專利名稱：以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術。是用實時的軟件自動配置代替繁瑣的網(wǎng)管配置，對于組網(wǎng)變化有較好適應性，不需要復雜的網(wǎng)管配置的一種虛擬局域網(wǎng)接入技術。
背景技術：
虛擬局域網(wǎng)VLAN(Vitrual Local Area Network)是近幾年來在計算機和通信領域發(fā)展起來的一門新技術，在改善網(wǎng)絡性能和可管理性方面都顯示出巨大的作用和潛力。而其最具吸引力的優(yōu)點是其靈活性和對廣播域的有效控制，并且能夠?qū)τ脩艚M進行安全隔離。
VLAN的劃分方式有多種，現(xiàn)在二層設備上比較常用的方法是基于port端口和802.1Q協(xié)議的混合方式。VLAN的劃分和變動主要通過網(wǎng)管界面進行手工配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有VLAN接入方法中VLAN的設定依靠管理員配置，并且對于組網(wǎng)連接變化、VLAN設置變更等情況所需維護工作量大等缺點而提出，具有VLAN自適應接入功能的交換機，可以通過識別數(shù)據(jù)包攜帶的802.1Q協(xié)議標識Tag中的vid(VLAN Identifier)來進行VLAN的自動加入，并且可以根據(jù)需要在不同的VLAN組中靈活切換，達到組網(wǎng)要求，大量減少手工配置，并且對于組網(wǎng)連接變化、VLAN設置變更等情況有較好的適應性。
本發(fā)明的技術方案是以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術包括port端口和802.1Q協(xié)議，在以太網(wǎng)交換設備軟件的協(xié)議和功能模塊內(nèi)建立自適應VLAN子模塊，自適應VLAN子模塊又可分為以下幾個子任務1) 中斷檢測任務，2) 主處理任務，3) 老化處理任務。
所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其中斷檢測任務定期查詢芯片的中斷寄存器，當數(shù)據(jù)包攜帶的Tag信息中的vid值與該端口當前的VLAN配置不匹配時，能夠獲取產(chǎn)生的中斷，并根據(jù)當前VLAN配置產(chǎn)生不同的中斷處理請求。
所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其主處理任務是根據(jù)中斷處理請求中的中斷屬性進行相應處理，如果中斷屬性表明不存在該vid值的VLAN，則根據(jù)中斷處理請求內(nèi)容創(chuàng)建新的VLAN，該VLAN的vid與中斷處理請求內(nèi)容中的vid值相同，并將該端口以Tag方式加入此VLAN；如果中斷屬性表明存在該vid值的VLAN，但端口不是該VLAN的成員，則將端口以Tag方式加入相應VLAN，端口用自適應方式加入VLAN(或創(chuàng)建VLAN)的同時，啟動相應的定時器。
所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其老化處理任務主要處理自適應方式加入VLAN的端口的定時器，以此方式控制自適應方式加入VLAN的端口或創(chuàng)建的VLAN的生存時間。定時器超時則刪除自動加入的端口，如果該VLAN是自適應方式創(chuàng)建的，且端口是該VLAN的最后一個成員端口，則在刪除該端口的同時，將該VLAN也刪除。
所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其中斷檢測任務能夠通過查詢獲取此中斷，并根據(jù)當前設置向主處理任務發(fā)出不同類型的中斷處理請求，中斷內(nèi)容包括所收到數(shù)據(jù)包的VLAN Tag中vid的值和相應的端口號。
所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，是在每次查詢中斷后，加了一段時間的延時，目的在于控制查詢中斷的頻率，如每隔80～120ms查詢一次。
本發(fā)明的優(yōu)點是添加了自適應VLAN接入功能的交換機同不具此功能的交換機相比，具有配置簡單、安全可靠等顯著優(yōu)點。組網(wǎng)中能夠較大地減小網(wǎng)管開銷和配置錯誤，增加了靈活性。


圖1是交換設備系統(tǒng)框架的示意圖；圖2是中斷檢測主處理任務流程圖；圖3是主處理任務軟件流程圖；圖4是老化處理任務軟件流程圖；圖5是具體應用案例圖。
具體實施例方式
自適應VLAN技術在現(xiàn)有VLAN技術的基礎上實現(xiàn)。通過對交換機上添加此功能，則交換機能夠根據(jù)端口所收到數(shù)據(jù)包的VLAN屬性(VLAN Tag標簽中vid的值)，靈活加入當前存在的任一VLAN中，并且可以根據(jù)需要在不同時間段加入不同的VLAN組，實現(xiàn)自由切換。
具體實現(xiàn)步驟說明如下圖1是交換設備系統(tǒng)框架的示意圖，整個系統(tǒng)分為五層模塊，底層硬件包括CPU和交換芯片，第二層是嵌入式操作系統(tǒng)(RTOS)，提供系統(tǒng)軟件的運行平臺，第三層驅(qū)動模塊，完成讀寫硬件芯片的寄存器、VLAN表等功能，第四層是協(xié)議和功能模塊，實現(xiàn)交換設備所支持的協(xié)議和相關功能，第五層是界面和網(wǎng)管。自適應VLAN模塊屬于協(xié)議和功能模塊的一個子模塊，建立在VLAN功能模塊之上。自適應VLAN功能模塊內(nèi)部又可分為以下幾個子任務1) 中斷檢測任務，2) 主處理任務，3) 老化處理任務。
三個子任務在自適應VLAN功能開放時啟動，一直運行到該功能關閉結(jié)束。
中斷檢測任務完成對芯片相應中斷的檢測。該任務的軟件流程圖如圖2。當從某一端口有數(shù)據(jù)進入時，交換芯片能夠檢查數(shù)據(jù)包中的Tag值，并根據(jù)當前交換芯片中的VLAN過濾表進行判斷，當數(shù)據(jù)包攜帶的Tag信息中的vid值與該端口當前的VLAN配置不匹配時，產(chǎn)生中斷。中斷檢測任務能夠通過查詢中斷寄存器獲取此中斷，并向主處理任務發(fā)出中斷處理請求，其中包括中斷類型和中斷內(nèi)容。中斷類型分兩種一種是當前不存在具有該vid值的VLAN，不妨設為中斷類型1；另一種是當前存在該vid值的VLAN，但該端口不是其中成員，不妨設為中斷類型2。中斷內(nèi)容包括所收到數(shù)據(jù)包的VLAN Tag中的vid值和端口號。在每次查詢中斷后，加了一段時間的延時，目的在于控制查詢中斷的頻率，如每隔100ms查詢一次。如所用交換芯片為Galnet2+系列(如GT48350、GT48360等)，所查詢的中斷寄存器為Interrupt Cause的第0位和Ingress Filter寄存器。其它主流交換芯片中亦有相應的中斷寄存器。
主處理任務模塊根據(jù)接收到的中斷處理請求進行相應處理。流程如圖3解析中斷處理請求中的中斷屬性，如果中斷屬性為第一種，即不存在該vid值的VLAN，則創(chuàng)建新的VLAN，并將該端口以Tag方式加入該VLAN；如果中斷屬性為第二種，即存在該vid值的VLAN，則將端口以Tag方式加入相應VLAN。端口用自適應方式加入VLAN(或創(chuàng)建VLAN)的同時，啟動相應的定時器。
老化處理任務主要處理自適應方式加入VLAN的端口的定時器，流程圖如圖4。以此方式控制自適應方式加入VLAN的端口(或創(chuàng)建VLAN)的生存時間。定時器超時則刪除自動加入的端口(或創(chuàng)建的VLAN)。如果該VLAN是自適應方式創(chuàng)建的，且端口是該VLAN的最后一個成員端口，則在刪除該端口的同時，將該VLAN也刪除。
有關界面和網(wǎng)管的說明1)設備的每個端口均可獨立設置為開放或關閉自適應VLAN功能。
2)用自適應方式加入VLAN的端口(或創(chuàng)建的VLAN)，在網(wǎng)管界面上采用特殊表示方法，以區(qū)分于普通手工方式配置的VLAN及端口。
3)用自適應方式加入VLAN的端口(或創(chuàng)建的VLAN)，可以通過手工配置修改。也可以理解為自適應方式做為一種補充的配置方式，其優(yōu)先級低于手工操作的配置。
本發(fā)明中所識別的VLAN Tag中vid范圍遵循802.1Q協(xié)議規(guī)定，為1～4095。
圖5是具體應用案例圖，如圖所示組網(wǎng)方式中a.交換機B連接用戶，分別為用戶2～用戶q，交換機B通過端口Ba上聯(lián)到交換機A的端口Ab。另有用戶1通過交換機D連接到交換機A的A3端口。交換機C連接服務器組P，分別為服務器P1～服務器Pn，服務器M1也連接在交換機C上，交換機C通過端口Ca上聯(lián)到交換機A的端口Ac。此外，服務器組M的成員服務器M2～服務器Mn直接連接在交換機A上。這里舉的實例是實際應用中非常常見的組網(wǎng)情況。
b.在實際應用中，將服務器根據(jù)不同服務功能，劃分不同的VLAN組。如服務器M1～服務器Mn屬于同一個VLAN，vid＝100。服務器P1～服務器Pn屬于同一個VLAN，vid＝300。網(wǎng)絡中的用戶可能根據(jù)需要訪問不同的服務器組，如用戶1、用戶2需要訪問服務器組M，其余用戶需要訪問服務器組P。
普通設置方法(即圖5中交換機均不具備自適應VLAN功能)網(wǎng)管人員根據(jù)用戶需要來進行跨交換機的VLAN配置，并且每個交換機都要進行配置，具體配置方法，因交換機生產(chǎn)廠家和型號不同，會有差異，在此僅簡單描述其配置過程交換機A配置端口Ab、Ac、Ad及服務器M2～服務器Mn所在端口在同一VLAN中，vid＝100；配置端口Ab、Ac在同一VLAN中，vid＝300。同交換機相連的端口Ab、Ac、Ad需要配置成Tag方式加入的端口，用Tag中的vid區(qū)分數(shù)據(jù)包屬于哪個VLAN。
交換機B配置用戶2所在端口B2和上聯(lián)口Ba在同一VLAN中，vid＝100；配置其余用戶所在端口和上聯(lián)口Ba在同一VLAN中，vid＝300。其中上聯(lián)端口Ba需要配置成Tag端口，用Tag中的vid區(qū)分數(shù)據(jù)屬于哪個VLAN。
交換機C配置服務器M1所在端口Cm和上聯(lián)口Ca，在同一VLAN中，vid＝100；配置服務器P1～服務器Pn所在端口和上聯(lián)口Ca，在同一VLAN中，vid＝300；其中上聯(lián)端口Ca需要配置成Tag端口，用Tag中的vid區(qū)分數(shù)據(jù)屬于哪個VLAN。
交換機D配置用戶1所在端口D1和上聯(lián)口Da，在同一VLAN中，vid＝100；其中上聯(lián)端口Da需要配置成Tag端口，用Tag中的vid區(qū)分數(shù)據(jù)屬于哪個VLAN。
當新添用戶或用戶移動時，如交換機B與交換機A的連接從端口Ab移動到了其它的端口，如移動到端口Aq。那么交換機A需要刪掉端口Ab的VLAN配置，并且添加端口Aq相應的VLAN配置，將其加入到所要訪問數(shù)據(jù)的VLAN組，以達到同樣的訪問不同服務器組的需求。又如交換機B的VLAN配置更改，從vid＝100改為vid＝300，那么交換機A也需要更改端口Ab的VLAN配置，從vid＝100的VLAN中刪除，然后添加到vid＝300的VLAN中，才能達到通信要求。
普通方法的不便之處在于組網(wǎng)過程中和維護中，需要大量手工配置，并且比較繁瑣。同時由于VLAN配置的復雜性增加了配置誤操作的可能性。
自適應VLAN接入功能解決辦法(圖5中有具有自適應VLAN功能的交換機)
不妨假設圖5中所示的交換機A具備VLAN自適應接入的功能，則配置工作量明顯減少，只需配置直接與用戶端連接的交換機及端口的VLAN屬性交換機B、C、D與普通設置方法相同，而交換機A只需配置連接服務器M2～服務器Mn的端口在同一VLAN，vid＝300即可；尤其是當交換機A與交換機B、交換機C、交換機D互聯(lián)的端口發(fā)生變化時，如交換機B與交換機A的連接從端口Ab移動到了其它端口，或者交換機C的VLAN配置發(fā)生變化，都不需要變更任何配置，就可正常工作。此外，當有新的交換機與交換機A連接時，也只需配置好新添加的交換機就可以正常工作，而無需更改交換機A的配置。
我們知道，通常直接連接用戶的交換機及端口的VLAN配置是相對簡單的，而交換機互連時，與多個交換機連接的交換機及其端口通常配置起來較復雜，并且多為一個端口屬于多個VLAN和跨交換機配置VLAN的情況，也容易出錯。同時如果出現(xiàn)移動、連接變化等情況，也需要進行手工修改配置，才能正常工作。顯然，添加了自適應VLAN接入功能的交換機同不具此功能的交換機相比，具有配置簡單、減少網(wǎng)管開銷、靈活，安全可靠等顯著優(yōu)點。
在上述應用舉例中，我們不妨以用戶2訪問服務器組M為例，看看自適應VLAN接入功能如何實現(xiàn)自動接入的，步驟如下1、交換機A各端口的自適應VLAN功能打開。
2、當用戶2需要訪問服務器組M時，交換機B的B2端口收到用戶2發(fā)出的數(shù)據(jù)包，由于在交換機B上配置了端口B2、Ba同屬于vid＝100的VLAN，且端口Ba是Tag端口，根據(jù)協(xié)議802.1Q的VLAN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的規(guī)則，用戶2發(fā)出的數(shù)據(jù)包從端口Ba流出，并且攜帶有vid＝100的Tag。
3、交換機A的Ab端口接收到交換機2的端口Ba流出的攜帶有vid＝100的Tag的數(shù)據(jù)包，由于當前交換機A上有vid＝100的VLAN，但端口Ab.不是該VLAN的成員，交換芯片就會產(chǎn)生中斷，自適應VLAN功能模塊的中斷檢測子任務檢測到該中斷，發(fā)出中斷處理請求，中斷處理請求中包括了中斷類型和中斷內(nèi)容，中斷類型為2，內(nèi)容包括vid值100和端口Ab的端口號。
4、交換機1的自適應VLAN功能模塊的主處理任務接收到中斷處理請求，根據(jù)中斷類型和內(nèi)容進行相應處理，中斷類型為2，則自動在已有vid＝100的VLAN中以Tag方式添加端口Ab。此時交換機1中，服務器M2～服務器Mn所在端口、端口Ab都是vid＝100的VLAN的成員，從端口Ab的收到數(shù)據(jù)包根據(jù)協(xié)議802.1Q的VLAN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的規(guī)則，服務器M2～Mn可以收到。由于網(wǎng)絡通信是數(shù)據(jù)交互，同樣從服務器M2～Mn發(fā)出的數(shù)據(jù)包也能經(jīng)過端口Ab、端口Ba而轉(zhuǎn)發(fā)給用戶2。
5、服務器M1連接在交換機C上，和上述流程類似，由于在交換機C上服務器M1所在端口Cm和端口Ca在同一vid＝100的VLAN中，且端口Ca是Tag端口，服務器M1發(fā)出的數(shù)據(jù)包，從端口Cm進入，根據(jù)協(xié)議802.1Q的VLAN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的規(guī)則，從端口Ca流出，并且攜帶vid＝100的Tag標識，交換機A的端口Ac收到Tag標識為vid＝100的數(shù)據(jù)包，由于在交換機A上端口Ac不是vid＝100的VLAN成員，那么端口收到數(shù)據(jù)包時，交換芯片會產(chǎn)生中斷，同樣交換機A的自適應VLAN功能模塊的中斷檢測子任務檢測到該中斷，發(fā)出中斷處理請求，中斷處理請求中包括了中斷類型和中斷內(nèi)容，中斷類型為2，內(nèi)容包括vid值100和端口Ac的端口號。交換機A的自適應VLAN功能模塊的主處理任務接收到中斷處理請求，根據(jù)中斷類型和內(nèi)容進行相應處理，中斷類型為2，則自動在已有vid＝100的VLAN中添加端口Ac。這樣在交換機1上端口Ac和端口Ab同屬于vid＝100的VLAN，可以互通。
經(jīng)過上面的步驟，現(xiàn)在用戶2和服務器組M的每個成員同屬于vid＝100的VLAN，可以達到相互通信的目的。老化處理子任務主要是定期刪除自適應方式加入的VLAN成員，達到減少冗余配置的目的。
此時，如果交換機B的VLAN配置發(fā)生變化，如vid＝100改為vid＝300，交換機A也能按照上還流程相應自動更新，將交換機B與交換機互聯(lián)的端口Ab從vid＝100的VLAN中刪除，加入到vid＝300的VLAN中，從而實現(xiàn)相互通信。
上述應用舉例和實現(xiàn)說明可以看到自適應VLAN接入方法優(yōu)點是可以用實時的軟件自動配置代替繁瑣的網(wǎng)管配置，減少了管理開銷。對于組網(wǎng)的變化，有較好的適應性，不需要復雜的網(wǎng)管配置。
同802.1D和802.1Q所定義的GVRP(GARP VLAN RegistrationPotocol，其中GARP是一般屬性注冊協(xié)議Generic Attribute RegistrationPotocol)協(xié)議功能相比，自適應VLAN接入功能也具有明顯的優(yōu)勢1.GVRP協(xié)議支持的動態(tài)VLAN技術，需要在交換設備中定期傳遞一種GVRP協(xié)議包文，按協(xié)議的缺省值是200cs，開放了該協(xié)議功能的每臺交換設備都定期發(fā)送GVRP報文，需要占用一定的帶寬，而本發(fā)明中的自適應VLAN技術不需要處理協(xié)議包文，不占用帶寬資源。
2.GVRP對其它互連設備的要求較高。在組網(wǎng)中，只有網(wǎng)絡上所有的設備都支持GVRP協(xié)議功能，才能實現(xiàn)動態(tài)組成VLAN的功能。而本發(fā)明中具有自適應VLAN功能的交換設備對其所連接的其它設備沒有特殊要求。
同時該功能也可以根據(jù)需要進一步加強為對具有自適應VLAN功能的交換機端口進行分級限制，不同級別用戶訪問不同范圍的VLAN組等。隨著支持802.1Q協(xié)議的網(wǎng)卡的普及，該功能的靈活性更加明顯，具有較大應用價值和潛力。這種接入方法在可以較大地減少網(wǎng)管配置開銷，增加了組網(wǎng)的靈活性。
權利要求
1.一種以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，包括port端口和802.1Q協(xié)議，其特征在于以太網(wǎng)交換設備通過虛擬局域網(wǎng)標識Tag中的VLANID來實現(xiàn)VLAN的自動加入，并根據(jù)數(shù)據(jù)包Tag中vid的不同在VLAN中靈活切換。
2.根據(jù)權利要求1所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其特征是自適應VLAN接入方法的實現(xiàn)通過在軟件的協(xié)議和功能模塊內(nèi)添加自適應VLAN子模塊，自適應VLAN子模塊包括三個子任務1) 中斷檢測任務，2) 主處理任務，3) 老化處理任務。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其特征是中斷檢測任務查詢交換芯片相應的中斷寄存器，當從某一端口進入的數(shù)據(jù)包攜帶的802.1Q協(xié)議標識Tag中的vid值與當前的VLAN配置不匹配時，中斷檢測任務能夠獲取中斷，并根據(jù)當前配置，發(fā)出不同的中斷處理請求。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其特征是主處理任務根據(jù)中斷處理請求的中斷屬性進行相應處理，如果中斷屬性表明不存在該vid值的VLAN，則創(chuàng)建新的VLAN，所創(chuàng)建VLAN的vid值與中斷處理請求內(nèi)容中的vid值相同，并將端口以Tag方式加入該VLAN.如果中斷屬性表明存在該vid值的VLAN，但端口不是VLAN的成員，則將該端口以Tag方式加入相應VLAN，端口用自適應方式加入VLAN或創(chuàng)建VLAN的同時，啟動相應的定時器。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其特征是老化處理任務處理自適應方式加入VLAN的端口的定時器，以此方式控制自適應方式加入VLAN的端口或創(chuàng)建的VLAN的生存時間，定時器超時則刪除自動加入VLAN的端口或創(chuàng)建的VLAN。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其特征是中斷處理請求包括中斷類型和中斷內(nèi)容兩部分，其中中斷類型分兩種1) 當前不存在該vid的VLAN，2) 當前存在該vid的VLAN，但端口不在VLAN中，中斷內(nèi)容包括所收到數(shù)據(jù)包的VLAN Tag中的vid值和對應端口號。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其特征是在每次查詢中斷后，加了一段時間的延時，目的在于控制查詢中斷的頻率，延時間隔為ms級，如延時間隔80～120ms。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術，其特征是每個端口均可以根據(jù)需要獨立設置為開放或關閉此自適應VLAN接入功能。
全文摘要
本發(fā)明的以太網(wǎng)接入網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)接入技術包括port端口和802.1Q協(xié)議，通過虛擬局域網(wǎng)標識Tag中的VLAN ID來實現(xiàn)VLAN的自動加入和靈活切換。本發(fā)明的實現(xiàn)方法是在交換設備軟件的協(xié)議和功能模塊內(nèi)建立自適應VLAN子模塊，自適應VLAN子模塊又可分為以下幾個子任務中斷檢測任務，主處理任務，老化處理任務。實施本發(fā)明的以太網(wǎng)交換設備，由于采用了用Tag中的VLAN ID來進行VLAN的自動加入、刪除、老化、切換等功能，較大程度地減少了普通VLAN功能所需要的網(wǎng)管手工配置，并且對組網(wǎng)的變化有較好的適應性。本發(fā)明有較強的實用性，可廣泛應用于交換機通訊領域。
文檔編號H04L12/28GK1411213SQ0213927
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月14日 優(yōu)先權日2002年11月14日
發(fā)明者魯林麗, 魏智, 周箴 申請人:烽火通信科技股份有限公司