CN101558605A - 用于改进多生成树协议的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明与传统方法相比提供了改进的单播路由、多播路由和单播负载分担。本发明的优选实现方式提供了对IEEE 802.1Q的改进。根据本发明的优选方面,每个网桥是其自己的多生成树实例(“MSTI”)的根。本发明的优选实现方式不要求学习网络的骨干网上的媒体访问控制(“MAC”)地址。本发明的一些方法可以解决生成树不对称。本发明的优选实现方式对于控制协议要求非常低的计算负荷。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络。更具体地说,本发明涉及诸如生成树协议(“STP”)、快速生成树协议(“RSTP”)和多生成树协议(“MSTP”)之类的协议在通信网络中的使用。
背景技术
图1示出了包括第2层以太网网桥105的简单网络100,该以太网桥符合IEEE STd.TM 802.1D-2004(IEEE 802.1D)或IEEE Std.802.1Q-2003(IEEE 802.1Q)105。在该示例中,有经由12个局域网(LAN)125、130和150(10个实例)连接的9个网桥A-I和三个台站140-142。字母A-I是网桥ID。根据IEEE 802.1D或IEEE 802.1Q的约定,较小的字母(例如A)要“好”于较大的字母(例如D),IEEE 802.1D和IEEE 802.1Q为了各种目的通过引用而结合于此。为每个LAN指出了端口路径成本110。该示图假定附接到同一LAN的所有网桥端口使其端口路径成本配置为同一值,尽管IEEE 802.1D或本发明不要求这点。
网桥通过交换称为网桥协议数据单元(BPDU)的协议分组在网络100上创建生成树。实现在每个网桥中的协议状态机使用这些分组将某些端口选择为网络的活动拓扑的一部分并将某些其他端口选择为被封锁(blocked)。(对于本发明,STP和RSTP是等价的;在任何提到STP的上下文中,RSTP同样可以应用。)生成树的“生成”之处在于所有LAN都被连接。它之所以是“树”是因为在任何给定的一对网桥或台站之间都正好有一个路径。
根据STP,网络100中的网桥之一(在该示例中为网桥A)将被选为“根网桥”。每个网桥将最接近根网桥的端口选择为其“根端口”,从而形成了树,其中“最接近”被定义为网桥端口到根网桥所要穿越的具有最小的根路径成本总数的路径。(只有从LAN到网桥的入口算入该总和,从网桥到LAN的出口不算。)在两个或多个路径具有相同的端口路径成本和的情况下,平局决胜(tiebreaker)值被使用。平局决胜值是如IEEE802.1D和IEEE 802.1Q所定义的网桥ID和端口ID。通过使用邻近网桥的网桥ID将端口117选择为其根端口并且将端口115和120标记为“备用端口”并封锁,网桥E从三个同等成本的路径当中进行选择,从而打破了三个可能的生成树循环。(虽然这些术语在被本领域技术人员使用时可以具有不同的意思,但是术语“分组”和“帧”在此有时将被可互换地使用。)
虽然STP提供了有序的分组流,但是其不允许网络中的所有LAN被以最佳方式使用。虽然从网络中的任何网桥或台站到根都没有比沿根网桥的生成树的路径具有更小路径成本和的路径,但是其他网桥或台站对之间的路径可能不是最佳的。例如,如果端口115和120被封锁。则从台站142到台站141的路径是总成本为11(台站141不计入最后一跳的成本)的142-E-F-I-A-B-D-G-141,而不是成本为3的短得多的路径142-E-G-141。人们希望解决现有技术的该局限。
MSTP提供了优于STP的改进,改进之处在于多个生成树被创建。网络100可以被配置为具有多达64个生成树。例如,网桥A至I中的每一个都可以被配置为一个单独的多生成树示例(MSTI)的区域性根网桥。IEEE 802.1Q仅基于帧的虚拟局域网标识符(VLAN ID或VID)来决定给定帧所被分配给的并用来转发该帧的MSTI,帧的虚拟局域网标识符进而又仅基于a)帧进入网络的端口,和/或b)帧所承载的更高层的协议。可以经常将VID分配给下述端口和/或协议,所述端口和/或协议引起对合适MSTI的选择。然而,这并非总是可能的,因为连接到网络的任何给定台站可以与许多其他台站对话,并且这些台站又与其他台站对话。例如,在网络100中,每个台站140、141和142可以互相对话。就一切情况而论,总是希望能够将帧沿着最直接的路径发送到其目的地。
发明内容
本发明与传统方法相比提供了改进的单播路由、多播路由和单播负载分担。本发明的优选实现方式提供了对IEEE 802.1Q的改进。根据本发明的优选方面,每个网桥是其自己的多生成树实例(“MSTI”)的根。本发明的一些方法不要求学习网络的骨干网上的媒体访问控制(“MAC”)地址。本发明的一些方法可以解决生成树不对称。本发明的优选实现方式对于控制协议要求非常低的计算负荷。
本发明的一些方面提供了一种控制网络的方法。该方法包括将网络的一个区域中的每个网桥配置为多生成树实例(“MSTI”)的根的步骤;以及根据以接收网桥作为根网桥的MSTI来发送单播帧的步骤。可以根据以发送网桥作为根网桥的MSTI来发送多播帧。访问端口可以使用简单以太网帧。
在某些这种实现方式中,网络可以包括多个MAC-in-MAC翻译单元(“MTU”)并且单播帧可以是MAC-in-MAC帧。每个MAC-in-MAC帧可以包括由以网桥ID作为目的地MAC地址的封装层封装的简单以太网帧。
该方法还可以包括下列这些步骤:通过第一MTU接收简单以太网帧;将简单以太网帧封装为MAC-in-MAC帧,该MAC-in-MAC帧至少指示目的地网桥ID和MSTI;以及根据MSTI来转发MAC-in-MAC帧。该方法还可包括下列这些步骤:通过第二MTU接收MAC-in-MAC帧;将MAC-in-MAC帧解封以得到简单以太网帧;以及将简单以太网帧发送到访问端口。
封装层可以包括VLAN标签。VLAN标签可以指示MSTI的根网桥。VLAN标签可以包括根部分、多路径部分和域部分。
网桥可以包括多于一个MAC-in-MAC翻译单元(“MTU”),每个MTU都具有MAC地址。如果是这样,则该方法可以包括发送公告分组的步骤,该公告分组通告网桥的MTU中的每一个MTU的MAC地址。
这里提供了控制网络的其他方法。一个这种方法包括形成帧的字段的步骤,该字段对于区域的每个MSTI都具有一个位,并且包括在帧经过不是区域的任何MSTI的根端口的端口时将字段的位设为“否”的步骤。所述方法还可以包括接收所具有的字段的位被设为“否”的帧的步骤;以及应用协议来确定哪个网桥将选择新的根端口的步骤。
这里描述的方法可以以硬件、固件或软件来实现。例如,本发明的某些方面可以通过通信网络中的一个或多个网络设备来实现,例如实现为用于控制网络设备中的一个或多个网络设备的软件。本发明的一个这种实现方式提供了可以被分配成多个区域的网络。网络在网络的一个区域中包括多个网桥,每个网桥被配置为多生成树实例(“MSTI”)的根并且还被配置为根据以接收网桥作为根网桥的MSTI来发送单播帧。
网络的网桥可以被配置为形成帧的字段,该字段对于区域的每个MSTI都具有一个位。如果是这样,则每个网桥可以被进一步配置为当帧经过不是区域的任何MSTI的根端口的端口时将字段的位设为“否”。
附图说明
图1图示了传统STP的使用。
图2图示了以网络200中的网桥A为根的MSTI。
图3图示了以网络200中的网桥D为根的MSTI。
图4A是简单以太网帧。
图4B是MAC-in-MAC帧。
图5图示了可以用于实现本发明的某些方面的一个示例性的VLAN标签。
图6图示了可以用于实现本发明的某些方面的另一个示例性的VLAN标签。
图7A是图示了非对称MSTI的问题的网络图。
图7B是图示了对称MSTI的网络图。
图8是图示了根据本发明的某些实现方式的反射向量的使用的网络图。
图9是图示了根据本发明的某些实现方式的反射向量的使用的网络图。
图10是图示了根据本发明的某些实现方式的反射向量的使用的网络图。
图11是可以被配置为执行本发明的某些方法的网络设备的框图。
具体实施方式
在本申请中,为了提供对本发明的透彻理解而陈述了许多具体细节。但是,本领域技术人员将会清楚,可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实现本发明。在其他实例中,为了不遮掩本发明而未描述一些公知的处理步骤。
根据本发明的优选方面,每个网桥都是其自己的MSTI的根。例如,参照图1中的传统的9网桥网络100,有一个把网桥A作为根的MSTI。参照图2和3中的网络200,本发明的优选实现方式为可比较的9桥网络创建了9个生成树。图2和3中仅示出了这9个生成树中的两个:把网桥A作为根的一个生成树(图2)和把网桥E作为根的一个生成树(图3)。
象网络100一样,网络200如图2所示可以被配置为具有把网桥A作为根的MSTI。这里有时将根据根网桥来识别这种MSTI。例如,把网桥A作为根的MSTI有时将被称为“MSTI A”等等。在本发明的优选实现方式中,源自网桥A的多播流量沿着MSTI A传播。如本领域技术人员所将清楚的,只要连接到LAN的所有网桥端口的端口路径成本都相等,在A与任何其他网桥或台站之间就没有比沿MSTI A的路径更好的路径。
图3图示了把网桥E作为根的网络200的另一个MSTI。在该示例中,当网桥A封锁端口310并且使网桥B封锁端口330时避免了循环。所有源自网桥E的分组都沿着MSTI E传播。
图5图示了VLAN标签的一个示例。VLAN标签包括根部分505、多路径部分510和域部分515。在图5中示出的一个实现方式中,VLAN Tag505在格式上与IEEE 802.1Q中所规定的VLAN标签相同。在图5中,类型字段501、优先级字段502和规范格式标识符字段503正如IEEE 802.1Q中所规定。根部分505、多路径部分510和域部分515一起占据了与IEEE802.10中的VLAN ID(VID)字段相同的位。换言之,IEEE 802.1Q VID字段被再分为根部分505、多路径部分510和域部分515。图6中示出了一种对图5中的格式的替换。
如果没有VLAN标签500的帧(“未加标签的帧”)被网桥接收到,则该网桥以与IEEE 802.1Q中所述相同的方式针对优先级、CFI、根部部分505、多路径部分510和域部分515给帧赋值,同时有某些例外:这种未加标签的帧通常是从连接到网桥的台站接收到的;来自其他网桥的帧将会已经具有VLAN标签500。VLAN标签505的域部分515被以与IEEE802.1Q的PVID(端口VLAN ID)相同的方式赋值;虽然其可以同时基于帧中存在的第3层协议和网桥端口来赋值,但是其对于每个网桥端口一般是个常数。多路径部分510和域部分515基于其他标准来赋值。一旦被网桥赋值,根部分505、多路径部分510或域部分515就被网络中的网桥用来转发帧;这三个值在通过网络转发帧期间不被改变。
根部分505的某一值(例如0)可以可选地用于标识下述帧,所述帧的域部分515已经被或许由诸如路由器或文件服务器之类的知道VLAN的台站赋值,但是其根部分505或多路径部分510尚未被赋值。
根部分505指定在对帧进行路由时使用哪个根网桥。根部分对于每个网桥都是常数。例如,当网络200中的网桥E接收到未加标签的帧时,其在将该帧发送到网络中的另一个网桥时将指示“MSTI E”的值置于根部分505中。类似地,网桥G在发送一般从直接连接到网桥G的台站接收到的没有VLAN标签500的帧时将把指示“MSTI G”的值置于根部分505中。从而,通过使用根部分505来指示根网桥,网桥G与E之间的流量从未使用MSTI A,并从而可以采用两个网桥G与E之间的直接路径。从而实现了最佳路由选择。
多路径部分510指定在对帧进行路由时使用哪个集合的端口路径成本参数。象OSPF或IS-IS这样的生成树是通过使下述端口的“成本”之和最小化来构造的,帧可以进入所述端口而进入网桥。具有相同的多路径部分的每个MSTI都具有相同的端口路径成本结构。具有不同的多路径部分的MSTI可以具有不同的端口路径成本。这实现了为不同的流指定穿过网络的替换路径。
当多路径部分510用于网络时,每个网桥是多个MSTI的根网桥,对于多路径部分510的每个可能的值都有一个MSTI。给定网桥端口上的端口路径成本被配置为对于所有具有不同根部分505但是共享相同值的多路径部分510的不同MSTI都具有相同值。给定网桥端口上的端口路径成本对于不同值的多路径部分510可以但是无需不同。
多路径部分510可以不被使用,并从而不存在于VLAN标签中,在这种情况下只有一组端口路径成本参数用于所有的根部分505。如果多路径部分510被使用,则多路径部分510可以由域部分来确定,并从而不实际存在于VLAN标签中,或者多路径部分510可以是由源网桥确定的值,并存在于VLAN标签中。例如,多路径部分510可以由分组在其上进入源网桥的端口来确定,可以是分组中所承载的第3层协议的函数,或者可以是帧内容的函数,例如IP地址5元组的散列(IP源、IP目的地、第4层协议、第4层源端口、第4层目的地端口)。如果多路径部分510是通过散列选择的,则该散列必须关于源和目的地对称。在这种实现方式中,多路径部分510用以太信道散列值的等同物来给每个帧加标签。
在本发明的优选实现方式中,R部分505和M部分510一起选择将要用于转发帧的MSTI。有(M部分的数目)*(R部分的数目)个不同的MSTI。每个网桥协议数据单元(“BPDU”)的根事实上对每个MSTI说“这是根端口”。
域部分515指定广播域(例如IP子网)。域部分515可以用于标识哪些LAN被允许接收帧。在IEEE Std.802.1Q-1998(原始的VLAN标准)中,VLAN标签只具有这一个功能;只有一个生成树实例。
多路径部分510和域部分515一起确定在学习或查找MAC地址时要使用的过滤数据库ID(FID)。根部分505不影响FID选择。(例如,私有VLAN映射到相同的FID。)多个域部分515值可以映射到相同的FID。对于相同的域部分515,多路径部分510或根部分515的多个值必须映射到不同的FID。
IEEE Std.802.1Q MSTP组合了域部分515和多路径部分510。域部分和多路径部分的该合并是对MSTP的共同申诉,因为MSTP仅可以沿子网边界划分多个路由路径。另一方面,当这种选择要使用的工程路径的方法令人满意时,不需要将比特专用于M部分。
根部分505、多路径部分510和域部分515无需被独立地编码为VLAN标签500中的分开的位。一种替换实现方式可以改为在4094、4095或4096个值(VID值0和FFF因一些目的而非法)的表中查找IEEE802.1Q标签的12位VLAN ID字段,以获得根部分505、多路径部分510和域部分515的值。这样可以允许网络为根部分、多路径部分或域部分具有多于12位中能容纳的值。例如,如果域部分值为64至127的帧从未源自网桥B、C、D或E,则根部分等于B至E并且域部分为64至127的组合无需存在于表中,从而节省了代表网络中所使用的组合的VID值。
虽然VLAN标签500暗示根部分505、多路径部分510和域部分515都是相同大小,但是这不一定是最佳配置。例如,某些实现方式将现有的IEEE 802.1Q或新的IEEE P802.1ad标签的12位划分为三部分。这种实现方式保持了与现有转发硬件的兼容性。但是,12位可能不足以令人满意地定义所有3个部分,特别是R部分505。因此,可替代的实现方式提供了新且更大的VLAN标签。
现在将参照图6来描述另一个实现方式。该实现方式使可用于R、M和D部分的位的数目扩展到超过IEEE 802.1Q中所允许的12位。帧600以源和目的地的MAC地址开始,这里为了简化而被示为单个字段601。类型/优先级/DE字段605、R部分字段610和M部分字段615可以被包括在为IEEE 802.1Q或IEEE 802.1ad B标签保留的区域620中。类型/优先级/DE字段605和D+M部分字段630可以被包括在根据新出现的IEEE802.1ah标准而为I标签保留的区域635中。帧600的剩余主要字段为了简化而被示出为一个单独的字段640。CRC字段645跟随其后。
根据先前描述的实现方式,所有的帧都是在“源MSTI”上发送的;就是说,网络中第一个接收到未加标签的帧的网桥为根部分505提供值,该值标识该网桥是哪个MSTI的根网桥。然而却存在问题,即MAC地址学习无法正常工作。
将参照图7A以及下列等等来更加详细地描述潜在的问题。假定扎根于网桥A和E的VLAN被如图所示封锁。MSTI E是通过使网桥A封锁端口710并使网桥B封锁端口720来实现的。MSTI A是通过使网桥E封锁端口730和740来实现的。
假定A从台站761接收一帧,该帧所具有的目的地MAC地址指示台站762,并假定网桥A至I在其过滤数据库中都没有该目的地MAC地址。A将该帧标以包括根部分505的VLAN标签500,所述根部分505指定MSTI A。该帧被流播(flood)通过整个网络,包括被经由将B连接到F的LAN流播到网桥B。B至少将帧流播到台站762所附接到的端口。一般而言,在帧被在连接到台站762的LAN上发送之前从该帧除去其VLAN标签500。直到那之前,当该帧穿越网络时,每个网桥都得知该帧的源MAC地址。MAC地址和FID被用作进入过滤数据库的钥匙,并且其上曾接收到帧的端口被存储作为有效载荷。从而,每个网桥都得知可以在MSTI A的根端口的方向上找到台站761。
当台站762用去往台站761的帧进行回复时,该未加标签的帧被网桥E接收到并被标以指示MSTI E的根部分505。MSTI A和MSTI E必定共享相同的FID,故台站761的学习到的MAC地址被在过滤数据库中找到,并且作为MSTI A的根端口的端口被标识为帧应当被在其上转发的端口。其因此沿着与原始帧的副本相同的路径前进(但是以相反的方向),所述原始帧的副本成功地从台站761到达台站762,即通过网桥F和I到网桥A。
但是,当该帧最终在端口710处到达网桥A时,其被丢弃,因为MSTI E在该端口上被封锁。双向会话无法发生。
为了避免这种僵局情况,MSTP必须被修改以保证从A经由MSTI A到E的路径通过与从E经由MSTI E到A的路径完全相同的网桥(以相反的顺序)。在图7B中,网桥A封锁端口711而非端口710,并且网桥B封锁端口721而非端口720。在图7B所示的网络中,MSTI A和E上的A与E之间的路径是对称的。在从台站761到台站762的帧上得知的信息可以用于将该帧成功地从762传送到台站761。图7A与图7B之间在根端口/替换端口的选择上的差异是通过以下列两种方式修改MSTP来实现的:端口路径成本信息和反射向量信息被加入MSTP BPDU。
因为端口路径成本可以根据LAN的速度来配置和计算,所以LAN的两(或更多)端上的两个网桥可以对STP算法中所使用的端口路径成本有不同意见。这使得对称化过程困难的多。
因此,本发明的优选实现方式保证由LAN连接的2个网桥对该L使用相同的端口路径成本。在某些这种实现方式中,网桥通告下述端口路径成本,该端口路径成本是为在该端口上发送的BPDU中的每个不同的多路径部分配置的。给定LAN上的所有网桥都使用由如IEEE 802.1Q所述的公共和内部生成树实例(“CIST”)指定的网桥通告的端口路径成本,而非其配置的端口路径成本。CIST端口路径成本不被该过程改变。每个M部分都需要一个端口路径成本参数。在这些实现方式中,网桥的如IEEE802.1Q所定义的网桥优先级在所有仅在根部分不同的MSTI中必须相同。
在IEEE 802.1中经常观察到,当网桥具有要从中选择其根端口的许多未指定端口时,任何判定都与生成树算法完美兼容。此外,只要端口路径成本被CIST平局决胜器(tie-breaker)强制为对称,下面的内容就成立:如果任何网桥“X”对于MSTI Y具有相等成本的根端口选择,则网桥Y对MSTI X具有相等成本的根端口选择。任何这种相等成本的路径都是图7A所示的不对称的来源。不等成本的路径不是问题;因为端口路径成本在两个方向上都相等,所以MSTI A的最小成本路径将与MSTI B的最小成本路径相同。
因为两个网桥都知道该问题,故它们可以对其采取行动。因此,本发明的某些优选实现方式向BPDU中的每个MSTI加入反射向量,该反射向量包含与每个其他MSTI有关的一位信息。为了便于描述反射向量,反射向量在BPDU中所附接到的MSTI是“拥有者MSTI”,并且下述MSTI是“位MSTI”,反射向量中的给定位为所述MSTI承载信息。如果,沿着来自拥有者MSTI的根网桥的路径,从中发送承载该MSTI的信息的BPDU的网桥端口是位MSTI的根端口,则反射向量中的位被设为“是”。否则,该位被设为“否”。
现在将参照图8至10来描述反射向量的某些实现方式。首先参照图8中的网络800,网络800中对应于网桥A的元素被用相对更深的水平条纹加暗,并且其中对应于网桥I的元素被用相对更浅的垂直条纹加暗。每个框都具有拥有者MSTI的图形。每个框中的字母示出了位MSTI,位MSTI是BPDU的反射向量所指示的与其他根的MSTI有关之物。
着眼于网桥A和I的根部分的值,网桥B和E将各自希望为两个根部分的MSTI之一封锁一个端口。这里,网桥E已经封锁了端口805,以形成扎根于网桥I的MSTI 810(“MSTI I”)。端口806现在是根端口。类似地,网桥B已经封锁了端口815,以形成扎根于网桥A的MSTI 820(“MSTI A”)。端口816现在是根端口。
当MSTI的根网桥将反射向量发起为针对每个网桥和每个MSTI的变量,所有其他的MSTI的位都是“是”。例如,当网桥I在阶段825处发起反射向量时,所有其他的MSTI的位都是“是”。从给定拥有者MSTI的区域根端口为该MSTI接收到的反射向量被保存为针对每个网桥和每个MSTI的变量。除了在其上发送BPDU的端口不是该位MSTI的区域根端口的情况下将所传输的反射向量中与每个其他位MSTI相对应的位重置为“否”之外,每当拥有者MSTI的信息(包括反射向量)被在作为拥有者MSTI的指定端口的网桥端口上的BDPU中传输时,所传输的反射向量就是针对每个网桥和每个MSTI的变量。因此,因为路径820对应于MSTIA,所以在阶段830、835和840中反射向量通过而不改变并且仍然被设为“是”。但是,该信息不被存储在网桥E中,因为其不是在MSTI I的区域根端口上接收到的;其是在MSTI I的替换端口上接收到的。
当来自根端口的反射向量在并非任何MSTI上的MSTI区域根端口的端口上发送时,在反射向量中将该MSTI的位设为“否”,而不管其前一值是什么。该规则也适用于根网桥上的端口。相应地,因为网桥B的端口815不是MSTI A上的MSTI区域根端口,所以在阶段845处在反射向量中将MSTI A的位设为“否”。该BPDU被存储在网桥E中,因为端口806是MSTI I的区域根端口。因此,在阶段850处,“否”被发送到拥有者MSTI I、位MSTI A的网桥A。
每当网桥在MSTI 1的区域根端口或区域替换端口上接收到来自拥有者MSTI 1的反射向量以使得该反射向量中的MSTI 2位的值不等于拥有者MSTI 2的反射向量中正由该桥传输的位(MSTI 1位)时,那么如果该端口是MSTI 2的指定网桥,则该网桥知道这两个MSTI 1和2不同步,并知道需要采取某些措施。相应地,在阶段850和840处,网桥A和E分别知道MSTI A和MSTI I不同步。
类似地,因为网桥E的端口805不是MSTI I上的MSTI区域根端口,所以在阶段855处将MSTI A的反射向量中MSTI I的位设为“否”。该BPDU到达网络B(在阶段820处),因为网桥B的端口816是MSTI A的区域根端口。相应地,在阶段860处,网桥I也知道MSTI A与MSTI I不同步。本领域技术人员将意识到,阶段860可以与阶段850大约同时发生,略早或者略晚。
根据本发明的某些优选实现方式,网桥将执行预定动作,如果下列情况发生的话:网桥在MSTI 1的具有与MSTI 1的区域根端口相同的根路径成本的区域替换端口上接收到拥有者MSTI 1的反射向量,该接收到的反射向量对于位MSTI 2包含“是”,并且MSTI 1的根网桥ID(或者其MSTID)比根2的更差。如果这些情况存在,则网桥选择该区域替换端口作为MSTI 1的区域根端口。
让我们把该规则集应用于现在参照图8描述的示例。因为网桥A和I没有与其根端口成本相等的替换端口,所以无法作为。网桥B(为MSTIA确定根端口的网桥)知道A比I更好。因此,网桥B不作为。只有网桥E(可以选择用于MSTI I的路径的网桥)满足所有标准。
相应地,如图9所示,网桥E在其替换端口当中选择新的根端口。这里,网桥E封锁端口806并选择端口805作为MSTI I的新的根端口。
网桥E然后通告其决定,即在指定端口为端口805或806的所有反射向量中改变MSTI I的位。如图10所示,反射向量1005和1010向网桥A和网桥I通知MSTI A与MSTI I现在是同步的。
反射向量的该实现方式所带来的意义在于定义反射向量是“o(n2)”问题,因为源和目的地都必须被考虑到。相应地,这种实现方式要充分定义反射向量则可能需要许多位。事实上,为IEEE 802.1Q所允许的最大数目(64)的MSTI携带信息的BPDU将必须大于最大的帧大小(1518字节)以包含所有64个反射向量,每个反射向量具有64位并且携带至少一个端口路径成本。
因此,本发明的某些实现方式提供缩短的反射向量。例如,如果反射向量不是用于削减多播的分发,如下面所述,而只是为了保证MAC地址学习起作用,则反射向量无需包含与比拥有者MSTI更差(在IEEE802.1Q优先级向量比较的意义上)的位MSTI相对应的位。这种减小使得携带64个MSTI的信息的BPDU可以容纳在单个帧中。
在一种供替换的实现方式中,可以改为用目的地网桥的MSTI来给帧加标签,而非用指示源网桥的MSTI的根部分515来给每个未加标签的帧加标签。与迄今所述的“源标记(source tagging)”相比,该技术被称为“目的地标记(destination tagging)”。目的地标记的优势在于,沿着通向目的地网桥的路径的每个网桥都可以通过目的地网桥的MSTI的区域根端口或区域替换端口来传输帧,从而增添了负载分担能力,该能力可以更充分地利用所有LAN上的可用带宽。然而,为了使用目的地标记,必须满足某些情况:1)目的地网桥的身份对于插入标签的网桥必须是已知的;以及2a)通过根端口和替换端口传输的帧的选择必须以这样一种方式进行,使得不会损害学习MAC地址的功能,或者2b)MAC地址必须不是在网络中学习的。我们分别地处理这些标准。
通用MAC地址(如IEEE Std.802所定义的)一般是由台站或者网桥的制造商而非这些设备所参与的网络的管理员分配的。如果台站使用由网络管理员选择的并且包含嵌入在其内的该台站所附接到的网桥的身份(例如MSTID)的本地MAC地址而非该通用MAC地址,则每个MAC地址将自动地标识目的地网桥,并且上述的标准1将得以满足。然而,因为台站知道其自己的通用MAC地址并且可以将该地址插入到任何数目的协议中,并且因为当前不存在向台站通知其应当改变其MAC地址的机制,所以为台站使用本地MAC地址是不可行的,并且标准1无法被满足。
因此,一些实现方式使用称为“MAC-in-MAC”的技术,该技术允许本地MAC地址被使用,并且从而实现对任何给定的目的地MAC地址的目的地网桥的标识。2005年6月14日提交的题为“Forwarding TableReduction and Multipath Network Forwarding”(代理卷号CISCP431)的美国专利申请No.11/152,991以及IEEE标准802.1AH描述了相关信息并且出于各种原因通过引用而结合于此。现在将参照图4A和4B来描述MAC-in-MAC的示例性格式。
在该示例中,访问端口使用简单的以太网帧,例如图4A所示。以太网帧400包括目的地MAC地址405、源MAC地址410和帧的原始VLAN标签(CQ)字段415。CQ字段415可以存在或者不存在。其可以用于在翻译帧450中获得标签440,并且反之亦然,但是其在帧400被封装到MAC-in-MAC帧450中之前被从帧400中除去。为了简化,指示类型、长度和数据有效载荷的字段被示为单个字段420。在正常情况下,帧400的最后一个字段是CRC字段425。
在本发明的优选实现方式中,每个以太网帧400被通过MAC隧道协议(MTP)单元封装到MAC-in-MAC帧450中。每个MTP单元都具有其自己的MAC地址。外部MAC目的地和源地址(分别在字段430和435中指示)引用单个MTP单元(单播MAC地址)或者多个MTP单元(多播MAC地址)。例如,在网络200中,MTP单元将包括网桥A到I。相应地,在该示例中,字段430和435将指示源和目的地网桥的身份。
在供替换的实现方式中,对于每个网桥有多个MTP单元。在某些这种实现方式中,对于每个线路卡有一个或多个MTP单元。下面讨论了实现为每个网桥分配多个MTP单元的实现方式。此外,在某些实现方式中,MTP地址不是骨干网上的唯一MAC地址。
字段440是为VLAN标签保留的。这里的其他地方参照图5以及以下等等讨论了用于实现VLAN标签440的一些选项。帧450以CRC字段450结束,CRC字段450应用于外部MAC层。
因为所有MTP单元的地址都是本地MAC地址,并且因为这些地址中嵌入有MTP单元所驻留的网桥的身份,所以在网络中的传送MAC-in-MAC帧的那部分中无需执行MAC地址的学习。从而同时满足上述的1)和2a)两个标准,并且可以执行单播帧的负载平衡。
如上所述,在本发明的某些实现方式中,网桥将具有多于一个的MAC-in-MAC翻译单元(“MTU”)。每个MTU都需要其自己的MAC地址。本发明的某些实现方式通过使用分级的MAC地址来达到该要求。然而,这种实现方式要求MAC地址的高位部分必须被赋值。相应地,这种实现方式缺乏“即插即用”能力。因此,在本发明的一些优选实现方式中,MTP单元使用通用MAC地址,并且每个网桥发送公告分组,这些公告分组通告其所有MTP单元的所有MAC地址。
公告分组还包括其本地附接的访问端口所需要的任何多播地址。这种访问端口包括附接到任何未实现本发明的方法的设备(例如终端台站和旧有网桥)的端口。这些“需要”可以经由配置、IEEE 802.1Q通用属性注册协议(GARP)、多播注册协议(GMRP)、IETF RFC 2236因特网组管理协议(IGMP)等等来表达。在某些优选实现方式中,公告分组向每个网桥告知该网桥需要接收哪一对{多播地址,域部分}来满足其本地连接的访问端口。公告分组还包括本地附接的访问端口所需要的VLAN的域部分的列表。再一次,这些可以经由配置、IEEE 802.1Q GARP VLAN注册协议(GVRP)等等来知道。
公告分组优选是发往“所有网桥”的多播地址的简单多播。如上所述,这些多播将被沿着发送网桥的MSTI发送。公告分组是普通的多播;其不是被逐跳传递的。信息被保持在每个接收网桥中。该信息代替GMRP或IGMP用于多播信息,并且代替GVRP用于VLAN信息。
每个网桥将单播MAC-in-MAC单位地址以及发送网桥的MAC地址安装在其过滤数据库中。每个MAC地址的目的地端口是由该目的地网桥所拥有的MSTI来确定的。相应地,发往任何这些地址的任何MAC-in-MAC帧将被沿着正确的MSTI发送。
给定的网桥B使用反射向量信息来知道任何给定的端口是否位于从网桥A到网桥C的路径上。
如果,在网桥B中,一端口正在发送A的反射向量中的C的位并正在接收C的反射向量中的A的位,则该端口位于从A到C的路径上(并且反之亦然)。网桥B使用其对沿着从网桥A到网桥C的路径的其位置的知识来为网桥C所需要(或者不需要)的网桥A上的多播编制其组过滤数据库。
通过使用该信息,多播MAC地址也可以被安装在网桥B的过滤数据中。例如,再次参照网络200,对于域部分1上网桥C所需要的每个多播MAC地址,网桥B在MSTI A的根端口上的域部分1中所包括的每个VLAN ID上使能该多播MAC地址。类似地,GVRP VLAN过滤器被设置为在MSTI A的根端口上传递接收自网桥A的VLAN列表的流量。该方法消除了路由方案的单独多播路由计算。此外,该方法消除了802.1Q的单独多播/VLAN修剪GVRP/GMRP。
公告分组优选包含在骨干网拓扑改变时不发生改变的信息。当拓扑改变时,只有该信息对每个网桥上的具体端口的应用发生改变。从而,在生成树拓扑改变发生的同时重新计算多播和VLAN分布的修剪,而无需在生成树拓扑收敛之后运行另一协议(GMRP、GVRP或IGMP)。
与现有的IEEE 802.1Q MSTP标准相比,针对每个网桥的MSTI的存在导致多播分发信息的数量乘以网络中的网桥的数目。这是因为网桥B所进行的是否在MSTI C的根端口上向网桥C转发多播的判定取决于该多播帧在哪个生成树上传送。因为我们已经将上面传输有多播的生成树的数目乘以网络中的网桥的数目,所以我们也已经乘了将这些多播仅分发给那些需要它们的网桥所需的多播状态的数量。
综上所述,需要对IEEE 802.1Q MSTP进行下列控制平面的改变,以实现本发明的优选方面:将MSTI与网桥而非VLAN相关联;使路径成本对称;实现反射向量以解决不对称的MSTI;以及用多播公告分组来代替逐跳的GARP。需要一项数据平面的改变,即同时使用源MAC地址和目的地MAC地址来为多播帧寻找索引。
然而,本发明的一些方面提供了对IEEE 802.1Q的具体并且更加详细的修改。下面所述的实现细节和局限并非适用于本发明的所有实现方式。因此,这些细节和局限不应当用于推断与这里所述的本发明的更广泛陈述的方面有关的局限。一些这种实现方式使得能够计算多达4094个具有下述属性的多生成树实例(MSTI),所述属性是,对于每对MSTI,其MSTI区域根之间的路径沿着两个MSTI都相同。
根据某些优选实现方式对IEEE 802.1Q的修改
下列定义被提供,以清楚地陈述根据本发明的某些优选实现方式对IEEE 802.1Q的修改:
位MSTI:所述位MSTI位于为拥有者MSTI发送的反射向量中,每个位对应于为发送网桥所已知的MSTI之一。
MSTI表:这是IEEE 802.1Q中所定义的MST配置表的新名称。
obMSTP:最佳桥接MSTP,其是参考这里所述的某些方法的简写形式。
拥有者MSTI:对于每个MSTI,反射向量被发送。为之发送反射向量的MSTI是拥有者MSTI。
反射向量:针对每个MSTI(所述“拥有者MSTI”)的位向量,其具有对发送者(包括拥有者MSTI)已知的针对每个MSTI的一位(所述“位MSTI”)。如果所有沿着来自拥有者MSTI的区域根的路径的网桥端口(包括其上发送反射向量的网桥端口)都是位MSTI的MSTI根端口,则位被设为1;否则其被设为0。
SVL组:共享同一过滤数据库的若干个(0个或多个)VLAN。
SVL组表:被加入到MST配置表中的4096个双字节整数的阵列。其基于IEEE 802.1Q的条款12.10.3中的VID到FID的分配表。
SVL组和MST配置表
IEEE 802.1Q中所定义的4096个整数的MST配置表被重新命名为“MSTI表”。由4096个双字节整数组成的另外的SVL组表被附加到MSTI表的末端以形成新的MST配置表。SVL组表中的每个整数对应于一个VLAN ID,并且将该VID分配给特定的过滤数据库ID(FID)。SVL组表因此仅仅是IEEE 802.1Q的条款12.10.3中所述的VID到FID分配表的规格化。与SVL组表中的VID 0相对应的CIST总是被分配给FID 0。
IEEE 802.1Q的配置摘要的计算被修改为同时包括MSTI表和SVL组表。为了在不太可能的发生配置摘要冲突的情况下绝对保证obMSTP网桥与标准MSTP网桥(严格坚持IEEE 802.1Q的那些MSTP网桥)之间的正确操作,obMSTP网桥的配置名应当不同于它们所可能连接到的任何MSTP网桥的配置名。通过这里描述的方法使所有共享同一FID值的生成树实例变得可交换。
下面所引用的节号对应于IEEE 802.1的节号。
3.2obMSTP BPDU的确认
除了IEEE 802.1Q的条款14.4中所定义的检查,obMSTP还通过下述过程来辨认:
f.如果协议标识符是0000 0000 0000 0000、协议版本标识符是4或者更大,并且BPDU类型是0000 0010,并且BPDU:
1.包含108个或更多个字节;并且
2.版本1长度为0;并且
3.版本3长度表示从0到64的整数,同时包括MSTI配置消息和obMSTP配置消息;并且
4.版本4长度表示端口路径成本的数目,该数目等于正在该端口上用于发送BPDU的版本4长度;其应当被解码为obMSTPBPDU。
3.3附加的针对每个网桥的变量
下列变量的一个实例是由obMSTP网桥为每个MSTI维护的,通过MSTID来索引:
MstiReflectionVector.最后从MSTI根端口接收到的反射向量。如果这是MSTI根网桥,则MstiReflectionVector在该网桥上例示的具有与该MSTI的FID相同的FID值的每个MSTI的每个位位置中包含1。每当MSTI根端口发生改变并且每当在MSTI根端口上从MSTI指定网桥发送新值,就更新合适的MstiReflectionVector。
3.4附加的针对每个端口的向量
下列变量中的每一个向量的一个实例是由obMSTP网桥为每个MSTI维护的,通过MSTID来索引:
mstiReflectionVector.在该端口上从MSTI指定网桥最后接收到的反射向量,或者,如果这是该MSTI的指定网桥,则mstiReflectionVector是在该端口上从MSTI指定网桥最后发送的反射向量。如果这是MSTI指定网桥,则mstiReflectionVector是通过使用MstiReflectionVector并清除与每个MSTI相对应的位来形成的,其被分配与该MSTI相同的FID,对于该MSTI来说这个端口不担当其根端口。
mstiPortPathCost.在该端口上从MSTI指定网桥最后接收到的端口路径成本,或者,如果这是该MSTI的指定网桥,则其是在该端口上从MSTI指定网桥最后发送的端口路径成本。如果这是MSTI指定网桥,则值被设为该MSTI的配置内部端口路径成本。
mstiClaimantID.mstiClaimantID是数值最小的MSTID,其被分配了与该MSTI相同的FID并且其mstiRelectionVector在与该变量的索引(MSTID)相对应的位位置中包含1。如果该值在数值上高于变量的索引,则改为使用索引。注意,端口上的任何MSTI的反射向量的接收可能会影响该端口上的许多其他MSTI的mstiClaimantID,并从而需要该MSTI的重新计算。
在obMSTP生成树的整个计算中,mstiPortPathCost而非配置的端口路径成本被使用。从而,端口路径成本是由MSTI指定网桥决定的,并且在通过LAN的所有方向上是相同的。
3.6配置限制
给定端口上的共享同一FID值(根据SVL组表)的每个MSTI的每个端口路径成本(mstiPortPathCost)必须相等。改变一个端口上的一个MSTI上的端口路径成本则改变该端口上具有相同FID值的所有MSTI的端口路径成本(mstiPortPathCost)。共享同一FID值(根据SVL组表)的每个MSTI的每个MSTI网桥优先级必须相等。改变一个MSTI上的MSTI网桥优先级则改变具有同一FID值的所有MSTI的MSTI网桥优先级。
3.7反射向量的创建和传播
在每个端口上为每个MSTI发送的反射向量在网桥是该MSTI的MSTI指定网桥时是根据MstiReflectionVector和mstiReflectionVector变量的定义来计算的。当在端口上接收到MSTI的反射向量时,MstiReflectionVector和mstiReflectionVector变量也根据这些定义而被改变。
3.8修改后的优先级向量
IEEE 802.1Q的条款13.9和13.11中所定义的优先级向量被修改如下:1.MSTI优先级向量的附加组件被加入在条款13.9的项目i)与j)之间:MSTI Claimant ID,优选该端口为MSTI根端口的最高等级的MSTID。条款13.11被修改为在每个向量和计算中将mstiClaimantID插入在IntRootPathCost与指定网桥ID之间。
3.9BPDU的格式
IEEE 802.1Q的条款14中所述的BPDU格式被扩展并改变如下:
1.协议版本号是4,而不是3。
2.紧接MSTI配置消息之后的是2字节的版本4长度,其包含BPDU中所包括的端口路径成本的数目。
3.紧接版本4长度之后的是由4字节整数组成的表,每个表为SVL组表中的在MSTP配置消息中具有对应MSTID的FID之一包含端口路径成本,如在该网桥端口上配置的。CIST FID,FID0总是被表示为第一端口路径成本。剩余的端口路径成本在SVL组表中以FID值的数值顺序排序,最低FID的端口路径成本优先。
4.紧接端口路径成本之后的是在版本3长度中指定的obMSTP配置消息的数目。每个obMSTP配置消息对应于BPDU的版本3片段中的MSTP配置消息;第一obMSTP配置消息包含第一MSTP配置消息中所编码的MSTI的附加信息,第二obMSTP配置消息包含版本3片段中的第二MSTI的附加信息,等等。obMSTP配置消息仅包含反射向量。以字节为单位的每个反射向量的长度是为每个具有与MSTP配置消息的MSTI相同的FID的MSTI包含一个位所需的最小数目。从而,如果16个MSTI共享与obMSTP配置消息的MSTI相同的FID,则反射向量的长度是2个字节,而具有同一FID的17个MSTI将需要3个字节的反射向量。反射向量的第一个字节的最高有效位对应于版本3片段中的第一个MSTI,等等。因为没有MSTP消息,因此没有为MSTI 0(CIST)发送的反射向量。
5.网桥的配置有可能是这样一种情况,即版本4的信息溢出BPDU的最大大小。在这种情况下,网桥必须被重新配置,不是具有更少的MSTI,就是每个SVL组中MSTI减少,以使BPDU的大小处于可允许的限度内。
多个一个的BPDU也可以被发送,其中每个BPDU包含附加的MSTI的信息。注意,上面第三点的措辞是小心选择的,使得BPDU中仅携带与该BPDU中的MSTP配置消息所表示的MSTID集合相关的端口路径成本。
可以注意到,对于64个MSTI,在32个MSTI被分配给两个FID中的每一个FID的情况下,PDU的大小是:
102(基数)+2(v4长度)+8(端口路径成本)+64*16(MSTP消息)+64*4(反射向量)=1392
该大小能容纳在单个帧中。另一方面,如果所有64个MSTI被分配给同一FID,则生成:
102(基数)+2(v4长度)+4(端口路径成本)+64*16(MSTP消息)+64*8(反射向量)=1644
该大小不能容纳在单个最大长度的帧中。如果多注册协议(见IEEE工程802.1ak,“Multiple Registration Protocol”,其通过引用而结合于此)被用于分发多播地址和VLAN注册,而非使用4.0节中所给出的技术,则MSTP无需在其反射向量中包含与低等级(更高编号的)MSTI ID有关的信息。在这种情况下,对于总共8(8+1)/2*8-8=280个字节,第一MSTI不需要反射向量,下八个MSTI各自只需要单个字节来保持其反射向量,随后的八个仅需要两个字节,等等。
64个MSTI的总要求于是为:
102(基数)+2(v4长度)+8(端口路径成本)+64*16(MSTP消息)+280(反射向量)=1412
该计算被表示为一种替换。
3.10收敛时间
MSTP的收敛的最坏情况(不算“计数到无穷大(counting toinfinity)”问题,其中陈旧和当前的数据绕着网络中的物理环路互相追赶)是当位于网络边缘的MSTI区域根静静地过期,并且最佳备用MSTI区域根位于网络的相反一侧上的时候。MSTP在这种情况下在穿过网络两遍后收敛。在第一遍中,MSTI区域根的损失被跨网络传播到新的MSTI区域根,并且在第二遍中,该新的MSTI区域根的信息被跨网络传播回来。
对于obMSTP,该顺序对于最低编号的MSTI(让我们假定这是MSTI0)不变。这是因为MSTI 0的优先级向量中所使用的msitClaimantID不受反射向量的影响;MSTI自己的ID(0)总是好于任何其他MSTI的ID。然而,下一更高编号的MSTI(让我们假定这是MSTI 1)在其收敛之前可以要求信息额外穿过网络一遍。
这是因为,如果MSTI 1的MSTI区域根在原来发生故障的MSTI 0区域根附近,则当来自新的MSTI 0区域根的信息到达MSTI 1区域根时,MSTI0的反射向量可能会使MSTI 1切换其MSTI区域根端口。只有MSTI 0的反射向量可以影响MSTI 1。在最坏情况下(其中偶数编号的MSTI在网络的一侧并且奇数编号的MSTI在另一侧),每个额外的MSTI可能(虽然不太可能)要求信息跨网络额外传播一遍以达到收敛。从而,具有n个MSTI的obMSTP网络可以要求穿过网络(n+1)遍以收敛。将最高优先级(最低编号)的MSTI区域根朝着网络中央的方向放置是预防这种“晃动(sloshing)”的最简单的方式。
多播分发和VLAN修剪
通过反射向量获得的知识使得网桥可以省却用于计算多播、广播和未知的单播的分发范围的GVRP和GMRP协议。我们在该节中(在另行通知之前)假定,对于每个FID值都有一个扎根于每个网桥的MSTI。通过除BPDU之外的某些未指定的方法(例如GVRP、GMRP和IGMP),或者通过配置,每个网桥得到需要被递送到任何给定网桥的所有的VLAN和/或{VLAN、多播MAC地址}对(称为组)的列表。用于分发该信息的方法可以包括但是不限于下列方法:诸如思科的VTP之类的流播协议;象OSPF一样的状态分发协议;或者被每个网桥用来通告其要求的系列广播(或者多播)帧。
假定为给定FID上的每个网桥分配了一个MSTI,则特定网桥所需的VLAN和组的列表等价于特定MSTI根网桥所需的VLAN和组的列表。如果端口是MSTID x的MSTI指定端口,则对于被分配给该MSTI的每个VLAN和组(注意到组包括VLAN,并且每个VLAN映射到MSTI和FID),只有当该端口上所发送的MSTID x的反射向量中与需要该VLAN或组的某网桥的MSTID y相对应的位y被设置时,该VLAN或组才需要被在端口上发送。
换言之,只有当这是相同FID的某些其他MSTIy上的MSTI根端口时,MSTI x上的VLAN或组才需要被发送,其中y对应于需要VLAN或组的网桥。如果端口是MSTI根端口,则对于被分配给该MSTID x的每个VLAN和组,只有当与该MSTID x相对应的位x在该端口(当然,该网桥也是该MSTI上的MSTI根端口)上所接收到的某些MSTIy反射向量中被设置时,才需要在该端口上发送该VLAN或组,其中y对应于需要VLAN或组的网桥。
换言之,只有当需要VLAN或组的网桥是发现该LAN是通往MSTIDx的MSTI根网桥的路径的某MSTID y上的指定网桥时,才需要在MSTIDx上发送VLAN或组。
因为给定网桥所需要的VLAN和/或组的列表与生成树实例改变相比在完全不同的时间并因为完全不同的原因而改变,所以VLAN和组的要求的传播的分离导致VLAN和组的传播信息在生成树收敛的同时收敛。当然,反射向量的传播可以使最高数值编号的MSTID的收敛变慢,但是在考虑到网络拓扑的情况下将MSTID正确地分配给网桥可以减轻或者甚至消除该问题。具体而言,将低编号的MSTID分配给网络中央处的网桥防止了MSTI的延迟收敛。
可以将多个网桥分配给同一MSTID。在这种情况下,网桥应当将所有的VLAN和所有的组都转发给共享同一MSTID的其他网桥。此外,可以遵循该节中的所有规则,并且仍可以除去GVRP/GMRP。
平台要求
为了最有效地使用该协议,平台需要具有某些能力:
1.需要一种可编程的针对每个端口和每个VLAN的掩码(mask),以指定在哪些端口上在没有VLAN标签的情况下发送哪些VLAN。该能力在IEEE Std.802.1Q中有规定。如果允许许多VLAN离开该端口的话,则某些平台当前被限制为仅发送一个未加标签的VLAN。这使得标有不同的R和M部分但标有相同D部分的VLAN可以全部被未加标签地输出到不知道VLAN的终端台站。
2.要么应当针对每个端口来配置12位的端口VLAN掩码,所述掩码被与该端口上的每个加标签的帧所发送的VLAN ID进行与操作,要么需要对从该端口输出的每个标有VLAN的帧施加完整的4096x 12位的VLAN ID翻译。这使得可以在与知道VLAN的终端台站通信时抑制VLAN标签的D部分和M部分。
3.要么在对进入的帧施加端口VLAN标识符(PVID)时需要使用上述第二点中定义的12位的端口VLAN掩码,要么需要对输入到端口的每个标有VLAN的帧施加完整的4096x 12位的VLAN ID翻译。
该掩码被用作:
这使得在从知道VLAN的终端台站接收到帧时D部分和M部分可以被应用。作为折衷,终端台站(也许是路由器,也许是嵌入在与网桥相同的机架中的路由器)在接收帧时可以忽略VLAN ID的D和M部分,并且总是发送合适的D和M值。换言之,可以在网桥与知道VLAN的终端台站之间的点对点连接的任一端执行端口掩码、PVID应用,和/或VLAN ID翻译。
图11图示了可以被配置为实现本发明的某些方法的网络设备的示例。在一些实施例中,网络设备1160是由思科系统有限公司提供的CatalystTM交换机。网络设备1160包括主中央处理单元(CPU)1162、接口1168和总线1167(例如PCI总线)。一般而言,接口1168包括适用于与合适的媒体通信的端口1169。在一些实施例中,接口1168中的一个或多个包括至少一个独立处理器1174,并且在某些情况下包括易失性的RAM。独立处理器1174可以是例如ASIC或者任何其他合适的处理器。根据某些这种实施例,这些独立处理器1174执行这里描述的逻辑功能中的至少一些。在某些实施例中,接口1168中的一个或多个对诸如媒体控制和管理之类的通信密集型任务进行控制。通过为通信密集型任务提供单独的处理器,接口1168使得主微处理器1162可以高效地执行诸如路由计算、网络诊断、安全功能等等之类的其他功能。
接口1168一般被提供作为接口卡(有时被称为“线路卡”)。一般而言,接口1168控制通过网络的数据分组的发送和接收,并且有时支持与网络设备1160一起使用的其他外围设备。可提供的接口当中有光纤通道(“FC”)接口、以太网接口、帧中继接口、线缆接口、DSL接口、令牌环接口等等。此外,可以提供各种甚高速接口,例如快速以太网接口、千兆比特以太网接口、ATM接口、HSSI接口、POS接口、FDDI接口、ASI接口、DHEI接口等等。
当在合适的软件或固件的控制下工作时,在本发明的某些实现方式中,CPU1162可以负责实现与所需网络设备的功能相关联的特定功能。根据某些实施例,CPU1162在软件(包括操作系统(例如Linux、Vxworks等等))和任何合适的应用软件的控制下完成所有这些功能。
CPU 1162可以包括一个或多个处理器1163,例如来自摩托罗拉微处理器系列或MIPS微处理器系列的处理器。在另一实施例中,处理器1163是专门设计用于控制网络设备1160的操作的硬件。在特定的实施例中,存储器1161(例如非易失性RAM和/或ROM)也形成CPU 1162的一部分。然而,存储器可以以多种不同方式耦合到系统。存储块161可以被用于各种目的,例如缓存和/或存储数据、编程指令等等。
不管网络设备的配置如何,可以使用一个或多个被配置为存储数据和程序指令的存储器或存储模块(例如存储块1165),所述数据和程序指令用于通用网络操作和/或与这里描述的技术的功能有关其他信息。例如,这些程序指令可以控制操作系统和/或一个或多个应用的操作。
因为这种信息和程序指令可以被用于实现这里所述的系统/方法,所以本发明涉及机器可读介质,这些机器可读介质包括用于执行这里描述的各种操作的程序指令、状态信息等等。机器可读介质的示例包括但不限于:磁介质,例如硬盘、软盘和磁带;光介质,例如CD-ROM光盘;磁光介质;以及专门配置为存储和执行程序指令的硬件设备,例如只读存储器设备(ROM)和随机访问存储器(RAM)。本发明还可以以通过诸如无线电波、光学线路、电线路等等之类的合适介质传播的载波来实现。程序指令的示例包括例如由编译器产生的机器码,以及包含可由计算机使用解释器来执行的高级代码的文件。
虽然图11所示的系统图示了本发明的一个特定网络设备,但是其决不是本发明所可以实现于的唯一网络设备体系结构。例如,经常使用具有单个处理器的体系结构,该处理器处理通信以及路由计算等等。此外,其他类型的接口和介质也可以与网络设备一起使用。接口/线路卡之间的通信路径可以是基于总线的(如图11所示)或是基于交换结构的(例如纵横交换矩阵(cross-bar))。
其他实施例
虽然这里示出了并描述了本发明的示例性实施例和应用,但是仍然属于本发明的概念、范围和精神的许多变化和修改是可能的,并且在细读本申请之后这些变化对于本领域技术人员将变得清楚。
因此,当前的实施例应当被认为是示例性而非限制性的,并且本发明应当不限于这里给出的细节,而是可以在所附权利要求书的范围和等同物内进行修改。
Claims (17)
1.一种控制网络的方法,所述方法包括:
将所述网络中的一个区域中的每个网桥配置为多生成树实例(“MSTI”)的根;以及
根据以接收网桥作为根网桥的MSTI来发送单播帧。
2.如权利要求1所述的方法,还包括根据以发送网桥作为根网桥的MSTI来发送多播帧。
3.如权利要求1所述的方法,其中,访问端口使用简单以太网帧。
4.如权利要求1所述的方法,其中,所述单播帧是MAC-in-MAC帧。
5.如权利要求1所述的方法,其中,网桥包括多于一个MAC-in-MAC翻译单元(“MTU”),每个MTU都具有MAC地址,所述方法还包括发送公告分组的步骤,所述公告分组通告所述网桥的MTU中的每一个MTU的MAC地址。
6.如权利要求1所述的方法,其中,所述网络包括多个MAC-in-MAC翻译单元(“MTU”),所述方法还包括:
通过第一MTU接收简单以太网帧;
将所述简单以太网帧封装为至少指示目的地网桥ID和MSTI的MAC-in-MAC帧;以及
根据所述MSTI来转发所述MAC-in-MAC帧。
7.如权利要求4所述的方法,其中,每个MAC-in-MAC帧都包括由以网桥ID作为目的地MAC地址的封装层封装的简单以太网帧。
8.如权利要求6所述的方法,还包括:
通过第二MTU接收MAC-in-MAC帧;
将所述MAC-in-MAC帧解封以得到所述简单以太网帧;以及
将所述简单以太网帧发送到访问端口。
9.如权利要求7所述的方法,其中,所述封装层包括VLAN标签。
10.如权利要求9所述的方法,其中,所述VLAN标签指示MSTI的根网桥。
11.如权利要求9所述的方法,其中,所述VLAN标签包括根部分、多路径部分和域部分。
12.一种控制网络的方法,包括:
形成帧的字段,该字段对于区域中的每个多生成树实例(“MSTI”)都具有一个位;以及
当所述帧经过不是所述区域的任何MSTI的根端口的端口时,将所述字段的位设为“否”。
13.如权利要求12所述的方法,还包括:
接收到所具有的所述字段的位被设为“否”的帧;以及
应用协议来确定哪个网桥将选择新的根端口。
14.一种被分配成多个区域的网络,所述网络在所述网络的一个区域中包括多个网桥,每个网桥被配置为多生成树实例(“MSTI”)的根并且还被配置为根据以接收网桥作为根网桥的MSTI来发送单播帧。
15.如权利要求14所述的网络,还包括用于形成帧的字段的装置,所述字段对于所述区域的每个MSTI都具有一个位,其中,每个网桥还被配置为当所述帧经过不是所述区域的任何MSTI的根端口的端口时将所述字段的位设为“否”。
16.一种网络设备,包括:
用于确定所述网络设备位于网络中的一个区域中的装置;
用于将所述网络设备配置为第一多生成树实例(“MSTI”)的根的装置;以及
用于根据所述第一MSTI来发送多播帧的装置。
17.如权利要求16所述的网络设备,还包括:
用于根据第二MSTI来发送单播帧的装置,其中所述网络的所述区域中的接收网桥是所述第二MSTI的根网桥。
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