[发明专利]在计算机网络中控制数据转发的技术

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络，并且具体涉及在包括多个数据转发节点的计算机网络中控制数据转发和提供受保护的多点连接的方法和设备。此外，本公开涉及与IEEE 802.1aq有关的正在进行的标准化活动。

背景技术

计算机网络允许多个互连的节点在它们之间通信，以及共享资源和/或信息。在计算机之间提供了通信链路(有线的或无线的)以促进它们之间的数据发送和接收。根据不同的标准对计算机网络进行分类，诸如规模、目的、用于对网络中的各个设备进行互连的硬件和软件技术。例如，局域网(LAN)是覆盖较小的物理区域(如家庭或办公室)的计算机网络。以太网是一组用于LAN的基于框架的计算机组网技术。标准化为IEEE 802.3，以太网已经演进为当前最流行的计算机网络之一。

网络中的计算机常常不直接连接到另一计算机，而是经由一个或多个中间电子设备连接到另一计算机。中间设备能够将源自一个或多个源计算机的数据转发或中继到一个或多个目的地计算机或一个或多个其他中间设备。这种中间设备的例子是集线器、网桥、交换机、路由器等等。在下文中，中间设备称为“节点”。

某些类型的节点，诸如网桥和路由器，不是简单地“盲”转发数据，而是利用一些路由智能来实现，使得它们能够分析输入数据，以及从它们周围的多个节点中确定要将数据转发给的一个或多个正确的节点。例如，网桥能够分析输入数据的OSI层2地址以确定是否能够将数据转发给某个相邻网桥。在本申请的上下文中，术语“路由”表示选择网络中的沿着其发送网络业务的路径的过程。“路由”不限于路由器，路由器通常被认为是层3设备。

这些年已经开发了众多路由协议，用以规定计算机网络上的节点如何相互通信，具体地，规定如何在节点之间传播路由相关的信息使得每个节点获得网络拓扑的知识。该知识允许每个节点使用某种路由算法计算供其将数据转发给每个其他节点的最佳路径。

链路状态协议是在计算机网络上广泛应用的主要的一类路由协议，并且一种特殊的链路状态协议是中间系统到中间系统的协议，或IS-IS。IS-IS通过在所有网络节点上可靠地泛洪拓扑信息来操作。于是每个节点独立地建立网络的拓扑的图像。基于穿过网络的最佳拓扑路径向目的地转发数据，该数据优选地是分组、帧或数据报形式的数据。IS-IS使用Dijkstra算法来计算穿过网络的最佳路径。

节点之间的最佳路径的计算必须仔细设计，使得它们之间的数据转发可以按平滑、可靠且有效的方式进行。针对该目的，已经提出了生成树协议(STP)。如最初在IEEE标准802.1D定义的，STP是链路层(对应于OSI层2)网络协议，其确保应该避免针对LAN环路的无环路拓扑，原因是它们导致网络中的泛洪。如其名字所暗示的，STP创建跨越整个网络的具有无环路叶子和分支的树结构。生成树允许网络设计者将冗余链路包括到物理拓扑中，而没有形成环路的危险或者不需要手动启动/禁用这些备用链路。

作为初始标准化的STP的演进，快速生成树协议(RSTP)提供了在拓扑改变后的较快的生成树收敛。另一个演进是多生成树协议(MSTP)，其最初定义在IEEE 802.1s中，后来并入IEEE 802.1Q。作为对RSTP协议的扩展，MSTP进一步开发了虚拟LAN(VLAN)的有用性。MSTP针对每个VLAN组配置单独的生成树，并且阻止每个生成树内的除一个以外的所有可能的备选路径。

正在持续努力增强计算机网络，以支持载波分级服务。已经定义了IEEE 802.1Qay PBB-TE以支持点到点和点到多点业务工程服务，以及提供针对点到点服务的保护切换。即，在连接两个节点的某个链路出现故障或者沿着该路径的任何中间节点出现故障的情况下，这两个节点之间的数据转发自动从原始的默认路径切换到备选的备用路径。这样的切换策略有效地保护了数据转发以抵御路径故障，并且因此称为保护切换。保护切换的目标在于将故障切换(failover)时间(例如执行从默认路径到备用路径的切换的时间)限制为尽可能地短。PBB-TE实现了仅针对点到点连接的保护切换。

PBB-TE支持保护切换，其需要对默认或工作路径和备用路径都进行监控；这通过以太网连接性故障管理(CFM)协议的连续性检查消息(CCM)来实现。CCM是在网络中检测和发信号通知连接性故障的标准以太网机制之一。