MÉTODO, SISTEMA Y APARATO DE LA TÉCNICA ETHERNET DE CONMUTACIÓN Y DE TRANSMISIÓN.

Método, sistema y aparato de la técnica Ethernet de conmutación y de transmisión Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente china número 200610061219.8, presentada el 16 de junio de 2006 y titulada Método, sistema y aparato de conmutación y transmisión de Ethernet. CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una aplicación de Ethernet en una red de telecomunicaciones y en particular, a un método, sistema y aparato de conmutación y de transmisión de Ethernet. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La transición de una red operativa de telecomunicaciones hacia una red orientada a IP ha sido predominante junto con el desarrollo y aplicaciones de tecnologías de IP y la red Ethernet, que actúa como un mecanismo de soporte óptimo para IP, ha sido también cada vez más utilizada en la red operativa de telecomunicaciones. En particular, una red de acceso y de agregación de la red operativa de telecomunicaciones se suele basar en la información que se transmite a través de una capa de enlace y por lo tanto, Ethernet ha sido una tecnología dominante para una capa de acceso y de agregación de la red operativa de telecomunicaciones. La red Ethernet es ampliamente aplicada en las redes de empresas tradicionales debido a su bajo coste de ancho de banda, gestión simple y fácil utilización. Estas ventajas están principalmente basadas en el siguiente marco de trabajo técnico de Ethernet básico. 1. Una dirección de Control de Acceso al Medio (MAC): La dirección de MAC se utiliza para identificar un terminal y es un modo de transmisión y direccionamiento basado en el autoaprendizaje de direcciones de MAC y ataque por inundación operativa (flooding) y se puede poner en práctica sin necesidad de medios específicos de gestión y de configuración. 2. Red de Área Local Virtual (VLAN): La red VLAN es un identificador de dominios para la gestión, utilizada para obtener un dominio de gestión de granularidad más fina reduciendo un dominio de difusión, para poner en práctica las operaciones de aislamiento y control del tráfico interdominios. 3. Topología y fiabilidad: Una topología, en forma de árbol, se necesita mantener, de forma lógica, para la transmisión flooding y la topología en forma de árbol se mantiene y protege por el Protocolo de Árbol de Expansión/Protocolo de Árbol de Expansión Rápida (STP/RSTP). 4. Soporte adecuado para multidifusión y difusión. El marco de trabajo técnico básico anterior se pone en práctica principalmente sobre la base de un circuito integrado de conmutación de Ethernet, que es un dispositivo base para la construcción de un aparato de Ethernet. La Figura 1 ilustra un sistema de red de acceso y de agregación de Línea de Abonado Digital (DSL) basada en Ethernet, según se define en el DSL Forum. De forma similar, la técnica de transmisión de Fibra al Punto X (FTTx) basada en fibras y la Interoperabilidad Mundial para Acceso de Microondas (WiMAX) tienen sistemas de accesos similares, con la excepción de que el nodo de acceso (AN) en la Figura 1 corresponde a una terminación de línea óptica (OLT) de la FTTx y una Estación Base (BS) del acceso WIMAX, respectivamente. Sus sistemas de redes son similares sin importar sus diferentes tecnologías de acceso y se necesita un dispositivo de acceso para poner en correspondencia, o mapear, un soporte de acceso a un soporte de Ethernet y la transmisión y agregación del tráfico se pone en práctica sobre la base de Ethernet. El nodo AN y la Agregación de Ethernet de la red de acceso constituyen conjuntamente una red de acceso y agregación de telecomunicaciones. Actualmente, estos dispositivos utilizados en el sector cumplen el marco de trabajo técnico de Ethernet básico antes citado y en su mayor parte, se ponen en práctica con el circuito integrado de conmutación de Ethernet existente. Sin embargo, una red operativa de telecomunicaciones, en particular las redes de acceso y de agregación y los servicios de telecomunicaciones, tienen sus propias características inherentes como sigue: 1. Las redes de acceso y de agregación están dispuestas, de forma lógica, en una topología de tipo árbol, en lugar de una estructura de `todo conmutación, en un plano de reenvíos. 2. Se necesita establecer conexiones lógicas, aisladas entre sí, desde un usuario a una Pasarela de Red de Banda Ancha (BBNG). 2 E07721447 07-11-2011   3. Se presta especial atención a la gestión y control y dichas operaciones de gestión y control de usuarios y transmisión de datos necesitan ponerse en práctica bajo el control de una regla de servicio. 4. Se presta especial atención a la seguridad de la red para prohibir el modo spoofing (suplantación) de direcciones de MAC/IP. 5. Un servicio de red LAN transparente (TLS) para la transmisión de mensajes Ethernet se necesita proveer para un acceso de línea dedicado. 6. Se necesita considerar la escalabilidad de las redes de acceso y de agregación (MAC/VLAN). 7. Se necesita el soporte de una multidifusión eficiente desde la pasarela BBNG a los usuarios. 8. Se necesita una más alta calidad de servicio, QoS. 9. Se necesita proporcionar capacidades de localización e identificación de un usuario y de un servicio. 10. Se necesita proveer, para gestión y mantenimiento, una gestión eficiente y capacidades de detección y localización de un fallo. Estos requisitos están en conflicto con el marco de trabajo técnico de Ethernet básico. Por lo tanto, el marco de trabajo técnico de Ethernet ha de mejorarse en un contexto de redes de telecomunicaciones. Las tecnologías de Ethernet existentes se describen como sigue. Una primera solución de la técnica anterior: un modo de transmisión y direccionamiento de Ethernet básico es una solución basada en flooding (ataque por inundación operativa) y autoaprendizaje y la solución incluye que un motor de conmutación y transmisión de Ethernet crea una dirección de MAC basada en una entrada de tabla de reenvíos mediante la técnica de flooding de una dirección de MAC desconocida/multidifusión/difusión y el autoaprendizaje de la dirección de MAC y garantiza la actualización en tiempo real de una tabla de reenvíos y la utilización eficiente de un espacio de entradas de la tabla de reenvíos a través de un mecanismo de envejecimiento operativo de direcciones de MAC. La solución, con dicho mecanismo, es inconveniente por cuanto que: la dirección de MAC pertenece a un terminal de usuario y por ello, no es fiable porque se realizan numerosos ataques de redes a través de spoofing de direcciones de MAC, tal como spoofing de direcciones de servidor de acceso remoto de banda ancha (BRAS), redireccionamiento de mensajes, que puede interferir, en gran medida, con un servicio de un usuario normal; el aprendizaje de la dirección de MAC puede consumir una tabla de espacio de direcciones de MAC, lo que puede dar lugar a un problema de escalabilidad de un dispositivo de capa de agregación, por ejemplo, actualmente se necesita proveer el dispositivo de capa de agregación con un espacio de entrada de tablas de direcciones de MAC de al menos 32 K y la tabla de direcciones de MAC es vulnerable debido a un ataque de Denegación de Servicio (DoS) de la dirección de MAC. Además, la incredibilidad de la dirección de MAC puede dar lugar, además, a la incapacidad para identificar o localizar un usuario en función de la dirección de MAC. Una segunda solución de la técnica anterior: La red Ethernet está basada en la VLAN, con lo que se obtiene una solución en donde se proporciona un dominio de gestión de granularidad más fina reduciendo el dominio de difusión y se ponen en práctica funciones de aislamiento y control del tráfico interdominios. En particular en esta solución, puesto que el mecanismo de ataque flooding de Ethernet puede causar un potencial flooding de difusión e intercomunicación de tráfico de servicio entre diferentes usuarios, la red Ethernet VLAN tradicional proporciona un dominio de gestión de granularidad más fina mediante la reducción del dominio de difusión utilizando un identificador de red VLAN y pone en práctica operaciones de aislamiento y control del tráfico interdominios para la gestión y la seguridad y debido a la característica del aislamiento de tráfico de VLAN y se puede utilizar un campo de 802.1p en un identificador de cabecera de VLAN para identificar la prioridad de un mensaje, siendo la red VLAN normalmente utilizada como un identificador de un tipo de servicio en una red de telecomunicaciones. Sin embargo, esta solución tiene los inconvenientes siguientes: la seguridad de la red y el aislamiento del servicio no se pueden conseguir, en condiciones ideales, con la tecnología de VLAN existente, porque la intercomunicación de servicios entre usuarios en una red VLAN, que se suele prohibir en una red de telecomunicaciones, se puede poner en práctica con el mecanismo... [Seguir leyendo]

1. Un método de conmutación y reenvío de Ethernet, que comprende: la recepción, por un puerto de entrada, de un mensaje Ethernet, la asignación al mensaje de una etiqueta de Red de Área Local Virtual, que es uniforme al nivel del puerto, la determinación de un modo de reenvío y el envío del mensaje a un plano de reenvíos (A2, A3); la determinación, por el plano de reenvíos, de un puerto de salida en función del mensaje recibido y del modo de reenvío y el envío del mensaje al puerto de salida en el modo de reenvío (A4) y el encapsulado, por el puerto de salida, del mensaje en función de un atributo del puerto de salida y el reenvío del mensaje (A5), caracterizado porque: el modo de reenvío se determina en función de la etiqueta de Red de Área Local Virtual y el plano de reenvíos al que se envía el mensaje corresponde al modo de reenvío. 2. El método según la reivindicación 1, que comprende, además, después de que el plano de reenvíos haya recibido el mensaje Ethernet y antes de que el plano de reenvíos envíe el mensaje Ethernet recibido al puerto de salida: la determinación, por el plano de reenvíos, de si capturar, o no, el mensaje Ethernet recibido en función de una regla de captura de mensaje y si se determina que conviene capturar el mensaje, la ejecución de un proceso sobre el mensaje dentro de la regla de captura de mensaje; en caso contrario, el envío del mensaje al puerto de salida en el modo de reenvío y el proceso en la regla de captura de mensaje comprende la captura, la captura y el reenvío, el reenvío transparente o el rechazo. 3. El método según la reivindicación 1, en donde: el puerto de entrada es un puerto del lado del usuario y el puerto de salida es un puerto del lado de la red o el puerto de entrada es un puerto del lado de la red y el puerto de salida es un puerto del lado del usuario. 4. El método según la reivindicación 1, en donde el plano de reenvíos comprende un plano de reenvíos Ethernet estándar, un plano de reenvíos de Ethernet de multiplexión, un plano de encaminamiento y de reenvío de capa 3, un plano de reenvíos de multidifusión de Red de Área Local Virtual de extremo a extremo, un plano de reenvíos de Red de Área Local Virtual punto a punto o un plano de reenvíos de Red de Área Local Virtual doble punto a punto. 5. El método según la reivindicación 4, en donde el plano de reenvíos comprende, además, un plano de reenvíos de Red de Área Local Virtual punto a punto transparente o un plano de reenvíos de Red de Área Local Virtual Doble punto a punto transparente. 6. El método según la reivindicación 1, en donde el puerto de entrada y el puerto de salida comprenden, cada uno, una tabla de atributos de puertos en donde se establecen entradas de tabla de tipos de puerto y entradas de tabla de reglas de procesamiento de etiquetas de Red de Área Local Virtual que comprenden la inserción, la supresión, la modificación o la sustitución de la etiqueta de Red de Área Local Virtual uniforme y una tabla de atributos de Red de Área Local Virtual en donde se establecen los modos de reenvío de Ethernet; el puerto de entrada atribuye al mensaje recibido la etiqueta de Red de Área Local Virtual, que es uniforme a nivel del puerto e indica un modo de reenvío Ethernet, mediante inserción, supresión, modificación o sustitución de la etiqueta de Red de Área Local Virtual, en función de la tabla de atributos de puertos y de la tabla de atributos de Red de Área Local Virtual y el puerto de salida encapsula el mensaje en conformidad con la tabla de atributos de puertos. 7. Un aparato de conmutación y de reenvío Ethernet, que comprende: un puerto de entrada adaptado para recibir un mensaje Ethernet, atribuir al mensaje una etiqueta de Red de Área Local Virtual que es uniforme al nivel del puerto, determinar un modo de reenvío y enviar el mensaje a un módulo de reenvío; el módulo de reenvío está adaptado para determinar un puerto de salida en función del modo de reenvío y enviar el mensaje al puerto de salida en el modo de reenvío y el puerto de salida está adaptado para encapsular el mensaje recibido en función de un atributo del puerto de salida y reenviar el mensaje, caracterizado porque: 12 E07721447 07-11-2011   el modo de reenvío está determinado en función de la etiqueta de Red de Área Local Virtual y el módulo de reenvío, al que se envía el mensaje, corresponde al modo de reenvío. 8. El aparato según la reivindicación 7, en donde el módulo de reenvío está adaptado además, para, antes de enviar el mensaje recibido al puerto de salida, procesar el mensaje en una regla de captura de mensaje si se determina que conviene capturar el mensaje Ethernet recibido en conformidad con la regla de captura del mensaje y enviar el mensaje al puerto de salida en el modo de reenvío si se determina que conviene no capturar el mensaje Ethernet recibido. 9. El aparato según la reivindicación 7 en donde: el puerto de entrada es un puerto del lado del usuario y el puerto de salida es un puerto del lado de la red o el puerto de entrada es un puerto del lado de la red y el puerto de salida es un puerto del lado del usuario. 10. El aparato según la reivindicación 7, en donde el módulo de reenvío comprende un módulo de reenvío Ethernet estándar, un módulo de reenvío Ethernet de multiplexión, un módulo de encaminamiento y de reenvío de capa 3, un módulo de reenvío de multidifusión de Red de Área Local Virtual de extremo a extremo, un módulo de reenvío de Red de Área Local Virtual punto a punto, un módulo de reenvío de Red de Área Local Virtual punto a punto doble, un módulo de reenvío de Red de Área Local Virtual punto a punto transparente o un módulo de reenvío de Red de Área Local Virtual punto a punto doble transparente y el aparato de conmutación y de reenvío Ethernet comprende cualquiera o una combinación de los módulos. 11. El aparato según la reivindicación 7, en donde el aparato de conmutación y de reenvío Ethernet está dispuesto en un dispositivo de acceso, un dispositivo de agregación Ethernet o un circuito integrado de conmutación y de reenvío Ethernet. 12. Un sistema de conmutación y de reenvío Ethernet que comprende un aparato de conmutación y de reenvío Ethernet según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11. 13 E07721447 07-11-2011   Pasarela Red ASP/BB Red de Banda Ancha Regional Pasarela de Red BB Agregación Ethernet Figura 1 Figura 2 14 Nodo de acceso (AN) Red de acceso Red de agregación Un puerto Ethernet introduce un puerto del lado de red o del usuario El puerto procesa el mensaje en función de una tabla de atributos de puertos proporcionando el mensaje con una etiqueta VLAN asignada uniformemente por el puerto en función de las reglas de procesamiento de etiquetas VLAN El puerto determina el modo de reenvío del mensaje en función de la etiqueta VLAN y de la tabla de atributos de VLAN y envía el mensaje al plano de reenvío correspondiente El plano de reenvío determina un puerto de salida para reenviar el mensaje según el modo de reenvío y una entrada de la tabla de control de reenvíos del modo de reenvío y ejecuta un proceso de reglas en el mensaje de control de Ethernet específico en función de una tabla de reglas de captura de mensajes de control El mensaje se reenvía al puerto de salida y el puerto de salida encapsula el mensaje en función del atributo del puerto Bucle Usuario Usuario Red inst. del cliente E07721447 07-11-2011   Tabla atributos puertos Tabla atributos VLAN Puerto lado usuario Tabla atributos puertos Tabla atributos VLAN Puerto lado usuario Reenvío ascendente y descendente: tabla reenvíos MAC+VLAN Plano reenvío Ethernet estándar Reenvío ascendente: puerto multiplexión Reenvío descendente: tabla reenvíos MAC+VLAN Plano reenvío Ethernet multiplexión Reenvío ascendente y descendente: tabla de reenvíos y encaminamiento Plano reenvío y encaminamiento de capa 3 Reenvío ascendente y descendente: tabla de relaciones de correspondencia de puertos Tabla de reglas de captura de mensajes de control Plano reenvío VLAN punto a punto Reenvío ascendente y descendente: tabla de relaciones de correspondencia de puertos Tabla de reglas de captura de mensajes de control Plano reenvío VLAN punto a punto doble Tabla reenvío multidifusión descendente Plano reenvío multidifusión Figura 3 Tabla atributos puertos Tabla atributos VLAN Puerto lado red Tabla atributos puertos Tabla atributos VLAN Puerto lado red E07721447 07-11-2011   Placa de líneas Puerto lado de usuario Módulo para conversión desde tecnología de enlace y acceso físico a tecnología de Ethernet Sistema de control y conmutación Placa de líneas Puerto lado de usuario Puerto lado de la red Plano reenvíos Módulo para conversión desde tecnología de enlace y acceso físico a tecnología de Ethernet Figura 4 16 Placa de líneas Puerto lado de usuario Módulo para conversión desde tecnología de enlace y acceso físico a tecnología de Ethernet E07721447 07-11-2011