WO2012088901A1

WO2012088901A1 - 一种虚拟局域网的分配方法以及相关装置

Info

Publication number: WO2012088901A1
Application number: PCT/CN2011/078706
Authority: WO
Inventors: 周道龙; 顾荣伟
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2012-07-05
Also published as: RU2013106261A; RU2530250C1; CN102055641A

Description

一种虚拟局域网的分配以及相关装置本申请要求于 2010年 12月 28日提交中国专利局、申请号为 201010609713. X、发明名称为 "一种虚拟局域网的分配方法以及相关装置"的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。技术领域本发明涉及通信领域，尤其涉及一种虚拟局域网的分配方法以及相关装置。背景技术虚拟局域网（VLAN， Virtual Local Area Network) 是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，或者说是更小的局域网，从而实现虚拟工作组的数据交换技术，主要应用于交换机和路由器中。

VLAN技术的出现，使得管理员可以根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个 VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的局域网有着相同的属性。由于它是从逻辑上划分，而不是从物理上划分，所以同一个 VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中，即这些工作站可以在不同物理网段。由 VLAN的特点可知，一个 VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他 VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。 VLAN除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。

VLAN最常用的划分方式是基于端口划分，该方式对从同一端口进入的无 VLAN标签的报文添加相同的 VLAN标签，在同一 VLAN内进行转发处理。该方式配置简单，适用于终端设备物理位置比较固定的组网环境。随着移动办公和无线接入的普及，终端设备不再通过固定端口接入设备，它可能本次使用端口 A接入网络，下次使用端口 B接入网络。如果端口 A和端口 B 的 VLAN配置不同，则终端设备第二次接入后就会被划分到另一 VLAN, 导致业务无法使用或无法使用原来 VLAN内的资源；如果端口 A和端口 B的 VLAN 配置相同，当端口 B被分配给别的终端设备时，又会引入访问安全的问题。

现有技术中，为了解决上述的终端设备移动问题，采用了按媒体访问控制（MAC， Media Access Control ) 地址划分 VLAN的方法，使得当终端设备的物理位置发生移动时，仍可沿用原来的籠标签。但是，这种方法的缺点是在初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个终端设备的话，则需要对每一个 MAC地址都匹配唯一 VLAN标签，工作量大，而且会导致交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个 VLAN组的成员，保存了许多用户的 MAC地址，查询起来相当不便。发明内容本发明实施例提供了一种虚拟局域网的分配方法以及相关装置，用于快速、灵活地完成大量终端设备的 VLAN分配。

本发明提供的虚拟局域网的分配方法，包括：获取终端设备的媒体访问控制 MAC地址；根据预置的提取规则提取 MAC地址中的前缀字段，所述前缀字段为 MAC地址中前 N 位的二进制字段，所述 N大于或等于 1，且小于 48 ; 根据所述前缀字段为所述终端设备分配相应的 VLAN标签。

本发明提供的虚拟局域网的分配装置，包括：获取单元，用于获取终端设备的媒体访问控制 MAC地址；提取单元，用于根据预置的提取规则提取所述 MAC地址中的前缀字段，所述前缀字段为所述 MAC地址中前 N位的二进制字段，所述 N大于或等于 1，且小于 48 ; 分配单元，用于根据所述前缀字段为所述终端设备分配相应的 VLAN标签。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：本发明通过提取 MAC地址中的前缀字段，根据该前缀字段为终端设备分配相应的 VLAN标签；若有多个前缀字段相同的终端设备需要分配 VLAN标签，则本发明就可以统一地为多个终端设备划分 VLAN, 使得这些含有相同前缀字段的终端设备具有同一个 VLA 标签，减小了交换机的负担，提高了分配查询的速度。附图说明图 1是本发明实施例 VLAN分配方法的一个流程示意图；

图 2是本发明实施例 VLAN分配方法的另一个流程示意图；

图 3是本发明实施例 VLAN分配方法的另一个流程示意图；

图 4是本发明实施例 VLAN分配装置的逻辑结构示意图。具体实肺式本发明实施例提供了一种虚拟局域网的分配方法以及相关装置，用于快速、灵活地完成大量终端设备的籠分配。

请参阅图 1，本发明虚拟局域网的分配方法的一个实施例包括：

101、获取终端设备的 MAC地址；

虚拟局域网 VLAN分配装置获取终端设备的 MAC地址。其中，所述虚拟局域网 VLAN 分配装置为具有二层功能的接入设备，例如，交换机，数字用户线路接入复用器（Digital Subscriber Line Access Multiplexer, DSLAM) ，具有二层功能的路由器等。

MAC地址是由生产厂家烧录入网卡的全球唯一的 48位（二进制）物理地址。 MAC 地址的 0至 23位为组织唯一标志符 (OUI, Organizationally Unique Identifier) ， 0UI是由电气禾口电子工程师协会（IEEE， Institute of Electrical and Electronics Engineers) 分配给各类组织的唯一标识符，用于识别局域网中的节点； MAC 地址的 24至 47位是由厂家自行分配的。

102、提取 MAC地址中的前缀字段；

VLAN分配装置根据预置的提取规则提取 MAC地址中的前缀字段，该前缀字段为 MAC 地址中前 N位的二进制字段， N大于或等于 1，且小于 48。

如果是同一个公司或厂商生产的终端设备，其 MAC地址的 0UI肯定是一致（即前 24 位相同）。如果该同一个公司或厂商生产的终端设备又是同一种类型的产品（如都是数字机顶盒），则 MAC地址的前缀部分相同的字段可能更长（即 N值越大）。

在进行终端设备的 VLAN分配时，管理员可以根据企业内各种终端设备的类型、数量以及分布等实际情况灵活地设定 N值，使得管理方便的同时，也能够尽可能多地获取到终端设备的信息。

具体提取前缀字段的方法在后续的实施例中详细描述。

103、分配 VLAN标签。

VLAN分配装置根据该前缀字段为该终端设备分配一个相应的 VLAN标签。

若是对首次该终端设备进行 VLAN标签的分配，则储存该前缀字段和相应的 VLAN标签，建立该前缀字段和相应 VLAN标签的映射关系。

各种类型的终端设备有着不同的业务应用需求，需要分配到相应的 VLAN内，获取到相应的网络资源，而相同类型的终端设备往往具有相同的前缀字段， VLAN分配装置可以根据前缀字段区分不同类型的终端设备，并且可以为多个相同类型的终端设备分配相同的 VLAN标签，避免了精确静态绑定 MAC地址和 VLAN—对一的关系而造成的数据量大且难以维护的问题。

本发明通过提取 MAC 地址中的前缀字段，根据该前缀字段为终端设备分配相应的 VLAN标签；若有多个前缀字段相同的终端设备需要分配 VLAN标签，则本发明就可以统一地为多个终端设备划分 VLAN，使得这些含有相同前缀字段的终端设备具有同一个 VLAN 标签，减小了交换机的负担，提高了分配查询的速度。

由于计算机装置是无法自动识别具体前几位是前缀字段，本发明提供了可实现的前缀字段提取方法，请参阅图 2，本发明虚拟局域网的分配方法的另一个实施例包括： 201、获取终端设备的 MAC地址；

在对企业内的所有终端设备进行初始化时， VLAN分配装置获取需要分配 VLAN标签的终端设备的 MAC地址。

202、查询 MAC地址对应的掩码；

VLAN分配装置查询该 MAC地址对应的掩码。

VLAN分配装置中预设了与该 MAC地址的前缀字段相匹配的掩码，即若前缀字段为 MAC地址的前 N位，则该掩码的前 N位为 " 1 "，余下的 48减 N位为 " 0 "，如：前缀字段为 32位 ( 1234-5678-xxxx ), 则掩码为 ffff-ffff_0000。

在本发明中，掩码的作用是屏蔽掉 MAC地址中前缀字段以外的各个字段，使得计算机单独识别 MAC地址中的前缀字段。

203、 MAC地址与掩码进行运算；

VLAN分配装置将该 MAC地址和对应的掩码进行二进制数的逻辑与运算，得到前缀字段。

MAC地址和掩码按位相 "与"后， MAC地址中只有前缀字段的数值被保留了下来，使得计算机可以单独对前缀字段进行相应的处理。

通过 MAC地址加掩码这种方式，能表示不同终端的数目是非常灵活的，主要取决于配置掩码的长度，若某种类型的终端的数量比较大，则将掩码长度配置短一些（即掩码前几位的 " 1 "配置少一些）；若终端数目较少，则可以配置较长的掩码来实现更精确的配置和控制（即掩码前几位的 " 1 "配置多一些）。

假设一台终端设备的 MAC地址为： 1234-5678-9abc，当企业内这种相同类型的终端设备比较多时，则掩码可以配置为： ffff-ff 00-0000，此时，这种终端设备在网路中表现出的信息仅为 1234-56，但这种 MAC 地址加掩码可以表示终端数量的范围为 1234-5600-0000至 1234_56ff-ffff；当企业内这种相同类型的终端设备比较少时，则掩码可以配置为： ffff-ffff-0000，此时，这种终端设备在网路中表现出的信息为： 1234-5678, 计算机可以从 1234-5678这个前缀字段中了解到更多关于这台终端设备的信息，使得在 VLAN的分配更加合理。但相应的这种 MAC地址加掩码可以表示终端数量的范围较小，仅为 1234-5678-0000至 1234_5678_ffff。

上述步骤 202至 203是通过配置掩码来实现提取前缀字段的，本发明也可以通过预设参数的方式，固定提取预设长度的前缀字段；而在实际应用中，前缀字段的提取规则还可以有其它的方式，此处具体不作限定。

204、分配 VLAN标签。

本实施例中的步骤 204的内容与前述图 1所示的实施例中步骤 103的内容相同，此处不再赘述。

本发明实施例中使用 MAC地址加掩码这种方式来分配 VLAN，首先，这种表示终端设备的方法非常灵活，可根据实际需要来确定控制终端的数量以及精确度；其次，由于网络中往往通过不同的 VLA 来表示不同的业务（因为不同业务的优先级是不一样的），很多业务存在专有的终端（如 IP电话、数字机顶盒），我们可以通过 MAC地址加掩码来区分出不同终端，进而区分出不同的业务，以实现对不同业务的控制。

在实际应用中，初始化时， VLAN分配装置会为所有的终端设备分配好 VLAN; 在发送报文时，某些终端设备可以为发送的报文配置好 VLA 标签，而某些终端设备则无法为其发送的报文配置 VLA 标签，所以，本发明还提供了实时分配 VLAN的机制，请参阅图 3，本发明虚拟局域网的分配方法的另一个实施例包括：

301、接收终端设备发送的报文；

VLAN分配装置接收在同一局域网内的终端设备发送的报文，该报文代表着相应终端设备所需要进行的业务。

302、判断报文是否携带 VLAN标签；

VLAN分配装置判断该报文是否携带 VLAN标签，若携带了 VLAN标签，则触发步骤 308；若没有携带 VLAN标签，则触发步骤 303。

在实际应用中，在发送报文时，某些终端设备可以为发送的报文配置好 VLAN标签，而某些终端设备则无法为其发送的报文配置 VLAN标签，此时则需要交换机设备实时为该无 VLAN标签的报文添加预置的 VLAN标签，使得该报文可以在相应的 VLAN中转发。

303、获取终端设备的 MAC地址；

VLAN分配装置对该报文进行解封装，获取该报文中发送方所在终端设备的 MAC地址。 304、查询 MAC地址对应的掩码；

本实施例中的步骤 304的内容与前述图 2所示的实施例中步骤 202的内容相同，此处不再赘述。

305、 MAC地址与掩码进行运算；

本实施例中的步骤 305的内容与前述图 2所示的实施例中步骤 203的内容相同，此处不再赘述。

306、查询映射关系；

VLAN分配装置查询本地存储的前缀字段与 VLAN标签的映射关系。

一个 MAC地址的前缀字段表示同一种类型的所有终端设备，这一类型的终端设备应该配置相应的网络资源和传输优先级，所以该终端设备发送的报文需要在具有相应的网络资源和传输优先级的 VLAN内转发。由于报文转发的流程发生于终端设备初始化之后，因此，本地存储有各个前缀字段与相应的 VLAN标签。

307、分配 VLAN标签；

在查询到该前缀字段与相应的 VLAN标签的映射关系后， VLAN分配装置为该报文加上相应的 VLAN标签，使得该报文可以在相应的 VLAN内进行转发。

308、转发报文。

VLAN分配装置根据该报文上的 VLAN标签，将该报文转发至相应的 VLAN中，进行该报文承载的业务处理。

本发明实施例中，当 VLA 分配装置接收到报文时，会判断该报文中是否携带有 VLAN 标签，若没有，则根据该报文的前缀字段为该报文分配 VLAN标签，使得该报文可以在相应的 VLAN内进行转发，进行相应的业务处理。相对于现有的根据 MAC地址分配 VLAN 标签的技术，由于本发明的前缀字段的能够表示多个终端设备，所以所存储的数据量较小，使得在进行相关 VLA 标签的映射关系查询时，更加的便捷，报文转发的速度得到明显的提高。

为了便于理解，下面以一具体应用场景对上述的实施例中 VLAN分配方法再进行详细描述，具体为：

一、初始化配置；

在对位于同一个局域网内的所有终端设备进行初始化时， VLAN分配装置首先获取该所有终端设备的 MAC地址，对所有 MAC地址进行分析归类，根据各种终端设备的类型、数量以及分布情况等因素确定各类型终端设备的前缀字段，再将该前缀字段以 MAC地址加掩码的形式存储到本地。假设上述所有的终端设备可以分成 3类：计算机、 IP电话和数字机顶盒，经对各种终端设备的类型、数量以及分布情况的分析，确定计算机、 IP电话和数字机顶盒的前缀字段分别为 24 位、 32 位和 40 位。假设 1234-5678_9abc、 1234-56bc-349a 和 1234-5634-9a34分别为计算机、 IP电话和数字机顶盒的其中一个终端设备，它们的 MAC 地址加掩码的形式分别为： 1234-5678-9abc+ffff_ff 00-0000 、 1234-56bc-349a+ffff-ffff-0000和 1234-5634-9a34+ffff-ffff-ff00。

根据各种终端设备对网络资源的需求，为各个前缀字段分配 VLAN标签，存储各个前缀字段与 VLAN标签的映射关系，并将 VLAN标签发送到对应的终端设备，使得具有添加 VLAN标签能力的终端设备在发送报文时，可以为该报文添加上本终端设备对应的 VLAN标签。

二、转发报文；

VLAN分配装置获取终端设备发送的报文，并判断该报文中是否携带有 VLAN标签，若有，则根据该报文上的 VLAN标签，将该报文转发至相应的 VLAN中，进行该报文承载的业务处理；若没有（如计算机发出的浏览网页的报文），则进入实时分配 VLAN标签的流程。

实时分配 VLAN标签的流程包括：首先，对该报文进行解封装，获取该报文中发送方所在终端设备的 MAC地址为 1234-5678_9abc;然后，查询到该 MAC地址 1234-5678_9abc 对应 MAC地址 +掩码的数据串为 1234-5678_9abc +ffff-ff 00-0000, 将该 MAC地址和对应的掩码进行二进制数的逻辑与运算，得到前缀字段 1234-56; 最后，查询本地存储的前缀字段与 VLAN标签的映射关系（ 1234-56— VLAN1 )，根据该映射关系为该报文加上相应的 VLAN标签 VLAN1₀

在该报文添加上相应的 VLAN标签后， VLAN分配装置根据该报文上的 VLAN标签，将该报文转发至 VLAN1中，进行该报文承载的业务处理。

在同一企业内，当某些终端设备的物理位置发生变化时，由于本发明的终端设备是根据 MAC地址的前缀字段来分配 VLAN，该终端设备的相关应用没有改变，所以无需重新配置薩。若该企业需要升级或更新设备，只要该企业仍然使用相同厂商生产的设备， MAC地址的前缀字段就很可能没有发生改变，所以原有的 VLAN配置也无需改变，减少了企业维护网络设备的工作负担。

下面对用于执行上述 VLAN分配方法的本发明 VLA 分配装置的实施例进行说明，其逻辑结构请参考图 4，本发明实施例中的 VLAN分配装置一个实施例包括：

获取单元 401，用于获取终端设备的媒体访问控制 MAC地址；提取单元 402，用于根据预置的提取规则提取 MAC地址中的前缀字段，该前缀字段为 MAC地址中前 N位的二进制字段， N大于或等于 1，且小于 48 ;

分配单元 403，用于根据该前缀字段为该终端设备分配相应的 VLAN标签；本发明实施例中的提取单元可以包括：

第一查询模块 4021，用于查询该 MAC地址对应的掩码；

运算模块 4022，用于将该 MAC地址和该掩码进行二进制数的逻辑与运算，得到前缀字段。

本发明实施例中的分配单元可以包括：

第二查询模块 4031，用于查询该前缀字段与 VLAN标签的映射关系；

分配模块 4032，用于根据该映射关系为终端设备分配相应的 VLAN标签。

本发明实施例中的 VLAN分配装置还可以进一步包括：

接收单元 404，用于接收终端设备发送的报文，并触发获取单元获取该报文中该终端设备的 MAC地址。

转发单元 405，用于将该报文转发到与 VLAN标签相对应的 VLAN中，进行相应的业务处理。

判断单元 406，用于判断该报文是否携带 VLAN标签，若是，则触发转发单元 405，若否，则触发获取单元 401。

本发明实施例 VLAN分配装置中各个单元具体的交互过程如下：

首先，获取单元 401获取终端设备的 MAC地址， MAC地址是由生产厂家烧录入网卡的全球唯一的 48位（二进制）物理地址。这个获取的过程可以是在终端设备初始化时进行的，也可以是先由接收单元 404接收在同一局域网内的终端设备发送的报文，触发获取单元 401获取该报文中发送方所在终端设备的 MAC地址。

然后，若 VLAN分配装置进行的是报文转发的流程，则 VLAN分配装置中的判断单元 406判断接收到的报文是否携带 VLAN标签，若是，则触发转发单元 405，若否，则触发获取单元 401。

在获取单元 401获取到 MAC地址后，提取单元 402根据预置的提取规则提取 MAC地址中的前缀字段，该前缀字段为 MAC地址中前 N位的二进制字段， N大于或等于 1，且小于 48 ; 预置的提取规则可以是由第一查询模块 4021查询该 MAC地址对应的掩码，再由运算模块 4022将该 MAC地址和对应的掩码进行二进制数的逻辑与运算，得到前缀字段。 VLAN分配装置中预设了与该 MAC地址的前缀字段相匹配的掩码，即若前缀字段为 MAC地址的前 N位，则该掩码的前 N位为 " 1 "，余下的 48减 N位为 " 0 "，如：前缀字段为 32位（1234-5678-xxxx)，则掩码为 ffff-ff ff_0000。本发明的提取单元 402也可以通过预设参数的方式，固定提取预设长度的前缀字段，而在实际应用中，前缀字段的提取规则还可以有其它的方式，此处具体不作限定。

在提取到前缀字段后，分配单元 403中的第二查询模块 4031查询该前缀字段与 VLAN 标签的映射关系，分配模块 4032再根据该映射关系为该终端设备发送的报文分配相应的 VLAN标签。

当判断单元 406确定该报文带有 VLAN标签，或分配单元 403为该终端设备发送的报文分配了 VLAN标签之后，转发单元 405将该报文转发到与 VLAN标签相对应的 VLAN 中，进行相应的业务处理。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种虚拟局域网的分配方法以及相关装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求

1、一种虚拟局域网 VLAN的分配方法，其特征在于，包括：

获取终端设备的媒体访问控制 MAC地址；

根据预置的提取规则提取所述 MAC地址中的前缀字段，所述前缀字段为所述 MAC地址中前 N位的二进制字段，所述 N大于或等于 1，且小于 48 ;

根据所述前缀字段为所述终端设备分配相应的籠标签。

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述根据预置的提取规则提取所述 MAC地址中的前缀字段包括：

查询所述 MAC地址对应的掩码；

将所述 MAC地址和所述掩码进行二进制数的逻辑与运算，得到所述前缀字段。

3、根据权利要求 1或 2所述的方法，其特征在于，所述根据前缀字段为所述终端设备分配相应的 VLAN标签包括：

查询所述前缀字段与 VLAN标签的映射关系；

根据所述映射关系为所述终端设备分配相应的 VLA 标签。

4、根据权利要求 1至 3任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取终端设备的媒体访问控制 MAC地址包括：

当终端设备初始化时，获取当前终端设备的 MAC地址。

5、根据权利要求 1至 3任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取终端设备的媒体访问控制 MAC地址包括：

接收终端设备发送的报文；

获取所述报文中所述终端设备的 MAC地址。

6、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述根据前缀字段为所述终端设备分配相应的 VLAN标签之后包括：

将所述报文转发到与所述 VLAN标签相对应的 VLA 中，以进行相应的业务处理。

7、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于，所述接收终端设备发送的报文之后包括：

判断所述报文是否携带 VLAN标签，若是，则将所述报文转发到与所述 VLAN标签相对应的 VLAN中，进行相应的业务处理；

若否，则触发获取所述报文中所述终端设备的 MAC地址的步骤。

8、一种虚拟局域网 VLA 分配装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取终端设备的媒体访问控制 MAC地址；提取单元，用于根据预置的提取规则提取所述 MAC地址中的前缀字段，所述前缀字段为所述 MAC地址中前 N位的二进制字段，所述 N大于或等于 1，且小于 48 ;

分配单元，用于根据所述前缀字段为所述终端设备分配相应的 VLAN标签。

9、根据权利要求 8所述的装置，其特征在于，所述提取单元包括：

第一查询模块，用于查询所述 MAC地址对应的掩码；

运算模块，用于将所述 MAC地址和所述掩码进行二进制数的逻辑与运算，得到前缀字段。

10、根据权利要求 8或 9所述的装置，其特征在于，所述分配单元包括：第二查询模块，用于查询所述前缀字段与 VLAN标签的映射关系；

分配模块，用于根据所述映射关系为所述终端设备分配相应的 VLAN标签。

11、根据权利要求 8至 10任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：接收单元，用于接收终端设备发送的报文，并触发获取单元获取所述报文中所述终端设备的 MAC地址。

12、根据权利要求 11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

转发单元，用于将所述报文转发到与所述 VLAN标签相对应的 VLAN中，进行相应的业务处理。

13、根据权利要求 12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

判断单元，用于判断所述报文是否携带 VLAN标签，若是，则触发所述转发单元，若否，则触发获取单元获取所述报文中所述终端设备的 MAC地址。