专利名称：通信设备、通信方法和计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于根据OSI (开放式系统互连)参考模型的层2协议来执行数据转送的通信设备、通信方法和计算机程序。更具体地，本发明涉及用于在层2网络环境中在从发送侧到接收侧的网络路径上执行数据转送的通信设备、通信方法和计算机程序。
背景技术：
根据作为由国际标准化组织(ISO)关于网络结构建立的设计原理的OSI参考模型，通信功能被划分为7层。在这些层中，层2是数据链路层，其对应于规定在直接地或邻接地连接的通信设备之间的信号转送的协议。数据链路层地址服务于来自诸如TCP/IP之类的上层的请求，并且对正下方的物理层请求服务。典型的层2协议包括以太网(注册商标)和令牌环。层2被细分成逻辑链路控制(LLC)子层和其下的媒体访问控制(MAC)子层。层2 不具备路径控制功能。因此，层2网络被限制在同一网络地址以内。也可以认为层2网络是这样的网络，该网络被限制在可以使用ARP (地址解析协议)命令获得MAC地址的范围内或者被限制在广播域内。近年来，增加的传输内容量使得有必要采用通常范围从40到100(ibpS不等的更大带宽。然而，市场上，如今被广泛接受的是带宽10(ibpS左右的合理价位的通信介质。因此， 单个通信链路不足以满足以更大的宽带机构的使用为前提的需求。作为针对处理为宽带准备的内容的需求的一个解决方案，本发明的发明人构思了以提供超过40(ibpS的性能的方式来聚合10(ibpS左右的低应用技术要求的通信链路。聚合多个通信链路对应于所谓的“多链路”和“链路聚合”的技术。例如，存在有关多链路通信方法的技术提议，该方法静态地提供路径，其中每个路径以允许发送侧和接收侧都聚合每外部连接路径地执行的通信的方式来应对网络层上的多个外部通信，该方法还将聚合的通信作为单个通信提供给应用层(参见日本专利特开2001-60956号公报)。在广播域内，多链路仅需要基于层2或层2以下的层(例如MAC层)上的网络协议来实现。根据有关网络多链路技术“IEEE 802. 1AX-2008链路聚合”的典型标准中的定义， 链路聚合允许一个或多个链路被聚合到一起来形成链路聚合组，使得媒体访问控制(MAC) 客户端可以将链路聚合组看成就像它是单个链路一样。还是根据上述标准，链路聚合允许建立全双工点对点链路的建立，全双工点对点链路比形成该聚合的单个链路具有更高的聚合带宽。这使得能够更好地利用桥接的LAN环境中的可用链路，并且在面对各个链路故障时能够更好地恢复。然而，以上标准规定了对分段技术和对发送帧的修改的约束。为此，不能进行同一对话的多链路转送。并且，这些标准不允许以太网(注册商标)交换机之间或以太网交换机和目的地通信设备之间的多链路转送。进一步根据以上标准，为了简易和可扩展性，(层2网络上的)连接功能不应执行组装功能、对接收帧重新排序或修改接收帧。因此，分发功能不利用分段技术、不标记或以任何其他方式修改发送帧，并且必须以将利用指定的收集器内在地确保接收帧的恰当排序的方式来操作。在当前语境中，“对话”对应于基于的TCP下会话并且等同于受具有单个目的的应用影响的单个流。例如，对话可以用目的地IP地址和目的地端口号的组合来定义。传统上， 链路和客户端逐个相互对应。不假定一个客户端使用多个链路。由于分段技术受到约束， 一个流不能被划分到多个链路中(即，不能被多链路化)。因此，根据由以上标准规定的链路聚合技术，难以提高每对话的吞吐量。在诸如普通的服务器-客户端模型(大量客户端借助该模型连接到单个服务器) 之类的通信系统配置中，仅需要增强多个对话的总吞吐量。即，每个对话被连接到一个链路，并且该链路不被划分和分发到多个链路。在该情况中，由以上标准定义的链路聚合不加修改地适用。在图10中图示的服务器-客户端型网络系统中，在服务器侧操作的应用(AP)通过网络接口卡(NIC)和层2交换机经由多个链路连接到多个客户端Cl、C2、C3等。当应用请求每个客户端Cl、C2、C3等转送多个对话(a、b、c等)时，每个对话被分发给单个链路。同时，在需要通过网络来转送超大尺寸内容的广播和运动图像业中，每对话需要高吞吐量。然而，由没有规定将每个对话划分成部分以便分发给多个链路的以上标准规定的链路聚合不能满足该需求。例如，在图11中图示出的服务器-客户端型网络系统中，服务器通过层2交换机 #1和#2经由多个链路连接到客户端。在服务器要发送超大尺寸的内容“a”给客户端时， 可能希望内容“a”被划分成多个片段al、a2、a3等等，这些片段可以通过这些链路被分发。 如果是这种情况，这些链路可以被聚合以构成宽带机构。然而，根据以上标准，这样的链路聚合由于对组装功能、对接收帧的重新排序和对分段技术的约束而不可用。
发明内容
本发明是考虑以上情况作出的并且提供能够根据OSI参考模型的层2协议来有益地执行数据通信的通信设备、通信方法和计算机程序。本发明还提供用于通过层2网络环境中从发送侧到接收侧的网络路径来执行多个链路上的数据转送的通信设备、通信方法和计算机程序。在执行本发明时并根据其一个实施例，提供一种通信设备，包括发送策略保存部件，该发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制部件，该发送帧控制部件被配置为根据由所述发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。优选地，由该发送帧控制部件修改的发送帧可以被输出到层2交换机，层2交换机根据OSI参考模型的层2协议执行链路操作。优选地，每个对话可以由被应用发送的一串数据组成，并且可以用目的地IP地址和目的地端口号的组合来定义。优选地，发送帧控制部件可以修改TCP/IP层与MAC/PHY层之间的发送帧。优选地，该发送策略保存部件可以保存具有如下设置的发送策略，所述设置用作用于对对话进行输入的条件和用于修改遵循输入条件的对话的发送帧的控制策略。
优选地，所述发送策略的所述输入条件可以包括由对话源MAC地址、对话源端口号、对话目的地MAC地址、对话目的地IP地址和对话目的地端口号组成的条件中的至少一个条件。优选地，所述控制策略可以包括有关向对话的发送帧添加VLAN标签、修改发送源 MAC地址和修改发送目的地MAC地址的策略中的至少一个策略。优选地，控制策略可以包括用于向对话的发送帧指派VLAN标签、发送源MAC地址和MAC地址中的至少一者的规则。优选地，发送策略保存部件可以保存动态地、静态地、手动地或自动地设置的控制策略，所述控制策略中的每个控制策略对应于一个对话。优选地，发送策略保存部件和发送帧控制部件各自可以被实现为网络驱动或其它软件。优选地，发送策略保存部件和发送帧控制部件各自可以被实现为网络接口卡或其它硬件。根据本发明的另一实施例，提供一种通信方法，包括以下步骤保存发送策略，每个发送策略对应于一个对话；以及根据在所述发送策略保存步骤中所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。根据本发明又一实施例，提供一种计算机程序，该计算机程序以计算机可读格式写成以用于使得计算机执行用于根据OSI参考模型的层2协议执行数据通信的处理，该计算机程序包括步骤，所述步骤使得所述计算机用作发送策略保存部件，该发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制部件，该发送帧控制部件被配置为根据由发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。本发明的实施例的计算机程序被限定为以计算机可读格式写成的用于使得计算机实现预定处理的计算机程序。换而言之，将本发明的实施例的计算机程序安装到计算机中使得后者能够协同发挥与根据本发明实施例的通信设备的效果等同的效果。根据如上概要地呈现的本发明，以通过层2网络上的网络路径从发送侧到接收侧执行多链路数据转送的方式执行网络发送控制。该结构使得本发明实施例的改进的通信设备、通信方法和计算机程序能够以低成本拓大网络带宽。同样，根据如上概要地呈现的本发明，通过多个链路转送单个对话的功能通常是通过以发送侧和接收侧之间的层2交换机根据合适的发送策略执行多链路操作的方式修改发送帧的头部信息来实现的。尚未被设置发送策略的任意对话以和在普通NIC设置中相同方式被处理。因此，该结构保持与现有NIC的兼容。同样，根据如上概要地呈现的本发明，通过聚合低带宽的链路，网络可以比之前更低成本地、更容易地、在更高的带宽上操作。例如，帧可以以40(ibpS吞吐量来发送而不必实际地利用40-Gbps网络。作为另一示例，网络可以在低成本的Kibps网络环境中以10(ibpS 的水平运作。同样，根据如上概要地呈现的本发明，发送策略被建立以包括用于输入对话的条件和用于修改遵循输入条件的对话的发送帧的控制策略。该结构使得可以修改发送帧的头部信息等等，使得设置在发送侧和接收侧之间的层2交换机可以执行多链路操作。
同样，根据如上概要地呈现的本发明，发送策略的输入条件包括以下条件中的至少一者，所述条件由以下内容组成对话源MAC地址、对话源端口号、对话目的地MAC地址、 对话目的地IP地址和对话目的地端口号。该结构允许根据适用的发送策略对给定对话的发送帧进行恰当的修改。同样，根据如上概要地呈现的本发明，使得设置在发送侧和接收侧之间的层2交换机通过向遵循适用发送策略的输入条件的对话的发送帧指派VLAN标签、发送源MAC地址和MAC地址中的至少一者来执行多链路操作。该结构实现用于发送单个对话的多链路机构。同样，根据如上概要地呈现的本发明，可以保存动态地、静态地、手动地或自动地设置的控制策略，每个控制策略对应于一个对话。
图1是示出其中服务器和客户端经由两个层2交换机来连接的网络系统的配置示例的示意图；图2是示意性地示出转送帧控制功能的结构的框图；图3A是示出其中以驱动的形式实现图2中示出的转送帧控制功能的网络系统的配置示例的示意图；图;3B是图示出在如图3A中所示以驱动的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的情况中Windows (注册商标)OS上的协议栈结构的示意图；图4A是示出其中以网络接口卡的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的网络系统的配置示例的示意图；图4B是图示出在如图4A中所示以网络接口卡的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的情况中Windows (注册商标)OS上的协议栈结构的示意图；图5A是示出其中以驱动的形式实现图2中示出的转送帧控制功能的另一网络系统的配置示例的示意图；图5B是图示出在如图5A中所示以驱动的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的情况中Windows (注册商标)OS上的协议栈结构的示意图；图6A是示出其中以网络接口卡的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的另一网络系统的配置示例的示意图；图6B是图示出在如图4A中所示以网络接口卡的形式实现图2中所示的转送帧控制功能的情况中Windows (注册商标)OS上的协议栈结构的示意图；图7是说明使用VLAN的转送帧控制功能(VBP)的典型操作的示意图；图8是说明使用VLAN和目的地MAC地址两者的转送帧控制功能(VBP)的典型操作的示意图；图9是说明仅涉及MAC地址的修改的转送帧控制功能(VBP)的典型操作的示意图；图10是说明服务器-客户端型网络系统(普通示例)的操作的示意图；图11是说明另一服务器-客户端型网络系统(普通示例)的操作的示意图；图12是示出基于文件的通信系统的配置示例的示意图。
具体实施例方式现在，将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。图1示出其中服务器10和客户端60经由两个层2交换机30和40来连接的网络系统的配置示例。服务器10和客户端60各自可以由在由美国微软公司提供的Windows (注册商标)操作系统(OS)上运行的计算机构成。在这样的情况中，所涉及的通信协议构成由从上到下排列的应用层、TCP/IP层、和驱动(网络驱动接口规范NDIS)层组成的栈结构。服务器10具有多达N1个网络接口卡(NIC)20-l、20-2等，并通过N1个10GbpS以太网(注册商标)链路连接到层2交换机30。尽管将服务器10与层2交换机30相连的各个链路中的每一个链路具有10(ibpS的带宽，但是在它们之间形成链路聚合可以提供从这N1 个链路得到的高达IOXNAbps的更高的总带宽。层2交换机30和40使用多达队个10(ibpS以太网(注册商标)链路互连。尽管互连层2交换机30和40的各个链路中的每个链路都具有10(ibpS的带宽，但是在它们之间形成链路聚合可以提供从这队个链路得到的高达10X&的更高的总带宽。同时，客户端60具有多达N3个IOOGbps网络接口卡(NIC) 50_1、50_2等，并且通过N3个10(ibpS以太网(注册商标)链路连接到层2交换机40。尽管将客户端60与层2 交换机40相连的各个链路中的每个链路都具有10(ibpS的带宽，但是在它们之间形成聚合链路可以提供从这队个链路得到的高达IOXNfbps的更高的总带宽。在以下描述中，从服务器10或客户端60那侧上的应用发送的一串数据将称为对话。对话通常可以用目的地IP地址和目的地端口号的组合来定义。现有链路聚合技术涉及将多个对话分发给多个链路，这多个链路被聚合以便提供更高的总带宽(之前已描述)。换而言之，当单个对话要被转送时，其不是被划分成要分发到这些链路的部分。而是，该对话仅通过服务器10和层2交换机30之间的一个链路、通过层2交换机30和40之间的一个链路以及通过层2交换机40和客户端60之间的一个链路来传输。因此，该结构等同于使用单个链路将服务器与客户端连接。与上述结构相对地，以下描述的是通过用转送帧控制功能补充服务器-客户端型网络系统来实现用于转送单个对话的链路聚合或多链路结构的方法。图2示意性地示出转送帧控制功能的结构。在该说明书中，转送帧控制功能也称为虚拟大管道(VBP)。在图2的示例中，转送帧控制部件210提供根据OSI参考模型的层2 协议来控制帧转送的功能。转送帧控制部件210设置在TCP/IP层220和MAC/PHY层230 之间。通常，TCP/IP层220和MAC/PHY层230之间的部分对应于MAC服务接口 221。转送帧控制部件210包括发送策略保存部件211和发送帧控制器212。根据层2 协议，转送帧控制部件210提供控制帧转送的功能。发送策略保存部件211保存被设置给各个对话的发送策略。发送帧控制器212根据由发送策略保存部件211保存的相关发送策略来修改每个对话的发送帧。这样修改的发送帧通过层2网络环境中的网络路径之间的多个链路被转送，稍后将进行描述。发送策略保存部件211动态地或静态地保存发送策略。每个发送策略被手动地或自动地设置给发送策略保存部件211。例如，发送策略可以通过分析正被监控的数据流的结果来自动设置。
当前语境中的发送策略是输入条件和控制策略的组合，输入条件由有关发送帧的源和目的地的信息组成，控制策略被用来根据输入条件修改发送帧。要对发送帧进行的修改通常包括VLAN(虚拟LAN)标签的添加、源MAC地址的修改和目的地MAC地址的修改。下表1示出由发送策略保存部件211保存的典型设置。[表 1]
权利要求
1.一种通信设备，包括发送策略保存部件，所述发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制部件，所述发送帧控制部件被配置为根据由所述发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其中由所述发送帧控制部件修改的发送帧被输出到层2交换机，所述层2交换机根据0SI、即开放式系统互连参考模型的层2协议执行链路操作。
3.根据权利要求1所述的通信设备，其中每个对话由被应用发送的一串数据组成，并且用目的地IP地址和目的地端口号的组合来定义。
4.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送帧控制部件在TCP/IP层与MAC/PHY 层之间修改发送帧。
5.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送策略保存部件保存具有如下设置的发送策略，所述设置用作用于对对话进行输入的条件和用于修改遵循输入条件的对话的发送帧的控制策略。
6.根据权利要求5所述的通信设备，其中所述发送策略的所述输入条件包括由对话源媒体访问控制MAC地址、对话源端口号、对话目的地MAC地址、对话目的地IP地址和对话目的地端口号组成的条件中的至少一个条件。
7.根据权利要求5所述的通信设备，其中所述控制策略包括有关向对话的发送帧添加 VLAN、即虚拟LAN标签、修改发送源MAC地址和修改发送目的地MAC地址的策略中的至少一个策略。
8.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述控制策略包括用于向对话的发送帧指派 VLAN标签、发送源MAC地址和MAC地址中的至少一者的规则。
9.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送策略保存部件保存动态地、静态地、 手动地或自动地设置的控制策略，所述控制策略中的每个控制策略对应于一个对话。
10.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送策略保存部件和所述发送帧控制部件各自被实现为网络驱动或其它软件。
11.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述发送策略保存部件和所述发送帧控制部件各自被实现为网络接口卡或其它硬件。
12.一种通信方法，包括以下步骤保存发送策略，每个发送策略对应于一个对话；以及根据在所述发送策略保存步骤中保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。
13.一种计算机程序，该计算机程序以计算机可读格式写成以用于使得计算机执行用于根据OSI参考模型的层2协议执行数据通信的处理，该计算机程序包括步骤，所述步骤使得所述计算机用作发送策略保存部件，所述发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制部件，所述发送帧控制部件被配置为根据由所述发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。
14. 一种通信设备，包括发送策略保存装置，所述发送策略保存装置用于保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制装置，所述发送帧控制装置被配置为根据由所述发送策略保存装置所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。
全文摘要
本发明公开了通信设备、通信方法和计算机程序。该通信设备包括发送策略保存部件，该发送策略保存部件被配置为保存发送策略，每一个发送策略对应于一个对话；以及发送帧控制部件，该发送帧控制部件被配置为根据由发送策略保存部件所保存的相应发送策略来修改对话的发送帧。
文档编号H04L12/46GK102195872SQ201110036428
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月10日 优先权日2010年2月17日
发明者兒岛俊明, 猪俣直树, 菊池克之, 金田瑞规 申请人:索尼公司