一种以太广域网数据专线子通道划分及隔离装置

本发明涉及数据通讯领域，特别是涉及MSTP (Multi‑Service  Transfer Platform)等以太接口类广域网数据专线的优化使用。

广域网数据专线广泛用于政府、金融等具有多层级，地理范围分散的机构组建自己的专用数据通讯网络。

政府、金融等机构的专有数据通讯TCP/IP网络中，承载有不同安全特性及不同网络质量要求的业务，例如在银行的内部专网中，承载有生产、办公、视频监控等业务，其中生产业务的网络安全及网络质量要求最高。为保证网络的安全及服务质量，这些机构通常会根据业务种类的不同如生产、办公、视频而组建相互独立的业务网络。为组建独立的业务网络就需要将网络设备及数据专线都分开，但由于广域网专线的成本较高，因此常常会将不同业务网络共享同一条广域网专线，为此，须将一条广域网专线划分为相互隔离的多条子专线（或称为子通道）。

以太数据专线子通道划分可以基于VLAN技术来做，但现有的基于VLAN的划分有如下的不足：

由于没有专用的、工作于链路层的子通道划分设备，因此需要用路由器来进行子通道分割，但路由器是工作于网络层的设备，这存在网络安全隐患，且使网络结构变得不清晰，增加了组网的复杂性。

本发明提供一种将一条以太数据专线划分为多条子专线（或子通道）的装置，解决了目前没有这类专用装置的不足，提高了网络的安全性，且使网络结构更清晰，降低网络复杂度。

本发明专利解决其技术问题所使用的技术方案是：

1、本装置需在广域网专线的两端成对使用，且设计为具有一个主通道（MainCh）口及多个子通道(SubCh)口的结构,主通道接广域网专线，子通道接业务网络。如图1所示，为本发明装置的构造及使用示意图，两台本发明装置的主通道接口通过广域网专线互连，然后各子通道接口一一对应使用，即：SubCh1对应SubCh1、 SubCh2对应SubCh2、SubCh3对应SubCh3，一共形成三条子专线，分别将业务网1、业务网2、业务网3互连起来。

2、通过子通道标识符来标识子通道，并实现子通道间的隔离。

通过任一子通道接口进入本发明装置的以太帧，都被视为进入了一条子通道，此帧被加上该子通道的唯一标识符，然后通过主通道接口发送到广域网线路上并到达对端装置，对端装置通过主通道接口收到此帧后，读取其子通道标识符，去掉该帧的子通道标识符后，将该帧从对应的子通道接口发送出去并到达业务网络。通过这样的方式，保证以太帧只会在本子通道内传输，而不会进入其它子通道，实现了各子通道间的隔离。如图2所示，为添加在以太帧中的子通道标识符示意图，该标识符添加在帧数据字段（DATA）之后及帧校验字段之前（FCS），长度为8bit。 

3、本发明装置对子通道带宽进行分配，各子通道采用统计复用的方式共享线路总带宽。每个子通道可获得其最小保证带宽，所有子通道的最小保证带宽之和不能大于线路带宽；同时各子通道都可占用其它空闲子通道的带宽，因此可为各子通道设定一个带宽最大值。

下面用数学公式来表示子通道的带宽分配：

假定线路总带宽值为100，每个子通道的带宽值为其占总线路带宽的权重值并乘以100。

因此，假设某子通道i,其最小带宽为bwmin(i),最大带宽为bwmax(i),则用数学公式表示其带宽关系为：

本发明带来的有益效果是：将一条以太接口广域网数据专线直观的划分成了多条子专线，能灵活分配子专线的带宽，子专线间相互隔离。 

附图说明     

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍。

图1为本发明装置的构造及使用示意图。

图2为添加在以太帧中的子通道标识符示意图。

图3为本发明的具体实现流程图。

图4为本发明的功能模块图。

图5为双速率三令牌桶算法示意图。

下面将结合本发明实施例中的附图，通过具体实现流程图、功能模块、算法三个方面，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整的描述。

如图3所示，为本发明的一种具体实现方式流程图，包括以下步骤：

第一步：如图1所示，设计一台带有至少3个以太接口的数据通讯处理装置，选定一个以太接口为主通道口（MainCh），其余的为子通道接口，并依次编号为SubCh1、SubCh2、SubCh3、…… SubChn。

第二步：如图2所示，从子通道1（SubCh1）接口进入本装置的以太帧被加上子通道标识符1,依次，SubCh2加上标识符2, …… ，SubChn 加上标识符n。本装置为每一个子通道都建有一个属于该子通道的帧缓冲区，被加上标识符的帧都首先进入该子通道的帧缓冲区，等待从主通道接口发送出去。

第三步：每个子通道缓冲区里的以太帧，通过带宽分配模块的调度，依次发送到广域网线路上，并到达到对端装置进行接收处理。

第四步：对端装置从主通道接口收到的以太帧，首先读取其子通道标识符的值，根据其值，到对应的子通道接口，去掉子通道标识符后从此子通道接口转发出去。

如图4所示，为本发明的功能模块图，包括：

子通道标识及隔离模块，包括子通道的编号，子通道标识符的添加及去除，根据子通道标识符寻子通道的发送出口等几个功能。

子通道带宽分配模块，包括子通道帧缓冲区管理及帧发送调度运算两个主要功能。

如图5所示，为实现子通道带宽分配功能的双速率三令牌桶的算法，具体为：

1）、设定令牌桶算法的周期为Tc(一般为100毫秒，可用户设置)。

2）、为每一个子通道设置两个令牌桶，Tmin 及Tmax, 在每一个Tc周期，更新每个子通道的两个令牌桶的令牌值，该数值为该子通道带宽（bwmin及bwmax）与Tc 相乘得到的。

3）、装置依次从每个子通道取出一个数据帧，如果该帧的长度大于Tmax 令牌桶的令牌值，则此帧不能发送；如果如果该帧的长度小于Tmin 令牌桶的令牌值，则此帧可发送出去；如果此帧的长度介于Tmin 及Tmax令牌桶的令牌值之间，则判断主通道发送是否繁忙，如果繁忙则此帧不发送，如果空闲则此帧发送（主通道的发送出口空闲也意味着此时其它子通道空闲）。每发送一个帧，则令牌桶Tmax及Tmin的令牌值都同时减去该帧长度值。

本发明实施例的技术方案具有以下优点：

1、 装置工作于链路层，可以避免基于网络层的现有设备的网络安全隐患，并使网络结构更清晰。

2、 每一条子通道采用独立的接口，使网络安全性更高，用户使用更简便。

3、 采用子通道标识符而不是采用VLAN来标识子通道，这样可以不影响用户对VLAN的使用（用户既可以不加VLAN，也可以根据需要添加VLAN），因此，组网更方便。

4、 各子通道采用统计复用的方式共享线路的总带宽，且各子通道可以设置它的最低保证带宽以及最高突发带宽（当其它子通道空闲时，该子通道可以占用它们的带宽）。采用这样的方式，充分利用了线路资源，保证了网络服务质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。