RIEDL, Johannes (Bajuwarenstr. 17, Ergolding, 84030, DE)
Patentansprüche
1. Verfahren zur paketvermittelten Datenübertragung in einem Kommunikationsnetz mit einer Mehrzahl von L3-Knoten (Rl, R2,..., R4) in der L3-Schicht, welche über einen oder mehrere L2-Knoten (Sl, S2,..., S4) in der L2-Schicht miteinander kommunizieren, bei dem:
- in dem Kommunikationsnetz ein oder mehrere logische Netze (V12, V13, V14, V23, V24, V34) dadurch erzeugt wer- den, dass für jedes Paar von physikalisch über einen oder mehrere L2-Knoten (Sl, S2,..., S4) miteinander verbindbare L3-Knoten (Rl, R2,..., R4) wenigstens eine einem logischen Netz (V12, V13, V14, V23, V24, V34) zugeordnete logische Verbindung erzeugt wird, wobei jede logische Verbindung einer physikalischen Verbindung der L3-Knoten (Rl, R2,..., R4) des Paars über einen oder mehrere L2- Knoten (Sl, S2,..., S4) entspricht; die paketvermittelte Datenübertragung auf der L3-Schicht zwischen den L3-Knoten (Rl, R2,..., R4) auf den logischen Verbindungen des oder der logischen Netze (V12, V13, V14, V23, V24, V34) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das eine oder die mehreren logischen Netze (V12, V13, V14, V23, V24, V34) dadurch erzeugt werden, dass für jedes Paar von physikalisch über einen oder mehrere L2-Knoten (Sl, S2,..., S4) miteinander verbindbare L3-Knoten (Rl, R2,..., R4) genau eine einem logischen Netz (V12, V13, V14, V23, V24, V34) zugeordnete logische Ver ¬ bindung erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das eine oder die mehreren logischen Netze (V12, V13, V14, V23, V24, V34) derart erzeugt werden, dass jedes logische Netz (V12, V13, V14, V23, V24, V34) eine einzige logische Verbindung dar- stellt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die logischen Netze (V12, V13, V14, V23, V24, V34) VLAN- Netze, insbesondere Stacked-VLAN-Netze, umfassen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die paketvermittelte Datenübertragung auf der L3-Schicht über das IP-Protokoll (IP = Internet Protocol) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Weitervermittlung von Datenpaketen in der L3-Schicht über ein IGP-Routing-Protokoll (IGP = Interior Gateway Protocol) erfolgt, wobei die beim Routing verwendeten Nachbarschaftsbe ¬ ziehungen auf den logischen Verbindungen der L3-Knoten (Rl, R2,..., R4) in dem oder den logischen Netzen (V12, V13, V14, V23, V24, V34) basieren.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das IGP-Routing- Protokoll IS-IS (IS-IS = Intermediate System to Intermediate System) und/oder OSPF (OSPF = Open Shortest Path First) ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die L2-Knoten (Sl, S2,..., S4) untereinander und mit den L3- Knoten (Rl, R2,..., R4) über ein Ethernet-Protokoll, insbesondere nach dem Standard IEEE 802.3, kommunizieren.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das oder die logischen Netze (V12, V13, V14, V23, V24, V34) schleifenfrei sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem in der L2-Schicht ein oder mehrere Protokolle zur Vermeidung von Schleifen bei der Datenübertragung verwendet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Protokolle in der L2-Schicht zur Vermeidung von Schleifen eines oder mehrerer der Protokolle STP (STP = Spanning Tree Protocol) , RSTP (RSTP = Rapid Spanning Tree Protocol) , MSTP (MSTP = Multiple Span ¬ ning Tree Protocol) , ERP (ERP = Ethernet Ring Protection) und EAPS (EAPS = Ethernet Automatic Protection Switching) umfas ¬ sen .
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der Datenübertragung L2-Knoten (Sl, S2,..., S4) in der Form von L2-Switches und L3-Knoten (Rl, R2,..., R4) in der Form von Routern verwendet werden, wobei die Router insbesondere Rand- Router sind, welche jeweils mit einem oder mehreren Zugangs ¬ netzen (Al, A2, A3) zu dem Kommunikationsnetz verbunden sind, und wobei die L2-Switches insbesondere die Knoten im Kern des Kommunikationsnetzes sind.
13. Kommunikationsnetz zur paketvermittelten Datenübertragung, umfassend eine Mehrzahl von L3-Knoten (Rl, R2,..., R4) in der L3-Schicht, welche über einen oder mehrere L2-Knoten (Sl, S2,..., S4) in der L2-Schicht miteinander kommunizieren, wobei das Kommunikationsnetz derart ausgestaltet ist, dass eine pa ¬ ketvermittelte Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführbar ist.
14. Kommunikationsnetz nach Anspruch 13, bei dem die L3- Knoten (Rl, R2,..., R4) Router und die L2-Knoten (Sl, S2,..., S4) L2-Switches sind.
15. Kommunikationsnetz nach Anspruch 14, bei dem das Kommunikationsnetz ein zentrales, eine Mehrzahl von Zugangsnetzen (Al, A2, A3) miteinander verbindendes Netz ist, wobei die Router Rand-Router des zentralen Netzes sind, welche jeweils mit einem oder mehreren der Zugangsnetzen verbunden sind, und wobei die L2-Switches sich im Kern des Kommunikationsnetze befinden .
16. Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenles ¬ baren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wenn das Pro ¬ gramm auf einem oder mehreren Rechnern in einem Kommunikationsnetz abläuft. |
Beschreibung
Verfahren zur paketvermittelten Datenübertragung in einem Kommunikationsnetz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur paketvermittelten Datenübertragung in einem Kommunikationsnetz mit einer Mehrzahl von L3-Knoten in der L3-Schicht, welche über einen oder mehrere L2-Knoten in der L2-Schicht miteinander kommunizie- ren. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Kommu ¬ nikationsnetz, in dem ein derartiges Verfahren zur paketvermittelten Datenübertragung realisiert ist, sowie ein Computerprogrammprodukt .
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des paketvermittelten Datentransports. Diesem Datentransport liegt das aus dem Stand der Technik bekannte OSI-Modell (OSI = Open Systems Intercon- nection) zugrunde, welches ein Schichtenmodell für die Kommu ¬ nikation offener, informationsverarbeitender Systeme ist. Dieses Modell beschreibt die übertragung von Daten auf der Grundlage von sieben Schichtebenen mit unterschiedlichen Funktionalitäten. Die einzelnen Schichten werden auch als Ll, L2,..., L7 bzw. als Layer 1, Layer 2,..., Layer 7 bezeichnet. Die unterste Schicht Ll ist hierbei die physikalische Schicht, welche die digitale Bitübertragung in einem Kommunikations ¬ netz bewerkstelligt. Oberhalb dieser Schicht liegt die so ge ¬ nannte L2-Schicht, welche heutzutage mehr und mehr durch das hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannte Ethernet- Protokoll realisiert wird. Aufgabe der L2-Schicht ist die Ge- währleistung einer weitgehend fehlerfreien übertragung der Layer 3 Datenpakete. Zur Adressierung werden in der L2- Schicht die so genannten MAC-Adressen (MAC = Media Access Control) verwendet. Vorrichtungen, welche rein die Datenübertragung auf der L2-Schicht bewerkstelligen, sind beispiels- weise so genannte Switches (im Folgenden auch als L2-Switches bezeichnet) . Oberhalb der L2-Schicht befindet sich die so ge ¬ nannte Netzwerk- oder Vermittlungsschicht, welche die Weiter ¬ vermittlung von Datenpaketen bei der Datenübertragung gewähr-
leistet. Heutzutage wird meistens das IP-Protokoll (Internet Protocol) zur übertragung in dieser Schicht verwendet. Typische Vorrichtungen, die in dieser Schicht arbeiten, sind so genannte Router, welche die Weiterleitung von IP-Datenpaketen in der L3-Schicht gewährleistet. Hierzu werden entsprechende Routing-Verfahren eingesetzt. Die gängigsten dieser Verfahren sind OSPF (OSPF = Open Shortest Path First) und IS-IS (IS-IS = Intermediate System to Intermediate System) . Es handelt sich hierbei um so genannte IGP-Routing-Protokolle (IGP = In- terior Gateway Protocol) , die innerhalb von autonomen Syste ¬ men eingesetzt werden.
Oberhalb der L3-Schicht befinden sich die weiteren Schichten L4 bis L7, welche in dieser Anmeldung nicht näher erläutert werden, da für das erfindungsgemäße Verfahren nur die Datenübertragung bis zur L3-Schicht von Relevanz ist.
Bei der paketvermittelten Datenübertragung auf der L3-Schicht werden heutzutage meistens Kommunikationsnetze eingesetzt, welche die Datenpakete zwischen unterschiedlichen lokalen Zugangsnetzen über eine Vielzahl von L3-Knoten weiterleiten. Unter L3-Knoten sind hier und im Folgenden Netzknoten in dem Kommunikationsnetz zu verstehen, welche auf der L3-Schicht arbeiten und die dort verwendeten Protokolle verstehen. Diese einzelnen L3-Knoten erfordern zur Realisierung einen nicht unbeträchtlichen Aufwand and Hardware und Software, insbeson ¬ dere müssen in den Knoten entsprechende Algorithmen implementiert sein, welche das Routing der Datenpakete über entspre ¬ chende Routing-Verfahren im Netz gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur paketvermittelten Datenübertragung in einem Kommunikationsnetz zu schaffen, bei dem die paketvermittelte Datenübertragung durch geringeren technischen Aufwand in den einzelnen Netz- knoten realisiert werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kommunikationsnetz zu schaffen, welches eine paketvermittelte Datenübertragung mit weniger technischem Aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche ge ¬ löst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Datenübertra ¬ gung in einem Kommunikationsnetz mit einer Mehrzahl von L3- Knoten in der L3-Schicht ermöglicht, wobei die L3-Knoten un ¬ tereinander über zwischengeschaltete L2-Knoten miteinander kommunizieren. Unter L2-Knoten ist hierbei eine Vorrichtung zu verstehen, welche hauptsächlich auf der L2-Schicht arbei ¬ tet und keine Datenübertragung auf den weiteren, darüber liegenden Schichten, insbesondere nicht auf der L3-Schicht, ver ¬ arbeiten kann. Derartige Knoten sind einfacher aufgebaut als L3-Knoten, insbesondere müssen diese Knoten nicht das Routing von Datenpaketen durch Verwendung entsprechender Algorithmen gewährleisten, wodurch der Hard- und Software-Aufwand in die ¬ sen Knoten geringer ist. Um eine effiziente Datenübertragung mit bekannten Routing-Mechanismen in der L3-Schicht zu ge- währleisten, werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren in dem Kommunikationsnetz ein oder mehrere logische Netze dadurch erzeugt, dass für jedes Paar von physikalisch über einen oder mehrere L2-Knoten miteinander verbindbaren L3-Knoten wenigstens eine einem logischen Netz zugeordnete logische Verbin- düng erzeugt wird, wobei jede logische Verbindung einer phy ¬ sikalischen Verbindung der L3-Knoten des Paars über einen oder mehrere L2-Knoten entspricht. Die paketvermittelte Da ¬ tenübertragung auf der L3-Schicht zwischen den L3-Knoten erfolgt hierbei auf den logischen Verbindungen des oder der lo- gischen Netze.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass definierte Verbin ¬ dungen zwischen L3-Knoten über die logischen Netze festgelegt werden, so dass durch jede Verbindung eine eindeutige Nach- barschaftsbeziehung zwischen einem Paar von L3-Knoten definiert wird. Auf diese Weise können problemlos herkömmliche Routing-Verfahren in der L3-Schicht eingesetzt werden. Die in herkömmlichen Routing-Verfahren verwendeten physikalischen
Verbindungen entsprechen hierbei in dem erfindungsgemäßen Verfahren den logischen Verbindungen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere vermieden, dass einem L3- Knoten auf einer Verbindung mehrere Nachbarn zugeordnet sind. Ein solches Szenario ist nur beschränkt durch bekannte Rou ¬ ting-Verfahren verarbeitbar.
Eine besonders einfache paketvermittelte Datenübertragung wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Verfahrens dann gewährleistet, wenn für jedes Paar von physikalisch über einen oder mehrere L2-Knoten miteinander verbindbaren L3-Knoten genau eine einem logischen Netz zugeordnete logische Verbindung erzeugt wird. Gegebenenfalls ist es sogar möglich, dass das eine oder die mehreren logischen Netze derart erzeugt werden, dass jedes logische Netz topolo- gisch gesehen eine Punkt-zu-Punkt Verbindung darstellt. Dies bedeutet, dass jedes logische Netz sehr einfach aufgebaut ist, es besteht nämlich nur aus einer einzigen Linie. Hieraus resultiert der Vorteil, dass auf einfache Weise gewährleistet wird, dass die Netze schleifenfrei sind, das heißt es wird vermieden, dass bei der Datenübertragung die Datenpakete in einer Schleife zirkulieren.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah- rens sind die logischen Netze VLAN-Netze (VLAN = Virtual Lo- cal Area Network), insbesondere Stacked-VLAN-Netze . Derartige Netze sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und werden ferner in der detaillierten Beschreibung näher erläutert. VLAN-Netze sind in dem IEEE-Standard 802. IQ (IEEE = In- stitute of Electrical and Electronics Engineers) spezifi ¬ ziert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art von logi ¬ schen Netzen beschränkt, es können ggf. beliebige andere lo ¬ gische Netze verwendet werden, um das erfindungsgemäße Ver ¬ fahren zu realisieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise unter Ver ¬ wendung von bekannten Protokollen realisiert. Hierbei läuft
die paketvermittelte Datenübertragung auf der L3-Schicht vor ¬ zugsweise über das IP-Protokoll (IP = Internet Protocol) .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Weitervermittlung der Datenpakete in der L3-Schicht mit einem IGP-Routing-Protokoll (IGP = Interior Gateway Protocol) . Das Protokoll wird hierbei derart eingesetzt, dass die beim Rou ¬ ting verwendeten Nachbarschaftsbeziehungen auf den logischen Verbindungen der L3-Knoten in dem oder den logischen Netzen basieren. Die logischen Verbindungen ersetzen somit die üblicherweise beim Routing verwendeten physikalischen Verbindungen. Vorzugsweise werden als IGP-Routing-Protokolle das IS- IS-Protokoll (IS-IS = Intermediate System to Intermediate System) und/oder das OSPF-Protokoll (OSPF = Open Shortest Path First) eingesetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommunizieren die L2-Knoten untereinander und mit den L3-Knoten über ein Ethernet-Protokoll, insbesondere über das heutzutage fast ausschließlich verwendete Protokoll nach dem Standard IEEE 802.3.
Vorzugsweise sind das oder die logischen Netze in dem erfin ¬ dungsgemäßen Verfahren derart ausgestaltet, dass sie schlei- fenfrei sind. Sollte die Schleifenfreiheit nicht gewährleis ¬ tet werden können, ist es gegebenenfalls möglich, in der L2- Schicht ein oder mehrere Protokolle zur Vermeidung von Schleifen bei der Datenübertragung einzusetzen. Insbesondere kann eines oder mehrere der folgenden Protokolle verwendet werden:
STP (STP = Spanning Tree Protocol) , RSTP (RSTP = Rapid Spanning Tree Protocol) , MSTP (MSTP = Multiple Spanning Tree Protocol) , ERP (ERP = Ethernet Ring Protection) , - EAPS (EAPS = Ethernet Automatic Protection Switching) .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Datenübertragung L2-
Knoten in der Form von L2-Switches und L3-Knoten in der Form von Routern verwendet, wobei die Router insbesondere Rand- Router sind, welche jeweils mit einem oder mehreren Zugangs ¬ netzen zu dem Kommunikationsnetz verbunden sind, und wobei die L2-Switches die Knoten im Kern des Kommunikationsnetzes sind, das heißt diejenigen Knoten, welche keine Verbindung zur Zugangsnetzen aufweisen, sondern nur untereinander und mit den Rand-Routern verbunden sind.
Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner ein Kommunikationsnetz zur paketvermittelten Datenübertragung, wobei das Netz eine Mehrzahl von L3-Knoten in der L3-Schicht umfasst, welche über einen oder mehrere L2- Knoten in der L2-Schicht miteinander kommunizieren. Das Kom- munikationsnetz zeichnet sich dadurch aus, dass es Mittel aufweist, die eine paketvermittelte Datenübertragung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen.
In dem Kommunikationsnetz stellen die L3-Knoten vorzugsweise Router dar und die L2-Knoten sind vorzugsweise L2-Switches. Das Kommunikationsnetz ist dabei vorzugsweise ein zentrales, eine Mehrzahl von Zugangsnetzen miteinander verbindendes Netz, wobei die Router Rand-Router des zentralen Netzes sind, welche jeweils mit einem oder mehreren der Zugangsnetze ver- bunden sind, und wobei die L2-Switches sich im Kern des Kom ¬ munikationsnetzes befinden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Pro- grammcode, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zur paketver ¬ mittelten Datenübertragung durchgeführt wird, wenn das Programm auf einem oder mehreren Rechnern in einem Kommunikationsnetz abläuft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kommunikationsnetzes zur paketvermittelten Datenübertragung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung von mehreren Routern in einem Kommunikationsnetz, welche gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens über L2-Switches und logische Verbindungen miteinander kommunizieren; und
Fig. 3 eine Ansicht analog zu Fig. 2, wobei zur Veran- schaulichung nur die logischen Verbindungen zwischen den Routern eingezeichnet sind.
Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Kommunikationsnetz zur paketvermittelten Datenübertragung, wobei in der L3-Schicht das IP-Protokoll verwendet wird. Das Kommunikationsnetz umfasst eine Mehrzahl von Routern Rl, R2, R3, Cl, C2, C3 und C4. Diese Router sind über physikalische Verbindungen miteinander verbunden, wie durch durchgezogene Linien zwischen den einzelnen Routern angedeutet ist. Die Router Rl bis R3 und Cl bis C4 mit ihren physikalischen Verbindungen bilden ein so genanntes IP-Backbone-Netz in der Vermittlungsschicht L3. Die Router Rl, R2 und R3 sind hierbei Rand-Router, welche das Backbone-Netz mit entsprechenden Zugangsnetzen Al, A2 und A3 verbindet. Insbesondere ist der Router Rl mit dem Zugangsnetz Al, der Router R2 mit dem Zugangsnetz A2 und der Router R3 mit dem Zugangsnetz A3 verbunden. Demgegenüber sind die Router Cl, C2, C3 und C4 so genannte Core-Router im Kern des Backbone-Netzes, welche lediglich die Weiterleitung von Da ¬ tenpaketen im Backbone-Netz gewährleisten, ohne selbst eine Verbindung zu einem Zugangsnetz aufzuweisen.
Bei den einzelnen Zugangsnetzen Al, A2 und A3 der Fig. 1 handelt es sich um lokale Netzwerke, beispielsweise in der Form
so genannten LANs (LAN = Local Area Network) , welche Netze in der Sicherungsschicht L2 sind. Diese Netze weisen eine Viel ¬ zahl von so genannten L2-Switches auf, welche untereinander vernetzt sind und die Weiterleitung der Datenpakete über ent- sprechende Ports der Switches gewährleisten. An den einzelnen Zugangsnetzen sind wiederum Rechner, beispielsweise PCs angeschlossen, wobei in Fig. 1 beispielhaft drei Rechner El, E2 und E3 gezeigt sind. Hierbei kommuniziert der Rechner El mit dem Zugangsnetz Al, der Rechner E2 mit dem Zugangsnetz A2 und der Rechner E3 mit dem Zugangsnetz A3. Die Rechner stellen - analog zu den oben beschriebenen Routern - Knoten in der L3- Schicht mit entsprechend zugewiesenen IP-Adressen dar.
über die einzelnen Zugangsnetze und das Backbone-Netz können Datenpakete zwischen Rechnern in unterschiedlichen Zugangsnetzen übertragen werden. Die Weiterleitung der Datenpakete in dem Backbone-Netz erfolgt hierbei durch beliebige Routing- Verfahren. Durch die Routing-Verfahren werden Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den einzelnen Routern festgelegt, wobei mit Hilfe der Nachbarschaftsbeziehungen die Weiterleitung der Datenpakete in der L3-Schicht von einem Router zum nächsten bis hin zu der Ziel-IP-Adresse ermöglicht wird. Bekannte Rou ¬ ting-Algorithmen sind beispielsweise die bereits eingangs er ¬ wähnten Algorithmen OSPF bzw. IS-IS. Allgemein kann jedes be- liebige IGP-Routing-Protokoll zur Weiterleitung der Datenpa ¬ kete eingesetzt werden.
Die in Fig. 1 gezeigten Router Rl bis R3 sowie Cl bis C4 stellen die L3-Knoten im Sinne von Anspruch 1 dar. Es erweist sich hierbei als nachteilig, dass der Hard- und Software- Aufwand in dem Backbone-Netz sehr hoch ist, da alle Knoten in dem Netz auf der L3-Schicht arbeiten und somit neben der L3- Funktionalität auch die Funktionalität der darunter liegenden Schicht L2 benötigen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ei- ne L3-Funktionalität für die einzelnen Core-Router Cl, C2, C3 und C4 in dem Backbone-Netz nicht unbedingt erforderlich ist, da die Rand-Router Rl, R2 und R3 über deren IP-Adressen auch direkt in der L3-Schicht ohne zwischengeschaltete Router mit-
einander kommunizieren können. Demzufolge werden gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung die einzelnen Core-Router Cl bis C4 durch einfach aufgebaute L2-Knoten in der Form von L2-Switches ersetzt. Diese Knoten haben aus- schließlich L2-Funktionalität und verstehen nicht die darüber liegenden Schichten. Es ist hierbei möglich, jeden einzelnen Core-Router durch einen einzelnen L2-Switch zu ersetzen. Gegebenenfalls können auch mehrere L2-Switches zum Ersatz eines Core-Routers vorgesehen sein.
Durch das Ersetzen der Core-Router durch Switches entsteht das Problem, dass ein Rand-Router in der L3-Schicht mehrere benachbarte Router auf einer Verbindung sieht, da in der L3- Schicht die L2-Switches nicht sichtbar sind. Folglich exis- tieren keine eindeutigen Nachbarschaftsbeziehungen über einen eindeutigen physikalischen Link zwischen Paaren von Routern, wie dies im Netz der Fig. 1 der Fall ist. Die herkömmlicherweise verwendeten IGP-Routing-Protokolle können nur einge ¬ schränkt mit derartigen Strukturen in der L3-Schicht umgehen, und es kommt insbesondere bei größeren Netzwerkstrukturen zu Problemen, wenn keine Zuordnung einer Verbindung zu einem Paar von Routern vorhanden ist.
Eine Lösung für die soeben beschriebene Problematik wird an- hand von Fig. 2 erläutert. Fig. 2 zeigt in vereinfachter Form ein gemäß einer Ausführungsform der Erfindung realisiertes Kommunikationsnetz. Wie bereits zuvor erläutert, enthält die ¬ ses Kommunikationsnetz keine Core-Router mehr, sondern die Core-Router sind durch entsprechende L2-Knoten in der Form von L2-Switches Sl, S2, S3 und S4 ersetzt. Die Rand-Router
Rl, R2, R3 und R4, welche wiederum mit (nicht aus Fig. 2 ersichtlichen) Zugangsnetzen kommunizieren, tauschen untereinander Datenpakete über diese Switches Sl bis S4 aus. Die Rou ¬ ter und die Switches weisen Ports auf, welche in Fig. 2 aus übersichtlichkeitsgründen nicht spezifiziert sind. Zwischen den Ports bestehen physikalische Verbindungen Pl, P2, P3, P4, P5, P6, P7 und P8.
Um eine eindeutige Nachbarschaftsbeziehung zwischen den Routern zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Routings zu ermöglichen, wird in der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung das Konzept von so genannten VLANs verwendet. VLANs sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und insbe ¬ sondere in dem bereits eingangs erwähnten IEEE-Standard 802. IQ definiert. VLANs stellen logische lokale Netzwerke mit entsprechenden logischen Verbindungen dar. VLANs werden in der L2-Schicht insbesondere dadurch realisiert, dass jedem VLAN eine eindeutige Nummer zugeordnet wird, welche auch als VLAN-ID bezeichnet wird. Ein Gerät, das zu einem VLAN mit vorbestimmter Identität gehört, kann nur mit einem Gerät in dem VLAN mit der gleichen Identität kommunizieren. Bei der Verwendung von VLANs enthält jedes Ethernet-Paket in der L2- Schicht 12 Bits zu Spezifikation des VLANs. Zur Festlegung der Topologie jedes VLANs kann hierbei jedem Port eines L2- Switches eine oder mehrere VLAN-IDs zugeordnet sein, wobei jeder Port Ethernet-Pakete nur an Ports weiterleitet, welche die gleiche VLAN-ID aufweisen.
In der Ausführungsform der Fig. 2 werden insgesamt sechs VLANs V12, V13, V14, V23, V24 und V34 erzeugt, wobei jedes VLAN aus einer einzigen logischen Verbindung zwischen zwei Routern besteht. Diese einzelnen logischen Verbindungen sind in Fig. 2 durch durchgezogene Doppelpfeile angedeutet. Hier ¬ bei verbindet das VLAN V12 die Router Rl und R2 über die Switches Sl und S2 mittels der physikalischen Verbindungen Pl, P3 und P6. Das VLAN V14 stellt eine Verbindung über die Switches Sl, S2 und S4 mittels der physikalischen Links Pl, P3, P5 und P7 zwischen Routern Rl und R4 her. Die Router Rl und R3 sind über das VLAN V13 unter Zwischenschaltung der Switches Sl und S3 über die physikalischen Verbindungen Pl, P2 und P8 miteinander verbunden. Das VLAN V23 verbindet die Router R2 und R3 über die Switches S2, S4 und S3 und die phy- sikalischen Verbindungen P6, P5, P4 und P8. Der Router R2 kommuniziert mit dem Router R4 über das VLAN V24, welches ei ¬ ne Verbindung zwischen den Routern über die Switches S2 und S4 und die physikalischen Verbindungen P6, P5 und P7 erzeugt.
Das VLAN V34 erzeugt die logische Verbindung zwischen den Routern R3 und R4, und zwar über die Switches S3 und S4 und die physikalischen Verbindungen P8, P4 und P7. Gegebenenfalls können die einzelnen logischen Pfade je nach Erfordernissen auch über andere Wege durch die Switches verlaufen. Die Darstellung in Fig. 2 ist somit lediglich als Beispiel der Erzeugung von VLANs zu sehen.
In Fig. 3 ist nochmals verdeutlicht, welche logische Verbin- dungsstruktur durch die in Fig. 2 gezeigten VLANs in der L3- Schicht erreicht wird. Fig. 3 zeigt hierbei analog die Router Rl bis R4 der Fig. 2, jedoch wird nur die Kommunikation in der L3-Schicht wiedergegeben, das heißt die L2-Switches wur ¬ den weggelassen. Man erkennt, dass durch die VLANs V12, V13, V14, V23, V24 und V34 eine Struktur geschaffen wird, bei der jedem Paar von Routern eine eindeutige logische Verbindung zugeordnet ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren läuft nunmehr das Routing in der L3-Schicht auf diesen logischen Verbindungen ab. Es wird somit eine für herkömmliche Routing- Verfahren geeignete Netzstruktur geschaffen, bei dem jeder Router auf einem Link nur einen einzigen Nachbarn hat. Mit anderen Worten wird ein herkömmliches Routing-Verfahren, welches üblicherweise auf physikalischen Verbindungen zwischen Routern abläuft, nunmehr analog auf logischen Verbindungen zwischen den Routern durchgeführt.
Die maximale Anzahl von Nachbarschaften zwischen Rand-Routern in der hier beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die Anzahl der verfügbaren VLANs be- schränkt. Diese Anzahl beträgt 2 12 = 4096. Man kann somit mit VLANs 64 Rand-Router voll vermaschen. Im Falle von größeren zu realisierenden Backbone-Netzen kann man das aus dem Stand der Technik bekannte VLAN-Stacking verwenden, gemäß dem ein VLAN durch zwei 12-Bit-Felder spezifiziert wird. In diesem Fall können 16 Millionen Nachbarschaftsbeziehungen zwischen Rand-Routern und somit mehr als 4000 Rand-Router adressiert werden .
Unter Umständen kann der Fall auftreten, dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren generierten VLANs nicht schleifenfrei sind, das heißt dass Datenpakete nicht an eine Zielad ¬ resse gelangen, sondern im Netz in einer Schleife zirkulie- ren. In diesem Fall werden die eingangs erwähnten L2-
Protokolle, insbesondere STP/RSTP/MSTP oder RTP verwendet, um diese Schleifen aufzulösen.
Wenn in dem erfindungsgemäßen, durch L2-Switches realisierten Netz ein Fehler auftritt, kann dieser Fehler mit dem bekannten Hello-Mechanismus im IGP-Routing-Protokoll aufgelöst wer ¬ den, oder es kann ein separates Protokoll, wie z. B. BFD (BFD = Bidirectional Forwarding Detection) zur Fehlerbehebung eingesetzt werden.
Gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die einzelnen Rand-Router mit jedem anderen Rand-Router über eine logische Punkt-zu-Punkt- Verbindung direkt verbunden, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Damit entspricht die Verwaltung des erfindungsgemäßen Netzes im Wesentlichen der Verwaltung eines Netzes, welches im Kern aus L3-Knoten besteht. Hierdurch ist sichergestellt, dass das gemäß der Erfindung verwendete Kommunikationsnetz auf einfache Weise verwaltet werden kann, da die Netzbetreiber mit der Handhabung von L3-Kernnetzen vertraut sind und somit die dort verwendeten Mechanismen analog auf das erfindungsgemäße Netz anwenden können.