DE69803442T2 - Gerät und verfahren zur erzeugung von verwaltungspaketen zur übertragung zwischen einer netzwerkvermittlungsstelle und einer host steuereinheit - Google Patents

Gerät und verfahren zur erzeugung von verwaltungspaketen zur übertragung zwischen einer netzwerkvermittlungsstelle und einer host steuereinheit

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DE69803442T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Netzwerkschalten und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um die Verwaltungsdaten zwischen einem Netzwerkschalter und einem Host-Computer bereitzustellen, die den Netzwerkschalter steuern.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Vermittelte Nahbereichs-Netzwerke verwenden einen Netzwerkschalter zum Liefern von Datenrahmen zwischen Netzwerkstationen, wobei jede Netzwerkstation mit dem Netzwerkschalter durch ein Medium verbunden ist. Die geschaltete Nahbereichs-Netzwerkarchitektur verwendet eine Medien-Zugriffsteuerung (MAC = media access control), die es einer Netzwerk-Schnittstellenkarte ermöglicht, auf die Medien zuzugreifen. Der Netzwerkschalter leitet von einer Übertragungsstation empfangene Datenrahmen an eine Zielstation basierend auf der Header-Information in dem empfangenen Datenrahmen.
  • Netzwerke werden typischerweise einen Verwaltungsagenten umfassen, der die Aktivität durch einen Hub oder einen Repeater überwacht. Der Verwaltungsagent kann Analyse- und/oder Diagnosegeräte aufweisen und sich mit der dem Netzwerk verbundenen statischen Information befassen, um zu kennzeichnen, wie gut ein Netzwerk benutzt wird. Derartige statische Information kann umfassen, welche Arten von Pakete auf dem Netzwerk sind, welche Protokolle auf dem Netzwerk verwendet werden, die Identität des Paketsenders, die Identität des Paketempfängers und die Verteilung der auf dem Netzwerk übertragenen Paketlängen.
  • Netzwerk-Repeater werden typischerweise Verwaltungsinformation an den Verwaltungsagenten auf einem MAC-Schichtprotokoll senden. Beispielsweise offenbart das allgemein zugewiesene US-Patent Nr. 5 592 486 einen Repeater, der eine Zieladresse eines empfangenen Datenpakets mit einer Zieladresse vergleicht, die einer Verwaltungseinheits-Adresse entspricht. Das Datenpaket wird komprimiert, wenn seine Zieladresse nicht mit der gespeicherten Verwaltungseinheits-Adresse übereinstimmt, wobei die Übertragung des Datenpakets an die Verwaltungseinheit angehalten wird, sobald die gezählte Anzahl von Bytes mit einer vorbestimmten Anzahl übereinstimmt. Eine gültige Rahmenprüfsequenz (FCS = frame check sequence) wird dann an dem Ende des komprimierten Datenpakets nach der Übertragung des empfangenen Datenpakets vorgesehen.
  • Das allgemein übertragene US-Patent Nr. 5 550 803 liefert ebenfalls eine MAC-Schicht-Übertragung von empfangenen Datenpaketen an eine Verwaltungseinheit, wobei der Datenteil eines empfangenen Datenpakets von einem Repeater an eine Verwaltungseinheit übertragen wird. Statistische Information wird dann an das Datenteil nach der Übertragung des empfangenen Datenpakets während eines Zwischenabstands-Intervalls angefügt.
  • Die oben offenbarten Anordnungen sind für Netzwerksysteme nützlich, die Repeater-Vorrichtungen aufweisen, da eine Repeater-Vorrichtung ein mit allen Netzwerkvorrichtungen gemeinsam benutztes Medium aufweist, was eine Übertragung eines einzelnen Datenpakets auf einmal gemäss einem Ethernet(IEEE 802.3)-Protokoll erfordert. Vermittelte Netzwerkarchitekturen mit einem Netzwerkschalter sind jedoch zum gleichzeitigen Übertragen und Empfangen einer Mehrzahl von Datenpaketen an Netzwerkports ausgestaltet, die jeweilige Netzwerkstationen bedienen. Daher führt die Technik eines Anhaltens der Übertragung eines empfangenen Datenpakets nach einer vorgeschriebenen Anzahl von Bytes, gefolgt von dem Hinzufügen zusätzlicher Daten nach vollständigem Empfang des empfangenen Datenpakets zu einem Verschwenden von Bandbreite während der Leerlaufzeit zwischen angehaltener Übertragung und den hinzugefügten zusätzlichen Daten. Ausserdem berücksichtigt diese Technik nicht mehrere Datenpakete, die von einem Netzwerkschalter gleichzeitig empfangen werden. Das Hinzufügen der statischen Information an das Ende des Datenpakets erfordert ebenfalls, dass der Verwaltungsagent wartet, bis das gesamte Paket empfangen wird, bevor die Natur des Datenpakets bestimmt wird (d. h. warum das Datenpaket empfangen wurde). Schließlich umfasst die an dem Ende des Datenpakets markierte (d. h. hinzugefügte) statistische Information im allgemeinen nur Statistik, die sich auf das tatsächliche empfangene Datenpaket bezieht.
  • Die US-A-5 515 376 offenbart eine Mehrport-Paket-basierte Brücke mit Verwaltungsfunktion zum Überwachen des Paketverkehrs von und zu den verschiedenen Ports der Brücke. Bei Empfang eines Datenpakets wird neue Information bezüglich des Pakets erzeugt und in einem Paket-Deskriptor gespeichert, wobei das empfangene Paket nachfolgend an den Verwaltungsagenten basierend auf der in dem Paket-Deskriptor geschriebenen Information weitergeleitet wird.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es besteht ein Bedarf für eine Anordnung, die Verwaltungsinformation an einen Host-Verwaltungsagenten über einen Verwaltungs-Medienzugriffsteuerungs(MAC)-Port in einem Netzwerkschalter liefert, der gleichzeitig Datenpakete zwischen jeweiligen Netzwerkstationen sendet und empfängt.
  • Es besteht ebenfalls ein Bedarf für eine Anordnung zum Erzeugen eines Verwaltungs-Datenrahmens, der an den Verwaltungsagenten zu übertragen ist, wobei der Verwaltungsrahmen mindestens einen Teil eines ausgewählten empfangenen Datenrahmens und Empfangsstatusdaten umfasst, die Eigenschaften spezifizieren, die dem Empfang des ausgewählten Datenrahmens entsprechen.
  • Es besteht ebenfalls ein Bedarf für eine Anordnung, die einen Verwaltungsdatenrahmen für einen Verwaltungsagenten erzeugt, wobei der Verwaltungsdatenrahmen Empfangsstatusdaten umfasst, die einer Eigenschaft eines das Datenpaket empfangenen Netzwerkschalters entsprechen.
  • Es besteht ebenfalls ein Bedarf für eine Anordnung in einem Netzwerkschalter, der ein Datenpaket unabhängig von dem Zeitpunkt empfängt, wenn ein Datenpaket empfangen wird, das Empfangsstatusdaten umfasst, die Eigenschaften spezifizieren, die dem Empfang des empfangenen Pakets entsprechen.
  • Diese und weitere Bedürfnisse werden von der vorliegenden Erfindung entsprochen, wobei ein ein Datenpaket empfangener Netzwerkschalter ein neues Datenpaket zur Übertragung an einen Verwaltungsagenten erzeugt, wobei das neue Datenpaket Empfangsstatusdaten umfasst, die Eigenschaften spezifizieren, die dem Empfang des empfangenen Datenpakets entsprechen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren bei einem Netzwerkschalter die Schritte eines Empfangens eines Datenpakets von einer Netzwerkstation, Erzeugen neuer Information als Antwort auf den Empfang des empfangenen Datenpakets und Ausgeben zur Verwendung von einem Verwaltungsagenten eines neuen Datenpakets, das die Empfangsstatusdaten und mindestens einen Teil des empfangenen Datenpakets umfasst, wobei die Empfangsstatusdaten die Eigenschaften spezifizieren, die dem Empfang des empfangenen Datenpakets entsprechen. Die als Antwort auf den Empfang des empfangenen Datenpakets erzeugten Empfangsstatusdaten können Information über den Empfang des Datenpakets sowie auch über Eigenschaften, die sich auf den Netzwerkschalter während des Empfangs des empfangenen Datenpakets beziehen, umfassen. Außerdem ist die Erzeugung und die Ausgabe des neuen Datenpakets unabhängig von dem Zeitpunkt, wenn der Netzwerkschalter das empfangene Datenpaket empfängt, was den Netzwerkschalter befähigt, das neue Datenpaket an den Verwaltungsagenten auszugeben, wenn die Netzwerkstation gleichzeitig verschiedene Datenpakete von jeweiligen Netzwerkstationen überträgt und empfängt. Somit ist ein Verwaltungsagent imstande, einen Strom neuer Verwaltungsdatenpaketen, die Verwaltungsinformation bezüglich des Netzwerkschalters und den Empfangsstatus der empfangenen Datenpakete übermittelt, ohne irgendeinen Unterbrechung in dem Netzwerkverkehr zwischen dem Schalter und den jeweiligen Netzwerkstationen zu erhalten.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert einen Netzwerkschalter, der eine Mehrzahl von Netzwerkports umfasst, die zum Senden und Empfangen von Datenrahmen zu und von jeweiligen Netzwerkstationen konfiguriert sind, einen Verwaltungsport, der zum Senden eines Verwaltungsdatenrahmens an einen Verwaltungsagenten konfiguriert ist, wobei der Verwaltungsdatenrahmen mindestens einen Teil eines ausgewählten empfangenen Datenrahmens und Empfangsstatusdaten umfasst, die Eigenschaften spezifizieren, die dem Empfang des ausgewählten Datenrahmens entsprechen, und ein Schalter-Subsystem, das zum Erzeugen mindestens eines Teils der Empfangsstatusdaten für den entsprechenden ausgewählten empfangenen Datenrahmen konfiguriert ist. Das Schalter-Subsystem identifiziert einen ausgewählten empfangenen Datenrahmen und erzeugt Empfangsstatusdaten, die die Eigenschaften des ausgewählten empfangenen Datenrahmens spezifizieren, der von dem Verwaltungsport verwendet wird, um einen neuen Verwaltungsdatenrahmen zu erzeugen, der die Empfangsstatusdaten und mindestens einen Teil des ausgewählten empfangenen Datenrahmens aufweist. Somit ermöglicht der Netzwerkschalter die Identifikation von ausgewählten empfangenen Datenrahmen basierend auf vorgeschriebene Bedingungen und gibt einen Verwaltungsdatenrahmen aus, der Empfangsstatusdaten, die Eigenschaften spezifizieren, die dem Empfang des ausgewählten Datenrahmens entsprechen, einschließlich Empfangsstatusinformation und/oder Eigenschaften des Schalter als Antwort auf den Empfang des Datenrahmens umfasst.
  • Zusätzliche Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und teilweise Fachleuten bei Prüfung des folgenden offensichtlich oder können durch Praktizieren der Erfindung erlernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der Mittel und Kombinationen, die besonders in den beigefügten Ansprüchen herausgestellt werden, verwirklicht und erreicht werden.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Bezug wird auf die beigefügten Zeichnungen genommen, wobei Elemente mit den gleichen Bezugsziffer-Kennungen gleiche Elemente überall darstellen und wobei:
  • Fig. 1 ein Blockdiagramm eines paketvermittelten Systems ist, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
  • Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Mehrport-Schalters ist, der in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und in dem paketvermittelten System von Fig. 1 verwendet wird.
  • Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines vermittelten Subsystems des Mehrport-Schalters von Fig. 2 ist, der in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
  • Fig. 4 ein Speicher-Abbildungs-Diagramm des externen Speichers von Fig. 1 ist, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
  • Fig. 5 ein Diagramm ist, das ein Rahmenpuffer-Header-Format für die Pufferbereiche von Fig. 4 veranschaulicht.
  • Fig. 6 ein Diagramm ist, das einen von der Regelprüfvorrichtung von Fig. 3 erzeugten Portvektor veranschaulicht.
  • Fig. 7 ein Diagramm ist, das den Aufbau des Betriebssteuerfeldes von Fig. 6 veranschaulicht.
  • Fig. 8A und 8B Diagramme sind, die das von dem Verwaltungsport des Netzwerkschalters von Fig. 7 übertragene bzw. empfangene Verwaltungspaket veranschaulichen.
  • Fig. 9A und 9B Diagramme sind, die den Aufbau eines Netzwerk- Datenpakets mit nicht markierten bzw. markierten Rahmenformaten veranschaulichen.
  • Fig. 10A und 10B Diagramme der Vorrichtung und des Verfahrens zum Erzeugen eines Verwaltungsdatenrahmens für den Verwaltungsagenten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
    • Ausführliche Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird mit dem Beispiel eines Sehalters in einem paketvermittelten Netzwerk, wie beispielsweise einem Ethernet(IEEE 802.3)- Netzwerk, beschreiben. Zuerst wird eine Beschreibung der Schalterarchitektur gefolgt von der Anordnung zum Erzeugen eines Verwaltungsrahmens gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben. Es ist jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ebenfalls auf weitere paketvermittelte System anwendbar ist, wie es ausführlich nachstehend beschrieben ist.
    • Schalterarchitektur
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems, bei dem die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise benutzt werden kann. Das beispielhafte System 10 ist ein paketvermittelte Netzwerk, wie beispielsweise ein Ethernet-Netzwerk. Das paketvermittelte Netzwerk umfasst einen integrierten Mehrport-Schalter (IMS = integrated multiport switch) 12, der eine Kommunikation von Datenpaketen zwischen Netzwerkstationen ermöglicht. Das Netzwerk kann Netzwerkstationen mit unterschiedlichen Konfigurationen aufweisen, beispielsweise vierundzwanzig (24) Netzwerkstationen mit 10 Megabit pro Sekunde (Megabit/s) 14, die Daten mit einer Netzwerk-Datenrate von 10 Megabits senden und empfangen, und zwei Netzwerkstationen mit 100 Megabits 16, die Datenpakete mit einer Netzwerkgeschwindigkeit von 100 Megabit/s senden und empfangen. Folglich leitet der Mehrport-Schalter 12 von den Netzwerkstationen 14 oder 16 empfangene Datenpakete selektiv an das passende Ziel basierend auf dem Ethernet-Protokoll weiter.
  • Gemäß der offenbarten Ausführungsform senden und empfangen die Netzwerkstationen mit 10 Megabit/s 14 Datenpakete an und von dem Mehrport- Schalter 12 über ein Medium 18 und gemäß dem Halbduplex-Ethernet- Protokoll. Das Ethernet-Prokoll ISO/IEC 8802-3 (ANSI/IEEE Standard 802.3, 1993 Ed.) definiert ein Halbduplex-Medien-Zugriffs-Mechanismus, der es allen Stationen 14 ermöglicht, auf den Netzwerkkanal mit Gleichheit zuzugreifen. Der Verkehr in einer Halbduplex-Umgebung ist gegenüber dem Medium 18 nicht hervorgehoben oder priorisiert. Anstatt dessen umfasst jede Station 14 eine Ethernet-Schnittstellenkarte, die CSMA/CD (carrier-sense multiple access with collision detection) verwendet, um auf Verkehr auf dem Medium zu horchen. Die Abwesenheit von Netzwerkverkehr wird durch Abfühlen einer Deaktivierung eines Empfangsträgers auf dem Medium erfasst. Jede Station 14, die zu sendende Daten aufweist, wird versuchen, auf den Kanal durch Warten einer vorbestimmten Zeit nach der Deaktivierung eines Empfangsträgers auf das Medium zuzugreifen, die als Zwischenpaket-Abstandsintervall (IPG = interpacket gap interval) bekannt ist. Wenn eine Mehrzahl von Stationen 14 Daten auf dem Netzwerk senden müssen, wird jede der Stationen versuchen, als Antwort auf die abgefühlte Deaktivierung des Empfangsträgers auf dem Medium und nach dem IPG-Intervall zu übermitteln, was zu einer Kollision führt. Folglich wird die übermittelnde Station die Medien überwachen, um zu bestimmen, ob ein Kollision infolge einer weiteren Station, die Daten zur gleichen Zeit sendet, aufgetreten ist. Wenn eine Kollision erfasst wird, halten beide Stationen an, Warten einen Zufalls-Zeitbetrag und versuchen die Übermittlung erneut.
  • Die Netzwerkstationen mit 100 Megabit/s 16 arbeiten vorzugsweise im Volldupiex-Modus gemäß dem vorgeschlagenen Ethernet-Standard IEEE 802.3x "Full-Duplex with Flow Control - Working Draft (0.3)". Die Vollduplex-Umgebung liefert eine Zweifach-Punkt-zu-Punkt-Kommunikations-Verknüpfung zwischen jeder Netzwerkstation mit 100 Megabit/s 16 und dem Mehrport-Schalter 12, wobei der IMS und die jeweiligen Stationen 16 gleichzeitig Datenpakete ohne Kollisionen übermitteln und empfangen können. Die Netzwerkstationen mit 100 Megabit/s 16 sind jeweils mit Netzwerkmedien 18 über physikalische(PHY) Vorrichtungen mit 100 Megabit/s 26 vom 100 Base-TX-, 100 Base- T4- oder 100 Base-FX-Typ gekoppelt. Der Mehrport-Sehalter 12 umfasst eine medienunabhängige Schnittstelle (MII = media independent interface) 28, die eine Verbindung mit den physikalischen Vorrichtungen 26 bereitstellt. Die Netzwerkstationen mit 100 Megabit/s 16 können als Server oder als Router zur Verbindung mit weiteren Netzwerken implementiert sein. Die Netzwerkstationen mit 100 Megabit/s 16 können ebenfalls im Halbduplex-Modus arbeiten, falls es gewünscht ist. Auf ähnliche Weise können die 10 Megabit/s Netzwerkstationen 14 modifiziert werden, um gemäss dem Vollduplex-Protokoll mit Ablaufsteuerung zu arbeiten.
  • Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst das Netzwerk 10 eine Reihe von Schalter-Transceivern 20, die eine Zeit-Multiplex-Bildung und Zeit-Multiplex- Auflösung für zwischen dem Mehrport-Schalter 12 und den 10-Megabit/s-Stationen 14 übermittelten Datenpaketen durchführen. Ein magnetisches Transformator-Modul 19 behält die Signalverlauf-Formen auf den Medien 18 bei. Der Mehrport-Schalter 12 umfasst eine Transceiver-Schnittstelle 22, die Datenpakete an jeden Schalter-Transceiver 20 mit einem zeitgemultiplexten Protokoll über eine einzige serielle NRZ-Schnittstelle (non-return-to-zero- interface) 24 übermittelt und von jedem empfängt. Der Schalter-Transceiver 20 empfängt Pakete von der seriellen NRZ-Schnittstelle 24, demultiplext die empfangenen Pakete und gibt die Pakete an die passende Endstation 14 über die Netzwerkmedien 18 aus. Gemäß der offenbarten Ausführungsform umfasst jeder Schalter-Transceiver 20 vier unabhängige verdrillte Port-Leitungspaare mit 10 Megabit/s und verwendet 4 : 1-Multiplexbildung über die serielle NRZ- Schnittstelle, wobei eine vierfache Verringerung in der Anzahl der von dem Mehrport-Schalter 12 verlangten PINs möglich wird.
  • Der Mehrport-Schalter 12 enthält eine Entscheidungsbildungs-Maschine, eine Schaltmaschine, eine Pufferspeicher-Schnittstelle, Konfigurations/Steuer/Status-Register, Verwaltungszähler und eine MAC(media access control)-Protokollschnittstelle, um das Routing von Datenpaketen zwischen den die Netzwerkstationen 14 und 16 bedienenden Ethernet-Ports zu unterstützen. Der Mehrport-Schalter 12 weist ferner eine verbesserte Funktionalität auf, um intelligente Schaltentscheidungen zu treffen und um statistische Netzwerkinformation in der Form von Verwaltungsinformations-Basisobjekten (MIB objects = management information base objects) an ein nachstehend beschriebenes externes Verwaltungselement zu liefern. Der Mehrport-Schalter 12 umfasst ferner Schnittstellen, um die externe Speicherung von Datenpaketen zu ermöglichen, und Schalt-Logik, um die Chipgröße des Mehrport-Schalters 12 zu minimieren. Beispielsweise umfasst der Mehrport-Schalter 12 eine SDRAM- Schnittstelle (synchronische dynamischer RAM-Schnittstelle) 32, die einen Zugriff auf einen externen Speicher 34 zum Speichern von empfangenen Rahmendaten, Speicherstrukturen und MIB-Zählerinformation bereitstellt. Der Speicher 34 kann ein 80, 100 oder 126 MHz synchroner DRAM mit einer Speichergröße von 2 oder 4 Mb sein.
  • Der Mehrport-Schalter 12 umfasst ferner einen Verwaltungsport 36, der es einem externen Verwaltungselement ermöglicht, den Gesamtbetrieb des Mehrport-Schalters 12 durch eine Verwaltungs-MAC-Schnittstelle 38 zu steuern. Wie es nachstehend ausführlich beschrieben ist, gibt der Verwaltungsport 36 Verwaltungsrahmen mit mindestens einem Teil eines ausgewählten empfangenen Datenpakets und neuer Information aus, die Verwaltungsinformation liefert. Der Mehrport-Schalter 12 weist ferner eine PCI-Schnittstelle 39 auf, die Zugriff durch das Verwaltungselement über einen PCI-Host- und Brücken- Vorrichtung 40 ermöglicht. Alternativ kann die PCI-Host- und Brücken- Vorrichtung 40 als ein Erweiterungsbus für eine Mehrzahl von IMS-Vorrichtungen 12 dienen.
  • Der Mehrport-Schalter 12 umfasst eine interne Entscheidungsbildungs-Maschine, die die von einer Source empfangene Datenpakete selektiv an mindestens eine Zielstation übermittelt. Die interne Entscheidungsbildungs-Maschine kann durch eine externe Regelprüfvorrichtung ersetzt werden. Der Mehrport- Schalter 12 umfasst eine externe Regelprüfvorrichtungs-Schnittstelle (ERCI = external rules checker interface) 42, die die Verwendung einer externen Regelprüfvorrichtung 44 ermöglicht, um Rahmen-Weiterleitungs-Entscheidungen anstelle der internen Entscheidungsbildungs-Maschine zu treffen. Somit können Rahmen-Weiterleitungs-Entscheidungen entweder von der internen Schaltmaschine oder der externen Regelprüfvorrichtung 44 getroffen werden.
  • Der Mehrport-Schalter 12 umfasst ferner eine LED-Schnittstelle 46, die den Status von Bedingungen pro Port austaktet und die externe LED-Logik 48 ansteuert. Die externe LED-Logik 48 steuert ihrerseits LED-Anzeige-Elemente 50 an, die von Menschen lesbar sind. Ein Oszillator 30 liefert einen 40-MHz- Takteingang für die Systemfunktionen des Mehrport-Schalters 12.
  • Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des Mehrport-Schalters 12 von Fig. 1. Der Mehrport-Schalter 12 umfasst vierundzwanzig (24) Medien-Zugriffs-Steuerports (MAC-Ports = media access control ports) mit 10 Megabit/s 60 zum Senden und Empfangen von Datenpaketen im Halbduplex zwischen jeweiligen Netzwerkstationen mit 10 Megabit/s 14 (Ports 1 bis 24) und zwei MAC-Ports mit 100 Megabit/s 62 zum Senden und Empfangen von Datenpaketen in Vollduplex zwischen den jeweiligen 100 Megabit/s Netzwerkstationen 16 (Ports 25, 26). Wie es oben beschrieben ist, arbeitet die Verwaltungsschnittstelle 36 ebenfalls gemäß dem MAC-Schicht-Protokoll (Port 0). Jeder der MAC-Ports 60, 62 und 36 umfasst einen FIFO-Puffer 64 und einen Sende-FIFO 66. Datenpakete von einer Netzwerkstation werden von dem entsprechenden MAC-Port empfangen und in dem entsprechenden Empfangs-FIFO 64 gespeichert. Das empfangene Datenpaket wird von dem entsprechenden Empfangs-FIFO 64 an die externe Speicherschnittstelle 32 zum Speichern in dem externen Speicher 34 ausgegeben.
  • Der Header des empfangenen Pakets wird ebenfalls an eine Entscheidungsbildungs-Maschine weitergeleitet, die eine interne Regelprüfvorrichtung 68 und eine externe Regelprüfvorrichtungs-Schnittsteile 42 umfasst, um zu bestimmen, welche MAC-Ports die Datenpakete ausgeben werden. Insbesondere wird der Paket-Header an eine interne Regelprüfvorrichtung 68 oder die externe Regelprüfvorrichtungs-Schnittstelle 42 abhängig davon weitergeleitet, ob der Mehrport-Schalter 12 konfiguriert ist, um mit der internen Regelprüfvorrichtung 68 oder der externen Regelprüfvorrichtung 44 zu arbeiten. Die interne Regelprüfvorrichtung 68 und die externe Regelprüfvorrichtung 44 liefern die Entscheidungsbildungs-Logik zum Bestimmen des Ziel-MAC-Ports für ein gegebenes Datenpaket. Die Entscheidungsbildungs-Maschine kann somit ein gegebenes Datenpaket an entweder einen einzelnen Port, mehrere Ports oder alle Ports (d. h. rundsenden) ausgeben. Beispielsweise umfasst jedes Datenpaket einen Header mit Source- und Zieladresse, wobei die Entscheidungsbildungs-Maschine den passenden MAC-Ausgangsport basierend auf der Zieladresse kennzeichnen kann. Alternativ kann die Zieladresse einer virtuellen Adresse entsprechen, die die passende Entscheidungsbildungs-Maschine als einer Mehrzahl von Netzwerkstationen entsprechend kennzeichnet. Alternativ kann das empfangene Datenpaket einen gekennzeichneten Rahmen eines VLAN (virtuellem LAN) gemäß dem IEEE 802.1d-Protokoll umfassen, das ein weiteres Netzwerk (über einen Router an eine der Stationen mit 100 Megabit/s 16) oder eine vorgeschriebene Gruppe von Stationen spezifiziert. Somit wird entweder die interne Regelprüfvorrichtung 68 oder die externe Regelprüfvorrichtung 44 über die Schnittstelle 42 entscheiden, ob ein vorübergehend in dem Pufferspeicher 34 gespeicherter Rahmen an einen einzelnen MAC-Port oder mehrere MAC-Ports ausgegeben werden sollte.
  • Die Verwendung der externen Regelprüfvorrichtung 44 liefert Vorteile, wie beispielsweise eine erhöhte Kapazität - eine zufallsbasierte Reihenfolge in der Entscheidungs-Warteschlange, die es ermöglicht, Rahmen-Weiterleitungs-Entscheidungen durchzuführen, bevor der Rahmen vollständig im externen Speicher gepuffert ist, und es ermöglicht, Entscheidungen in einer Reihenfolge unabhängig von der Reihenfolge, in der die Rahmen von dem Mehrport-Schalter 12 empfangen wurden, durchzuführen.
  • Die Entscheidungsbildungs-Maschine (d. h. die interne Regelprüfvorrichtung 68 oder die externe Regelprüfvorrichtung 44) gibt eine Weiterleitungs-Entscheidung an ein Schalter-Subsystem 70 in der Form eines Portvektor aus, der jeden MAC-Port kennzeichnet, der das Datenpaket empfangen sollte. Der Portvektor von der passenden Regelprüfvorrichtung umfasst den Adressenplatz, der das Datenpaket in dem externen Speicher 34 speichert, und die Identifikation der MAC-Ports, um das Datenpaket zur Übermittlung zu empfangen (z. B. MAC-Ports 0 bis 26). Das Schalter-Subsystem 70 ruft das in dem Portvektor gekennzeichnete Datenpaket aus dem externen Speicher 34 über die externe Speicherschnittstelle 32 ab, und liefert das ausgelesene Datenpakte an den passenden Sende-FIFO 66 der gekennzeichneten Ports.
  • Zusätzliche Schnittstellen liefern Verwaltungs- und Steuerinformation. Beispielsweise ermöglicht eine Verwaltungsdaten-Schnittstelle 72 dem Mehrport- Schalter 12, Steuer- und Statusinformation mit dem Schalter-Transceivern 20 und den physikalischen Vorrichtungen mit 100 Megabit/s 26 gemäß der MII- Verwaltungsspezifikation (IEEE 802.3u) auszutauschen. Beispielsweise gibt die Verwaltungsdaten-Schnittstelle 72 einen Verwaltungsdaten-Takt (MCD = management data clock) aus, der einen Timing-Bezug auf dem bidirektionalen Verwaltungsdaten-E/A-(MDIO)-Signalpfad ausgibt.
  • Die PCI-Schnittstelle 39 ist eine 32-Bit-Slave-Schnittstelle gemäß PCI Revision 2.1 für den Zugriff durch den PCI-Host-Prozessor 40 auf die internen IMS- Status- und -Konfigurations-Register 74 und für den Zugriff auf den SDRAM 34. Die PCI-Schnittstelle 39 kann ebenfalls als ein Erweiterungsbus für mehrere IMS-Vorrichtungen dienen. Der Verwaltungsport 36 ist mit einer externen MAC-Maschine durch eine standardmäßige invertierte serielle Siebendraht- GPSI-Schnittstelle verbunden, die einem Host-Controller Zugriff auf den Mehrport-Schalter 12 über ein Standard-MAC-Schicht-Protokoll ermöglicht.
  • Fig. 3 stellt das Schalter-Subsystem 70 von Fig. 2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Weitere Elemente des Mehrport-Schalters 12 von Fig. 2 sind in Fig. 3 wiedergegeben, um die Verbindungen des Schalter-Subsystems 70 mit diesen weiteren Elementen zu veranschaulichen. Das Schalter-Subsystem 70 enthält die Kern-Schaltmaschine zum Empfangen und Weiterleiten von Rahmen. Die Hauptfunktionsblöcke, die verwendet werden, um die Schaltmaschine zu implementieren, umfassen: einen Portvektor-FIFO 63, einen Puffermanager 65, eine Mehrzahl von Port-Ausgangs-Warteschlangen 67, eine Verwaltungsport-Ausgangs-Warteschlange 75, eine Erweiterungsbus-Port-Ausgangs-Warteschlange 77, einen Freier-Puffer-Pool 104, eine Mehrfachkopie-Warteschlange 90, einen Mehrfachkopie-Cache-Speicher 96 und eine Regenerierungs-Warteschlange 98. Der Arbeitsweise und der Aufbau dieser Funktionsblöcke wird ausführlicher beschrieben, wobei jedoch zuerst ein kurzer Überblick des Schalter-Subsystems 70 von Fig. 3 präsentiert wird, um einen Zusammenhang mit der späteren Erläuterung der einzelnen Elemente bereitzustellen.
  • Es gibt zwei Grundtypen von Rahmen, die von den Ports in den Mehrport- Schalter 12 eintreten: Einfachkopie-Rahmen und Mehrfachkopie-Rahmen. Ein Einfachkopie-Rahmen ist ein Rahmen, der an einem Port empfangen wird, der von dem Mehrport-Schalter 12 nur an einen weiteren Port zu übermitteln ist. Im Gegensatz dazu ist ein Mehrfachkopie-Rahmen ein Rahmen, der an einem Port zur Übermittlung an mehr als einen Port empfangen wird. In Fig. 3 ist jeder Port durch eine entsprechende MAC 60, 62 oder 36 dargestellt, die ihr eigenes Empfangs-FIFO 64 und Sende-FIFO 66 aufweist.
  • Rahmen, egal ob Einfachkopie oder Mehrfachkopie, werden von den internen MAC-Maschinen 60, 62 oder 36 empfangen und in den entsprechenden FIFO 64 platziert. Jeder Datenrahmen umfasst einen Header mit mindestens einer Zieladresse, einer Source-Adresse und Typ/Längen-Information. Der Header wird an eine Regelprüfvorrichtung (d. h. entweder die interne Regelprüfvorrichtung 68 oder die externe Regelprüfvorrichtung 42) geliefert. Die Regelprüfvorrichtung bestimmt basierend auf der Information in dem Header, von wo das Rahmenpaket gesendet wird, d. h. durch welchen Port oder Ports das Rahmenpaket übermittelt wird.
  • Zur gleichen Zeit, wenn die Regelprüfvorrichtung 42 oder 68 ihre Weiterleitungsbestimmung durchführt, erhält der Puffermanager 65 einen freien Rahmenzeiger von dem Freier-Puffer-Pool 104. Dieser freier Rahmenzeiger spezifiziert einen Platz im externen Speicher 36, der zum Speichern des aktuell in dem Empfangs-FIFO 64 gespeicherten Datenrahmen verfügbar ist. Der Pufferspeicher 65 überträgt den Datenrahmen von dem Empfangs-FIFO 64 über einen Datenbus 80 (siehe Fig. 2) an den externen Speicher 34 in einer DMA- Transaktion (Direktspeicherzugriffs-Transaktion), und der Rahmen wird in dem Platz gespeichert, auf den von den Freier-Pufferzeiger, der von dem Freier- Puffer-Pool 104 erhalten wurde, gezeigt wird.
  • Der Puffermanager 65 sendet ebenfalls den Freier-Rahmen-Zeiger an die passenden Regelprüfvorrichtung 42 oder 68, um es der passenden Regelprüfvorrichtung zu ermöglichen, die Header-Information zu verarbeiten, während der Speicherplatz des Datenrahmens beibehalten wird. Dieser freie Pufferzeiger wird nun als ein Rahmenzeiger bezeichnet, da er auf den Speicherplatz in dem externen Speicher 34 zeigt, wo der Rahmen gespeichert ist. Die Regelprüfvorrichtung 42 oder 68 führt die Weiterleitungs-Entscheidung durch, wobei die Regelprüfvorrichtung mindestens einen Zielport für den in dem externen Speicher 34 gespeicherten Datenrahmen basierend auf der entsprechenden Header-Information kennzeichnet, und erzeugt einen Weiterleitungsbefehl in der Form eines "Portvektors". Bei der beispielhaften dargestellten Ausführungsform ist der Portvektor ein 28-Bit-Vektor mit einem für jeden Ausgangsport gesetztes Bit, der als ein Zielport gekennzeichnet ist, an den der Datenrahmen weitergeleitet werden sollte. Wenn angenommen wird, dass der empfangene Rahmen ein Einfachkopie-Rahmen ist, wird nur ein Bit, das dem einen Zielport entspricht, in dem von der Regelprüfvorrichtung 42 oder 68 erzeugten Portvektor gesetzt. Somit verwendet die Regelprüfvorrichtung den Portvektor, um den Rahmenzeiger dem mindestens einen Zielport zuzuweisen.
  • Die Regelprüfvorrichtung 42 oder 68 platziert den Portvektor und den entsprechenden Rahmenzeiger (so wie auch einen Steuer-Opcode und einen VLAN- Index) in den Portvektor-FIFO 63. Der Portvektor wird von dem Portvektor- FIFO 63 geprüft, um zu bestimmen, in welche bestimmte Ausgangsport- Warteschlange 67 (oder Ausgangs-Warteschlangen) der dem Portvektor zugeordnete Rahmenzeiger eingegeben werden sollte. Der Portvektor-FIFO 63 weist den Rahmenzeiger dem/den geeigneten Zielport(s) durch Platzieren des Rahmenzeigers in das Oberteil der passenden Ausgangs-Warteschlange 67 zu, wobei die Übermittlung des Datenrahmens von dem entsprechenden Zielport in eine Warteschlange gebracht wird. Somit wird der Rahmenzeiger ein "zugewiesener Rahmenzeiger", wobei er einem Zielport zugewiesen ist.
  • Zu einem Zeitpunkt erreicht der zugewiesene Rahmenzeiger den Boden der Ausgangs-Warteschlange 67 nach Durchlaufen der Ausgangs-Warteschlange 67. Der Puffermanager 65 nimmt den zugewiesenen Rahmenzeiger von dem Boden der Ausgangs-Warteschlange 67 mit einem Rahmenzeiger-Lesebus 86, ruft den entsprechenden Datenrahmen bei einer DMA-Transaktion aus dem Platz im externen Speicher 36, auf den von dem Rahmenzeiger gezeigt wird, und platziert den abgerufenen Datenrahmen in den passenden Sende-FIFO 66 über einen Datenbus 82 (siehe Fig. 2) zur Übertragung durch die entsprechende MAC-Schicht.
  • Eine Mehrfachkopie-Übermittlung ist der Einfachkopie-Übermittlung mit der Ausnahme ähnlich, dass der Portvektor mehrere gesetzte Bits aufweist, die die mehreren Ports kennzeichnen, von denen der Rahmen übermittelt wird. Der Rahmenzeiger wird jeder der passenden Ausgangs-Warteschlangen 67 zugewiesen (d. h. darin gespeichert) und von den entsprechenden Sende-FIFOs 54 übermittelt.
  • Der Puffermanager 65 verwendet die besonderen Steuer-Warteschlangen, d. h. den Freier-Puffer-Pool 104, die Mehrfachkopie-Warteschlange 90 und die Regenerierungs-Warteschlange 98 und den Mehrfachkopie-Cache-Speicher 96, um das Verfahren des Zuordnens von Puffern, um empfangene Rahmen zu speichern, und zum Wiederherstellen von Puffern zur erneuten Verwendung zu verwalten, sobald der Rahmen an seinen gekennzeichneten Ausgangsport(s) gesendet wurde. Der Puffermanager 65 unterhält ferner "Überlauf"-Bereiche im externen Speicher 36 für die Ausgangs-Warteschlangen 67, 75, 77 und die Steuer-Warteschlangen 104, 90 und 98. Insbesondere weisen diese Warteschlangen eine dreiteilige Konfiguration mit chipinternen und chipexternen Speicherplätzen auf. Die chipinterne Speicherung ist für eine hohe Leistung vorzuziehen, wobei die gesamte Warteschlangenstruktur auf dem Chip beibehalten wird (mit Bezug auf den Mehrport-Schalter 12). Die Fläche auf einem Chip ist jedoch sehr kostspielig, und Flächekosten erzeugen ein Problem, wenn der Chip ausgestaltet ist, zu schalten, und eine große Anzahl von Einträgen in eine Warteschlange platzieren muss. Die vorliegende Erfindung löst dieses Dilemma durch Bereitstellen einer einzigen Ausgangs-Warteschlange, die eine Hochleistungs-Niedrigkapazität-Sektion, die chipintern ist, und einen Überlaufbereich, der chipextern ist, umfasst, d. h. auf einem getrennten diskreten Speicherchip 34 implementiert ist. Der Überlaufbereich ermöglicht somit der Warteschlange, als eine Warteschlange mit großer Kapazität wenn benötigt zu dienen, und ist in der Ausgangs-Warteschlange auf eine Art und Weise ausgestaltet, dass eine relativ niedrigere Leistung des chipexternen Überlaufbereichs die Gesamtleistung der Ausgangs-Warteschlange nicht nachteilig beeinflusst.
  • Jede logische Ausgangs-Warteschlange 67, 75, 77, 90, 98 und 104 der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schreibseiten-Warteschlange 76 und eine auf dem Chip 12 angeordnete Leseseiten-Warteschlange 78 und einen in einem zugewiesenen Teil des externen Speicher 34 angeordneten Ausgangs- Warteschlangen-Überlaufbereich (allgemein als 110 gekennzeichnet). Zugriff auf den externen Speicher 34 für alle Ausgangs-Warteschlangen 67 ist durch die externe Speicherschnittstelle 32 gegeben, wie es vorher beschrieben wurde, Die vorliegende Erfindung macht sich die bündelartige Natur aktueller externer Speicher zunutze, so dass die Daten (z. B. Rahmenzeiger) auf und von dem Chip an den Überlauf-Warteschlangen-Bereich 110 in Bündeln (bursts) über den Bus 84 an den externen Speicher 34 gesendet werden.
  • Die Schreibseiten-Warteschlange 76 und die Leseseiten-Warteschlange 78, die auf dem Chip 12 angeordnet sind, werden als kleine, kostspielige Hochleistungs-Ressourcen angesehen. Im Gegensatz dazu liefert der Überlaufbereich 110, der den dritten Teil der Ausgangs-Warteschlange 67 bildet, einen großen, preiswerten Pfad mit Niedrigleistung und großer Kapazität.
  • Jeder Puffer 67, 75, 77, 90, 98 und 104 arbeitet durch die entsprechende Schreibseiten-Warteschlange 76, die den entsprechenden Rahmenzeigereintrag an einem Eingangsende der Schreibseiten-Warteschlange 76 empfängt. Der Rahmenzeiger zeigt auf die erste Pufferstelle im externen Speicher, der die ersten 256 Bytes eines Datenrahmens speichert.
  • Nachdem der Eintrag durchläuft und das Ausgangsende am Boden der Schreibseiten-Warteschlange 76 erreicht, selektiert die der Ausgangs-Warteschlange 67 zugeordnete Steuerlogik, ob der Eintrag an den entsprechenden zugewiesenen Teil 110 des externen Speichers 34 oder der Leseseiten- Warteschlange 78 ausgegeben werden sollte. Wenn es verfügbaren Platz in der Leseseiten-Warteschlange 78 gibt, und der Überlaufbereich 110 für diese Ausgangs-Warteschlange 67 leer ist, dann werden ein oder mehrere Einträge direkt von der Schreibseiten-Warteschlange 76 an die Ausgangs- Warteschlangen-Leseseite 78 geleitet. Diese Leitung des Eintrags oder der Einträge direkt von der Schreibseite 76 an die Leseseite 78 wird vollständig auf dem Chip 12 durchgeführt, und ist daher ein schneller Durchlauf eines Eintrag mit niedriger Latenzzeit.
  • Wenn die Leseseiten-Warteschlange 78 voll ist, es jedoch noch keine Datenmenge von Bündelgröße in der Schreibseiten-Warteschlange 76 gibt, dann bleibt der Eintrag in der Schreibseiten-Warteschlange 76. Wenn die Leseseiten-Warteschlange 78 voll ist und es mindestens eine Datenmenge von Bündelgröße (z. B. 16 Bytes von Einträgen) in der Schreibseiten-Warteschlange 76 gibt, dann werden die Daten bündelartig von dem Puffermanager 65 in den Überlaufbereich 110 in den entsprechenden zugewiesenen Teil des externen Speichers 34 geschrieben. Schließlich wird, wenn die Leseseiten-Warteschlange 78 leer wird, und es Daten in dem Überlaufbereich 110 gibt, der Puffermanager 65 ein Bündel von Daten von dem Überlaufbereich 110 in die Leseseiten-Warteschlange 78 geliefert, wenn die Leseseiten-Warteschlange 78 genug Platz aufweist, um eine Datenmenge von Bündelgröße aufzunehmen. Folglich empfängt die Leseseiten-Warteschlange 78 selektiv den Rahmenzeiger von der Schreibseiten-Warteschlange 76 oder dem zugewiesenen Teil 110 des externen Speichers 34.
  • Folglich können, wenn eine Ausgangs-Warteschlange 67 beginnt, eine große Anzahl von Einträgen (z. B. Rahmenzeiger) zu empfangen, diese Einträge in den Überlaufbereich 110 platziert werden, um ein Überlaufen der chipinternen Warteschlange 78 zu vermeiden, wobei die Möglichkeit eines Löschens von Rahmen minimiert wird. Der Gesamtbetrag des den Überlaufbereichen 110 zugeordneten Speichers kann ebenfalls ohne weiteres durch Ändern der Größe des externen Speichers 36 geändert werden. Außerdem sind die Größen der einzelnen spezifischen Überlaufbereiche 110 programmierbar, um die Warteschlangen-Größen kundenspezifisch ohne Auswirkung auf die Leistung der Ausgangs-Warteschlangen 74 anzupassen.
  • Der Mehrport-Schalter, wie er in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfasst achtundzwanzig Ausgangs-Warteschlangen, die die vierundzwanzig 10-Megabit/s- Anwenderports 60, die beiden 100-Megabit/s-Serverports 62, den Verwaltungsport 36 und den Erweiterungsbus-Port 38 jeweils bedienen. Die Ausgangs-Warteschlangen 67, 75 und 77 sehen eine vorübergehende Speicherung für Rahmenzeiger vor, wenn sie zur Übertragung in Warteschlangen gebracht werden. Das Bringen in Warteschlangen nimmt die Form des Portvektor-FIFOs 70 an, der Rahmenzeiger in die verschiedenen Ausgangs-Warteschlangen 67, 75 und 77 schreibt, die in einem Weiterleitungs-Portvektor angegeben sind.
  • Fig. 4 ist eine Diagramm, das eine beispielhafte Abbildung des externen Speichers 34 veranschaulicht. Die Gesamtkapazität des externen Speichers 34 kann beispielsweise 4 Mb sein, obgleich Speicher mit einer anderen Kapazität bei unterschiedlichen Ausführungsformen benutzt werden. Die Verwendung eines externen Speichers 34 für die Überlaufbereiche gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein Erhöhen oder Verringern der Größe der Ausgangs- Warteschlangen, in dem einfach die Größe des externen Speichers geändert wird. Dies ist ein Vorteil gegenüber Systemen, bei denen die Warteschlangen- Struktur vollständig auf dem Chip ist, da die Gesamt-Warteschlangen- Kapazität bei der Herstellung des Chips eingestellt wird.
  • Um die Überlauf-Speicheranforderungen des Schalters 12 zu erfüllen, umfasst der Überlaufbereich 110 des externen Speichers 34 zugewiesene Speicherteile für: einen Freier-Puffer-Pool-Überlauf 120, einen Regenerierungs-Warteschlangen-Überlauf 122, einen Mehrfachkopie-Warteschlangen-Überlauf 124, einen Verwaltungsport-Ausgangs-Warteschlangen-Überlauf 126, Ausgangs-Warteschlangen-Überlaufe 128 für jeden der 10-Megabit/s- und 100-Megabit/s-Zielports (Ports 0-26) und einen Erweiterungsbus-Port(Port 27)-Ausgangs-Warteschlangen-Überlauf 130. Der Speicher 34 weist ferner zugewiesene Teile für die MIB-Zähler 132 und den Globaler-Rahmen-Puffer-Pool 134 auf.
  • Die BASE-Adresse für den gesamten Speicherbereich ist in einem Speicher- Basis-Adressenregister unter den Registern 74 auf dem Chip programmierbar. Die BASE-Adresse für jeden Bereich in der externen Speicherabbildung ist in dem Registersatz programmierbar. Kein Längenregister ist erforderlich, der die Länge für einen gegebenen Bereich gleich dem Bereich von der BASE-Adresse dieses Bereichs zu der BASE-Adresse des nächsten angrenzenden Bereichs in der Abbildung ist.
  • Da die Länge (und daher die Kapazität) jeder der einzelnen Überlaufbereiche programmierbar ist, ist die Gesamtkapazität jeder Warteschlange programmierbar. Diese Merkmal der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Kundenanpassung des Schalters, um bestimmte Ausgangs-Warteschlangen mit erhöhter Kapazität bereitzustellen, wenn es benötigt wird.
  • Die Überlaufbereiche 110 speichern überschüssige Einträge, die nicht in die Steuer-Warteschlangen auf dem Chip 12 passen. Beispielsweise speichert der Freier-Puffer-Pool-Überlaufbereich 120 für den Freier-Puffer-Überlaufbereich 104 die überschüssigen Freier-Rahmenzeiger, die gegenwärtig unbenutzte Puffer in dem Globaler-Rahmen-Puffer-Pool 134 kennzeichnen. Der Regenerierungs-Warteschlangen-Überlaufbereich 122 speichert für die Regenerierungs- Warteschlange 98 überschüssige Rahmenzeiger zu verknüpften Listenketten, die nicht länger benötigt werden. Der Mehrfachkopie-Warteschlangen-Überlaufbereich 124 speichert für die Mehrfachkopie-Warteschlange 90 überschüssige Rahmenzeiger mit Kopienzahlen "≥1" (für in Warteschlangen platzierte Zeiger) und Rahmenzeiger mit Kopienzahlen "-1" (für erfolgreich übermittelte Rahmen). Der Verwaltungsport-Ausgangs-Warteschlangen-Überlaufbereich 126 speichert für die Verwaltungsport-Warteschlange 34 überschüssige zugewiesene Rahmenzeiger, die auf eine Übermittlung an den Verwaltungsport 36 (Port 0) warten. Die Ausgangs-Warteschlangen-Überlaufbereiche 128 speichern überschüssige zugewiesene Rahmenzeiger, die auf die Übermittlung an die passenden 10-Megabit/s-Ports (Ports 1-24) oder 100-Megabit/s-Port (Ports 25-26) für die jeweiligen Port-Warteschlangen 67 warten. Der Erweiterungsbus-Port-Ausgangs-Warteschlangen-Überlaufbereich 130 für die Erweiterungsbus-Port(Port 27)-Warteschlange 77 speichert Rahmenzeiger, die auf die Übermittlung an den Erweiterungsbus-Port warten.
  • Der MIB-Zähler-Bereich 132 enthält alle die pro Port-Statistik, die periodisch von dem Schalter 12 aktualisiert wird. Der Schalter 12 unterhält 8-Bit- und 16-Bit-Zähler chipintern zum Speichern vom MIB-Statistik. Der Mehrport- Schalter 12 aktualisiert die 32-Bit- oder 64-Bit-MIB-Zähler im externen Speicher 36 mit der Frequenz, die erforderlich ist, um den Verlust von MIB-Daten zu verhindern.
  • Der Globaler-Rahmen-Puffer-Pool 134 enthält Puffer in verknüpften Listen, die empfangenen Rahmendaten speichern. Zu einer beliebigen gegebenen Zeit enthalten diese verknüpften Listen gültige Rahmendaten, veraltete Puffer, die von dem Puffermanager 72 an den Freier-Puffer-Pool 104 zurückgegeben werden, oder Plätze, die im Besitz des PCI-Host-Prozessors (nicht gezeigt) sind.
    • Verwaltungs-Datenrahmen-Synthese
  • Die vorliegende Erfindung ist auf die Synthese eines Verwaltungsdatenrahmens gerichtet, der mindestens einen Teil eines ausgewählten empfangenen Datenrahmens umfasst, und neue Information, die Eigenschaften spezifiziert, die dem Empfang des ausgewählten Datenrahmens entsprechen. Beispielsweise kann die neue Information die Source des Datenrahmens basierend auf einem Netzwerk-Port 60 oder 62, der das Datenpaket empfangen hat, oder basierend auf der Source-Adresse in dem Datenpaket spezifizieren. Auf ähnliche Weise kann die neue Information das Ziel des empfangenen Datenpakets basierend auf der Zieladresse spezifizieren. Als solches kann die neue Information von dem Verwaltungsagenten verwendet werden, um Netzwerkverkehr zwischen zwei Netzwerk-Ports oder alternativ zwischen zwei Netzwerkstationen basierend auf den entsprechenden MAC-Adressen zu überwachen.
  • Die neue Information kann ebenfalls in Empfangsstatus mit Bezug auf das Datenpaket selber oder dem Netzwerkschalter 12 spezifizieren. Beispielsweise kann die neue Information spezifizieren, ob das empfangene Datenpaket einen Rahmenausrichtungsfehler, einen zyklischen Redundanz-Prüfungsfehler (CRC- Fehler) aufweist, oder ob das Empfangs-FIFO 64, das das Datenpaket empfängt, einen Überlauf antrifft. Die neue Information kann ferner die Eigenschaften des Mehrport-Schalters 12 selber als Antwort auf den Empfang des Datenrahmen spezifizieren. Wie es oben beschrieben ist, bestimmt die Regelprüfvorrichtung 60 oder 42 das Ziel des empfangenen Datenpakets basierend auf der Source-Adresse und der Ziel-Adresse. Es kann in einigen Fällen wünschenswert sein, Information an den Verwaltungsagenten bezüglich der Fähigkeiten der geeigneten Regelprüfvorrichtung zu liefern. Wenn beispielsweise die Source-Adresse des empfangenen Datenpakets nicht erkennbar war und von dem neuen Netzwerkschalter 12 als eine neue Station auf dem Netzwerk registriert (d. h. gelernt) werden musste, kann die neue Information von dem Verwaltungsagenten verwendet werden, um die Überwachung der neuen Station zu beginnen. Alternativ kann der Verwaltungsagent die neue Information verwenden, um den Netzwerkschalter 12 für die neue Station beispielsweise durch Zuordnen von Puffern oder Neueinstellen des Netzwerk-Port- Konfigurations-Register umzukonfigurieren. Die Verwaltungsrahmen können ebenfalls verwendet werden, um den Verkehr zwischen zwei Stationen zu überwachen.
  • Somit ermöglicht es die von dem Mehrport-Schalter 12 für den Verwaltungs- Datenrahmen erzeugte neue Information einem Verwaltungsagenten, genaue Information bezüglich des Status des Mehrport-Schalters basierend auf dem Empfang von Datenrahmen sowie auch durch selektives Überwachen ausgewählter Ports oder basierend auf Datenpaketen mit vorgeschriebenen Source- oder Ziel-Adressen zu empfangen. Somit wird die Verwaltungs-Schnittstelle 36 eine Mehrzahl von Verwaltungsdatenrahmen ausgeben, die jeweils neue Information umfassen, die Eigenschaften spezifiziert, die den Empfang des ausgewählten Datenrahmens, beispielsweise empfangener Status, Datenpaket- Eigenschaften und Schalter-Antworteigenschaften auf das Empfangen des Datenrahmens entsprechen.
  • Fig. 10A ist ein Blockdiagramm, das die Vorrichtung in dem Netzwerkschalter 12 zum Erzeugen eines Verwaltungsrahmens für den Verwaltungsagenten darstellt, und Fig. 10B ist ein Diagramm eines Verfahrens zum Erzeugen des Verwaltungsrahmens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 500 durch Empfangen eines Datenpakets von einem MAC-Ports 60 oder 62 von einer der Netzwerkstationen 14 oder 16. Die neue Verwaltungsinformation für den Verwaltungsdatenrahmen wird durch selektives Zusammenstellen relevanter Information aus unterschiedlichen Quellen in dem Schalter erzeugt.
  • Empfangsmerkmale werden bei Schritt 502 durch die MAC 60 oder 62 bestimmt, die das Datenpaket empfängt, um Empfangsstatusdaten zu erzeugen. Insbesondere empfängt die MAC 60 oder 62 den eingehenden Datenrahmen und prüft, um sicher zu stellen, dass das Datenpaket das Ethernet-Protokoll mit Bezug auf die minimale und maximale legale Paketgröße erfüllt. Ein beispielhaftes Netzwerk-Datenpaket ist in Fig. 9A für ein nicht markiertes Rahmenformat und in Fig. 9B für ein markiertes Rahmenformat gezeigt (IEEE 802.1d). Jeder nicht markierte Rahmen 140 und markierte Rahmen 142 umfasst ein 6-Byte-Ziel-Adressenfeld 144, ein 6-Byte-Source-Adressenfeld 146, ein Typ/Längenfeld 148 (2 Bytes), ein Variable-Länge-Datenfeld 150 mit einer Feldbreite von 46 Byte bis 1500 Byte und ein Rahmen-Prüfsequenzfeld (FCS- Feld) 152 (4 Bytes), das ebenfalls als ein zyklisches Redundanz-Prüffeld (CRC- Feld) bezeichnet wird. Der markierte Rahmen 142 umfasst ebenfalls eine VLAN-Markierung mit einem 2-Byte-VLAN-Ethernet-Typ-Feld 154 und einem 2-Byte-VLAN-ID-Feld 156. Wie es beim Stand der Technik erkannt wird, geht eine 56-Bit-Präambel und ein 8-Bit-Start-Rahmenbegrenzer (SFD = start frame delimiter) sowohl dem nicht markierten Rahmen 140 als auch dem markierten Rahmen 142 voraus.
  • Das Rahmen-Prüfsequenzfeld 152, ebenfalls als das CRC-Feld bezeichnet, dient als ein Fehlerprüfcode für das empfangene Datenpaket, wobei die MAC 60 oder 62 nach irgendwelchen Fehlern unter Verwendung des CRC-Felds 152 prüft. Wie es beim Stand der Technik erkannt wird, muss jedes Datenpaket sein eigenes eindeutiges CRC-Feld 152 aufweisen, um irgendwelche Fehler in den empfangenen Datenrahmen genau zu erfassen. Die den Datenrahmen empfangene MAC-Schicht 60 oder 62 bestimmt bei Schritt 502, ob irgendwelche CRC-Fehler (C) oder irgendwelche Rahmenausrichtungsfehler (L) existieren, und setzt das geeignete Flag bei Erfassen des entsprechenden Fehlers. Wenn das empfangene Paket ein markierter Rahmen ist, wird ein entsprechendes Bit (T) von der MAC gesetzt. Das empfangene Datenpaket wird dann in das entsprechende Empfangs-FIFO 64 zur Speicherung durch den Puffermanager 65 in den externen Speicher 34 gebracht. Wenn es bei Schritt 504 einen Überlauf des Empfangs-FIFOs 64 gibt, setzte die MAC ein Überlauf-Flag-Bit (O) bei Schritt 506, um möglichen Datenverlust anzugeben. Die Empfangsstatusdaten (einschließlich C-, L-, O- und T-Flag-Bits und Empfangsport-ID) und das empfangene Datenpaket werden dann in dem externen Speicher 34 bei Schritt 508 gespeichert.
  • Fig. 5 ist ein Diagramm, das das Rahmenpuffer-Header-Format für Puffer in den externen Speicher 34 zum Speichern des empfangenen Datenrahmens veranschaulicht. Die Puffer werden durch Adressenzeiger in jedem Puffer- Header zusammengekettet, die die Stelle im Speicher des nächsten Puffers angeben. Die Puffer-Header umfassen ebenfalls die empfangene Statusinformation, die von der entsprechenden MAC übertragen wird, die das Datenpaket empfangen hat. Insbesondere umfassen der erste Puffer-Header 170 und der nachfolgende Puffer-Header 172 ein Puffer-Formatbit 174, einen Ende-des- Rahmens-Markierer 176, Empfangsstatusdaten 178, Pufferlänge 180 und einen Nächster-Pufferzeiger 182. Das Pufferformat 174 spezifiziert das Format des Headers als einen ersten Puffer-Header (mit 12 Bytes) oder einen nachfolgenden Puffer-Header (mit 4 Bytes) und wird zum Verketten von Puffern verwendet. Der Ende-des-Rahmens-Markierer 176 spezifiziert, dass der entsprechende Puffer-Header der letzte Puffer für einen Rahmen ist, wenn das Bit auf Eins gesetzt ist, das angibt, dass es keine weiteren Puffer in der Kette gibt. Die Pufferlänge 180 spezifiziert die Gesamtzahl von Bytes, die in dem Datenfeld des Puffers beginnend mit dem ersten Byte nach dem Puffer-Header gültig sind, und der Nächster-Pufferzeiger 182 umfasst den Zeiger auf den nächsten Puffer. Der Nächste-Pufferzeiger 182 wird nicht gültig sein, wenn der Ende- des-Rahmens-Markierer 176 gesetzt ist.
  • Der erste Puffer-Header 170 und der nachfolgende Puffer-Header 172 umfassen Empfangsstatusdaten 178. Das C-Bit 178a gibt an, ob ein CRC-Fehler von der MAC erfasst wurde. Das L-Bit 178b gibt an, ob ein Rahmenausrichtungsfehler zusammen mit dem CRC-Fehler in dem Empfangsrahmen von der MAC 60 oder 62 erfasst wurde. Das O-Bit 178c gibt an, ob der Empfangs-FIFO 64 übergelaufen ist, was angibt, dass die Daten in dem Puffer nicht gültig sein können. Der erste Puffer-Header 170 umfasst ferner ein P-Bit 184, das den Port-Typ des ankommenden Empfangsrahmens spezifiziert, wobei eine Null einen 10-Mbit/s-Port und eine Eins einen 100-Mbit/s-Port angibt. Das P-Bit 184 kann von dem Host in Verbindung mit dem Zeitstempelfeld 186 verwendet werden, wenn der Mehrport-Schalter 12 programmiert ist, Rahmen an den Erweiterungsbus weiterzuleiten, bevor der Rahmen vollständig empfangen und in dem externen Speicher gepuffert ist. Der erste Puffer-Header 170 umfasst ferner eine Empfangsport-Nummer 188, die die Portnummer spezifiziert, von dem der Rahmen empfangen wurde, und ein T-Bit 190, das angibt, ob der empfangene Rahmentyp markiert oder nicht markiert war. Der erste Puffer- Header 170 umfasst ferner den VLAN-Identifizierer 192 von den VLAN-Feldern 154 und 156.
  • Somit bestimmt die MAC-Schicht 60 oder 62 den Empfangsstatus des empfangenen Datenpakets und leitet die Information bei Schritt 508 zur Speicherung in dem in dem externen Speicher gespeicherten Puffer-Header 170 weiter. Die Speicherung der Empfangsstatusdaten mit Bezug auf den Zustand des empfangenen Datenrahmens (z. B. fehlerfrei, CRC-Fehler, Rahmenausrichtungsfehler) sowie auch der Status des das Datenpaket empfangenen Empfangsports (z. B. Empfangs-FIFO-Überlauf etc.) ermöglicht es dem Mehrport-Schalter 12 neue Information bezüglich des Empfangs des empfangenen Datenpakets zur Verwendung durch den Verwaltungsagenten zu sammeln. Diese von der MAC 60 oder 62 erzeugte neue Information an dem Empfangsport wird somit in dem Puffer-Header 170 als Teil der neuen Verwaltungsinformation gespeichert, die an das Verwaltungselement zu liefern ist, wie es nachstehend ausführlich beschrieben ist.
  • Information, die die Eigenschaften des Mehrport-Schalters als Antwort auf den Empfang des Datenpakets spezifizieren, wird ebenfalls von der passenden Regelprüfvorrichtung 42 oder 68 während der Rahmen-Weiterleitungs-Entscheidung für das empfangene Datenpaket erzeugt. Die Regelprüfvorrichtung empfängt Information, um das Verfahren des Erzeugens des in Fig. 6 gezeigten Weiterleitungs-Portvektors zu beginnen. Während dieses Verfahrens empfängt die Regelprüfvorrichtung Information von der MAC, die das Datenpaket empfängt, um den in Fig. 6 gezeigten Weiterleitungs-Portvektor 200 zu erzeugen. Beispielsweise wird die Regelprüfvorrichtung das Ziel-Adressenfeld 144, das Source-Adressenfeld 146, die Empfangsport-Nummer und den Rahmenzeiger empfangen. Wenn der Rahmen von einem markierten Port empfangen wird, wird die VLAN-Markierung mit dem VLAN-Typ-Feld 154 und dem VLAN-ID-Feld 156 von dem ankommenden Rahmen entfernt und an die Regelvorrichtung und den externen Speicher an dem Puffer-Header 170 in dem VLAN-Identifizierer-Feld 192 geliefert.
  • Die Regelprüfvorrichtungen 42 oder 68 dienen als die Schalt-Logik des in Fig. 3 gezeigten Schalt-Subsystems 70. Die Schalt-Logik umfasst Schalt-Logik- Daten, die spezifizieren, ob der empfangene Datenrahmen an den Verwaltungsagenten über den Verwaltungsport 36 weitergeleitet werden sollte. Die Regelprüfvorrichtung enthält einen Satz von Adressen zusammen mit VLAN- Assoziations- und Weiterleitungs-Portvektoren. Die Regelprüfvorrichtung durchsucht ihre Adressentabellen nach den geeigneten Adressen bei Schritt 510 und führt eine Weiterleitungs-Entscheidung basierend auf der Source- Adresse, dem Empfangsport, der Zieladresse (DA = destination address) und VLAN-Assoziationen durch.
  • Die Regelprüfvorrichtungs-Adressentabelle enthält ausreichende Information für die Regelprüfvorrichtung, um eine Weiterleitungs-Entscheidung basierend auf der Source-Adressen/Empfangsport-Nummer des Ziel-Adressen/VLAN- Index zu erzeugen. Beispielsweise wird die Regelprüfvorrichtungs-Adressentabelle Verkehrs-Erfassungsbits (z. B. Verkehrserfassung 1 und Verkehrserfassung 2) umfassen, die identifizieren, ob die Source- und Ziel-MAC-Adresse für eine ausgewählte MAC-Adresse oder Port-Ziel an den Verwaltungsport ausgegeben werden sollte. Die Regelprüfvorrichtungs-Adressentabelle wird ebenfalls einen VLAN-Index umfassen, der verwendet wird, um den 16-Bit-VLAN- Identifizierer mit einem Verweis zu versehen. Die Adressentabelle wird ebenfalls eine Port-Nummer umfassen, die den Port identifiziert, an dem die zugeordnete Adresse untergebracht ist, und einen Portvektor, der den Weiterleitungs-Vektor zum Weiterleiten von Rahmen liefert.
  • Die Regelprüfvorrichtung wird Schalt-Logik-Daten in der Form eines Portvektors 200 bei Schritt 512 erzeugen und den Portvektor 200 an den in Fig. 3 gezeigten Portvektor-FIFO 63 zur Übermittlung des empfangenen Datenpakets an die ausgewählten Ausgangsports einschließlich des Verwaltungsports 36 ausgeben. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, umfasst der Portvektor 200 eine Klassifizierungs-Nummer (bin number) 200 und eine Eintrags-Nummer 202, die einen Index zur Verwendung von dem Verwaltungsagenten beim Lokalisieren des Regelprüfvorrichtungs-Adressentabellen-Eintrags bilden. Der Vektor 200 umfasst ferner den VLAN-Index 204, einen Steuer-Opcode 206, den Weiterleitungs-Portvektor 208, der die Ziel-Ports identifiziert, und den Rahmenzeiger 210, der die Stelle in dem externen Speicher 34 spezifiziert, der die Rahmendaten und die entsprechende Header-Information speichert, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
  • Der von der Klassifizierungs-Nummer 200 und der Eintrags-Nummer 202 gebildete Adressenindex ermöglicht es dem Verwaltungsagenten, auf den spezifischen Regelprüfvorrichtungs-Adressentabellen-Eintrag zuzugreifen, der die Schaltentscheidung für den entsprechenden empfangenen Rahmen erzeugt. Insbesondere ist der Verwaltungsagent für das Aufbauen und Beibehalten der Adressentabelle für die Regelprüfvorrichtung 68 oder die externe Regelprüfvorrichtung 44 über die externen Regelprüfvorrichtungs-Schnittstelle 42 verantwortlich. Der Verwaltungsagent erzeugt die Anfangsliste aller drei Einträge in der Adressentabelle, fügt Adressen und ihre zugeordneten Felder in die Tabelle ein, verwaltet eine Softwareabbildung der Adressentabelle, um Einträge ordnungsgemäß zu validieren, hinzuzufügen, zu löschen oder zu altern, und aktualisiert Felder in Adresseneinträge.
  • Ausserdem ist die Regelprüfvorrichtung imstande, etwas über die Anwesenheit einer neuen Station 14 oder 16 auf dem Netzwerk zu erfahren. Beispielsweise kann eine neue Station mit einer vorbestimmten MAC-Adresse ein Datenpaket in eine weitere Station über den Mehrport-Schalter 12 senden. Wenn die Regelprüfvorrichtung keinen Adressentabellen-Eintrag für die in dem Source- Adressenfeld 146 des empfangenen Datenpakets identifizierten Adressentabellen-Eintrag für die Source-Adresse aufweist, ist die Regelprüfvorrichtung imstande, etwas über die neue Station durch aktualisieren ihrer internen Adressentabelle "zu lernen", um einen neuen Adressentabellen-Eintrag für die neue Source-Adresse aufzunehmen. Sobald der neue Adressentabellen-Eintrag gebildet wurde, kann die Regelprüfvorrichtung den Weiterleitungs-Portvektor ordnungsgemäß erzeugen.
  • Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Subfelder des zentralen Opcode-Felds 206 veranschaulicht. Das Steuer-Opcode-Feld 206 liefert von der Regelprüfvorrichtung bei Schritt 512 erzeugte Information, die sich auf die Identifikation des empfangenen Rahmens und/oder auf die Eigenschaften der Regelprüfvorrichtung als Antwort auf das Empfangen des empfangenen Datenpakets beziehen.
  • Tabelle 1 führt beispielhafte Codes in dem Steuer-Opcode-Feld 206 auf, die Information für den Verwaltungsagenten bezüglich der Identität des empfangenen Datenpakets und/oder des Status der Regelprüfvorrichtung als Antwort auf den Empfang des Datenrahmens bereitstellt. Tabelle 1
  • Wie es in Tabelle 1 und Fig. 7 gezeigt ist, umfasst der Steuer-Opcode 206 drei Subfelder, d. h. die Verkehrserfassung 206a, die IRC-Adresse 206b und die Verwaltungsport/Markierung 206c. Das Verkehrserfassungs-Feld 206a spezifiziert, ob das empfangene Datenpaket aus dem überwachten Verkehr erfasst wird. Beispielsweise spezifiziert der Verkehrserfassungs-Feld-Code "001" einen Schnüffel-Portrahmen, wobei der "Schnüffel-Port" spezifiziert, dass sämtlicher Verkehr an dem identifizierten Port an den Verwaltungsagenten weitergeleitet wird. Wenn beispielsweise angenommen wird, dass "MAC23" in Fig. 2 als ein Schnüffel-Port gekennzeichnet wurde, dann würde der Verwaltungsagent von einer Verwaltungs-Schnittstelle 36 über jedes von der "MAC23" gesendetes und empfangenes Datenpaket benachrichtigt werden. Auf ähnliche Weise ermöglichen es die Verkehrs-Erfassungs-Rahmen-1- und Verkehrs-Erfassungs-Rahmen-2-Codes dem Verwaltungsagenten, den Verkehr zwischen zwei Ports oder zwei MAC-Adressen in dem Fall zu überwachen, dass mehr als eine MAC-Adresse an einem gegebenen Halbduplex-Netzwerk-Port vorhanden ist.
  • Das IRC-Adressen-Subfeld 206b umfasst Eigenschaften der internen Regelprüfvorrichtung 68 als Antwort auf den Empfang des Datenrahmens. Beispielsweise spezifiziert der IRC-Adressen-Feldwert "000", dass die Source- Adresse einen entsprechenden Adressentabellen-Eintrag in der Regelprüfvorrichtung aufweist. Umgekehrt spezifizieren die IRC-Feldwerte "010" bis "101" eine unbekannte Source-Adresse zusammen mit, ob die unbekannte Source- Adresse von dem internen Regelprüfvorrichtung 68 gelernt wurde oder nicht. In dem Fall, dass die unbekannte Source-Adresse nicht gelernt wurde, liefern unterschiedliche Fehlerzustände zusätzliche Information für den Verwaltungsagenten, warum die unbekannte Source-Adresse nicht gelernt wurde, beispielsweise schlechter Rahmen, kein weiterer Platz in der Adressentabelle oder Klassifikation oder Freier-Eintrag-Kette war gesperrt (d. h. die die Adressentabelle speichernde Speicherstruktur war gesperrt). Die spezifischen Fehlerbedingungen können es Verwaltungsagenten ermöglichen, die internen Regelprüfvorrichtungs-Adressentabellen-Einträge umzukonfigurieren, um die unbekannte neue Station zu erkennen.
  • Das Verwaltungsport/Markierungs-Subfeld 206c des Steuer-Opcodes 206 spezifiziert ebenfalls die Identität besonderer Verwaltungsrahmen, die von dem Mehrport-Schalter 12 übertragen oder empfangen werden können. Beispielsweise spezifiziert ein Wert von "01" einen Brücken-Protokoll-Dateneinheits- Rahmen (BDPU frame = bridge data unit frame) oder einen Brücken- Rundsende-Rahmen. Der BPDU-Rahmen ist ein standardisierter Protokollrahmen (IEEE 802.1d), der zwischen Netzwerkbrücken übertragen wird, um überspannende Bäume einzurichten, um redundante Datenverknüpfungen zu eliminieren. Der Verwaltungsport-Wert"10" spezifiziert einen ausgerichteten Rahmen, wobei die Ziel-Adresse eine spezifizierte der MACs 60 oder 62 im Gegensatz zu der MAC-Adresse einer weiteren Netzwerkstation 14 oder 16 spezifiziert. Folglich kann der Verwaltungsagent einen Datenrahmen identifizieren, der spezifisch an einen der Netzwerk-Ports gesendet wurde. Der Verwaltungsport/Markierungs-Wert "11" spezifiziert, dass eine "Markierung" für einen 100- Mbit/s-Port gesperrt wurde, um einen erweiterten VLAN-Betrieb zu sperren.
  • Folglich erzeugt die Regelprüfvorrichtung zusätzliche Information bei Schritt 512, die die Operationen in dem Mehrport-Schalter sowie auch der Prüfvorrichtung 42 oder 68 spezifizieren, um es dem Verwaltungsagenten zu ermöglichen, die Regelprüfvorrichtung zu überwachen und zu aktualisieren, wenn es erforderlich ist. Die Regelprüfvorrichtung leitet den Portvektor 200 an den Portvektor-FIFO 63 zur Verteilung an die passenden Ausgangsports weiter. Wenn der Steuer-Opcode 206 den Wert "xxx110xx" aufweist, der angibt, dass die Empfangs-VLAN-ID nicht erkannt wurde, dann wird die VLAN- ID nicht im Feld 204 weitergeleitet. Wenn jedoch der Steuer-Opcode nicht gleich "xxx110xx" ist, dann wird die VLAN-ID von der Regelprüfvorrichtung an den Portvektor-FIFO 63 im Feld 204 weitergeleitet.
  • Wie es oben beschrieben ist, empfängt der in Fig. 3 gezeigte Portvektor-FIFO 63 den Portvektor 200 und gibt die passende Information an die in den Weiterleitungs-Portvektor 208 spezifizierten Ausgangs-Warteschlangen weiter. Unter der Annahme, dass ein Verwaltungsrahmen von dem Verwaltungsport 36 zu erzeugen ist, wird der Weiterleitungs-Portvektor 208 das Bit gesetzt haben, das dem Verwaltungsport 36 entspricht, was den Portvektor-FIFO 63 veranlasst, den Rahmenzeiger und die Schalt-Logikdaten an die Verwaltungsport- Ausgangs-Warteschlange 75 bei Schritt 514 weiterzuleiten. Insbesondere wird der Portvektor-FIFO 63 die Klassifizierungs-Nummer 200, die Eintrags-Nummer 202, den VLAN-Index 204 (falls angebracht), den Steuer-Opcode 206 und den Rahmenzeiger 210 an die in Fig. 10A gezeigte Verwaltungsport- Ausgangs-Warteschlange 75 weiterzuleiten.
  • Sobald die Verwaltungsinformation (einschließlich der Klassifizierungs-Nummer 200, der Eintrags-Nummer 202, dem VLAN-Index 204 (falls angebracht), dem Steuer-Opcode 206 und dem Rahmenzeiger 210) das Ende der Verwaltungsport-Ausgangs-Warteschlange 75 erreicht hat, greift der Puffermanager 65 basierend auf dem Rahmenzeiger 210 auf den externen Speicher zu, um die in dem externen Speicher 34 gespeicherte Information bei Schritt 516 zu erhalten, und speichert die erhaltene Header-Information 170 in einem Header- FIFO 67 und die entsprechenden gespeicherten Daten des empfangenen Datenpakets in dem Sende-FIFO 66. Die von der Empfangs-MAC (Empfangsstatus) erzeugte Verwaltungsinformation und die von der Regelprüfvorrichtung (Schaltstatus) erzeugte Verwaltungsinformation wird somit in dem Header- FIFO 67 gespeichert. Der FIFO 67 gibt dann die Verwaltungsinformation an einen Verwaltungsrahmen-Generator 69 aus, der einen 24-Byte-Header 330 für den in Fig. 8A gezeigten Verwaltungs-Datenrahmen 300 erzeugt.
  • Die Verwaltungs-MAC 36 erhält den Verwaltungs-Daten-Header von dem Generator 69 und mindestens einen Teil der in dem externen Speicher 34 gespeicherten Daten von dem Sende-FIFO 66, um den Verwaltungsrahmen 300 bei Schritt 518 zu erzeugen. Insbesondere erzeugt die Verwaltungsport-MAC 36 die Präambel 302 und den Anfangs-Rahmen-Begrenzer (SFD = start frame delimiter) 304 gemäß dem Ethernet-Protokoll. Die Verwaltungsport-MAC 36 legt den Header von dem Generator 69 mit einer Ziel-Adresse 306 an, die der Basis-Adresse der Verwaltungsport-MAC 36 entspricht. Das Setzen der Ziel- Adresse 306, um gleich der Adresse des Verwaltungsports 36 zu sein, ermöglicht es den Verwaltungsagenten, der das Datenpaket über die Verwaltungs- MAC 38 empfängt, das empfangene Datenpaket als einen Verwaltungsrahmen zu identifizieren. Die Source-Adresse 308 wird von dem Generator 69 eingestellt, um gleich der Adresse der MAC 60 oder 62 zu sein, die das Datenpaket empfangen hat. Wenn das Datenpaket beispielsweise von der in Fig. 2 gezeigten "MAC23" empfangen wurde, dann würde die Source-Adresse 308 eingestellt werden, um gleich der Adresse der "MAC23" zu sein.
  • Der Verwaltungsport 36 fügt dann das von dem Generator 69 gelieferte Opcode-Feld 206 mit der Verwaltungsinformation ein, wie es oben mit Bezug auf Tabelle 1 und Fig. 7 beschrieben ist. Der Verwaltungsport 36 fügt dann die Klassifizierungs-Nummer bzw. Bin-Nummer 200 und die Eintrags-Nummer 202 gefolgt von der Rahmen-Länge 148 des ursprünglichen empfangenen Rahmens hinzu, wie es in Fig. 9A und 9B gezeigt ist. Die Klassifizierungs- Nummer- und Eintrags-Nummer-Felder 200 und 202 müssen nur geliefert werden, wenn der empfangene Datenrahmen ein gelernter Rahmen ist.
  • Die Verwaltungsport-MAC 36 liefert dann ein Statusfeld 310, das die Werte der empfangenen Statusbits, des CRC-Fehlerbits 178a, des Rahmenausrichtungs- Fehlerbits 178b, des Empfangs-FIFI-Überlauf-Fehlers 178c, und des markierte Rahmenbits 190 aufweist, das spezifiziert, ob der ursprüngliche Rahmen markiert wurde. Das Statusfeld 310 umfasst ferner ein komprimiertes Rahmenbit, das spezifiziert, ob der Rahmen nur 128 Bytes des ursprünglichen Rahmens aufweist. Insbesondere ist der Verwaltungsport 36 ausgestaltet, um bis zu 128 Bytes eines empfangenen Datenrahmens 312 zu übertragen, wenn ein Abschneidungs-Merkmal in dem Verwaltungsport 36 eingestellt ist. Der ursprüngliche Datenrahmen 312 ist ausgestaltet, um die ursprüngliche Ziel-Adresse 134, die ursprüngliche Source-Adresse 146, die ursprüngliche Typ-Länge 148 und das Datenfeld 150 zu umfassen. Wenn die Abschneidung in dem Verwaltungsport 36 eingestellt ist, dann wird ein Datenfeld 150 mit einer Länge größer als 114 Bytes abgeschnitten, so dass nur der abgeschnittene Teil 150' übertragen wird. Wenn jedoch das Datenfeld 150 kleiner als 114 Bytes ist, dann wird das gesamte Datenfeld übertragen.
  • Nachdem der Verwaltungsport 36 die Felder für das Datenpaket 300 eingefügt hat, erzeugt der Verwaltungsport 36 ein neues CRC-Feld 314, das die Anzahl von Bytes in dem Verwaltungsrahmen 300 genau widerspiegelt. Sobald das CRC-Feld 314 von dem Verwaltungsport 36 erzeugt ist, wird der Verwaltungsrahmen 300 von dem Verwaltungsport 36 an die Verwaltungs-MAC 38 über einen Serialisierer 71 zur Verarbeitung durch den Verwaltungsagenten ausgegeben.
  • Somit ist der Verwaltungsagenten imstande, einen Verwaltungs-Datenrahmen zu empfangen, spezifische Information über den Typ des von dem Mehrport- Schalters empfangenen Datenrahmens, den das Datenpaket empfangenen Port 60, der empfangenen Statusinformation, die dem empfangenen Datenrahmen selber sowie auch dem das Datenpaket empfangenen Empfangsport entspricht, und von der Schalt-Logik erzeugte Information, die Information bezüglich der Verkehrserfassung, dem IRC-Adressen-Lernen und der Verwaltungsport-Markierung spezifiziert. Der Verwaltungsrahmen umfasst ferner mindestens einen Teil des empfangenen Datenrahmens. Folglich liefert der Verwaltungs-Datenrahmen spezifische ausführliche Information, die sich auf das empfangene Datenpaket und die Antwort des Mehrport-Schalters auf den Empfang des Datenpakets bezieht. Somit kann der Verwaltungsagent eine Mehrzahl von Verwaltungsrahmen von dem Verwaltungsport 36 unabhängig von der Reihenfolge empfangen, mit der die Datenpakete von dem Mehrport- Schalter 12 empfangen wurden. Ausserdem ermöglicht es die von der MAC- Schicht und der Regelprüfvorrichtung gelieferte Information dem Verwaltungsagenten, die geeignete Handlungsweise zu bestimmen, einschließlich dessen, ob auf den überwachten Verkehr zu antworten oder ob die der Schalt-Logik der Regelprüfvorrichtung 44 oder 68 zugeordneten Adressentabellen zu aktualisieren sind.
  • Der Verwaltungsagent kann ferner ein in Fig. 8B gezeigtes Verwaltungs- Datenpaket 400 an den Verwaltungsport 36 ausgeben. Wie es in Fig. 8B gezeigt ist, umfasst das Verwaltungs-Datenpaket 400 einen Portvektor 208k, der eine Gruppe der Netzwerkports spezifiziert, um das Netzwerkpaket zu übertragen, und ein Netzwerk-Datenpaket 142', das von den spezifizierten Netzwerkports zu übertragen ist. Somit ermöglicht das Verwaltungs-Datenpaket 400, das die Regelprüfvorrichtung umgangen wird, wobei der Portvektor direkt an den Portvektor-FIFO 63 zur Verarbeitung geliefert wird. Wie es ohne weiteres aus dem Obigen ersichtlich ist, wird der Puffermanager ebenfalls dem Netzwerk-Datenpaket 142' einen Rahmenzeiger zuweisen, womit die Übermittlung überall in dem Schalter-Subsystem 70 ermöglicht wird.
  • Während diese Erfindung in Verbindung mit dem, was gegenwärtig als die praktischste und bevorzugste Ausführungsform angesehen wird, beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform begrenzt ist, sondern sie im Gegenteil bestimmt ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die in dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind.

Claims (20)

1. Verfahren zum Erzeugen von Verwaltungsdatenpaketen in einem Netzwerkschalter, mit den folgenden Schritten:
Empfangen eines Datenpakets aus einer Netzwerkstation; und
Erzeugen von Empfangsstatusdaten auf das Eintreffen des empfangenen Datenpakets hin, wobei die Empfangsstatusdaten Eigenschaften spezifizieren, die dem Empfangsstatus des empfangenen Datenpakets entsprechen,
wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch
Ausgeben eines die Empfangsstatusdaten und mindestens einen Teil des empfangenen Datenpakets enthaltenden neuen Datenpakets zur Verwendung durch eine Verwaltungseinheit.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem Erzeugungs-Schritt auf das Eintreffen des empfangenen Datenpakets hin als mindestens eine der Eigenschaften eine Eigenschaft des Netzwerkschalters bestimmt wird, wobei in dem Erzeugungs-Schritt die Empfangsstatusdaten auf der Basis der bestimmten Netzwerkschalter-Eigenschaft erzeugt werden; und
bei dem der Netzwerk-Schalter (12) eine Schalt-Logik zum Leiten von Datenpaketen zu Ziel-Netzwerksstationen (14) enthält und das Datenpakete eine der Netzwerk-Station entsprechende Source-Adresse hat;
in dem Bestimmungs-Schritt eine Fähigkeit der Schalt-Logik zum Erkennen der Source-Adresse bestimmt wird; und
in dem Erzeugungs-Schritt ferner Schaltlogikdaten erzeugt werden, die die bestimmte Fähigkeit der Schalt-Logik zum Erkennen der Source- Adresse spezifizieren.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Schaltlogik eine bekannte Source-Adresse, eine unbekannte Source-Adresse, die die Schaltlogik erlernt hat, oder eine unbekannte Source-Adresse spezifiziert, die die Schaltlogik nicht erlernt hat, und
bei dem in dem Erzeugungs-Schritt ein Index-Pointer erzeugt wird, der eine für Adress-Information vorgesehene Speicherstelle spezifiziert, die der unbekannten Source-Adresse entspricht, die die Schaltlogik erlernt hat.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in dem Bestimmungs-Schritt als eine der Eigenschaften ein Überström-Flag erzeugt wird, das einen Überström-Zustand in einem Empfangspuffer spezifiziert, der das Empfangs- Datenpaket empfängt und der Netzwerkstation entspricht.
5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in dem Bestimmungs-Schritt als eine der Eigenschaften ein Fehler-Flag erzeugt wird, das einen Fehler in dem empfangenen Datenpaket spezifiziert.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ferner ein Fehlerprüfcode für das neue Datenpaket erzeugt wird, wobei in dem Ausgabe-Schritt das neue Datenpaket einschließlich der Empfangsstatusdaten, des mindestens einen Teils des empfangenen Datenpakets und des Fehlerprüfcodes ausgegeben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ferner als mindestens eine der Eigenschaften ein Rahmen-Typ des empfangenen Datenpakets bestimmt wird, wobei die Empfangsstatusdaten den bestimmten Rahmen-Typ enthalten, und
bei dem in dem Schritt des Bestimmens eines Rahmens das empfangene Datenpaket als Verwaltungsrahmen, als gelenkter Rahmen mit einer Ziel- Adresse, die der Verwaltungseinheit oder einem Port des Netzwerkschalters entspricht, oder als ein überwachter Rahmen identifiziert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem:
das Datenpaket eine Source-Adresse und eine Ziel-Adresse hat;
die Netzwerkstation eine Schaltlogik, einen Source-Port, der das Datenpaket aus der Netzwerkstation empfängt, und einen Ziel-Port enthält, wobei die Schaltlogik derart konfiguriert ist, dass sie auf der Basis der Ziel-Adresse einen der Netzwerk-Ports als Ziel-Port wählt; und
in dem Schritt des Bestimmens eines Rahmen-Typs ferner auf der Basis des Source-Ports und/oder des Ziel-Ports das Datenpaket als der überwachte Rahmen identifiziert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem Erzeugungs-Schritt Daten innerhalb der Empfangsstatusdaten erzeugt werden, die spezifizieren, dass das neue Datenpaket nur einen Teil des empfangenen Datenpakets enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Netzwerkschalter mehrere Netzwerk-Ports zum Senden und Empfangen von Datenpaketen von bzw. zu jeweiligen Netzwerkstationen aufweist, wobei bei dem Verfahren ferner aus der Verwaltungseinheit ein Verwaltungsdatenpaket empfangen wird, das ein Netzwerkdatenpaket und einen Port-Vektor enthält, wobei der Port-Vektor eine Gruppe der Netzwerk-Ports zum Übertragen des Netzwerkdatenpakets spezifiziert.
11. Netzwerkschalter mit:
mehreren Netzwerk-Ports (22, 28), die zum Senden und Empfangen von Datenrahmen zu und aus Netzwerkstationen (14, 16) konfiguriert sind;
einem Verwaltungs-Port (36), der zum Senden eines Verwaltungsdatenrahmens zu einer Verwaltungseinheit (38) konfiguriert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verwaltungsdatenrahmen mindestens einen Teil eines gewählten Empfangsdatenrahmens und Empfangsstatusdaten enthält, die dem Empfang des gewählten Datenrahmens entsprechende Eigenschaften spezifizieren; und
ein Schalt-Subsystem (70) vorgesehen ist, das zum Erzeugen mindestens eines Teils der Empfangsstatusdaten für den entsprechenden Empfangsdatenrahmen konfiguriert ist.
12. Schalter nach Anspruch 1, bei dem das Schalt-Subsystem eine Schalt- Logik (44, 68) aufweist, um einen der gewählten Empfangsdatenrahmen als den gewählten Empfangsdatenrahmen zu wählen und Schaltlogik- Daten als mindestens einen Teil der Empfangsstatusdaten zu erzeugen.
13. Schalter nach Anspruch 12, bei dem jeder der Netzwerk-Ports und der Verwaltungs-Port in der Lage sind, auf den Empfang eines entsprechenden Datenrahmens hin ein Empfangsstatusfeld zu erzeugen, wobei die Schalt-Logik in der Lage ist, das Empfangsstatusfeld für den entsprechende gewählten Empfangsdatenrahmen zur Übertragung in dem Verwaltungsdatenrahmen zu wählen, und
bei dem der Empfangsstatus einen Fehler (c) in dem gewählten Empfangsdatenrahmen und/oder einen Empfangspuffer-Überstrom (o) in dem entsprechenden Netzwerk-Port spezifiziert.
14. Schalter nach Anspruch 12, bei dem die Schalt-Logik in der Lage ist, auf das Detektieren einer unerkannten Source-Adresse in dem gewählten Empfangsdatenrahmen hin den gewählten Empfangsdatenrahmen zu wählen, wobei die Schalt-Logik zum Erzeugen der Schaltlogikdaten in der Lage ist, die die Detektion der unerkannten Source-Adresse angeben, und
bei dem die von der Schalt-Logik erzeugten Schaltlogikdaten ferner spezifizieren, ob die unerkannte Source-Adresse als eine neue erkannte Source-Adresse erlernt wird.
15. Schalter nach Anspruch 12, bei dem die Schalt-Logik in der Lage ist, basierend auf dem Empfang auf einem vorbestimmten der Netzwerk-Ports den gewählten Empfangsdatenrahmen zu wählen, wobei die Schaltlogikdaten den gewählten Empfangsdatenrahmen als auf dem vorbestimmten einen Port empfangen spezifizieren.
16. Schalter nach Anspruch 12, bei dem die Schalt-Logik in der Lage ist, basierend auf dem Identifizieren eines vorbestimmten der Netzwerk-Ports als Ziel-Port für den gewählten Empfangsdaten-Port den gewählten Empfangsdatenrahmen zu wählen, wobei die Schaltlogikdaten den gewählten den vorbestimmten einen Netzwerk-Port als den Ziel-Port für den gewählten Empfangsdatenrahmen spezifizieren.
17. Schalter nach Anspruch 12, bei dem die Schalt-Logik in der Lage ist, basierend auf der Detektion einer vorbestimmten Adresse unter einer Source-Adresse und einer Ziel-Adresse in dem gewählten Empfangsdatenrahmen den gewählten Empfangsdatenrahmen zu wählen, wobei die Schaltlogikdaten den gewählten Empfangsdatenrahmen als die vorbestimmte eine Adresse aufweisend spezifizieren.
18. Schalter nach Anspruch 12, bei dem die Schalt-Logik in der Lage ist, den gewählten Empfangsdatenrahmen basierend darauf, dass er als Nicht- Netzwerkstationsrahmen identifiziert ist, zu wählen, wobei die Schaltlogikdaten den gewählten Empfangsdatenrahmen als den Nicht-Netzwerkstationsrahmen identifizieren.
19. Schalter nach Anspruch 12, bei dem der Verwaltungs-Port einen zweiten Verwaltungsrahmen von der Verwaltungs-Einheit empfängt, wobei der zweite Verwaltungsrahmen ein Netzwerkdatenpaket und einen Port- Vektor enthält, der die Netzwerk-Ports zum Übertragen des Netzwerkdatenpakets spezifiziert.
20. Schalter nach Anspruch 11, bei dem der Verwaltungs-Port die Empfangsstatusdaten als Tel eines Headers für den Verwaltungsdatenrahmen ausgibt, und
bei dem die Empfangsstatusdaten spezifizieren, dass der Verwaltungsdatenrahmen den gewählten Empfangsdatenrahmen in seiner Gesamtheit enthält.
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