CN1589543A

CN1589543A - 支持以太网媒体接入控制电路的方法

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Publication number: CN1589543A
Application number: CNA028230159A
Authority: CN
Inventors: 朗米·谢尔雅·冈达
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: CN100568787C; DE60238266D1; CA2461584A1; JP2005505158A; CA2461584C; US7715379B2; US20030067928A1; AU2002340023A1; US7920561B2; ATE488061T1; EP1436922B1; EP1436922A2; WO2003027807A2; US20100177775A1; WO2003027807A3; JP4192094B2; EP1436922A4

Abstract

在以太网网络中为支持以太网MAC电路提供了以太网MAC子层。根据一个实施例，提供以太网MAC子层以便处理和建立电路。MAC子层提供高层信令和路由应用的支持，以实现以太网MAC电路功能。MAC子层为WAN学习和电路建立提供中断。MAC子层还提供地址表条目扩展以允许使用节点之间的多条链路。路由应用用于管理路由信息，维护MAC到端口映射数据库并管理端口资源。信令应用用于建立和管理电路。根据不同的实施例，可在以太网网络中管理具有不同类型和属性的电路。

Description

支持以太网媒体接入控制电路的方法

相关申请

本发明就2001年9月24日提交的共同待决美国临时申请No.60/324847与本发明共同的主题，要求优先权及其利益，所述临时申请的公开内容通过引用完全结合到本文中。

发明领域

本发明一般地涉及网络交换体系结构，更具体地说，涉及在以太网配置的网络上支持电路或帧流。

发明背景

当前，大多数城域网(MAN)和广域网(WAN)基于时分多路复用(TDM)同步数字系列(SDH)或同步光网络(SONET)。在局域网(LAN)中，大多数网络基于以太网。

SDH/SONET(同步数字系列/同步光网络)标准最初设计用于语音网络。SDH是欧洲版本的标准，大致与北美开发的SONET标准相同。SDH/SONET包含面向连接的同步TDM电路交换技术。SDH/SONET配置的网络在同一时钟域运行(例如，每个网络区均可追踪到主时钟基准)。网络为每条电路分配固定的带宽时隙。SDH/SONET体系结构是基于连接的协议，因为在交换机的端口之间存在用于建立端到端路径的物理电路配置。整个SDH/SONET网络中信号的数字转换以相同速率发生，但是，任意两个信号转换之间可能存在由传输系统中时延或抖动引起的相差。

以太网最初作为数据网络开发。不同于SDH/SONET，以太网是无连接的异步载波监听带冲突检测多点接入(CSMA/CD)分组交换技术。以太网体系结构不象SDH/SONET体系结构一样依赖单个时钟域。以太网体系结构通过网络发送许多包含数据的分组。无论何时需要发送分组，发送器便会尝试发送分组。以太网体系结构也是无连接的，因为无需建立逻辑或物理电路，分组即可从网络内的一个节点传到另一节点。端到端路径是通过称为“桥接”的过程来发现的。以太网根本上是局域网(LAN)技术。

SDH/SONET网络提供了可靠、有保证的可用带宽和低抖动的连接。这些特征是语音质量网络所需要的。但是，SDH/SONET的带宽效率低，并且具有比许多其他网络体系结构更高的开销。而以太网网络正好相反，它提供了较低可靠性的尽力传送和低成本带宽连接。这些特征适用于数据质量的网络。以太网网络具有无保证的传输和低开销，并且支持比SDH/SONET较少的操作功能。在SDH/SONET中，电路一旦建立，便要为应用分配带宽，而且即使原应用未在使用所分配的带宽，该带宽也不可由任何其他应用使用。在以太网中，应用只在需要带宽发送分组时才使用带宽。

要理解本说明书中描述性实施例的操作，理解开放系统互连(OSI)网络体系结构是有用的，该体系结构将网络视为由几个分层组成。在该体系结构中，第1层是物理层，该层包含执行网络内信号传输的元素。第2层是数据链路层，该层提供的服务允许通过第1层的基础物理信道在装置之间进行直接通信。第3层是网络层，该层负责通过多个数据链路实现站点到站点的数据传送。网络层负责在网络内路由分组。第4层是传输层，该层提供无差错、有序、有保证交付的消息服务，允许在网络上的站点之间实现进程间通信。第5层是会话层，该层处理应用之间的通信建立。此层对安全应用有用。第6层是表示层，该层使用不同的本地数据表示方法，实现联网系统之间的数据共享。最后，第7层是应用层。此层提供一般的应用功能，如电子邮件、文件传送功能及诸如此类。

以太网网络目前不支持电路建立的概念。以太网网络使用桥接算法进行扩散及学习如何将以太网帧从源站转发到目的站。STP是这样一种协议，该协议中由网桥确定、建立和维护没有环路但包括链式网(数据链路层上互连的网络集)中每条可达链路的拓扑。相反，SDH/SONET在高层中利用各种路由和信令协议以及算法来进行人工或自动配置，在两个TDM端点之间建立电路。

在LAN/以太网数据联网领域中，已开发出几种用于简化网络管理的功能。这些功能中的许多功能可能对LAN环境有利，但不利于WAN环境。一种常见的功能是即插即用，即，在组件连接到系统或网络时自动配置组件。树生成协议(STP)通过只允许在两个站点之间有一条路径而断开了网络中的所有环路。这意味着所有其他链路是不工作的，从而浪费了带宽。在LAN/以太网网络中带宽也比较充足。从源站到未知目的站的以太网帧通过扩散转发，这也浪费了带宽。而且，带宽在LAN中成本相对较低、更充足。设备/链路故障的恢复时间相对较长，即，大约几秒钟。数据网中的假设是，在数据传输中，应用不像在语音网中一样对时间敏感，并且高层将通过重传来进行恢复。这意味着对于数据网而言快速恢复不是必需的。

在MAN/WAN/SDH/SONET领域，事实恰恰相反。用户需要完全控制其网络，因而想使用信令算法配置所有电路。带宽在MAN/WAN中并不充足，并且成本很高。因此，每条链路的所有带宽应尽可能充分利用。路由算法发现或学习从源站到目的站的路径。第3层路由算法比第2层以太网MAC桥接算法的扩散法具有相对更高的带宽利用效率。在SDH/SONET领域中，要求设备故障/线路恢复的恢复时间快，即少于50毫秒。在语音领域中，即SDH/SONET中，应用对时间高度敏感，因而由具有更短反应时间的更低层执行设备/线路的故障恢复。

概述

在以太网网络中需要电路建立管理。本发明旨在提供解决此需要的其他解决方案。本发明提出了支持MAC电路功能的媒体接入控制(MAC)硬件装置。所述装置包括MAC子层，其中，所述MAC子层在收到具有未知源和/或目的MAC地址的以太网帧时产生中断。它还提供了具有至少目的MAC地址字段、源MAC地址字段和帧转发端口字段的多个地址表(AT)条目。目的MAC地址字段和源MAC地址字段中至少一个用于查找以太网帧目的MAC地址和以太网帧源MAC地址中的至少一个地址，并将所述以太网帧转发到多个AT条目之一中的端口。根据本发明的一个方面，MAC子层提供硬件接口和软件接口，这些接口在至少LAN和WAN模式之一下可配置，以屏蔽、产生和处理中断，以及添加与删除AT条目。

根据本发明的一个方面，提供了一种在以太网协议网络中建立电路的方法，所述网络具有源站、目的站和至少具有两个端口的至少一个节点。所述方法包括从所述源站和所述目的站发送帧。在所述至少一个节点的至少一个端口上接收所述帧。学习与所述至少一个端口上接收的所述帧相关的端口映射的源地址。所述帧的目的地址和源地址用于找出从所述源站到所述目的站的路径。所述路径用于建立所述源站与所述目的站之间的电路。随后，沿所述电路转发多个以太网帧。

根据本发明的另一方面，学习步骤还可包括在入端口接收具有端口映射的源地址的帧时，在MAC层产生中断。处理中断，并且将给高层路由应用的请求排队。高层路由应用在映射数据库中存储所述端口映射的源地址。

根据本发明的其他方面，学习步骤包括在映射数据库中存储端口映射的源地址。所述存储步骤包括将端口映射的源地址存放在集中式数据库或分布式数据库中。

根据本发明的其他方面，高层信令应用使用高层路由应用提供的路径建立地址表条目的步骤包括添加AT条目，所述条目至少具有从所述帧和至少一个端口导出的目的MAC地址字段、源MAC地址字段及转发端口字段。此外，沿所述电路转发多个以太网帧包括通过到目的站的路由中的多个节点转发多个以太网帧。所述电路可利用节点之间的多条链路。以太网帧是组播帧，并且转发多个以太网帧包括将所述多个帧发送到具有帧匹配源地址的所有电路和具有有效电路的所有端口其中至少之一。在两个以太网LAN之间，或者在单个以太网LAN到多个以太网LAN之间提供电路，其中电路具有至少部分相同的路径。在电路建立期间也可以执行路径自动保护交换(APS)。另外，电路可自动建立，并且所述方法还包括接收基于目的MAC地址和源MAC地址中至少一个地址的隐含电路建立请求，以及利用标准接口接收显式呼叫请求。

根据本发明的另一方面，在以太网协议网络中，建立电路的方法包括提供具有源站、目的站和至少一个节点的网络，所述节点具有至少一个端口。帧从源站发送。在至少一个节点的至少一个端口上接收所述帧。学习与所述帧相关的端口映射的目的地址和源地址。存储目的地址和源地址以创建电路。存储步骤可包括在查找表、集中式数据库或分布式数据库中记录所述目的地址和源地址。

根据本发明的其他方面，学习步骤还包括提供网络的过渡段(hop)的端点上的MAC地址和端口其中至少之一。学习步骤还可包括至少提供端点MAC地址和端点端口二者。

或者，学习步骤可包括在入端口接收具有未知源地址的以太网帧时，在MAC层产生中断。高层路由应用利用所述源地址接收端口映射结构，并将所述MAC地址保存到端口映射结构中。该帧转发到目的站。发送帧可包括发送组播以太网帧，并且还包括将所述帧发送到具有匹配源地址的所有电路和具有有效电路的所有端口其中至少之一。

根据本发明的另一方面，在以太网协议网络中，使用以太网MAC电路发送帧的方法包括提供源站。除发送的帧外，源站创建具有目的MAC地址(DMA)和源MAC地址(SMA)的帧。源站将该帧转发到节点。节点识别DMA和SMA，并将该帧转发给到通过DMA识别的目的站的路由中的第二节点和目的站。将帧转发到节点可包括将帧发送到节点的端口。转发帧还可包括通过至所述目的站的路由中的多个节点进行转发。

根据本发明的另一方面，一种在网络中传输数据的以太网MAC电路，所述网络可包括源站、目的站和具有至少一个端口的至少一个节点。所述至少一个节点以通信方式链接源站与目的站。所述至少一个节点可支持用于存储与数据相关的端口映射的目的地址和源地址的存储装置。

根据本发明的其他方面，所述存储装置包括查找地址表、集中式数据库或分布式数据库。所述存储装置可存储网络过渡段的端点上的MAC地址或端口。所述存储装置也可至少存储端点MAC地址和端点端口二者。可在两个以太网LAN之间提供所述电路。

附图简述

通过以下说明和附图，可更好地理解本发明的上述特征和优点及其他特征和方面，附图中：

图1显示了根据本发明一个方面，用于电路管理的控制面体系结构；

图2是根据本发明一个实施例的建立以太网MAC电路的示意图；

图3是根据本发明另一实施例的建立多条以太网MAC电路的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的电路隧道以太网MAC链路电路建立的示意图；

图4A、4B和4C显示了根据本发明一个实施例，每个节点上用于电路隧道以太网MAC链路电路建立的地址表；

图5是根据本发明一个实施例的帧隧道以太网MAC链路电路建立的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的路径APS保护以太网MAC电路建立的示意图；以及

图7A、7B、7C、7D、7E和7F显示了根据本发明一个实施例，每个节点上用于路径APS保护以太网MAC电路建立的地址表。

详细说明

数据业务网络与语音业务网络之间的界限正变得越来越模糊。更多的语音业务应用通过数据网络传送，因此，就更需要数据网络支持语音网络功能。在数据和LAN联网方面，以太网是公知的技术。在语音和MAN/WAN联网方面，SDH/SONET是公知的技术。为了让以太网在MAN/WAN网络中可行，需要一些方法来在以太网网络上提供电路。在以太网网络上提供电路使得有可能实现单一的无缝多业务网络。电路还允许以可管理的方式控制网络。

以太网MAC(媒体接入控制)电路可定义为两个端站/节点之间的以太网帧流，这些以太网帧由它们的以太网源MAC地址(SMA)和目的MAC地址(DMA)定址。所述帧流可历经通过链路连接的几个中间站点/节点(网桥/交换机/路由器)。这些链路可以是物理和/或逻辑的以太网链路。逻辑链路示例是聚合链路。链路也可以是SDH/SONET链路。链路不受这些技术限制。以太网MAC电路可以是单向或双向、不受保护或受保护，或者具有类似于符合SDH/SONET标准的SDH/SONET电路的其他属性。电路可以以人工、半自动或自动式进行配置。

因特网MAC电路是虚拟电路。相反，SDH/SONET电路是物理点电路。物理电路具有用链路之间的节点来规定的直接连接。虚拟电路具有用链路之间的节点来规定的逻辑连接。在以太网中，本发明采用源MAC地址(SMA)、目的MAC地址(DMA)和帧转发端口的端口映射并提供逻辑连接。在SDH/SONET中，源TDM时隙和目的TDM时隙提供物理连接。

本发明提供了一种在源站和目的站之间高效建立以太网MAC电路的方法。以太网是分组交换技术并且是无连接的。SDH/SONET是电路交换和面向连接的技术。为在以太网上支持连接/电路，需要允许建立源到目的路由并在高层建立电路的技术。

信令层用于管理电路。信令应用向路由应用请求路由/路径。一旦为信令应用提供了路径，信令应用便使用该信息，将路径中的下一节点传送给信令应用，从而建立电路。此过程对路径中的所有节点重复，直至到达端节点。可采用几种连接/电路映射/信令协议技术，如多协议标记交换(MPLS)、差分服务(DiffServ)、集成服务(IntServ)和资源预留设置协议(RSVP)。

路由层用于管理路由信息。有几种路由协议技术可与本发明的方面结合使用，如路由信息协议版本1(RIP1)、路由信息协议版本2(RIP2)、开放式最短路径优先(OSPF)、中间网关路由协议(IGRP)和扩展中间网关路由协议(EIGRP)。

根据本发明的方面，路由层用于发现具有两个端站的两个端口之间的路由/路径。为建立MAC电路，要维护MAC到端口映射数据库。MAC到端口映射数据库也可由路由层维护。因此，也可扩展标准路由应用，将其用作数据库应用。大多数路由应用需要数据库功能来支持路由。可将同一数据库功能用于MAC到端口映射数据库。根据应用，MAC到端口映射数据库可以是集中式的或者分布式的，但并不仅限于集中或分布式配置。MAC到端口映射也可由单独的映射应用实现。应注意的是，路由应用数据库也可用于管理端口资源，如接口带宽、电路消耗的带宽、VPN、QoS和其他端口特性或属性。

根据本发明的方面，高层信令应用利用用户配置或路由应用提供的路径，通过将地址设置到路径上每个节点的地址表(AT)条目中而使该节点获知目的MAC地址(SMA)、源MAC地址(DMA)和转发端口，从而建立电路/连接/流。AT包含的条目含有DMA和SMA地址及通过端口映射帧转发端口。端口映射由交换机用于通过交换节点转发或中继帧。MAC地址是比特字符串，它唯一标识作为传输、如发送帧的源或目的地的一个或多个设备或接口。

当前MAC网桥IEEE 802.1D标准提供了透明桥操作的形式化描述。在LAN模式中，创建以太网MAC流，并在通过桥接建立了端站之间的路径和业务流时将其删除。标准透明LAN桥接或交换操作包括诸如学习、查找、老化和STP等功能。下面是桥接如何工作的简要说明。

学习是创建将输入帧的SMA和输入端口相关联的新地址表(AT)条目的一个过程。查找是比较输入帧的DMA以确定帧要转发到哪个输出端口的过程。老化是可在常规超时后从表中删除AT条目的过程，这样就可以删除失效的条目，并重用AT条目。

在查找过程中，如果找到DMA的AT条目，则将帧转发到该输出端口。如果输出端口与输入端口相同，则由于两个站点在同一LAN上，帧因此会被过滤掉。过滤是根据上述原因或诸如安全等一些用户定义的标准丢弃帧的过程。如果在查找过程中未找到DMA的AT条目，则会进行扩散。扩散是将未知DMA帧转发到交换机中除输入端口外的所有端口的过程。扩散的目的是帧最终到达DMA端站。这时就建立了前向业务流。目的端站的帧以相同的方式建立反向业务流，即，利用查找和学习(桥接)过程。在建立前向和反向业务流后，便建立了LAN以太网业务的双向业务流。

由于查找过程使用扩散来建立到目的端站的路径，因此，网络不能保留站点/节点之间的环路。环路导致帧复制和AT不收敛。扩散还浪费了带宽。为了从网络中删除环路，标准定义了称为生成树协议(STP)的自动环路解决方法。在高层，STP将一个节点定为根节点。从根桥节点到每个其他桥节点只存在一条有效路径。这是通过使用桥标识符、端口标识符、链路成本和路径成本来实现的。节点之间的其他链路会被禁用，因此，不能使用其带宽。禁用的链路保持在待用状态，并可在在用链路发生故障的情况下用作保护链路。从故障链路恢复到保护链路，STP的超时时间大约几秒。

通过扩散组播帧，LAN以太网桥中的组播在常规交换机中得到支持。组播帧因具有属于IEEE 8012.1D网桥标准保留的组播地址空间的目的地址来加以区别。根据该标准，以太网48比特LAN MAC地址的第一字节/八比特组的第一比特设为1。源地址始终为单播地址。通过将组播地址注册协议GARP组播注册协议(GMRP)标准化而对IEEE 802.1D MAC网桥标准作了修订，以提供更有效的支持组播的方式。通用属性注册协议(GAPP)也是标准协议。要接收特殊组播地址的站点必须在LAN上注册此声明。交换机和网桥接收此声明，并将它们设置为将具有该注册组播地址的任何组播转发到接收该声明的端口。交换机又通过发出另一声明来传播所有注册的组播地址。结果是组播帧只转发到需要它们的端口，而不是象使用常规交换机一样被扩散。

通过在网络中禁用桥接并人工配置网桥，可断开环路和建立路径。为防止该管理过程烦琐，易出错及只要配置更改便需人工维护，已将该过程自动化了，并且网桥标准最终演变为提供供应商之间的互操作。

在当前WAN环境中，由于一些假设和上述特征，以及由最终用户配置的WAN风格，当前的LAN MAC网桥IEEE 802.1D标准无法用于建立以太网MAC电路。要注意的是本发明的方面并不排除在网络中LAN模式和WAN模式MAC电路的并存。这将称为双模式(LAN和WAN)。

下面是本发明有关以太网MAC电路如何建立和起作用的方面的说明。在端口上接收具有未知目的和/或源MAC地址的以太网帧(即，以太网数据的数据链路层封装-第2层)时，路由层(网络层-第3层)用于学习目的、源MAC地址和接收该以太网帧的端口，以便得到MAC到端口映射并将该映射存储在映射数据库中，这称为WAN学习。

为在具有如上所述以太网MAC电路的交换机上支持SDH/SONET端口，假定在以太网MAP映射中存在SDH/SONET端口和TDM时隙。对于SDH/SONET端口，在硬件或软件中定义TDM端口和时隙到某个唯一MAC地址的映射。这些MAC地址随后用于MAC电路。还假定SDH/SONET分组通过封装、隧道或转换而变换为以太网帧。

在人工配置的情况下，可通过提供端点上的MAC地址和/或端口(包括以太网和SDH/SONET的)和路径上要连接的每个节点的端口，就可以建立电路。这种情况下，用户或诸如配置管理器等高层应用提供到信令应用的完整路径。操作员使用高层管理应用，事先人工配置电路的端到端逐跳路径，该路径通过使用配置管理器应用存放到配置数据库中。

在半自动配置情况下，可通过只提供两个端点MAC地址和/或端口来建立电路。这种情况下，路由应用提供到信令应用的路径的剩余部分，信令应用随后建立电路。

在自动化配置的情况下，当在入端口上收到以太网帧时，如果不存在对应DMA和SMA的AT条目，则MAC层产生中断。中断处理器处理中断，并将给高层的电路呼叫建立请求排队。高层信令应用向路由应用请求路由/路径，利用源和目的MAC地址(SMA和DMA)以找出两个端点之间的路由。给定路由，信令应用随后就可以建立电路。也可将使用诸如光网络互联论坛(OIF)用户网络接口(UNI)1.0信令规范等标准的显示呼叫建立用于配置自动电路。

应注意的是本发明可支持上述配置方法的任意组合。也就是说，电路通道可作为一系列人工、半自动或自动配置的路径提供。另外，对同时使用LAN模式(LAN学习和STP)与WAN模式(WAN学习、路由和电路建立)上不存在限制。

电路存在几种状态。管理状态“启用(up)”指电路已配置为“启用”状态。在“启用”状态，电路已完全建立，所有需要的资源已分配，并且业务可以流过。管理状态“停用(down)”指电路已配置为“停用”状态。在“停用”状态，电路已配置，但已取消资源分配，且无业务流过。电路可设为禁用状态。在禁用状态，电路已配置，并且所有需要的资源已分配，但无业务流过。

电路也可配置为不同的保护模式。保护模式可配置为包括链路恢复、路径恢复和重新选路。根据WAN模式和保护模式配置，电路提供适当的恢复响应。电路也可具有其他属性，如成本、带宽要求、VPN、QoS要求及诸如此类。

WAN模式可配置为“关闭”、“开启”、“人工”、“半自动”或“自动”状态。在“关闭”状态，建立未配置MAC电路。在“开启”状态和“人工”或“半自动”状态，建立配置电路。在“自动”状态，当收到未知MAC地址时，通过学习获知SMA。学习过程触发信令，以便建立电路。如果目的端也知道了DMA，则路由确定两个站点之间的路径，以建立电路。

电路建立可以拆除以释放它们耗用的资源。在人工配置和半自动电路的情况下，可取消电路配置。在自动配置电路的情况下，当电路的源端口或目的端端口检测到链路故障时，可拆除电路。自动配置电路也可因老化而被释放。在WAN模式，老化超时比LAN模式的老化超时较长。拆除过程是电路建立过程的逆过程。与电路相关的地址表条目会失效。带宽和其他资源会被释放，并且与电路相关的任何其他计费和统计记帐可结束。与电路建立相同，电路拆除可逐跳实现。

图1到图7F的所有图中，类似的部分用类似的标号表示，这些图显示了根据本发明，在以太网配置的网络上支持电路或帧流的示范实施例。虽然本发明将参照图中所示的示例实施例进行描述，但应理解许多替代形式可实现本发明。另外，本领域的普通技术人员还会理解在仍符合本发明精神和范围的情况下改变所述公开实施例的参数，如大小、形状、或者单元或材料的类型的不同方式。

对于支持以太网MAC电路的以太网MAC硬件，以太网MAC硬件必须支持可配置选项以便启用/禁用STP；启用/禁用学习；启用/禁用扩散；启用/禁用老化；并且允许添加和删除AT条目。应注意，这些选项大多数在现有硬件组件中是可配置的。否则，MAC硬件必须加以扩展以实现软件接口来支持这些操作。

根据本发明的方面，在WAN模式中，以太网WAC硬件扩展为在AT中查找有关DMA和/或SMA失败时提供产生中断的支持。此中断是可屏蔽的。在查找失败时，MAC硬件仍在对应寄存器中存放帧的SMA和DMA。标准以太网AT条目有几个字段，如MAC地址字段、帧转发端口字段、老化字段等。在常规以太网协议中，MAC地址字段用接收帧的源MAC地址装入，并且转发端口字段用接收帧的端口装入。为支持MAC电路，如本发明所定义的一样，硬件AT还扩展为维护DMA和SMA到帧转发端口的映射。DMA从接收帧的目的MAC地址字段装入，SMA从接收帧的源MAC地址字段装入，并且端口用接收帧的端口装入。为便于理解此说明，在MAC地址具有以字符“W”、即通配符表示的值时，不需要SMA并可在搜索匹配过程中忽略。

在完全电路控制的WAN网络中，可假定为所有需要彼此通信的端站定义电路。这种情况下，可按如下方式支持组播业务。在收到组播帧时，将组播帧转发到MAC地址表中源地址字段与以太网帧的源地址字段相匹配的所有端口。地址表的目的地址被忽略。在地址表条目具有的源地址字段值为通配符“W”的情况下，还将帧转发到该端口。另一种方法可包括将组播以太网帧转发到所有有效电路通过的端口。

也可以通过在MAC子层扩展GMRP应用支持以便调用高层，从而实现电路自动创建以支持组播业务流。该过程类似于支持单播电路，但中断是在MAC子层由GMRP应用触发的，且提供给上层的帧目的地址为组播地址。更高的信令和路由层可扩展为支持组播电路。

图1显示了根据本发明方面的控制面体系结构。有三个交换节点：节点A 110、节点B 120和节点C 130。三个节点110、120和130通过物理媒体146和156相连。节点A 110具有第一信令应用112，节点B 120具有第二信令应用122，以及节点C 130具有第三信令应用132。每个信令应用112、122和132管理网络中的电路。信令应用112、122和132与对应的第一路由应用114、第二路由应用124和第三路由应用134接口。路由应用114、124和134管理网络的路由拓扑。信令应用112、122和132以及路由应用114、124和134均与第一操作系统116、第二操作系统126和第三操作系统136之一接口。除管理软件资源外，操作系统116、126和136管理第一硬件资源118、第二硬件资源128和第三硬件资源138。信令应用112、122和132通过使用由箭头142和箭头152表示的信令协议互相通信。路由应用114、124和134通过使用由箭头144和箭头154表示的路由协议互相通信。

在WAN模式MAC电路建立中，禁用STP和扩散操作。从源到目的地的路径可人工配置，或者使用标准WAN路由协议、如OSPF(IETF RFC2328)自动确定。标准WAN路由协议已扩展为支持MAC到端口映射以及端口属性和资源管理。一旦确定了路径，诸如MPLS(IETF RFC3031)等标准信令协议通过使用MAC芯片提供的软件接口在地址表中添加静态条目，将端口映射条目的这些MAC地址显式地放置到MAC硬件中，从而允许路径上的站点/节点知道SMA和DMA。上层还考虑了对虚拟专用网(VPN)功能的支持，该功能类似于802.1Q标准中的虚拟LAN(VLAN)功能。上层还提供路径层保护。

图2显示了数据平面中以太网MAC电路的建立。图形显示了源站S 2800与目的站D 2900之间MAC电路21000的建立。电路21000通过三个交换节点，即节点A 2100、节点B 2200和节点C 2300路由，这些节点通过物理媒体2400和2500相连。源站S 2800在第一以太网段2600上，并具有MAC地址SMA 2802。目的站D 2900在第二以太网段2700上，并具有MAC地址DMA 2902。第一以太网段2600连接到入端口AI 2116上的节点A 2100。节点A 2100的出端口AE 2118连接到节点B 2200的入端口BI 2216。节点B 2200的出端口BE 2218连接到在入端口CI 2316上的节点C 2300。节点C 2300上的出端口CE 2318连接到第二以太网段2700。

在图2中，每个交换节点2100、2200和2300维护一个地址表(AT)。第一地址表2102配置在节点A 2100中，第二地址表2202配置在节点B 2200中，并且第三地址表23021配置在节点C 2300中。每个地址表2102、2202和2302均维护AT条目。每个AT条目包含三个字段：帧的目的MAC地址、帧的源MAC地址和帧转发端口。应注意，实际硬件中还有几个额外字段，如老化字段等，这些字段在此处未显示是为了使说明更简洁清晰。这些字段与电路建立不直接相关。

第一地址表2102包含两个AT条目。第一AT条目包含第一字段值SMA 2104、第二字段值W 2108和第三字段值AI端口ID 2110。第二AT条目包含第一字段值DMA 2106、第二字段值SMA 2112和第三字段值AE端口ID 2114。第二地址表2202包含两个AT条目。第一AT条目包含第一字段值SMA 2212、第二字段值DMA 2208和第三字段值BI端口ID 2210。第二条目包含第一字段值DMA 2206、第二字段值SMA 2212和第三字段值BE端口ID 2214。第三地址表2302包含两个AT条目。第一AT条目包含第一字段值SMA 2304、第二字段值DMA 2308和第三字段CI端口ID 2310。第二AT条目包含第一字段值DMA 2306、第二字段值W 2312和第三字段值CE端口ID 2314。

高层信令应用112、122和132维护建立的电路21000、当前状态和为电路21000分配的资源，如内存、带宽等。高层路由应用114、124和134维护路由拓扑数据库。路由应用114、124和134还在映射数据库中维护源站S MAC地址SMA 2802和目的站D MAC地址DMA 2902与端口AI 2116和端口CE 2318的关联。如下面段落中所述，此配置允许在SMA 2802与DMA 2902之间自动创建MAC电路21000。

在图2中，在收到由源站S 2800发往目的站D 2900的帧时，该帧具有目的MAC地址DMA 2902和源MAC地址SMA 2802。该帧可从图中标为源站的站点D 2900发起，并传送到第一示例的源站，即现在的目的站S 2800。在沿相反方向遍历以到达目的站S 2800时，帧具有等于SMA 2802的目的地址和等于DMA 2902的源地址。在收到具有未知MAC地址的帧时，节点A 2100或节点C 2300启动WAN学习操作。如果路由应用具有MAC地址2802和2902两者的端口映射，则它确定用于连接源站S 2800和目的站D 2900的路径。一旦确定了路径，信令应用便在路径上的每个节点发起电路建立请求。在所示示例中，节点A 2100、B 2200和C 2300接收电路建立请求。在每个这些节点上，信令应用创建相应的AT条目。在节点A 2100上，信令在AT 2102中设置AT条目，该条目包含了目的地址SMA 2104、源地址W 2108和转发端口ID AI2110。同样地，在AT 2102中设置包含值DMA 2106、SMA 2112和AE 2114的条目。在节点B 2200上，信令在AT 2202中设置包含了SMA 2204、DMA 2208、BI 2210、DMA 2206、SMA 2212和BE 2214的条目。在节点C 2300上，信令在AT 2303中设置包含了SMA 2304、DMA 2308、CI 2310、DMA2306、W 2312和CE 2314的条目。

一旦所有节点知道了在源站S 2800与目的站D 2900之间发送帧的路径，MAC电路21000便已建立并且MAC帧流可以开始。在前向方向中，当站点S 2800发送定址到站点D 2900的分组时，它创建以DMA 2902为目的地址和以SMA 2802为源地址的帧。在此分组到达节点A 2100端口AI 2116时，交换机为匹配条目而在2102中执行目的地址和源地址的查找。具有DMA 2106和SMA 2112的条目匹配，且转发端口ID为AE 2114。这使交换机/节点将帧转发到端口AE 2118。随后，帧到达节点B 2200端口BI 2216。在交换机/节点B 2200检测到帧时，它匹配具有DMA 2206和SMA 2212的条目，这通知它将帧转发到端口ID BE 2214。这使交换机/节点将帧转发到端口BE2218。帧从该处到达节点C 2300端口CI 2316。在交换机/节点C 2300检测到帧时，它匹配具有DMA 2306和W 2312的条目。在交换机/节点C 2300检测到帧时，它匹配具有DMA 2306和W 2312的条目，这将通知它将帧转发到端口ID CE 2314。这使交换机/节点将帧转发到端口CE 2318，帧从该端口可以到达目的站D 2900，该站点由于具有目的地址DMA 2902而将接收该帧。

在反向路径中，站点D 2900发送定址到站点S 2800的分组时，站点D创建以SMA 2800作为目的地址和以DMA 2900作为源地址的帧。在此分组到达交换机/节点C 2300端口CE 2318时，具有SMA2304和DMA 2308的条目匹配，这指示帧应转发到CI 2310。这使得交换机将帧转发到端口CI 2316。随后，帧到达节点B 2200端口BE2218。在交换机/节点B 2200检测到帧时，它匹配具有SMA 2204和DMA 2208的条目，这指示帧应转发到BI 2210。这使得交换机将帧转发到端口BI 2216。从该处，帧到达节点A 2100端口AE 2118。在交换机/节点A 2100检测到帧时，它匹配具有SMA 2104和DMA 2108的条目，且这指示帧应转发到AI 2110。这使得交换机将帧转发到端口AI 2116，从该端口它可以到达站点S 2800，该站点由于具有目的地址DMA 2802而将接收该帧。

在人工/静态配置MAC电路21000时，高层配置应用通过终端用户配置提供站点S SMA 2802、站点D DMA 2902和从一个端站S2800到另一端站D 2900的完整路径(从节点A 2100端口AI 2116到节点A 2100端口AE 2118，到节点B 2200端口BI 2216，到节点B 2200端口BE 2218，到节点C 2300端口CI 2316，到节点C 2300端口CE 2318)。这种情况下，具有站点S 2800源端点的节点A 2100上的信令应用112获得配置，并为电路21000保留本地所需的资源，如内存、带宽等。节点A 2100此时也可通过将由第一DMA 2106、第二SMA 2112和AE端口ID 2114构成的前向路径AT条目添加到MAC硬件AT 2102中来配置地址表。这也可以在完整路径的资源已建立后再完成。一旦分配本地资源后，信令应用112便将电路建立请求发送到路径中的下一节点，即节点B 2200。该过程继续，直至目的端站D 2900。在节点B 2200上，会添加第三DMA 2206、第四SMA 2212和AE端口ID 2214的前向路径AT条目。在节点C 2300上，会添加第五DMA 2306、第六SMA 2312和CE端口ID 2314的前向路径AT条目。在每个节点2100、2200和2300上，还会添加第一SMA 2104、第二DMA 2108、AI端口ID 2110、第三SMA 2204、第四DMA 2208、BI端口ID 2210、第五SMA 2304、第六DMA 2308及CI端口ID 2310的反向路径AT条目。在单向电路的情况下，只添加前向路径条目。对于双向电路，会添加前向和反向路径AT条目。人工配置的电路配置可通过设计存储在源节点2100上。实际上，本发明对配置存储位置没有任何限制。就人工/静态配置的电路而言，在电路通道上发生故障时，没有为恢复而重选电路路由。路径恢复在本文后面描述。可采用诸如链路聚合或APS等链路故障恢复技术进行静态/人工电路的本地恢复。

下面的说明描述了自动建立WAN以太网MAC电路的一个示范方法。在启用WAN模式的情况下，可以通过基于每个节点、每个端口或每个MAC地址模式设置的配置确定何时自动建立电路。MAC模式超越端口模式，而端口模式又超越节点模式。本领域的普通技术人员会理解本发明并不限于这些条件，并且可以利用其他配置选择。为防止“人工”与“自动”模式之间的冲突，示例设计允许“人工”配置超越“自动”模式。要再次说明的是本发明并不限于此选择，而是可使用任一其他方法解决此类冲突。

在WAN学习中，在节点A 2100上从源站S 2800收到以太网帧，且其DMA查找失败时，会对高层MAC客户应用产生中断。高层中断处理随后调用路由应用114，该应用使用站点S 2800 MAC地址SMA 2802对应AI端口2116的条目，更新映射数据库，并且还产生路由映射数据库更新144。然后，所述方法调用信令应用112以尝试建立电路。信令应用112从路由应用114请求从源站S SMA 2802到目的站D DMA 2902的可用路径。如果找到路径，则信令应用112继续建立电路21000，过程与人工情况下所述过程相同。如果未找到路径，则信令应用112返回错误。错误发生时，信令可继续尝试，直至通过学习获知站点D DMA 2902和站点S SMA 2802，并找到路径。可设置重试限制以防止尝试次数过多。

为在LAN和WAN两种模式下进行学习，假定了端站可以“交谈”，这样，可知道MAC地址。否则将不知道端站的存在。大多数端站在启动时由于管理或配置原因而发送以太网帧。如果端站在启动时不发送帧，则交换机可配置为人工创建电路，或者端站可配置为通过诸如IP层BOOTP、ARP或RARP请求等高层操作来发送以太网帧。

应注意的是此处所做的假定是，拓扑中的端站是相对静止的，以防止学习的过多开销。这与LAN模式中为学习所做的假定是相同的。如果这不是所需的假定，则可优化算法以便仅在每第n次看到它时进行学习，或在每第n个帧进行学习。所有这些优化具有其他影响，如在每第n个帧学习的情况下，如果站点在每第n个帧的时间间隔发送帧，则永远无法通过学习知道它。这种优化还将使学习时间更长。同样，应注意本发明并不限于这些优化。也可使用其他优化均衡高层上的负载。

半自动WAN模式电路以类似于自动建立WAN模式电路的方式建立，但SMA和DMA由配置提供。两个端点保持固定，但用于连接两个端点的电路通道根据路由应用提供的路由自动建立。

图3说明多条以太网MAC电路建立。三条MAC电路，即第一电路3900、第二电路3902和第三电路3904从源站S 3400延伸到第一目的站D1 3500、第二目的站D2 3600和第三目的站D3 3700。第一电路3900通过交换节点A 3100入端口AI 3129路由到出端口AE33134。第二电路3902通过交换节点A 3100入端口AI 3129路由到出端口AE2 3132，路由到交换节点B 3200入端口BI2 3232，路由到出端口BE2 3234。第三电路3904通过交换节点A 3100入端口AI 3129路由到出端口AE1 3130，到交换节点B 3200入端口BI1 3229，到出端口BE1 3230，到交换节点C 3300入端口CI 3316，并且到出端口CE 3318。源站S 3400在以太网段3800上；目的站D1 3500在以太网段3802上；目的站D2 3600在以太网段3804上；并且目的站D3 3700在以太网段3806上。以太网段3800连接到节点A 3100入端口AI3134。节点A 3100出端口AE1 3130沿段3801连接到节点B 3200端口BI1 3229；并且节点A 3100出端口AE2 3132沿段3803连接到节点B 3200入端口BI2 3232。以太网段3804连接到节点B 3200出端口BE2 3234。节点B 3200出端口BE1 3230沿段3805连接到节点C 3300入端口CI 3316。以太网段3806连接到节点C 3300出端口CE3318。

每个节点A 3100、B 3200和C 3300维护一个地址表，地址表以包含AT条目的第一AT 3103、第二AT 3202和第三AT 3302的形式存在。每个AT条目具有三个字段：目的MAC地址、源MAC地址和转发匹配帧的转发端口ID。目的MAC地址为S 3104、D1 3310、D2 3116、D3 3122、S 3204、D2 3210、S 3216、D3 3222、S 3304和D3 3310。源MAC地址为W 3106、W3112、S3118、S3124、D2 3206、W 3212、D3 3218、S 3224、D3 3306和W 3312。端口ID为AI端口ID 3108、AE3端口ID 3114、AE2端口ID 3120、AE1端口ID 3128、BI2端口ID 3208、BE2端口ID 3214、BI1端口ID 3220、BE1端口ID3228、CI端口ID 3308和CE端口ID 3314。

在图3中，在一个源站S 3400和三个目的站(即第一站点D13500、第二站点D2 3600和第三站点D3 3700)之间建立了三条电路。这些电路中的每个电路显示了递增功能。电路的建立过程与图2基本电路情况中的所述过程相同。帧流动的方式也与图2所示的方式相同。电路3900使用从节点A 3100端口AI 3129到端口AE3 3134的路径，连接到站点S 34000和站点D1 3500。电路3900通过节点A 3100地址表3102中的条目建立。此电路的相关条目具有值S 3104、W 3106和AI 3108及D1 3110、W 3112和AE3 3114。电路3902使用从节点A 3100端口AI 3129到端口AE2 3132及从节点B 3200端口BI2 3232到端口BE2 3234的路径将站点S 3400连接到站点D23600。节点A 3100上的电路3902建立了具有值S 3104、W 3106和AI 3108及D2 3116、S 3118和AE2 3120的对应的AT 3102条目。节点B 3200上的电路3902建立了具有值S 3204、D2 3206和BI2 3208及D2 3210、W 3212和BE2 3214的对应的AT 3202条目。电路3904使用从节点A 3100端口AI 3129到端口AE1 3130，从节点B 3200端口BI1 3229到端口BE1 3230及节点C 3300端口CI 3316到端口CE3318的路径，将站点S 3400连接到站点D3 3700。节点A 3100上的电路3904建立了具有值S 3104、W 3106和AI 3108及D3 3122、S 3124和AE1 3128的对应的AT 3102条目。节点B 3200上的电路3904建立了具有值S 3216、D3 3218和BI1 3220及D3 3222、S 3224和BE13228的对应的AT 3202条目。节点C 3300上的电路3904建立了具有值S 3304、D3 3306和CI 3308及D3 3310、W 3312和CE 3314的对应的AT 3302条目。

上述部分描述了在SMA与DMA端点之间建立电路的基本电路建立过程。为优化和方便起见，最好可根据源端口端点和目的端口端点建立电路。这使得有可能不必创建各条MAC电路。通常，需要在MAN/WAN网络上提供用于连接两个独立LAN网络的透明LAN网桥。这种情况下，由于所有MAC业务从一个端口传送到另一端口，因此，可采用一些优化来减少计算和资源开销。这些优化有时亦称为以太网专用线路或透明LAN网桥。由于MAN/WAN电路看上去象到终端用户的以太网链路，因此，此电路类型称为MAC链路电路。与基本MAC电路一样，链路电路可根据配置以“人工”、“半自动”或“自动”方式建立。为支持“自动”模式下的功能，源端口可能也需要具有指示它是隧道端口的配置，这样，在源端口上接收的所有帧可通过链路电路发送，而不是尝试为每个源和目的MAC地址对创建电路。目的端口可以配置，或者可以通过发现第一以太网帧DMA的目的端口而自动建立。

下面描述了实现以太网MAC链路电路的两种方案。第一种方案涉及一种方法，这种方法将具有配置的或计算的路径的源和目的端口端点用于建立通过网络的一条链路电路。随后，使用链路电路建立建立所有其他SMA和DMA基本MAC电路。这在概念上等同于以隧道方式开通许多基本MAC电路，并且将称为电路隧道方法。

第二种方案涉及端口端点的SMA和DMA及用于建立通过网络的一条链路电路的配置或计算的路径。MAC端口硬件可扩展为提供通过以太网发送以太网帧的新支持。MAC硬件需要维护目的端点端口的MAC地址DMA。这在电路建立时配置。在此配置下，当电路的端口端点收到帧时，会以上述配置的DMA为目的地址和接收端口MAC地址SMA为源地址将该帧封装成以太网帧。随后使用SMA和DMA MAC电路使该以太网帧在链路电路上穿过。这种方法称为帧隧道方法。

两种实现可在同一网络中共存。只有链路电路调用路由功能来获得路径，并调用信令来建立电路。所有隧道电路改为通过同一路径传播。因此，路由开销更少。在电路隧道方法中，每个隧道MAC电路占用AT中的一个条目，并且每个隧道MAC电路建立需要一定的电路建立开销。链路电路维护全部电路通路上的所有MAC地址及其目的端口的列表，并建立路径上所有隧道基本电路的AT条目。消息传递在沿电路通道的所有节点/站点上的信令应用实例之间进行。其优点在于，它不需要对标准MAC硬件做任何变更。可单独控制各个基本电路。

在帧隧道方法中，MAC硬件扩展为支持在因特网帧内发送以太网帧。这种方法后向不兼容并且是专用的，这是因为要在以太网帧内封装以太网帧，用于封装的以太网帧的长度必须大于要被封装的以太网帧的最大长度，否则它需要分段。分段代价在开销和性能方面较高。当前以太网成帧技术不支持分段。扩展MAC硬件以支持更大的以太网帧相对容易实现，但不是标准。电路通道上的所有端口可能必须设置成帧隧道模式。

帧隧道方法只消耗两个AT条目，而不是每开通一个基本MAC电路就消耗两个AT条目。AT硬件支持成本可能很高。由于封装原因，失去了对基本MAC电路的单独控制。这种方法只具有一条电路建立开销，并且没有其他信令间消息开销。

在电路隧道方法中，系统结构允许电路端点为交换节点上的入或出端口。系统结构还支持通过同一端口路由的基本电路和电路隧道链路电路。必需可配置选项来指明基本电路是否应使用链路电路。这种选项例如用于两个端口之间建立了子速率电路隧道链路电路并且在这两个端口之间存在可用带宽，用于路由未隧道化的其他基本电路。

如果电路已配置为使用链路电路，则它将只能在链路电路端点进入和离开链路电路。换言之，无法在路径上任意点从链路电路中上下电路。

图4、4A、4B和4C显示了电路隧道链路电路建立。提供了电路隧道链路电路4700，其第一端点为节点A 4100入端口AI 4104，第二端点为节点C 4300入端口CI 4304。各个隧道电路分开至各个端口。第一电路部分4702建立在节点C 4300入端口CI 4304到出端口CE1 4306之间。第二电路部分4704建立在节点C 4300入端口CI 4304到出端口CE2 4308之间。第三电路部分4706建立在节点C 4300入端口CI 4304到出端口CE3 4310之间。第一源站S1 440、第二源站S2 4404和第三源站S3 4408在以太网段4600上。第一目的站D1 4500在以太网段4602上。第二目的站D2 4504在以太网段4604上。第三目的站D3 4508在以太网段4606上。以太网段4600连接到节点A4100入端口4104。以太网段4602连接到节点C 4300出端口CE14306。以太网段4604连接到节点C 4300出端口CE2 4308。以太网段4606连接到节点C 4300出端口CE2 4310。节点A 4100出端口AE4106经段4601连接到节点B 4200入端口BI 4204。节点B 4200出端口BE 4206经段4603连接到节点C 4300入端口CI 4304。每个节点4100、4200和4300维护以第一AT 4102、第二AT 4202和第三AT4302形式存在的地址表。

图4还显示了三个源站与三个目的站之间的电路隧道链路电路建立，三个源站为第一源站S1 4400、第二源站S2 4404和第三源站S3 4408，三个目的站为第一目的站D1 4500、第二目的站D2 4504和第三目的站D3 4508。电路的建立过程与就图2基本电路情况所述的过程相同。帧流动方式也与图2所示方式相同。链路电路4700承载从端点节点A 4100端口AI 4104到节点C 4300端口CI 4304的三个独立基本电路。从此端点开始，各电路段，即段4702、段4704和段4706继续到最终目的地的不同端点。站点S1 4400通过使用从节点A 4100端口AI 4104到端口AE 4106，从节点B 4200端口BI 4204到端口BE 4206，及从节点C 4300端口CI 4304到端口CE1 4306的路径的隧道电路连接到站点D14500。节点A 4100上的链路电路4700建立了具有值S1 4110、W 4112和AI 4114及D1 4120、W 4122和AE4124的对应的AT 4102条目。节点B 4200上的链路电路4700建立了具有值S1 4210、W 4212和BI 4214及D1 4220、W 4222和BE 4224的对应的AT 4202条目。节点C 4300上的电路段4702建立了具有值S1 4310、W 4312和CI 4314及D1 4320、W 4322和CE1 4324的对应的AT 4302条目。站点S2 4404通过使用从节点A 4100端口AI4104到端口AE 4106，从节点B 4200端口BI 4204到端口BE 4206及从节点C 4300端口CI 4304到端口CE2 4308的路径的隧道电路连接到站点D2 4504。节点A 4100上的链路电路4700建立了具有值S24130、W 4132和AI 4134及D2 4140、W 4142和AE 4144的对应的AT 4102条目。节点B 4200上的链路电路4700建立了具有值S24230、W 4232和BI 4234及D2 4240、W 4242和BE 4244的对应的AT 4202条目。节点C 4300上的电路段4704建立了具有值S2 4330、W 4332和CI 4334及D2 4340、W 4342和CE2 4344的对应的AT 4302条目。站点S3 4408通过使用从节点A 4100端口AI 4104到端口AE4106，从节点B 4200端口BI 4204到端口BE 4206及从节点C 4300端口CI 4304到端口CE3 4310的路径的隧道电路连接到站点D34508。节点A 4100上的链路电路4700建立了具有值S3 4150、W 4152和AI 4154及D3 4160、W 4162和AE 4164的对应的AT 4102条目。节点B 4200上的链路电路4700建立了具有值S2 4250、W 4252和BI4254及D3 4260、W 4262和BE 4264的对应的AT 4202条目。节点C 4300上的电路段4706建立了具有值S3 4350、W 4352和CI 4354及D3 4360、W 4362和CE3 4364的对应的AT 4302条目。

图5显示了帧隧道链路电路建立。它显示了帧隧道链路电路5700，该电路的一个端点为节点A 5100端口AI 5116，另一个端点为节点C 5300端口CE 5318。第二源站S1 5400、第二源站S2 5404和第三源站S3 5408在以太网段5600上。第一目的站D1 5500、第二目的站D2 5504和第三目的站D3 5508在以太网段5602上。节点A 5100出端口AE 5118经段5601连接到节点B 5200入端口BI 5216。节点B 5200出端口BE 5218经段5603连接到节点C 5300入端口CI5316。节点A 5100入端口5116具有MAC地址S4 5120。节点C 5300出端口CE 5318具有MAC地址D4 5320。

每个节点A 5100、节点B 5200和节点C 5300维护以第一AT5102、第二AT 5202和第三AT 5302形式存在的包含AT条目的地址表。每个AT条目具有三个字段：DMA、SMA和匹配帧转发端口ID。目的MAC地址为S4 5104、D4 5110、S4 5204、D4 5210、S4 5304和D4 5310。源MAC地址为W 5106、W5112、W 5206、W 5212、W 5306和W 5312。端口ID为AI端口ID 5108、AE端口ID 5114、BI端口ID 5208、BE端口ID 5214、CI端口ID 5308和CE端口ID5314。要注意的是在这种情况下，链路电路的入和出端口的MAC地址用于构建电路。

图5显示了三个源站与三个目的站之间的帧隧道链路电路建立，三个源站即第一源站S1 5400、第二源站S2 5404和第三源站S3 5408，三个目的站即第一目的站D1 5502、第二目的站D2 5504和第三目的站D3 5508。电路的建立过程与就图2基本电路情况所述的过程相同。帧流动方式也与图2所示方式相同。链路电路5700承载从端点节点A 5100端口AI 5116到节点C 5300端口CE 5318的三个独立基本电路。站点S1 5400通过使用从节点A 5100端口AI 5116到端口AE5118，从节点B 5200端口BI 5216到端口BE 5218，以及从节点C 5300端口CI 5216到端口CE 5318的路径的隧道电路连接到站点D1 5500。节点A 5100上的链路电路5700建立了具有值S4 5104、W 5106和AI5108及D4 5110、W 5112和AE 5114的对应的AT 5102条目。节点B 5200上的链路电路5700建立了具有值S4 5204、W 5206和BI 5208及D4 5210、W 5212和BE 5214的对应的AT 5202条目。节点C 5300上的链路电路5700建立了具有值S4 5304、W 5306和CI 5308及D45310、W 5312和CE 5314的对应的AT 5302条目。

图6显示了路径自动保护交换(APS)受保护的以太网MAC电路建立。在SDH中，相似类型的电路也称为SNC-P电路。在SDH/SONET中，类似的电路称为不同路由电路。图6显示了在端点节点A 6100端口A1 6104与节点D 6400端口DE 6408之间的工作电路61002和保护电路61004。配置表明工作站电路61002是有效的。这是通过以实线表示的在节点A 6100端口AI 6104与端口AE1 6106之间的连接61002A和在节点D 6400端口DI1 6404与端口DE 6408之间的连接61002B来显示的。配置以虚线显示在节点A 6100端口AI 6104与端口AE2 6108之间的保护连接61004A和在节点D 6400DI2 6406与端口DE 6408之间的连接61004B。站点S 6700在以太网段6900上。站点D 6800在以太网段6902上。以太网段6900连接到节点A 6100端口AI 6104。以太网段6902连接到节点D 6400端口DE 6408。节点A 6100端口AE1 6106经段6901连接到节点B 6200端口BI 6204。节点B 6200端口BE 6206经段6903连接到节点C 6300端口CI 6304。节点C 6300端口CE 6306经段6905连接到节点D 6400端口DI1 6404。节点A 6100端口AE2 6108经段6907连接到节点F6600端口FI 6604。节点F 6600端口FE 6606经段6909连接到节点E 6500端口EI 6504。节点E 6500端口EE 6506经段6911连接到节点D 6400端口DI2 6406。每个节点A 6100、B 6200、C 6300、D 6400、E 6500和F 6600维护一个地址表ATA 6102、ATB 6202、ATC 6302、ATD 6402、ATE 6502和ATF 6602，这些地址表在图7A、7B、7C、7D、7E和7F中有更详细的描述。每个AT条目具有三个字段：目的MAC地址、源MAC地址和匹配帧转发端口ID。

图6进一步说明了源站S 6700与目的站D 6800之间的一个路径APS保护电路建立。图7A、7B、7C、7D、7E和7F显示了所有节点的地址表。工作和保护电路的建立过程与就图2中基本电路情况所述的过程相同。帧流动方式也与图2所示的方式相同。工作电路61002使用从节点A 6100端口AI 6104到端口AE1 6106，从节点B6200端口BI 6204到端口BE 6206，从节点C 6300端口CI 6304到端口CE 6306，以及从节点D 6400端口DI1 6404到端口DE 6408的路径，将站点S 6700连接到站点D 6800。节点A 6100上的工作电路61002建立了具有值S 7102、W 7104和AI 7106及D 7108、S 7110和AE1 7112的对应的ATA 6102条目。节点B 6200上的工作电路61002建立了具有值S 7202、D 7204和BI 7206及D 7208、S 7210和BE 7212的对应的ATB 6202条目。节点C 6300上的工作电路61002建立了具有值S 7302、D 7304和CI 7306及D 7308、S 7310和C 7312的对应的ATC 6302条目。节点D 6400上的工作电路61002建立了具有值S 7402、D 7404和DI1 7406及D 7414、S 7416和DE 7418的对应的ATD 6402条目。保护电路61004使用从节点A 6100端口AI6104到端口AE2 6108，从节点F 6600端口FI 6604到端口FE 6606，从节点E 6500端口EI 6304到端口EE 6506，以及从节点D 6400端口DI2 6406到端口DE 6408的路径，将站点S 6700连接到站点D6800。节点A 6100上的保护电路61004建立了具有值S 7102、W 7104和AI 7106及D 7114、S 7116和AE2 7118的对应的ATA 6202条目(注意此条目以斜体表示，表明它只在启用保护时才存在)。节点F6600上的保护电路61004建立了具有值S 7602、D 7604和FI 7606及D 7114、S 7610和FE 7612的对应的ATF 6602条目。节点E 6500上的保护电路61004建立了具有值S 7502、D 7504和EI 7506及D7508、S 7510和EE 7512的对应的ATE 6502条目。节点D 6400上的保护电路61002建立了具有值S 7408、D 7410和DI2 7412(注意此条目以斜体表示，表明它只在启用保护时才存在)及D 7414、S 7416和DE 7418的对应的ATD 6402条目。

以太网MAC APS控制帧在以太网网络上提供对SDH/SONETK/1K2 APS信令协议的支持。在切换和其他APS操作请求期间，近端APS控制器可使用MAC APS控制帧与远端APS控制器通信。远端APS控制器又可使用MAC APS控制帧与近端APS控制器就切换和其他APS操作请求通信。提供了以太网MAC APS控制子层，用于处理以太网MAC APS控制帧。以太网MAC APS控制子层提供对MAC客户机APS控制器的支持，以实现所有SDH/SONET APS标准功能。

要使路径APS正确运行，在路径上的任一端口检测到故障时，端口向路径保护电路的两个端点端口发送指示故障的MAC APS控制协议帧。在端点端口接收到该帧时，它们启动从工作电路到保护电路的切换。首端上的切换这样进行：将节点A 6100上端口AI 6104与端口AE1 6106之间的连接61002A切换到节点A 6100上端口AI6104与端口AE2 6108之间的连接61004A。尾端上的切换这样进行：将节点D 6400上端口DI1 6404与端口DE 6408之间的连接61002B切换到节点D 6400上端口DI2 6406与端口DE 6408之间的连接61004B。为使APS帧到达端点端口，也可建立电路，以便将APS帧导向端部端口。节点B 6200上转发定址到AI 6104的帧的AT条目表示为：AI 7214、W 7216和BI 7218。节点C 6300上转发定址到AI6104的帧的AT条目表示为：AI 7314、W 7316和CI 7318。节点F 6600上转发定址到AI 6104的帧的AT条目表示为：AI 7614、W 7616和DE 7618。节点E 6500上转发定址到AI 6104的帧的AT条目表示为：AI 7514、W 7516和EI 7518。节点B 6200上转发定址到DE 6408的帧的AT条目表示为：DE 7220、W 7222和BE 7224。节点C 6300上转发定址到DE 6408的帧的AT条目表示为：DE 7320、W 7322和CE 7324。节点F 6600上转发定址到DE 6408的帧的AT条目表示为：DE 7620、W 7622和FE 7624。节点E 6500上转发定址到DE 6408的帧的AT条目表示为：DE 7520、W 7522和EE 7524。注意，节点A 6100和D 6400位于APS帧终止的位置，因此，不存在APS帧的地址表条目。

本发明提出了建立电路的机制，从而提供对网络的全面控制。实施本发明具有比LAN交换机更高的带宽效率，因为它将交换节点之间的所有可用链路用于业务。与类似的LAN链路聚合技术相比，节点之间的每条链路可具有不同的量度，如VPN、成本等。另外，在数据面中未使用用浪费带宽的扩散。本发明的实现后向兼容以太网。使用链路电路桥接两个以太网LAN提供了高效的电路建立。本发明而且不需要任何显式的信令电路建立请求，这是因为电路建立可使用“WAN学习”自动触发。本发明后向兼容以太网协议并可支持电路。因此，不需要对网络中的所有以太网交换机进行网络升级，而诸如基于多协议标记交换(EoMPLS)的以太网等一些其他技术则在需要获得任何形式的电路/流功能时却需要这样做。

参考上述说明，本领域的技术人员将会明白本发明的许多改进方式和备选实施例。因此，本说明书只可理解成说明性的，旨在将本发明的最佳实施方式教给本领域的技术人员。在不脱离本发明精神的情况下，结构细节可以有很大变化，并且保留对所附权利要求书范围内的所有修改的专用权。本发明只受所附权利要求书和适用法律法规限制。

Claims

1.一种用于支持媒体接入控制(MAC)电路功能的MAC硬件装置，它包括：

MAC子层，其中，在收到未知源和/或目的MAC地址的以太网帧时，所述MAC子层产生中断；以及

具有至少目的MAC地址字段、源MAC地址字段和帧转发端口字段的多个地址表(AT)条目；

其中，所述目的MAC地址字段和所述源MAC地址字段中至少一个字段用于查找以太网帧目的MAC地址和以太网帧源MAC地址中的至少一个地址，并将所述以太网帧转发到所述多个AT条目之一中的端口。

2.如权利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC子层提供硬件接口和软件接口，可在至少LAN和WAN模式之一下配置为屏蔽、产生以及处理中断、添加和删除AT条目。

3.在以太网协议网络中建立电路的一种方法，所述网络具有源站、目的站和至少具有两个端口的至少一个节点，所述方法包括：

从所述源站和所述目的站发送帧；

在所述至少一个节点的至少一个端口上接收所述帧；

学习与所述至少一个端口上接收的所述帧相关的端口映射的源地址；

使用所述帧的目的地址和源地址以找出从所述源站到所述目的站的路径；

使用所述路径在所述源站与所述目的站之间建立电路；以及

将多个以太网帧沿所述电路转发。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述学习步骤还包括：

在入端口上接收具有所述端口映射的源地址的所述帧，并在MAC层产生中断；

处理所述中断，并将给高层路由应用的请求排队；以及

所述高层路由应用将所述端口映射的源地址存储在映射数据库中。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述学习步骤包括在映射数据库中存储所述端口映射的源地址。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述存储步骤包括将所述端口映射的源地址存放在集中式数据库中。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述存储步骤包括将所述端口映射的源地址存放在分布式数据库中。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，使用所述路径来建立所述源站与目的站之间的电路的所述步骤包括：

在入端口上接收具有目的MAC地址和源MAC地址中至少一个地址的帧，并在MAC层产生中断；

处理所述中断并将给高层信令应用的请求排队；

所述高层信令应用利用源MAC地址和目的MAC地址中的至少一个地址，从高层路由应用请求路径；以及

所述高层信令应用使用所述高层路由应用提供的路径，建立沿所述路径的地址表条目。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高层信令应用使用所述高层路由应用提供的路径来建立地址表条目的所述步骤包括添加AT条目，所述AT条目至少具有从所述帧和所述至少一个端口导出的目的MAC地址字段、源MAC地址字段及转发端口字段。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，沿所述电路转发多个以太网帧包括通过到所述目的站的路由中的多个节点转发所述多个以太网帧。

11.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电路利用节点之间的多条链路。

12.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述以太网帧是组播帧，以及转发所述多个以太网帧包括将所述多个帧发送到具有所述帧匹配源地址的所有电路和具有有效电路的所有端口其中至少之一。

13.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在两个以太网LAN之间提供所述电路。

14.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在单个以太网LAN到多个以太网LAN之间提供所述电路，其特征在于，所述电路具有至少部分相同的路径。

15.如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括，在电路建立期间执行路径自动保护交换(APS)。

16.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电路自动建立，所述方法还包括：

基于目的MAC地址和源MAC地址中的至少一个地址接收隐含电路建立请求；以及

使用标准接口接收显式呼叫请求。

17.在以太网协议网络中建立电路的一种方法，所述方法包括以下步骤：

提供具有源站、目的站和至少一个节点的网络，所述节点具有至少一个端口；

从所述源站发送帧；

在所述至少一个节点的所述至少一个端口上接收所述帧；

学习与所述帧相关的端口映射的目的地址和源地址；以及

存储所述目的地址和源地址以创建所述电路。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述存储步骤可包括在查找表中记录所述目的地址和源地址。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述存储步骤可包括在集中式数据库中记录所述目的地址和源地址。

20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述存储步骤可包括在分布式数据库中记录所述目的地址和源地址。

21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述学习步骤还包括提供所述网络的过渡段的端点上的端点MAC地址和端口其中至少之一。

22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述学习步骤还包括至少提供端点MAC地址和端点端口二者。

23.如权利要求17所述的网络系统，其特征在于，所述学习步骤包括：

在入端口上接收具有未知源地址的以太网帧，并在所述MAC层产生中断；以及

高层路由应用利用所述源地址接收端口映射结构，并将所述MAC存储到端口映射结构中。

24.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括将所述帧转发到所述目的站的步骤。

25.如权利要求17所述的网络系统，其特征在于，发送帧包括发送组播以太网帧，并且还包括将所述帧发送到具有匹配源地址的所有电路和具有有效电路的所有端口其中至少之一。

26.如权利要求17所述的网络系统，其特征在于，在两个以太网LAN之间提供所述电路建立。

27.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括在电路建立期间执行路径自动保护交换(APS)。

28.一种在以太网协议网络中使用以太网MAC电路发送帧的方法，它包括：

提供源站；

除正在发送的所述帧外，所述源站创建具有目的MAC地址(DMA)和源MAC地址(SMA)的帧；

所述源站将帧转发到节点；

所述节点识别所述DMA和SMA，并将所述帧转发给在到所述DMA所标识的目的站的路由中的第二节点和所述目的站其中至少之一。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，将所述帧转发到节点包括将所述帧发送到所述节点的端口。

30.如权利要求28所述的方法，其特征在于还包括将所述帧转发给至所述目的站的路由中的多个节点。

31.在网络中用于传输数据的以太网MAC电路，它包括：

源站；

目的站；以及

具有至少一个端口的至少一个节点，所述至少一个节点以通信方式链接所述源站与所述目的站；

其中，所述至少一个节点支持用于存储与所述数据有关的端口映射的目的地址和源地址。

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述存储装置包括查找地址表。

33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述存储装置包括集中式数据库。

34.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述存储装置包括分布式数据库。

35.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述存储装置存储所述网络的过渡段的端点上的MAC地址和端口其中至少之一。

36.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述存储装置至少存储端点MAC地址和端点端口二者。

37.如权利要求31所述的方法，其特征在于，在两个以太网LAN之间提供所述电路。