专利名称：帧的优先权分类方法
发明目的如本说明书的标题所示，本发明涉及按优先级对帧的分类方法。
本发明的方法适用于与通信所采用的物理媒体无关的通信系统。
该方法的主要特征在于它允许实现一种可以根据分组内容确定分组的优先级，而无需指定分组的内容、位置及其长度的通用通信系统。该特征允许很大的灵活性，因为可以按协议、大小、任何首部的任何字段以及甚至按专有数据内容或任何专有协议来设置优先级。优先级级别数可以与所需要的一样大。再者，它是一个需要较少资源的简单系统。
背景技术：
现在，电信系统的许多应用需要在如下方面从物理媒体得到某种保证例如最大时延、最大分组丢失数等。大多数通信系统基于分组交换系统，分组交换系统到目前为止还不具有允许根据如上参数确保某种服务质量的机制。目前越来越多的机制正在出现，它们允许按不同的级别区分数据流优先级或执行资源预留。
目前尚不存在用于以不同优先级对数据分组分类的任何标准通用系统，以便以后可以实现会在仲裁对物理媒体的接入权时应用那些优先级的系统。许多制造商采用用于分配优先级的规则的系统，但它们是基于已知协议的固定系统，因此不具灵活性。例如，CISCO应用取决于协议(它是ip还是arp等)的优先级，取决于端口(在已知协议的情况下)的优先级，取决于输入接口的优先级，取决于队列大小的优先级或取决于上述条件组合的优先级。换言之，它们都是固定的已知规则，这些规则很少考虑分组内容(仅仅查看诸如协议等参数而不可能查看其他字段)。再者，优先级数量有限。例如，在CISCO的情况中，优先级数量为四(高、中、低、空)。
其他专利系统根据时延、分组大小和其他方法来检查流的类型，并且它们按流来分配标识符(例如3-COM公司在其专利US6363429中提出的用于自动确定计算机网络上优先级数据流的方法和系统)。
本发明的方法的优点在于，它允许建立可以根据内容确定分组的优先级，而无需指定分组的内容、位置及其长度的通用系统。这便允许很大的灵活性，因为可以按协议、大小、任何首部的任何字段以及甚至按专有数据内容或任何专有协议来设置优先级。优先级的级别数可以与所需要的一样大。再者，它是一个需要较少资源的简单系统。
发明的详细说明为了实现上述目的以及避免所述缺点，本发明包括按优先级对帧分类的方法，用于支持执行区分服务类进行发送的操作的任何通信系统，其中所述帧包括OSI层次结构的含首部和尾部的第2层分组。该方法的特征在于应用多个规则，其中每个规则与在每个规则中无关的多个优先级子规则相关联，以便分析每个帧的内容并根据所述分析为所述帧分配优先级。
按照某个先前确定的顺序应用这些规则和与它们相关联的优先级子规则。应用某个规则包括，在所述帧中该帧上的位移所标记的某个位置上搜索特定的已知比特图案。此比较可能被满足也可能未被满足。如果该规则被满足，则应用与该特定规则相关联的优先级子规则。如果规则的评估结果是否定的，则评估预定顺序中的后续规则。
应用优先级子规则包括，对于每个子规则，将所述帧的定义位置上的比特集合与优先级图案比较。如果比较被满足，则为该帧分配与比较中所用优先级图案相关联的优先级。如果比较未满足于任何优先级子规则的优先级图案，则为该帧选择性地分配缺省优先级或检查预定顺序中的后续规则。
如果该系统中的规则中一个都没有被满足，则分配缺省优先级。
结合按优先级排序的队列使用该方法的主要优点在于可有效地管理内部存储器资源以及按优先级区分业务。此外，它是一个需要较少资源的基于比较、位移和掩码的需要较少物理资源的简单方法，它也是允许多种配置的灵活方法按业务类型区分优先级、按帧类型区分优先级、按协议区分优先级、按原始MAC(媒体访问控制)区分优先级、按目的地端口区分优先级等，具体取决于规则和子规则。另一个优点是，它允许创建高级专有优先级的系统，因为优先级区分可以基于分组的任何点上的内容(还有数据)来进行。
下文中为便于更好地理解本说明书以及为使其完整，包括了一些附图，其中以说明而非限定的方式来显示本发明的目的。
附图简介
图1显示具有两个规则且每个规则有八个子规则的示例的规则和子规则的应用过程。
图2显示应用执行本发明方法的系统的实例。
发明实施例的详细说明通过参考附图中采用的编号，下文描述本发明的一个实例。
在本实施例方案中，将所述方法应用于将电子网络用作传输媒体的通信系统。
图2是用于电子线路上实现数据传输的可能的OSI第2层系统的示意图，其中引用号(25)表示第2层的方框(28)的外部输入(例如，来自局域网或目的地设备的网段)，引用号(26)表示系统(的处理器)的内部输入，(27)是来自电子网络的输入。方框(28)执行第2层特有的处理，如路由选择。这些处理将分组不按优先级顺序置于外部输出(29)，按优先级顺序置于至系统的处理器(30)的输出中或置于至电子网络(32)的输出中，其中，这些分组按优先级顺序排列在队列中。置于按优先级排序的这些队列(32)之前的是利用本发明方法的分类元素(31)。另一个方框利用通过分类器获得的优先级来按优先级在所述输出队列中对分组排序。
换言之，一旦将系统所处理的各分组存储在内部存储器中，则由严格意义上的路由模块对其进行处理(28)，以便选定与之对应的输出端口。如果目的地是朝向电子线路的输出，则在将该分组置于适当的队列之前，在分类器中对其进行处理(31)。
一旦分类器已获得对应的优先级，则它将该分组发送到其目的地队列。另一个方框必须适当地处理分组的优先级，始终规定队列配置为具有优先级，并且以使最高优先级的分组第一个离开队列的方式决定将每个新分组引入具有优先级的队列的哪个位置。在拥塞的情况中，当确定因内部资源不足而必须丢弃分组时，在具有优先级的队列中，优先级最低的一个总是会被丢弃。如果新分组具有较队列中已有分组高的优先级，则将优先级最低的分组从该队列中移除，以便为新的更高优先级分组创建空间。
分类器根据某些规则确定分组的优先级。在示范实施例中，采用两种不同的规则，以便简化描述(虽然可以存在不限数目的规则)。首先，确定具体将哪个规则应用于分组，然后根据该规则计算优先级。
借助图案、位移和掩码来选定哪个规则适用。换言之，在分组的某个位置上搜索某种图案。如果对于任一规则发生符合的情况，则该规则是适用规则；否则，为该分组分配缺省优先级。
一旦知道应用哪些规则，随后便搜索优先级。为了确定优先级，我们具有新的位移或新的比特掩码，但现在根据本实例，存在八个不同的图案。符合的图案确定优先级分配矢量中的某个位置。换言之，每个图案与一个优先级相关联(但并非以固定方式，两个图案可以与相同优先级相关联)。如果存在任何优先级图案的符合，则将相关联的优先级分配给该分组；如果没有图案符合，则为该分组分配缺省优先级。
在本实例中，规则的使用不是累积性的，如果第一个规则适用但是没有图案符合，则不在第二个规则中搜索它；而是直接应用缺省优先级。但另一种选择是，如果某个规则的子规则中没有一个适用，则在后续规则中搜索它，并依此类推。
图1中表示了所述方法。这里，引用号(0)标记所有位移的起始点。(1)、(2)和(3)分布是分组的一部分(1)是电子线路所传输的分组的首部，(2)是第2层的首部以及(3)是分组的数据。箭头(4)指示对应于第一个规则的位移，(5)是该位移上必须搜索以满足该规则的图案，以及(6)是比较时应用于分组和图案的比特掩码。
如果此规则未被满足，则前进到下一个规则，它将具有另一个位移(7)、另一个图案(8)和另一个掩码(9)。
如果第一个规则被满足，则在该规则的子规则的位移上搜索，如图中(10)所示，并通过应用子规则(14)的掩码，比较子规则(11)、(12)至(13)的图案。如果图案(11)符合，则该分组具有(15)指示的优先级，如果(12)符合，则优先级为(16)，依此类推到(17)、(18)、...
如果第二个规则被满足，则必须应用(19)标记的位移和(23)上指示的掩码，并与子规则(20)、(21)至(22)的图案比较，以便分配优先级(24)等，依此类推。
这样，我们取得了极大的灵活性，并且例如可以对不同类型的业务应用不同的优先级表。因此，例如可以这样实施第一个规则在第3层的首部内搜索它封装的协议类型，以便作为根据现有技术中已知的TCP/IP标准生成的第4层业务的TCP业务按照ToS即服务类型字段的内容区分优先级，Tos字段是属于IP标准的首部的字段之一，换言之，第一规则的优先级方案在IP首部的该字段中搜索；而作为根据上述TCP/IP标准的第4层业务的UDP业务按照另一字段或数据中的某些内容区分优先级，换言之，第二个规则搜索UDP类型，以及第二个规则的优先级体系搜索另一个字段或数据中的优先级。
权利要求
1.用于支持区分服务类进行发送的任何系统的帧分类方法，所述帧包括OSI层次结构的含首部和尾部的第2层分组；其特征在于包括应用多个规则，其中每个规则与在每个规则无关的多个优先级子规则相关联，以便分析每个帧的内容并根据所述分析为所述帧分配优先级。
2.如权利要求1所述的按优先级对帧分类的方法，其特征在于所述规则以及与每个规则相关联的所述优先级子规则按照某个先前确定的顺序应用。
3.如权利要求2所述的按优先级对帧分类的方法，其特征在于应用每个规则包括，在所述帧中该帧上的位移所标记的某个位置上搜索特定的已知的比特图案。
4.如权利要求3所述的按优先级对帧分类的方法，其特征在于当那时在所述帧上评估的某个规则被满足时，应用与所述规则相关联的所述优先级子规则。
5.如权利要求3所述的按优先级对帧分类的方法，其特征在于当那时在所述帧上评估的某个规则未被满足时，评估预定顺序中的后续规则。
6.如权利要求4所述的按优先级对帧分类的方法，其特征在于对于每个子规则，应用所述优先级子规则包括将所述帧的定义位置上的比特集合与优先级图案比较。
7.如权利要求6所述的按优先级对帧分类的方法，其特征在于当所述与该图案的比较在所述优先级子规则之一中被满足时，将与某个优先级图案相关联的优先级分配给所述帧。
8.如权利要求6所述的按优先级对帧分类的方法，其特征在于如果所述优先级子规则的所述优先级图案中一个都没有被满足，则为所述帧分配缺省的优先级。
9.如权利要求6所述的按优先级对帧分类的方法，其特征在于如果所述优先级子规则的所述优先级图案中一个都没有被满足，则继续对所述预定顺序中的后续规则进行执行。
10.如权利要求9所述的按优先对级帧分类的方法，其特征在于如果所述规则中一个都没有被满足，则分配缺省优先级。
全文摘要
本发明涉及根据其内容将个体帧(OSI第2层分组)归类为不同优先级级别的方法。本发明方法基于应用用于分析每个帧的内容和相应为该帧分配优先级级别的规则和子规则集合。这样，本发明允许构造一种低成本系统，它可以根据分组的任何元素，即始发点、目的地、第3层数据流、较高层的应用、任何类型的较高级别的优先级分类(如IP ToS)，以及首要的是根据任何类型的标准或专有优先级协议来提供服务质量或服务类别。本发明还可以用于设计不同的优先级层次结构，以便可以根据具体情况分配赋予一个或其他优先级集合(例如用于TCP分组的一个层次结构以及用于UDP分组的另一个层次结构)。
文档编号H04L29/06GK1784869SQ200480011859
公开日2006年6月7日 申请日期2004年4月21日 优先权日2003年5月6日
发明者J·V·布拉斯科克拉雷特, J·C·里韦罗因苏亚, F·戈麦斯马丁内斯, A·滕塞夫里安 申请人:硅系统设计公司