專利名稱：一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種標識業(yè)務類型的方法，尤其是一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法。
背景技術：
以太網(wǎng)(Ethernet)是在20世紀80年代發(fā)展的一種局域網(wǎng)(Local Area Network；LAN)技術，其帶寬為10Mb/s，最初是共享媒體型，使用載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測技術(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)由于具有使用簡單方便、價格低、速度高等優(yōu)點，很快成為局域網(wǎng)的主流。IEEE(電子電氣工程師協(xié)會)委員會則公布了一個與應用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)稍有不同的以太網(wǎng)標準集IEEE802.3。如圖1所示，以太網(wǎng)幀的基本結構如下■前導碼(Preamble；Pre)由0、1代碼組成，可以通知目標站作好接收準備。IEEE 802.3幀的前導碼占用7個字節(jié)，緊隨其后的是長度為1個字節(jié)的幀首定界符(SOF)。以太網(wǎng)幀把SOF包含在了前導碼當中，因此，前導碼的長度擴大為8個字節(jié)。
■幀首定界符(Start of Frame Delimiter；SOF)IEEE 802.3幀中的定界字節(jié)，以兩個連續(xù)的代碼1結尾，表示一幀實際開始。
■目標地址(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個字節(jié)。
■長度/類型(Length/Type)取決于幀是最開始的以太網(wǎng)幀結構(大多數(shù)局域網(wǎng)具有的)還是IEEE802.3規(guī)范的幀結構。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)的幀長度字段。幀類型字段定義了后續(xù)數(shù)據(jù)的類型，幀長度字段是后續(xù)數(shù)據(jù)的字節(jié)長度，但不包括幀校驗序列。
■數(shù)據(jù)(Data)在經(jīng)過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)段的長度最小應當不低于46個字節(jié)。
■幀校驗序列(Frame Sequence Check；FSC)該序列包含長度為4個字節(jié)的循環(huán)冗余校驗值(Cyclic Redundancy Check；CRC)，由發(fā)送設備計算產(chǎn)生，在接收方被重新計算以確定幀在傳送過程中是否被損壞。
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6億個以太網(wǎng)端口。隨著吉位以太網(wǎng)GbE的成熟和萬兆以太網(wǎng)10GbE(10Gb/s)的出現(xiàn)，以及低成本在光纖上直接架構GbE和10GbE網(wǎng)技術的成熟，以太網(wǎng)開始進入城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network；MAN)和廣域網(wǎng)(Wide Area Network；WAN)領域。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，接入個人電腦(Personal Computer；PC)、IP機頂盒(IP SET TOP BOX；IP STB)、視頻點播(Video on Demand；VOD)、綜合接入設備(Integrated Access Device；IAD)等多種終端設備，通過各種終端開展寬帶接入、Internet互聯(lián)、語音、視頻等業(yè)務。骨干網(wǎng)提供的基本服務可以通過動態(tài)主機配置協(xié)議(Dynamic HostConfiguration Protocol；DHCP)，遠程訪問撥號用戶服務(Remote Access Dail-In User Service；RADIUS)等服務器進行。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)的結構。采用與IP一致的統(tǒng)一的以太網(wǎng)幀結構，各網(wǎng)之間無縫連接，中間不需要任何格式轉換。這將可以提高運行效率、方便管理、降低成本，根據(jù)與用戶簽訂的服務協(xié)議(Service Level Agreement；SLA)，保證服務質量(Quality of Service；QoS)?；谏鲜鲈颍蕴W(wǎng)接入網(wǎng)得到快速發(fā)展和廣泛重視。
從網(wǎng)絡技術的角度來說，三層設備(例如三層交換機或路由器)使用TCP/IP協(xié)議中的第三層，即網(wǎng)絡層(Internet Protocol；IP)來進行數(shù)據(jù)的轉發(fā)。用IP層進行數(shù)據(jù)轉發(fā)的缺點是每次轉發(fā)時都需要將接收到的數(shù)據(jù)包進行拆包來判斷路由，因此轉發(fā)效率低、轉發(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)來進行數(shù)據(jù)轉發(fā)則可避免上述缺點。MAC層按照所接收到數(shù)據(jù)包的目的MAC地址來進行轉發(fā)，這種轉發(fā)對于IP層或者高層協(xié)議來說是透明的。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，上述二層的轉發(fā)可以用硬件來實現(xiàn)，例如在硬件中設置一個源MAC地址表，二層設備在轉發(fā)數(shù)據(jù)包時，查找目的MAC地址與表中存貯的哪個源MAC地址一致，并將數(shù)據(jù)包轉發(fā)給該MAC地址所對應的端口。由于二層轉發(fā)避免了路由表的查找及數(shù)據(jù)包的修改，因此與三層轉發(fā)相比，其轉發(fā)速度非?？?。目前，世界范圍內城域網(wǎng)的趨勢是使用二層設備進行轉發(fā)，只有在骨干網(wǎng)才使用第三層的IP層進行轉發(fā)。
一般來講，目前骨干網(wǎng)用于實現(xiàn)三層(即IP層)的功能，接入網(wǎng)則只實現(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)設計，而不是專門用于城域網(wǎng)，隨著以太網(wǎng)應用范圍的擴大，在城域網(wǎng)中采用上述的二層連接技術，會出現(xiàn)以下一些問題首先，在因特網(wǎng)協(xié)議中，用于識別業(yè)務類型的字段都位于三層，例如在IPV4中的服務等級(Class of Service；CoS)、IPV6中的服務類型(Type of Service；ToS)、以及后來出現(xiàn)的位于IPV4和IPV6中的差分服務編碼點(Differentiated Services Code Point；DSCP)。由于二層沒有考慮業(yè)務類型字段，二層便無法根據(jù)不同的業(yè)務要求進行資源的分配，因此二層的服務質量(Quality of Service；QoS)無法得到有效的保證。
為了解決二層服務質量的問題，一種方法是采用目前較為流行的虛擬局域網(wǎng)標識符(VLANID；VID)來識別不同的業(yè)務類型。根據(jù)IEEE802.1Q協(xié)議，VLAN ID是用于標識以太網(wǎng)幀來自于哪個VLAN。如果采用VLAN ID來識別業(yè)務類型，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，并且必須通過一個復雜的算法計算出VLAN ID所代表的含義。這種算法通常會占用過多的硬件資源，因此會引起網(wǎng)絡阻塞，甚至使網(wǎng)絡中斷。其次，目前二層通常使用IEEE 802.1P協(xié)議將業(yè)務劃分為多個優(yōu)先級，即用于表示業(yè)務類型，但是由于該協(xié)議只用3比特表示優(yōu)先級，因此最多只能區(qū)分8種業(yè)務類型。而前述的差分服務編碼點已經(jīng)采用5比特(共7比特，另外2比特預留)表示業(yè)務類型，可以表示32種不同的業(yè)務類型。這樣，當三層的業(yè)務向二層傳遞時，只能將三層的業(yè)務類型的細粒度表示變成二層業(yè)務類型的粗粒度表示，其結果會導致一些重要信息，如編碼、抖動、帶寬等的丟失。

發(fā)明內容本發(fā)明的主要目的是提供一種能夠在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法，使得二層設備可以容易地識別出以太網(wǎng)幀的業(yè)務類型。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法，該方法為向國際電氣與電子工程師協(xié)會的注冊機構注冊一個以太網(wǎng)類型字段，并且在上述以太網(wǎng)類型字段之后注冊一個業(yè)務類型標識符字段。
上述以太網(wǎng)類型字段為2個字節(jié)，上述業(yè)務類型標識符字段為2個字節(jié)。
上述以太網(wǎng)類型字段值為8820。
上述業(yè)務類型標識符字段值為TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)絡層的差分服務編碼點所表示的業(yè)務類型值。由上述方案可以看出，本發(fā)明的關鍵在于向國際電氣與電子工程師協(xié)會的注冊機構注冊一個以太網(wǎng)類型字段，用于標識業(yè)務類別。
可見，本發(fā)明所提供的能夠在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法具有以下優(yōu)點1.由于注冊的業(yè)務類型標識符字段(Application ID)為2字節(jié)，即16比特，因此能夠以極細的粒度對業(yè)務類型進行劃分。
2.采用本發(fā)明，根據(jù)增加的以太網(wǎng)類型字段和業(yè)務類型標識符字段就可以得知業(yè)務類型，因此能夠在TCP/IP協(xié)議的二層就識別出業(yè)務類型，而無需到三層的網(wǎng)絡層才能得知。同時也不再需要特殊復雜的算法來表示業(yè)務類型。
3.采用本發(fā)明，可以將三層的差分服務編碼點所表示的業(yè)務類型平移到二層。由于三層為差分服務編碼點共分配了7個比特，其中5比特的業(yè)務類型已經(jīng)注冊完畢，而本發(fā)明為業(yè)務類型標識符字段一共分配了2個字節(jié)，即16個比特，完全可容納所有的差分服務編碼點所表示的業(yè)務類型，因此能夠很好的與現(xiàn)有的三層業(yè)務類型兼容。
4.采用本發(fā)明，在二層和三層的任何網(wǎng)絡節(jié)點都可以得知業(yè)務類型，因此可以充分保證網(wǎng)絡的服務質量QoS。對于需要保證帶寬、時延、抖動的特殊業(yè)務，例如VoIP，由于在二層得知了業(yè)務類型，其服務質量QoS可以得到保證。
(四)


圖1是現(xiàn)有技術中以太網(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)明的一個實施例步驟示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。
圖3表示本發(fā)明的一個實施例。該例中使用TCP協(xié)議傳輸文件，如FTP應用程序，其步驟如下1.源主機在應用層將FTP頭加到應用數(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TCP段前加上TCP頭形成分組，傳給網(wǎng)絡層，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，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地址進行轉發(fā)。由于向國際電氣與電子工程師協(xié)會IEEE的注冊機構注冊了以太網(wǎng)類型字段和業(yè)務類型標識符字段，該以太網(wǎng)類型字段值為8820，該業(yè)務類型標識符字段值為網(wǎng)絡層中的差分服務編碼點賦予FTP業(yè)務的值，因此在MAC層轉發(fā)上述封裝了FTP數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)幀時，可以十分容易識別業(yè)務類型，以及需要為該業(yè)務類型預留的資源，例如帶寬、時延、抖動等。
5.在目的主機處，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)報交給IP層。
6.IP層檢查IP頭，如果IP頭中的檢查和與計算出來的不一致，則丟棄該數(shù)據(jù)報；如果檢查一致，IP層去掉IP頭，將TCP段交給TCP層，TCP層檢查順序號來判斷是否為正確的TCP段。
7.TCP層計算TCP頭和數(shù)據(jù)。如果不對，TCP層丟棄這個包；若對，則向源主機發(fā)送確認，TCP層去掉TCP頭，將字節(jié)流傳給應用層。
8.應用層去掉FTP頭，就得到了應用數(shù)據(jù)。這樣，目的主機收到了源主機發(fā)來的應用數(shù)據(jù)，就象直接從源主機發(fā)來的一樣。實際上從源主機的應用數(shù)據(jù)開始，每往下一層，便多加了一個報頭，而在目的主機處則每向上一層則剝離該層的報頭。
現(xiàn)在的應用數(shù)據(jù)業(yè)務主要由以下三種類型構成■對傳送時間非常敏感的數(shù)據(jù)，包括各類話音、視頻和音頻流量，例如跨越Internet進行傳輸?shù)囊纛l流量以及通過局域網(wǎng)基礎網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)的電話系統(tǒng)等；■關鍵性的業(yè)務數(shù)據(jù)，包括各種數(shù)據(jù)庫事物處理流量以及在線交易過程數(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的過程。其他應用的過程與上述過程類似。
前已提及，由于本發(fā)明注冊的業(yè)務類型標識符字段(Application ID)為2字節(jié)，即16比特。而位于三層的差分服務編碼點僅用5個比特來表示(共7個比特，另外2比特預留)。即使將上述差分服務編碼點的值全部直接平移到上述業(yè)務標識符字段，仍然留有9比特的字段，這些字段可供開發(fā)應用業(yè)務的人員及應用業(yè)務廠商根據(jù)不同的業(yè)務，注冊不同的業(yè)務標識符。
權利要求
1.一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法，其特征在于向國際電氣與電子工程師協(xié)會的注冊機構注冊一個以太網(wǎng)類型字段，并且在上述以太網(wǎng)類型字段之后注冊一個業(yè)務類型標識符字段。
2.如權利要求1所述的一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法，其特征在于上述以太網(wǎng)類型字段為2個字節(jié)。
3.如權利要求2所述的一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法，其特征在于上述以太網(wǎng)類型字段值為8820。
4.如權利要求1所述的一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法，其特征在于上述業(yè)務類型標識符字段為2個字節(jié)。
5.如權利要求4所述的一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法，其特征在于上述業(yè)務類型標識符字段值為TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)絡層的差分服務編碼點所表示的業(yè)務類型值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在媒體接入控制層標識業(yè)務類型的方法，該方法是向國際電氣與電子工程師協(xié)會的注冊機構注冊一個以太網(wǎng)類型字段，并且在上述以太網(wǎng)類型字段之后注冊一個業(yè)務類型標識符字段。上述以太網(wǎng)類型字段為2個字節(jié)，其值可以為8820。上述業(yè)務類型標識符字段為2個字節(jié)，其值為TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)絡層的差分服務編碼點所表示的業(yè)務類型值，或者開發(fā)應用業(yè)務的人員及應用業(yè)務廠商注冊的值。采用本發(fā)明使得在二層就能夠識別出以太網(wǎng)幀的業(yè)務類型，從而實現(xiàn)二層設備轉發(fā)，保證二層的服務質量。
文檔編號H04L29/06GK1816038SQ20051000497
公開日2006年8月9日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權日2005年1月31日
發(fā)明者田立剛, 考培斯基 申請人:西門子(中國)有限公司