[发明专利]用于将多个VLAN组合到单个802.11IP多播域中的系统和方法

说明书

分案申请说明

本申请是申请日为2004年9月16日、申请号为200480031576.9的题为“用于将多个VLAN组合到单个802.11IP多播域中的系统和方法”的中国发明专利申请(国际申请PCT/US2004/030302)的分案申请。

技术领域

本发明涉及通信领域。

背景技术

IEEE(电气电子工程师学会)802.11标准为允许用户无线地连接到网络并且访问网络中提供的基本服务提供了指导方针。此外，IEEE 802.11标准为经由无线网络发送的多播传输提供了指导方针。

IEEE 802标准还提供了针对无线网络中的虚拟局域网或虚拟LAN(VLAN)的使用的协议。虚拟联网指的是交换机和路由器的如下能力：在物理网络基础设施的顶部配置允许网络内的LAN网段的任意集合被组合到一个自治的用户群组中以显现为单个局域网(LAN)的逻辑拓扑。

VLAN在带宽的有效利用、灵活性、性能和安全性方面提供了极大的益处。VLAN技术通过从逻辑上将网络分段成不同的“广播域”而起作用，由此仅在为同一VLAN指定的端口之间交换分组。因此，通过包含在同一VLAN内发起于一个特定LAN并仅去往其他LAN的流量，被交换的虚拟网络避免了带宽的浪费。传统上，分组通常被转发到不需要它们的LAN，这是传统的桥接/交换网络中的固有缺陷。

VLAN方法还提高了可扩展性，尤其是在支持广播或多播密集型协议以及使网络中分组泛滥的其他应用的LAN环境中。

因特网工程任务组(IETF)已经公布了一种因特网群组管理协议(IGMP)标准，该标准定义了用于将多个IP节点组织到一个IP多播群组中的方法。IP多播群组是利用IP多播地址来标识的。IP节点通过在其本地子网上发送IGMP成员报告来加入IP多播群组。当IP多播路由器接收到IP多播分组时，它只将该分组转发到存在由目的地IP多播地址标识的IP多播群组的成员的其它子网上。

传统上，用于无线网络的802.11标准假设一个客户端支持单个群组密钥(例如VLAN)。遵循802.11i的AP可被配置为向802.11i台站发送群组密钥。根据IEEE标准，该群组密钥传统上在EAPOL密钥消息中被发送。

另外，EAPOL密钥消息可以包含标识群组密钥的整数密钥ID。802.11i发送器将用于加密所发送的802.11多播帧的密钥的密钥ID输入到802.11帧头部的密钥ID字段中。802.11接收机使用该密钥ID选择正确密钥来解密该多播帧。

根据传统方法，“第2层广播域”体系结构可被配置为对应于单个因特网协议(IP)子网或VLAN。一个IP多播域可被配置为跨越多个子网。因此，在多个VLAN上的以太网和802.11台站可能是同一多播群组的成员。

802.11接入点(AP)可被连接到VLAN中继链路上的以太网LAN，由此在AP以太网链路上启用的每个VLAN可能对应于一个802.11广播域。在传统系统中，AP被配置为针对每个802.11广播域使用不同的一组802.11广播加密密钥。这些特定于广播域的加密密钥禁止在第一广播域中的802.11台站接收在第二广播域上发送的广播帧。

目前，在这种基于VLAN的广播域和IP多播域之间不存在区别。因此，AP通常将接收到在其以太网链路上的同一IP多播分组的多个拷贝(例如针对每个其各自的多播群组处于活动状态的VLAN有一个拷贝)。因此，AP通常将同一IP多播分组的多个拷贝发送到相关联的802.11台站。

冗余的多播传输在802.11链路上是个问题。无用的多播传输可能过分消耗802.11带宽。如果使用简单的速率限制(例如在当前的AP350实现方式中使用的)来控制用于多播传输的802.11带宽量，则有用和无用的多播帧都可能被丢弃。

与传统方法相关联的另一问题在于，如果存在与一个AP相关联的单个省电台站，则所有多播帧都被缓冲，并在802.11信标后立即被发送。因此，优先级较高的服务质量(QoS)单播传输可能被延迟一段时间，这段时间为多播传递周期的持续时间。在多播传递周期的持续时间中省电台站必须保持唤醒以接收多播传输，因此，多播传输会缩短省电台站中电池的寿命。