專利名稱：用硬件環(huán)回方式在epon網(wǎng)絡上實現(xiàn)ipv6組播過濾的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置。
背景技術：
在網(wǎng)絡傳輸過程中，IP組播(將相同的信息包同時傳送給多個目的地)比單播(向每個目的地單獨發(fā)送一份)的效率高得多。如果網(wǎng)絡中沒有某種類型組播控制，網(wǎng)絡將會把組播作為廣播處理，這意味著目的地網(wǎng)絡上的所有主機都必須處理發(fā)送給該網(wǎng)絡的所有組播。在組播應用類型較多的環(huán)境中，這可能需要能夠搶奪網(wǎng)絡上所有主機CPU周期的性能，極大的影響網(wǎng)絡的傳輸性能。
IGMP snooping(互連網(wǎng)組管理協(xié)議偵聽，IPv4組播偵聽的技術)和MLD snooping(IPv6組播協(xié)議偵聽)技術就是為了解決二層設備在端口上過濾該端口不需要的組播數(shù)據(jù)包，防止組播包泛濫，節(jié)省端口有效帶寬問題而產(chǎn)生的技術。
IGMP Snooping是一個用于組播組的管理和控制的技術。它使用IGMP報文。IGMP協(xié)議運行在網(wǎng)絡層，而IGMP Snooping運行在鏈路層。如圖1所示，IGMP Snooping允許交換機監(jiān)聽主機(主機1、主機2、主機3)和路由器4之間的IGMP會話。當交換機監(jiān)聽到主機3發(fā)往路由器4的加入某個組的IGMP報告(report)后，交換機將該主機3連接的端口編號加入到這個組的轉(zhuǎn)發(fā)列表(交換機將根據(jù)這個轉(zhuǎn)發(fā)列表中包含的交換機的端口對應的組播組地址，來決定從路由器發(fā)來的某個特定組播地址的數(shù)據(jù)從哪個端口上轉(zhuǎn)發(fā)出去)中，同樣，當交換機收聽到IGMP離開(leave)消息，它就將主機3連接的端口編號從轉(zhuǎn)發(fā)列表中刪除。如果一段時間內(nèi)沒有成員的報告，交換機也會將端口從組中刪除。當IGMP Snooping啟動之后，組播路由器周期地向所有VLAN發(fā)送IGMP查詢報文，VLAN下的主機響應查詢報文，發(fā)送加入或報告報文，因此這個主機所在端口被加入到組播轉(zhuǎn)發(fā)表中，其關鍵字是VLAN標簽和組播MAC地址，當有組播數(shù)據(jù)時，直接根據(jù)組播轉(zhuǎn)發(fā)表進行相應的轉(zhuǎn)發(fā)，并不是向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)，因此有效地節(jié)省了交換機的帶寬。
M1D snooping的基本工作原理與IGMP snooping相同，差別只在于MLD Snooping是偵聽IPv6的組播包。而所謂MLD snooping，是指ONU設備通過偵聽STB(機頂盒)與路由器之間的IPv6組播協(xié)議消息(MLD協(xié)議)交互，可以確定連接在自己某端口的STB當前加入的組播組，從而只轉(zhuǎn)發(fā)該STB需要的組播組數(shù)據(jù)，過濾掉其余不需要的組播組數(shù)據(jù)的功能。
為了在EPON中實現(xiàn)MlD snooping功能，EPON除了要為每一個點到點的邏輯鏈路指定一個LLID(邏輯鏈路ID)外，還要定義一個通用的廣播LLID。OLT(光線路終端)對于下行數(shù)據(jù)包，如果是單播包，就在地址表中查找對應的LLID，將對應的LLID值插入到數(shù)據(jù)包中。如果這個包是一個廣播包，那么就使用一個通用的廣播LLID值。而ONU在接收到下行包后，要將不屬于自己的數(shù)據(jù)包過濾掉。當有一個新的下行包到達時，如果該包是單播包，且LLID與ONU的LLID相匹配，就接收這個包，否則就丟棄這個包；如果該包是廣播包，且LLID為通用的廣播LLID，就接收這個包。
如圖2所示，ONU(光網(wǎng)絡單元)的下行端口為FE(百兆以太口)口，而EPON口的數(shù)據(jù)速率達到1G，如果不在ONU側對不屬于本ONU下屬終端的組播進行過濾，就很容易在此發(fā)生端口擁塞。為實現(xiàn)ONU側的組播過濾功能，現(xiàn)有的技術方案如下具有支持MLD snooping功能的交換芯片，通過硬件將數(shù)據(jù)通道中的MLD協(xié)議報文捕獲后，從其指定的交換芯片上的CPU port送到ONU的CPU上進行處理，由CPU上運行的軟件分析MLD協(xié)議報，從而生成IPv6組播過濾表，并根據(jù)此過濾表控制交換芯片進行下行組播數(shù)據(jù)的過濾，從而在ONU上實現(xiàn)MLD Snooping的功能。
雖然目前部分商用的ONU芯片內(nèi)嵌了CPU，但是由于內(nèi)嵌的CPU沒有提供MAC網(wǎng)口，因此交換芯片捕獲到的MLD協(xié)議報無法直接送到ONU芯片內(nèi)嵌的CPU上進行處理，因此通常再增加一個具有MAC網(wǎng)口的CPU芯片來實現(xiàn)MLD Snooping功能。如圖3所示。
交換芯片(如Marvell6061)對所有上行MLD協(xié)議報文進行抓包，并將這些數(shù)據(jù)通過它的CPU port向增加的CPU芯片的MAC網(wǎng)口送出。增加的CPU芯片根據(jù)MLD協(xié)議報文建立組播過濾表，控制交換芯片來實現(xiàn)IPv6組播過濾。
但是采用這種方法，需要增加一個CPU芯片，增加了設備的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種用硬件環(huán)回方式在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置及方法，更具體地說是一種采用ONU芯片與支持MLD snooping功能及VLAN功能的交換芯片相配合，借助支持MLD snooping功能及VLAN功能的交換芯片的VLAN特性，采用外部環(huán)回手段，對MLD協(xié)議報文打上VLAN標簽，來實現(xiàn)ONU設備上MLD Snooping功能的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種用硬件環(huán)回方式在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置，包括ONU芯片和交換芯片，所述ONU芯片包括用戶網(wǎng)絡接口、嵌入式CPU，所述交換芯片包括CPU端口、第一交換端口和第二交換端口，所述用戶網(wǎng)絡接口和所述第一交換端口相連接，所述交換芯片的CPU端口和第二交換端口設有連接。
其中，所述連接為CPU Port的接收和發(fā)送信號線與PortA的發(fā)送和接收信號線直接連接。其中，所述交換芯片的CPU端口為非標簽模式。
其中，所述第一交換端口設為VLAN的中繼模式，第二交換端口的PVID包含在第一交換端口的中繼中，從第二交換端口接收到的數(shù)據(jù)包能夠轉(zhuǎn)發(fā)到第一交換端口。
本實用新型在ONU上實現(xiàn)MLD Snooping功能，且無需另外增加CPU，而是利用交換芯片的VLAN特性，將其CPU port端口與另一個端口在外部環(huán)回，從而為MLD協(xié)議報文插入特殊VLANID的VLAN標簽，進而方便ONU芯片能夠利用VLANID的方式捕獲數(shù)據(jù)通道的MLD協(xié)議報文并進行處理。由于無需另外增加硬件設備，因此本方法的實現(xiàn)成本較低。
另外，現(xiàn)有方法只能在交換芯片上實現(xiàn)IPv6組播過濾，而新方案還可以在ONU芯片上實現(xiàn)IPv6組播過濾，可以節(jié)省從ONU芯片到UNI口下行數(shù)據(jù)帶寬。
以下結合附圖及實施例進一步說明本實用新型。


圖1為MLD和IGMP snooping實現(xiàn)示意圖；圖2為現(xiàn)有無源光網(wǎng)絡(PON)的結構圖；圖3增加具有MAC網(wǎng)口的CPU芯片實現(xiàn)MLD snooping；圖4用硬件外部環(huán)回方式實現(xiàn)MLD snooping。
具體實施方式
如圖4所示，一種用硬件環(huán)回方式在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置，包括ONU芯片和交換芯片，所述ONU芯片包括用戶網(wǎng)絡接口(UNI)、嵌入式CPU，所述交換芯片包括CPU端口(CPU Port)、第一交換端口(PortT)和第二交換端口(PortA)，所述用戶網(wǎng)絡接口(UNI)和所述第一交換端口(PortT)相連接，所述交換芯片的CPU端口和第二交換端口設有連接。
其中，所述連接可以是通過在硬件電路板上分別將CPU Port的接收和發(fā)送與PortA的發(fā)送和接收信號線直接連接。
共中，所述交換芯片的CPU端口為Untagged模式(非標簽模式)。
其中，所述第一交換端口設為VLAN的中繼(trunk)模式，第二交換端口的PVID包含在第一交換端口的中繼(trunk)中，從第二交換端口接收到的數(shù)據(jù)包能夠轉(zhuǎn)發(fā)到第一交換端口。
其中，所述交換芯片可為Marvell6061(Marvell公司生產(chǎn)的Marvell6061)。
上述支持MLD snooping功能及VLAN功能的交換芯片(Marvell6061)對所有上行MLD協(xié)議報文進行抓包，并將這些數(shù)據(jù)通過它的CPU port送出。同時，利用交換芯片的VLAN特性，通過將交換芯片上的CPU port與它的另一個指定交換端口(PortA)進行外部環(huán)回后，對MLD協(xié)議報文插入特殊VLANID(虛擬局域網(wǎng)識別號)的VLAN標簽。由于ONU芯片具有能夠?qū)⒅付╒LANID的數(shù)據(jù)報文捕獲到其內(nèi)嵌的CPU進行處理的特性，因此，可以在ONU芯片上利用軟件來分析從數(shù)據(jù)通道捕獲的被打上VLAN標簽的MLD協(xié)議報文，從而實現(xiàn)ONU上的MLD Snooping功能。
上述裝置的實現(xiàn)步驟如下(1)將支持MLD Snooping功能的交換芯片的CPU port和另外任意一個交換端口，例如PortA在外部直接進行環(huán)路。可以通過在硬件電路板上分別將兩個端口的收和發(fā)信號線直接連接實現(xiàn)。
(2)將交換芯片的CPU port設為Untagged模式(非標簽模式)，另外一個交換端口PortA的PVID(端口VLAN標識)設為某一特殊的VLANID(虛擬局域網(wǎng)識別號)，例如4000，而交換芯片上與ONU芯片相連的交換端口(以“PortT”表示)也設置為屬于此特定的VLAN。
(3)MLD協(xié)議報文從某一交換端口進入交換芯片，交換芯片捕獲該MLD協(xié)議報文并從CPUport發(fā)送出去后，是沒有VLAN標簽的，隨后又通過環(huán)路從另外一個交換端口PortA進入交換芯片。此時，該MLD協(xié)議報文只會向具有同一個VLANID特定值的PortT端口轉(zhuǎn)發(fā)。
(4)從交換芯片的PortT端口發(fā)送出去的MLD協(xié)議報文，將被插入VLANID為特定值的VLAN標簽，并通過UNI口進入ONU芯片的數(shù)據(jù)通道。
(5)ONU上設置將VLANID為特定值的數(shù)據(jù)捕獲到內(nèi)嵌CPU中進行處理。則只有已被插入VLANID為特定值的MLD協(xié)議報文被捕獲到ONU的內(nèi)嵌CPU。
(6)內(nèi)嵌CPU上的軟件通過分析MLD協(xié)議報文，根據(jù)MLD的協(xié)議規(guī)范建立起兩張IPv6組播過濾表，其中一張表對應交換芯片端口上的組播過濾，用于指示哪個端口下的終端用戶申請了哪個IPv6組播數(shù)據(jù)流；另一張表對應ONU芯片UNI口的組播過濾，用于指示下行數(shù)據(jù)方向哪些IPv6組播數(shù)據(jù)能夠從UNI口通過。
(7)內(nèi)嵌CPU通過調(diào)用ONU芯片本身的控制接口API以及交換芯片的控制接口API，將各自對應的組播過濾表信息寫入相應的硬件寄存器。達到對數(shù)據(jù)通道上IPv6組播流的過濾功能。
(8)內(nèi)嵌CPU將捕獲的MLD協(xié)議報文中的VLANID由特定值更改為MLD協(xié)議報文最開始進入交換芯片時的端口上的PVID，并按照其原來的數(shù)據(jù)流向發(fā)回到數(shù)據(jù)通道中。從而不影響網(wǎng)絡中組播路由器與主機之間原來的MLD協(xié)議通信。
權利要求1.一種用硬件環(huán)回方式在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置，包括ONU芯片和交換芯片，所述ONU芯片包括用戶網(wǎng)絡接口、嵌入式CPU，所述交換芯片包括CPU端口、第一交換端口和第二交換端口，所述用戶網(wǎng)絡接口和所述第一交換端口相連接，其特征在于所述交換芯片的CPU端口和第二交換端口設有連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的用硬件環(huán)回方式在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置，其特征在于所述連接為CPU Port的接收和發(fā)送信號線與PortA的發(fā)送和接收信號線直接連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的用硬件環(huán)回方式在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置，其特征在于所述交換芯片的CPU端口為非標簽模式。
4.根據(jù)權利要求1所述的用硬件環(huán)回方式在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置，其特征在于所述第一交換端口設為VLAN的中繼模式，第二交換端口的PVID包含在第一交換端口的中繼中，從第二交換端口接收到的數(shù)據(jù)包能夠轉(zhuǎn)發(fā)到第一交換端口。
專利摘要一種用硬件環(huán)回方式在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)IPV6組播過濾的裝置，所述裝置包括ONU芯片和交換芯片，所述ONU芯片包括用戶網(wǎng)絡接口、嵌入式CPU，所述交換芯片包括CPU端口、第一交換端口和第二交換端口，所述用戶網(wǎng)絡接口和所述第一交換端口相連接，所述交換芯片的CPU端口和第二交換端口設有連接。本實用新型在ONU上實現(xiàn)MLD Snooping功能，且無需另外增加CPU，而是利用交換芯片的VLAN特性，將其CPU port端口與另一個端口在外部環(huán)回，從而為MLD協(xié)議報文插入特殊VLANID的VLAN標簽，進而方便ONU芯片能夠利用VLANID的方式捕獲數(shù)據(jù)通道的MLD協(xié)議報文并進行處理。由于無需另外增加硬件設備，因此本方法的實現(xiàn)成本較低。
文檔編號H04L29/08GK2912126SQ20062004261
公開日2007年6月13日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權日2006年6月9日
發(fā)明者李進, 林清全, 祝貴根 申請人:上海未來寬帶技術及應用工程研究中心有限公司