专利名称：一种定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法
技术领域：
本发明涉及一种虚拟局域网，特别是涉及一种定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法。
背景技术：
虚拟局域网(Virtual LANs；VLAN)目前发展很快，世界上主要的大网络厂商在他们的交换机设备中都实现了VLAN协议。VLAN是由位于不同物理局域网段的设备组成，虽然VLAN所连接的设备来自不同的网段，但是相互之间可以进行直接通信，好象处于同一网段中一样。由于VLAN是将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段，所以它可以提供灵活的用户/主机管理、带宽分配以及资源最优化等服务。
从技术角度讲，VLAN一般有四种划分方法，分别是根据端口划分VLAN；根据MAC地址划分VLAN；根据网络层划分VLAN；IP组播作为VLAN。
各种不同的VLAN定义方法有各自的优缺点。以前，各个厂商都声称他们的交换机实现了VLAN，但各个厂商实现的方法都不相同，所以彼此无法互连。用户一旦买了某个厂商的交换机，就无法购买其他厂商的交换机。而现在，大多数VLAN是基于虚拟桥接局域网(VirtualBridged Local Area Networks；IEEE 802.1Q)、流量级别扩展和动态组播过滤(Traffic ClassExpediting and Dynamic Multicast Filtering；IEEE 802.1P)标准的。只有支持相同的开放标准才能保证网络的互连互通，以及保护网络设备投资。
802.1Q协议建立了一种将VLAN成员信息插入到以太网帧中的标准方式。IEEE 802.1Q完成该功能的关键归于标签。图1显示了以太网中的IEEE 802.1Q标签帧格式。在图1中，每一个支持802.1Q协议的主机，在发送数据包时，都在原来的以太网桢头中的源地址后增加了一个4字节的802.1Q桢头，之后接原来以太网的长度或类型域。这4个字节的802.1Q标签头包含如下信息·标签协议标识符(Tag Protocol Identifier；TPID)，2个字节，其值为8100(十六进制)。TPID是IEEE定义的新的类型，表明这是一个加了802.1Q标签的文本。当帧中的EtherType也为8100时，该帧传送标签IEEE 802.1Q/802.1P。
·标签控制信息(Tag Control Information；TCI)，2个字节，图2显示了802.1Q标签头的详细内容。该标签头中的信息解释如下 优先级(Priority)3个比特，指明桢的优先级，一共有8种优先级，主要用于当交换机阻塞时，优先发送哪个数据包。IEEE 802.1P为3比特的用户优先级位定义了操作。
规范格式指示器(Canonical Format Indicator；CFI)1个比特，以太网交换机中，规范格式指示器总被设置为0。由于兼容特性，CFI常用于以太网类网络和令牌环类网络之间，如果在以太网端口接收的帧具有CFI，那么设置为1。
虚拟局域网标识符(VLAN ID；VID)12比特，指明VLAN的ID，一共可识别4096个VLAN，每个支持802.1Q协议的主机发送出来的数据包都会包含这个域，以指明自已属于哪一个VLAN。在4096个可能的VID中，VID＝1作为VLAN不分组标识，所以VLAN配置的最大可能值为4095。
由于上述VLAN ID的最大可能范围为4095，而超过4095的虚拟局域网则无法用现有的办法来标识。随着VLAN标准的成熟和完善，这一技术被越来越多的应用到各个领域，例如网络安全、用户识别等，仅有的4095个VLAN ID已经无法满足用户的要求。同时，由于局域网使用范围的扩大，必须采取方法扩大VLAN ID的数目以满足使用需要。
802.1P是IEEE 802.1Q(VLAN标签技术)标准的扩充协议，定义了优先级的概念。对于实时性要求很高的数据包，主机在发送时就在前面提到MAC桢头增加的3位优先级中指明该数据包优先级高，当以太网交换机数据流量比较多时，它就会考虑优先转发这些优先级高的数据包。
802.1P中定义的优先级有8种。最高优先级为7，主要支持关键性网络流量，如路由选择信息协议(Routing Information Protocol；RIP)和开放最短路径优先(Open Shortest Path First；OSPF)表更新。优先级6和5主要支持延迟敏感(Delay-sensitive)应用程序，如交互式视频和语音。优先级1到4主要支持受控负载(Controlled-load)应用程序，如流多媒体(Streaming Multimedia)和关键性业务流量(Business-critical Traffic)，例如SAP数据以及loss eligible流量。优先级0主要支持尽力而为(Best-effort)应用程序。
在因特网协议中，位于最上层的应用程序最先知道业务类型，然后再将业务类型通知位于三层的IP层。在IP层中IPV4中用服务等级(Class of Service；CoS)、IPV6中用服务类型(Typeof Service；ToS)将业务进行优先级别设定，上述CoS和ToS分别用3比特表示优先级，即可以表示8种业务的优先级。随后业务向下传到第二层。由于位于二层的802.1P也用3比特表示优先级，因此其优先级可以分别与IP层用CoS或ToS表示的优先级相对应。
但是，随着业务类型的不断丰富，3比特已经无法详细地区分业务，因此IP层引入了差分服务编码点(Differentiated Services Code Point；DSCP)，DSCP用5个比特表示不同的业务级别，即可以表示32种业务级别。如前所述，位于二层的802.1P协议只用3比特表示优先级。这样，在将业务级别信息由位于三层的IP层向二层传递时，只能将IP层业务级别的细粒度表示变成二层优先级的粗粒度表示，于是将导致一些重要信息(如编码类型、带宽等)的丢失。
(三)
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法，使得能够扩大虚拟局域网标识符的范围，进而满足日益增长的对虚拟局域网标识符数目的需求，同时二层的业务优先级尽可能与位于IP层的业务级别相对应。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法，包括2个字节标签协议标识符、1比特规范格式指示器，其特征在于将虚拟局域网标识符域和优先级域合在一起，共同定义虚拟局域网标识符和优先级。
上述合在一起的虚拟局域网标识符域和优先级域共15个比特。
根据本发明的一个方面，上述第13、14、15比特既表示虚拟局域网标识符，又表示虚拟局域网业务优先级。
当上述15个比特的第0比特到第11比特全部为0时，第13、14、15比特表示与802.1P兼容的优先级。
当上述15个比特的第0比特到第11比特不全部为0时，上述15个比特表示虚拟局域网标识符。
上述第13、14、15比特为000时，虚拟局域网标识符的表示范围为2至4095，虚拟局域网业务优先级为0；上述第13、14、15比特为100时，虚拟局域网标识符的表示范围为4097至8191，虚拟局域网业务优先级为1；上述第13、14、15比特为010时，虚拟局域网标识符的表示范围为8193至12287，虚拟局域网业务优先级为2；上述第13、14、15比特为110时，虚拟局域网标识符的表示范围为12289至16383，虚拟局域网业务优先级为3；上述第13、14、15比特为001时，虚拟局域网标识符的表示范围为16385至20479，虚拟局域网业务优先级为4；上述第13、14、15比特为101时，虚拟局域网标识符的表示范围为20481至24575，虚拟局域网业务优先级为5；上述第13、14、15比特为011时，虚拟局域网标识符的表示范围为24577至28671，虚拟局域网业务优先级为6；上述第13、14、15比特为111时，虚拟局域网标识符的表示范围为28673至32767，虚拟局域网业务优先级为7。
根据本发明的另一个方面，上述第13、14、15比特表示虚拟局域网标识符或者虚拟局域网业务优先级。
当上述15个比特的第0比特到第11比特全部为0时，第13、14、15比特表示与802.1P兼容的优先级。
当上述15个比特的第0比特到第9比特全部为1时，第10、11、13、14、15比特表示与差分服务编码点兼容的优先级。
当上述15个比特的第0比特到第11比特不全部为0并且第0比特到第9比特不全部为1时，上述15个比特表示虚拟局域网标识符。
为达到上述目的，本发明的技术方案还可以这样实现一种定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法，包括2个字节标签协议标识符、1比特规范格式指示器，其特征在于将上述虚拟局域网标识符域和业务优先级域分别进行扩充。
根据本发明的再一个方面，上述虚拟局域网标识符域为16个比特，上述业务优先级域为7个比特。
当上述业务优先级域的第20比特到第23比特全部为0时，第17比特到第23比特表示与802.1P兼容的优先级。
当上述业务优先级域的第20比特到第23比特不全为0时，第17比特到第23比特比特表示与差分服务编码点兼容的优先级。
上述2个字节标签协议标识符用十六进制表示为A100。
由上述方案可以看出，本发明的关键在于将虚拟局域网标识符域和优先级域合在一起，共同定义虚拟局域网标识符和优先级，或将两个域同时进行扩充。
可见，本发明所提供的定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法具有以下优点(1)本发明的方法能够将现有技术中的虚拟局域网标识符的范围扩大数倍以上，因此能够满足日益增加的对虚拟局域网标识符数目的需要。
(2)本发明的方法在扩大虚拟局域网标识符范围的同时，二层的业务优先级尽可能与位于IP层的优先级相对应。
(3)本发明与802.1Q后向兼容，具备与现有技术良好的过渡性。
图1为带有802.1Q标签头的以太网桢。
图2为802.1Q标签头。
图3为本发明的第一实施例，其中第13、14、15比特既表示虚拟局域网标识符，又表示虚拟局域网业务优先级。
图4为本发明的第二实施例，其中第13、14、15比特表示虚拟局域网标识符或者虚拟局域网业务优先级。
图5为本发明的第三实施例，其中将虚拟局域网标识符域和业务优先级域分别进行扩充。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
图3为本发明的第一实施例。此时标签协议标识符TPID占2个字节，其值为8100(十六进制)。标签控制信息TCI也为两个字节，共16比特，如图3所示。第12比特为规范格式指示器CFI，第13、14、15比特、第11比特到第0比特共同定义VLAN ID以及虚拟局域网业务优先级。在本实施例中，第13、14、15比特既表示虚拟局域网标识符，又表示虚拟局域网业务优先级。
当第11比特到第0比特全为0时，第13、14、15比特表示该虚拟局域网帧中只有优先级比特，即与802.1P后向兼容。
除去上述第11比特到第0比特全为0的情况，当上述第13、14、15比特为000时，虚拟局域网标识符的表示范围为1至4095，虚拟局域网业务优先级为0。但由于VLAN ID为1是用于表示VLAN不分组，所以实际得到的表示范围为2至4095。
类似的，除去上述第11比特到第0比特全为0的情况，当上述第13、14、15比特为100时，虚拟局域网标识符的表示范围为4097至8191，虚拟局域网业务优先级为1；当上述第13、14、15比特为010时，虚拟局域网标识符的表示范围为8193至12287，虚拟局域网业务优先级为2；当上述第13、14、15比特为110时，虚拟局域网标识符的表示范围为12289至16383，虚拟局域网业务优先级为3；当上述第13、14、15比特为001时，虚拟局域网标识符的表示范围为16385至20479，虚拟局域网业务优先级为4；当上述第13、14、15比特为101时，虚拟局域网标识符的表示范围为20481至24575，虚拟局域网业务优先级为5；当上述第13、14、15比特为011时，虚拟局域网标识符的表示范围为24577至28671，虚拟局域网业务优先级为6；当上述第13、14、15比特为111时，虚拟局域网标识符的表示范围为28673至32767，虚拟局域网业务优先级为7。
图4为本发明的第二实施例。此时标签协议标识符TPID同样占2个字节，其值为8100(十六进制)。标签控制信息TCI也为两个字节，共16比特，如图4所示。第12比特为规范格式指示器CFI，第13、14、15比特、第11比特到第0比特共同定义VLAN ID以及优先级。在本实施例中，第13、14、15比特表示虚拟局域网标识符或者虚拟局域网业务优先级。当15个比特中的第11比特到第0比特全部为0时，第13、14、15比特表示与802.1P兼容的优先级。
当15个比特的第9比特到第0比特全部为1时，第10、11、13、14、15比特表示与差分服务编码点兼容的优先级。
当15个比特的第11比特到第9比特不全部为0并且第9比特到第0比特不全部为1时，该15个比特表示虚拟局域网标识符。
图5为本发明的第三实施例。在图5中，将上述虚拟局域网标识符域和业务优先级域进行扩充，虚拟局域网标识符域为由原来的12比特扩充到16比特，业务优先级域为由原来的3比特扩充到7比特，两者一共为23比特。
当业务优先级域的第20比特到第23比特全部为0时，第17比特到第23比特表示与802.1P兼容的优先级。当业务优先级域的第20比特到第23比特不全为0时，第17比特到第23比特比特表示与差分服务编码点兼容的优先级。
现有技术中802.1Q的标签协议标识符TPID的值为8100(十六进制)，表示其后的2个字节为标签控制信息。在本实施例中，由于对虚拟局域网标识符域和业务优先级域进行扩充，标签控制信息增加为3个字节，因此需要对现有技术中的8100进行修改，例如采用目前尚未用到的A100表示标签协议标识符。
通过以上实施例可以看出，采用本发明的方法能够将现有技术中的虚拟局域网标识符的范围扩大数倍以上，满足日益增加的对虚拟局域网标识符数目的需要。同时，二层的业务优先级尽可能与位于IP层的优先级相对应，减少重要信息(如编码类型、带宽等)的丢失。
权利要求
1.一种定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法，包括2个字节标签协议标识符、1比特规范格式指示器，其特征在于将虚拟局域网标识符域和优先级域合在一起，共同定义虚拟局域网标识符和优先级。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述合在一起的虚拟局域网标识符域和优先级域共15个比特。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于上述第13、14、15比特既表示虚拟局域网标识符，又表示虚拟局域网业务优先级。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于当上述15个比特的第0比特到第11比特全部为0时，第13、14、15比特表示与802.1P兼容的优先级。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于当上述15个比特的第0比特到第11比特不全部为0时，上述15个比特表示虚拟局域网标识符。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于上述第13、14、15比特为000时，虚拟局域网标识符的表示范围为2至4095，虚拟局域网业务优先级为0；上述第13、14、15比特为100时，虚拟局域网标识符的表示范围为4097至8191，虚拟局域网业务优先级为1；上述第13、14、15比特为010时，虚拟局域网标识符的表示范围为8193至12287，虚拟局域网业务优先级为2；上述第13、14、15比特为110时，虚拟局域网标识符的表示范围为12289至16383，虚拟局域网业务优先级为3；上述第13、14、15比特为001时，虚拟局域网标识符的表示范围为16385至20479，虚拟局域网业务优先级为4；上述第13、14、15比特为101时，虚拟局域网标识符的表示范围为20481至24575，虚拟局域网业务优先级为5；上述第13、14、15比特为011时，虚拟局域网标识符的表示范围为24577至28671，虚拟局域网业务优先级为6；上述第13、14、15比特为111时，虚拟局域网标识符的表示范围为28673至32767，虚拟局域网业务优先级为7。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于上述第13、14、15比特表示虚拟局域网标识符或者虚拟局域网业务优先级。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于当上述15个比特的第0比特到第11比特全部为0时，第13、14、15比特表示与802.1P兼容的优先级。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于当上述15个比特的第0比特到第9比特全部为1时，第10、11、13、14、15比特表示与差分服务编码点兼容的优先级。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于当上述15个比特的第0比特到第11比特不全部为0并且第0比特到第9比特不全部为1时，上述15个比特表示虚拟局域网标识符。
11.一种定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法，包括2个字节标签协议标识符、1比特规范格式指示器，其特征在于将上述虚拟局域网标识符域和业务优先级域分别进行扩充。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于上述虚拟局域网标识符域为16个比特，上述业务优先级域为7个比特。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于当上述业务优先级域的第20比特到第23比特全部为0时，第17比特到第23比特表示与802.1P兼容的优先级。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于当上述业务优先级域的第20比特到第23比特不全为0时，第17比特到第23比特比特表示与差分服务编码点兼容的优先级。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于上述2个字节标签协议标识符用十六进制表示为A100。
全文摘要
本发明涉及一种定义虚拟局域网标识符及其业务优先级的方法，包括2个字节标签协议标识符、1比特规范格式指示器，将虚拟局域网标识符域和优先级域共15比特合在一起，共同定义虚拟局域网标识符和优先级。其中第13、14、15比特既表示虚拟局域网标识符，又表示虚拟局域网业务优先级。当15个比特的第0比特到第11比特全部为0时，第13、14、15比特表示与802.1P兼容的优先级。当15个比特的第0比特到第11比特不全部为0时，上述15比特表示虚拟局域网标识符。本发明的方法能够将现有技术中的虚拟局域网标识符的范围扩大数倍以上，并使得二层的业务优先级尽可能与位于IP层的优先级相对应。
文档编号H04L29/06GK1855919SQ20051006654
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月28日 优先权日2005年4月28日
发明者田立刚 申请人:西门子(中国)有限公司