[发明专利]使用最短路径桥接在计算机网络中转发帧

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，更具体地，涉及一种使用最短路径桥接(‘SPB’)在计算机网络中转发帧的技术。

背景技术

早期的计算机网络由使用单根电缆连接在一起的少量装置组成。然而，计算机网络自从发展以后，已超出了所连接装置的简单集合。当前的计算机网络可以连接分散在大型局部区域上的上千个装置，并且这些局域网又可以连接在一起以形成更大型的网络，诸如互联网。

当今的计算机网络通常将分布遍及多个局域网的完全不同的装置互连成单个虚拟网络。虚拟联网技术使位于单个物理网络的装置能够作为多个虚拟网络的一部分进行操作。这样的虚拟网络提供了在早期计算机网络中不能得到的灵活性，并使网络管理员能够创建抽象层以简化复杂的网络拓扑。例如，使用虚拟网络，企业可以使具有路由器的虚拟刀片服务器机箱分散在多个物理位置，这些物理位置使在多个站点上分开的数据中心表现得好像该数据中心处于单个站点一样。

用于构造和访问当今计算机网络的主要标准是以太网。以太网是一种用于局域网的基于帧的计算机联网技术族。在各种标准规范中，以太网由电气电子工程师协会(IEEE)颁布为IEEE 802标准族的一部分。以太网定义了用于开放式系统互连(OSI)联网模型的物理层的多个布线(wiring)和信令标准、用于在媒体访问控制(MAC)和数据链路层进行网络访问的手段以及通用的寻址格式。在物理层，以太网是普遍存在的，通过多种类型的物理连接(有线或无线)(包括10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps、100Gbps连接)承载所有种类的通信流量。以太网服务层(因为它是OSI联网模型中的MAC和数据链路层故通常被称为第二层)提供网络通常所需的服务。这些网络服务典型地包括过滤、复制、转发广播、单播以及组播(BUM)通信流量，以及接下来是所提供服务的拓扑，可以包括虚拟局域网(VLAN)、基于ATM Lane标准(ELAN)的VLAN的ATM段、以太网专用线(ELINE)、以及根植于多点的(rootedmultipoint)以太网虚拟连接(ETREE)。

在IEEE 820.1Q标准中规定了VLAN服务，其使企业用户能够将各种计算装置配置成好像这些装置连接于同一广播域一样进行通信，而不管它们的物理位置如何。VLAN提供了由局域网(LAN)配置中的路由器传统地提供的分段服务，从而解决了诸如可伸缩性、安全性以及网络管理的问题。VLAN拓扑中的网桥加强了VLAN广播域的完整性，这是因为不允许这些网桥桥接VLAN之间的网络通信流量。以此方式，VLAN可以提供广播过滤、安全性、地址总汇、以及通信流量管理。网络管理员可以使用VLAN在同一第2层网桥上创建多个第3层网络。例如，如果广播其存在的动态主机配置协议(DHCP)服务器被插入到网桥中，则该DHCP服务器将服务于连接到该网桥的任何主机装置。然而，通过使用VLAN，网络管理员可以容易地将网络上的装置分开，使得一些主机不再使用该DHCP服务器，而默认为本地链接地址。

由于企业用户经常具有分布在多个物理站点上的多个网络，因此用户通常通过网络提供商的网络将这些物理分离的网络连接在一起。例如，公司可以通过由电信公司提供的网络将其站点A处的网络连接至其站点B处的网络。尽管用户网络是通过提供商网络连接，但是不同用户网络上的装置仍可以使用VLAN服务来通过提供商的网络进行通信，就好像这些装置都位于同一LAN上一样。

出于企业用户利用在IEEE 802.1Q规范中所描述的VLAN服务的相同的原因，网络提供商也利用VLAN服务来提供灵活性、安全性、通信流量管理，并减少其网络管理负担。然而，缺点在于，根据IEEE 802.1Q规范，仅有4096个标识符可用于指定不同的VLAN。因此，网络提供商和该提供商所服务的所有用户必须共享这4096个VLAN标识符。

由于行业参与者认为这些有限数量的VLAN标识符不足以满足用户和提供商两者的需要，因此IEEE 802.1Q标准被IEEE 802.ad标准修改，通常称作“Q-in-Q”或“堆栈的VLAN”。IEEE 802.ad标准提出了一种体系结构和网桥协议，用于按照不需要用户之间的协作而需要用户与MAC网络服务的提供商之间的最小协作的方式，来向提供商网络的多个独立用户提供MAC网络服务的单独实例。Q-in-Q向用户提供了在由服务提供商提供给用户的VLAN内配置其自身的VLAN的能力。以这种方式，服务提供商可以为用户配置一个服务VLAN，而用户可以利用该服务VLAN建立多个用户VLAN。