拟线卡2需要主控交换机1向其下行端口分配PVID。在本实施例中，主控交换机1是欧尚超市总店的交换机，虚拟线卡2是欧尚超市A分店的一个交换机，其具有4个下行端口211，分别连有三台收银机以及一台银行的POS机，且本实施例所在的网络系统确定该欧尚超市A分店的识别码为0203。虚拟线卡2，即上述欧尚超市A分店的交换机，首先向主控交换机1，即欧尚超市总店的交换机发出注册请求，如图3a所示。该注册请求至少包括5个数据域，即操作码域61，其值为“1”，代表该请求的类型，即注册请求；识别码域62，其值为“0203”，代表虚拟线卡2的识别码，通过该识别码可以唯一确认虚拟线卡；下行端口数量域63，其值为“4”，代表虚拟线卡的可用下行端口的数量，即表明该欧尚超市A分店的上述交换机具有4个可用的下行端口；名称长度域64，其值为“2”，代表虚拟线卡的名称的长度，即2个字节；名称域65，其值为“欧A”，代表虚拟线卡的名称，即欧尚超市A分店。

在系统的实际实现中，上述各数据域中的值都采用16进制，而为了清楚地表明数据内容，在上述实施例用10进制予以表示。下面的描述相类似。

上述如图3a所示的注册请求信息通过虚电路发送给主控交换机1后，主控交换机根据PVID的分配情况对该注册请求进行回应，并发送回应信息如图3a′所示。其至少包括4个数据域，分别为：即操作码域61，其值为“1”，代表该请求的类型，即注册请求；虚拟线卡识别码域62，其值为“0203”，代表虚拟线卡2的识别码，通过该识别码可以唯一确认虚拟线卡；下行端口数量域63，其值为“4”，代表虚拟线卡的可用下行端口的数量，即表明该欧尚超市A分店的上述交换机具有4个可用的下行端口；名称长度域64，其值为“2”，代表虚拟线卡的名称的长度，即2个字节；名称域65，其值为“欧A”，代表虚拟线卡的名称，即欧尚超市A分店；下行端口数量域63，其值为“4”，与图3a中的域63的含义相同；PVID域65，其值为“1 5 3 9”，是对该虚拟线卡的4个下行端口分配的PVID，依次分别是1、5、3、9，每个PVID均为2字节，所以在本实施例中，PVID域66共8字节，但在其他实施例中，虚拟线卡2有6个下行端口需要被分配PVID，则在该等其他实施例中，相应的PVID域66即为12字节。

参考图3b，其描述了在本实施例中虚拟线卡2从主控交换机1所管理的网络系统中退出时进行注销的过程。此时，虚拟线卡2向主控交换机1发出注销请求，该请求的数据格式如图3b所示。该注销请求至少包括2个数据域，即操作码域61，其值为“2”，代表该请求的类型，即注销请求，与图3a、3a′所示内容有所区别；识别码域62，其值为“0203”，代表虚拟线卡2的识别码，通过该识别码可以唯一确认虚拟线卡，即欧尚超市A分店。主控交换机1收到上述请求后，就可以对该虚拟线卡予以注销，并对该虚拟线卡所分配的PVID予以回收，从而该虚拟线卡退出相应的网络系统。

参考图3c，其描述了在本实施例中主控交换机1变更虚拟线卡2一下行端口所分配的PVID的过程。此时，主控交换机1向虚拟线卡2发出变更PVID的命令，该请求的数据格式如图3c所示。该变更命令至少包括4个数据域，即操作码域61，其值为“3”，代表该请求的类型，即变更命令，与图3a、3a′、3b所示内容有所区别；识别码域62，其值为“0203”，代表虚拟线卡2的识别码，通过该识别码可以唯一确认虚拟线卡，即欧尚超市A分店；端口编号域67，其值为“2”，代表虚拟线卡的第2个下行端口；变更后PVID域68，其值为“8”，代表该虚拟线卡的第2个下行端口所对应的PVID被变更为“8”。通过上述变更命令，主控交换机1可以对其所管理的虚拟线卡2的所有下行端口所分配的PVID进行变更，从而方便地实现对虚拟线卡2的管理。

图3d、3d′共同描述了本实施例中主控交换机1确认虚拟线卡是否处于正常工作状态的过程。此时，主控交换机1向虚拟线卡2发出询问虚拟线卡维持状态的请求，该请求的数据格式如图3d所示。该请求包括2个数据域，即操作码域61，其值为“4”，代表该请求的类型，即询问维持状态请求；识别码域62，其值为“0203”，代表虚拟线卡2的识别码，通过该识别码可以唯一确认虚拟线卡，即欧尚超市A分店。

虚拟线卡2接收到上述询问请求后，即向主控交换机1发出答复维持状态的信息，该信息的数据格式如图3d′所示。该请求包括2个数据域，即操作码域61，其值为“4”，代表该请求的类型，即询问维持状态请求；识别码域62，其值为“0203”，代表虚拟线卡2的识别码，通过该识别码可以唯一确认虚拟线卡，即欧尚超市A分店。

通过图3d、3d′所示的一问、一答，主控交换机就可以获知虚拟线卡2是否处于正常的工作状态。显然，如果主控交换机在预设的反馈时间内没有收到虚拟线卡2的答复信息，则认为该虚拟线卡2的工作状态不正常。

通过图3a、3a′、3b、3c、3d、3d′所示的实施例，主控交换机1就可以对其所管理的网络系统内的所有虚拟线卡2进行管理，本领域的技术人员可以通过本实施例的描述并结合现有技术采用类似的方式实现本发明所述内容。

由于虚电路3可以基于不同的网络协议实现，因此，本发明也就可以不同的实施例来实现。下面详细描述。

参考图4，其描述了本发明的第三个实施例，在该实施例中，主控交换机1与虚拟线卡之间的虚电路3是基于IEEE802.1ad协议构建的。主控交换机1的端口与网络服务商VLAN网桥71的端口711相连接，同样，虚拟线卡2的上行端口亦与网络服务商VLAN网桥71的端口711相连接，而主控交换机1所连接的网络服务商VLAN网桥71与虚拟线卡2所连接的网络服务商VLAN网桥71之间按照IEEE802.1ad协议的标准建立了虚电路3。再参考图1，图4所示的虚电路3使得虚拟线卡2的上行端口相当于与主控交换机1的端口直接相连接。

参考图5，其描述了本发明的第四个实施例，在该实施例中，主控交换机1与虚拟线卡之间的虚电路3是基于RFC 3985 PWE3协议构建的。主控交换机1的端口与网络服务客户端73设备相连接，该网络服务客户端73设备与网络服务提供者端72设备通过接入电路(AC，Access Circuit)相连接；同样，虚拟线卡2的上行端口亦与网络服务客户端73设备相连接，该网络服务客户端73设备亦与网络服务提供者端72设备通过接入电路相连接；而主控交换机1一侧的网络服务提供者端72设备与虚拟线卡2一侧的网络服务提供者端72设备之间按照RFC 3985 PWE3协议的标准建立了虚电路3，即图5中所示的伪线(Pseudo Wire)。再参考图1，图5所示的虚电路3使得虚拟线卡2的上行端口相当于与主控交换机1的端口直接相连接。

参考图6，其描述了本发明的第五个实施例，在该实施例中，主控交换机1与虚拟线卡之间的虚电路3是基于隧道协议构建的。本实施例的结构基本与图5所示的实施例相同，不同之处在于网络服务提供者端74设备与虚拟线卡2一侧的网络服务提供者端74设备之间按照隧道协议的标准建立了虚电路3。

关于上述第三个、第四个、第五个实施例的具体运作过程以及主控交换机等设备的组成并没有具体描述，但通过图1、图2、图3a、3a′、3b、3c、3d、3d′所示的实施例以及相关的描述本领域的技术人员结合现有技术可以实现上述第三个、第四个、第五个实施例。

关于图4、图5、图6所描述的三个协议，实施者可以参考该等协议标准的公开文档予以相应地配置、实施，在此不赘述。

在上述三个实施例的基础上，还可以有类似的其他实施例中。在该等其他实施例中，所述的不同的虚拟线卡2与主控交换机1之间建立的多个虚电路3基于不同的网络协议实现。由于各虚电路之间都是独立的，因此，在网络提供服务商支持多种协议的情况下，各虚电路之间是可以采用不同的网络协议来建立的。在一个类似的实施例中，一个主控交换机1管理8个虚拟线卡2，前3个虚拟线卡2与主控交换机1之间的虚电路基于图4所示的实施例建立，而其余5个虚拟线卡2与主控交换机1之间的虚电路基于图5所示的实施例建立。基于图4、图5、图6所描述的实施例，本领域的技术人员可以实现基于不同网络协议建立不同虚电路的实施例。

若不同的虚电路采用不同的网络协议建立，那么相应的主控交换机1、虚拟线卡2以及相应的网络接入设备均应对这些网络协议同时支持。

参考图4、图5、图6所描述的实施例，在其他实施例中还可以采用用户自定义的网路协议来建立虚电路。基于上述实施例的描述本领域的技术人员可以实现类似的实施例。

参考图7，其描述了本发明的第六个实施例，即本发明在电信系统中的具体应用。在本实施例中，某市总局通过总局程控机1′来集中管理各分局程控机2′，从而完成对整个系统的管理。在本实施例中，共有A～X分局，相应地有A～X个分局程控机2′，各分局程控机2′与总局程控机1′通过虚电路连接，该等虚电路基于IEEE802.1ad协议建立。用户电话机41与A分局程控机2′的下行端口211′连接，该下行端口被分配的PVID为“3”，企业程控机42与A分局程控机2′的另一个下行端口211′连接，该下行端口被分配的PVID为“11”。参考图1，图7中的总局程控机1′对应于图1中的主控交换机1；图7中的分局程控机2′对应于图1中的虚拟线卡2；图7中的用户电话机41、企业程控机42对应于图1中的用户设备4。

参考图7，用户电话机41是一个最终用户设备，而企业程控机42则是处于最终用户设备与分局程控机之间的中间设备，企业程控机42可以连接多个最终用户设备并对这些最终用户设备进行简单的管理、进行数据的转发等，但图7中并未画出与企业程控机42相连接的其他最终用户设备。在存在企业程控机42的情况下，尽管实际上分局程控机的一个下行端口实际上连接了多个最终用户设备，但由于企业程控机42本身的交换功能，则使得这些最终用户设备均可以正常地在本系统中运作。

类似地，参考图8，其描述了本发明的第七个实施例，即本发明在银行管理系统中的具体应用。在本实施例中，某大型银行的总行通过总行路由器(Router)1″来集中管理各分行路由器2″。在本实施例中，共有n个分行，相应地有1～n个分行路由器2″，各分行路由器2″与总行路由器1″通过虚电路连接，该等虚电路基于RFC 3985 PWE3协议建立。最终用户设备ATM机43与分行1路由器2″的下行端口211″连接，该下行端口被分配的PVID为“1”，存储设备44与分行1路由器2″的另一个下行端口211″连接，该下行端口被分配的PVID为“9”；中间设备支行路由器45与分行1路由器2″的另一个下行端口211″连接，该下行端口被分配的PVID为“10”，最终用户设备VIP用户终端46与分行1路由器2″的另一个下行端口211″连接，该下行端口被分配的PVID为“13”。参考图1，图8中的总行路由器1″对应于图1中的主控交换机1；图8中的分行路由器2″对应于图1中的虚拟线卡2；图8中的ATM机43、存储设备44、支行路由器45、VIP用户终端46对应于图1中的用户设备4。

与图7所示的实施例相类似，图8中所示的支行路由器45是一个中间设备，其作用与运作方式与图7所示的中间设备42类似，本领域的技术人员参照对图7的描述可以理解，在此不赘述。

通过图8所示的实施例，在该大型银行内，其就可以集中对各分行的系统、设备进行管理，而不在需要在各分行所在地开展大量的管理工作。例如，其可以主动将置于分行1下的存储设备44内的数据进行备份，而不再需要人工上传等等，从而节省了人力成本。

类似地，参考图9，其描述了本发明的第八个实施例，即本发明在大型连锁收费系统中的具体应用。在本实施例中，某大型超市的总店通过总店控制设备1″′来集中管理各连锁分店接入设备2″′。在本实施例中，n个分店接入设备2″′与总店控制设备1″′通过虚电路连接，该等虚电路基于隧道协议建立。最终用户设备收银机47与分店接入设备2″′的下行端口211″′连接，该下行端口被分配的PVID为“2”，POS机48与分店接入设备2″′的另一个下行端口211″′连接，该下行端口被分配的PVID为“6”；存储设备49与分店接入设备2″′的另一个下行端口211″′连接，该下行端口被分配的PVID为“7”。参考图1，图9中的总店控制设备1″′对应于图1中的主控交换机1；图9中的分店接入设备2″′对应于图1中的虚拟线卡2；图9中的收银机47、POS机、存储设备49对应于图1中的用户设备4。

上述图7、图8、图9所述的实施例并未对系统的运行过程作具体的描述，实施者可以参考上述其他实施例的描述来实施图7、图8、图9所述的实施例。

尽管本发明已经以如上所述的优选实施例予以说明，但上述实施例并非用来限定本发明，任何对该领域熟悉的技术人员，根据本发明的设计思想、具体发明内容以及实施例的启示，应该可以各种改动和调整，而通过这些改动和调整所得到的新的内容应被本发明内容所涵盖。

Claims (29)

1.具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其包括：

一个或多个虚拟线卡(2)，也称为受控交换机，其是低级功能芯片(21)；

主控交换机(1)，接收由虚拟线卡(2)传送来的控制请求，将所述控制请求中包含的虚电路标识信息去除并进行相应的处理，也将控制命令增加虚电路标识信息后发送给虚拟线卡(2)，其包括一个或多个高级功能性专用芯片(11)，多个内部存储设备；

其特征在于：

所述的主控交换机(1)与一个或多个虚拟线卡(2)远程连接，且

所述的高级功能性专用芯片(11)具有功能处理引擎(111)，将来自虚拟线卡(2)的数据包中的虚电路标识信息与数据部分分离，该高级功能性专用芯片(11)也将其将要发送给虚拟线卡(2)的数据包增加上包含上述虚拟线卡(2)的下行端口编号信息的虚电路标识信息，形成新的数据包，且

内部存储设备存放相应的功能配置信息，使得高级功能性专用芯片(11)可以完成相应的各种功能。

2.如权利要求1所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的主控交换机(1)与虚拟线卡(2)是通过虚电路进行远程连接的。

3.如权利要求2所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，不同的虚拟线卡(2)与主控交换机(1)之间建立不同的虚电路，且所述不同的虚电路是彼此独立的。

4.如权利要求1或2或3所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述主控交换机(1)是一个独立的设备。

5.如权利要求4所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的独立的设备是一个盒子。

6.如权利要求1或2或3所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述主控交换机(1)与其他设备共存于一个更大的设备中。

7.如权利要求2或3所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述虚电路是基于IEEE802.1ad网络协议的。

8.如权利要求2或3所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述虚电路是基于RFC 3985 PWE3网络协议的。

9.如权利要求2或3所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述虚电路是基于隧道网络协议的。

10.如权利要求2或3所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述虚电路是基于用户自定义的网络协议的。

11.如权利要求3所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的在不同的虚拟线卡(2)与主控交换机(1)之间建立的虚电路是基于不同的网络协议的。

12.如权利要求1所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的虚电路标识信息符合虚电路所基于的网络协议且其中的VID域包含所述虚拟线卡(2)的下行端口(211)的编号信息，即所述下行端口被分配的PVID。

13.如权利要求12所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的PVID是唯一的。

14.如权利要求12所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的VID域内的信息使得用户设备(4)通过虚拟线卡(2)发出的控制请求可以被正确地传输给主控交换机(1)，也使得主控交换机(1)传输给虚拟线卡(2)的控制命令可以被正确地传输给与该下行端口(211)连接的用户设备(4)。

15.如权利要求1所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的虚拟线卡(2)的上行端口(212)与所述的主控交换机(1)的物理端口通过远程连接，虚拟线卡(2)的下行端口(211)在需要时与用户设备(4)相连接。

16.如权利要求1所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的虚拟线卡(2)的上行端口(212)与所述的主控交换机(1)的物理端口是通过虚电路进行远程连接的。

17.如权利要求15所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述用户设备(4)是最终用户设备。

18.如权利要求15所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述用户设备(4)是置于虚拟线卡(2)与最终用户设备之间的并连接两者的中间设备。

19.如权利要求1所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述虚拟线卡(2)是一个盒状的独立设备。

20.如权利要求1所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述虚拟线卡(2)与其他设备共存于一个更大的设备中。

21.如权利要求1所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的主控交换机(1)与虚拟线卡(2)之间运行一套管理协议，且该管理协议至少包括虚拟线卡(2)发出注册请求、主控交换机(1)回应注册请求来统一分配PVID的管理命令。

22.如权利要求21所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的管理协议还包括虚拟线卡(2)发出的注销请求，通过该请求虚拟线卡(2)实现与主控交换机(1)连接关系的终止。

23.如权利要求21或22所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的管理协议还包括主控交换机(1)发出的变更PVID的管理命令，以改变虚拟线卡(2)的某个下行端口对应的PVID。

24.如权利要求21或22或23所述的具有虚拟线卡的虚拟网络交换系统，其特征在于，所述的管理协议还包括主控交换机(1)发出维护信息、虚拟线卡(2)回应维护信息来确认虚拟线卡(2)是否处于正常的工作状态的管理命令。

25.在虚拟线卡(2)与主控交换机(1)之间传输控制请求和控制命令的传输方法，包括：

将控制请求从虚拟线卡(2)传送给主控交换机(1)的传输方法，称为上行方法，以及

将控制命令从主控交换机(1)传送给虚拟线卡(2)的传输方法，称为下行方法，

其特征在于，所述的上行方法包括如下步骤：

与所述虚拟线卡(2)的下行端口相连接的用户设备(4)将需要主控交换机(1)处理的控制请求通过该下行端口传输给所述虚拟线卡(2)，

所述虚拟线卡(2)将虚电路标识信息增加到上述控制请求内，即上述控制请求的数据包内，形成新的数据包，并将新的数据包通过所述虚拟线卡(2)的上行端口送出所述虚拟线卡(2)，

上述新的数据包，即增加了虚电路标识信息的控制请求，通过虚电路传送至虚电路另一端的主控交换机(1)，

所述主控交换机(1)中的功能处理引擎将接收到的控制请求，即上述增加了虚电路标识信息的数据包中包含的虚电路标识信息与原始控制请求分离，

所述主控交换机(1)中的高级功能性专用芯片的处理单元对上述原始控制请求进行处理；

所述的下行方法包括如下步骤：

所述主控交换机(1)中的功能处理引擎将需要传送给用户设备(4)的控制命令和该用户设备所连接的所述虚拟线卡(2)的下行端口的编号信息进行处理，使得包含所述虚拟线卡(2)的下行端口的编号信息的虚电路标识信息增加到待传输控制命令中，形成新的控制命令，

上述新的控制命令被发送出主控交换机(1)，并经过虚电路被传送至虚电路另一端的虚拟线卡(2)，

所述虚拟线卡(2)将上述新的控制命令中的虚电路标识信息与原始控制命令相分离，

上述原始控制命令经过上述虚电路标识信息中VID域的内容所指明的所述虚拟线卡(2)的下行端口发送给与该下行端口相连接的用户设备(4)。

26.如权利要求25所述的传输方法，其特征在于，所述的主控交换机(1)产生控制命令是基于主控交换机(1)对来自于与虚拟线卡(2)相连接的用户设备(4)发出的控制请求的处理结果而产生的。

27.如权利要求25所述的传输方法，其特征在于，所述的主控交换机(1)产生控制命令是主控交换机(1)根据自身对整个网络系统管理的需要而主动产生的命令。

28.如权利要求25所述的传输方法，其特征在于，所述的控制请求和控制命令都是通过虚电路传输的。

29.如权利要求28所述的传输方法，其特征在于，所述的虚电路存在多个，且所述多个虚电路是基于IEEE802.1ad协议、RFC 3985 PWE3协议或隧道协议中的一个或多个建立的。

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