一种用于控制数据在网络内传播的方法

专利名称：一种用于控制数据在网络内传播的方法
技术领域：
本发明涉及一种数据网络，特别是，涉及一种用于防止在网络内产生和循环级联 复制数据的不利影响的方法。本发明还涉及一种控制数据流以防止上述不利影响的以太网 桥。
背景技术：
计算机及其周边设备通常在一个数据网络内连接在一起。实施网络服务的设备称 为“站”。其有两种站终端站，是穿过网络通信的网络数据的最终来源或目的地。中间站，转发位于源和目的之间的终端站所产生的网络数据。用于传输数据帧的 中间站通常称为“网桥”。部分因为使用以太网终端站连接到网络并被网络分配地址容易的缘故，以太网正 快速称为最常用的数据网络。这种优点是通过以太网桥的设计获得的，其为自动学习不管 是直接或是通过其它中间站连接的终端站的地址带来了便利。这种学习过程是动态的以使 得其适于改变或是丢失连接并在网桥启动的每次均自动执行。这为网络管理员节约了相当 多的时间和气力。以太网数据封装成以太网帧以在终端站之间传输。没个帧均具有包括一对用于在 来源和目的地之间指引帧方向的终端站地址的数据头。以太网终端站地址通过IEEE802标 准介质访问控制(MAC)地址空间来定义，每个网络连接设备具有在制造过程中分配的唯一 MAC地址。图1给出了以包括具有八个连接端口 14a_h的以太网桥12的简单的数据网络10。 三台客户端计算机16a、16b、16c和四台服务器18a、18b、18c、18d分别连接到八个连接端口 中的七个。连接每台客户端16和服务器18的MAC地址与其所相连的网桥端口 14A-H的识 别码的数据由网桥12存储于MAC地址表格中。网桥12根据传输数据帧头部所指出使用该 MAC地址表格来将以太网数据从入口引导到正确的目的出口。在典型的客户端服务器应用中，该客户端16通常启动一个要求服务器18提供服 务的信息。该服务器18随后应答并这么做，向客户端16发送信息。在数据链路层，初始信 息是以一个数据帧和是一系列头目包含来源和目的MAC地址的数据帧形式出现的。在这个 例子中，所述来源MAC地址是客户端并且所述目的MAC地址是相应的服务器。该服务器将 随之一发送一系列以太网数据帧方式应答，其中来源MAC地址是该服务器并且目的MAC地 址是该客户端。如前面所述，以太网连接的优势是其无需管理员根据MAC/连接端口匹配数据来 配置该网络。这些数据由网络中的每个网桥12在初始启动时自动学习。这意味着，但MAC 地址表格初始为空的并由网络自动填充。该网桥12地区还具备认识某个特定的客户端16 和服务器18从网络中移除或是重新连接到不同的连接端口 14并相应更新MAC地址表格的 能力。
现在假设图一所示的网络恰好位于网桥12启动后。在这种情况下，在MAC地址表 格中没有有效的数据进入。在进行的客户端/服务器应用中，客户端16通过端口 14a-h连 接到网桥12，将向网桥12发送一个数据帧，该数据帧具有包含来源和目的MAC地址的头部。 该来源地址将是它本身的网络适配器MAC地址并且目的MAC地址指向服务器18。该网桥12 将获取来源MAC地址并将其与该数据帧所到达的入口端口数字一起载入MAC地址表格中。 接着在目的MAC地址中执行查找动作。由于这是的第一次参照目的MAC地址，该MAC地址 表格并未具有有效的MAC地址条目以指引其将要选择的出口端口。该网桥商号要么抛弃该 数据要么将该数据帧指引到其所有的出口除了该数据帧所到达的入口端口。这个后面进程 的动作被称为漫传送。当然所述入口端口不包括在所述漫传送中，因为目的地不可能是该 来源。因为错误或是过度传递，丢弃数据帧是有效地动作。虽然，在这个例子中，由于使用 相同操作使得任何随后试图传送帧都不会留下从而使得流程无法向前进行。漫传送意味着 该数据帧最终将通过端口 14a_h其中之一抵达目的地服务器，虽然该网桥12目前仍然无法 理解其是哪一个。该漫传送帧还将到达与该网桥连接所有其它客户端16和服务器18。不 具有该目的MAC地址的终端站被要求将该数据帧抛弃。该目的地服务器将会收到并翻译该 数据帧。一旦正确翻译出该数据帧，该目的地服务器准备一个包括将本身MAC地址作为来 源并且该客户端MAC地址作为目的地的应答。这个数据帧将随后送往该网桥12并再将该 来源MAC地址与该数据帧所达到的入口端一起存入MAC地址表格中。但是这次，该MAC地 址表格寻找该目的地客户端MAC地址即将返回前面填写客户端端口并且将该数据帧通过 该端口直接送回到该客户端。在该服务器凭借扮演来源的方式来应答该客户端，它本身的 MAC地址也写入到该MAC地址表格中。任何随后由该客户端送至该服务器的数据帧将直接 送至该服务器而无需使用漫传送。其它试图与该服务器18通信的客户端16将在他们的首个以太网数据帧输入到该 网桥12中的时候将它们的来源MAC地址载入到该MAC地址表格中。当然，该网桥12项发 现包含在这些数据帧中的目的地服务器的MAC地址已经载入在该MAC地址表格中。这些数 据帧因此传输到它们的目标目的地而无需使用漫传送。图2图示了一个相比于图1稍微更复杂的网络20。在这个网络20中，那些也出 现在图一中的组件使用相同的附图标记，二个连接客户端16a、16b、16c和服务器18a、18b、 18c、18d终端站的网桥12a、12b。所述第一个网桥12a具有连接端口 14a_h并且所述的第 二网桥12b具有端口 22a-h。在该装置中，在启动时，该客户端16a首先产生一个以太网数 据帧并将其送至第一网桥12。由于在它的MAC地址表格中没有任何条目，所述第一网桥12a 随后通过所有端口 14a-h向外漫传送该数据帧。这个漫传送沿着连接链路24将该数据帧 送往所述第二网桥12b。该第二网桥12b同样具有一个空的MAC地址表格，其也通过它的除 了它的入口端口 22d外的端口 22a-h向外漫传送该数据帧。这个数据帧在第二次漫传送后 由所有的服务器18包括意图的目的服务器接收。 以太网网桥通过使用该MAC地址表格的一个重要特性是，如果该网络被重新配置 时它具有更新的能力。例如，如果终端站被移到另外一个连接端口时，如果终端站被另一终 端站替代时，如果它被关闭或者失败或者在网桥失败的事件中时。这通过整合一个过期流 程获得，该过期流程是如果其经过一段实现定义的时间没有被引用则将MAC表格条目移除。如果数据帧包含一个目的地为已过期表格条目的MAC地址，那么重新查找用于这个必 须再次执行的条目的正确出口端口。为了表示这点，图3图示了一个与图2所描述的相同的网络20，但是一个客户端 16c从该第一网桥12a中断开并重新连接到第二网桥12b的端口 22b。如果该MAC表格相 比于所述图2的配置不进行改变，那么由该服务器18发送的具有该客户端16c的MAC地址 为目的地的数据帧将送往该第二网桥12b，然后送往该第一网桥12a。该第一网桥12a发现 该钱数正确的出口端口 14c不再连接任何设备，并因此将该数据帧抛弃。通过从该MAC表格中过期不用的条目可以减轻这种由这样的重新配置而导致的 问题。当发现重新连接的客户端16c不再与该第一网桥连接时，没有任何包括以这个客户 端MAC地址为来源的数据帧通过连接两个网桥的连接24被所述第二网桥12b接收。经过 一段设定的超时时期后，相应删除在该第二网桥12b (指示连接24)中的用于重新连接客户 端16c的该MAC地址表格条目。该重新连接的服务端16c在它等待 从该服务器18送来的 信息时不再从它新的连接端口发送任何数据帧。一旦删除在该MAC地址中的条目，那么任 何随后以该重新连接的客户端16c为目的地的数据帧从该第二网桥的除了入口端口外的 所有端口 22a-h进行漫传送。那么该数据帧将现在被位于其新的连接位置的连接端口 22b 的目标客户端16c接收。该重新连接的客户端16c随后可以完成它的会话，并且它的内部包 含地址详细的书来源结果包括新的连接端口的应答重新载入到该第二网桥的MAC表格中。所述过期过程的便利通常通过在该MAC表格中参照数据来落实，该MAC表格在每 次进入相关MAC表格地址时进行设置。这个是不管在相关终端站发布其中包括将它的MAC 地址作为来源的数据帧还是接收以该终端站为目的地的数据帧都进行。如果该地址是来源 地址，将咨询该MAC表格以确定这个地址是否已在之前载入，或现在需要写入它。在其它情 况下，在该表格是设置相应的参数。如果该地址是目的地，那么咨询该表格来去定合适的路 由，并设置相应的参数。然后通常而非罕见地清除中间参数。如果试图清除该参数时发现 其早已被清除，那么该MAC地址被确定是无效的病被删除。当将该参数设置成频率大于由 过期过程定义的间隙率时经常访问的MAC表格条目仍然有效。其可以理解的是，所述关于客户端/服务器应用的描述和那些随后果真的，仅是 用于例子的缘故。许多其它通信协议还以在以太网终端站间使用，但是大多数位于通常类 似两通道或是全双工会话中。相应的，使用相同的底层基本以太网发现和路由协议。特别 的，上面所述和公开的MAC地址表格机制，与用于所有以来目的地和来源MAC地址来控制发 现和路由的底层2协议相同。另一例子由所述地址解决协议(ARP)提供，该协议用于将IP地址翻译成MAC地 址。终端站通常使用IP地址以同其它相区别。在随后的ARP中，来源终端站想网络发送一 请求，封装在以太网数据帧内的目的地MAC地址未知。这个请求向网络内进行漫传送直达 它抵达目的地终端站或者其内早已定义IP想MAC地址翻译的终端站。将该目的地MAC地 址拷贝到返回数据帧的头部并送回到初始终端站。在地址解决方案时，该外送数据帧和随 后的返回数据帧用来源MAD地址到相连的端口来填写该解调以太网网桥MAC地址表格。不管协议的具体内容，与其它万阔比较，以太网路由的自动学习伴随着动态更新 的便利为网络管理员带来了巨大的简便。以太网为小型网络提供了高效的通信方法。但是 对于大型网络，由漫传送带来的附加网络阻塞的问题相比与简化带来的优点可能是得不偿丧的。术语“大型网络”用于指包括具有大量数目的网桥的网络和包括具有非常高数目的 端口的网桥的网络。如果该网络具有数以千万个端口，随后每个失败的MAC表格条目也许 通过使用少量数目的网桥连接将单一数据帧转换成数以千计个达到网络的每个中间媒介 和终端站的相同数据帧的拷贝。

在这么一个许过站将数据帧发送到未知的目的地MAC地址(例如，送到其条目还 未在该网桥MAC地址表格中出现的站)的情况下，这个网络可能被漫传送给充满。发现许 多漫传送数据帧都试图寻找一个到相同目的地MAC地址的路径的情况并不罕见。从许多来 源到达网桥的多个数据帧都寻求相同的目的地均将每个都导致它们本身在整个网络中级 联漫传送。这个在它自身可能严重影响网络性能，但是有许多网桥构建的在终端站间具有 许多可能路径的遍及大型网络的漫传送，可能导致整个网络瘫痪的情况。在这样一个多路 径网络中，有多个网桥同时漫传送所导致的广播风暴的可能性随着网络的规模增长。参照图4中所示的网络设置30描述由广播风暴引起的阻塞模型。在图4中，第一 网桥12a、第二网桥12b和第三网桥12c连接在一起。客户端16连接到第一网桥12a并且 服务器连接到第二网桥12b。在网桥MAC表格未填写情况下，客户端16发布一以服务器18 为目的地的数据帧。该数据帧由第一网桥12a进行漫传送，相应的拷贝通过连接24a、24b 发送到第二网桥12b和第三网桥12c。反过来，这些网桥12b、12c向除了入口外的其它所 有端口进行漫传送，即到除了网桥12a外的所有地方。结果是，第二网桥12b通过使用连接 24c将该数据帧传送到第三网桥12c并且第三网桥12c也通过使用连接24c传送到第二网 桥12b。当网桥12b、12c 二者均不具有服务器的MAC地址时，随之而来的是第二次漫传送浪 潮，其中网桥12b、12c将该数据帧漫传送到第一网桥12a。然后，该第一网桥12a反过来漫 传送回该第二网桥12b和第三网桥12c，并这样周而复始。这些数据帧无止境在网桥12a、 12b、12c之间循环漫传送，每次均乘积似增加，直到该网络30完全被广播风暴所阻塞。该目 的地服务器当然能够收到该数据帧本身，但是在收到的时候，其译出该数据帧并发送一个 以其自身为来源的应答，而该网络可能因为过于拥挤而无法接收该应答。上述的例子仅包括3个网桥。大型网络可能包括数以千百计的网桥，而在该网络 中风暴将很快升级。这将导致在最好的情况下是大范围的网络阻塞并经常导致整个网络的 瘫痪。由于将乘积增加的入口漫传送数据帧的拷贝从每个出口端口送出，因此风暴在每个 网桥被放大。整个网络在增加漫传送数据帧的负荷的情况下苦工到停止，因此防止任何在 未关联的来源和目的地之间的拥堵将带来进展。从上所述，可以明白的是术语“广播风暴”用于有效地描述不受控制的漫传送。使 用级联漫传送是以太网网络普通发现过程的一部分未知目的地MAC地址从除了输入端口 外的所有端口发起漫传送，并且该漫传送将导致在下面网桥的另一漫传送并周而复始。其 害处是，虽然是潜在的严重状况，可以使用的网络带宽由于由太多未知目的地MAC地址而 导致的拥堵变成被占用。广播风暴在另一方面还增加了无休止来回的、持续复制其自身的 网络循环。在一个端口部件从该网络变成坏掉时，级联漫传送和广播风暴也倾向于发生。如 果网络中的一个网桥失败时将可能变得特别严重，从而导致许多正在工作的终点站变得无 法进出。初始时，所有送往这些终端站的数据帧将仍然直接导向到这个坏掉的网桥但是随 后这些无法进入的终端站的MAC地址表格条目将会开始过期。那可能有数以千百计的通常可以通过坏掉的网桥进入的终端站。无需任何附加控制，数以千计向这些终端点的会话的 每一个都变成发送到其它数以万计的终端点的漫传送。网络突然间面临着不得不拷贝数以 百万计的数据帧，这些数据帧的每个都要去往并到达错误的目的地并最终不得不抛弃这些 数据帧。当这个发生时，其它未关联的终端站之间的普通传输被漫传送传输淹没，这将导致 非常严重的网络阻塞。为了应对这种严重的阻塞，大量的大部分数据帧最终以抛弃而结束。 甚至是随后生成条目所必须的未关联网络传输和所有事情被磨到停止。 在现有技术中，已经做了各种各样的尝试以减轻由级联漫传送和广播风暴导致的 害处。这些中的许多限制漫传送数据通过出口端口向外释放的比例。但是限制外送数据比 例导致以太网数据帧在入口端口缓冲。这样反过来，堵塞了在相同入口端口接收随后因特 网数据帧的通道，导致上游网络阻塞。这样是，网路阻塞的问题仍然存在与漫传送传输无 关的传输现在将通过风暴通信，但是它将由于和漫传送传输排队的结果而被延迟。在多路径网络中，例如图4所示的，广播风暴的影响可能会特别严重。在来源和目 的地之间的多重路径的选允许数据帧到达多于一个组件的某个特定中间媒介站，这些站的 每个连接到独立的入口端口。一个减小该影响的方法是通过采用协议比如IEEE标准快速 跨度树协议(RSTP)。所述RSTP确保在每个来源和目的地之间仅保持单一路径。而它还允 许在断开事件发生时重新配置路径，加强单一路径去除了从允许传输使用整个网络容量而 获得的巨大好处。此外，这些协议并没有彻底解决这些问题。那儿不可避免地保留多个活动 路径通过网络的可能性，并随着硬件或是软件失败、不正确配置或是重新配置的结果而增 高。事实上，在环路中的普通发生的广播风暴不可能被RSTP正确的排除出去。最后，RSTP 既不是因特网的要求，也不是用于将数据帧从来源移到目的地的基本传输机制的一部分。现有技术中的第二种解决方法是通过使用虚拟本地网(VLANs)和层3路由来限制 由于广播风暴导致的损害的延伸。VLANs是一组终端站和一套普通条件的组合，其表现为在 一个单一的网络片段上连接在一起。它们可以是在不同的片段上物理隔离的和，类似的，终 端站在相同的片段并可能通过将它们分配到隔离的VLANs从而被人工分隔开。VLANs通过 允许软件与通过物理重新配置的端口一样执行组功能来简化网络的重新配置。许多个不同 的VLANs可以通过在第三层路由器中匹配而连接在一起，但是考虑由容易被广播风暴影响 的第二层网桥隔开。通过将以太网网络分成许多个隔离的VLANs并且允许在不同的VLANs 间通过第三层路由执行通信，使得将潜在的广播风暴限制在单独的VLAN中。使用VLANs的 缺点在于需要设置并管理它们的配置数量。甚至在一个小型网络中，VLANs增加了管理网 络的复杂性并且大型网络的分割变成管理的负担，特别是连接设备的数量和类型的增加。总而言之，级联漫传送和广播风暴的风险严重限制了可以有效工作的以太网网络 的规模。现有技术中减轻广播风暴影响的方法仍然导致网络阻塞，或者限制了网络规模/ 网络执行其潜在能力的能力。那儿可以相应感知到的是有必要提供减轻广播风暴或是级联 漫传送的影响的方法，更理想的是，具有防止广播风暴产生的能力。

发明内容
本发明提供了一种在数据网络内限制漫传送频率的方法，该漫传送在数据帧向未 知目的地寻径时增加，该方法包括下列步骤a)从入口端口接受拟向目的地站并包括该站MAC地址的数据帧；
b)根据MAC表格的内容检查目的地MAC地址；并且随后c)决定该数据帧是要发送、丢弃还是将其通过除了入口端口外的所有端口进行漫 传送；和d)相应的根 据步骤(C)发送、丢弃或是将其通过除了入口端口外的所有端口进行 漫传送。与现有控制级联漫传送的方法相反的是，该方法在数据帧入口端口处产生一个决 定结果。相应的，该数据帧可以无需缓冲而马上丢弃，这将导致显著减轻阻塞并且，特别是 不与在数据帧内包括的目的地MAC地址连接的网络基本上不受学习MAC地址时产生的漫传 送的影响。该MAC表格理想上还包括其中MAC地址与端口数字匹配并和标志值匹配的数据， 将该标志值设置成为包含MAC地址作为目的地的数据帧的指针，该端口数字不指向该目的 地的出口端口。该标志值是MAC表格的附加条目，从现有技术中无法得知。根据本发明其 具有如何处理包含将MCA地址作为目的地的数据帧的仪表。在前面步骤(b)未在MAC表格中发现目的地MAC地址的事件中，随后的方法最好 包括下列步骤a)将MAC地址和入口端口写入MAC表格；b)设置标志值；和c)将数据帧向除了入口端口外的所有端口进行漫传送；这是与现有技术巨大的不同，通过设置标志值来指示岂不是真正(来源创造)的 条目以允许目的地查找来在MAC表格中创建条目。这通过使用目前有效的MAC表格结构和 进入事务为本发明的方法提供了 一个工具。在MAC表格内找到目的地MAC地址的事件中，该方法还可以进一步包括是否设置 标志值。，如果未设置标志值，那么数据帧最好发送到MAC表格内指示的端口数字。如果已 设置标志值，那么该方法可以进一步包括判定在MAC表格中发现的匹配端口数字是否与进 口端口相符。如果不符，那么丢弃该数据帧。另一方面，如果发现相符并且计数数字(如果 存在)也大于0，那么计数数字减一并且将该数据帧向除了入口端口外的所有端口漫传送。通过这种方法，仅允许原始创建条目的数据帧到达的端口发送寻求特定目的地的 漫传送。漫传送的数目进一步通过可选择的设置计数数字来限定。这个实施例提供了一个 高效的方法，通过使用该方法在其在MAC数字映射中学习出口端口时在网络内限制可能被 发送的漫传送数目。这个高效防止在网络内的阻塞并避免广播风暴的产生。如果该数据帧源自其MAC地址也包含在该数据帧内的来源时，该方法还可以包括 以下步骤a)根据MAC表格确认来源MAC地址；和，如果该来源地址不存在或者标志值已设 置，b)将该来源MAC地址和入口端口写入MAC表格；和c)清除标志值。这提供了高效工具，通过该工具真实(来源创建的)MAC表格条目可以覆盖目的 地_创建的条目，并在表格内进行标记。在进一步的实施例中，在定期间隙和设定标志值的地方，清除MAC表哥条目或要不然指引成如同清除考虑。这个过期流程用于允许到达另一进口端口的数据帧在前面寻找 过程中经过合理数字的尝试不成功后的事件中发送寻找目的地MAC地址的漫传送。过期过程可以通过允许在MAC表格内的每个条目包括一过期值和一旦过期值到 达预先设定的值时清除该条目来实施。可选择的是，在MAC表格内的每个条目可以包括第 二标志，其设置定期间隙以指引该条目可以等同为清除。在MAC表格中，其值得注意的是，在某些场合，MAC地址可能与多个端口数字匹配， 其意味着多个出口端口。在这个情况下的MAC地址将具有可辨认的用于指引其为组播群组 的一部分的格式。在组播运行时，将数据帧引导至0、1、2或多个端口，直到到达除了该数据 帧入口端口外的所有端口的上限。所述数据网络可以包括至少两个以太网网桥。可选择的是，最好是，其包括具有超过32个端口的以太网网桥。这样高端口数的 以太网网桥通常容易被广播风暴影响并且本发明提供一个可以凭借其防止被影响的方法。 高端口数的网桥可以在一个或是多个计算机芯片上实施。在第二方面，本发明提供一以太网网桥，通过该网桥依照上面所述的方法控制数 据传播。第三方面，本发明提供一种在以太网网络内使用将与MAC站地址及其连接的端口 相关联的条目填写在MAC表格内填写的方法，该方法包括以下步骤a)在入口端口接收意图往目的地站并包括该站MAC地址的数据帧；b)根据MAC表格的内容查找目的地MAC地址；和然后c)判定是否要将目的地MAC地址和入口端口写入MAC表格，如果要d)将目的地MAC地址和入口端口写入MAC表格；禾口e)向除了入口端口外的所有端口漫传送数据帧。这个为填写MAC表格提供了新方法，在该方法中，在某些条件下，允许将在数据帧 中表现为目的地地址的MAC地址填入到表格中。这样的表格在控制以太网网络发送用于寻 找位置目的地的漫传送特别有用。优选的是MAC表格中的每个条目均包含标志值，在目的地MAC地址写入表格式设 置标志值。通过这种方法，如果发现存在该地址的条目并且标志值未设置时可能不将目的 地MAC地址和入口端口写入MAC表格。为了允许覆盖目的地创建的条目，如果来自来MAC地址已经包含在数据帧内的源 的数据帧，该方法还可以包括以下步骤a)根据MAC表格查找来源MAC地址；和，如果来源地址缺席或是标志值已设置，b)将来源MAC地址和入口端口写入MAC表格；禾口c)清除标志值。第四方面，本发明为以太网网桥使用提供包括可再写入的MAC表格的数据存储媒 介，该MAC表格包括内有网络站的MAC地址与网桥端口和标志值匹配的条目，每个MAC地址 都与相应数据帧抵达网桥的入口端口的端口数字匹配并且具有其内将标志值设置成用于 判定该匹配是有来源地址查找产生的结果还是目的地地址查找产生的结果的特性。这种MAC表格的新结构在控制在以太网网络中漫传送的产生式特别有用，该漫传 送是在一个连接有各种各样的网络组件的目的地地址学习过程中产生的。
如果条目是由目的地MAC地址查找产生时可以设定标志值和如果条目是由来源 MAC地址查找产生时清除标志值。进一步，每个MAC条目可以附加包含计数值，在对应于该条目端口数值和其内包 括将该MAC地址作为目的地的数据帧道道网桥的入口端口的每次将标记减小直到标记为 O0


本发明的实施例将仅通过使用例子并参照相应附图来描述。图1-4使用示意图表示构成如现有技术所知的各种复杂的以太网网络组件，该网 络适于实施与本发明相一致的原理。图5是表示了用于填写根据本发明的MAC表格的流程步骤的流程图。图6是表述MAC表格条目布局的数字图，该表格适于依照本发明的原理使用。
具体实施例方式现在参照图5，描述填写和使用根据本发明的以太网网桥MAC表格地址的步骤40。 如现有技术一样，填写流程沿着启动和如果作为过期的结果，未发现作为某个特别的目的 地地址的MAC表格条目。要不然，沿着通常的寻径流程。位于本发明后的思想是在学习流 程时允许创建对应于包含在数据帧中的目的地地址的MAC表格条目。将该目的地MAC地址 与该数据帧到达的入口端口一起写入MAC表格。显然，该端口数值与正确的目的地终端站 的出口端口不相一致并且相应的该条目不能用于数据寻径。为了标记这种情况，将附加数 值即目的地创建数值设置到该MAC表格条目。流程将在下面进行更充分的描述。在步骤42数据帧抵达网桥用于向前传送。该数据帧包括内指引有来源和目的地 MAC地址的头部。在步骤44时为数据帧的来源地址查找网桥的MAC表格。如果地址早已被 载入，那么采用确定该条目是否有效例如是否产生为来源地址的动作。在后面的步骤46，确 认DC数值。如果其为清楚(或0)，如果实施过期，在设置参照数值(未图示)上，则该MAC 表格条目是有效的并且没有采用认为来源地址的进一步动作。如果在另一方面，该DC数值 发现是1即MAC表格条目是由目的地查找而创建的，则该条目是无效的，并且随后被覆盖。 相应的如果来源MAC地址未发现，或者如果它是由目的地查找产生的，那么在步骤48，如同 现有技术的，将该来源MAC地址和该数据帧到达的网桥端口数字写入该MAC表格。随后清 除该DC数值。再次，如果实施过期，那么设置参照数值。随后为目的地地址在该MAC表格查找50。如果目的地MAC地址缺席，根据本发明， 将目的地MAC地址和该数据帧道道的入口端口一起写52到该MAC表格中。将DC数值设置 成用于指引其不是可以用于数据寻径的有效条目。最后，将计数数字设置为一个预定的或 是程序启动的值(count = SV)。为了为网桥发现正确的目的地MAC地址使用的出口端口， 如同现有技术，将该数据帧漫传送到除了入口端口外的所有端口。在这个事件中，目的地查找确实找到位于MAC地址表格中的条目，确认54条目是 有效的即由来源查找创建的，和然后通过一个有效地出口端口条目，或者目的地查找？这 依照DC的值来做，如果DC = 0，那么条目由来源查找产生并且该数据帧发送56到指引端 口。如果DC= 1，那么条目由目的地查找创建，其还未被覆盖。
下个步骤是依靠存储在MAC表格中的端口数字确认当前数据帧的入口端口数字。 根据本发明，如果端口数字不匹配，简单丢弃该数据60。如果端口数字匹配，那么确认位于 MAC表格条目中的计数数字62。将提供的计数高于0，该网桥将发送另一漫传送64以创建 另一为了寻径发现正确出口的尝试。同时将计数减1。一旦计数到达0，通过那个特定入口 端口到达网桥并寻求那个特定目的地MAC地址的数据帧将不再允许任何漫传送。如果计数 =0，接着丢弃该数据帧66。相似的数据帧，即具有相同来源和目的地MAC地址的数据帧将 被持续丢弃装置该目的地MAC表格条目过期后。如果该条目已经过期，那么在步骤50其将 不再有效并且相应的随后查找将不再在MAC表格内查找该地址。这允许新的漫传送序列以 试图学习所述地址。上述步骤58-66是限制级联漫传送的标准。通过步骤58，已经建立该DCMAC表格 和，相应的在步骤52中至少已发送1次漫传送。根据本发明，仅允许漫传送到达相同入口 端口的数据帧以寻找相同的目的地。任何到达其它入口端口目的为不匹配的MAC地址的数 据帧被丢弃60。这种行为防止除了某个特定的端口外的其它端口广播寻找特定目的地的数 据包。被允许广播的特定端口是导致条目被创建的来源数据帧的入口。更进一步，可以通 过该端口发送的漫传送数目被计数数字限定。即是，一旦计数到达0将不会进一步广播数 据帧。清楚地，如果仅允许一个漫传送那么当MAC表格是以DC= 1出现表示一次漫传送已 经被广播时，那么不再需要这个附加计数数字。如同现有技术，有来源地址查找在MAC地址表格内创建的条目可以经过一段时间 过期，以允许重新学习相关的端口 /MAC地址匹配。在本发明中，也可对由目的地地址查找 创建的条目实施过期。然而，这个目的地过期无需与来源过期处于相同的速度。因为这两 个过期流程是为了不同的目的。允许来源地址是为了网络重新配置。过期有目的地地址创 建的条目，事实上是通过清理MAC表格条目，为可以重新建立漫传送数据帧的能力提供了 方法。目的地创建条目的过期的速率将控制由于未知位置而产生的广播数目。在进一步的实施例中，设置开关管理实体以监测未知位置广播的容量并在应答时 改变过期期间。通过这种方法，广播和其它拥堵的影响可以被近似的限制。一旦条目已经 过期，随后的目的地查找可以重新创建52条目并且这样可以允许产生一个新的因特网数 据帧漫传送。这就是，另一个入口端口具有促使随后的的数据包作为广播的机会。在替换的实施例中，在MAC表格中包括风管的控制标志而非使用过期流程。如果 该标志被清除，那么未知目的地查找具有漫传送数据帧的权利。即是，在初始查找中设置标 志52，用于指示正在学习向目的地地址的寻径，并且经过预先确定的某段时间后清除该标 志，例如，当计数数字到达0。这允许在现在尝试失败的情况下重新启动学习流程。接合目的地查找过期功能实施本发明，在每次过期阶段将产生漫传送的频率严格 到有限的数字。则无需考虑试图将数据帧导引到其目的地MAC地址的口口数量。例如，考 虑一个内部网桥或是网桥集合连接到数以万计个终端站的网络，在某个时间硬件错误的结 果是导致数以万计突然消失并且每个终端站均具有一个仍然工作的终端站会话。如果在每 次MAC条目创建时将每个MAC条目的最大漫传送值设置成1，那么每个延时阶段将发生最多 一万次漫传送。如果将延时阶段设置成一万次，那么每秒仅产生100次漫传送。这个比例 可由最大多数的网络控制并且不会严重影响其它寻径活动包括断开硬件的独立会话。现在转向图6，那儿显示了适于本发明方法使用的MAC表格条目的布局70。该条目70的格式是在存储器中的一列数字，或是其它数字存储方法。将每个条目70向下分割 为匹配值数字72、过期控制数字74和查找值数字76。匹配值进一步包括48字位的字段78，其储存终端站(未图示)的MAC地址，假如 将网络配置成VLANs的话还具有存储VLAN数字的12字位的字段80，终端站是所述VLANs 的组件和指示进入的MAC地址值是否有效的单个字位82。匹配值78与进入的以太网数据 帧MAC地址和VLAN数字(如果存在)比较。如果该条目还未被载入或者已经过期，那么将 不设置“有效条目”的字位82，这意味着忽略任何发生在MAC表格的这个行70，并且继续在 其它条目中搜索与进入的数据帧匹配的数据。过期控制值74用于判定MAC表格条目保持有效的时间有多长。这些值74包括 单个静态字位84，如果设定该值意味着这个条目永不过期，过期速度字段86和过期值字段 88。该过期速度86用于控制过期值88字段并被分配足够的字位来定义期望的过期速度。 典型的是，这是具有缓慢过期速度也许是5分钟和快速过期速度仅是几秒的单一字位。过 期值字段88也通常被分配单一字位，但是也可是更多。每当进入MAC条目时重设过期值字 段88。值88根据由过期速度字段86定义的速率加1的方法更新。如果更新导致值增加回 0，那么清除“有效条目”字段82。如果过期值字段是单一字位，那么需要两个增量以无效 第一增量设置字位兵器第二增量将其回到0。查找值76包括三个字段端口数字字段90、目的地创建字位92和计数值94。端 口数字字段90包括辨别包含创建条目的原始请求的数据帧的入口端口的数据。在MAC地 址查找中这将是来源端口数字，其用于在建立目的地端口查找时为数据帧寻径。创建MAC 表格条目的原始来源MAC地址查找载入端口数字值。目的地创建字位92在来源创建条目 时清除。用于由目的地地址查找创建的条目时，端口数字字段90仍然包含用于判定创建该 条目的原始请求的入口端口的数据，但是这个值对于寻径目的无效并且因此妈妈的创建字 位92设置成1。该计数值仅在当DC作为设定时有效。每当目的地地址查找创建条目时该 计数载入预定或是可编程的数值。在DC= 1时，每当通过具有匹配端口数字的入口端口在 条目中执行目的地地址查找，该计数值减1直到它为0。在一个实施例中，计数值没有出现在MAC表格中。这将因此在每次目的地地址查 找创建条目时仅允许一次漫传送。可以意料到的是，这个实施例对于使用以太网网桥的大 多数通信协议是足够的。可以为所属领域技术人员所理解的是，本发明不仅能够在网络内限制漫传送产生 的频率并且因此避免广播风暴的不利影响，而且还能在以太网网桥内通过使用现在有效地 结构实施。现在采用的用于为来源MAC地址管理MAC表格条目的机制也可以重新用于提供 漫传送限制。唯一的增加时允许目的地MAC表格查找也可用于创建MAC表格条目。所需机 制的主体部分早已存在并用于来源MAC表格访问和这些可读并给目的地查找重新使用。现有技术的用于控制级联漫传送影响的方法并因此用于防止广播风暴基于限制 漫传送数据通过出口释放的比率。知道值以太网数据帧在入口端口缓冲，其将反过来堵塞 在同一端口随后接收数据的通道，通过与其相反的方法，本发明的方法要么漫传送数据要 么丢弃数据。这个决定在入口端口采用并且该端口相应地无需堵塞或是缓冲数据帧。通过 允许限定的漫传送，本发明的重要功能是，保持全比例寻径而不是在从MAC地址表格返回 有效地匹配出口时不漫传送以太网数据帧。即最小化堵塞。
关于图5描述的方法和关于图6描述的MAC表格条目格式在大型网络、或者在具 有大数量端口的网桥中实施时可能非常有优势，而在这些场合级联漫传送和广播风暴的后 果可能是灾难性的。目前有效的以太网网桥已经增加到32个端口和如果仅这些的两个连 接到网络和相似的地方，那么网络将遭受个广播风暴的问题。未来发展的可以预见的以太 网网桥将具有非常高(>> 32)的端口数目，并且在这些网桥中使用本发明将具有优势。单 一的高端口数网桥可以通过多个计算机芯片或者器组件可以甚至在独立的封闭金属盒中 实现，其可以通过许多米的连接线缆物理隔离。
权利要求
1.一种在数据网络内限制漫传送频率的方法，所述漫传送在数据帧向未知目的地寻径 时增加，该方法包括下列步骤(a)在入口端口接收(42)试图前往目的地站并包括该站媒介进入控制(MAC)地址的数 据帧；(b)使用MAC表格的内容检测(50)目的地MAC地址；和然后(c)判定(50、54、58、62)该数据帧是否该寻径(56)，丢弃(60,66)或是漫传送(52,64) 到除了入口端口外的所有端口 ；和(d)根据步骤(c)的判定结果将该数据帧寻径(56)，丢弃(60、66)或是漫传送(52、64) 到除了入口端口外的所有端口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该MAC地址表格包括其内MAC地址(78) 与端口数目(90)和标志值(92)相匹配的数据，将所述标志值(92)设置成为数据帧提供指 弓丨，所述数据帧包括作为目的地的MAC地址，并且所述端口数目并不指向该目的地的出口 端□。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于如果发生在步骤(b)中未发现所述目的 地MAC地址的事件时，那么该方法还包括以下步骤a)将MAC地址和入口端口写入该MAC表格；b)设置标志值；和c)将该数据帧漫传送到除了入口端口外的所有端口。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于如果发生在权利要求2的步骤(b)中 发现所述目的地MAC地址的事件时，那么该方法进一步包括判定(54)标志值(92)是否已 被设定的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于如果标志值(92)未设定，那么数据帧寻径 (56)向该MAC表格所指示的端口数字(90)。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于如果标志值(92)已设定，那么进一步包括 判定(58)在该MAC表格中发现的匹配端口数字(90)是否与该入口端口相匹配。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于如果匹配端口数字(90)与该入口端口不匹 配，则丢弃该数据帧。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于如果匹配端口数字(90)与该入口端口相匹 配，则丢弃该数据帧直至计数值(94)大于0。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于如果计数值大于0，那么将计数值减1并将 该数据帧漫传送到除了入口端口外的所有端口。
10.如权利要求2-9任一所述的方法，其特征在于该数据帧源自其MAC地址也包含在 该数据帧内的源，该方法包括以下步骤a)根据MAC表格的内容查对该来源MAC地址；和，如果来源地址缺席或者该标志值 (92)已设定，b)将来源MAC地址和入口端口写入该MAC表格；禾口c)清除标志值(92)。
11.如权利要求2-10任一所述的方法，其特征在于在定期间隙，假如标志值(92)已 设置，则清除MAC表格条目或者要不然指引到被认为是清除的。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于在该MAC表格内的每个条目包括过期值 (88)并且每当过期值(88)到达预定的数值时清除该条目。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于在该MAC表格内的每个条目包括第 二标志，其设定为预定间隙以用于指示该条目认为等同于清除的。
14.如权利要求2-13任一所述的方法，其特征在于MAC地址与至少两个端口数字相匹配。
15.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于该数据网络包括至少两个以太网 网桥。
16.如权利要求1-14任一所述的方法，其特征在于该数据网络包括具有超过32个端 口的以太网网桥。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述以太网网桥在多个芯片上实施。
18.—种以太网网桥，其特征在于通过该网桥传播的数据使用根据权利要求1-14任 一所述的方法限定。
19.一种在以太网网络内使用将MAC站地址关联到其连接的端口的条目填写MAC表格 的方法，该方法包括以下步骤a)在入口端口接收(42)试图前往目的地站并包括该站媒介进入控制(MAC)地址的数 据帧；b)使用MAC表格的内容检测(50)目的地MAC地址；和然后c)判定(50、54、58、62)该目的地MAC地址和入口端口是否该写入该MAC表格和，如果要d)将该目的地MAC地址和入口端口该写入该MAC表格；和e)漫传送(52)该数据帧到除了入口端口外的所有端口。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于在该MAC表格中的每个条目包括标志值 (92)，在目的地MAC地址写入到该表格时设置标志值(92)。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于如果发现用于该地址的条目和未设定该 标志值(92)则不把目的地MAC地址和入口端口写入该MAC表格。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于该数据帧源自其MAC地址也包含在该数 据帧内的源，该方法包括以下步骤(a)根据MAC表格的内容查对该来源MAC地址；和，如果来源地址缺席或者该标志值 (92)已设定，(b)将来源MAC地址和入口端口写入该MAC表格；禾口(c)清除标志值(92)。
23.一种包括以太网网桥使用的可再写MAC表格的数据存储介质，该MAC表格包括条目 (70)，所述条目内的网络站的MAC地址(78)与网桥端口数字(90)和标志值(92)相匹配， 每个MAC地址与数据帧到达该网桥的入口端口相应的端口数字相匹配，并且其特征在于 将该标志值(92)设置成用于指示这种匹配是由来源地址查找的结构创建的还是有目的地 地址查找创建的。
24.如权利要求23所述的数据存储介质，其特征在于如果该条目由目的地MAC地址 查找的结果创建则设定该标志值(92)和如果该条目由来源MAC地址查找的结果创建则清除该标志值(92)。
25.如权利要求24所述的数据存储介质，其特征在于每个MAC条目附加包括计数值 (94)，其设置成每次作为对应于该条目的端口数字(90)并且包含该MAC地址为目的地的数 据帧到达该网桥的入口端口的解雇进入该MAC条目时减小，直到计数为0。
全文摘要
本发明提供一种在数据网络内限制漫传送频率的方法，漫传送在数据帧向未知目的地寻径时增加，该方法包括以下步骤(a)在入口端口接收(42)试图前往目的地站并包括该站媒介进入控制(MAC)地址的数据帧；(b)使用MAC表格的内容检测(50)目的地MAC地址；和然后(c)判定(50、54、58、62)该数据帧是否该寻径(56)，丢弃(60、66)或是漫传送(52、64)到除了入口端口外的所有端口；和根据步骤(c)的判定结果将该数据帧寻径(56)，丢弃(60、66)或是漫传送(52、64)到除了入口端口外的所有端口。本发明进一步提供一种在以太网网络内使用将MAC站地址关联到其连接的端口的条目填写MAC表格的方法，该方法包括以下步骤(a)在入口端口接收(42)试图前往目的地站并包括该站媒介进入控制(MAC)地址的数据帧；(b)使用MAC表格的内容检测(50)目的地MAC地址；和然后(c)判定(50、54、58、62)该目的地MAC地址和入口端口是否该写入该MAC表格和，如果要(d)将该目的地MAC地址和入口端口该写入该MAC表格；和(e)漫传送(52)该数据帧到除了入口端口外的所有端口。
文档编号H04L12/56GK102106126SQ200980129364
公开日2011年6月22日 申请日期2009年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者A·迈克尔·福特, D·C·休森, E·J·图尔纳, 乔恩·比克罗夫特 申请人:格诺多有限公司