專利名稱：一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，尤其是一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法。
背景技術(shù)：
以太網(wǎng)(Ethernet)是在20世紀(jì)80年代發(fā)展的一種局域網(wǎng)(Local Area Network；LAN)技術(shù)，其帶寬為10Mb/s，最初是共享媒體型，使用載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)及沖突檢測(cè)技術(shù)(CSMA/CD)，因此限制了其使用效率和傳輸距離。90年代出現(xiàn)了交換型以太網(wǎng)，解決了上述問(wèn)題，并先后推出了快速以太網(wǎng)FE(100Mb/s)和吉位以太網(wǎng)GbE(1000Mb/s)。以太網(wǎng)由于具有使用簡(jiǎn)單方便、價(jià)格低、速度高等優(yōu)點(diǎn)，很快成為局域網(wǎng)的主流。IEEE(電子電氣工程師協(xié)會(huì))委員會(huì)則公布了一個(gè)與應(yīng)用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)稍有不同的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)集IEEE802.3。如圖1所示，以太網(wǎng)幀的基本結(jié)構(gòu)如下■前導(dǎo)碼(Preamble；Pre)由0、1代碼組成，可以通知目標(biāo)站作好接收準(zhǔn)備。IEEE 802.3幀的前導(dǎo)碼占用7個(gè)字節(jié)，緊隨其后的是長(zhǎng)度為1個(gè)字節(jié)的幀首定界符(SOF)。以太網(wǎng)幀把SOF包含在了前導(dǎo)碼當(dāng)中，因此，前導(dǎo)碼的長(zhǎng)度擴(kuò)大為8個(gè)字節(jié)。
■幀首定界符(Start of Frame Delimiter；SOF)IEEE 802.3幀中的定界字節(jié)，以兩個(gè)連續(xù)的代碼1結(jié)尾，表示一幀實(shí)際開(kāi)始。
■目標(biāo)地址(Destination MAC Address；DA)和源地址(Source MAC Addresses；SA)表示發(fā)送和接收幀的工作站的MAC層地址，各占據(jù)6個(gè)字節(jié)。
■長(zhǎng)度/類型(Length/Type)取決于幀是最開(kāi)始的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)(大多數(shù)局域網(wǎng)具有的)還是IEEE802.3規(guī)范的幀結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)中，這2字節(jié)字段是幀類型字段，在IEEE802.3中是2字節(jié)的幀長(zhǎng)度字段。幀類型字段定義了后續(xù)數(shù)據(jù)的類型，幀長(zhǎng)度字段是后續(xù)數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度，但不包括幀校驗(yàn)序列。
■數(shù)據(jù)(Data)在經(jīng)過(guò)物理層和邏輯鏈路層的處理之后，包含在幀中的數(shù)據(jù)將被傳遞給在類型段中指定的高層協(xié)議。以太網(wǎng)幀中數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度最小應(yīng)當(dāng)不低于46個(gè)字節(jié)。
■幀校驗(yàn)序列(Frame Sequence Check；FSC)該序列包含長(zhǎng)度為4個(gè)字節(jié)的循環(huán)冗余校驗(yàn)值(Cyclic Redundancy Check；CRC)，由發(fā)送設(shè)備計(jì)算產(chǎn)生，在接收方被重新計(jì)算以確定幀在傳送過(guò)程中是否被損壞。
以太網(wǎng)的幀格式與IP一致，特別適合于傳輸IP數(shù)據(jù)。隨著因特網(wǎng)的快速發(fā)展，以太網(wǎng)被大量使用，目前全世界有超過(guò)6億個(gè)以太網(wǎng)端口。隨著吉位以太網(wǎng)GbE的成熟和萬(wàn)兆以太網(wǎng)10GbE(10Gb/s)的出現(xiàn)，以及低成本在光纖上直接架構(gòu)GbE和10GbE網(wǎng)技術(shù)的成熟，以太網(wǎng)開(kāi)始進(jìn)入城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network；MAN)和廣域網(wǎng)(Wide Area Network；WAN)領(lǐng)域。目前，GbE甚至10GbE已經(jīng)成為寬帶IP城域網(wǎng)的首選方案，也已經(jīng)開(kāi)始用于WAN。
目前正在興起的寬帶入駐小區(qū)，就是采用這種接入方式。
目前建設(shè)的寬帶IP城域網(wǎng)分為骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)，如圖2所示。骨干網(wǎng)相當(dāng)于城市與城市之間的高速公路，接入網(wǎng)解決的則是將道路從市區(qū)一直修到小區(qū)，抵達(dá)每戶的家門口。骨干網(wǎng)與接入網(wǎng)之間連接有邊緣路由器(Edge Router)。接入網(wǎng)提供無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless LAN；WLAN)、光纖同軸電纜混合網(wǎng)(Hybrid Fiber-Coaxial；HFC)、局域網(wǎng)交換(Lanswitch)、各種數(shù)字用戶環(huán)路(xDSL)等多種接入方式，接入個(gè)人電腦(Personal Computer；PC)、IP機(jī)頂盒(IP SET TOP BOX；IP STB)、視頻點(diǎn)播(Video on Demand；VOD)、綜合接入設(shè)備(Integrated Access Device；IAD)等多種終端設(shè)備，通過(guò)各種終端開(kāi)展寬帶接入、Internet互聯(lián)、語(yǔ)音、視頻等業(yè)務(wù)。骨干網(wǎng)提供的基本服務(wù)可以通過(guò)動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(Dynamic HostConfiguration Protocol；DHCP)，遠(yuǎn)程訪問(wèn)撥號(hào)用戶服務(wù)(Remote Access Dail-In User Service；RADIUS)等服務(wù)器進(jìn)行。如果接入網(wǎng)也采用以太網(wǎng)，則將形成從局域網(wǎng)、城域網(wǎng)到廣域網(wǎng)全部是以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。采用與IP一致的統(tǒng)一的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)之間無(wú)縫連接，中間不需要任何格式轉(zhuǎn)換。這將可以提高運(yùn)行效率、方便管理、降低成本，根據(jù)與用戶簽訂的服務(wù)協(xié)議(Service Level Agreement；SLA)，保證服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service；QoS)。基于上述原因，以太網(wǎng)接入網(wǎng)得到快速發(fā)展和廣泛重視。
從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，三層設(shè)備(例如三層交換機(jī)或路由器)使用TCP/IP協(xié)議中的第三層，即網(wǎng)絡(luò)層(Internet Protocol；IP)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。用IP層進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的缺點(diǎn)是每次轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)都需要將接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆包來(lái)判斷路由，因此轉(zhuǎn)發(fā)效率低、轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。采用TCP/IP協(xié)議中位于第二層的媒體接入控制層(Media Access Control；MAC)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)則可避免上述缺點(diǎn)。MAC層按照所接收到數(shù)據(jù)包的目的MAC地址來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，這種轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)于IP層或者高層協(xié)議來(lái)說(shuō)是透明的。它既不處理IP層的IP地址，也不處理高層協(xié)議諸如TCP、UDP的端口地址，而只需要得知數(shù)據(jù)包的物理地址，即MAC地址即可。另外，上述二層的轉(zhuǎn)發(fā)可以用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如在硬件中設(shè)置一個(gè)源MAC地址表，二層設(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，查找目的MAC地址與表中存貯的哪個(gè)源MAC地址一致，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給該MAC地址所對(duì)應(yīng)的端口。由于二層轉(zhuǎn)發(fā)避免了路由表的查找及數(shù)據(jù)包的修改，因此與三層轉(zhuǎn)發(fā)相比，其轉(zhuǎn)發(fā)速度非?？?。目前，世界范圍內(nèi)城域網(wǎng)的趨勢(shì)是使用二層設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，只有在骨干網(wǎng)才使用第三層的IP層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
一般來(lái)講，目前骨干網(wǎng)用于實(shí)現(xiàn)三層(即IP層)的功能，接入網(wǎng)則只實(shí)現(xiàn)到二層(媒體接入控制層)的功能。由于以太網(wǎng)最初是為局域網(wǎng)設(shè)計(jì)，而不是專門用于城域網(wǎng)，隨著以太網(wǎng)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，在城域網(wǎng)中采用上述的二層連接技術(shù)，會(huì)出現(xiàn)以下一些問(wèn)題首先，在因特網(wǎng)協(xié)議中，用于識(shí)別業(yè)務(wù)類型的字段都位于三層，例如在IPV4中的服務(wù)等級(jí)(Class of Service；CoS)、IPV6中的服務(wù)類型(Type of Service；ToS)、以及后來(lái)出現(xiàn)的位于IPV4和IPV6中的差分服務(wù)編碼點(diǎn)(Differentiated Services Code Point；DSCP)。由于二層沒(méi)有考慮業(yè)務(wù)類型字段，二層便無(wú)法根據(jù)不同的業(yè)務(wù)要求進(jìn)行資源的分配，因此二層的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service；QoS)無(wú)法得到有效的保證。
為了解決二層服務(wù)質(zhì)量的問(wèn)題，一種方法是采用目前較為流行的虛擬局域網(wǎng)標(biāo)識(shí)符(VLANID；VID)來(lái)識(shí)別不同的業(yè)務(wù)類型。根據(jù)IEEE802.1Q協(xié)議，VLAN ID是用于標(biāo)識(shí)以太網(wǎng)幀來(lái)自于哪個(gè)VLAN。如果采用VLAN ID來(lái)識(shí)別業(yè)務(wù)類型，需要雙方管理員協(xié)商確定在虛擬局域網(wǎng)的出口處VLAN ID所表示的業(yè)務(wù)，并且必須通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的算法計(jì)算出VLAN ID所代表的含義。這種算法通常會(huì)占用過(guò)多的硬件資源，因此會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)阻塞，甚至使網(wǎng)絡(luò)中斷。其次，目前二層通常使用IEEE 802.1P協(xié)議將業(yè)務(wù)劃分為多個(gè)優(yōu)先級(jí)，即用于表示業(yè)務(wù)類型，但是由于該協(xié)議只用3比特表示優(yōu)先級(jí)，因此最多只能區(qū)分8種業(yè)務(wù)類型。而前述的差分服務(wù)編碼點(diǎn)已經(jīng)采用5比特(共7比特，另外2比特預(yù)留)表示業(yè)務(wù)類型，可以表示32種不同的業(yè)務(wù)類型。這樣，當(dāng)三層的業(yè)務(wù)向二層傳遞時(shí)，只能將三層的業(yè)務(wù)類型的細(xì)粒度表示變成二層業(yè)務(wù)類型的粗粒度表示，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致一些重要信息，如編碼、抖動(dòng)、帶寬等的丟失。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供一種能夠在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，使得二層設(shè)備可以容易地識(shí)別出以太網(wǎng)幀的業(yè)務(wù)類型。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，該方法為向國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)的注冊(cè)機(jī)構(gòu)注冊(cè)一個(gè)以太網(wǎng)類型字段，并且在上述以太網(wǎng)類型字段之后注冊(cè)一個(gè)業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段。
上述以太網(wǎng)類型字段為2個(gè)字節(jié)，上述業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段為2個(gè)字節(jié)。
上述以太網(wǎng)類型字段值為8820。
上述業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段值為TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)層的差分服務(wù)編碼點(diǎn)所表示的業(yè)務(wù)類型值。由上述方案可以看出，本發(fā)明的關(guān)鍵在于向國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)的注冊(cè)機(jī)構(gòu)注冊(cè)一個(gè)以太網(wǎng)類型字段，用于標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類別。
可見(jiàn)，本發(fā)明所提供的能夠在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)1.由于注冊(cè)的業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段(Application ID)為2字節(jié)，即16比特，因此能夠以極細(xì)的粒度對(duì)業(yè)務(wù)類型進(jìn)行劃分。
2.采用本發(fā)明，根據(jù)增加的以太網(wǎng)類型字段和業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段就可以得知業(yè)務(wù)類型，因此能夠在TCP/IP協(xié)議的二層就識(shí)別出業(yè)務(wù)類型，而無(wú)需到三層的網(wǎng)絡(luò)層才能得知。同時(shí)也不再需要特殊復(fù)雜的算法來(lái)表示業(yè)務(wù)類型。
3.采用本發(fā)明，可以將三層的差分服務(wù)編碼點(diǎn)所表示的業(yè)務(wù)類型平移到二層。由于三層為差分服務(wù)編碼點(diǎn)共分配了7個(gè)比特，其中5比特的業(yè)務(wù)類型已經(jīng)注冊(cè)完畢，而本發(fā)明為業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段一共分配了2個(gè)字節(jié)，即16個(gè)比特，完全可容納所有的差分服務(wù)編碼點(diǎn)所表示的業(yè)務(wù)類型，因此能夠很好的與現(xiàn)有的三層業(yè)務(wù)類型兼容。
4.采用本發(fā)明，在二層和三層的任何網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以得知業(yè)務(wù)類型，因此可以充分保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量QoS。對(duì)于需要保證帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)的特殊業(yè)務(wù)，例如VoIP，由于在二層得知了業(yè)務(wù)類型，其服務(wù)質(zhì)量QoS可以得到保證。
(四)


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中以太網(wǎng)中的接入網(wǎng)和骨干網(wǎng)組成示意圖。
圖2是以太網(wǎng)幀格式示意圖。
圖3是本發(fā)明的以太網(wǎng)幀格式示意圖。
圖4是采用了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例步驟示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖3表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。該例中使用TCP協(xié)議傳輸文件，如FTP應(yīng)用程序，其步驟如下1.源主機(jī)在應(yīng)用層將FTP頭加到應(yīng)用數(shù)據(jù)上形成字節(jié)流，并將上述字節(jié)流傳給傳輸層。
2.傳輸層將上述字節(jié)流分成TCP段，每個(gè)TCP段前加上TCP頭形成分組，傳給網(wǎng)絡(luò)層，即IP層。
3.IP層將上述分組放入其數(shù)據(jù)域，并加上IP頭形成IP數(shù)據(jù)報(bào)，傳給數(shù)據(jù)鏈路層(MAC層)。
4.數(shù)據(jù)鏈路層(MAC層)將上述IP數(shù)據(jù)報(bào)作為以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)部分并增加數(shù)據(jù)鏈路層楨頭后傳給物理層，物理層向以太網(wǎng)幀的目的MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。由于向國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)IEEE的注冊(cè)機(jī)構(gòu)注冊(cè)了以太網(wǎng)類型字段和業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段，該以太網(wǎng)類型字段值為8820，該業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段值為網(wǎng)絡(luò)層中的差分服務(wù)編碼點(diǎn)賦予FTP業(yè)務(wù)的值，因此在MAC層轉(zhuǎn)發(fā)上述封裝了FTP數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)幀時(shí)，可以十分容易識(shí)別業(yè)務(wù)類型，以及需要為該業(yè)務(wù)類型預(yù)留的資源，例如帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)等。
5.在目的主機(jī)處，數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)鏈路層幀頭去掉，將IP數(shù)據(jù)報(bào)交給IP層。
6.IP層檢查IP頭，如果IP頭中的檢查和與計(jì)算出來(lái)的不一致，則丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)；如果檢查一致，IP層去掉IP頭，將TCP段交給TCP層，TCP層檢查順序號(hào)來(lái)判斷是否為正確的TCP段。
7.TCP層計(jì)算TCP頭和數(shù)據(jù)。如果不對(duì)，TCP層丟棄這個(gè)包；若對(duì)，則向源主機(jī)發(fā)送確認(rèn)，TCP層去掉TCP頭，將字節(jié)流傳給應(yīng)用層。
8.應(yīng)用層去掉FTP頭，就得到了應(yīng)用數(shù)據(jù)。這樣，目的主機(jī)收到了源主機(jī)發(fā)來(lái)的應(yīng)用數(shù)據(jù)，就象直接從源主機(jī)發(fā)來(lái)的一樣。實(shí)際上從源主機(jī)的應(yīng)用數(shù)據(jù)開(kāi)始，每往下一層，便多加了一個(gè)報(bào)頭，而在目的主機(jī)處則每向上一層則剝離該層的報(bào)頭。
現(xiàn)在的應(yīng)用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要由以下三種類型構(gòu)成■對(duì)傳送時(shí)間非常敏感的數(shù)據(jù)，包括各類話音、視頻和音頻流量，例如跨越Internet進(jìn)行傳輸?shù)囊纛l流量以及通過(guò)局域網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的電話系統(tǒng)等；■關(guān)鍵性的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括各種數(shù)據(jù)庫(kù)事物處理流量以及在線交易過(guò)程數(shù)據(jù)等；■突發(fā)性的數(shù)據(jù)，包括電子郵件、文件傳輸協(xié)議(FTP)以及Web瀏覽等。
上面我們僅給出傳輸文件FTP的過(guò)程。其他應(yīng)用的過(guò)程與上述過(guò)程類似。
前已提及，由于本發(fā)明注冊(cè)的業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段(Application ID)為2字節(jié)，即16比特。而位于三層的差分服務(wù)編碼點(diǎn)僅用5個(gè)比特來(lái)表示(共7個(gè)比特，另外2比特預(yù)留)。即使將上述差分服務(wù)編碼點(diǎn)的值全部直接平移到上述業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)符字段，仍然留有9比特的字段，這些字段可供開(kāi)發(fā)應(yīng)用業(yè)務(wù)的人員及應(yīng)用業(yè)務(wù)廠商根據(jù)不同的業(yè)務(wù)，注冊(cè)不同的業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)符。
權(quán)利要求
1.一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，其特征在于向國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)的注冊(cè)機(jī)構(gòu)注冊(cè)一個(gè)以太網(wǎng)類型字段，并且在上述以太網(wǎng)類型字段之后注冊(cè)一個(gè)業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段。
2.如權(quán)利要求1所述的一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，其特征在于上述以太網(wǎng)類型字段為2個(gè)字節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，其特征在于上述以太網(wǎng)類型字段值為8820。
4.如權(quán)利要求1所述的一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，其特征在于上述業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段為2個(gè)字節(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，其特征在于上述業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段值為TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)層的差分服務(wù)編碼點(diǎn)所表示的業(yè)務(wù)類型值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在媒體接入控制層標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)類型的方法，該方法是向國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)的注冊(cè)機(jī)構(gòu)注冊(cè)一個(gè)以太網(wǎng)類型字段，并且在上述以太網(wǎng)類型字段之后注冊(cè)一個(gè)業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段。上述以太網(wǎng)類型字段為2個(gè)字節(jié)，其值可以為8820。上述業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)符字段為2個(gè)字節(jié)，其值為TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)層的差分服務(wù)編碼點(diǎn)所表示的業(yè)務(wù)類型值，或者開(kāi)發(fā)應(yīng)用業(yè)務(wù)的人員及應(yīng)用業(yè)務(wù)廠商注冊(cè)的值。采用本發(fā)明使得在二層就能夠識(shí)別出以太網(wǎng)幀的業(yè)務(wù)類型，從而實(shí)現(xiàn)二層設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，保證二層的服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1816038SQ20051000497
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者田立剛, 考培斯基 申請(qǐng)人:西門子(中國(guó))有限公司