CN1735062A - 具有一个或多个虚拟核心设备组的局域网 - Google Patents
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Abstract
一种局域网包括外部设备以及第一和第二核心设备，该外部设备实现第二层交换并包括物理链路聚合装置，该第一和第二核心设备实现第二层交换并包括物理链路聚合装置。外部设备通过第一和第二物理链路被连接到第一和第二核心设备，并且第一和第二核心设备通过第三物理链路互相连接。第一和第二核心设备还分别包括每个都适于检测核心设备的存在的第一和第二管理装置，所述管理装置没有通过与其耦合的第三物理链路而被安装在该核心设备中，并且管理装置适于在进行相互检测时指示向外部设备传输公共标识符，以使其将第一和第二核心设备看作单个的第二层交换机，并且其聚合装置通过第一和第二核心设备的聚合装置来聚合第一和第二物理链路。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2004年7月22日提交的法国专利申请0451627，在此引入其公开的全部内容作为参考，并在此根据35U.S.C.§119要求其优先权。
技术领域
本发明涉及局域网，并且更具体地涉及在外部设备和每个都适于第二层交换的核心设备之间的数据传输。
背景技术
在本上下文中，“第二层交换”这一表述是指用于以点对点(“单播”)模式、点对多点(“多播”)模式或多点对多点(“广播”)模式来传输数据的交换。第三层交换涉及路由。当然，称为交换机/路由器的特定设备可以提供第二层交换和第三层交换二者。
许多局域网(LAN)具有一种物理结构，其中，第二层交换外部设备被连接到至少两个第二层交换的核心设备。该外部设备通过至少一个物理链路被连接到两个核心设备中的每一个，所述核心设备还通过至少一个物理链路互相连接。因此，这种结构可以给外部设备提供链路的冗余。
然而，这些冗余链路允许回路的形成，所述回路在以广播或多播模式进行数据传输的情况下会导致网络“崩溃”。为弥补这个缺陷，配置***和核心设备以便其使用生成树技术是有利的，甚至是必要的，该生成树技术在于检测并且然后抵消(neutralize)任何第二层回路。为此，在外部设备和两个核心设备之间存在至少两个冗余物理链路的情况下，在该外部设备中，将分别与两个链路关联的两个物理端口之一置于传输(“转发”)模式，而另一个端口置于用于所有数据传输的阻塞(blocking)模式。因此数据广播可以仅占用包括未阻塞的端口的路径。
由于没有使用所述包括阻塞端口的链路，因而浪费了一些带宽。此外，当包括未被阻塞的端口的链路或核心设备之间的链路被中断时，这种技术将占据多达30秒的相对长的时间来对包括先前被阻塞的端口的另一个链路消除阻塞。已经提出了一种由IEEE标准802.1D-2004定义的称为“快速重新配置(rapidreconfiguration)”的较为快速的技术，该技术可以在小于一秒的时间内为链路消除阻塞，但是作为一般规则，总是会存在包括阻塞的端口的链路，并且因此总是会浪费一些带宽，这是针对提供冗余的回报。
为改善带宽使用，已提出了IEEE 802.3ad标准，由此聚合(aggregate)了冗余链路以为外部设备提供更大的数据传输容量。这使得在设备出现故障时实现负载分担机制和用于重建链路的快速机制。然而，该标准要求聚合的冗余链路在同一核心交换机终止，这限制了它的利益。此外，该标准没有提供对于前面提及的由于使用生成树技术所导致的问题的解决方案。
Nortel(北电)已经提出了用于聚合从同一个外部设备输出并在两个不同核心设备终止的链路的“分割多链路干线(Split-Multi-Link Trunking)”(S-MLT)技术。然而，该外部设备没有被告知两个核心设备之间的链路上的问题，结果是可能丢失利用所述聚合链路所传输的某些数据。因此没有维持局域网的完整性。此外，这是一个专有的解决方案。而且，该技术强加了核心设备之间的业务量以使其能够同步其知识(knowledge)。
Hewlett Packard已经提出了“交换接合(switch meshing)”技术作为生成树技术的可选方案，其能够改善带宽利用。冗余链路可以总是被用于传输数据，这在出现链路上的问题的情况下可以允许快速的响应。从通信工程的观点来看该技术是有益的，但是需要在每个设备处进行特定的处理。另外，由于其将复杂性引入局域网中，因此该技术不容易与其发展相一致。而且，对于所有设备(外部设备或核心设备)来说其是专有的解决方案。另外，可以提供所述功能的外部和核心设备的数量限于15个。
发明内容
由于不存在让人完全满意的现有技术，本发明的一个目的是改善这种情况。
为此，本发明在于一种包括至少一个外部设备和至少第一和第二核心设备的局域网，该外部设备适于实现第二层交换并包括物理链路聚合装置，并且该第一和第二核心设备也适于实现第二层交换并包括物理链路聚合装置，该外部设备分别通过至少第一和第二物理链路分别连接到第一和第二核心设备，而所述第一和第二核心设备通过至少一个第三物理链路而互相连接。
在所述网络中，所述第一和第二核心设备分别包括适于检测核心设备的存在的第一和第二管理装置，该第一和第二管理装置没有(通过与其耦合的第三物理链路)被安装在所述核心设备内，并且该第一和第二管理装置每个都适于在进行相互检测(mutual detection)时指示到所述外部设备的公共标识符的传输，以便其将所述第一和第二核心设备看作单个的第二层交换机，并且其聚合装置利用该第一和第二核心设备的聚合装置来聚合所述第一和第二物理链路。
可以预定所述公共标识符。在这种情况下，例如，将其存储到所述第一和第二管理装置中的每一个的存储器内。可选地，由所述第一和第二管理装置在协商过程期间联合地确定所述公共标识符。
此外，在没有进行检测时，所述第一和第二管理装置每个都适于指示向外部设备传输所述核心设备的个人标识符，所述第一和第二管理装置分别被安装在该核心设备内。
另外，所述外部设备可以被配备有负责实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第一和第二物理链路的访问。在这种情况下，如果在公共标识符的传输之后建立链路的聚合，则可以安排所述辅助管理装置以使其处于传输模式中，该传输模式许可在所述第一和第二物理链路上的数据的传输。
此外，如果所述第一和第二核心设备也通过至少一个第四物理链路而被连接，则这在其每一个都配备有实现生成树类型的技术的辅助管理装置的情况下是有利的，所述生成树类型的技术可以使该第一和第二核心设备能够管理对第三和第四物理链路的访问。在这种情况下，如果通过所述第一和第二核心设备的聚合装置、利用所述第三和第四物理链路而建立了链路的聚合，则所述第一和第二核心设备的辅助管理装置优选地适于指示后者的辅助管理装置处于传输模式中，该传输模式许可在所述第三和第四物理链路上的数据的传输。
附图说明
通过阅读下面的详细描述并检查附图，本发明的其它特征和优点将变得明显。
图1是本发明的局域网的第一例子的一部分的图解；
图2示出了在两个核心设备之间的链路中断的情况下的图1的网络；
图3是本发明的局域网的第二例子的一部分的图解。
具体实施方式
附图构成了本发明的说明书的一部分，如果必要，也有助于本发明的定义。
本发明的目的是在正常操作和在链路失效引起的降级操作(degradedoperation)两者中实现局域网(LAN)中的带宽利用的全面优化。
本发明涉及任何类型的局域网，而与使用的媒介或媒体无关。因此网络可以是铜线的或光纤网或以太网。
首先参考图1描述本发明的局域网的第一例子。
本发明的局域网首先包括至少一个外部设备EP，该外部设备可以实现如本说明书的导言部分所定义的第二层交换并包括物理链路聚合模块MAL，其次至少包括第一和第二核心设备EC1和EC2，所述核心设备中的每一个也可以实现第二层交换并且每一个都包括物理链路聚合模块MAL’。
在本上下文中，“物理链路聚合模块”这一表述是指一种根据IEEE 8023ad标准操作的模块，以实现安装该模块的设备和其它远端设备之间的物理链路的动态聚合。
例如，外部设备EP构成第二层交换机。此外，所述第一和第二核心设备EC1和EC2可以是第二层交换机或者是组合的第二层交换机和第三层路由器(交换机/路由器)。无论是外部设备EP或是核心设备EC1、EC2，每个设备都具有其自己的底盘(chassis)标识符，该标识符特别用于识别该设备。
外部设备EP首先通过至少一个第一物理链路L1被连接到第一核心设备EC1，然后通过至少一个第二物理链路L2被连接到第二核心设备EC2。当然，外部设备EP可以通过多个(至少两个)物理链路被连接到第一和第二核心设备EC1和EC2中的至少一个。
此外，第一和第二核心设备EC1和EC2通过至少一个第三物理链路L3彼此相连。当然，第一和第二核心设备EC1和EC2可以通过多个(至少两个)物理链路而彼此相连。
根据本发明，第一核心设备EC1包括第一管理模块MG1，该模块MG1负责通过与其耦合的第三物理链路L3(以及任何其它与其耦合的物理链路)来检测第二核心设备EC2的存在。同样，第二核心设备EC2包括第二管理模块MG2，该模块MG2负责通过与其耦合的第三物理链路L3(以及任何其它与其耦合的物理链路)来检测第一核心设备EC1的存在。
可以通过本领域的技术人员所知道的任何方式，并且特别通过交换专用消息或通过在建立于相关核心设备之间的物理链路上所交换的业务或服务消息的观测，来实现检测。例如，可以使用AMAP拓扑协议(来自Alcatel(阿尔卡特))或NDP拓扑协议。
每个管理模块MG1、MG2分别适于在分别检测到远端核心设备EC2和EC1存在时，分别指示其核心设备EC1和EC2分别通过第一物理链路L1和第二物理链路L2将公共标识符发送给外部设备EP。该公共标识符是虚拟底盘标识符，其能够导致外部设备相信第一和第二物理链路L1和L2终止在同一虚拟第二层交换机。因此，在该例子中所述虚拟第二层交换机代表两个第二层交换机的虚拟组。然而，其可以代表两个以上的交换机，例如，如果也连接到外部设备EP的第三核心设设备位于第一和第二核心设备EC1和EC2之间。
可以预定所述公共标识符，即预先定义。例如，可以将其存储在第一和第二管理模块MG1和MG2中的每一个的存储器内。在这种情况下，如果第一和第二管理模块MG1和MG2相互检测到其中未安装该第一和第二管理模块的核心设备，则该第一和第二管理模块每一个都从其存储器提取所述公共标识符，以便将该公共标识符传送给其各自的核心设备EC1和EC2，用来通过第一和第二物理链路L1和L2将该公共标识符传送到外部设备EP。所述存储器可以是只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)。
在具体有利的变型中，可以由第一和第二管理模块MG1和MG2通过协商过程来联合地确定所述公共标识符。更确切地说，如果第一和第二管理模块MG1和MG2相互检测到其中未安装该第一和第二管理模块的核心设备，则其交换专用协商消息以便商定公共标识符，例如从预定义的列表中选出一个。然后，一旦达成一致意见，则所述第一和第二管理模块就将所协商的公共标识符传送到它们各自的核心设备EC1和EC2，用于通过第一和第二物理链路L1和L2的到外部设备EP的传输。
外部设备EP相信其两个物理链路L1和L2在同一(虚拟)核心设备终止，其聚合模块MAL因而可以结合第一和第二核心设备EC1和EC2的聚合模块MAL’来动态地聚合这两个物理链路，以根据IEEE 802.3ad标准来形成逻辑链路。
在确定第三物理链路L3可用的情况下，由第一和第二物理链路L1和L2提供的带宽因而可以全部用于外部设备EP与第一和第二核心设备EC1和EC2之间的数据传输。换句话说，由于第一和第二管理模块MG1和MG2相互检测到其中未安装该第一和第二管理模块的核心设备EC2和EC1，因此不存在由于第三物理链路L3级别的问题所导致的数据丢失的危险。
当然，第一和第二管理模块MG1和MG2连续地执行所述检测功能。因此，如果所述第一和第二管理模块例如由于第三物理链路L3的中断而不再检测到其中未安装该第一和第二管理模块的核心设备EC2和EC1，则所述第一和第二管理模块首先在终止了第二层交换机的虚拟聚合(或虚拟组)之后，指示其核心设备EC1和EC2将其自己的个人标识符传送给外部设备EP，通过将“离开(leave)”LACP-PDU(链路聚合控制协议-分组数据单元(Link Aggregation ControlProtocol-Packet Data Unit))分组发送给核心设备EC1和EC2的第一和第二链路L1和L2中的每一个，来终止第二层交换机的虚拟聚合(或虚拟组)。一旦外部设备EP分别通过第一和第二物理链路L1和L2接收了LACP-PDU分组和两个个人标识符，该外部设备就警告其链路聚合模块MAL以使其终止由第一和第二物理链路L1和L2组成的聚合。这是因为该链路没有存在的理由，还因为在第三物理链路L3中断之后，第一和第二核心设备EC1和EC2不再构成虚拟组。图2中概略地示出了这种情况。
为避免回路，特别是在以广播模式传输数据时，如图1和2所示，外部设备EP也可以被配备有辅助管理模块MGA用于实现导言中所描述的生成树或快速重新配置技术。因此，可以将第一和第二物理链路L1和L2之一的端口置于阻塞状态，然后将另一个物理链路置于传输(非阻塞)状态。这种情况特别在任何链路的聚合发生之前是有用的。
如果外部设备EP的链路聚合模块MAL在接收了定义核心设备EC1和EC2的虚拟组的公共标识符之后建立了链路的聚合，则其辅助管理模块MGA立刻转到许可通过第一和第二物理链路L1和L2进行数据传输的传输模式。其因而保持激活，这使得其能够一解除聚合就确定物理传输链路和包括被阻塞的端口的物理链路。
如上面所指出的并且如图3所示，第一和第二核心设备EC1和EC2也可以通过至少一个第四物理链路L4来相互连接。在这种情况下，该第一和第二核心设备每一个都包括与模块(MGA)的类型相同的辅助管理模块MGA’(实现生成树类型的技术)是有利的，所述模块可以被安装在外部设备EP中。由于这些辅助管理模块MGA’，其可以管理对第三和第四物理链路L3和L4的访问。
如果核心设备EC1和EC2的链路聚合模块MAL’已经通过第三和第四物理链路L3和L4建立了链路的聚合，则其辅助管理模块MGA’立刻被置于许可通过第三和第四物理链路L3和L4进行数据传输的传输模式中。其因而都保持激活，这使得其能够一解除聚合就确定传输物理链路和包括所述被阻塞的端口的物理链路。
外部设备EP可以通过多个物理链路被连接到外部设备EC1和EC2中的至少一个。这特别是图3中的情况，其中，外部设备EP通过第二物理链路L2并且通过第五物理链路L5被连接到第二核心设备EC2。
可以通过电子电路、软件(或数据处理)模块或者电路和软件的组合的形式来实现管理模块MG1和MG2、辅助管理模块MGA和MGA’以及链路聚合模块MAL和MAL’。
本发明不限于上面仅通过例子的方式所描述的核心设备、外部设备和局域网的实施例，并且包括下面的权利要求范围内的、本领域的技术人员可以设想到的所有变型。
Claims (19)
1.一种局域网，其包括至少一个外部设备以及至少第一和第二核心设备，该外部设备适于实现第二层交换并包括物理链路聚合装置，而该第一和第二核心设备适于实现第二层交换并包括物理链路聚合装置，所述外部设备分别通过至少第一和第二物理链路而被连接到所述第一和第二核心设备，并且所述第一和第二核心设备通过至少一个第三物理链路而互相连接，在所述网络中，所述第一和第二核心设备还分别包括第一和第二管理装置，所述第一和第二管理装置的每一个都适于检测其中没有通过与其耦合的所述第三物理链路而安装了该第一和第二管理装置的核心设备的存在，并且适于在进行相互检测时指示公共标识符到所述外部设备的传输，以使其将所述第一和第二核心设备看作单个的第二层交换机，并且其聚合装置通过所述第一和第二核心设备的所述聚合装置来聚合所述第一和第二物理链路。
2.根据权利要求1的网络，其中，所述公共标识符是预定的。
3.根据权利要求2的网络，其中，所述预定的公共标识符被存储在所述第一和第二管理装置中的每一个的存储器中。
4.根据权利要求1的网络，其中，所述第一和第二管理装置适于在进行相互检测时执行协商过程，用来联合地确定所述公共标识符。
5.根据权利要求1的网络，其中，没有进行检测时，所述第一和第二管理装置每个都适于指示向所述外部设备传输所述核心设备的个人标识符，所述第一和第二管理装置分别被安装在该核心设备中。
6.根据权利要求2的网络，其中，没有进行检测时，所述第一和第二管理装置每个都适于指示向所述外部设备传输所述核心设备的个人标识符，所述第一和第二管理装置分别被安装在该核心设备中。
7.根据权利要求4的网络，其中，没有进行检测时，所述第一和第二管理装置每个都适于指示向所述外部设备传输所述核心设备的个人标识符，所述第一和第二管理装置分别被安装在该核心设备中。
8.根据权利要求1的网络，其中，至少所述外部设备被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第一和第二物理链路的访问，并且如果在接收了公共标识符之后建立链路的聚合，则该辅助管理装置适于将自己置于许可所述第一和第二物理链路上的数据传输的“传输”模式。
9.根据权利要求2的网络，其中，至少所述外部设备被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第一和第二物理链路的访问，并且如果在接收了公共标识符之后建立链路的聚合，则该辅助管理装置适于将自己置于许可所述第一和第二物理链路上的数据传输的“传输”模式。
10.根据权利要求4的网络，其中，至少所述外部设备被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第一和第二物理链路的访问，并且如果在接收了公共标识符之后建立链路的聚合，则该辅助管理装置适于将自己置于许可所述第一和第二物理链路上的数据传输的“传输”模式。
11.根据权利要求5的网络，其中，至少所述外部设备被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第一和第二物理链路的访问，并且如果在接收了公共标识符之后建立链路的聚合，则该辅助管理装置适于将自己置于许可所述第一和第二物理链路上的数据传输的“传输”模式。
12.根据权利要求1的网络，其中，所述第一和第二核心设备还通过至少一个第四物理链路而被连接，并且每个都被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第三和第四物理链路的访问，并且如果通过所述第一和第二核心设备的所述聚合装置来进行所述第三和第四物理链路的聚合，则所述第一和第二核心设备的所述辅助管理装置适于被置于许可所述第三和第四物理链路上的数据传输的“传输”模式。
13.根据权利要求2的网络，其中，所述第一和第二核心设备还通过至少一个第四物理链路而被连接，并且每个都被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第三和第四物理链路的访问，并且如果通过所述第一和第二核心设备的所述聚合装置来进行所述第三和第四物理链路的聚合，则所述第一和第二核心设备的所述辅助管理装置适于被置于许可所述第三和第四物理链路上的数据传输的“传输”模式。
14.根据权利要求4的网络，其中，所述第一和第二核心设备还通过至少一个第四物理链路而被连接，并且每个都被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第三和第四物理链路的访问，并且如果通过所述第一和第二核心设备的所述聚合装置来进行所述第三和第四物理链路的聚合，则所述第一和第二核心设备的所述辅助管理装置适于被置于许可所述第三和第四物理链路上的数据传输的“传输”模式。
15.根据权利要求5的网络，其中，所述第一和第二核心设备还通过至少一个第四物理链路而被连接，并且每个都被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第三和第四物理链路的访问，并且如果通过所述第一和第二核心设备的所述聚合装置来进行所述第三和第四物理链路的聚合，则所述第一和第二核心设备的所述辅助管理装置适于被置于许可所述第三和第四物理链路上的数据传输的“传输”模式。
16.根据权利要求6的网络，其中，所述第一和第二核心设备还通过至少一个第四物理链路而被连接，并且每个都被配备有适于实现生成树类型的技术的辅助管理装置，以管理对所述第三和第四物理链路的访问，并且如果通过所述第一和第二核心设备的所述聚合装置来进行所述第三和第四物理链路的聚合，则所述第一和第二核心设备的所述辅助管理装置适于被置于许可所述第三和第四物理链路上的数据传输的“传输”模式。
17.根据权利要求1的网络，其中，所述第一和第二核心设备是第二层交换机。
18.根据权利要求1的网络，其中，所述第一和第二核心设备是交换机/路由器。
19.根据权利要求1的网络，其中，所述外部设备是第二层交换机。
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| FR2873524A1 (fr) | 2006-01-27 |
| CN100359879C (zh) | 2008-01-02 |
| US7457256B2 (en) | 2008-11-25 |
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