-
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
(TOP = 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.
-
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 Lager) 704,
die Datenpakete erzeugt, sendet und empfängt und die physikalische Schicht 702 verwendet,
um Datenpakete 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 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
Datagramm 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.
-
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.
-
9 zeigt
den Aufbau eines IP-Kopfes 900 eines IP-Pakets von 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 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 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.
-
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 Eti kett-geschalteter Weg (LSP,
LSP = Label Switched Path), wie z. B. der Weg 1014 in 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 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 wei tergeleitet, 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).
-
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, 8).
Hinter dem MPLS-Kopf ist dann das IP-Paket angeordnet. 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 ver arbeitet 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 höher 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.
-
In
der
WO 00/44116 A1 ist
daher vorgeschlagen worden, mehrere adressierbare Pakete, die jeweils
Header-Informationen aufweisen, zu sogenannten Super-Paketen zusammenzufassen,
wenn die Pakete dieselbe Start- und Zieladresse haben. Die
WO 00/44116 sieht dazu
Multiplexereinrichtungen an der jeweiligen Start- und Zieladresse
vor, um die Super-Pakete zusammenzustellen oder wieder in Einzelpakete
aufzulösen.
-
Die
WO 00/44116 A1 nimmt
dabei Bezug auf "IP-based
Protocols for Mobile Internetworking" von John Ioannidis et al., Department of
Computer Science, Columbia University, Seiten 235–245, in
dem die Einbettung mehrerer IP-Pakete in ein übergeordnetes IPIP-Paket beschrieben
ist. Dabei ist insbesondere beschrieben, dass einzelne kleine IP-Pakete mittels
einem übergeordneten
IPIP-Paket getunnelt werden, was dann von Vorteil ist, wenn auch
die IPIP-Pakete dieselbe Zieladresse im Netzwerk aufweisen.
-
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
9, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16, einen Router, der
ein übergeordnetes
Internet-Protokoll-(IP-)Paket aus mehreren IP-Paketen zusammenstellen
kann, nach Anspruch 17 und einen Router, der ein übergeordnetes
IP-Paket zerlegen kann, das aus mehreren Internet-Protokoll-(IP-)Paketen
besteht, nach Anspruch 21 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.
-
In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
Verfahren bzw. Router.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Zusammenstellen eines übergeordneten
IP- Paketes 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
beider 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 Weiterleitungs-Äquivalenz-Klasse (FEC)
eines MPLS-Routenwahl-Netzes (MPLS = Multi-Protocol Label Switching),
ein IP-Paket umfasst 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 beispiels weise
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.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Zerlegen eines übergeordneten IP-Paketes
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.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des Routers zum Zusammenstellen eines übergeordneten
IP-Paketes 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.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des Routers zum Zerlegen eines übergeordneten
IP-Paketes 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:
-
1 ein
Internet-Protokoll-Paket gemäß der Erfindung;
-
2 ein
Verfahren zum Zusammenstellen eines übergeordneten IP-Pakets gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
3 ein
bevorzugtes Verfahren zum Erfassen eines IP-Pakets bei dem Verfahren
von 2;
-
4 ein
bevorzugtes Verfahren zum Komprimieren von IP-Paketen eines übergeordneten IP-Pakets;
-
5 ein
Verfahren zum Zerlegen eines übergeordneten
IP-Pakets gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
6 Router
zum Zusammenstellen und Zerlegen eines übergeordneten IP-Pakets gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
7 den
Schichtaufbau einer TCP/IP-Kommunikationsarchitektur;
-
8 die
Entstehung eines MAC-Rahmens in einer TCP/IP-Kommunikationsarchitektur;
-
9 den
Aufbau eines IP-Kopfes eines IP-Pakets von 8;
-
10 ein
MPLS-Routenwahl-Netz; und
-
11 ein
IP-Paket mit einem MPLS-Kopf und Details eines MPLS-Kopfes.
-
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, 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 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.
-
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 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 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, 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 (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, 1) des übergeordneten
IP-Pakets schreiben. Das Feld Fragment-Offset (914, 9)
des übergeordneten
IP-Pakets wird dabei
ferner vorzugsweise auf die Länge des
Felds Info (104, 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.
-
3 zeigt
ein bevorzugtes Verfahren zum Erfassen eines IP-Pakets, das die Weiterleitungseigenschaft
aufweist, bei dem Schritt 202 des Erfassens von 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 (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 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 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.
-
4 zeigt
eine bevorzugte Erweiterung des Verfahrens von 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 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 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 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 Berück sichtigung
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, 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 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 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, 1) des übergeordneten
IP-Pakets enthalten ist, oder ein Bit in dem Feld Flags (812, 8)
des IP-Kopfes des übergeordneten
IP-Pakets sein. Alternativ kann dem Feld Protokoll (918, 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 2 und 3 bei
dem Schritt des Erfassens (202, 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 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, 11)
auf den Code eines Klassendienstes (Class of Service) eingestellt.
-
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 5 bei Schritt 502 angegebene Wert „muxPck". Es können jedoch, wie
erwähnt,
beliebige Werte verwendet werden, um in dem Feld Protokoll (918, 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, 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, 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, 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 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 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.
-
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 aufwei sen, 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 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 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 6 dargestellten Router können weitere Einrichtungen
aufweisen, um die oben unter Bezugnahme auf die 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.
-
- 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