[發明專利]基于位圖表的以太網VLAN段流分類方法及系統

有效

• 申請號: 202010413009.0
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111682997B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 李國瑞;田昕
• 申請（專利權）人: 烽火通信科技股份有限公司
• 主分類號: H04L12/46
• 分類號: H04L12/46;H04L47/2441
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 沈林華

本發明公開了一種基于位圖表的以太網VLAN段流分類方法及系統，涉及數通技術領域。該方法包括以下步驟：對網絡配置中的VLAN段配置分配分組號，將VLAN段的分組信息轉換為以各層VLAN ID為索引的分組號位圖表和標識是否匹配單層VLAN段的類型位圖表；以各層VLAN ID為索引查找分組號位圖表和類型位圖表，對查找結果進行邏輯運算，得到分組號；對分組號進行偏移處理，得到VLAN ID所屬VLAN段的段標識，完成查找關鍵字由VLAN ID向段標識的轉換；使用轉換后的查找關鍵字，匹配流分類表項。本發明將VLAN段場景的查找關鍵字中的VLAN ID轉換為段標識，能顯著降低VLAN段場景流分類的硬件表項資源使用率。

技術領域

本發明涉及數通技術領域，具體是涉及一種基于位圖表的以太網VLAN段流分類方法及系統。

背景技術

VLAN(Virtual Local Area Network，虛擬局域網)是一組邏輯上的設備和用戶，這些設備和用戶并不受物理位置的限制，可以根據功能、部門及應用等因素將它們組織起來，相互之間的通信就好像它們在同一個網段中一樣，由此得名虛擬局域網。在以太網數據幀(即數據報文)中，通過VLAN標簽來標識報文所屬VLAN及VLAN相關屬性，其中，VLAN ID即VLAN的標識號，范圍為0到4095(有效范圍是1-4094，0和4095都為協議保留值)。

隨著VLAN技術的發展，又出現了QinQ(802.1Q in 802.1Q，VLAN嵌套)技術，即將用戶私網VLAN標簽封裝在公網VLAN標簽中，使報文帶著兩層VLAN標簽穿越運營商的骨干網絡(公網)。該標準出自IEEE 802.1ad，它有效地擴展了VLAN數目，使VLAN的數目最多可達4096×4096個。同時，多個VLAN能夠被復用到一個核心VLAN中。QinQ場景下，外層VLAN(OVLAN)為SVLAN(Service VLAN，業務VLAN)，內層VLAN(IVLAN)為CVLAN(Customer VLAN，用戶VLAN)。

流分類，即通過特定的業務流信息作為key(關鍵字)值，查找匹配規則，將同一端口進入的以太網報文分類，使之進入不同的業務進行轉發。因此，流分類，又可被稱為業務分類(Service Classification)。

對于數通IPRAN(Internet Protocol Radio Access Network，無線接入網IP化)設備而言，可將VLAN ID作為流匹配關鍵字來區分業務，即基于業務流劃分VLAN，使匹配上VLAN的流進入對應的業務，進行轉發。

NP(Network Processor，網絡處理器)芯片的業務處理流程如圖1所示：NP解析數據報文，若報文帶有VLAN標簽，獲取報文的VLAN標簽中的VLAN ID，然后以源端口+SVLAN ID(若存在)+CVLAN ID(若存在)作為查找關鍵字(lookup key)，去匹配流分類表。

當從某特定端口進入的業務流，匹配上網絡配置的VLAN段(一段范圍內的VLANID)里的任一VLAN ID，例如：[100，200]區間內的VLAN ID，均能進入同一業務時，這樣的流匹配規則即為VLAN RANGE(VLAN段)。

目前常用的流匹配及分類的實現方式有：TCAM(Ternary Content AddressableMemory，三態內容尋址存儲器)查找和SRAM(Static RAM，靜態隨機存取存儲器)hash(散列函數)算法查找。其中，TCAM是一種三態內容尋址存儲器，所謂“三態”，即相比于SRAM而言，除了“0”和“1”兩個狀態外，還有一個“don’t care”狀態，它是通過掩碼來實現的。正是因為這種“三態”特征，使其既能進行精確匹配查找，又能進行模糊匹配查找。此外，TCAM表可以并行訪問，查找效率更高。

相比之下，SRAM沒有第三種狀態，只能精確查找，且為串行訪問。雖然hash查找法相對來說也比較快，但還是滿足不了高速實時通信系統(如40G/100G POS)的極速查找需求。