CN1708963B - 多网桥lan聚合 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于多网桥LAN聚合的方法和系统。该方法包括聚合将主机(356)耦合到第一中间网络设备(342)和第二中间网络设备(344)的多个LAN。该系统包括中间网络设备。中间网络设备包括多网桥引擎(404)。多网桥引擎(404)包括耦合到网桥互连端口(412)和第一物理端口(402)的隧道引擎(410)。

Description

多网桥LAN聚合
技术领域
本发明一般地涉及计算机网络，更具体地，涉及用在计算机网络中的多网桥LAN聚合方法和系统。
背景技术
计算机网络
通常，计算机网络是一组彼此耦合的计算机(或主机)，其耦合的方式是允许在计算机之间交换信息。局域网是计算机网络的常例。正如它的名字所暗示的一样，LAN是在给定的地理区域或场所内组织的计算机网络，这些区域或场所例如包括大学校园、公司、单个建筑物等。各种类型的LAN包括以太网、FDDI和令牌环。LAN类型是指使用该LAN类型所特有的硬件来在其上传送流量(即，数据)的物理介质和连接。LAN上的数据是以帧的形式被传送的。这里所使用的帧是指在主机和网桥之间和/或在多个网桥之间传送的信息。每帧至少包括目的地链路层地址、源链路层地址、帧类型指示和数据。发送到给定LAN的每一帧都可以被附接到该LAN的每个其他计算机或中间网络设备观察到和/或接收。
可以使用网桥将众多单独的LAN耦合在一起，以创建桥接LAN。网桥是这样一种中间网络设备，其可以用来将LAN在链路层互连，以使得一个LAN上的计算机能与其他LAN上的计算机通信。如果必要，则网桥使用帧的目的地链路层地址，将帧从一个LAN转发到另一LAN。网桥基于帧的源链路层地址，获悉将帧转发到哪个LAN网段。通常，相对于单个LAN而言，桥接LAN可以将多得多的计算机连接在一起，并可以覆盖大得多的地理范围。术语“LAN网段”经常用来表示非桥接LAN(不包括网桥的LAN)。虽然这里所使用的LAN可以表示在给定区域中组织的计算机网络，但是术语“LAN”也可以用来表示一个或多个主机之间的物理连接(例如，LAN网段)。同样，这里所使用的术语“主机”是指作为在网络上传输的帧的源或目的地的终端站。
路由器是这样一种中间网络设备，其也将众多LAN和/或其他类型的传输介质互连。例如，路由器可以用来将一个以太网LAN(或桥接LAN).连接到另一以太网LAN(或桥接LAN)，或者将FDDI LAN连接到数字卫星链路。路由器通常转发分组，分组本质上是耦合有头信息的数据，其中头信息描述该分组的特性，例如源网络层地址、目的地网络层地址和分组长度。路由器将分组从一个LAN转发到另一LAN，如果需要的话，则加入或去除诸如链路层地址之类的帧信息。路由器基于分组自身内的信息以及路由器可访问的配置表，获悉将分组发送到哪个LAN，其中所述配置表将地址信息关联到LAN信息。术语“交换机”有时用于这样一种中间网络设备，其将路由器和网桥的部分或全部功能组合在一起。
经常希望具有到计算机网络的冗余物理连接(例如，到多个中间网络设备的冗余物理连接)以改进可用性。不幸的是，提供冗余的某些现有方法是低效的，用处有限，且导致不希望的后果。
链路聚合(aggregation)
图1图示了经由网桥106和LAN 108、109耦合到LAN 104的主机102。主机102包括网络接口110(例如，S0和S1)，两者具有相同介质(例如，以太网)。网桥106包括端口114(例如，端口A0～A2)。如图1所示，从主机102到网桥106之间提供了两个LAN：从网络接口S0到端口A0的LAN 108，以及从网络接口S1到端口A1的LAN 109。在以这种方式配置主机102和网桥106时，如果LAN 108～109中一个发生故障，则可用另一LAN来传送数据。
不幸的是，利用主机102的多个网络接口110连接到LAN 104的结果就是使得与主机102相关联的IP地址数目增加。这种增加是由于因特网协议(IP)地址是与主机的每个网络接口相关联的。由于多种原因，单个主机具有多个与其相关联的IP地址是不利的。首先，导致这样的混乱：应该使用哪个IP地址与该主机通信，并且使得对主机的管理变得更困难。另外，由于需要费时来确定与主机相关联的IP地址，并且存储多个IP地址占用空间，所以对一个主机使用多个IP地址是低效的。
链路聚合(也称作聚集(trunking))通过将具有相同介质类型和速度的LAN集合在一起以形成链路聚合组，从而缓解了与多个IP地址相关的某些问题。可以使用公知的协议和软件在网络106和主机102上实现链路聚合。例如，链路聚合控制协议(LACP)是常见的链路聚合协议，在IEEE标准802.3-2000第43款中定义了该协议。类似地，端口聚合协议(PAgP)是由Cisco Systems公司开发的公知协议，并且对于将连接两个或多个设备的冗余链路动态地聚合是有用的。
将网桥106和主机102配置为链路聚合，则它们之间的多个链路就被看作一个链路，因此即使主机102可能有多个接口连接到网络，从该网络看来，主机102也可以被看作只有一个IP地址。另外，通过链路聚合将多个链路聚合起来有这样的优点：将主机102和网桥106之间的带宽增加为不进行链路聚合时的两倍。此外，如果主机102和网桥106之间的链路之一发生故障，则在其他链路上继续通信。不幸的是，虽然链路聚合提供了到网桥106的冗余耦合，但是没有在LAN 104和网桥106之间提供冗余。这样，如果网桥106发生故障，则主机102将失去与LAN 104的通信。
在主机和LAN之间提供冗余的另一种方法是使用多个线路将主机耦合到多个网桥。图2包括经由网桥206～208和LAN 210～212耦合到LAN 204的主机202。主机202包括网络接口214(例如，S0和S1)。网桥206和208包括端口218(例如，分别是端口A0～A1和B0～B1)。从图2可以看到，在从主机202到LAN 204之间提供了冗余，这种冗余部分地是由网桥206和208完成的。
图2所示配置的优点包括冗余网桥的使用。如果网桥206发生故障，则主机202仍然能够与LAN 204通信，反之如果网桥208发生故障，亦然。但是，有两个IP地址与主机202相关联，每一网络接口S0和S1有一个，这导致了与管理多个IP地址相关的前述缺点。这种情形中，链路聚合不可用，这是因为链路聚合不支持单个主机的多网桥配置。通常，链路聚合只能用在两个设备(例如，一个网桥和一个主机)之间。另外，虽然示出了两个LAN耦合到主机202，但是主机202的带宽并没有自动加倍。LAN 210～212的使用由选中的主机IP地址确定，并且因此既不受主机102也不受网桥206～208的控制。
提供到网络的冗余物理连接的另一传统实现方法包括将多个网桥堆叠在一起并配置这多个网桥使得它们看起来是一个网桥。但是，为了完成这一方法，必须将网桥配置为彼此互相通信，以共享且获悉网络和帧信息。虽然这种配置在各个网桥彼此非常接近(例如，彼此上下堆叠或相邻堆叠)的情况下可能是提供冗余的合理解决方案，但是也有许多缺点。如果网桥或连接网桥的电缆之一发生故障，则将失去网络连接，因为网桥不再能从彼此之间“获悉”信息(例如，从彼此之间获悉链路层地址)。另外，如果网桥彼此疏远并且彼此独立(即，不必依靠其他网桥来获悉网络和地址信息)，则这种配置是不令人满意的。
发明内容
在本发明的一个实施例中，公开了一种多网桥LAN聚合方法。该方法包括聚合将主机耦合到第一和第二中间网络设备的多个LAN。
在本发明的另一实施例中，公开了一种系统。该系统包括中间网络设备。中间网络设备包括多网桥引擎。多网桥引擎包括耦合到网桥互联端口和第一物理端口的隧道引擎。
上述是一个概要，由此包括必要的对细节的简化、归纳和省略；因此，本领域的技术人员会理解，该概要只是示例性的，并不意在做出任何限制。本领域的技术人员也应该清楚，这里所公开的操作可以以多种方式实现，并且可以做出改变和修改，而不脱离本发明及其更广的方面。在下面的非限制性的详细描述中，仅仅由权利要求定义的本发明的其他方面、发明性特征和优点将变得清楚。
附图说明
参考附图，本领域的技术人员可以更好地理解本发明及其众多目的、特征和优点。附图中相同的标号表示相同或相似的元件。
图1(标记为现有技术)是链路聚合的实施方式的方框图。
图2(标记为现有技术)是缺少链路聚合的示例性网络连接的方框图。
图3A～图3B是根据本发明包括多网桥LAN聚合的实施例的计算机网络的方框图。
图4是根据本发明用在多网桥LAN聚合中的网桥的方框图。
图5是根据本发明在多网桥LAN聚合中传输的封装单元的方框图。
图6是根据本发明用在多网桥LAN聚合中的网桥的另一实施例的方框图。
图7A～图7C是图示了根据本发明的一个实施例，聚合将主机耦合到第一和第二中间网络设备的多个LAN的过程的流程图。
具体实施方式
简介
本发明通常使得链路聚合能够用在主机和多个网络设备之间的冗余物理连接上，由此改进向/从主机发送的数据的可靠性和可用性。这里所使用的链路聚合用来表示诸如IEEE标准802.3-2000第43款和以太网信道(Etherchannel)之类的链路聚合的实现方式。下面旨在提供对本发明示例的详细描述，而不应该用来限制发明本身。不仅如此，许多修改可能落在由所附权利要求所定义的本发明的范围之内。
示例性的网络结构
图3是根据本发明的包括多网桥LAN聚合的实施例的计算机网络300的方框图。网络300包括LAN 302～338，其中LAN 302～338被诸如网桥340～344和路由器346之类的多个中间网络设备互连。中间网络设备包括端口352，其允许中间网络设备彼此物理连接，并物理连接到其他网络设备。这里所使用的端口是指到LAN的一个附接点，中间网络设备(例如网桥)通过这一点来发送和接收数据(例如，媒体访问控制帧)。网络300还包括主机354～358，在本发明的所述实施例中，这些主机是被配置为在网络300上发送和接收信息的服务器计算机系统。
希望主机(例如主机356)耦合到网络300，从而如果将主机356连接到网络300的一条路径发生故障(包括中间设备(即，网桥342)故障)，则可用替代路径。另外，还希望这种配置向网络300上的主机356提供单个IP地址，并且还可以利用耦合到主机356的任意冗余链路以增加向/从主机356发送信息的带宽。因此，主机356以根据本发明一个实施例的多网桥LAN聚合配置被耦合到网络300。类似地，主机358也以根据本发明一个实施例的多网桥LAN聚合配置被耦合到网络300。
从图3A可以看到，主机356至少经由LAN 312～314和网桥342～344耦合到LAN 310。如果网桥342和/或LAN 312发生故障，则主机356能经由LAN 314和网桥344与LAN 310通信。如果网桥344和/或LAN314发生故障，则会发生相似的情况。另外，将网桥344和主机356配置为链路聚合，这允许同时利用LAN 312～314来向/从主机356发送信息，并使得从LAN 310看来，主机356具有单个IP地址。
以类似的方式，主机358至少经由LAN 316～318和网桥342～344耦合到LAN 310。如果网桥344和/或LAN 318发生故障，则主机358能经由LAN 316和网桥342与LAN 310通信。如果网桥342和/或LAN 316发生故障，则会发生相似的情况。另外，将网桥342和主机358配置为链路聚合，这允许同时利用LAN 316～318来向/从主机358发送信息，并使得从LAN 310看来，主机358具有单个IP地址。
应该理解，网络300只是作为一个示例性的网络，其中可以实现根据本发明的多网桥LAN聚合。可以在网络300之外的其他网络中实现本发明的其他实施例，因此本发明不限于网络300。
示例性的多网桥LAN聚合配置
图3B更详细地图示了网络300的一部分。图示的部分只是用来帮助描述本发明。如图3B所示，LAN 310耦合到中间网络设备342和344。在本发明的一个实施例中，中间网络设备342和344是第二层(或“L2”)以太网交换机。众所周知，L2交换机是在OSI参考模型的数据链路层上运行的交换机。在所述实施例中，中间网络设备342和344是网桥。网桥342和344包括端口352(例如，分别是端口A0～A1和端口B0～B1)和网桥互连端口366。在所述实施例中，网桥互连端口366代表子端口A99.0，其在逻辑上耦合到端口A0。端口352允许网桥342和344物理耦合到LAN 310～314。网桥342和344经由网桥间链路364彼此耦合。在本发明的一个实施例中，网桥间链路364代表一个LAN或许多聚合在一起的LAN链路。
主机356通过网络接口360(例如，S0和S1)连接到网桥342和344。根据本发明，网络接口360被一起配置为一个虚拟网络接口362(具有用于虚拟网络接口362的一个IP地址)。在所述实施例中，网络接口360是以太网接口。根据本发明，网桥342配置有端口A0和子端口A99.0之间的直通(pass-through)路径353(下面将更详细地描述如何完成该配置)。发送到端口A0的任何帧都被直接发送到子端口A99.0，网桥342对此不作任何检查。类似地，发送到子端口A99.0的任何帧都被直接发送到端口A0，网桥342对此不作任何检查。这里所使用的隧穿(tunneling)用来表示不经检查就发送帧。例如，当网桥接收到帧时，其通常对该帧进行检查，以确定将该帧转发到的对应LAN网段。另外，网桥会根据许多协议来处理帧。但是，根据本发明，网桥342被配置为在网桥间连接端口366和端口A0之间直接在内部传输帧，而不需要检查。这样，网桥342上的端口A0通过子端口A99.0从属于网桥344的子端口B99.0。网桥342本质上对网桥344和主机356透明。
从网桥344的角度看，子端口B99.0被视为单独的接口，并且在网桥344上对端口B0和子端口B99.0配置链路聚合。另外，从主机356的角度看，由于直通路径353，LAN 312和314被“看”作直接连接到网桥344。这样，在所述实施例中，在主机356和LAN 310直径有两条路径，其中一条路径透明地穿过网桥342(例如，经由直通路径353)。
冗余和故障恢复
由于链路聚合的优点，即使网络接口S0和S1都被耦合到LAN 310，也只有由虚拟网络接口362所代表的一个IP地址与主机356相关联。本发明由此经由链路聚合，在主机356被LAN 310看作具有单个IP地址的情况下，在主机356和LAN 310之间提供了网桥冗余和链路冗余的优点。如果LAN 312和/或网桥342发生故障，则主机356上的链路冗余将检测到该故障，并将所有通信“转移”到LAN 314和网桥344。
但是，响应于LAN 314和/或网桥344的丢失，网桥342会将端口A0重新配置为“正常的”网桥端口，放弃使用子端口A99.0，并且还开始执行链路聚合(即，端口A0不再通过子端口A99.0而从属于网桥344的子端口B99.0)。在端口A0被重新配置为网桥端口，并且没有直通路径353的情况下，主机356(即，主机356上的链路聚合)不再将LAN 312和314视为直接耦合到网桥344。而是取决于故障范围，将LAN 312视为耦合到网桥342，将LAN 314视为耦合到网桥344，或者根本就看不到。主机356(经由诸如LACP或PAgP之类的链路冗余协议)将此看作网络接口S0到另一设备的重新连接，并且中止聚合。主机356然后根据聚合协议的使用，会选择LAN 312或LAN 314作为其虚拟IP接口。如果连接网桥342和344的网桥间链路364发生故障，则会发生相似的重新配置。因为网桥342和344能够彼此独立地工作(例如，在网桥342和344之间不需要互相“获悉”信息)，所以即使在网桥间链路364发生故障时，主机356优选地也可以与网络310保持通信。
除了在主机356和LAN 310之间提供网桥冗余和链路冗余的优点之外，本发明还提供这样的优点：在多网桥配置中提供链路冗余。换言之，即使主机356被配置为利用多个网络接口360与LAN 310通信，主机356优选地也能使用单个IP地址与LAN 310接口连接，这是因为链路聚合配置了虚拟网络接口362。与单个IP地址相关使得能更容易地管理主机356(和网络300)，并且消除了关于哪个IP地址应该与主机356进行通信这样的混乱。另外，由于链路冗余，增加了(例如，加倍)主机356和LAN310之间的带宽，这是因为LAN 312和314能共享流量负载。
一旦网桥342、网桥344、LAN 312和314和/或网桥间链路364的故障被改正，根据本发明，链路聚合协议将恢复利用网桥342和344。(例如，一旦网桥344上的故障被改正，则网桥342能够自动将端口A0重新配置为直通端口。)虽然本实施例被描述为包括LAN 312和314，以在链路聚合中使用，但是应该认识到，可以使用任何数目的LAN(以及端口和网络接口)。另外，LAN可以穿过任何数目的网桥，并且为了增加带宽而不相应增加可靠性，可以使多条路径隧穿通过一个网桥。
示例性的网桥结构
图4是根据本发明一个实施例的网桥400的方框图。网桥400包括端口402(例如，端口0～端口N)和多网桥引擎404。根据本发明，多网桥引擎404向网桥400提供转发和直通功能，允许数据或者被网桥400转发(例如，根据许多不同协议处理网桥400接收到的帧)，或者穿过网桥400(例如，对帧不进行处理或进行少量处理就让其通过网桥400)。
多网桥引擎404包括网桥转发引擎406、聚合网桥端口408、隧道引擎410和网桥互连端口412。应该认识到，可以在本发明中使用多种不同类型的复用/解复用技术。例如，第3层隧道、专用以太网和/或ATM仿真LAN阵列。网桥转发引擎406在一个或多个端口(例如，P1～PN)接收数据，根据多种协议检查数据，并将数据转发出一个或多个端口P1～PN。聚合网桥端口408根据本发明向网桥400提供链路聚合支持。隧道引擎410用来使数据透明地穿过网桥400(例如，隧道引擎410可以将穿过网桥400的帧上封装的头部剥去)。应该认识到，可以以硬件或软件的方式实现网桥转发引擎406、聚合网桥端口408和隧道引擎410。
网桥互连端口412例如基于与数据相关联的信息(例如，诸如图5所示的封装标签506)，在内部将数据路由到网桥转发引擎406、聚合网桥端口408和/或隧道引擎410。另外，网桥互连端口412从网桥转发引擎406、聚合网桥端口408和/或隧道引擎410接收数据，并且将信息加到数据中(例如，使用诸如图5所示的封装标签506来封装数据)。网桥互连端口412包括子端口414(例如，子端口0～子端口N)和复用器/解复用器416。子端口414允许将数据在网桥间链路418和各种网桥400的内部对象(例如，网桥转发引擎406、聚合网桥端口408、隧道引擎410和/或端口402)之间传输。复用器/解复用器416向网桥互连端口412接收到的帧提供封装和解封装。网桥400还包括一个或多个缓冲区(未示出)和/或存储器层次结构(未示出)，以临时存储例如在端口402和/或网桥互连端口412上接收到的帧。
网桥400经由网桥间链路418耦合到网桥420(与网桥400相似，为了说明简单，并未将其示出)。在网桥400内，子端口0耦合到网桥转发引擎406的P1。P1代表将网桥400链接到网桥420的LAN。在网桥420中具有相似的配置。另外，P1用来在网桥400和420之间以周期性的频率传输帧，以便让网桥400和420检测到网桥400和420之间的通信故障(例如，网桥间链路418的丢失)。例如，在本发明的一个实施例中，网桥400被配置为经由网桥转发引擎406将保活(keep-alive)帧发送到网桥420。类似地，网桥420被配置为接收保活帧，并将该保活帧发送回网桥400。优选地，以一秒或更短的频率重复该过程。丢失三个保活帧(或者是连续的，或者是在规定时间内)导致网桥400和420的重新配置。本地网桥(home bridge)(没有被配置为隧穿网桥的网桥)将认为网桥间链路418上的封装链路发生了故障。隧穿网桥将停止直通功能(但是仅仅是临时性的，因为一旦重新建立通信，就可以自动配置直通功能)，并以转发功能工作。
网桥400的每个隧穿子端口对应于(远程受控于)网桥420上的一个聚合子端口。类似地，网桥400上的每个聚合子端口对应于(远程受控于)网桥420上的隧穿子端口。例如，网桥400上的子端口1和3被配置为由网桥420的子端口远程控制。换言之，网桥400的子端口1(或子端口2，或子端口3)耦合到网桥420这样的子端口，其被配置为使帧隧穿过网桥420。类似地，在网桥400上被配置为经由隧道引擎410的直通端口的子端口4和5远程受控于网桥420上被配置为聚合网桥端口的子端口。
应该注意，在此处描述的附图中的几个实例中，可变标识符“N”用来更简单地表示一系列相关或相似元件中的最后一个元件。这些可变标识符的重复使用并不意味着这些元件系列的规模之间必然存在关联，虽然这种关联可能存在。这些可变标识符的使用不需要每个系列的元件具有的元件数目与由同一可变标识符限定的其他系列相同。而是在每个使用实例中，可变标识符“N”(或任何其他这样的标识符)可以在具有同一标识符的不同实例中具有相同或不同值。
此外，关于这里所述的信号，本领域的技术人员应该认识到，信号可以从第一方框直接传输到第二方框，或者在方框之间可以修改信号(例如，放大、衰减、延迟、锁存、缓冲、反相、滤波或其他修改)。虽然上述实施例中的信号被表示为从一个方框传输到下一方框，但是本发明的其他实施例可以包括经过修改的信号，来代替这些直接传输的信号，只要信号的信息和/或功能方面在方框之间传输。在某种程度上，在第二方框处输入的信号可以被抽象化为第二信号，其是由于所包含的电路系统的物理限制(例如，不可避免地会有某些衰减和延迟)，而由从第一方框输出的第一信号得到的。因此，这里所使用的从第一信号得到的第二信号包括第一信号或对第一信号的任何修改，无论这种修改是由于电路限制或是由于通过其他不改变第一信号的信息和/或最终功能方面的电路元件。
前面所述的实施例中不同的组件包含在不同的其他组件内(例如，网桥400的各种元件)。应该理解，这些描述的结构只是示例，实际上，可以实现许多其他获得相同功能的结构。言简意赅地说，实现相同功能的任意排列的组件被有效“关联”，从而实现所期望的功能。因此，此处被组合来获得特定功能的任意两个组件都可被视为彼此“关联”，从而实现期望的功能，而无论结构或中间组件如何。同样，这样关联的任意两个组件也可以被视为彼此“可操作地连接”，或彼此“可操作地耦合”，以实现期望的功能。
封装
图5是根据本发明一个实施例的封装数据(例如，以太网帧500)的方框图。在本发明的一个实施例中，网桥互连端口412使用多网桥标签在输入缓冲逻辑(IBL)上对帧进行封装(例如，将标签包括在帧500内，或附加到帧500)和解封装(例如，检查帧500的字段和/或从帧500去除标签)。应该认识到，对这里所述的封装方法的细微改变可以与以太网帧之外的其他对象相结合。另外，应该认识到，帧500中可以包括图5所示的字段之外的其他字段，或者也可以从中去除某些字段。
在本实施例中，帧500包括目的地媒体访问控制(mac)地址502和源mac地址504，它们代表帧500的目的地主机和源主机的地址。帧500还包括标签506和508、长度/以太网类型字段510、数据字段512和循环冗余校验(CRC)字段514。
标签506是多网桥标签，其优选地用来指示应该将帧500发送到哪个子端口。在本发明的一个实施例中，标签506是IEEE标准802.1Q-1998中定义的4字节虚拟局域网(VLAN)标签。在本发明的一个实施例中，标签506包括2字节以太网类型字段506(a)、3比特优先级字段506(b)、1比特规范格式指示符(CFI)字段506(c)和12比特VLAN-ID字段506(d)。优选地，将以太网类型字段506(a)设置为0x8100，根据相应子端口的相对优先级来设置优先级字段506(b)。另外，优选地，将CFI字段506(c)设置为0，而VLAN-ID字段506(d)优选地用来指示应该发送/接收帧500的网桥(例如，网桥400)子端口。虽然标签506是VLAN标签，但是网桥或主机不必为了处理标签506而意识到VLAN(VLAN-aware)。帧500可选地包括标签508，优选地，其也是VLAN标签，但是标签508的设置尤其依赖于虚拟局域网的拓扑。
替代性的实施例
图6图示了本发明的另一实施例。主机602经由LAN 606和608以及网桥610和612耦合到LAN 604。主机602包括数个网络接口614。网络接口614一起被表示为一个虚拟网络接口616(具有一个用于虚拟网络接口616的IP地址)。网桥610包括端口618(例如，端口A0～A4)。网桥612包括端口618(例如，端口B0～B4)。数个(例如2个)网桥间LAN 624分别经由网桥端口A2-B2和A3-B3将网桥610和612彼此耦合。
网桥610的端口A0隧穿到端口A3，网桥610的端口A1隧穿到端口A2。换言之，网桥610将端口A0和A1配置为分别从属于网桥互连端口A2和A3以及B2和B3。网桥612和主机602要将LAN 606和608以及网桥间LAN 624聚合。换言之，LAN 606和608以及网桥间LAN 624表现为网桥612和主机602之间的逻辑LAN，其中网桥610对网桥612和主机602都是透明的。
从现在描述的图6中的实施例可以看到，图6的实施例不是利用多个网桥之间的一个网桥间LAN和网桥互连端口，而是分别在每个端口A2、A3和B2、B3之间提供一个物理连接，并且不必进行封装/解封装。这种配置可以用在具有少数主机的网络中，使得更容易经由数个网桥间LAN624来物理连接多个端口。但是，对于更大的配置，优选地利用图5所示的实施例，这允许以最少的链路，即一条网桥间链路(虽然可以使用多条)，来将多个网桥耦合起来。
配置和操作
图7A～7C是图示了根据本发明的一个实施例将多个LAN聚合的过程的流程图，其中多个LAN将主机耦合到第一和第二中间网络设备。为了描述清楚，参考图3和图4描述图7的流程图。
首先，配置隧穿网桥(例如，第一中间设备，网桥342)(步骤702)。隧穿网桥是提供直通路径的网桥。隧穿网桥也可以是本地网桥，其中本地网桥是相对于给定主机被配置为链路聚合的网桥。为了配置隧穿网桥，配置虚拟端口(例如，子端口414)(步骤704)，并配置直通路径(例如，直通路径353)(步骤706)。在配置虚拟端口时，将隧穿网桥的一个或多个物理端口映射到数个虚拟端口。然后，可以将每个虚拟端口可以映射到隧穿网桥内的数个内部目的地(例如，网桥转发引擎406、聚合网桥端口408或端口402)。为了配置直通路径，将虚拟端口经由隧道引擎直接映射到隧穿网桥的另一物理端口(步骤708)。例如，参考图4，将子端口4经由隧道引擎410直接映射到端口5，以提供从子端口4到端口5的直通路径。在该配置中，子端口4接收到的帧优选地应当被立即直接发送到端口5。
在步骤710中配置主机(例如，主机356)。首先，为了配置主机，将数个网络接口(例如，S0和S1)聚合(即，共同结合或映射)以提供虚拟网络接口(例如，网络接口362)(步骤712)。在本发明的一个实施例中，使用链路聚合来进行聚合。接着，生成该虚拟网络接口的因特网协议(IP)地址(步骤714)。利用生成的IP地址，就可以在网络接口S0或S1上接收被寻址到同一IP地址的数据。
在步骤716中，配置本地网桥(例如，第二中间设备，网桥344)(如上所述，本地网桥也可以用作隧穿网桥)。为了配置本地网桥，配置虚拟端口(例如，子端口414)(步骤718)，并将端口(例如，端口B0和网桥互连端口366)聚合(步骤720)。在本发明的一个实施例中，使用链路聚合来进行聚合。
配置隧穿网桥的结果就是网桥344上的链路聚合将网桥互连端口366视为直接耦合到主机356，即使网桥342耦合在网桥互连端口366和主机356之间。类似地，主机356上的链路聚合将虚拟网络接口362视为直接耦合到网桥344，即使网桥342耦合在虚拟网络接口362和主机356之间。
图7B是图示了根据本发明的一个实施例将帧从本地网桥(例如，网桥344)隧穿到隧穿网桥(例如，网桥342)的流程图。假设该帧的目的地地址是与主机的虚拟网络接口相对应的IP地址。首先，当从本地网桥向隧穿网桥发送帧时，对该帧进行封装(步骤722)。在封装帧时，生成标签(例如，图5的标签506)(步骤724)，并将其加到该帧中(步骤732)。在本实施例中，使用IEEE标准802.1Q-1998来生成标签。将CFI位设置为0，将用户优先级字段设置为虚拟端口的优先级，并且将VLAN-ID字段设置为虚拟端口号(分别是步骤726、728和730)。一旦封装了标签，就将其发送到隧穿网桥(步骤734)。
隧穿网桥将帧解封装(步骤736)。在解封装帧时，确定虚拟端口号(步骤738)，并且由对应于所确定虚拟端口号的虚拟端口来接收该帧(步骤740)。接着，将该帧直接发送到该虚拟端口映射到的物理端口(步骤742)(例如，端口5，其被映射到子端口4)，然后将该帧发送到主机(步骤744)。图7C是与图7B相似的流程图，但它是将帧从主机发送到本地网桥(例如，网桥344)的过程。
注意，图7A～7C每一个都描述了根据本发明一个实施例的过程的流程图。应该理解，这里所描述的操作可以由计算机系统用户键入的命令直接组成，或者由专用硬件模块所执行的步骤组成，但是优选实施例包括由软件模块执行的步骤。这里所指的步骤的功能可以与模块的功能或一部分模块的功能一致。
这里所指的操作可以是模块或一部分模块(例如，软件，固件或硬件模块)。例如，虽然所述实施例包括软件模块和/或包括手工键入用户命令，但是各种示例模块可以是专用硬件模块。这里讨论的软件模块可以包括脚本、批处理或其他可执行文件，或者这些文件的组合和/或一部分这些文件的组合。软件模块可以包括编码在计算机可读介质上的计算机程序或其子程序。
另外，本领域的技术人员会认识到，模块之间的边界只是示例性的，并且其他实施例可以将模块合并，或者将模块的功能做其他分解。例如，这里所述的模块可以被分解为子模块，它们可以被当作多个计算机进程执行，或者可选地在多个计算机上执行。此外，其他实施例可以将特定模块或字模块的多个实例组合起来。另外，本领域的技术人员将认识到，在实例实施例中描述的操作只是示例性的。根据本发明，可以将操作组合，或者将操作的功能分散到另外的操作中。
或者，可以在实现这些功能的电路系统的结构中包含这些动作，这些电路系统的结构例如复杂指令集计算机(CISC)的微码、编程在可编程或可插除/可编程器件中的固件、现场可编程门阵列(FPGA)的配置、门阵列或全定制专用集成电路(ASIC)的设计等等。
流程图中的每个方框可以由一个模块(例如，软件模块)或一个模块的一部分或计算机系统用户来执行。因此，可以在被配置为执行上述方法的操作的计算机系统上执行上述方法、其操作和模块，和/或可以从计算机可读介质执行上述方法、其操作和模块。可以在用来配置计算机系统以执行该方法的机器可读和/或计算机可读介质中包括该方法。这样，可以将软件模块存储在计算机系统存储器中和/或发送到计算机系统存储器，以将计算机系统配置来执行模块的功能。
这样的计算机系统通常根据程序(一列内部存储的指令，诸如具体的应用程序和/或操作系统)来处理信息，并且经由I/O设备产生结果输出信息。计算机进程通常包括正在执行(正在运行)的程序或程序的一部分、当前程序值和状态信息以及操作系统用来管理该进程的执行的资源。父进程可以产生其他子进程，以帮助执行父进程的整体功能。因为父进程特别地产生子进程来执行父进程的整体功能的一部分，所以子进程(以及孙进程)执行的功能有时可以被描述为由父进程执行。
这样的计算机系统通常包括多个“同时”执行的计算机进程。计算机系统经常包括单个处理单元，其能够交替支持许多活动进程。虽然多个进程可能看起来被同时执行，但是在任意给定时间点，单个处理单元实际上只执行一个进程。通过快速改变正在执行的进程，计算机系统就像并行地执行进程一样。计算机系统在处于不同执行阶段的多个进程之间复用该计算机系统的资源的能力被称为多任务。具有多处理单元的系统被称为多处理系统，其中多处理单元确切地说能支持真正的并行处理。当活动进程在多任务和/或多处理环境中执行时，这些进程通常被称为并行执行的。
这里所述的软件模块可以由这样的计算机系统例如从计算机可读介质接收。计算机可读介质可以永久地、可拆卸地或远程地耦合到计算机系统。例如，计算机可读介质可以非排他地包括任意数量的下列介质：磁存储介质，包括磁盘和磁带在内的磁存储介质；光存储介质，诸如光盘介质(例如，CD-ROM、CD-R等)和DVD存储介质；非易失性存储器，包括基于半导体的存储器单元，诸如闪存、EEPROM、EPROM、ROM或专用集成电路；易失性存储介质，包括寄存器、缓冲器或高速缓存、主存储器、RAM等；以及数据传输介质，包括计算机网络、点对点远程通信和载波传输介质。在基于UNIX的实施例中，软件模块可以实现在文件中，而文件可以是设备、终端、本地或远程文件、套接口、网络连接、信号或其他通信或状态变化的手段。可以使用其他新的以及各种类型的计算机可读介质来存储和/或传输这里所述的软件模块。
虽然已经示出并描述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员应该清楚，基于这里的教导，可以做出改变和修改，而不脱离本发明及其更广的方面，因此，所附权利要求应该将所有这些改变和修改包括在其范围之内，这些都在本发明的真正的精神和范围之内。另外，应该理解，本发明只由所附权利要求限定。
实用性
本发明的实施例可以用于计算机网络领域。

Claims (26)

1.一种用于LAN聚合的方法，包括：
聚合第一LAN(312、606)和第二LAN(314，608)，所述第一LAN将主机(356、602)耦合到第一中间网络设备(342、610)并且所述第二LAN将所述主机(356、602)耦合到第二中间网络设备(344、612)；以及
允许同时利用所述第一LAN和所述第二LAN两者来向/从所述主机发送信息，其中
所述中间网络设备是路由器、第二层以太网交换机或第二层网桥之
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
将所述第一LAN(312、606)通过所述第一中间网络设备(342、610)与第三LAN(364、624)隧穿连接。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述聚合步骤包括：
将所述主机(356、602)的第一和第二网络接口(360、614)聚合，以提供虚拟网络接口(362、616)，其中
所述第一网络接口(360、614)通过所述第一LAN(312、606)耦合到所述第一中间网络设备(342、610)，并且
所述第二网络接口(360、614)通过所述第二LAN(314、608)耦合到所述第二中间网络设备(344、612)。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
生成所述虚拟网络接口(362、616)的因特网协议地址；
从所述第二中间网络设备(344、612)经由所述第一LAN(312、606)发送被寻址到所述因特网协议地址的第一帧；并且
从所述第二中间网络设备(344、612)经由所述第二LAN(314、608)发送被寻址到所述因特网协议地址的第二帧。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
同时发送所述第一帧和所述第二帧。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述聚合步骤包括：
将所述第二中间网络设备(344)的第一(366)和第二(352)端口聚合，其中
所述第一端口(366)通过所述第三LAN(364)耦合到所述第一中间网络设备(342)，并且
所述第二端口(352)通过第二LAN(314)耦合到所述主机(356)。
7.如权利要求2所述的方法，其中所述隧穿步骤包括：
在所述第一中间网络设备(342、610)上配置直通路径(353、622)。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：
在所述第一中间网络设备上配置多个虚拟端口(414)；并且
将所述多个虚拟端口中的虚拟端口直接映射到所述第一中间网络设备的物理端口。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述隧穿步骤包括：
使用虚拟端口号来封装帧；
将所述帧发送到所述第一中间网络设备；
将所述帧解封装，以确定所述虚拟端口号；以及
从所述虚拟端口将所述帧直接发送到所述物理端口。
10.一种用于LAN聚合的系统，包括：
中间网络设备(400)，其包括多网桥引擎(404)，所述多网桥引擎包括：
耦合到网桥互连端口(412)和第一物理端口(402)的隧道引擎(410)；
聚合网桥端口(408)，其耦合到所述网桥互连端口(412)和第二物理端口(402)；以及
网桥转发引擎(406)，其耦合到所述网桥互连端口(412)、所述聚合网桥端口(408)和第三物理端口(402)，其中
所述隧道引擎(410)被配置为在所述第一物理端口和所述网桥互连端口(412)之间隧穿传输帧，并且其中所述中间网络设备是路由器、第二层以太网交换机或第二层网桥之一。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述隧道引擎(410)被配置为在所述第一物理端口和所述网桥互连端口(412)之间直接传输帧。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述网桥互连端口包括：
耦合到网桥间链路(418)的复用器(416)；和
耦合到所述复用器的多个子端口(414)。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述网桥互连端口被配置为使用多网桥标签来封装帧，所述多网桥标签包括子端口id，以标识应当接收所述帧的那个子端口。
14.如权利要求10所述的系统，还包括：
第二中间网络设备，其经由网桥间链路耦合到所述中间网络设备；和主机，其中
所述主机的第一网络接口经由第一LAN耦合到所述中间网络设备，并且
所述主机的第二网络接口经由第二LAN耦合到所述第二中间网络设备。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述主机包括虚拟网络接口，所述虚拟网络接口具有因特网协议地址，并且所述虚拟网络接口包括所述第一网络接口和所述第二网络接口。
16.如权利要求15所述的系统，其中
所述第二中间网络设备的所述第二物理端口是与所述第二中间网络设备的所述网桥互连端口聚合的链路；
所述主机的所述第一网络接口是与所述主机的所述第二网络接口聚合的链路。
17.一种用于LAN聚合的系统，包括：
用于聚合第一LAN和第二LAN的装置，所述第一LAN将主机耦合到第一中间网络设备并且所述第二LAN将所述主机耦合到第二中间网络设备；
用于允许同时利用所述第一LAN和所述第二LAN两者来向/从所述主机发送信息的装置；和
用于通过所述第一中间网络设备将第一LAN与第三LAN隧穿连接的装置，其中
所述中间网络设备是路由器、第二层以太网交换机或第二层网桥之
18.如权利要求17所述的系统，其中所述聚合包括：
用于将所述主机的第一和第二网络接口聚合以提供虚拟网络端口的装置；其中
所述第一网络接口通过所述第一LAN耦合到所述第一中间网络设备，并且
所述第二网络接口通过第二LAN耦合到所述第二中间网络设备。
19.如权利要求18所述的系统，还包括：
用于生成所述虚拟网络接口的因特网协议地址的装置；
用于从所述第二中间网络设备经由所述第一LAN发送被寻址到所述因特网协议地址的第一帧的装置；和
用于从所述第二中间网络设备经由所述第二LAN发送被寻址到所述因特网协议地址的第二帧的装置。
20.如权利要求19所述的系统，还包括：
用于同时发送所述第一帧和所述第二帧的装置。
21.如权利要求17所述的系统，其中所述聚合包括：
用于将所述第二中间网络设备的第一和第二端口聚合的装置，其中
所述第一端口通过所述第三LAN耦合到所述第一中间网络设备，并且
所述第二端口通过第二LAN耦合到所述主机。
22.如权利要求17所述的系统，其中所述隧穿包括：
用于在所述第一中间网络设备上配置直通路径的装置。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述隧穿还包括：
用于将所述第一中间网络设备的第一端口耦合到所述第一中间网络设备的第二端口的装置。
24.如权利要求23所述的系统，其中所述隧穿还包括：
用于将帧从所述第一中间网络设备的所述第一端口直接发送到所述第一中间网络设备的所述第二端口的装置。
25.如权利要求24所述的系统，还包括：
用于在所述第一中间网络设备上配置多个虚拟端口的装置；和
用于将所述多个虚拟端口中的虚拟端口直接映射到所述第一中间网络设备的物理端口的装置。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述隧穿包括：
用于使用虚拟端口号对帧进行封装的装置；
用于将所述帧发送到所述第一中间网络设备的装置；
用于对所述帧解封装以确定所述虚拟端口号的装置；和
用于将所述帧从所述虚拟端口直接发送到所述物理端口的装置。
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