DE10207286A1

DE10207286A1 - Verfahren zum Zusammenstellen und Zerlegen von Internet-Protokoll-Paketen

Info

Publication number: DE10207286A1
Application number: DE10207286A
Authority: DE
Inventors: Xiaoning Nie; Jinan Lin
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: DE10207286B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft Verfahren zum Zusammenstellen eines übergeordneten Internet-Protokoll-(IP)Pakets (100)aus mehreren IP-Paketen (108, 110, 112), wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment und einen IP-Kopf (102) aufweist, der ein Quell-IP-Adresse-Feld zur Angabe der Quell-IP-Adresse eines Quellknotens des IP-Pakets und ein Ziel-IP-Adresse-Feld zur Angabe der Ziel-IP-Adresse eines Zielknotens des IP-Pakets umfasst. Bei dem Verfahren werden mehrere IP-Pakete (108, 110, 112) aufeinander folgend angeordnet, um ein Datensegment des übergeordneten IP-Pakets (100) zu bilden, und es wird ein IP-Kopf (102) für das übergeordnete IP-Paket (100) erzeugt. Die mehreren IP-Pakete (108, 110, 112) des übergeordneten IP-Pakets (100) besitzen eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft, die dadurch bestimmt ist, wie ein IP-Paket, das von einem Quellknoten mit einer Quell-IP-Adresse gesendet wurde, auf dem Weg desselben zu einem Zielknoten mit einer Ziel-IP-Adresse weitergeleitet zu werden. Eine solche Weiterleitungseigenschaft ist beispielsweise eine gemeinsame Ziel-IP-Adresse.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Router zum Zusammenstellen und Zerlegen von Internet-Protokoll- (IP-)Paketen.

Moderne Netze bestehen typischerweise aus einer Mehrzahl von Teilnetzen, die miteinander über Schnittstellen verbunden sind. Solche Teilnetze sind beispielsweise lokale Netze (LANs; LAN = Local Area Network). Jedes Teilnetz weist dabei eine bestimmte Anzahl von Knoten, wie z. B. Host-Rechner, auf und kann jeweils eine eigene Netzarchitektur besitzen. Typische Netzarchitekturen sind das Ethernet, der Token-Ring oder die FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Die einzelnen Netzarchitekturen sind durch das jeweils verwendete Übertragungsmedium und die zugeordnete maximal übertragbare Paketgröße charakterisiert, die u. a. durch die Übertragungsbandbreite des Übertragungsmediums, das verwendete Übertragungsverfahren und durch die Anwendung des jeweiligen Netzes, z. B. zur Sprachübertragung etc., bestimmt ist. Das Übertragungsmedium sind bei üblichen Ethernet-Netzen Koaxialkabel, bei Token-Ringen verdrillte Doppelleitungen (Twisted Pair Cable) oder Glasfasern und bei FDDI-Netzen Glasfasern, wobei Glasfasern eine wesentlich größere Übertragungsbandbreite als verdrillte Doppelleitungen und Koaxialkabel aufweisen. Die in einem Übertragungsmedium maximal übertragbare Paketgröße wird auch als maximale Übermittlungseinheit (MTU; Maximum Transmission Unit) bezeichnet und liegt bei einem üblichen Ethernet typischerweise zwischen einem minimalen Wert von 64 Oktetten bis 1518 Oktetten und bei einem üblichen FDDI-Netz typischerweise bei 4000 Oktetten, wobei ein Oktett einer Gruppe von 8 Bits (1 Byte) entspricht. Das Ethernet wird bei TCP/IP- Kommunikationsarchitekturen (TCP = Transport Control Protocol; IP = Internet Protocol), die im folgenden erläutert sind, sehr häufig eingesetzt und implementiert ein Medienzugriffssystem, das als Medienzugriffsmechanismus CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) verwendet, der mehrere Verbindungen zulässt und eine Kollisionsprüfung hinsichtlich gleichzeitig ins Übertragungsmedium gesendeter und laufender Datenpakete durchführt. In üblichen Ethernet-Netzen ist die maximale Übermittlungseinheit (MTU) aufgrund der Kollisionserfassung und der langsamen Übertragungen daher sehr klein.

Zur Bildung einer Schnittstelle zwischen Netzen unterschiedlicher Netzarchitektur und zur Verbindung von Knoten in Netzen mit unterschiedlicher Netzarchitektur werden Netzverbinder bzw. Router verwendet. Ein Router passt u. a. die Paketgröße von übertragenen Daten eines Netzes, das eine größere maximale Übermittlungseinheit (MTU) aufweist, wie z. B. ein Token-Ring, beim Übergang in ein Netz, das eine kleinere maximale Übermittlungseinheit aufweist, wie z. B. ein Ethernet, an, indem derselbe die empfangenen Pakete in kleinere Einheiten durch Fragmentierung unterteilt.

Bei der Kommunikation in Netzen werden sogenannte Kommunikationsarchitekturen verwendet. Eine weit verbreitete und angewandte Kommunikationsarchitektur ist die TCP/IP-Kommunikationsarchitektur. Die TCP/IP-Kommunikationsarchitektur besteht aus einzelnen Schichten, die voneinander entkoppelte Funktionen besitzen und einen Protokollstapel bilden.

Fig. 7 zeigt den Schichtaufbau einer TCP/IP-Kommunikationsarchitektur 700. Die unterste erste Schicht ist die physikalische Schicht (Physical Layer) 702, die Datenpakete in eine Serie von elektrischen Signalen, die binäre 0-Werte und 1- Werte darstellen, umwandelt und diese über ein Übertragungsmedium sendet. Der physikalischen Schicht 702 ist daher die Informationseinheit Bit zugeordnet. In der physikalischen Schicht 702 werden alle physikalischen Eigenschaften, die für die Bitübertragung notwendig sind, festgelegt. Dazu gehören vor allem die Spezifikation des LAN-Übertragungsmediums (Verkabelung) sowie der Anschlussstecker und deren Stiftbelegung. Entscheidend sind ferner die Verfahren für die Übertragung einzelner Bits und Bitmuster und die damit verbundene Erzeugung und Verarbeitung elektrischer bzw. optischer Signale.

Die zweite Schicht ist die Datensicherungsschicht (Data Link Layer) 704, die Datenpakete erzeugt, sendet und empfängt und die physikalische Schicht 702 verwendet, um Datenpakte zu empfangen und zu senden. Die Datensicherungsschicht 704 erzeugt Datenpakete, die für die verwendete Netzarchitektur geeignet sind, d. h. beispielsweise Datenpakete, die nicht größer als die maximale Übermittlungseinheit (MTU) für eine zugeordnete Netzarchitektur sind. Die Informationseinheit der Datensicherungsschicht ist der Rahmen.

Bei lokalen Netzen (LANs), wie dem Ethernet, ist die Datensicherungsschicht 704 in zwei Teilschichten aufgeteilt. Die untere Schicht dieser Teilschichten ist die MAC-Schicht (MAC = Media Access Control), die den Zugriff auf das Übertragungsmedium steuert, und die obere Schicht ist die LLC-Schicht (LLC = Logical Link Control), die die eigentliche Datensicherungsschicht bei lokalen Netzen (LANs) darstellt.

Eine Funktion der MAC-Schicht besteht darin, ein Medienzugriffsverfahren bereitzustellen, das die Art und Weise der Belegung des Mediums durch die einzelnen Netzknoten bestimmt. Hierzu zählt beispielsweise auch die wichtige Frage der Übertragungsrate (Bitrate). Wichtige Zugriffsverfahren bei lokalen Netzen (LANs) mit gemeinsam verwendetem Medium (Shared Medium) sind das oben erwähnte CSMA/CD-(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)Verfahren bei LANs nach dem IEEE-802.3- bzw. Ethernet-Standard und das Token-Ring- Verfahren bei Token-Ring-LANs nach dem IEEE-802.5-Standard (IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers) und bei FDDI-LANs. Weitere Funktionen der MAC-Schicht bestehen in der Übertragungssicherung, d. h. der Sicherstellung einer fehlerfreien Ende-zu-Ende-Übermittlung der MAC-Rahmen zwischen den beteiligten Quell/Ziel-Knoten in der Datensicherungsschicht durch Hinzufügen einer Prüfsumme; in der Bereitstellung und Erkennung spezifischer MAC-Adressen (Ziel-MAC- Adresse, Quell-MAC-Adresse); und in der MAC-Rahmen- Verkapselung (MAC-Frame-Encapsulation) der LLC-Daten durch Einfügen der MAC-Adressen, der Prüfsumme und LAN-spezifischer Steuerungsinformationen, d. h. letztlich in der Erzeugung eines gültigen MAC-Rahmens. Der MAC-Rahmen weist einen MAC-Kopf auf, der notwendigerweise aus den MAC-Adressen und zusätzlichen Kontrollelementen, wie einer Präambel, die über ein spezifisches Bitmuster den Beginn des MAC-Rahmens charakterisiert, besteht. MAC-Adressen sind "physikalische" Netzadressen, die unstrukturiert sind und somit keine Positionshinweise enthalten und sich auf die physikalischen Hardwarekomponenten, wie z. B. LAN-Netzkarten, die beispielsweise bei der Übertragung zwischen einem Knoten und einem Router verwendet werden, beziehen, wobei sich die im Folgenden erläuterte IP- Adressierung im Gegensatz dazu auf die Verbindung zwischen Knoten bezieht.

Die LLC-Schicht wird schließlich durch den Standard IEEE 802.2 festgelegt und ist daher allgemeiner Bestandteil aller lokalen Netwerke (LANs). Sie besitzt u. a. LLC-Dienste- Funktionen zur Abwicklung einer verbindungslosen bzw. verbindungsorientierten Kommunikation mit und ohne Bestätigung. Diese Dienste (LLC- Typ I, II und III) werden mittels unterschiedlicher LLC-Rahmen abgewickelt.

Die dritte Schicht der TCP/IP-Kommunikationsarchitektur 700 von Fig. 7 ist die Vermittlungsschicht oder Netzschicht (Network Layer). Die Vermittlungsschicht baut Ende-zu-Ende- Verbindungen auf. Dazu bestimmt dieselbe die Adressen eines Quellknotens und eines Zielknotens und ermittelt bzw. wählt zur Übertragung von Datenpaketen eine Route zwischen diesen Knoten aus (Routing; Routing = Routenwahl). Bei der TCP/IP- Kommunikationsarchitektur 700 ist die Vermittlungsschicht die Internet-Protokoll-Schicht 706 bzw. IP-Schicht 706. Die Informationseinheit der IP-Schicht 706 ist das Datagramm, das ein IP-Paket ist, das sowohl eine Quell-IP-Adresse als auch eine Ziel-IP-Adresse umfasst, die durch den Benutzer geliefert werden, und ferner Daten beinhalten kann. Jedes IP-Paket wird als abgeschlossene Einheit betrachtet. In der IP-Schicht 706 sind die weiteren Protokolle ICMP (Internet Control Message Protocol) 708, ARP (Address Resolution Protocol) 710 und RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 712 angeordnet. Diese Protokolle sind als Hilfsprotokolle bei der Adressierung von IP-Paketen zu sehen. Sie stehen als Vermittler zwischen der MAC-Schicht und der IP-Schicht. Das Protokoll ARP besitzt die Funktion, für eine Ziel-IP-Adresse die korrespondierende physikalische Adresse, d. h. Ziel-MAC-Adresse, zu ermitteln. Jede TCP/IP-Kommunikation wird durch die Ziel-IP- Adresse eingeleitet, und wenn man eine Verbindung zu einem entfernten Zielknoten, z. B. Rechner, herstellen will, muss man die Ziel-IP-Adresse und nicht die Ziel-MAC-Adresse desselben kennen. In Verbindungen mit End-zu-End-Signifikanz wird die IP-Adresse verwendet, in Verbindungen zwischen einzelnen Knoten, die zwischen der Quell-IP-Adresse und der Ziel-IP-Adresse zu durchlaufen sind, die MAC-Adresse. Eine der Hauptfunktionen der IP-Schicht 706 ist, die Protokolle der über ihr liegenden höheren Schichten davon zu entbinden, die physikalischen Eigenschaften des Übertragungsmediums zu kennen. Die IP-Schicht bildet eine Barriere zwischen den unteren Schichten, d. h. der physikalischen Schicht 702 und der Datensicherungsschicht 704, und der nächsthöheren vierten Schicht, derart, dass beispielsweise den höheren Schichten, wie der vierten Schicht, die maximale Übermittlungseinheit (MTU) eines Übertragungsmediums nicht bekannt gegeben wird. Das IP-Protokoll stellt daher ein von den Eigenschaften des Übertragungsmediums unabhängiges Protokoll dar.

Die vierte Schicht ist die Transportschicht (Transport Layer) 714. Die Funktion der Transportschicht 714 besteht darin, eine virtuelle Ende-zu-Ende-Verbindung für den Transport von Daten in Form von festgelegten Paketen zwischen den Endsystemen bereitzustellen, und vor allem darin, Übertragungsfehler zu korrigieren. Die Funktion der Transportschicht 714 hängt daher sehr stark von den Protokollen der ersten (physikalische Schicht) und der zweiten Schicht (Datensicherungsschicht) 702, 704 ab. Die Informationseinheit der Transportschicht 714 ist das Datagram oder das Segment. In der Transportschicht 714 stehen zwei Protokolle zur Auswahl: TCP (Transmission Control Protocol) 716 oder UDP (User Datagram Protocol) 718. Das TCP-Protokoll 716 liefert eine verbindungsorientierte zuverlässige Datenkommunikation mit Fehlerkorrektur und Flusskontrolle. Die Informationseinheit des TCP-Protokolls ist das Segment. Das alternative UDP-Protokoll 718 ist ein Protokoll für eine verbindungslose und nicht zuverlässige Kommunikation für Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit keine große Rolle spielt. Die Informationseinheit des UDP-Protokolls ist das Datagramm. Auf die Protokolle TCP und UDP wird hierin nicht näher eingegangen.

Die fünfte Schicht der TCP/IP-Kommunikationsarchitektur 700 ist schließlich die Anwendungsschicht (Application Layer) 720, in der Anwendungsprogramme, wie E-Mail-Programme etc., angeordnet sind. Die Informationseinheit der Anwendungsschicht 720 ist die Nachricht.

Fig. 8 zeigt die Entstehung eines MAC-Rahmens 800 in einer TCP/IP-Kommunikationsarchitektur zur Übertragung von Daten. Bei einer TCP/IP-Kommunikationsarchitektur wird die bei der Datenübertragung anfallende Arbeit unter den Schichten und ihren Protokollen aufgeteilt. Die Daten 802 einer zu übertragenden Datei werden in der Transportschicht, die hier das Protokoll TCP verwendet, in einzelne Datensegmente 804 segmentiert. Danach wird jedes Datensegment mit einem eigenen TCP-Kopf 806 versehen und bildet ein TCP-Segment. Anschließend gibt die Transportschicht die Segmente an die IP-Schicht weiter. Die IP-Schicht versieht wiederum jedes TCP-Segment mit einem IP-Kopf 810, in dem die entsprechende Ziel-IP- Adresse und Quell-IP-Adresse aufgeführt sind. Auf diese Weise entstehen IP-Pakete. Schließlich wird das IP-Paket an ein Netz weitergeleitet. Dort werden ein MAC-Kopf (MAC-Header) 812, ein LLC-Kopf 814 und das übliche den MAC-Rahmen abschließende MAC-Ende (MAC-Trailer) 816 hinzugefügt. Jetzt kann ein Datensegment 804 in Form eines MAC-Rahmens 800 über das Netz zum Ziel gesendet werden. Am Ziel angekommen, erfolgt die Umwandlung des MAC-Rahmens in umgekehrter Reihenfolge.

Liegt ein IP-Paket in einem Quellknoten in einem LAN zum Senden vor, so wird, wie beschrieben, dieses Paket in einen MAC- Rahmen eingebettet. In dem MAC-Kopf des MAC-Rahmens ist eine entsprechende MAC-Adresse des Zielknotens enthalten. Somit muss eine Tabelle mit den Zuordnungen IP-Adresse ⇐ MAC- Adresse in LAN-Knoten vorhanden sein. In frühen TCP/IP- Kommunikationsarchitekturen wurde eine Tabelle verwendet, in die manuell alle Zuordnungen zwischen MAC- und IP-Adressen eingetragen wurden, damit MAC-Rahmen eindeutig an den richtigen Zielknoten adressiert werden konnten. Heute wird diese Zuordnung mit Hilfe des Protokolls ARP durchgeführt. Jeder Knoten verwaltet einen Cache, den sogenannten ARP-Cache, mit IP-Einträgen und den zugehörigen MAC-Adressen. Wenn das IP- Protokoll die Aufforderung erhält, ein IP-Paket an eine andere IP-Adresse zu senden, sucht es zuerst in dem ARP-Cache nach der korrespondierenden MAC-Adresse, die von der Datensicherungsschicht bei der Übertragung des IP-Pakets in MAC- Rahmen verwendet werden soll. Falls kein Eintrag vorhanden ist, wird versucht, mit Hilfe des Protokolls ARP die MAC- Adresse der fraglichen IP-Adresse zu ermitteln. Zu diesem Zweck sendet das Protokoll ARP ein IP-Paket mit einer ARP- Anforderung an alle LAN-Netzkarten und verwendet dazu eine MAC-Rundsendeadresse. Die ARP-Anforderung enthält die IP- Adresse, die der angeforderten MAC-Adresse entspricht. Dieses Anforderungs-IP-Paket wird von allen LAN-Netzkarten im Netz gelesen. Sobald eine LAN-Netzkarte ihre eigene IP-Adresse im Datagramm wiedererkennt, antwortet sie mit einer ARP-Antwort, die die MAC-Adresse derselben enthält.

Im Folgenden wird detaillierter auf die IP-Schicht bzw. das IP-Protokoll der TCP/IP-Kommunikationsarchitektur Bezug genommen, das Gegenstand dieser Erfindung ist. Das IP-Protokoll der IP-Schicht ist ein verbindungsloser Datagramm-Dienst, bei dem zwischen Quellknoten und Zielknoten keine stehende Verbindung, mit z. B. einer Fehlerkorrektur, eingerichtet ist und bei dem zwischen zwei Kommunikationsknoten keine spezielle Route definiert ist. IP-Datagramme bzw. IP-Pakete können daher zwischen zwei Knoten unterschiedliche Routen nehmen und an ihrem Bestimmungsort unter Umständen nicht in der Reihenfolge eintreffen, in der sie ausgesendet wurden. Eine Nachricht kann beispielsweise bei der Fragmentierung von Datenpaketen als mehrere IP-Pakete gesendet werden, die zu dem Zielknoten in beliebiger Reihenfolge gesendet werden können. Der Datagramm-Dienst beachtet nicht die Reihenfolge, in der die IP-Pakete bzw. IP-Datagramme gesendet wurden, und der Zielknoten muss daher zulassen, dass Daten nicht in der richtigen Reihenfolge ankommen und dass IP-Pakete sogar zweimal eintreffen können, da der Quellknoten sie wiederholt sendet.

Fig. 9 zeigt den Aufbau eines IP-Kopfes 900 eines IP-Pakets von Fig. 8. Das Feld Version 902 enthält die Versionsnummer des IP-Protokolls. Das klassische IP-Protokoll ist das IP- Protokoll der Version 4 (IPv4). Eine neuere Version des IP- Protkolls ist die Version 6 (IPv6). Das Feld IHL (Internet Header Length) 904 enthält die Länge des IP-Kopfes 900. Die Länge wird in 32-Bit-Worten ausgedrückt. Mit Hilfe des Felds TOS (Type of Service) 906 kann eine Software verschiedene Leistungen bzw. Diensttypen bei der Behandlung von IP-Paketen anfordern, wie z. B. geringe Verzögerungsraten, hohen Datendurchsatz, hohe Zuverlässigkeit und niedrige Kosten. Das Feld TOS 906 ist in heterogenen Netzen wichtig, die über Router verbunden sind. Das Feld IP-Paketlänge (Total Length) 908 gibt die Gesamtlänge eines IP-Pakets in Oktetten bzw. Bytes an. Die Angabe der Gesamtlänge bezieht sich auf die Kopf- und Daten-Felder. Die Größe des Datenbereiches wird aus dem Feld IP-Paketlänge 908 und dem Feld IHL 904 berechnet. Wenn ein IP-Paket fragmentiert wird, bezeichnet das Feld IP-Paketlänge 908 die Größe des Fragments und nicht die Größe des ursprünglichen IP-Pakets. Das Feld Identifikation (Identification) 910 enthält einen Integer-Wert bzw. Ganzzahlwert, der zur Identifizierung der einzelnen Fragmente eines IP-Pakets dient, wenn ein großes IP-Paket fragmentiert wird. An dieser Stelle wird eine eindeutige Identifikation jeder zu übertragenden Datei (Nachricht) im Quellknoten vergeben. Aufgrund dieser Angabe ist es im Zielknoten möglich, ankommende IP-Pakete eindeutig einer bestimmten Datei zuzuordnen. Das drei Bit große Feld Flags 912 enthält Flags zur Steuerung des IP- Protokolls. Die beiden niederwertigen Bits MF (More Flag) und DF (Do not Fragment Flag) dieses Felds werden zur Steuerung der Fragmentierung verwendet. Ist das Bit DF = 1, darf das IP-Paket nicht weiter fragmentiert werden (do not fragment). Ist das Bit MF = 1, bedeutet dies, dass dem IP-Paket noch weitere (more) IP-Pakete aus einer Datei folgen. Mit MF = 0 wird das letzte IP-Paket aus einer Paketfolge markiert. Das höherwertige Bit des Felds Flags wird nicht verwendet. Das Feld Fragment-Offset (Fragmentabstand) 914 wird in fragmentierten IP-Paketen verwendet, um anzugeben, an welcher Position das Fragment in einem ursprünglichen IP-Paket stand. Wenn MF = 1 im Feld Flags 912 gesetzt ist, dann gibt das Feld Fragment-Offset die relative Position dieses Dateisegments in Bezug auf den Dateianfang an und ermöglicht es dem Zielknoten, mehrere Dateisegmente aus den empfangenen IP-Paketen in der richtigen Reihenfolge zusammenzusetzen. Das Feld Lebenszeit (Time to Live) 916 begrenzt die Zeit, die IP-Pakete im Netz zirkulieren können. Der Quellknoten bestimmt mit diesem Feld, wie lange das IP-Paket im Netz verweilen darf. Da diese Zeit in jedem Router (Netzknoten) um 1 verringert wird, ist dieselbe gleichbedeutend mit der maximalen Anzahl von Routern (d. h. dem sogenannten Hop-Count bzw. Hop-Zählwert), die ein IP-Paket unterwegs durchlaufen darf. Fällt der Wert der Lebenszeit auf 0, muss das IP-Paket im Router verworfen werden.

Das Feld Protokoll (Protocol) 918 gibt die Nummer des Protokolls der Transportschicht (Bezugszeichen 714 in Fig. 7) an, an die das IP-Paket weitergegeben werden muss, bzw. gibt an, welches Protokoll der Transportschicht in einem IP-Paket mitgeführt wird. Die möglichen Protokolle umfassen bei der Kommunikationsarchitektur TCP/IP beispielsweise TCP oder UDP, die oben kurz erörtert sind. Das Feld IP-Kopf-Prüfsumme 920 (Checksum) enthält die Prüfsumme, mit der der IP-Kopf 900, einschließlich des im Folgenden erörterten Felds Optionen 922, auf das Vorhandensein von Übertragungsfehlern geprüft wird. Die Prüfung von Nutzdaten aus den IP-Paketen findet hingegen innerhalb der Transportschicht, z. B. innerhalb des TCP-Protokolls, statt. Das Feld Quell-IP-Adresse 924 beinhaltet die IP-Adresse des Quellknotens, der das IP-Paket erzeugt und abgeschickt hat. Das Feld Ziel-IP-Adresse 926 beinhaltet die IP-Adresse des Zielknotens, der das IP-Paket empfangen soll. Das Feld Optionen 922 ermöglicht eine besondere Nutzung des Protokolls. Beispiele für die Nutzung dieses Feldes sind: Bereitstellung von Zeitmarken, Sicherheit, Unterstützung von Routing-Funktionen etc. Das Feld Füllzeichen (Padding) 928 stellt die Nullen dar, die als Füllzeichen in den IP-Kopf 900 eingefügt werden, um die Größe eines abschließenden 32-Bit- Wortes zu erreichen. Wenn das Feld Optionen 922 nicht ein Vielfaches des 32-Bit-Wortes lang ist, dann füllt dieses Feld den IP-Kopf 900 auf ein Vielfaches von 32 Bits auf.

Bei der TCP/IP-Kommunikationsarchitektur findet die Routenwahl in der dritten Schicht, also in der Vermittlungs- oder IP-Schicht, statt. Dadurch ist die Routenwahl für die Transportschicht, in der TCP und UDP angeordnet sind, transparent. In diesen Schichten ist kein Routenwahl-Konzept implementiert, sie kommunizieren direkt. Routenwahl ist nur möglich, wenn das Konzept der Netzadressen angewendet wird. Bei der TCP/IP-Kommunikationsarchitektur wird Netzen eine Netznummer, manchmal auch Netz-ID genannt, zugeordnet. Die Routenwahl setzt voraus, dass eine bestimmte Netznummer einen bestimmten Netzbereich repräsentiert, wie z. B. den Bereich der BRD oder der USA etc.

Erhält die IP-Schicht den Auftrag zur Übertragung eines IP- Pakets vergleicht dieselbe die Netznummerkomponenten der Quell-IP-Adresse und der Ziel-IP-Adresse. Sind die Netznummern identisch, muss sich der Zielknoten in dem gleichen Netz befinden. Sofern dies noch nicht geschehen ist, ermittelt die IP-Schicht mit Hilfe des ARP-Protokolls die MAC-Adresse des Zielknotens. Auf diese Weise können IP-Pakete direkt an diesen Netzknoten gesendet werden. Sind die Netznummern der Quell-IP-Adresse des Quellknotens und der Ziel-IP-Adresse des Zielknotens nicht identisch, so wird zur Weiterleitung des IP-Pakets ein Router benötigt. Bei vielen TCP/IP-Implementierungen stellt dazu ein Standard-Router immer den Ausgangspunkt dar. Der Quellknoten sendet daher an ein anderes Netz gerichtete IP-Pakete zuerst an seinen Standard-Router, dessen MAC-Adresse dem Quellknoten bekannt ist. Dazu setzt der Quellknoten einfach die MAC-Adresse des Routers in den MAC- Rahmen der Datensicherungsschicht ein. Sind die MAC-Adressen von mit den Netz des Quellknotens verbundenen Routern nicht bekannt, werden dieselben normalerweise mit Hilfe einer Rundsende-Nachricht des ARP-Protokolls ermittelt.

Wenn ein Knoten einen MAC-Rahmen mit der MAC-Adresse des Routers sendet, wird der MAC-Rahmen von der MAC-Hardware des Routers entgegengenommen und das darin enthaltene IP-Paket wird in die IP-Schicht desselben weitergeleitet. Die IP- Schicht des Routers stellt fest, dass es sich bei der Empfängeradresse nicht um die Adresse des Routers selbst handelt. Der Router sendet daher das IP-Paket an die IP-Adresse des Zielknotens, indem derselbe in einer Routenwahltabelle, die die Netznummern der existierenden Netze und die IP-Adressen der Router enthält, den nächsten Router in der für die Netznummer der Ziel-IP-Adresse angegebenen Route nachschlägt und das IP-Paket an die MAC-Adresse dieses nächsten Routers sendet. Der letzte Router auf dem Weg zu dem Zielknoten sendet schließlich das IP-Paket in einem MAC-Rahmen auf die gleiche Weise an die MAC-Adresse des Zielknotens. Kennt der letzte Router die MAC-Adresse des Zielknotens nicht, kann derselbe ebenfalls eine ARP-Anforderung zur Ermittlung der MAC-Adresse aussenden. Er erhält eine Antwort und kann dann das IP-Paket weiterleiten, indem er in dem MAC-Rahmen als MAC-Adresse die MAC-Adresse des Zielknotens einsetzt.

In Teilnetzen, wie z. B. lokalen Netzen (LANs), eines großen Netzes werden teilweise aus technologischen Gründen, wie z. B. der Übertragungsbandbreite eines Übertragungsmediums (Koaxialkabel, Glasfaser etc.), und teilweise aus anwendungsspezifischen Gründen, wie z. B. bei der Echtzeitübertragung von Sprache mit Voice over IP (VoIP), unterschiedliche Paketgrößen bzw. maximale Übermittlungseinheiten (MTUs) eingesetzt. Im Folgenden wird kurz auf die Fragmentierung von IP-Paketen in einer TCP/IP-Kommunikationsarchitektur eingegangen.

Die Fragmentierung hat bei der TCP/IP-Kommunikationsarchitektur eine streng festgelegte Bedeutung. Man bezeichnet damit das Verfahren, mit dem das IP-Protokoll die Größe von IP- Paketen reduziert, die aufgrund ihrer Größe in einem bestimmten Medium nicht transportiert werden können. Die Größe der Fragmente darf die Größe der maximalen Übermittlungseinheit (MTU) einer jeweiligen Netzarchitektur nicht überschreiten. Das IP-Protokoll reduziert die Größe eines großen IP-Pakets, indem das Datenfeld in angemessen kleine Teile aufgeteilt wird. Wenn das IP-Pakets geteilt wird, wird das MF-Bit (More Flag) des Felds Flags 912 von Fig. 9 in allen resultierenden Fragmenten, mit Ausnahme des letzten, auf 1 gesetzt. Da die Fragmente in einem Netz, das mehrere wählbare Routen aufweist, unterschiedliche Routen einschlagen können, enthält jedes einzelne Fragment einen IP-Protokoll-Kopf, der die Routenwahl-Informationen umfasst, und jedes Fragment wird als eigenständiges IP-Paket behandelt. Deshalb kann die IP-Paket- Größe nur durch eine Reduzierung der Datenmenge verkleinert werden. Es sei hier insbesondere erwähnt, dass fragmentierte IP-Pakete erst vom Zielknoten wieder zusammengesetzt werden. In allen Fragmenten wird außerdem das Feld Identifikation des ursprünglichen IP-Pakets mitgeführt. Mit Hilfe dieses Feldes ermittelt der Zielknoten, der die Fragmente wieder zusammensetzt, welche Fragmente zu einem IP-Paket gehören. Das Feld Fragment-Offset gibt dabei an, wie sich die einzelnen Fragmente in das ursprüngliche IP-Paket einfügen. Mit Hilfe des Fragment-Offsets können daher die Fragmente zum ursprünglichen IP-Paket zusammengesetzt werden, auch dann, wenn sie nicht in der richtigen Reihenfolge beim Zielknoten eintreffen.

Netzverbinder bzw. Router einer TCP/IP-Kommunikationsarchitektur müssen IP-Pakete fragmentieren, da der Quellknoten die maximale Übermittlungseinheit (MTU) der einzelnen Schaltstellen und Leitungen auf den verschiedenen Routen nicht kennt. Beim Einsatz von Routern wird daher die Fragmentgröße automatisch entsprechend der maximalen Übermittlungseinheit (MTU) angepasst. Treten mehrere Übergangsstellen zwischen Teilnetzen unterschiedlicher Netzarchitekturen eines Gesamtnetzes auf, werden die IP-Pakete, abhängig von den jeweiligen maximalen Übermittlungseinheiten (MTU) der einzelnen Teilnetze möglicherweise wiederholt in Routern in immer kleinere Fragmente geteilt, um auch noch durch das Teilnetz mit der kleinsten maximalen Übermittlungseinheit übertragen zu werden.

Die "klassischen" IP-Netze wie z. B. das heutige Internet funktionieren nach dem Datagramm-Prinzip. Dies bedeutet, dass keine Verbindung für die Übermittlung der IP-Pakete zwischen den kommunizierenden Knoten aufgebaut wird, sondern die einzelnen IP-Pakete in Routern individuell nach der "aktuellen Lage" im Netz weitergeleitet werden. Aus diesem Grund bezeichnet man die klassischen IP-Netze auch als verbindungslos. In verbindungslosen IP-Netzen werden die einzelnen IP- Pakete vom Quell- zum Ziel-Knoten meist über unterschiedliche Routen transportiert. Infolgedessen sind die Verzögerungen von einzelnen IP-Paketen in der Regel unterschiedlich. Dies ist die Ursache dafür, dass es schwierig ist, die steigenden Dienstqualitäts- (QoS-; QoS = Quality of Service) Anforderungen in verbindungslosen IP-Weitverkehrsnetzen (IP-WANs; WAN = Wide Area Network) zu erfüllen. Die QoS-Anforderungen lassen sich nur dann besser und einfacher erfüllen, wenn die zusammengehörenden (z. B. einer Dienst-Klasse) IP-Pakete im Netz zwischen zwei kommunizierenden Knoten über die gleiche Route übermittelt werden. Um dies zu erreichen, muss zuerst eine virtuelle Verbindung über das IP-Netz aufgebaut werden. Dazu wurde das Mehr-Protokoll-Etikett-Schalten (MPLS; MPLS = Multi-Protcol Label Switching) entwickelt.

Die Idee von MPLS besteht darin, dass zuerst ein Pfad als virtuelle Verbindung über das IP-Netz zwischen den kommunizierenden Rechnern für die Übermittlung der IP-Pakete aufgebaut wird. Dadurch werden die einzelnen IP-Pakete über die gleichen Netzknoten übermittelt. MPLS stellt ein Verfahren dar, um IP-Pakete u. a. in Frame Relay- und ATM-Netzen (ATM = Asynchronous Transfer Mode) effektiv übermitteln zu können. Auch die Übermittlung der IP-Pakete in zukünftigen optischen Netzen auf Basis der WDM-Technik (WDM = Wavelength Division Multiplexing) wird mit MPLS-Hilfe verlaufen. Nach dem MPLS- Konzept wird jedem zu übertragenden IP-Paket ein Etikett (Label) vorangestellt. Das Etikett kann als Identifikation des IP-Pakets angesehen werden. Anhand von Etiketten können IP- Pakete in Netzknoten effizient weitergeleitet werden, ohne dabei den komplexen IP-Kopf auswerten zu müssen. Das MPLS- Konzept kann als eine Art IP-Hardware-Schalten (IP-Hardware- Switching) interpretiert werden.

Beim MPLS sind zwei Arten von sogenannten Etikett-schaltenden Routern (LSR; LSR = Label Switching Router) definiert, nämlich Kanten-LSR (E-LSR; E = Edge) am Rande und Kern-LSR (C- LSR; C = Core) im Kernbereich des Netzes. Die Router sind über permanente logische Verbindungen vernetzt, so dass ein logisches Netz entsteht, in dem die C-LSR als Knoten und die E-LSR als Endkomponenten dienen. Ein solches Netz stellt ein logisches Routenwahl-Netz bzw. Routing-Netz oberhalb der physikalischen Netzstruktur dar. Die E-LSR klassifizieren die zu übertragenden IP-Pakete und versehen sie mit Etiketten (Labeln). Die C-LSR bestimmen die optimalen Routen für die IP- Pakete und leiten dieselben anhand der Etiketten weiter. Die Etikett-Informationen werden nach dem Protokoll LDP (Label Distribution Protocol) ausgetauscht.

Fig. 10 zeigt ein übliches MPLS-Routenwahl-Netz (MPLS- Routing-Netz). Das MPLS-Routenwahl-Netz 1000 weist einen Eingangs-E-LSR (Ingress-E-LSR) 1002 und einen Ausgangs-E-LSR (Egress-E-LSR) 1004 auf, die über verschiedene Etikettschaltende Router (LSR) 1006 (LSR1) und 1008 (LSR2) oder 1010 (LSR3) im Kernbereich des MPLS-Routenwahl-Netzes 1000 verbunden sind. Der Ingress-E-LSR empfängt IP-Pakete 1012 und weist jedes zu übertragende IP-Paket einer bestimmten Klasse zu, die man Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC; FEC = Forwarding Equivalence Class) nennt, und versieht das IP-Paket mit einem Etikett, das der Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse zugeordnet ist und diese identifiziert. Eine bestimmte Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) kann beispielsweise IP-Pakete umfassen, die zu einem bestimmten Ziel-IP-Knoten oder einem bestimmen Ziel-Subnetz weitergeleitet werden sollen, oder kann IP-Pakete umfassen, die zwischen zwei Routern weitergeleitet werden sollen, über die z. B. zwei Standorte eines Unternehmens an ein Netz angeschlossen sind.

Die Weiterleitung von IP-Paketen einer bestimmten Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) von dem Ingress-E-LSR 1002 zu dem Egress-E-LSR 1004 über das MPLS-Routenwahl-Netz erfolgt anhand der den IP-Paketen vorangestellten Etiketten. Die Etikett-schaltenden Router 1006, 1008 und 1010 leiten daher die IP-Pakete auf der Basis der Etiketten weiter. Hierfür wird über das MPLS-Routenwahl-Netz eine virtuelle Ende-zu-Ende- Verbindung zwischen dem Ingress-E-LSR 1002 und dem Egress-E- LSR 1004 aufgebaut. Eine solche Verbindung wird als ein Etikett-geschalteter Weg (LSP, LSP = Label Switched Path), wie z. B. der Weg 1014 in Fig. 1, bezeichnet. Ein Etikett- geschalteter Weg stellt eine gerichtete virtuelle Verbindung dar. Jede Klasse von IP-Paketen wird über einen Etikett- geschalteten Weg im Netz übermittelt. Ein Etikett- geschalteter Weg LSP kann automatisch so bestimmt werden, dass eine Route über das MPLS-Routenwahl-Netz zwischen den kommunizierenden Routern Ingress-E-LSR 1002 und Egress-E-LSR 1004 vorteilhafterweise mit Hilfe eines bekannten Routenwahl- Protokolls, z. B. OSPF (Open Shortest Path First) oder RIP (Routing Information Protocol), ermittelt wird. Dann verläuft der Etikett-geschaltete Weg LSP über bestimmte Etikettschaltende Router (LSR), die sich auf der gewählten Route befinden, in Fig. 1 sind dies die Etikett-schaltenden Router 1006 und 1008.

Die Etikett-schaltenden Router 1002 bis 1010 besitzen physikalische Eingangs- und Ausgangs-Leitungen. Jeder physikalischen Leitung ist eine Anzahl von Etiketten zugeordnet. Diese Anzahl von Etiketten bezeichnet man als Etikett-Raum pro physikalischer Schnittstelle. Nach dem MPLS-Konzept können mehrere Weiterleitungs-Äquivalenz-Klassen (FEC) von IP-Paketen, denen jeweils ein identifizierendes Etikett zugewiesen ist, parallel über eine physikalische Leitung übertragen werden. Ein Etikett stellt dabei einen logischen Kanal in der physikalischen Leitung dar. Auf diese Weise kann eine physikalische Leitung in eine Vielzahl von logischen Kanälen, die unterschiedlichen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klassen (FEC) zugeordnet sind, eingeteilt werden. Ein Etikett-geschalteter Weg (LSP) bildet daher eine Kette von logischen Kanälen in den einzelnen unterwegs liegenden physikalischen Leitungen.

In den Etikett-schaltenden Kern-Routern (C-LSR) 1006, 1008 und 1010 trifft allgemein ein IP-Paket, das mit einem Etikett versehen ist, in einer bestimmten physikalischen Eingangsleitung ein und wird, eventuell mit einem neuen Etikett versehen, über eine bestimmte physikalische Ausgangsleitung weitergeleitet, so dass die den Etiketten zugeordneten logischen Kanäle miteinander verknüpft werden. Die Etikett-schaltenden Router 1006, 1008 und 1010 erfüllen daher für jedes IP-Paket sowohl die Funktion der Raumvermittlung, bei der ein IP-Paket von einer physikalischen Eingangsleitung auf eine physikalische Ausgangsleitung übergeben wird, als auch der Etikett- Umsetzung (Label Swapping), bei der für jedes empfangene IP- Paket der Etikett-Wert für das weiterzuleitende Paket nach einer Etikett-Schalt-Tabelle (Label-Switching-Tabelle), die in dem Router enthalten ist, festgelegt wird. Die Etikett- Informationen in den Etikett-Schalt-Tabellen der einzelnen Etikett-schaltenden Router werden zwischen denselben über das Etikettverteilungsprotokoll (LDP) verteilt, für das eine gesonderte logische Verbindung bzw. eine LDP-Sitzung aufgebaut wird.

Wird ein IP-Paket über eine hierarchische Struktur von Transitnetzen nach dem MPLS-Prinzip übermittelt, so sind demselben mehrere Etiketten vorangestellt. Man spricht dann von einem Etikett-Stapel (Label-Stack). Ein Etikett-Stapel besteht aus einer bestimmten Anzahl von Etikett-Einträgen (Label Entries).

Fig. 11 zeigt ein IP-Paket mit einem MPLS-Kopf und Details eines MPLS-Kopfes. Der MPLS-Kopf folgt bei einem herkömmlichen lokalen Netz (LAN) dem MAC-Kopf und dem LLC-Kopf (812, 814, Fig. 8). Hinter dem MPLS-Kopf ist dann das IP-Paket angeordnet. Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Stapels von Etiketten (Labels) 1102, . . ., 1104 vor einem IP-Paket 1106. Die Etiketten 1102, . . ., 1104 des Stapels sind einzelnen Netzen in einer Netzhierarchie zugeordnet. Das erste Etikett 1102 ist dem obersten Netz in der Netzhierarchie zugeordnet, das beispielsweise ein Frame-Relay-Netz ist. Das letzte Etikett 1104 ist dem untersten Netz in der Netzhierarchie zugeordnet, das beispielsweise ein WDM-Netz ist. In dem unteren Teil der Figur sind Details eines MPLS-Kopfes gezeigt. Der MPLS-Kopf ist 4 Byte lang und umfasst ein Feld Label (Etikett) 1108, in dem der Etikett-Wert (20 Bits) angegeben ist, ein Feld Exp (Experimental, 3 Bits) 1110, dessen Nutzung zur Zeit noch offen ist und das bei einigen MPLS-Lösungen jedoch für die Unterstützung der Dienstqualität (QoS) eingesetzt wird, ein Feld S (Bottom of Stack, 1 Bit) 1112, in dem markiert wird, ob der Etikett-Eintrag der hinterste Eintrag im Stapel 1102, . . ., 1104 ist, und ein Feld TTL (Time To Live, 8 Bits) 1114, in dem der TTL-Wert aus dem IP-Kopf eingetragen ist. Der TTL- Wert wird in jedem Etikett-schaltenden Router um 1 dekrementiert.

Eine Anwendung des Mehr-Protokoll-Etikett-Schaltens (MPLS) liegt in der Verkehrsregelung bzw. dem Traffic Engineering, bei dem der Datenverkehr innerhalb eines Netzes verteilt wird, um Überlastungen im Netz zu vermeiden. Mit dem Mehr- Protokoll-Etikett-Schalten (MPLS) ist es möglich, die Verkehrsregelung in IP-Netzen so zu gestalten, dass die vorhandene Netzstruktur möglichst gut ausgelastet werden kann. Weitere Anwendungen liegen auf dem Gebiet der Dienstqualität (QoS; QoS = Quality of Service) und virtuellen privaten Netzen (VPN; VPN = Virtual Private Network). Beim Aufbau eines virtuellen privaten Netzes (VPN) über ein IP-Netz werden den zu übertragenden IP-Paketen mehrere Etiketten vorangestellt. Man verwendet hier das Etikett als VPN-Identifikation. Vorteile des Mehr-Protokoll-Etikett-Schaltens (MPLS) bestehen in der vereinfachten Weiterleitung von IP-Paketen, die auf Etiketten mit fester Länge und nicht auf einem Adressvergleich ("Longest Prefix Match"), der auf der Ziel-Adresse basiert, beruht, und darin, dass mehrere Etiketten in jedem IP-Paket bei einem virtuellen privaten Netzwerk (VPN) oder bei der Verkehrsregelung angeordnet werden können.

Hinsichtlich der vorhergehenden Erörterung des IP-Protokolls besteht ein Nachteil der bestehenden IP-Protokolle darin, dass anwendungsbedingt, wie z. B. bei der Echtzeitübertragung von Sprache mit Voice over IP, viele kleine IP-Pakete mit kleiner maximaler Übermittlungseinheit (MTU) in Routern verarbeitet werden müssen und dort zu Übertragungsengpässen (Bottlenecks) führen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten IP-Protokolle besteht darin, dass, da fragmentierte IP-Pakete erst wieder im Zielknoten und nicht vorher zusammengesetzt werden und da ein fragmentiertes IP-Paket mehrmals entlang seiner Route aufgrund unterschiedlicher maximaler Übermittlungseinheiten (MTU) der jeweiligen über Router verbundenen Teilnetze eines Gesamtnetzes fragmentiert werden kann, die Router auch diese sich erhöhende Zahl von Fragmenten verarbeiten müssen. Dies verringert erheblich die Effizienz der Router und erhöht ihren technischen Aufwand. In Kern-Netzen (Core Networks) mit Übertragungsraten von über 10 Gbits führt dies insbesondere zu Übertragungsengpässen (Bottlenecks) bei den Routern, da die Verarbeitungszeit bei kleinen IP-Paketen mit einer kleinen Länge und bei gleichzeitig hoher Übertragungsrate der Kern-Netze sehr gering ist und die Pakete durch die Router sehr schnell verarbeitet und weitergeleitet werden müssen.

Die aktuellen IP-Protokolle führen daher bei anwendungsbedingt kleinen IP-Paketen oder bei einer notwendigen Fragmentierung von IP-Paketen zu einer Überlastung der Verbindungsstellen, hier der Router, in aus Teilnetzwerken mit unterschiedlicher Netzarchitektur bestehenden Netzen und zu einer Überlastung der Netze insgesamt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und einen Router zum Zusammenstellen eines IP- Pakets, ein Verfahren und einen Router zum Zerlegen eines IP- Pakets und Computerprogrammprodukte zum Ausführen der Verfahren zu schaffen, die den Aufwand bei der Verarbeitung von IP- Paketen an den Verbindungsstellen zwischen Teilnetzen unterschiedlicher Netzarchitektur reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Verfahren zum Zusammenstellen eines übergeordneten Internet-Protokoll-(IP-)Pakets aus mehreren IP-Paketen nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets, das aus mehreren Internet-Protokoll-(IP-)Paketen besteht, nach Anspruch 11, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 18 oder 19, einen Router, der ein übergeordnetes Internet-Protokoll-(IP-)Paket aus mehreren IP-Paketen zusammenstellen kann, nach Anspruch 20 und einen Router, der ein übergeordnetes IP-Paket zerlegen kann, das aus mehreren Internet-Protokoll-(IP-)Paketen besteht, nach Anspruch 24 gelöst.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, die bestehenden IP-Protokolle derart zu erweitern, dass die Gruppierung von mehreren IP-Paketen in ein übergeordnetes IP-Paket, das die mehreren IP-Pakete enthält, vor dem Erreichen eines Zielknotens möglich ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Zusammenstellen eines übergeordneten Internet-Protokoll-(IP-)Pakets aus mehreren IP-Paketen, wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment und einen IP-Kopf aufweist, der ein Quell-IP- Adresse-Feld zur Angabe der Quell-IP-Adresse eines Quellknotens des IP-Pakets und ein Ziel-IP-Adresse-Feld zur Angabe der Ziel-IP-Adresse eines Zielknotens des IP-Pakets umfasst, mit folgenden Schritten: aufeinanderfolgendes Anordnen der mehreren IP-Pakete, um ein Datensegment des übergeordneten IP-Pakets zu bilden, und Erzeugen eines IP-Kopfes für das übergeordnete IP-Paket, wobei die mehreren IP-Pakete des übergeordneten IP-Pakets eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, die dadurch bestimmt ist, wie ein IP-Paket, das von einem Quellknoten mit einer Quell-IP-Adresse gesendet wurde, auf dem Weg desselben zu einem Zielknoten mit einer Ziel-IP-Adresse weitergeleitet wird.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Verfahrens.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst der IP-Kopf eines IP-Pakets ferner ein Protokoll-Feld, und der Schritt des Erzeugens umfasst das Festlegen des Protokoll-Felds in dem IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets auf einen Wert, der das übergeordnete IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestelltes IP-Paket identifiziert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Schritt des aufeinanderfolgenden Anordnens der mehreren IP-Pakete das Erfassen eines IP-Pakets, das die Weiterleitungseigenschaft aufweist, in einem Strom von IP- Paketen und das Anordnen des erfassten IP-Pakets in dem Datensegment des übergeordneten IP-Pakets folgend einem vorhergehend angeordneten und erfassten IP-Paket.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner nach dem Schritt des Anordnens den Schritt des Prüfens anhand eines vorgegebenen Kriteriums, ob jeweils noch ein weiteres IP-Paket in dem Datensegment des übergeordneten IP-Pakets angeordnet werden soll.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens weist das vorgegebene Kriterium eine vorgegebene Wartezeit, die ab dem Beginn des Zusammenstellens des übergeordneten IP- Pakets läuft und eine Zeitdauer angibt, nach deren Verstreichen das übergeordnete IP-Paket spätestens zusammengestellt sein soll, und/oder eine vorgegebene maximale Paketlänge des übergeordneten IP-Pakets auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner das Extrahieren des IP-Kopfes des jeweiligen erfassten IP-Pakets, das Prüfen, ob das erfasste IP-Paket das erste IP-Paket ist, das in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet werden soll, das Erzeugen eines Kontexts aus dem jeweiligen erfassten IP-Paket, wenn es sich um das erste IP-Paket handelt, das in dem übergeordneten IP- Paket angeordnet werden soll, und das Komprimieren des IP- Kopfes des jeweiligen erfassten IP-Pakets hinsichtlich des Kontexts, wenn es sich um ein weiteres IP-Paket handelt, das in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet werden soll.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung besteht darin, dass, obwohl bei der Bildung von übergeordneten IP-Paketen zugunsten einer vereinfachten Weiterleitung eine größere Anzahl von Bits zu verarbeiten ist, diese größere Anzahl von Bits durch eine Komprimierung der IP-Köpfe von untergeordneten IP-Paketen eines übergeordneten IP-Pakets stark reduziert werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Kontext den Inhalt des IP-Kopfes des ersten IP- Pakets, das in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet werden soll.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst die Weiterleitungseigenschaft eine bestimmte Ziel-IP- Adresse oder eine bestimmte IP-Netznummer für einen Netzbereich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist die bestimmte Ziel-IP-Adresse die IP-Adresse eines Netzknotens oder eines Routers.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst die Weiterleitungseigenschaft eine Weiterleitungs- Äquivalenz-Klasse (FEC) eines MPLS-Routenwahl-Netzes (MPLS = Multi-Protocol Label Switching), ein IP-Paket unfasst ferner einen MPLS-Kopf, der die Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) identifiziert, und der Schritt des Erfassens umfasst das Bestimmen der Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) eines IP-Pakets in dem Strom von IP-Paketen; das Vergleichen der bestimmten Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) mit einer vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC); und das Aussortieren eines IP-Pakets als ein erfasstes IP-Paket, wenn die bestimmte Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) mit der vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) übereinstimmt.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung besteht darin, dass durch die Verwendung des MPLS-Konzepts der Aufwand für die Klassifizierung bzw. der Aufwand, der mit der Verarbeitung der Weiterleitungseigenschaft verbunden ist, reduziert werden kann. Mit dem MPLS-Konzept können IP-Pakete beispielsweise in Routern anhand eines vorangestellten Etiketts nicht nur weitergeleitet sondern auch, z. B. als IP-Pakete für ein übergeordnetes IP-Paket, aussortiert oder ausgewählt werden, ohne den komplexen IP-Kopf auswerten zu müssen.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Computerprogrammprodukt zum Ablauf auf einem Computer, das die Schritte eines Verfahrens zum Zusammenstellen eines übergeordneten Internet-Protokoll-(IP-)Pakets ausführt.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets, das aus mehreren Internet-Protokoll-(IP-)Paketen besteht, wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment und einen IP-Kopf aufweist, der ein Quell-IP-Adresse-Feld zur Angabe der Quell-IP-Adresse eines Quellknotens des IP-Pakets und ein Ziel-IP-Adresse-Feld zur Angabe der Ziel-IP-Adresse eines Zielknotens des IP-Pakets umfasst, mit folgenden Schritten: Bestimmen der Positionen der einzelnen IP-Pakete des übergeordneten IP-Pakets, und Extrahieren der einzelnen IP-Pakete aus dem übergeordneten IP-Paket, wobei die einzelnen IP-Pakete des übergeordneten IP-Pakets eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, die dadurch bestimmt ist, wie ein IP-Paket, das von einem Quellknoten mit einer Quell-IP-Adresse gesendet wurde, auf dem Weg desselben zu einem Zielknoten mit einer Ziel-IP- Adresse weitergeleitet wird.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 11 angegebenen Verfahrens.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst der IP-Kopf eines IP-Pakets ferner ein Protokoll-Feld, und das Verfahren umfasst ferner das Überprüfen, ob das Protokoll-Feld eines IP-Pakets das IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket identifiziert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird, wenn ein IP-Paket bei dem Schritt des Überprüfens als ein übergeordnetes IP-Paket identifiziert wird, ferner geprüft, ob das übergeordnete IP-Paket IP-Pakete mit komprimiertem IP-Kopf aufweist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden, wenn ein übergeordnetes IP-Paket IP-Pakete mit komprimiertem IP-Kopf aufweist, die IP-Köpfe der IP-Pakete anhand eines Kontexts, der aus dem IP-Kopf eines bestimmten IP- Pakets in dem übergeordneten IP-Paket abgeleitet ist und in dem übergeordnetem IP-Paket enthalten ist, dekomprimiert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Kontext den Inhalt des IP-Kopfs des bestimmten IP-Pakets.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst die Weiterleitungseigenschaft eine Weiterleitungs- Äquivalenz-Klasse (FEC) eines MPLS-Routenwahl-Netzes (MPLS = Multi-Protocol Label Switching), das IP-Paket umfasst ferner einen MPLS-Kopf, der die Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) identifiziert, und das Verfahren umfasst das Bestimmen der Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) eines IP-Pakets in einem Strom von IP-Paketen, das Vergleichen der bestimmten Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) mit einer vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC), und das Aussortieren eines IP-Pakets aus dem Strom von IP-Paketen, wenn die bestimmte Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) mit der vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) übereinstimmt.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Computerprogrammprodukt zum Ablauf auf einem Computer, das die Schritte eines Verfahrens zum Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets ausführt.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner einen Router, der ein übergeordnetes Internet-Protokoll-(IP-)Paket aus mehreren IP-Paketen zusammenstellen kann, wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment und einen IP-Kopf aufweist, der ein Quell-IP-Adresse-Feld zur Angabe der Quell-IP-Adresse eines Quellknotens des IP-Pakets und ein Ziel-IP-Adresse-Feld zur Angabe der Ziel-IP-Adresse eines Zielknotens des IP-Pakets umfasst, mit folgenden Merkmalen: einer Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Anordnen der mehreren IP-Pakete, um ein Datensegment des übergeordneten IP-Pakets zu bilden, und einer Einrichtung zum Erzeugen eines IP-Kopfes für das übergeordnete IP-Paket, wobei die mehreren IP-Pakete des übergeordneten IP-Pakets eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, die dadurch bestimmt ist, wie ein IP-Paket, das von einem Quellknoten mit einer Quell-IP-Adresse gesendet wurde, auf dem Weg desselben zu einem Zielknoten mit einer Ziel-IP- Adresse weitergeleitet wird.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 20 angegebenen Routers.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Routers umfasst der IP-Kopf eines IP-Pakets ferner ein Protokoll-Feld, und die Einrichtung zum Erzeugen legt das Protokoll-Feld in dem IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets auf einen Wert fest, der das übergeordnete IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket identifiziert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Routers umfasst der Router ferner eine Einrichtung zum Bestimmen der Positionen der einzelnen IP-Pakete des übergeordneten IP- Pakets und eine Einrichtung zum Extrahieren der einzelnen IP- Pakete aus dem übergeordneten IP-Paket.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Routers umfasst der Router ferner eine Einrichtung zum Überprüfen, ob das Protokoll-Feld ein IP-Paket als ein aus mehreren IP- Paketen zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket identifiziert.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner einen Router, der ein übergeordnetes IP-Paket zerlegen kann, das aus mehreren Internet-Protokoll-(IP-)Paketen besteht, wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment und einen IP-Kopf aufweist, mit folgenden Merkmalen: einer Einrichtung zum Bestimmen der Positionen der einzelnen IP-Pakete des übergeordneten IP-Pakets, und einer Einrichtung zum Extrahieren der einzelnen IP-Pakete aus dem übergeordneten IP-Paket, wobei die einzelnen IP- Pakete des übergeordneten IP-Pakets eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, die dadurch bestimmt ist, wie ein IP-Paket, das von einem Quellknoten mit einer Quell-IP- Adresse gesendet wurde, auf dem Weg desselben zu einem Zielknoten mit einer Ziel-IP-Adresse weitergeleitet wird.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 24 angegebenen Routers.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Routers umfasst der IP-Kopf eines IP-Pakets ein Protokoll-Feld, und der Router umfasst ferner eine Einrichtung zum Überprüfen, ob das Protokoll-Feld eines IP-Pakets das IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket identifiziert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Router jeweils Etikett-schaltende Router (LSR) eines MPLS-Routenwahl-Netzes (MPLS = Multi-Protocol Label Switching).

Das verwendete IP-Protokoll der IP-Pakete ist bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein IP-Protokoll der Version 4 (IPv4) oder der Version 6 (IPv6).

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch das Gruppieren bzw. Zusammenstellen von IP-Paketen in einem übergeordneten Paket die jeweilige Paketgröße von transportierten IP-Paketen besser an die Eigenschaften vorliegender Netzarchitekturen und vorliegender Router angepasst werden kann. Dadurch wird z. B. eine bessere Skalierbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten erreicht und die Effizienz von Routern verbessert.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die Komprimierung von IP-Köpfen von IP-Paketen eines übergeordneten IP-Paktes eine bessere Bandbreitennutzung in Übertragungsmedien ermöglicht wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, das für jedes empfangene übergeordnete IP-Paket lediglich einmal das Ziel der Weiterleitung bestimmt werden muss, und nicht für einzelne IP-Pakete jeweils ein Ziel bestimmt werden muss, was das Weiterleiten von IP-Paketen beschleunigt und die Anforderungen von Routern hinsichtlich der Weiterleitungsgeschwindigkeit entschärft, da nun nicht in einer kurzen Zeit über die Weiterleitung eines einzelnen kleinen IP-Pakets sondern in einem längeren Zeitrahmen über die Weiterleitung eines grossen übergeordneten IP-Pakets entschieden werden muss. Dies gilt insbesondere auch bei der Anwendung der Erfindung bei MPLS-Routenwahl-Netzen.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Internet-Protokoll-Paket gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Verfahren zum Zusammenstellen eines übergeordneten IP-Pakets gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein bevorzugtes Verfahren zum Erfassen eines IP-Pakets bei dem Verfahren von Fig. 2;
Fig. 4 ein bevorzugtes Verfahren zum Komprimieren von IP- Paketen eines übergeordneten IP-Pakets;
Fig. 5 ein Verfahren zum Zerlegen eines übergeordneten IP- Pakets gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 Router zum Zusammenstellen und Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 den Schichtaufbau einer TCP/IP-Kommunikationsarchitektur;
Fig. 8 die Entstehung eines MAC-Rahmens in einer TCP/IP- Kommunikationsarchitektur;
Fig. 9 den Aufbau eines IP-Kopfes eines IP-Pakets von Fig. 8;
Fig. 10 ein MPLS-Routenwahl-Netz; und
Fig. 11 ein IP-Paket mit einem MPLS-Kopf und Details eines MPLS-Kopfes.
Fig. 1 zeigt ein Internet-Protokoll(IP-)Paket gemäß der vorliegenden Erfindung. Das IP-Paket 100 weist an dem Anfang desselben einen IP-Kopf 102, der vorzugsweise ein IP-Kopf eines Internet-Protokolls der Version 4 (Ipv4) oder der Version 6 (Ipv6) ist, auf. Hinter dem IP-Kopf 102 sind in dem Datensegment (804, Fig. 8) des IP-Pakets N einzelne IP-Pakete 108, 110 . . ., 112 (IP-Paket 1, IP-Paket 2 . . ., IP-Paket N) angeordnet. Das IP-Paket 100 wird daher hierin als ein den N einzelnen IP-Paketen 108, 110 . . ., 112 übergeordnetes IP-Paket 100 bezeichnet. Die in dem übergeordneten Paket 100 angeordneten untergeordneten IP-Pakete 108, 110 . . ., 112 besitzen eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft, die es ermöglicht, die einzelnen IP-Pakete 108, 110 . . ., 112 gemeinsam in einem übergeordneten IP-Kopf 100 zu verpacken bzw. zusammenzustellen, um dieses Paket beispielsweise über mehrere Router bis zu einem Netzbereich weiterzuleiten, in dem die Zielknoten liegen, die durch die jeweilige Ziel-IP-Adresse in den IP- Köpfen der einzelnen IP-Pakete 108, 110, 112 angegeben sind.
Die Weiterleitungseigenschaft eines IP-Pakets ist dadurch bestimmt, wie ein IP-Paket, das von einem Quellknoten mit einer Quell-IP-Adresse gesendet wurde, auf dem Weg desselben zu einem Zielknoten mit einer Ziel-IP-Adresse weitergeleitet wird. Eine solche Weiterleitungseigenschaft ist beispielsweise eine bestimmte Ziel-IP-Adresse, die alle IP-Pakete 108, 110 . . ., 112 gemeinsam haben, oder eine bestimmte IP-Netznummer für einen Netzbereich, in dem alle IP-Pakete 108, 110 und 112 ihren Zielknoten besitzen. Eine Ziel-IP-Adresse kann beispielsweise die IP-Adresse eines bestimmten Netzknotens oder die Ziel-IP-Adresse eines Routers sein. Die Weiterleitungseigenschaft kann zusätzlich zu einer bestimmten Ziel-IP-Adresse oder einer bestimmten IP-Netznummer eine bestimmte Quell-IP- Adresse aufweisen, so dass lediglich IP-Pakete in ein übergeordnetes IP-Paket gepackt werden, die von der gleichen Quell- IP-Adresse stammen, die beispielsweise die IP-Adresse eines vorhergehenden Netzknotens oder eines vorhergehenden Routers ist. Es können weitere Bedingungen in die Weiterleitungseigenschaft eingebracht werden, wobei sichergestellt sein muss, dass die in einem übergeordneten IP-Kopf 100 enthaltenen IP- Pakete 108, 110 . . ., 112 eine bestimmte Ziel-IP-Adresse oder eine bestimmte IP-Netznummer für einen Netzbereich gemeinsam haben. Bei einem MPLS-Routenwahl-Netz ist die Weiterleitungseigenschaft die Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) oder weist zusätzlich die Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) auf, der ein bestimmtes Etikett zugeordnet ist, das den IP- Paketen vorangestellt ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung der IP-Kopf 102 eines IP-Pakets 100 durch ein Feld Info 104 erweitert, das Informationen über eine Komprimierung der IP-Köpfe der IP-Pakete 108, 110 . . ., 112 enthält, die in einem übergeordneten IP-Paket 100 angeordnet sind. Das Feld Info 104 kann ferner Informationen über die Position, die Anzahl und/oder die Länge der IP-Pakete 108, 110 . . ., 112 enthalten, die in einem übergeordneten IP- Paket 100 angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt ein Verfahren zum Zusammenstellen eines übergeordneten Internet-Protokoll-(IP-)Pakets aus mehreren IP- Paketen gemäß der vorliegenden Erfindung. IP-Pakete 200, die vorzugsweise in einem Strom von IP-Paketen zu einer Einrichtung, wie beispielsweise einem Router, geliefert werden, werden durch das Verfahren zum Zusammenstellen eines übergeordneten IP-Pakets verarbeitet. Bei einem ersten Schritt 202 des Verfahrens werden IP-Pakete der gelieferten IP-Pakete 200 erfasst und ausgewählt, die eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft, wie z. B. eine gemeinsame Ziel-IP-Adresse, aufweisen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die IP-Pakete vorzugsweise einzeln erfasst und ausgewählt und anschließend bei einem weiteren Schritt 204 einzeln in dem Datensegment eines übergeordneten IP-Pakets folgend einem möglicherweise vorher angeordneten und erfassten IP-Paket angeordnet, so dass eine Folge von IP-Paketen gebildet wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Bei einem Schritt 206 des Verfahrens wird anhand eines bestimmten oder vorgegebenen Kriteriums geprüft, ob jeweils noch ein weiteres IP-Paket in dem Datensegment des übergeordneten IP-Pakets angeordnet werden soll. Sollen keine weiteren IP-Pakete in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet werden, so fährt das Verfahren zu einem Schritt 208 fort, bei dem für das übergeordnetes IP-Paket ein IP-Kopf erzeugt wird, um ein Übergeordnetes IP-Paket 100, wie in Fig. 1 gezeigt, zu liefern. Der IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets 210 ist vorzugsweise ein IP-Kopf der Version 4 oder der Version 6 des IP-Protokolls.
Ein erstes vorgegebenes Kriterium bei dem Schritt 206 des Verfahrens besteht in einer vorgegebenen Zeitbegrenzung (Timeout) bzw. Wartezeit, die ab dem Beginn des Zusammenstellens des übergeordneten IP-Pakets läuft und die Zeitdauer angibt, nach deren Verstreichen ein übergeordnetes IP-Paket spätestens zusammengestellt sein soll oder, z. B. durch einen Router, abgesendet sein soll. Bei dem Schritt 206 wird daher vorzugsweise geprüft, ob die Wartezeit schon überschritten ist oder nicht. Wenn die Wartezeit überschritten ist oder es zu lange dauert, ein weiteres IP-Paket in dem übergeordneten IP-Paket anzuordnen, wird kein weiteres IP-Paket in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet und zu dem Schritt 208 des Erzeugens fortgefahren. Die Wartezeit hängt vorzugsweise von der Länge der IP-Pakete und der Bandbreite des Übertragungsmediums ab. Ein Festlegen des spätesten Zusammenstellzeitpunktes oder Absendezeitpunkts eines übergeordneten IP-Pakets ist insbesondere bei der Echtzeitübertragung von Sprache, wie z. B. bei VoIP, wichtig.
Ein zweites alternatives oder zusätzliches vorgegebenes Kriterium bei dem Schritt 206 des Verfahrens besteht in einer vorgegebenen maximalen Paketlänge des übergeordneten IP- Pakets. Dies vermeidet eine zu große Verzögerung bei der Verarbeitung der IP-Pakete und ist beispielsweise ebenfalls bei der Echtzeitübertragung von Informationen, wie Sprache, wichtig. Bei dem Schritt 206 wird daher vorzugsweise alternativ oder zusätzlich geprüft, ob die Paketlänge eines übergeordneten IP-Pakets größer als die vorgegebene maximale Paketlänge ist. Wenn die Paketlänge des übergeordneten IP-Pakets größer als die vorgegebene maximale Paketlänge ist, wird kein weiteres IP-Paket in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet und zu dem Schritt 208 des Erzeugens fortgefahren.
Bei dem Schritt 208 des Erzeugens eines IP-Kopfes für das übergeordnete IP-Paket wird vorzugsweise das Feld Protokoll (918, Fig. 9) in dem IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets auf einen Wert festgelegt, der das übergeordnete IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestelltes IP-Paket identifiziert. Ein solcher Wert kann beispielsweise der Wert "muxPck" sein, um den das IP-Protokoll erweitert werden kann und der ein übergeordnetes IP-Paket bezeichnet. Es können jedoch beliebige andere Bezeichnungen für ein solches IP-Paket verwendet werden. Abhängig von der gemeinsamen Weiterleitungseigenschaft der in dem übergeordneten IP-Paket angeordneten IP- Pakete wird ferner vorzugsweise die Ziel-IP-Adresse in dem IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets festgelegt. Eine solche Weiterleitungseigenschaft ist, wie oben beschrieben, beispielsweise die IP-Adresse eines nächsten Routers, zu dem alle IP-Pakete des übergeordneten IP-Pakets auf ihrem Weg zu ihren Zielknoten weitergeleitet werden. Bei MPLS-Routenwahl- Netzen ist die Weiterleitungseigenschaft die Weiterleitungs- Äquivalenz-Klasse (FEC) oder dieselbe weist die Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) auf, die durch das Etikett in dem MPLS-Kopf identifiziert ist, der einem IP-Paket vorangestellt ist (Fig. 1). Bei dem Schritt 208 des Erzeugens eines IP-Kopfes für das übergeordnete IP-Paket wird ferner vorzugsweise die Quell-IP-Adresse in dem IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets festgelegt. Die Quell-IP-Adresse ist beispielsweise die IP-Adresse eines Routers, in dem das übergeordnete IP- Paket aus IP-Paketen, die eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, zusammengestellt wird und der das übergeordnete IP-Paket aussendet. Der Schritt 208 des Erzeugens kann bei einer Alternative der Erfindung ferner die Position, Anzahl und/oder Länge der einzelnen IP-Pakete, die in einem übergeordneten IP-Paket angeordnet sind, in das Feld Info (104, Fig. 1) des übergeordneten IP-Pakets schreiben. Das Feld Fragment-Offset (914, Fig. 9) des übergeordneten IP- Pakets wird dabei ferner vorzugsweise auf die Länge des Felds Info (104, Fig. 1) des übergeordneten IP-Pakets gesetzt, um die Position des ersten IP-Pakets in dem übergeordneten IP- Paket anzugeben. Das aus den IP-Paketen bestehende Datensegment des übergeordneten IP-Pakets wird nach dem Schritt 208 des Erzeugens an den IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets angehängt.
Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Verfahren zum Erfassen eines IP- Pakets, das die Weiterleitungseigenschaft aufweist, bei dem Schritt 202 des Erfassens von Fig. 2. Bei einem ersten Schritt 300 dieses Verfahrens wird die Weiterleitungseigenschaft, wie z. B. die Ziel-IP-Adresse oder die IP-Netznummer, vorzugsweise aus den entsprechenden Feldern der IP-Köpfe der einzelnen empfangenen IP-Pakete 200 (Fig. 2) extrahiert. Bei einem weiteren Schritt 302 wird dann die extrahierte Weiterleitungseigenschaft mit einer vorgegebenen Weiterleitungseigenschaft, die in allen IP-Paketen übereinstimmen soll, die in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet werden, verglichen. Die vorgegebene Weiterleitungseigenschaft ist vorzugsweise eine bestimmte Ziel-IP-Adresse oder eine bestimmte IP- Netznummer. Stimmt die Weiterleitungseigenschaft eines empfangenen IP-Pakets 200 mit der vorgegebenen Weiterleitungseigenschaft überein, so wird dann bei dem Schritt 204 des Verfahrens in Fig. 2 das erfasste IP-Paket in dem Datensegment des übergeordneten IP-Pakets folgend einem vorhergehend angeordneten und erfassten IP-Paket angeordnet. Das Verfahren wird dann bei dem Schritt 204 von Fig. 2 fortgefahren.
Der IP-Kopf eines übergeordneten IP-Pakets führt, trotz der Vereinfachung der Weiterleitung der untergeordneten IP- Pakete, zu einer größeren Anzahl von zu verarbeitenden Bits. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, werden die IP-Köpfe der untergeordneten IP-Pakete bzw. der IP-Pakete eines übergeordneten IP-Pakets in Bezug auf einen Kontext komprimiert, was im Folgenden detaillierter erörtert ist.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Erweiterung des Verfahrens von Fig. 3, bei dem die IP-Köpfe der IP-Pakete, die in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet sind, zusätzlich komprimiert werden. Bei einem ersten Schritt 400 dieser bevorzugten Erweiterung des Verfahrens, der vorzugsweise dem Schritt 302 des Vergleichens von Fig. 3 folgt, wird jeweils der IP-Kopf des erfassten IP-Pakets extrahiert. Dann wird bei einem Schritt 402 geprüft, ob es sich bei dem erfassten IP-Paket um das erste IP-Paket, wie z. B. das Paket 108 in Fig. 1, eines übergeordneten IP-Pakets handelt. Handelt es sich bei dem erfassten IP-Paket um das erste IP-Paket, das in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet werden soll, so wird der Inhalt des IP-Kopfes dieses IP-Pakets als ein sogenannter Kontext gespeichert bzw. es wird bei einem Schritt 404 ein Kontext aus diesem IP-Kopf erzeugt. Der Kontext bildet die Grundlage zur Löschung von Feldern, die in IP-Köpfen von weiteren IP- Paketen, wie z. B. den IP-Paketen 110 und 112 in Fig. 1, die dem ersten IP-Paket folgen, mit zu dem ersten IP-Paket identischen Werten belegt sind, wie z. B. mit einer identischen Ziel-IP-Adresse, einer identischen Versionsnummer des IP- Protokolls, einer identischen IP-Paketlänge etc. Dadurch werden redundante Felder in den IP-Köpfen der weiteren IP-Pakete aufgrund des Kontexts bzw. Zusammenhangs mit dem IP-Kopf des ersten IP-Pakets des übergeordneten IP-Pakets entfernt. Stellt sich daher bei dem Schritt 402 heraus, dass es sich bei dem erfassten IP-Paket nicht um das erste erfasste IP- Paket eines zusammenzustellenden übergeordneten IP-Pakets handelt, so wird der IP-Kopf dieses IP-Pakets unter Berücksichtigung des Kontexts bei einem Schritt 406 komprimiert. Dabei werden, wie erwähnt, vorzugsweise redundante Felder, d. h. Felder, die gleiche Werte wie die Felder des gespeicherten Kontexts aufweisen, gelöscht. Bei einem Schritt 408 werden jeweils der Kontext und bei darauffolgenden Durchläufen des Verfahrens die komprimierten IP-Köpfe vorzugsweise in das Feld Info (104, Fig. 4) des IP-Kopfes des übergeordneten IP- Pakets geschrieben. Alternativ dazu können der Kontext am Anfang des ersten IP-Pakets eines übergeordneten IP-Pakets und die komprimierten IP-Köpfe der weiteren IP-Pakete am Anfang jedes zugeordneten IP-Pakets verbleiben. Das Verfahren kehrt schließlich zu dem Schritt 204 von Fig. 2 zurück, bei dem die einzelnen IP-Pakete in dem übergeordnetem IP-Paket angeordnet werden, bis das übergeordnete IP-Pakete gefüllt ist. Sind komprimierte IP-Pakete in dem übergeordneten IP-Paket angeordnet, muss bei dem Schritt 208 der Erzeugens von Fig. 2 zusätzlich ein Flag-Bit o. ä. gesetzt werden, um die komprimierte IP-Kopf-Nutzlast anzuzeigen. Dieses Flag-Bit kann ein gesondertes Flag-Bit, das beispielsweise in dem Feld Info (104, Fig. 1) des übergeordneten IP-Pakets enthalten ist, oder ein Bit in dem Feld Flags (812, Fig. 8) des IP-Kopfes des übergeordneten IP-Pakets sein. Alternativ kann dem Feld Protokoll (918, Fig. 9) des übergeordneten IP-Pakets ein bestimmter Wert zugewiesen werden, der das IP-Paket sowohl als ein übergeordnetes IP-Paket als auch als ein komprimiertes IP-Paket identifiziert.
Allgemein kann der oben erwähnte Kontext aus dem Inhalt eines IP-Kopfes eines bestimmten untergeordneten IP-Pakets des übergeordneten IP-Pakets abgeleitet werden, und redundante Felder der IP-Köpfe weiterer untergeordneter IP-Pakete können hinsichtlich dieses Kontexts aus den IP-Köpfen gelöscht werden, um die IP-Köpfe zu verkleinern bzw. zu komprimieren, oder die IP-Köpfe der untergeordneten IP-Pakete können als Deltawerte bzw. Veränderungswerte gegenüber dem IP-Kopf eines bestimmten untergeordneten IP-Pakets dargestellt und somit komprimiert werden.
Bei MPLS-Routenwahl-Netzen kann die vorliegenden Erfindung vorteilhaft angewendet werden, da MPLS Routenwahl-Netze eine aufwandsarme und schnelle Klassifizierung, Sortierung und Auswahl etc. von IP-Paketen, insbesondere in Routern, ermöglichen. Dies ist im Folgenden erörtert.
Bei einem MPLS-Routenwahl-Netz, bei dem die IP-Köpfe zusätzlich einen MPLS-Kopf aufweisen, der die Weiterleitungs- Äquivalenz-Klasse (FEC) über das im MPLS-Kopf enthaltene Etikett identifiziert, wird zusätzlich oder alternativ zu den Schritten von Fig. 2 und 3 bei dem Schritt des Erfassens (202, Fig. 2) vorzugsweise die Weiterleitungs-Äquivalenz- Klasse (FEC) eines IP-Pakets bestimmt, indem vorzugsweise das Etikett in dem MPLS-Kopf des IP-Pakets extrahiert wird, und dann wird die bestimmte Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) mit einer vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) vergleichen, indem vorzugsweise das extrahierte Etikett des MPLS-Kopfes mit einem vorgegebenen Etikett verglichen wird. Dann wird bei dem Schritt des Erfassens schließlich ein IP-Paket aus einem Strom von IP-Paketen aussortiert, wenn die bestimmte Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) bzw. das extrahierte Etikett mit der vorgegebenen Weiterleitungs- Äquivalenz-Klasse (FEC) bzw. dem vorgegebenen Etikett übereinstimmt. Bei dem Schritt des Erfassens können ferner lediglich IP-Pakete erfasst werden, die einen gleichen Code der Dienstklasse aufweisen. Bei einem MPLS-Routenwahl-Netz wird bei der vorliegenden Erfindung bei dem Schritt 208 des Erzeugens von Fig. 2 ferner ein MPLS-Kopf erzeugt und dem übergeordneten IP-Paket vorangestellt, wobei der MPLS-Kopf dann ein Etikett aufweist, das der Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) zugeordnet ist. Bei dem Schritt 208 des Erzeugens werden ferner vorzugsweise die Bits des Felds Exp (1110, Fig. 11) auf den Code eines Klassendienstes (Class of Service) eingestellt.
Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren wird ein IP-Paket 500, das beispielsweise von einem Router abgegeben und von einem weiteren Router aufgenommen wird, empfangen. Bei einem Schritt 502 wird dann geprüft, ob das Feld Protokoll des empfangenen IP-Pakets 500 das IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket identifiziert. Dazu wird vorzugsweise das Feld Protokoll aus dem IP-Kopf des empfangenen IP-Pakets 500 extrahiert und mit einem Wert verglichen 502, der ein übergeordnetes IP-Paket identifiziert. Ein solcher Wert ist beispielsweise der in Fig. 5 bei Schritt 502 angegebene Wert "muxPck". Es können jedoch, wie erwähnt, beliebige Werte verwendet werden, um in dem Feld Protokoll (918, Fig. 9) ein übergeordnetes IP-Protokoll zu bezeichnen. Wird ein IP-Paket 500 als ein übergeordnetes IP-Paket bei dem Schritt 502 identifiziert, wird nach dem Schritt 502 ferner vorzugsweise geprüft, ob das übergeordnete IP-Paket IP-Pakete mit komprimierten IP-Köpfen enthält. Dazu wird vorzugsweise geprüft, ob eine zugeordnetes Flag-Bit in dem Feld Info oder alternativ in dem IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets gesetzt ist. Alternativ dazu kann der Wert des Felds Protokoll des IP-Kopfes des übergeordneten IP-Pakets auf einen Wert festgelegt sein, der das IP-Paket sowohl als ein übergeordnetes als auch komprimiertes IP-Paket identifiziert. Dann wird bei einem weiteren Schritt 504 des Verfahrens vorzugsweise zyklisch die Position jedes einzelnen IP-Pakets, das in dem Datensegment des übergeordneten IP- Pakets angeordnet ist, bestimmt. Die Position des ersten IP- Pakets in dem Datensegment des übergeordneten IP-Pakets wird vorzugsweise aus der Länge des IP-Kopfes des übergeordneten IP-Pakets bestimmt. Diese Länge ist in dem Feld IHL (904, Fig. 9) enthalten. Da das übergeordnete IP-Paket IP-Pakete mit komprimierten IP-Köpfen enthalten kann, wird vor, bei oder folgend dem Schritt 504 ferner vorzugsweise jeweils die Position des Kontexts und der komprimierten IP-Köpfe in dem Feld Info oder am Anfang jedes IP-Kopfes bestimmt. Ist die Position eines IP-Pakets bestimmt, so wird bei einem weiteren Schritt 506 das IP-Paket aus dem übergeordneten IP-Paket extrahiert. Bei dem Schritt 506 wird ferner vorzugsweise jeweils der IP-Kopf eines komprimierten IP-Pakets anhand eines Kontexts, der in dem übergeordneten IP-Paket enthalten ist, wiederhergestellt bzw. dekomprimiert. Sind bei einer ersten Alternative der Kontext und die komprimierten IP-Köpfe in dem Feld Info gespeichert, so wird bei dem Schritt 506 der IP- Kopf jedes IP-Pakets wiederhergestellt, indem vorzugsweise gelöschte redundante Felder wiederhergestellt werden und beispielsweise aus dem Kontext wieder in die zugeordneten Felder in dem jeweiligen IP-Kopf eines IP-Pakets kopiert werden. Sind bei einer zweiten Alternative der Kontext und die jeweiligen komprimierten IP-Köpfe nicht in dem Feld Info gespeichert, sondern an der üblichen Position der IP-Köpfe gespeichert, so werden bei dem Schritt 506 die IP-Köpfe anhand des Kontexts wiederhergestellt, indem z. B. redundante Werte wieder in die IP-Köpfe geschrieben werden. Bei einem weiteren Schritt 508 wird vorzugsweise anhand der Länge des übergeordneten IP-Pakets, die in dem Feld IP-Paketlänge (908, Fig. 9) angegeben ist, oder anhand eines anderen Kriteriums bestimmt, ob ein weiteres IP-Paket in dem übergeordneten IP-Paket enthalten ist bzw. ob es sich um das letzte IP-Paket in dem übergeordneten IP-Paket handelt. Wenn ein weiteres IP-Paket in dem übergeordneten IP-Paket enthalten ist, springt bei diesem Fall das Verfahren zurück zu dem Schritt 504, bei dem jeweils die Position der weiteren IP-Pakete in dem übergeordneten IP- Paket bestimmt wird und diese bei dem folgenden Schritt 506 extrahiert und vorzugsweise auch dekomprimiert werden. Die Positionen der weiteren IP-Pakete in dem übergeordneten IP- Paket, die dem ersten IP-Paket folgen, wird vorzugsweise aus der Position des jeweils vorhergehenden IP-Pakets und der Länge des vorhergehenden IP-Pakets, die in dem Feld IP- Paketlänge des IP-Kopfs des jeweiligen vorhergehenden IP- Pakets angegeben ist, bestimmt. Bei einer Alternative der Erfindung sind die Positionen, die Anzahl und/oder die Längen der IP-Pakete in dem übergeordneten IP-Paket in dem Feld Info (104, Fig. 1) des übergeordneten IP-Pakets gespeichert. In diesem Fall wird die Position der IP-Pakete daher aus dem Feld Info extrahiert und dann bestimmt. Sind alle IP-Pakete aus dem übergeordneten IP-Paket extrahiert, so wird das Verfahren beendet.
Bei einem MPLS-Routenwahl-Netz ist dem IP-Kopf ein MPLS-Paket vorangestellt und es wird daher bei einer Alternative des Verfahrens von Fig. 5 vor dem Schritt 502 des Überprüfens ferner die Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) bestimmt, der das IP-Paket zugeordnet ist, indem das Etikett aus dem MPLS-Kopf des IP-Pakets extrahiert wird, und mit einer vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) verglichen wird, indem das Etikett mit einem vorgegebenen Etikett verglichen wird. Erst dann wird vorzugsweise geprüft, ob das einer vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) zugeordnete IP-Paket ein übergeordnetes IP-Paket ist.
Die oben beschriebenen Verfahren von Fig. 2, 3, 4 und 5 werden vorzugsweise für den Betrieb eines Routers, vorzugsweise eines IP-Routers oder eines Etikett-schaltenden Routers (LSR), z. B. eines Ingress-LSR und eines Egress-LSR, oder einer anderen Vorrichtung zum Weiterleiten von IP-Paketen verwendet oder können alternativ durch Software, beispielsweise als Computerprogrammprodukt zum Ablauf auf einem Computer, das die Schritte des jeweiligen Verfahrens ausführt, Firmware oder jede andere beliebige Hardware realisiert sein.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel von Routern zum Zusammenstellen und Zerlegen von übergeordneten IP-Paketen. Zwei Router 602 und 604 sind miteinander verbunden, um beispielsweise IP-Pakete über Netze mit unterschiedlichen Netzarchitekturen zu unterschiedlichen Netzbereichen weiterzuleiten. Dabei können zwischen den Routern 602 und 604 selbst noch weitere Router angeordnet sein, über die die Router 600 und 602 miteinander verbunden sind. Der Router 600 nimmt einen Strom von IP-Paketen 604 auf und stellt darin enthaltene IP- Pakete, die eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, zu einem übergeordneten IP-Paket zusammen, dass zu dem Router 602 gesendet wird und in demselben wieder in N einzelne IP-Pakete 606 (IP-Paket 1, IP-Paket 2, . . . IP-Paket N) zerlegt wird. Der Router 600 weist zum Zusammenstellen eines übergeordneten IP-Pakets aus mehreren IP-Paketen eine Einrichtung 608 auf, die IP-Pakete des Stroms von IP-Paketen 604 aufeinanderfolgend anordnet, die eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, um daraus ein Datensegment des übergeordneten IP-Pakets zu bilden. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Weiterleitungseigenschaft beispielsweise die IP-Adresse des Routers 602. Bei einem MPLS-Routenwahl-Netz ist die Weiterleitungseigenschaft eine Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) oder weist eine Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) auf. Das Datensegment des übergeordneten IP-Pakets wird an eine weitere Einrichtung 610 weitergegeben, die einen IP-Kopf für das übergeordnete IP- Paket erzeugt. Die Einrichtung 610 zum Erzeugen des IP-Kopfes des übergeordneten IP-Pakets legt ferner vorzugsweise das Feld Protokoll in dem IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets auf einen Wert fest, der das übergeordnete IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestelltes IP-Paket identifiziert. Ein solcher Wert ist beispielsweise der Wert "muxPck". Es können jedoch beliebige andere Werte zur Identifizierung von übergeordneten IP-Paketen verwendet werden. Die Einrichtung 610 legt ferner vorzugsweise die Ziel-IP-Adresse in dem IP-Kopf des übergeordneten IP-Pakets abhängig von der Weiterleitungseigenschaft fest.
Ist der Router 600 ein Ingress-LSR, so erzeugt die Einrichtung 610 zum Erzeugen ferner einen MPLS-Kopf mit einem Etikett, das die Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) und damit die Weiterleitungseigenschaft oder einen Teil der Weiterleitungseigenschaft identifiziert.
Das übergeordnete IP-Paket wird von dem Router 602 empfangen und in einer Einrichtung 612 desselben wird überprüft, ob das Feld Protokoll des empfangenen IP-Pakets das IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestellte übergeordnetes IP- Paket identifiziert. Dazu wird vorzugsweise der Inhalt des Felds Protokoll in dem IP-Kopf des empfangenen IP-Pakets extrahiert. Wird ein empfangenes IP-Paket als ein übergeordnetes IP-Paket identifiziert, so wird in einer Einrichtung 614 die Position der einzelnen IP-Pakete des übergeordneten IP-Pakets bestimmt. In einer Einrichtung 616 werden dann die einzelnen IP-Pakete mit Hilfe der bestimmten Positionen aus dem übergeordneten IP-Paket extrahiert, um die N IP-Pakete 606 zu liefern.
Ist der Router 602 ein Egress-LSR, so entfernt derselbe vorzugsweise den MPLS-Kopf mit dem Etikett oder Etikett-Stapel von dem IP-Paket, um das IP-Paket dann an die Einrichtung 612 weiterzuleiten.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Router 600 und 602 von Fig. 6 kann jeder Router die Einrichtungen des jeweils anderen Routers aufweisen, um übergeordnete IP-Pakete sowohl zusammenzustellen als auch zerlegen zu können. In dem Router 600 können dazu beispielsweise ferner eine Einrichtung, die überprüft, ob das Feld Protokoll ein IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen zusammengestelltes übergeordnetes IP- Paket identifiziert, eine Einrichtung, die die Positionen der einzelnen IP-Pakete in dem übergeordneten IP-Paket bestimmt, und eine Einrichtung, die die einzelnen IP-Pakete aus dem übergeordneten IP-Paket extrahiert, vorgesehen sein.
Bei einem MPLS-Routenwahl-Netz ist der Router 600 vorzugsweise eine Ingress-LSR und der Router 602 ist vorzugsweise ein Egress-Router. Bei dem Ingress-Router wird vorzugsweise an dem IP-Paket ein MPLS-Kopf mit einem Etikett angebracht, das eine Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) identifiziert, und das IP-Paket wird an einen nächsten Router mittels des Etiketts weitergeleitet. Etikett-schaltende Router (LSR), die zwischen dem Ingress-LSR und dem Egress-LSR liegen, entfernen den aktuellen MPLS-Kopf samt Etikett von einem ankommenden IP-Paket und befestigen abhängig von der Weiterleitung einen neuen MPLS-Kopf mit einem neuen Etikett an dem IP-Paket und leiten es weiter.
Die in Fig. 6 dargestellten Router können weitere Einrichtungen aufweisen, um die oben unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3, 4 und 5 beschriebenen Verfahren zum Zusammenstellen oder Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets zu implementieren. Dazu können die vorgesehenen Einrichtungen beispielsweise auch durch Software, die die Schritte der erfindungsgemäßen Verfahren ausführt, gesteuert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist dieselbe darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bei IP-Netzen mehrere kleine IP-Pakete, die eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft, z. B. ein gemeinsames Ziel, aufweisen, zu einem größeren übergeordneten IP-Paket zusammengestellt werden können und dadurch schneller und effizienter verarbeitet und übertragen werden können, und dass bei MPLS- Routenwahl-Netzen ebenfalls kleinere IP-Pakete, die einer gemeinsamen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) angehören bzw. gleiche Etiketten in ihrem MPLS-Kopf aufweisen, zu einem größeren übergeordneten IP-Paket mit einem, gemeinsamen MPLS- Kopf zusammengestellt werden können, um dadurch ebenfalls schneller und effizienter verarbeitet und übertragen werden zu können. Bezugszeichenliste 100 übergeordnetes IP-Paket
102 IP-Kopf
104 TCP-Kopf
106 IP-Paket
108 IP-Paket
110 IP-Paket
200 IP-Pakete
202 Erfassen
204 Anordnen
206 Prüfen
208 Erzeugen
210 übergeordnetes IP-Paket
300 Extrahieren
302 Vergleichen
304 Vergleichen
400 Extrahieren
402 Prüfen
404 Erzeugen
406 Komprimieren
408 Schreiben
500 IP-Paket
502 Überprüfen
504 Bestimmen
506 Extrahieren und Dekomprimieren
508 Bestimmen
600 Router
602 Router
604 IP-Pakete
606 IP-Pakete
608 Einrichtung zum Anordnen
610 Einrichtung zum Erzeugen
612 Einrichtung zum Überprüfen
614 Einrichtung zum Bestimmen
616 Einrichtung zum Extrahieren
700 TCP/IP-Kommunikationsarchitektur
702 Physikalische Schicht
704 Datensicherungsschicht
706 IP-Schicht
708 Protokoll ICMP
710 Protokoll ARP
712 Protokoll RARP
714 Transportschicht
716 Protokoll TCP
718 Protokoll UDP
720 Anwendungsschicht
800 MAC-Rahmen
802 Daten
804 Datensegment
806 TCP-Kopf
810 IP-Kopf
812 MAC-Kopf
814 LLC-Kopf
816 MAC-Ende
900 IP-Kopf
902 Feld Version
904 Feld IHL
906 Feld TOS
908 Feld IP-Paketlänge
910 Feld Identifikation
912 Feld Flags
914 Feld Fragment-Offset
916 Feld Lebenszeit
918 Feld Protokoll
920 Feld IP-Kopf-Prüfsumme
922 Feld Optionen
924 Feld Quell-IP-Adresse
926 Feld Ziel-IP-Adresse
928 Feld Füllzeichen
930 Feld Daten
1000 MPLS-Routenwahl-Netz
1002 Ingress-Router
1004 Egress-Router
1006 Etikett-schaltender Router
1008 Etikett-schaltender Router
1010 Etikett-schaltender Router
1012 IP-Pakete
1014 Etikett-geschalteter Weg
1102 Etikett
1104 Etikett
1106 IP-Paket
1108 Etikett
1110 Feld Experimental
1112 Feld Bottom of Stack
1114 Feld Time to Live

Claims

1. Verfahren zum Zusammenstellen eines übergeordneten Internet-Protokoll-(IP-)Pakets (100) aus mehreren IP-Paketen (108, 110, 112), wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment (804) und einen IP-Kopf (810, 900) aufweist, der ein Quell- IP-Adresse-Feld (924) zur Angabe der Quell-IP-Adresse eines Quellknotens des IP-Pakets und ein Ziel-IP-Adresse-Feld (926) zur Angabe der Ziel-IP-Adresse eines Zielknotens des IP- Pakets umfasst, mit folgenden Schritten:

- aufeinanderfolgendes Anordnen der mehreren IP-Pakete (108, 110, 112), um ein Datensegment des übergeordneten IP-Pakets (100) zu bilden; und

- Erzeugen (208) eines IP-Kopfes (102) für das übergeordnete IP-Paket (100),

wobei die mehreren IP-Pakete (108, 110, 112) des übergeordneten IP-Pakets (100) eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, die dadurch bestimmt ist, wie ein IP-Paket, das von einem Quellknoten mit einer Quell-IP-Adresse gesendet wurde, auf dem Weg desselben zu einem Zielknoten mit einer Ziel-IP-Adresse weitergeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der IP-Kopf (900) eines IP-Pakets ferner ein Protokoll-Feld (918) umfasst, und bei dem der Schritt des Erzeugens ferner folgenden Schritt aufweist:

- Festlegen des Protokoll-Felds (918) in dem IP-Kopf (102) des übergeordneten IP-Pakets (100) auf einen Wert, der das übergeordnete IP-Paket (100) als ein aus mehreren IP-Paketen (108, 110, 112) zusammengestelltes IP-Paket identifiziert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des aufeinanderfolgenden Anordnens der mehreren IP-Pakete (108, 110, 112) folgende Schritte aufweist:

- Erfassen (202; 300, 302) eines IP-Pakets, das die Weiterleitungseigenschaft aufweist, in einem Strom von IP-Paketen (200); und

- Anordnen (204) des erfassten IP-Pakets in dem Datensegment des übergeordneten IP-Pakets (100) folgend einem vorhergehend angeordneten und erfassten IP-Paket.

4. Verfahren nach Anspruch 3, das nach dem Schritt des Anordnens (204) ferner folgenden Schritt aufweist:

- Prüfen (206) anhand eines vorgegebenen Kriteriums, ob jeweils noch ein weiteres IP-Paket in dem Datensegment (804) des übergeordneten IP-Pakets (100) angeordnet werden soll.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das vorgegebene Kriterium eine vorgegebene Wartezeit, die ab dem Beginn des Zusammenstellens des übergeordneten IP-Pakets (100) läuft und eine Zeitdauer angibt, nach deren Verstreichen das übergeordnete IP-Paket (100) spätestens zusammengestellt sein soll, und/oder eine vorgegebene maximale Paketlänge des übergeordneten IP-Pakets (100) aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, mit ferner folgenden Schritten:

- Extrahieren (400) des IP-Kopfes des jeweiligen erfassten IP-Pakets;

- Prüfen (402), ob das erfasste IP-Paket das erste IP-Paket (108) ist, das in dem übergeordneten IP-Paket (100) angeordnet werden soll;

- Erzeugen (404) eines Kontexts aus dem jeweiligen erfassten IP-Paket, wenn es sich um das erste IP-Paket (108) handelt, das in dem übergeordneten IP-Paket (100) angeordnet werden soll; und

- Komprimieren (406) des IP-Kopfes des jeweiligen erfassten IP-Pakets hinsichtlich des Kontexts, wenn es sich um ein weiteres IP-Paket (110, 112) handelt, das in dem übergeordneten IP-Paket (100) angeordnet werden soll.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Kontext den Inhalt des IP-Kopfes des ersten IP-Pakets (108) aufweist, das in dem übergeordneten IP-Paket (100) angeordnet werden soll.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Weiterleitungseigenschaft eine bestimmte Ziel-IP-Adresse oder eine bestimmte IP-Netznummer für einen Netzbereich aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die bestimmte Ziel-IP- Adresse die IP-Adresse eines Netzknotens oder eines Routers ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei dem die Weiterleitungseigenschaft eine Weiterleitungs-Äquivalenz- Klasse (FEC) eines MPLS-Routenwahl-Netzes (MPLS = Multi- Protocol Label Switching) aufweist, und ein IP-Paket (1106) ferner einen MPLS-Kopf, der die Weiterleitungs-Äquivalenz- Klasse (FEC) identifiziert, aufweist, und bei dem der Schritt des Erfassens folgende Schritte aufweist:

- Bestimmen der Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) eines IP-Pakets in dem Strom von IP-Paketen (200);

- Vergleichen der bestimmten Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) mit einer vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC); und

- Aussortieren eines IP-Pakets als ein erfasstes IP-Paket, wenn die bestimmte Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) mit der vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) übereinstimmt.

11. Verfahren zum Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets (100), das aus mehreren Internet-Protokoll-(IP-)Paketen (108, 110, 112) besteht, wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment (804) und einen IP-Kopf (810, 900) aufweist, der ein Quell-IP-Adresse-Feld (924) zur Angabe der Quell-IP- Adresse eines Quellknotens des IP-Pakets und ein Ziel-IP- Adresse-Feld (926) zur Angabe der Ziel-IP-Adresse eines Zielknotens des IP-Pakets umfasst, mit folgenden Schritten:

- Bestimmen (504) der Positionen der einzelnen IP-Pakete (108, 110, 112) des übergeordneten IP-Pakets (100); und

- Extrahieren (506) der einzelnen IP-Pakete (108, 110, 112) aus dem übergeordneten IP-Paket (100),

wobei die einzelnen IP-Pakete (108, 110, 112) des übergeordneten IP-Pakets (100) eine gemeinsame Weiterleitungseigenschaft aufweisen, die dadurch bestimmt ist, wie ein IP-Paket, das von einem Quellknoten mit einer Quell-IP-Adresse gesendet wurde, auf dem Weg desselben zu einem Zielknoten mit einer Ziel-IP-Adresse weitergeleitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der IP-Kopf (900) eines IP-Pakets ferner ein Protokoll-Feld (918) umfasst, mit ferner folgendem Schritt:

- Überprüfen (502), ob das Protokoll-Feld (918) eines IP- Pakets das IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen (108, 110, 112) zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket (100) identifiziert.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem, wenn ein IP-Paket bei dem Schritt (502) des Überprüfens als ein übergeordnetes IP-Paket identifiziert wird, ferner geprüft wird, ob das übergeordnete IP-Paket (100) IP-Pakete mit komprimiertem IP- Kopf aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem, wenn ein übergeordnetes IP-Paket (100) IP-Pakete mit komprimiertem IP-Kopf aufweist, die IP-Köpfe der IP-Pakete anhand eines Kontexts, der aus dem IP-Kopf eines bestimmten IP-Pakets (108) in dem übergeordneten IP-Paket (100) abgeleitet ist und in dem übergeordnetem IP-Paket enthalten ist, dekomprimiert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Kontext den Inhalt des IP-Kopfs des bestimmten IP-Pakets (108) aufweist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem die Weiterleitungseigenschaft eine bestimmte Ziel-IP-Adresse oder eine bestimmte IP-Netznummer für einen Netzbereich aufweist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem die Weiterleitungseigenschaft eine Weiterleitungs-Äquivalenz- Klasse (FEC) eines MPLS-Routenwahl-Netzes (MPLS = Multi- Protocol Label Switching) ist, und das IP-Paket (1106) ferner einen MPLS-Kopf, der die Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) identifiziert, aufweist, mit folgenden Schritten:

- Bestimmen der Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) eines IP-Pakets (1106) in einem Strom von IP-Paketen;

- Aussortieren eines IP-Pakets aus dem Strom von IP-Paketen, wenn die bestimmte Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) mit der vorgegebenen Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC) übereinstimmt.

18. Computerprogrammprodukt zum Ablauf auf einem Computer, das die Schritte eines Verfahrens zum Zusammenstellen eines übergeordneten Internet-Protokoll-(IP-)Pakets nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführt.

19. Computerprogrammprodukt zum Ablauf auf einem Computer, das die Schritte eines Verfahrens zum Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 17 ausführt.

20. Router (600), der ein übergeordnetes Internet-Protokoll- (IP-)Paket (100) aus mehreren IP-Paketen (108, 110, 112) zusammenstellen kann, wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment (804) und einen IP-Kopf (810, 900) aufweist, der ein Quell-IP-Adresse-Feld (924) zur Angabe der Quell-IP-Adresse eines Quellknotens des IP-Pakets und ein Ziel-IP-Adresse-Feld (926) zur Angabe der Ziel-IP-Adresse eines Zielknotens des IP-Pakets umfasst, mit folgenden Merkmalen:

- einer Einrichtung (608) zum aufeinanderfolgenden Anordnen der mehreren IP-Pakete (108, 110, 112), um ein Datensegment des übergeordneten IP-Pakets (100) zu bilden; und

- einer Einrichtung (610) zum Erzeugen eines IP-Kopfes (102) für das übergeordnete IP-Paket (100),

21. Router (600) nach Anspruch 20, bei dem der IP-Kopf (900) eines IP-Pakets ferner ein Protokoll-Feld (918) umfasst, und bei dem die Einrichtung (610) zum Erzeugen das Protokoll-Feld (918) in dem IP-Kopf (102) des übergeordneten IP-Pakets (100) auf einen Wert festlegt, der das übergeordnete IP-Paket (100) als ein aus mehreren IP-Paketen (108, 110, 112) zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket (100) identifiziert.

22. Router (600) nach Anspruch 20 oder 21, mit ferner folgenden Merkmalen:

- einer Einrichtung zum Bestimmen der Positionen der einzelnen IP-Pakete (108, 110, 112) des übergeordneten IP-Pakets (100); und

- einer Einrichtung zum Extrahieren der einzelnen IP-Pakete (108, 110, 112) aus dem übergeordneten IP-Paket (100).

23. Router nach Anspruch 20, 21 oder 22, mit ferner folgendem Merkmal:

- einer Einrichtung zum Überprüfen, ob das Protokoll-Feld ein IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen (108, 110, 112) zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket (100) identifiziert.

24. Router (602), der ein übergeordnetes IP-Paket (100) zerlegen kann, das aus mehreren Internet-Protokoll-(IP-)Paketen (108, 110, 112) besteht, wobei ein IP-Paket jeweils ein Datensegment (804) und einen IP-Kopf (810) aufweist, mit folgenden Merkmalen:

- einer Einrichtung (614) zum Bestimmen der Positionen der einzelnen IP-Pakete (108, 110, 112) des übergeordneten IP- Pakets (100); und

- einer Einrichtung (616) zum Extrahieren der einzelnen IP- Pakete (108, 110, 112) aus dem übergeordneten IP-Paket (100),

25. Router (602) nach Anspruch 24, bei dem der IP-Kopf (900) eines IP-Pakets ein Protokoll-Feld (918) umfasst, mit ferner folgendem Merkmal:

- einer Einrichtung (612) zum Überprüfen, ob das Protokoll- Feld (918) eines IP-Pakets das IP-Paket als ein aus mehreren IP-Paketen (108, 110, 112) zusammengestelltes übergeordnetes IP-Paket (100) identifiziert. .

26. Router (600, 602) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei dem der Router (600, 602) ein Etikett-schaltender Router (LSR) eines MPLS-Routenwahl-Netzes (MPLS = Multi-Protocol Label Switching) ist.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, Computerprogrammprodukt nach Anspruch 18 oder 19 oder Router nach einem der Ansprüche 20 bis 26, bei denen das verwendete IP- Protokoll der IP-Pakete ein IP-Protokoll der Version 4 (IPv4) oder der Version 6 (IPv6) ist.