CN1863089A - 虚拟局域网从节点的配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及VLAN领域，公开了一种VLAN从节点的配置方法，使得主节点可以远程配置从节点所属的VLAN，同时又可以对每个MAC帧进行QoS调度。本发明中，VLAN中的主节点向从节点下发MAC帧，其中携带该从节点的VLAN标签，从节点根据所收到的VLAN标签，设置该从节点的初始VLAN标识，建立与主节点的双向链路连接，主节点根据高层应用的指示，进一步接指配该从节点的所有VLAN标识，并且可以对这些VLAN标识进行增加、删除或变更操作，从而实现了对从节点的远程配置维护，降低了维护成本。因为主节点与从节点相互通信的所有MAC帧中均携带VLAN标签，所以可以实现基于VLAN标签对每个MAC帧进行QoS调度。

Description

虚拟局域网从节点的配置方法

技术领域

本发明涉及虚拟局域网领域，特别涉及虚拟局域网中节点的自动配置技术。

背景技术

局域网(Local Area Network，简称“LAN”)是指在一个局部地区，例如学校、企业等范围内，将多个计算机终端、数据库等设备连接起来在内部进行信息交流的专用网，其距离范围一般为几十米到几千米，通常是在一座建筑物或相邻的几座建筑物内。

LAN通常被定义为一个单独的广播域，主要使用集线器、网桥或交换机等网络设备连接同一网段内的所有节点。同处一个LAN之内的网络节点之间可以不通过网络路由器直接进行通信；而处于不同局域网段内的设备之间的通信则必须经过网络路由器。

VLAN是一种通过将LAN内的设备逻辑地划分(而不是物理地划分)成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术，也即VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域(即VLAN)。

VLAN是一种非常重要的以太网技术，其最重要的作用是就是把一张大的以太网分割成多个小的虚拟以太网，解决以太网广播风暴的问题。其中，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LAN有着相同的属性。但由于它是逻辑地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站不一定属于同一个物理LAN网段。

另外，一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其它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。因此，VLAN也是为提高以太网的安全性而提出的一种协议，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLAN标识(Identity，简称“ID”)把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户二层网关互访，每个工作组就是一个VLAN。在网关中可以设置访问权限，保证授权用户才能访问特定的VLAN。

根据VLAN在交换机上的实现方法，可以大致划分为四类：基于端口划分的VLAN、基于MAC地址划分VLAN、基于网络层划分VLAN和根据IP组播划分VLAN。其中，电子和电气工程师协会(Institute of Electrical andElectronics Engineers，简称“IEEE”)802.1Q规定了依据以太网交换机的端口来划分VLAN的国际标准。在IEEE802.1Q/P中定义了VLAN标签，VLAN标签中包含VLAN ID，即VLAN的标识，VLAN标签还有一个服务等级(Classof Service，简称“COS”)字段，该字段用于实现媒体访问控制(Medium AccessControl，简称“MAC”)层的服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)功能，根据COS字段可以对每个MAC帧进行QoS调度。

具体地说，基于端口的VLAN划分方法是根据以太网交换机的端口来划分，例如，交换机有24个端口，其中，1～4端口为VLAN 10；5～17为VLAN20；18～24为VLAN 30，当然，这些属于同一VLAN的端口可以不连续。交换机各个端口的具体配置由管理员决定，同一VLAN可以跨越数个以太网交换机，例如，如果有多个交换机，可以指定交换机1的1～6端口和交换机2的1～4端口为同一VLAN。根据端口划分是目前定义VLAN的最广泛的方法。这种划分的方法的优点是对VLAN成员的定义简单，只要将所有端口都定义即可；缺点是如果VLAN中的用户离开了原来的端口，转到新的交换机的某个端口时，必须重新定义。

基于MAC地址的VLAN划分方法，是根据每个主机的MAC地址来划分的，即对每个MAC地址的主机都配置其属于哪个组。

这种划分VLAN的方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其它的交换机时，VLAN不用重新配置。因此，可以认为这种划分方法是基于用户的；这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果用户过多，例如有几百个甚至上千个用户时，这种配置繁琐、成本较高。另外，由于在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，无法限制该VLAN中的广播包，导致了交换机执行效率的降低。

基于网络层的VLAN划分方法是根据每个用户的网络层地址或协议类型(如果支持多协议)划分的。虽然这种划分方法是根据网络地址，比如IP地址，但它与网络层的路由毫无关系，只是查看每个数据包的网络地址。但由于不是根据路由划分，因此，不是根据路由信息协议(Routing InformationProtocol，简称“RIP”)、开放最短路径优先协议(Open Shortest Path First，简称“OSPF”)等路由协议，而是根据生成树算法进行桥交换。

这种方法的优点是当用户的物理位置改变时，不需要重新配置该用户所属的VLAN。另外，可以根据协议类型来划分VLAN，这对网络管理者来说很重要。这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，还可以减少网络的通信量。

这种方法的缺点是效率低，因为检查每一个数据包的网络地址需要消耗一定的处理时间，一般的交换机芯片可以自动检查网络上数据包的以太网帧头，但如果需要支持IP帧头，则需要交换机芯片采用更高的技术和花费更多的检测耗时。

根据IP组播的VLAN划分方法，也即认为一个组播组就是一个VLAN。这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网(Wide Area Network，简称“WAN”)，使其划分可以具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展；但缺点是这种方法效率不高，不适合LAN。

基于VLAN以上的优点，可以利用VLAN提供专网业务，还可以在MAC层提供差异化业务。

采用VLAN实现差异化服务的组网结构如图1所示，其中，包含主节点、从节点和中间的二层以太网。

具体地说，主节点和从节点均采用VLAN技术组网的虚拟二层以太网，在主节点和从节点通信之前，二层以太网必须事先建立VLAN连接。对于主节点，根据网络规划，可以获得其所属的VLAN信息，从而主节点可以收发携带VLAN标签的MAC帧；对于从节点，由于没有所属的VLAN信息，因此无法收发携带VLAN标签的MAC帧，目前主要有两种解决方案：

第一种解决方案是从节点在与主节点进行通信前，必须预先设置VLANID。这个方案无法做到主节点远程配置从节点VLAN。

第二种解决方案是从节点收发不携带VLAN标签的MAC帧。这个方案无法对每MAC帧进行QOS调度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种虚拟局域网从节点的配置方法，使得主节点可以远程配置从节点所属的VLAN，同时又可以对每个MAC帧进行QoS调度。

为实现上述目的，本发明提供了一种虚拟局域网从节点的配置方法，包含以下步骤：

主节点向从节点下发MAC帧，其中，携带该从节点的虚拟局域网标签信息；

所述从节点根据所收到的MAC帧中所述虚拟局域网标签信息，设置该从节点的初始虚拟局域网标识。

其中，还包含以下步骤：

所述从节点根据所述初始虚拟局域网标识建立该从节点与所述主节点之间的链路连接；

所述主节点通过所述链路连接指配所述从节点的所有虚拟局域网标识。

此外在所述方法中，所述指配包含增加、删除、或变更该从节点的虚拟局域网标识。

此外在所述方法中，所述指配通过所述主节点的高层以及所述从节点的高层进行。

此外在所述方法中，所述主节点通过广播或组播的方式向所述虚拟局域网中所有所述从节点下发对应的所述虚拟局域网标签信息。

此外在所述方法中，所述主节点通过点对点的方式向所有所述从节点下发该从节点所属的所述虚拟局域网标签信息。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

所述主节点和从节点预先将链路类型设置为“Trunk”或“Hybrid”类型。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

所述从节点接入网络后，检测是否收到来自所述主节点的携带有所述虚拟局域网标签信息的MAC帧，如果是，则对该从节点的所述初始虚拟局域网标识进行设置。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，VLAN中的主节点向从节点下发MAC帧，其中，携带该从节点的VLAN标签信息，从节点根据所收到的VLAN标签信息，设置该从节点的初始VLAN标识，建立与主节点的双向链路连接，从而实现了对从节点所属VLAN的远程配置，降低了VLAN组网配置成本。

主节点与从节点以初始VLAN标识建立双向链路连接后，主节点根据高层应的指示，进一步通过该链路连接指配该从节点的所有VLAN标识，并且可以对这些VLAN标识进行增加、删除或变更操作，从而实现了对从节点的远程配置维护，降低了维护成本。

因为主节点与从节点相互通信的所有MAC帧中均携带VLAN标签信息，所以可以实现对从节点所属VLAN的远程配置的同时，实现基于VLAN标签信息对每个MAC帧进行QoS调度。

附图说明

图1是现有技术中采用VLAN实现差异化服务的组网结构示意图；

图2是现有技术中以太网VLAN配置结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的VLAN从节点的配置方法流程图；

图4是根据本发明第二实施方式的VLAN从节点的配置方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明的VLAN中，主节点利用广播、组播或点对点的方式向从节点下发MAC帧，其中包含从节点所属的VLAN标签信息。从节点根据所收到的VLAN标签信息设置其初始VLAN ID，从而建立与主节点之间的双向链路连接。根据所建立的链路连接，主节点可以根据网络规划，指配该从节点的所有的VLAN ID，实现对从节点的VLAN配置。

为了支持主节点和从节点之间交互的MAC帧可以携带VLAN标签信息，主节点和从节点预先将链路类型设置为“Trunk”或“Hybrid”类型，设置为“Trunk”类型的以太网VLAN配置结构如图2所示，其中，每条链路可以支持多个VLAN。

本发明第一实施方式的VLAN从节点的配置方法如图3所示。主节点和从节点预先将链路类型设置为“Trunk”或“Hybrid”类型，其中，每条链路可以支持多个VLAN。

在步骤301中，当主节点***启动或VLAN设置时，由于主节点可以根据网络规划获得自己所属的各个VLAN ID，并且可以获知每个VLAN所包含的从节点，因此，主节点可以在每个VLAN中通过广播或组播的方式向该VLAN的各个从节点下发MAC帧，其中，携带该从节点的VLAN标签信息。

在步骤302中，从节点接入网络后，在初始状态下，其所属的VLAN未知，因此，从节点无法生成带有VLAN标签信息的MAC帧，但可以接收来自以太网交换机发送的携带VLAN标签信息的MAC帧。也因此，在从节点接入网络后，可以检测是否收到来自主节点的携带有VLAN标签信息的MAC帧，如果是，则进入步骤303；否则，返回步骤302，继续检测。

在步骤303中，从节点根据所收到的MAC帧中VLAN标签信息，获得其中的VLAN ID，并根据该VLAN ID设置该从节点的初始VLAN ID，同时还可以将该VLAN ID添加到该从节点可支持的VLAN ID列表中。进入步骤304。

在步骤304中，从节点可以利用该初始VLAN ID建立与主节点之间的双向链路连接，从而可以向主节点发送携带VLAN标签信息的MAC帧，实现与主节点之间的通信，主节点在与从节点的通信过程中可以进一步实现对从节点所属VLAN的远程配置，从而降低VLAN组网的配置成本。

在步骤305中，根据网络规划，主节点判断是否需要对从节点进行VLAN指配，如果需要，则进入步骤306；否则，返回步骤305。根据网络的规划，从节点可以属于一个或多个VLAN，但步骤304中只配了一个初始的VLIANID因此需要进一步的指配。例如，从节点同时属于多个VLAN时，需要增加从节点所属的VLAN ID；网络规划改变导致从节点所属的VLAN个数减少时，需要删除对应的从节点的VLAN ID；当VLAN ID变更时，同样需要变更对应的从节点的VLAN ID。

在步骤306中，主节点可以通过其高层对从节点进行指配。具体地说，将指配的信息发送给从节点的高层，由从节点的高层具体实体对从节点VLAN的指配。通过指配，可以对从节点所属的VLAN进行灵活地配置。当然，也可以对该从节点的初始VLAN ID进行修改。具体地说，指配包含增加、删除、或变更该从节点的VLAN ID，从而实现了对从节点的远程配置维护，可以降低VLAN的维护成本。进入步骤307。

在步骤307中，从节点检测其高层是否收到来自主节点的VLAN指配信息，如果是则进入步骤308；否则，返回步骤307，继续检测。

在步骤308中，从节点根据其高层的指配对该从节点可支持的VLAN ID列表进行相应地修改。结束本流程。

本发明第二实施方式的VLAN从节点的配置方法如图4所示。主节点和从节点同样预先将链路类型设置为“Trunk”或“Hybrid”类型，其中，每条链路可以支持多个VLAN。

在步骤401中，主节点通过点对点的方式向还没有设置成功初始VLANID的从节点周期性下发MAC帧，其中，携带该从节点的VLAN标签信息。因为通过网络规划信息，主节点可以知道从属于它的每一个从节点的属性，只要还有从节点没有设置成功初始VLAN ID，就周期性地向该从节点下发带有VLAN标签信息的MAC帧。另外，由于VLAN主节点需要循环下发该MAC帧，因此，与广播或组播的方式相比，这种点对点的方式，在VLAN从节点比较少的情况下比较适用；在VLAN从节点比较多的情况下，将会占用过多的VLAN主节点资源，不建议采用。

步骤402到步骤408分别与步骤302到步骤308相类似，在此不再赘述。

在上述实施方式中，因为主节点与从节点相互通信的所有MAC帧中均携带VLAN标签信息，所以可以实现对从节点所属VLAN的远程配置的同时，实现基于VLAN标签信息对每个MAC帧进行QoS调度。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种虚拟局域网从节点的配置方法，其特征在于，包含以下步骤：

主节点向从节点下发MAC帧，其中，携带该从节点的虚拟局域网标签信息；

所述从节点根据所收到的MAC帧中所述虚拟局域网标签信息，设置该从节点的初始虚拟局域网标识。

2.根据权利要求1所述的虚拟局域网从节点的配置方法，其特征在于，还包含以下步骤：

所述从节点根据所述初始虚拟局域网标识建立该从节点与所述主节点之间的链路连接；

所述主节点通过所述链路连接指配所述从节点的所有虚拟局域网标识。

3.根据权利要求2所述的虚拟局域网从节点的配置方法，其特征在于，所述指配包含增加、删除、或变更该从节点的虚拟局域网标识。

4.根据权利要求3所述的虚拟局域网从节点的配置方法，其特征在于，所述指配通过所述主节点的高层以及所述从节点的高层进行。

5.根据权利要求1所述的虚拟局域网从节点的配置方法，其特征在于，所述主节点通过广播或组播的方式向所述虚拟局域网中所有所述从节点下发对应的所述虚拟局域网标签信息。

6.根据权利要求1所述的虚拟局域网从节点的配置方法，其特征在于，所述主节点通过点对点的方式向所有所述从节点下发该从节点所属的所述虚拟局域网标签信息。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的虚拟局域网从节点的配置方法，其特征在于，还包含以下步骤：

所述主节点和从节点预先将链路类型设置为“Trunk”或“Hybrid”类型。

8.根据权利要求7所述的虚拟局域网从节点的配置方法，其特征在于，还包含以下步骤：

所述从节点接入网络后，检测是否收到来自所述主节点的携带有所述虚拟局域网标签信息的MAC帧，如果是，则对该从节点的所述初始虚拟局域网标识进行设置。

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