专利名称：一种环形拓扑网络中单播报文的转发方法及设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及网络数据通信领域，尤其涉及一种环形拓扑网络中单播报文的转发方 法及设备。
背景技术：
在现有组网结构中，组成一个系统的各数据通讯设备之间通过UP (连接)和DOWN (断开)级联端口相连，在物理上形成一个整体，这些设备级联后形成的拓扑可以是链形或 环形；在逻辑上，该系统可以通过拓扑发现协议形成一个逻辑单元。换句话说，组成该系统 的各个设备知道该系统中其他成员的存在及相关信息。它们知道彼此的方式是在级联端口 被链接之后每个设备自动发出拓扑发现报文，各设备通过UP和DOWN级联端口向自己的邻 居设备发出自己的信息，这些信息在设备之间进行传递，最终每个设备都知道了系统内部 其他成员的必要情况，从而这些成员设备在逻辑上可以看做一个整体，被当成一台虚拟逻 辑设备进行管理。
在环形网络拓扑技术中，为避免出现报文的广播风暴，通常采用阻塞系统内部某 个成员设备上的一个级联端口的方式，该种方式的缺点是始终有一个方向的带宽会被闲置 浪费；或者虽然具备一定的负荷分担功能，但是功能有限，成员设备并不能将流量更加智能 地、相对平均地分配到两个端口上以实现物理带宽资源的有效利用。
现有的技术方案由于不能对带宽进行充分利用，因此当系统中存在偶数个成员设 备时，会存在网络带宽资源闲置的情况。举例如下例1 当两台设备级联时，在某种情况下会出现DOWN方向有流量，而UP方向无流量的 情况。如图1所示，当设备1和设备2进行级联时，从设备2的端口打入流量。由于不管是 从设备2的UP端口出发还是从DOWN端口出发，从设备2到设备1的路程都是1跳，因此设 备2会从UP和DOWN端口中选择一个(可以规定选择UP端口或者DOWN端口)，这样就会出 现流量只走UP和DOWN链路中的一条的情况。当选择DOWN端口时，UP端口带宽被闲置，从 而导致DOWN方向的流量远远大于UP方向的流量。
例2 如图2所示，当设备1、设备2、设备3及设备4级联组成环形网络时，在大流 量的情况下会出现两相邻成员设备间某一方向出现数据拥塞，而另一方向还有带宽剩余的 现象。
按照现有的流量处理方法，如果考察设备1的UP端口和DOWN端口逆时针传递的 流量的情况，设备1到设备4、设备3的流量，以及设备2到设备4的流量，都要逆时针穿越 设备1和设备4之间的链路，因此，设备1到设备4之间的链路上所承载的流量将是设备2 到设备1之间的链路上承载的流量的3倍。
另外，在成员设备数量为奇数的情况下，现有技术也没有给出各成员设备如何根 据拥塞情况进行流量调整的方案。发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种环形拓扑网络中单播报文的转发方法及设 备，以解决现有技术中在进行单播报文转发时容易出现链路拥塞的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种环形拓扑网络中单播报文的转发方法，包 括在由至少两个成员设备通过级联端口级联组成的环形网络中，各成员设备上配置有单 播报文的来源信息与输出级联端口的对应关系；成员设备通过本设备上的非级联端口收到单播报文后，如判断出本设备不是该单播报 文的目的设备，则根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发 该单播报文；其他成员设备从本设备上的级联端口收到该单播报文后，如判断出本设备不 是该单播报文的目的设备，则从本设备上的另一级联端口转发该单播报文。
进一步地，所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的非级联端口的端口号； 所述对应关系为当接收单播报文的非级联端口的端口号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的非级联端口的端口号为偶数时，对应另一个级联端口。
进一步地，所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的交换芯片的mod ID号； 所述对应关系为当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为偶数时，对应另外一个级联端口。
进一步地，所述方法还可包括在未获知所述环形网络发生拥塞时，各成员设备的控制平面将传输平面的转发策略设 置为按照最小跳数路径选择法进行转发；在获知所述环形网络发生拥塞时，各成员设备的 控制平面将传输平面的转发策略设置为按照所述对应关系进行转发；根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发该单播报文， 具体包括所述成员设备按照本地设置的转发策略进行报文转发。
进一步地，获知所述环形网络发生拥塞，具体包括在组成所述环形网络后，各成员设备选出一个 成员设备作为主设备，并周期性地向所述主设备报告各自端口的链路拥塞信息及剩余带宽 信息，由所述主设备根据接收到的上述信息计算出网络是否发生拥塞；如果是，则将网络已 发生拥塞这一信息通知给所述环形网络中的其他成员设备，各成员设备获知所述环形网络 发生拥塞。
进一步地，所述方法还可包括在组成所述环形网络后，各成员设备选出一个成员设备作为主设备，所述主设备判断 组成当前环形拓扑网络的成员设备数目是否小于等于一预设值；若是，则通知所有成员设 备的控制平面将传输平面的转发策略设置为按照最小跳数路径选择法进行转发；否则，通知 所有各成员设备的控制平面将传输平面的转发策略设置为按照所述对应关系进行转发；根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发该单播报文， 具体包括所述成员设备按照本地设置的转发策略进行该单播报文的转发。
进一步地，所述方法还可包括控制平面经过计算判断出成员设备上的一个级联端口发生链路拥塞且另一级联端口 上有空闲带宽时，根据本地配置的所述对应关系，从与该发生链路拥塞的级联端口对应的 单播报文的来源信息中，选出部分或全部当前有单播报文流入的来源信息，将该选出的来 源信息重新设置为与本设备上的另一个级联端口相对应，其中，被选择的来源信息的单播 报文的流量的总和小于空闲带宽。
相应地，本发明还提供了一种设备，应用于与其它设备通过级联端口级联组成的 环形拓扑网络中，包括存储模块、报文接收模块、判断模块及报文转发模块；所述存储模块用于存储单播报文的来源信息与输出级联端口的对应关系； 报文接收模块用于通过所述设备上的非级联端口或级联端口接收单播报文； 所述判断模块用于判断本设备是否是所述报文接收模块接收到的所述单播报文的目 的设备；所述报文转发模块用于在所述判断模块判断出本设备不是所述单播报文的目的设备 时，根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发所述报文接收 模块通过所述设备上的非级联端口接收到的所述单播报文，或者从本设备上的另一级联端 口转发所述报文接收模块通过所述设备上的级联端口接收到的所述单播报文。
进一步地，所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的非级联端口的端口号； 所述对应关系为当接收单播报文的非级联端口的端口号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的非级联端口的端口号为偶数时，对应另一个级联端口。
进一步地，所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的交换芯片的mod ID号； 所述对应关系为当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为偶数时，对应另外一个级联端口。
采用本发明后，带宽可以更加均勻地分布在各相邻成员设备之间的链路上，充分 利用了已有的链路带宽资源，极大地提高了网络性能和质量，提高了效益。
图1所示为现有技术中由两个成员设备级联形成的环形网络的拓扑图； 图2所示为现有技术中由四个成员设备级联形成的环形网络的拓扑图；图3所示为本发明实施例中成员设备根据对应关系进行单播报文转发的流程图； 图4所示为本发明实施例中单播报文的转发流程图； 图5所示为本发明实施例中由八个成员设备级联形成的环形网络的拓扑图。
具体实施方式
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的 情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实施例中，一种环形拓扑网络中单播报文的转发方法，包括1、在由至少两个成员设备通过级联端口级联组成的环形网络中，各成员设备上配置有 单播报文的来源信息与输出级联端口的对应关系；一般说来，构成各成员设备的交换芯片的个数有可能是不同的，其个数可以是广6个 不等，取决于设计时单板上能够布置的芯片的密度；为便于区分，每个交换芯片都配置有 mod ID。每个交换芯片上对外都允许接12/24/48个物理端口，且每个端口都有相应的端口 号。因此，本发明所涉及的报文的来源信息可以采用接收该报文的非级联端口的端口号(以 下简称为源端口)或者接收该报文的交换芯片的mod ID号(以下简称源mod ID号)。则上 述对应关系可配置为当进入本设备的报文的源端口号(或源mod ID号)为奇数时，从一个 级联端口(如DOWN端口)转发该报文；当进入本设备的报文的源端口号(或源mod ID号)为 偶数时，从另一个级联端口(如UP端口)转发该报文。此外，该对应关系还可配置为当进入 本设备的报文的源端口号(或源mod ID号)在某一数值范围内时，从一个级联端口(如DOWN 端口)转发该报文；当进入本设备的报文的源端口号(或源mod ID号)不在上述数值范围内 时，从另一个级联端口(如UP端口)转发该报文。因此可知，配置方式有多种，只要保证成员 设备能根据单播报文的来源信息的不同将这些单播报文相对平均地分摊到该设备的两个 级联端口上即可。
2、当一成员设备通过其上非级联端口收到单播报文后，如判断出本设备不是该报 文的目的设备，则根据该报文的来源信息从上述对应关系查找对应的输出级联端口，然后 从该输出级联端口转发该报文；而其他成员设备从本设备上的级联端口收到该单播报文 后，如判断出本设备不是该单播报文的目的设备，则从本设备上的另一级联端口转发该单 播报文。
假设对应关系为当进入本设备的报文的源端口号(或源mod ID号)为奇数时，从 UP端口转发该报文；当进入本设备的报文的源端口号(或源mod ID号)为偶数时，DOWN端 口转发该报文；则如图3所示，成员设备通过其上非级联端口收到单播报文后，根据获取到 的来源信息，在判断该来源信息是奇数时，从UP端口转发该报文；否则，从DOWN端口转发该 报文。
从上述流程可以看出，本发明就是根据流入成员设备的来源信息来控制单播报文 的走向，通过对进入成员设备的不同来源的单播报文采取不同的转发方向，从而达到充分 利用带宽的目的。
按照现有协议规定，各成员设备利用各自的UP和DOWN级联端口与其它邻居设 备建立链接时，就会触发拓扑发现过程，一旦该拓扑发现过程收敛完成，所有成员设备就 会形成一个逻辑整体，且每一成员设备会知道其他各成员设备的必要信息，如MAC (Media Access Control，介质访问控制)地址、物理位置、成员总数、在自己的哪个方位等等。
在上述拓扑发现过程收敛结束之后，各成员设备可分别进行初始化，目的是使成 员设备在后续收到数据报文之后，能够将流量均勻地分布到UP和DOWN端口上面去。
对于单播报文来说，报文中携带有单一目的设备的信息。通常，单播报文在流入环 形网络之前，各成员设备通过拓扑发现过程已知道其它设备的位置，因此，环形网络中首先 接收到该单播报文的成员设备会根据该报文的目的设备信息及当前网络拓扑结构，选择由 当前位置到达目的设备处的跳数最小的路径作为该单播报文的转发路径，然后沿该路径将 上述单播报文转发到指定的目的设备。
但正如背景技术所述，当一段时间内发往某一方向的单播报文数量很多时，如单 纯采用上述最小跳数路径选择法，则会造成某条路径上负载较重，有可能导致网络拥塞。如在网络已发生拥塞的情况下，还有报文需要经过这条路径发送到目的设备，则会进一步增 大网络负担，严重时可导致网络大量丢包。而此时，在另外的路径上有可能还有很多剩余的 带宽没有被利用。
因此，结合上述发明构思，对单播报文的转发可采用最小跳数路径选择法与利用 上述对应关系进行路径选择的方法相结合的方式。下面用两个应用实例对这种方式进行进 一步说明。
应用实例一如图4所示，对单播报文的转发方法，包括以下步骤a、在组成上述环形网络后，各成员设备选出一个成员设备作为主设备，并周期性地向 该主设备报告各自端口的链路拥塞信息及剩余带宽信息，由主设备根据接收到的上述信息 计算出当前环形网络是否发生拥塞；如果是，则将网络已发生拥塞这一信息通知给该环形 网络中的其他成员设备；其中，链路拥塞信息为各成员设备上UP端口和DOWN端口的丢包情况信息等。
b、在获知环形网络发生拥塞时，各成员设备的控制平面将传输平面的转发策略设 置为按照上述对应关系进行转发；否则，各成员设备的控制平面将传输平面的转发策略设 置为按照最小跳数路径选择法进行转发；C、当一单播报文从非级联端口进入该环形网络时，最先收到该单播报文的成员设备在 判断出本设备不是该报文的目的设备后，会按照本地设置的报文转发策略将该报文转发到 其邻居成员设备上，其邻居成员设备会在其收到该报文的级联端口收到该报文以后，通过 另外一个级联端口将该单播报文进行进一步转发，直至发送到目的设备上。
举例来说，如各成员设备上配置的对应关系均是当源端口号为偶数时从该设备 的DOWN端口转发单播报文，当源端口号为奇数时从该设备的UP端口转发单播报文；当然， 对应关系也可以是源端口号为偶数时从该设备的UP端口转发单播报文，源端口号为奇数 时从该设备的DOWN端口转发单播报文，这里只是以前一种对应关系为例。在图2的网络拓 扑情形下当前网络中已有链路发生拥塞，则从设备1的第0个或第2个端口进入环形网络 的单播报文，如果目的设备是设备3，那么该报文会通过设备1的DOWN 口被转发到设备4， 然后再经过设备4的DOWN 口达到设备3 ；而从设备1的第1个或第3个端口进入环形网络 的单播报文，如果目的设备是设备3，则该报文会通过设备1的UP端口被转发到设备2，然 后再经过设备2的UP 口达到设备3。这样在设备1上各端口都有收包的情况下，级联口双 向的流量是基本相同的。而且，上面举例是以4个设备来说明的，即使改成奇数个设备，其 处理方式也是一样的。
应用实例二环形拓扑收敛稳定之后，主设备首先判断组成当前环形拓扑网络的成员设备数目是否 小于等于一预设值，其中，该预设值是在设计环形拓扑网络过程中，由用户根据级联端口带 宽及满负载情况下，在某一个转发方向上准备流经某个成员设备的某个级联端口的流量的 最大值估算出来并配置在组成该环形拓扑网络中的各成员设备上的；如是，则通知各成员 设备的控制平面将传输平面的转发策略设置为按照最小跳数路径选择法进行转发；否则， 通知各成员设备的控制平面将传输平面的转发策略设置按照上述对应关系进行转发。
其中，如图5所示，根据最小跳数路径选择方案，假设此时设备1、设备2、设备3和设备4的所有从非级联端口来的用户流量都应该经过设备4的DOWN端口，那么这些用户流 量的总和就是“在某一个转发方向上准备流经某个成员设备的某个级联端口的流量的最大 值”。而级联端口的带宽是一个固定值，在系统设计好以后就固定下来了。
当一单播报文从非级联端口进入该环形网络时，最先收到该单播报文的成员设备 在判断出本设备不是该报文的目的设备后，会按照本地设置的报文转发策略将该报文转发 到其邻居成员设备上，其邻居成员设备会在其收到该报文的级联端口收到该报文以后，通 过另外一个级联端口将该单播报文进行进一步转发，直至发送到目的设备上。
相应地，本实施例中所述设备，应用于与其它设备通过级联端口级联组成的环形 拓扑网络中，包括存储模块、报文接收模块、判断模块及报文转发模块；所述存储模块用于存储单播报文的来源信息与输出级联端口的对应关系； 报文接收模块用于通过所述设备上的非级联端口或级联端口接收单播报文； 所述判断模块用于判断本设备是否是所述报文接收模块接收到的所述单播报文的目 的设备；所述报文转发模块用于在所述判断模块判断出本设备不是所述单播报文的目的设备 时，根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发所述报文接收 模块通过所述设备上的非级联端口接收到的所述单播报文，或者从本设备上的另一级联端 口转发所述报文接收模块通过所述设备上的级联端口接收到的所述单播报文。
较佳地，所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的非级联端口的端口号； 所述对应关系为当接收单播报文的非级联端口的端口号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的非级联端口的端口号为偶数时，对应另一个级联端口。
较佳地，所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的交换芯片的mod ID号； 所述对应关系为当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为偶数时，对应另外一个级联端口。
上述分析的是静态的配置上述对应关系，其结果就是级联端口的带宽对于从不同 的交换芯片和端口来的流量是可以均勻分布的。然而，网络中有时会有一些突发的而持续 的流量，而且用户接入端口的方法也不定，按照上述方法，成员设备上的数据流的分担仍然 不够均衡，此时，就可以采用动态监测选路法，具体来说就是成员设备在判断出本设备上 的一个级联端口发生链路拥塞且另一个级联端口上有空闲带宽时，根据本地配置的上述对 应关系，从与该发生链路拥塞的级联端口对应的单播报文的来源信息中，选出部分或全部 当前有单播报文流入的来源信息，将该选出的来源信息重新设置为与本设备上的另一个级 联端口相对应，即得到新的对应关系。这样，就可以使得从原本要经过拥塞级联端口的流量 中，分出一部分流量，从另外一个级联端口到达目的地。当然，这些被调整到由具有空闲带 宽的级联端口转发的流量的总和必须小于空闲带宽。
这样可以达到的效果就是那些流量大的设备上的非级联端口的流量，其流出的 方向，不仅可以是UP和DOWN端口，同时其占用的UP和DOWN端口上面的带宽比例也是可以 根据实际情况进行调整的。
需要说明的是，当堆叠系统采用环形拓扑结构进行组网时，亦可使用本发明上述方法。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令 相关硬件完成，所述程序可以存储于计算设备可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘 等。可选地，上述应用实例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相 应地，上述应用实例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模 块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
权利要求
1.一种环形拓扑网络中单播报文的转发方法，包括在由至少两个成员设备通过级联端口级联组成的环形网络中，各成员设备上配置有单 播报文的来源信息与输出级联端口的对应关系；成员设备通过本设备上的非级联端口收到单播报文后，如判断出本设备不是该单播报 文的目的设备，则根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发 该单播报文；其他成员设备从本设备上的级联端口收到该单播报文后，如判断出本设备不 是该单播报文的目的设备，则从本设备上的另一级联端口转发该单播报文。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的非级联端口的端口号；所述对应关系为当接收单播报文的非级联端口的端口号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的非级联端口的端口号为偶数时，对应另一个级联端口。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的交换芯片的mod ID号；所述对应关系为当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为偶数时，对应另外一个级联端口。
4.如权利要求广3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在未获知所述环形网络发生拥塞时，各成员设备的控制平面将传输平面的转发策略设 置为按照最小跳数路径选择法进行转发；在获知所述环形网络发生拥塞时，各成员设备的 控制平面将传输平面的转发策略设置为按照所述对应关系进行转发；根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发该单播报文， 具体包括所述成员设备按照本地设置的转发策略进行报文转发。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于获知所述环形网络发生拥塞，具体包括在组成所述环形网络后，各成员设备选出一个 成员设备作为主设备，并周期性地向所述主设备报告各自端口的链路拥塞信息及剩余带宽 信息，由所述主设备根据接收到的上述信息计算出网络是否发生拥塞；如果是，则将网络已 发生拥塞这一信息通知给所述环形网络中的其他成员设备，各成员设备获知所述环形网络 发生拥塞。
6.如权利要求广3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在组成所述环形网络后，各成员设备选出一个成员设备作为主设备，所述主设备判断 组成当前环形拓扑网络的成员设备数目是否小于等于一预设值；若是，则通知所有成员设 备的控制平面将传输平面的转发策略设置为按照最小跳数路径选择法进行转发；否则， 通知所有各成员设备的控制平面将传输平面的转发策略设置为按照所述对应关系进行转 发；根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发该单播报文， 具体包括所述成员设备按照本地设置的转发策略进行该单播报文的转发。
7.如权利要求广3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括控制平面经过计算判断出成员设备上的一个级联端口发生链路拥塞且另一级联端口 上有空闲带宽时，根据本地配置的所述对应关系，从与该发生链路拥塞的级联端口对应的 单播报文的来源信息中，选出部分或全部当前有单播报文流入的来源信息，将该选出的来源信息重新设置为与本设备上的另一个级联端口相对应，其中，被选择的来源信息的单播 报文的流量的总和小于空闲带宽。
8.一种设备，应用于与其它设备通过级联端口级联组成的环形拓扑网络中，包括存 储模块、报文接收模块、判断模块及报文转发模块；所述存储模块用于存储单播报文的来源信息与输出级联端口的对应关系；报文接收模块用于通过所述设备上的非级联端口或级联端口接收单播报文；所述判断模块用于判断本设备是否是所述报文接收模块接收到的所述单播报文的目 的设备；所述报文转发模块用于在所述判断模块判断出本设备不是所述单播报文的目的设备 时，根据所述对应关系从与该单播报文的来源信息对应的输出级联端口转发所述报文接收 模块通过所述设备上的非级联端口接收到的所述单播报文，或者从本设备上的另一级联端 口转发所述报文接收模块通过所述设备上的级联端口接收到的所述单播报文。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的非级联端口的端口号；所述对应关系为当接收单播报文的非级联端口的端口号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的非级联端口的端口号为偶数时，对应另一个级联端口。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于所述单播报文的来源信息为接收所述单播报文的交换芯片的mod ID号；所述对应关系为当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为奇数时，对应一个级联端 口 ；当接收单播报文的交换芯片的mod ID号为偶数时，对应另外一个级联端口。
全文摘要
一种环形拓扑网络中单播报文的转发方法及设备，该方法包括在由至少两个成员设备通过级联端口级联组成的环形网络中，各成员设备上配置有单播报文的来源信息与输出级联端口的对应关系；成员设备通过本设备上的非级联端口收到单播报文后，如判断出本设备不是该单播报文的目的设备，则根据所述对应关系从与该报文的来源信息对应的输出级联端口转发该单播报文；其他成员设备从本设备上的级联端口收到该单播报文后，如判断出本设备不是该单播报文的目的设备，则从本设备上的另一级联端口转发该单播报文。采用本发明后，带宽可以更加均匀地分布在各相邻成员设备之间的链路上，充分利用了已有的链路带宽资源，极大地提高了网络性能和质量，提高了效益。
文档编号H04L12/56GK102035741SQ20101059636
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者刘彬 申请人:中兴通讯股份有限公司