DE69837272T2

DE69837272T2 - Mechanismus zum ersetzen eines paketfelds in einem mehrschicht-vermittlungsnetzelement

Info

Publication number: DE69837272T2
Application number: DE69837272T
Authority: DE
Inventors: Shimon Sunnyvale Muller; Louise San Carlos YEUNG; Ariel Cupertino Hendel
Original assignee: Sun Microsystems Inc
Current assignee: Sun Microsystems Inc
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: WO1999000737A3; JP4057067B2; WO1999000737A2; US6128666A; JP2002508124A; EP1019833A4; EP1019833A1; DE69837272D1; ATE356382T1; EP1019833B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung betreffen das Gebiet des Paketfeldersatzes in einem paketvermittelten Netz; insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Hardware-Implementierung des Paketfeldersatzes von Paketanfangsblockfeldern eines Pakets in einer Vermittlungseinrichtung, die mit einem Netz gekoppelt ist.
STAND DER TECHNIK
Die Architektur von lokalen Netzen (LANs) ist recht aufwendig geworden. Ursprünglich waren LANs als ein einzelner Draht, der einige Computer verband, konzipiert. Heutzutage werden LANs in komplizierten Konfigurationen implementiert, um die Funktionalität und Flexibilität zu verbessern. In einem derartigen Netz werden Pakete von der Herkunftsvorrichtung zur Zielvorrichtung übertragen; bei ausgedehnteren Netzen kann dieses Paket durch eine oder mehrere Vermittlungseinrichtungen und/oder Leitvorrichtungen geleitet werden. Es sind Standards aufgestellt worden, um die Paketstruktur und die Schichten der Funktionalität und Aufwendigkeit eines Netzes zu definieren. Zum Beispiel definiert der TCP/IP-Protokollstapel vier verschiedene Mehrfachschichten, z.B. die physikalische Schicht (Schicht 1), die Datenverknüpfungsschicht (Schicht 2), die Netzschicht (Schicht 3) und die Transportschicht (Schicht 4). Eine Netzvorrichtung kann zu einer Unterstützung in einer oder mehreren der Schichten und dementsprechend zu einer Bezugnahme auf bestimmte Felder des Anfangsblocks in der Lage sein.
Heutzutage verwenden typische LANs eine Kombination aus Netzvorrichtungen der Schicht 2 (Datenverknüpfungsschicht) und der Schicht 3 (Netzschicht). Um den stetig steigenden Leistungsanforderungen des Netzes gerecht zu werden, ist die Funktionalität, die traditionell in Software und/oder in separaten Vorrichtungen der Schicht 2 und der Schicht 3 ausgeführt wurde, in eine einzelne mehrschichtige Vorrichtung oder Vermittlungseinrichtung migriert, die die leistungskritischen Funktionen in Hardware implementiert.
Eine leistungskritische Funktion ist das Leiten. Software, die das Leiten implementiert, kann die Leistung beeinträchtigen. Daher ist es wünschenswert, das Leiten in schnellerer Hardware zu implementieren. Jedoch erfordert das Leiten, dass bestimmte Anfangsblockfelder eines eintreffenden Pakets modifiziert werden, bevor sie aus der Vorrichtung ausgegeben werden. Obwohl dies in Software vielleicht einfach auszuführen ist, ist es bei einer Hardwareimplementierung entscheidend, zusätzliche Hardware zu minimieren, während die Leistung nicht beeinträchtigt wird.
Kürzlich wurde das Konzept von virtuellen lokalen Netzen (VLANs) für die Schicht 2 eingeführt. Der Anfangsblock von Schicht 2 wurde so modifiziert, dass Bits hinzugefügt werden, die eine VLAN-Fähigkeit bereitstellen. VLANs ermöglichen die logische Partitionierung von Netzknoten unabhängig von der physikalischen Partitionierung oder Anordnung in der Netztopologie. Basierend auf dem Zustand des Pakets, müssen VLAN-Bits, wie beispielsweise VLAN-Etiketten, möglicherweise ebenfalls modifiziert werden. Obwohl softwarebasierte Verfahren verwendet werden können, ist es wünschenswert, eine effiziente Hardwarelösung bereitzustellen.
Aus EP-A-0 742677 ist ein Anfangsblockumwandlungssystem bekannt, das mit einer Vielzahl von Eingangsports versehen ist, die ein Paket mit fester Länge empfangen, um Leitinformation in einem Anfangsblock des Pakets umzuwandeln, die ein Informationsfeld sowie einen Anfangsblock, der Leitinformation umfasst, aufweisen. Das System umfasst Anfangsblockanalysatoren, die mit den Eingangsports gekoppelt sind, um den Anfangsblock des Pakets zu analysieren und eine erste Leitinformation aus dem Anfangsblock auszublenden. Das System umfasst einen Umwandlungsinformationsspeicher, auf den jeder der Anfangsblockanalysatoren zugreift, um die erste Leitinformation, die in dem Anfangsblock des empfangenen Pakets enthalten ist, mit einer zweiten Leitinformation, die aus der ersten Leitinformation des Anfangsblocks umgewandelt werden soll, zu vergleichen. Das System umfasst des Weiteren einen Wandler, der mit mindestens einem der Anfangsblockanalysatoren gekoppelt ist, um die erste Leitinformation in die zweite Leitinformation aus dem Umwandlungsinformationsspeicher umzuwandeln. Der Wandler stellt dem Anfangsblockfeld des Pakets ebenfalls die zweite Leitinformation bereit.
Aus einer Veröffentlichung mit dem Titel "A TCP/IP Tutorial" von T. Socolofsky und C. Kale von Spider Systems Limited, IETF Standard, Internet Engineering Task Force, IETF, CH Januar 1991 (1991-01), XP 015006 125 ISSN = 0000 – 0003 ist bekannt, dass für eine direkte Kommunikation zwischen zwei Computern, die einen TCP/IP-Protokollstapel aufweisen, der Sender sowohl die IP-Quelladresse als auch die Ethernetquelladresse aufweisen kann und der Empfänger sowohl die IP-Zieladresse als auch die Ethernetzieladresse aufweisen kann. Für eine indirekte Kommunikation, bei der der Computer A einen Computer D verwenden muss, um ein IP-Paket zu einem Computer E weiterzuleiten, lassen sich die IP-Adresse und die Ethernetadresse nicht auf diese Weise paarweise zuordnen. Wenn A ein IP-Paket zu E sendet, sind die IP-Quelladresse und die Ethernetquelladresse die Adresse von A. Die IP-Zieladresse ist die Adresse von E, da jedoch das IP-Modul von A das IP-Paket zur Weiterleitung zu D sendet, ist die Ethernetzieladresse die Adresse von D. Bei D ist die IP-Quelladresse die Adresse von A, während die Ethernetquelladresse die Adresse von D ist und die IP-Zieladresse und die Ethernetieladresse sind die Adresse von E sind.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aktualisierung von Paketanfangsblöcken unter Verwendung von Hardware, die eine minimale Beeinträchtigung der Leistung des Netzelements bereitstellt und die Folgendes umfasst:
einen Eingangsportprozess (IPP), der dafür konfiguriert ist, ein Paket zu empfangen, das einen Anfangsblock, Daten und einen zyklischen Redundanzcode (CRC) umfasst, und dafür konfiguriert ist, als Reaktion auf Informationen bezüglich einer Art von Paket mindestens ein Feld in dem Anfangsblock selektiv zu ersetzen und Steuerfeldinformationen selektiv auszugeben, um vor der Ausgabe aus der Vermittlungseinrichtung eine zusätzliche Modifikation des Pakets anzuzeigen;
einen Ausgangsportprozess (OPP), der mit dem IPP gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, das Paket und die Steuerfeldinformationen zu empfangen, wobei der OPP so konfiguriert ist, dass er mindestens ein Steuersignal selektiv erzeugt, um anzuzeigen, dass das Paket vor der Ausgabe aus der Vermittlungseinrichtung weiter zu modifizieren ist, und das Paket ausgibt; und
eine Ausgangsschnittstelle, die zum Empfang des mindestens einen Steuersignals und des Pakets gekoppelt ist, wobei die Ausgangsschnittstelle so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das mindestens eine Steuersignal ein Ausgangspaket sendet, das dem selektiv modifizierten Paket entspricht, und wobei die Ausgangsschnittstelle des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie mindestens ein Anfangsblockfeld und den CRC vor dem Senden des Ausgangspakets selektiv modifiziert.
Der Eingangsportprozess (IPP) puffert das empfangene Eingangspaket und leitet Anfangsblockinformationen zur Suchmaschine weiter. Die Suchmaschine durchsucht eine Datenbank, die in dem Vermittlungselement unterhalten wird, um den Typ des Pakets zu ermitteln. Bei einer Ausführungsform kann der Typ anzeigen, ob das Paket in Hardware geleitet werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Typ anzeigen, ob das Paket VLANs unterstützt. Die Suchmaschine sendet die Pakettypinformationen zum IPP zusammen mit der Zieladresse (DA), die aktualisiert werden soll, wenn das Paket geleitet werden soll, oder mit einem VLAN-Etikett, wenn identifiziert wurde, dass das Paket zu einem bestimmten VLAN weitergeleitet werden soll. Der IPP ersetzt während der Übertragung des Pakets zu einem Paketspeicher selektiv die entsprechenden Felder, z.B. das DA-Feld oder das VLAN-Etikettfeld; das modifizierte Paket wird im Paketspeicher gespeichert. Zu dem Paketspeicher gehören Steuerfelder, die Steuerfeldinformationen enthalten, welche vom IPP zum Paketspeicher übertragen werden. Bei einer Ausführungsform bestehen die Steuerfeldinformationen aus einem Kennzeichen, um anzuzeigen, dass die Herkunftsadresse ersetzt werden muss. Bei einer anderen Ausführungsform bestehen die Steuerfeldinformationen aus Kennzeichen, um anzuzeigen, ob das Paket etikettiert hereinkam, ob das Paket etikettiert hereinkam, das Etikett jedoch modifziert war, oder ob das Paket nicht etikettiert werden soll.
Ein Ausgangsportprozess (OPP) liest das modifizierte Eingangspaket und die Steuerfeldinformationen, führt selektiv zusätzliche Modifikationen an dem modifizierten Eingangspaket aus und gibt Steuersignale an die Ausgangsschnittstelle (d.h. MAC) aus. Bei einer Ausführungsform entfernt der OPP die letzten 4 Bytes des Pakets, die dem CRC entsprechen, und erzeugt Steuersignale für den MAC, um ein [lacuna] hinzuzufügen [lacuna] Die Erfindung wird hierin im Folgenden weiter nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Hochgeschwindigkeitsvermittlungseinrichtung ist, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung arbeitet.
2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Hochgeschwindigkeitsvermittlungselements ist, das gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung arbeitet.
3 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Ausführungsform des Systems der vorliegenden Erfindung ist.
4a ein Paketformat veranschaulicht und 4b ein Paketformat mit VLAN-Unterstützung veranschaulicht.
5 ein vereinfachter Ablaufplan einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist.
6 ein vereinfachter Ablaufplan einer Ausführungsform des Verfahrens zur Paketfeldmodifikation gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist.
7a und 7b vereinfachte Ablaufpläne einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Paketfeldmodifikation gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung sind zum Zweck der Erläuterung zahlreiche Einzelheiten aufgeführt, um für ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Fachleuten ist jedoch ersichtlich, dass diese spezifischen Einzelheiten nicht erforderlich sind, um die vorliegende Erfindung in die Praxis umzusetzen. In anderen Fällen sind bekannte elektrische Strukturen und Schaltkrise in Form eines Blockdiagramms gezeigt, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verunklaren.
Ein Überblick über eine Ausführungsform eines Netzelements, das gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung arbeitet, ist in 1 veranschaulicht. Das Netzelement wird verwendet, um eine Reihe von Knoten und Endstationen auf viele unterschiedliche Weisen zu verbinden. Insbesondere bestünde eine Anwendung des verteilten Mehrschichtnetzelements (MLDNE) darin, Pakete gemäß zuvor definierter Leitprotokolle über eine homogene Datenverknüpfungsschicht, wie beispielsweise den Standard IEEE 802.3, der ebenfalls als Ethernet bekannt ist, zu leiten. Andere Leitprotokolle können ebenfalls verwendet werden.
Die verteilte Architektur des MLDNE kann so konfiguriert werden, dass Mitteilungsverkehr gemäß einer Reihe bekannter oder zukünftiger Leitalgorithmen geleitet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das MLDNE so konfiguriert, dass es Mitteilungsverkehr unter Verwendung der Internet-Suite von Protokollen und insbesondere des Transmission Control Protocol (TCP) und des Internet-Protokolls (IP) über den Ethernet-LAN-Standard und die Datenverknüpfungsschicht Medium Access Control (MAC) handhabt. Das TCP wird hierin ebenfalls als Protokoll der Schicht 4 bezeichnet, während das IP wiederholt als Protokoll der Schicht 3 bezeichnet wird.
Bei einer Ausführungsform des MLDNE ist ein Netzelement so konfiguriert, dass es Paketleitfunktionen in einer verteilten Weise implementiert, d.h. unterschiedliche Teile einer Funktion werden von verschiedenen Untersystemen im MLDNE ausgeführt, während das Endergebnis der Funktionen für die externen Knoten und Endstationen transparent bleibt. Wie aus der folgenden Erörterung und der Zeichnung in 1 ersichtlich ist, weist das MLDNE eine skalierbare Architektur auf, die dem Entwickler ermöglicht, die Anzahl externer Verbindungen durch die Hinzufügung zusätzlicher Untersysteme in vorhersagbarer Weise zu erhöhen, wodurch eine größere Flexibilität bei der Definition des MLDNE als unabhängige Leiteinrichtung ermöglicht wird.
Wie in Blockdiagrammform in 1 veranschaulicht, enthält das MLDNE 101 eine Anzahl von Untersystemen 110, die unter Verwendung einer Reihe interner Verknüpfungen 141 vollständig verknüpft und verbunden sind, um eine größere Vermittlungseinrichtung zu erzeugen. Mindestens eine interne Verknüpfung koppelt jeweils zwei Untersysteme. Jedes Untersystem 110 umfasst ein Vermittlungselement 111, das mit einem Weiterleitungsspeicher 113 und einem zugehörigen Speicher 114 gekoppelt ist. Der Weiterleitungsspeicher (oder die Datenbank) 113 speichert eine Adressentabelle, die zur Anpassung an die Anfangsblöcke der empfangenen Pakete verwendet wird. Der zugehörige Speicher (oder die Datenbank) speichert Daten, die zu jedem Eintrag in den Weiterleitungsspeicher gehören und dazu verwendet werden, Weiterleitungsattribute zum Weiterleiten der Pakete durch das MLDNE zu identifizieren. Eine Anzahl externer Ports (nicht gezeigt) mit Eingangs- und Ausgangsfähigkeit bilden eine Schnittstelle mit den externen Verbindungen 117. Bei einer Ausführungsform unterstützt jedes Untersystem Mehrfachgigabit-Ethernet-Ports, Schnell-Ethernet-Ports und Ethernet-Ports. Interne Ports (nicht gezeigt), die ebenfalls über Eingangs- und Ausgangsfähigkeit in jedem Untersystem verfügen, koppeln die internen Verknüpfungen 141. Unter Verwendung der internen Verknüpfungen kann das MLDNE mehrere Vermittlungselemente miteinander verbinden, um eine Mehrfachgigabit-Vermittlungseinrichtung zu bilden.
Das MLDNE 101 umfasst des Weiteren ein Zentralverarbeitungssystem (CPS) 160, das durch einen Kommunikationsbus 151, wie beispielsweise den Peripheral Components Interconnect (PCI), mit dem individuellen Untersystem 110 gekoppelt ist. Das CPS 160 umfasst eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 161, die mit einem Zentralspeicher 163 gekoppelt ist. Der Zentralspeicher 163 umfasst eine Kopie der Einträge, die in den einzelnen Weiterleitungsspeichern 113 der verschiedenen Untersysteme enthalten sind. Das CPS verfügt über eine direkte Steuer- und Kommunikationsschnittstelle mit jedem Untersystem 110 und stellt eine zentralisierte Kommunikation und Steuerung zwischen Vermittlungselementen bereit.
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das eine beispielhafte Architektur des Vermittlungselements aus 1 veranschaulicht. Das dargestellte Vermittlungselement 200 umfasst eine Zentralverarbeitungseinheit-(CPU-) Schnittstelle 215, einen Vermittlungsstrukturblock 210, eine Netzschnittstelle 205, eine Reihenschaltungsschnittstelle 225 und eine Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220.
Ethernet-Pakete können in das Netzvermittlungselement 200 durch eine von drei Schnittstellen 205, 215 oder 225 eintreten oder dieses verlassen. Kurzgefasst arbeitet die Netzschnittstelle 205 gemäß einem entsprechenden Ethernet-Protokoll, um Ethernet-Pakete von einem Netz (nicht gezeigt) zu empfangen und Ethernet-Pakete über einen oder mehrere externe Ports (nicht gezeigt) zum Netz zu übertragen. Eine optionale Reihenschaltungsschnittstelle 225 kann eine oder mehrere interne Verbindungen (nicht gezeigt) zur Verbindung von Vermittlungselementen miteinander umfassen, um größere Vermittlungseinrichtungen zu erzeugen. Zum Beispiel kann jedes Vermittlungselement mit anderen Vermittlungselementen in einer Vollverknüpfungstopologie verbunden sein, um eine Mehrschichtvermittlungseinrichtung zu bilden, wie oben beschrieben. Alternativ kann eine Vermittlungseinrichtung ein einzelnes Vermittlungselement 200 mit oder ohne die Reihenschaltungsschnittstelle 225 umfassen.
Die CPU (nicht gezeigt) kann Befehle oder Pakete über die CPU-Schnittstelle 215 zum Netzvermittlungselement 200 übertragen. Auf diese Weise können ein oder mehrere Softwareprozesse, die auf der CPU ausgeführt werden, Einträge in einer externen Weiterleitungs- und Filterdatenbank 240 verwalten, wie beispielsweise das Hinzufügen neuer Einträge und das Löschen unerwünschter Einträge. Bei alternativen Ausführungsformen kann die CPU jedoch über einen direkten Zugriff auf die Weiterleitungs- und Filterdatenbank verfügen. In jedem Fall ähnelt der CPU-Port der CPU-Schnittstelle 215 zum Zweck der Paketweiterleitung einem generischen Eingangsport in das Vermittlungselement 200 und kann so behandelt werden, als ob er einfach ein anderer externer Netzschnittstellenport wäre. Da jedoch der Zugriff auf den CPU-Port über einen Bus, wie beispielsweise einen Peripheral Components Interconnect (PCI-) Bus, erfolgt, braucht der CPU-Port keine Media Access Control (MAC-) Funktionalität.
Zurückkehrend zur Netzschnittstelle 205 werden nun die beiden Hauptaufgaben der Eingangspaketverarbeitung und der Augangspaketverarbeitung kurz beschrieben. Eingangspaketverarbeitung kann von einem oder mehreren Eingangsports der Netzschnittstelle 205 ausgeführt werden. Die Eingangspaketverarbeitung umfasst Folgendes: (1) Empfangen und Verifizieren ankommender Ethernet-Pakete, (2) Modifizieren der Paketanfangsblöcke, wenn angemessen, (3) Anfordern von Pufferzeigern von der Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 zur Speicherung von ankommenden Paketen, (4) Anfordern von Weiterleitungsentscheidungen vom Vermittlungsstrukturblock 210, (5) Übertragen der ankommenden Paketdaten zur Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 zur vorübergehenden Speicherung in einem externen gemeinsam genutzten Speicher 230, und (5) nach Empfang einer Weiterleitungsentscheidung Weiterleiten des Pufferzeigers bzw. der Pufferzeiger zu dem bzw. den Ausgangsport(s), die von der Weiterleitungsentscheidung angezeigt sind. Die Ausgangspaketverarbeitung kann von einem oder mehreren Ausgangsports der Netzschnittstelle 205 ausgeführt werden. Die Ausgangsverarbeitung umfasst das Anfordern von Paketdaten von der Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220, das Übertragen von Paketen zum Netz und das Anfordern der Freigabe des Puffers bzw. der Puffer, nachdem die Pakete übertragen worden sind.
Die Netzschnittstelle 205, die CPU-Schnittstelle 215 und die Reihenschaltungsschnittstelle 225 sind mit der Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 und dem Vermittlungsstrukturblock 210 gekoppelt. Vorzugsweise sind kritische Funktionen, wie beispielsweise Paketweiterleitung und Paketpufferung, zentralisiert, wie in 2 gezeigt. Die Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 stellt eine effiziente zentralisierte Schnittstelle mit dem externen gemeinsam genutzten Speicher bereit, um ankommende Pakete zu puffern. Der Vermittlungsstrukturblock 210 umfasst eine Suchmaschine und Lernlogik zum Durchsuchen und Verwalten der Weiterleitungs- und Filterdatenbank mit Hilfe der CPU.
Der zentralisierte Vermittlungsstrukturblock 210 umfasst eine Suchmaschine, die im Auftrag der Schnittstellen 205, 215 und 225 Zugriff auf die Weiterleitungs- und Filterdatenbank bietet. Das Anpassen von Paketanfangsblöcken, das Lernen auf der Grundlage von Schicht 2, das Weiterleiten, Filtern und die Fälligkeitsverwaltung von Paketen in Schicht 2 und Schicht 3 sind beispielhafte Funktionen, die vom Vermittlungsstrukturblock 210 ausgeführt werden können. Jeder Eingangsport ist mit dem Vermittlungsstrukturblock 210 gekoppelt, um Weiterleitungsentscheidungen für empfangene Pakete zu empfangen. Die Weiterleitungsentscheidung bezeichnet den bzw. die Ausgangsports) (z.B. den externen Netzport oder den internen Reihenschaltungsport), über den bzw. die das entsprechende Paket übertragen werden soll. Es können ebenfalls zusätzliche Informationen in der Weiterleitungsentscheidung enthalten sein, um Hardware-Leiten, wie beispielsweise eine neue MAC-Zieladresse (DA) für den Ersatz der MAC DA zu unterstützen. Des Weiteren kann ebenfalls ein Prioritätshinweis in der Weiterleitungsentscheidung enthalten sein, um die Prioritätszuweisung von Paketverkehr durch das Vermittlungselement 200 zu erleichtern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden Ethernetpakete zentral gepuffert und von der Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 verwaltet. Die Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 bildet eine Schnittstelle mit jedem Eingangsport und Ausgangsport und führt in deren Auftrag jeweils eine dynamische Speicherzuweisung und -freigabe aus. Während der Eingangspaketverarbeitung werden ein oder mehrere Puffer in dem externen gemeinsam genutzten Speicher zugewiesen und ein ankommendes Paket wird von der Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 gespeichert, die auf Befehle reagiert, die sie beispielsweise von der Netzschnittstelle 205 empfängt. Nachfolgend ruft die Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 während der Ausgangspaketverarbeitung das Paket aus dem externen gemeinsam genutzten Speicher ab und gibt Puffer frei, die nicht mehr in Gebrauch sind. Um sicherzustellen, dass keine Puffer freigegeben werden, bevor sämtliche Ausgangsports die Übertragung der darin gespeicherten Daten abgeschlossen haben, verfolgt die Verwaltungseinrichtung für gemeinsam genutzte Speicher 220 vorzugsweise ebenfalls den Eigentümer des Puffers.
3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der Struktur zur Implementierung von Hochgeschwindigkeitsfeldersatz gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung. Es werden folgende Elemente verwendet: ein Eingangs-Media Access Control (MAC 305), ein Eingangsportprozess (IPP) 310, eine Suchmaschine 315, eine Datenbank 320, ein Paketspeicher 325, ein Ausgangsportprozess (OPP) 330 und ein Ausgangs-MAC 335. Wie aus dem vorangehenden Überblick über das Vermittlungselement (2) leicht ersichtlich ist, dienen viele dieser Elemente mehreren Zwecken und stellen eine zusätzliche Funktionalität bereit. Daher ist die vorliegende Struktur nicht nur zeiteffizient, sondern auch kosteneffektiv und fügt ein minimales Ausmaß an zusätzlicher Logik zu der Struktur hinzu, um den Feldersatz zu unterstützen.
Des Weiteren bewahrt die vorliegende Erfindung die Ende-zu-Ende-Fehlerstabilität, indem die Anfangsblockinformationen nur wenn nötig modifiziert oder aktualisiert werden. Zum Beispiel ist bei Systemen des Stands der Technik, gleich ob sie in Hardware oder Software implementiert sind, der Empfangs-MAC so konfiguriert, dass er den CRC immer aus dem Paket entfernt, unabhängig davon, ob der Anfangsblock des Pakets modifiziert ist. Demnach ist der Übertragungs-MAC in derartigen Vorrichtungen des Stands der Technik so konfiguriert, dass er stets den CRC erzeugt. Wie unten erläutert wird, wird der CRC nur dann entfernt, wenn der Anfangsblock modifiziert wird, wenn der Anfangsblock nicht modifziert wird, bleibt der ursprüngliche CRC unangetastet und die Ende-zu-Ende-Fehlerstabilität bleibt erhalten.
Zum Zweck der Vereinfachung der vorliegenden Erörterung werden die zusätzlichen funktionellen Einzelheiten der verschiedenen Elemente, die nicht direkt das hierin beschriebene Feldersatzverfahren betreffen, nicht ausführlich erörtert. Des Weiteren wird in Betracht gezogen, dass die hierin beschriebene Struktur auf andere Vermittlungselemente angewendet werden kann, die ähnliche Strukturen aufweisen. Obwohl der Feldersatz für VLAN-Pakete und das Hardware-Leiten beschrieben ist, wird schließlich in Betracht gezogen, dass andere Arten von Paketen, die in ähnlicher Weise einen Anfangsblockfeldersatz erfordern, die Lehren der vorliegenden Erfindung nutzen können.
Unter Bezugnahme auf 3 empfängt der Eingangs-MAC 305 das Eingangspaket und leitet das Eingangspaket zum IPP 310. Der IPP umfasst einen First-in-first-out-Puffer (FIFO-Puffer) 312, um das Eingangspaket zu puffern. Die Logik 314, die vorzugsweise einen Multiplexierungsschaltkreis und die zugehörige Auswahllogik umfasst, ist ebenfalls enthalten, um Steuerinformationen weiterzuleiten und ebenfalls vorherbestimmte Felder des Anfangsblocks zu ersetzen, wenn der Anfangsblock aus dem IPP 310 heraus und in den Paketspeicher 325 übertragen wird. Der IPP 310 leitet eine Kopie des Anfangsblocks zur Suchmaschine 315 weiter, die die Datenbank 320 durchsucht, um zu bestimmen, ob Informationen bezüglich des Pakets vorhanden sind, wie beispielsweise der Pakettyp, z.B. VLAN unterstützt, oder ob das Paket geleitet werden kann. Es wird in Betracht gezogen, dass eine Vielzahl von Konfigurationen von Suchmaschinen und Datenbanken verwendet werden kann. Bei einer Ausführungsform ermittelt die Suchmaschine 315 zusammen mit der Datenbank 320, ob das Eingangspaket in Hardware geleitet werden kann. Es kann eine Vielzahl von Suchkriterien verwendet werden, um dies zu ermitteln, einschließlich ob bereits ein Leitweg für das Eingangspaket vorhanden ist. Bei einer anderen Ausführungsform gibt die Suchmaschine Informationen bezüglich der VLAN-Unterstützung aus.
Die Suchmaschine 315 gibt die Informationen an den IPP 310 aus. Wenn die Informationen anzeigen, dass der Anfangsblock nicht aktualisiert werden soll, wird der Anfangsblock über den Paketspeicher 325, den OPP 330 und den MAC 335 unverändert ausgegeben. Ansonsten gibt der IPP 310 den Anfangsblock aus dem FIFO aus und führt selektiv einen fliegenden Feldersatz für vorherbestimmte Felder des Anfangsblocks aus. Die Suchmaschine stellt einen Versatz bereit, der die Stelle des Lebenszeitfeldes (TTL-Feldes) im Paket identifiziert. Zusätzlich ersetzt der IPP 310 das Zieladressfeld (DA-Feld) für das Unicast-Leiten durch eine DA, die von der Suchmaschine 315 bereitgestellt wurde. Dies kann zum Beispiel erfolgen, indem einfach eine Multiplexor-Logik verwendet wird, um entweder den ursprünglichen Wert, der sich im DA-Feld befindet, oder den DA-Wert auszuwählen, der von der Suchmaschine 315 auf der Grundlage eines DA-Ersatzsteuersignals empfangen wird, das von der Suchmaschine 315 ausgegeben wird. Für eine VLAN-Unterstützung wird der Wert im VLAN-Etikettfeld durch den IPP 310 selektiv ersetzt oder eingefügt.
Vorzugsweise wird ein Zähler im IPP 310 verwendet, um die Byteausgabe zu zählen und somit zu ermitteln, welches Feld des Pakets gegenwärtig ausgegeben wird, so dass der Ersatz zeitgerecht ausgeführt wird. Zusätzlich wird bevorzugt, dass der IPP 310 den Lebenszeitwert (TTL-Wert) im TTL-Feld und den Prüfsummenwert im Prüfsummenfeld des Anfangsblocks einstellt. Die Stelle des TTL-Feldes wird von dem Versatz identifiziert, der von der Suchmaschine bereitgestellt wird. Das Prüfsummenfeld folgt unmittelbar auf das TTL-Feld. Die TTL-Wertausgabe an den Paketspeicher 325 ist der TTL-Wert, der sich im Anfangsblock des Eingangspakets befindet, um eins dekrementiert. Ebenso ist die Prüfsummenausgabe der Prüfsummenwert von dem Eingangspaketanfangsblock, (aufgrund der Dekrementierung des TTL-Werts) um eine Konstante dekrementiert.
Zusätzlich zur selektiven Durchführung des Anfangsblockfeldersatzes gibt der IPP 310 Steuerfeldinformationen aus, die in einem Steuerfeld 327 im Paketspeicher 325 gespeichert sind. Zum Beispiel bestehen die Steuerfeldinformationen für das Hardware-Leiten aus einem Hinweis (replace_sa), die Herkunftsadresse zu ersetzen. Für VLAN-Unterstützung bestehen die Steuerfeldinformationen aus den Indikatoren orig_tag, mod_tag und dont_tag. Der Indikator orig_tag zeigt an, dass das Paket ursprünglich etikettiert eingetroffen ist. Der Indikator mod_tag zeigt an, dass das Paket urprünglich etikettiert eingetroffen ist, jedoch modifiziert werden soll. Der Indikator dont_tag zeigt an, dass das Paket nicht etikettiert werden soll.
Der Paketspeicher 325 empfängt das modifizierte Eingangspaket vom IPP 310 und die zugehörigen Feldsteuerinformationen. Der Paketspeicher wirkt als Puffer, um fallengelassene Pakete während der Bewegung von Paketen in die Vermittlungseinrichtung hinein und aus dieser hinaus zu minimieren.
Der OPP 330 ruft das Paket und die zugehörigen Steuerfeldinformationen aus dem Paketspeicher 325 ab und modifiziert als Reakion auf die zugehörigen Steuerfeldinformationen das Eingangspaket selektiv weitergehend, wenn es an den MAC 335 ausgegen wird, und er stellt dem Ausgabe-MAC 335 Steuerinformationen bereit. Für das Hardware-Leiten entfernt der OPP 330 zum Beispiel die letzten 4 Bytes des Pakets, das den CRC enthält, und sendet Steuersignale zum MAC 335, um seine Adresse in das SA-Feld einzufügen und einen CRC zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform stellt der OPP 330 Anweisungen an den Ausgabe-MAC 335 bereit, indem das NO_CRC-Bit in dem MAC-Steuerwort gelöscht wird, das nachfolgend zum MAC 335 gesendet wird, um dem MAC 335 mitzuteilen, dass er einen CRC anhängen soll. Die CRC-Erzeugung und -Einfügung ist eine typische Funktion, die sich in MACs sowie anderen Vorrichtungen findet und hierin nicht ausführlich erörtert wird. Des Weiteren gibt der OPP 330 bei einer Ausführungsform ein Steuersignal an den MAC 335 aus, um den MAC 335 zu benachrichtigen, den SA-Wert durch seine Adresse zu ersetzen. Ebenso entfernt der OPP 330 für VLAN- Unterstützung den Wert im VLAN-Etikettfeld selektiv, entfernt selektiv den CRC aus dem Paket und löscht das No_CRC-Bit in dem MAC-Steuerwort, um den MAC 335 zu benachrichtigen, einen CRC anzuhängen.
Der Ausgabe-MAC 335, der auf den Status der empfangenen Steuersignale reagiert, erzeugt selektiv ein CRC und fügt seine eigene Adresse in das Herkunftsadressfeld ein, wobei er das Anfangsblockfeldersatzverfahren abschließt. Das modifizierte Paket wird daraufhin von dem Vermittlungselement ausgegeben.
4a und 4b sind vereinfachte Zeichnungen von zwei veranschaulichenden Paketformaten, die unter Verwendung des beschriebenen Systems modifiziert werden. 4a zeigt ein Paket, das aus Daten 402, dem Schicht 4-Anfangsblock (TCP-Anfangsblock) 404, dem Schicht 3-Anfangsblock (IP-Anfangsblock) 406, dem Schicht 2-Anfangsblock (Datenleit- oder MAC-Anfangsblock) 408 und dem CRC 410 besteht. Der Schicht 2-Anfangsblock umfasst das DA-Feld 412, das SA-Feld 414 und das Pakettyp/-längenfeld 416. Der Schicht 3-Anfangsblock umfasst das Lebenszeitfeld 418 und das Prüfsummenfeld 420. 4b veranschaulicht ein VLAN unterstütztes Paket. In diesem Format ist der Schicht 2-Anfangsblock 408 so modifiziert, dass er zusätzliche 4 Bytes 422 umfasst, die das VLAN-Etikett bilden.
Das ausgeführte Verfahren wird nun allgemein unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wie zuvor beschrieben, ist das Verfahren auf den Feldersatz anwendbar, einschließlich den Feldersatz, der für Hardware-Leitung und VLAN-Unterstützung erforderlich ist. Bei Schritt 510 empfängt der IPP ein Eingangspaket und puffert das Paket in den IPP-FIFO. Eine Kopie des Anfangsblocks wird zur Suchmaschine weitergeleitet. Bei Schritt 515 durchsucht die Suchmaschine die Datenbank und ermittelt den Typ des Pakets. Die Typinformationen und bestimmte Feldersatzwerte werden an den IPP ausgegeben. Wenn die von der Suchmaschine bereitgestellten Informationen anzeigen, dass der Anfangsblock nicht modifiziert werden soll, wird bei Schritt 517 das Paket unverändert aus dem Vermittlungselement ausgegeben. Daher wird die Ende-zu-Ende-Fehlerstabilität aufrecht erhalten, da der CRC nur dann erneut erzeugt wird, wenn der Anfangsblock verändert wird. Wenn ein Anfangsblockfeldersatz nötig ist, führt der IPP bei Schritt 520 selektiv einen anfänglichen Feldersatz aus, wenn die Daten aus dem FIFO zum Paketspeicher übertragen werden. Die ersetzten Felder werden durch Werte, die von der Suchmaschine bereitgestellt werden, und jene Werte ersetzt, die gemäß bekannten Verfahren berechnet werden (z.B. TTL, Prüfsumme). Zusätzlich leitet der IPP bestimmte Steuerfeldinformationen weiter, die in einem Steuerfeld gespeichert werden sollen, das zu der bestimmten Stelle in dem Paketspeicher gehört, in dem das modifizierte Eingangspaket gespeichert ist.
Bei Schritt 525 greift der OPP auf den Paketspeicher und die zugehörigen Steuerfeldinformationen zu, modifiziert das Paket selektiv weitergehend und leitet das Paket und die Steuerinformationen zum MAC weiter. Der MAC modifziert bei Schritt 530 bestimmte Felder des Pakets selektiv, wenn das Paket aus dem Vermittlungselement ausgegeben wird.
6 veranschaulicht eine Ausführungsform des Verfahrens, das Anfangsblockfeldersatz für Eingangspakete ausführt, die mittels Hardware geleitet sind. Bei Schritt 605 wird das Eingangspaket vom IPP empfangen und der Paketanfangsblock wird in dem IPP-FIFO gespeichert. Wenn der Anfangsblock im FIFO gespeichert ist, Schritt 610, wird eine Kopie des Anfangsblocks zur Suchmaschine weitergeleitet, Schritt 615, die die Datenbank durchsucht, um zu ermitteln, ob das Paket geleitet werden soll. Der IPP wartet daraufhin darauf, dass die Suchmaschine Informationen bezüglich des Pakets ausgibt, Schritt 620. Wenn die Suchmaschine ermittelt, dass das Eingangspaket eine Unicast-Leitung ist, Schritt 625, sendet die Suchmaschine ein replace_DA (Zieladresse)-Steuersignal und ein replace_SA (Herkunftsadresse)-Steuersignal zum IPP, stellt die Ersatz-DA bereit und stellt des Weiteren einen Lebenszeitfeldversatz (TTL-Feldversatz) bereit. Der IPP ersetzt als Reaktion auf das replace_DA-Steuersignal den DA-Feldwert durch den Wert, den er von der Suchmaschine empfangen hat, berechnet einen aktualisierten TTL-Wert und einen Prüfsummenwert und erstetzt die berechneten Werte in den entsprechenden Feldern, wenn die Felder an den Paketspeicher ausgegeben werden. Der IPP reagiert des Weiteren auf das replace_SA-Signal, indem er entsprechende Steuerfeldinformationen in den Paketspeicher eingibt, um anzuzeigen, dass die Herkunftsadresse durch die Herkunftsadresse des Ausgabe-MAC ersetzt werden soll. Wenn die Suchmaschine bei Schritt 645 anzeigt, dass es sich um eine Multicast-Leitung handelt, stellt die Suchmaschine den TTL-Versatz bereit und sendet ein replace_SA-Signal zum IPP, Schritt 650, und der IPP aktualisiert den TTL- und den Prüfsummenwert und erzeugt Steuerfeldinformationen, die in dem Steuerfeld gespeichert werden, das zu dem Paketspeicher gehört, Schritt 640.
Bei Schritt 655 werden die modifizierte Paketausgabe und die zugehörigen Steuerfeldinformationen im Paketspeicher gespeichert. Bei Schritt 660 empfängt der OPP Daten und Steuerfeldinformationen von dem Paketspeicher, und wenn der OPP das replace-SA-Steuerfeld erfasst, Schritt 665, macht der OPP ein replace_SA-Steuersignal für den Ausgabe-MAC geltend. Bei Schritt 670 entfernt der OPP die letzten 4 Bytes des Pakets, die dem CRC entsprechen, und löscht das NO_CRC-Bit in dem MAC-Steuerwort. Bei Schritt 680 erfasst der MAC das replace_SA-Steuersignal und ersetzt während der Ausgangspaketübertragung Byte 7-12 des Pakets durch seine eigene MAC-Adresse. Des Weiteren erzeugt der MAC als Reaktion auf den Zustand des Steuerworts den CRC für das Paket. Wenn bei Schritt 665 die replace_SA-Steuerfeldinformationen keinen Ersatz angeben, überträgt der MAC das Paket unmodifiziert, Schritt 675.
7a und 7b veranschaulichen das Verfahren für die VLAN-Unterstützung. Bei Schritt 705, 710, 715 empfängt der IPP das Eingangspaket, puffert das Paket und leitet den Anfangsblock zur Suchmaschine weiter. Die Suchmaschine ermittelt Informationen bezüglich der Etikettierung und gibt sie an den wartenden IPP aus, Schritt 720, wobei sich die Informationen darauf beziehen, ob das Paket etikettiert ist, auf die die Beschaffenheit der Etikettierung und wie das Paket zu etikettieren ist, bevor es aus dem Vermittlungselement ausgegeben wird. Es besteht eine Anzahl möglicher Fälle, einschließlich derer, dass das Paket unetikettiert eintraf, das Paket gültig etikettiert eintraf und das Paket ungültig etikettiert eintraf. Das ungültige Etikett wird unter bestimmten Umständen dafür verwendet, nur Prioritätsinformationen für das Paket anstelle von VLAN-Gruppierung von Endknoten zu übermitteln.
Wenn das Paket bei Schritt 725 etikettiert ist und das Paket ungültig etikettiert ist, Schritt 730, werden Steuersignale von der Suchmaschine zum IPP gesendet, dass der insert_tag-Indikator gelöscht werden soll, wodurch angezeigt wird, dass kein neues Etikett einzufügen ist, und der replace_tag-Indikator eingestellt werden soll, wodurch angezeigt wird, dass das Etikett zu ersetzen ist, Schritt 735. Wenn das Paket bei Schritt 730 gültig etikettiert ist und die VLAN-Leitung unterstützt wird, Schritt 740, wird bei Schritt 745 der insert_tag-Indikator gelöscht, der replace_tag-Indikator wird eingestellt und ein neues VLAN-Etikett, das die von der Suchmaschine ermittelte VLAN-Leitung darstellt, wird dem IPP bereitgestellt. Wenn bei Schritt 740 keine VLAN-Leitung unterstützt wird, werden bei Schritt 750 Signale zum IPP gesendet, um anzuzeigen, dass das insert_tag gelöscht ist, und das replace_tag gelöscht ist, wodurch angezeigt wird, dass kein Etikett eingefügt oder ersetzt werden soll.
Zu Schritt 725 zurückkehrend werden bei Schritt 755, falls das Paket unetikettiert eintrifft, Signale an den IPP ausgegeben, die anzeigen, dass der insert_tag-Indikator eingestellt werden soll und der replace_tag-Indikator gelöscht werden soll. Dem Verfahrensablauf folgend wird für die Fälle unetikettierter Pakete sowie von Paketen, die ungültig etikettiert sind, ermittelt, ob das Etikett, das von der Suchmaschine bereitgestellt werden soll, ein Etikett ist, das in der Datenbank definiert ist, Schritt 760. Wenn das Etikett in der Datenbank definiert ist, wird das Etikett dem IPP bereitgestellt, Schritt 765. Wenn das Etikett in der Datenbank nicht definiert ist, wird ein Standardetikett bereitgestellt, Schritt 770. Das Standardetikett ist ein programmierbarer Wert; typische Werte folgen jenen, die in aktuellen Standards spezifiziert sind.
Der IPP modifiziert als Reaktion auf den Zustand des insert_tag, replace_tag und den VLAN-Etikettwert, die selektiv von der Suchmaschine bereitgestellt werden, selektiv den Paketanfangsblock und erzeugt Steuerfeldinformationen; das modifizierte Paket und die zugehörigen Steuerfeldinformationen werden dann jeweils im Paketspeicher und den zugehörigen Steuerfeldern gespeichert. Wenn bei Schritt 772 der insert_tag-Indikator eingestellt wurde, werden bei Schritt 774 die folgenden Steuerfeldinformationen erzeugt: sowohl orig_tag als auch mod_tag löschen. Orig_tag zeigt an, dass das Paket wie etikettiert eingetroffen ist. Mod_tag zeigt an, dass das Paket etikettiert eingetroffen ist, das Etikett jedoch modifiziert wurde. Des Weiteren wird bei Schritt 774 das von der Suchmaschine bereitgestellte Etikett von dem IPP an der geeigneten Stelle in den Anfangsblock eingefügt, vorzugsweise wenn das Paket zur Speicherung im Paketspeicher ausgegeben wird.
Zurückkehrend zu Schritt 772 ersetzt der IPP, falls der insert_tag-Indikator nicht eingestellt ist und der replace_tag-Indikator eingestellt ist, Schritt 776, bei Schritt 778 das Etikett im Anfangsblock durch das von der Suchmaschine bereitgestellte Etikett und erzeugt die folgenden Steuerfeldinformationen: orig_tag einstellen und mod_tag einstellen, Schritt 780. Wenn der replace_-tag-Indikator bei Schritt 776 nicht eingestellt ist, erzeugt der IPP die folgenden Steuerfeldinformationen: beim nächsten Schritt 780 orig_tag einstellen, mod_tag löschen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die CPU der Netzvermittlungseinrichtung Pakete durch die Vermittlungselemente übermitteln. Wenn das Paket durch diesen Port eingetroffen ist, ist das Paket möglicherweise nicht etikettiert, unabhängig vom Zustand des Pakets. Daher wird dem Paket der Indikator dont_tag als Steuerfeldinformationen bereitgestellt. Wiederum unter Bezugnahme auf Schritt 782 wird, falls das Paket durch den Host-Transmissions-Prozess (HTP) eintrifft, dont_tag so eingestellt, dass es den Paketsteuerinformationen entspricht, die von der CPU bereitgestellt sind; andernfalls wird dont_tag bei Schritt 786 gelöscht.
Bei Schritt 790 wird das Paket im Paketspeicher gespeichert und die Steuerfeldinformationen werden in dem zugehörigen Steuerfeld gespeichert. Bei Schritt 792 ruft der OPP das Paket und die Steuerfeldinformationen ab und decodiert die Steuerfeldinformationen, Schritt 794. Der OPP decodiert die drei Indikatoren, die er aus dem Paketspeicher abgerufen hat, orig_tag, mod_tag und dont_tag, und einen vierten Indikator, tag_enable. Tag_enable ist eine interne Variable, die anzeigt, dass die Vorrichtung, die das auszugebende Paket empfangen wird, keine VLAN-Leitung unterstützt. Diese Variable wird von einem Netzverwaltungsmechanismus bestimmt, der auf der zugrundeliegenden Netztopologie beruht. Wenn zum Beispiel der empfangende Knoten keine VLAN-Leitung unterstützt, wird das tag_enable-Bit gelöscht. Das Ergebnis des Decodierverfahrens zeigt an, ob der OPP das Etikett entfernen soll und ob der MAC einen CRC erzeugen soll. Der OPP decodiert gemäß der folgenden Tabelle:
Falls das Etikett entfernt werden soll, entfernt daher der OPP bei Schritt 796 das Etikett, vorzugsweise wenn das Etikett zum MAC übertragen wird, Schritt 798. Bei Schritt 800 sendet der OPP, wenn kein CRC erzeugt werden soll, ein Signal, das anzeigt, dass kein CRC erzeugt weden soll (z.B. no_CRC einstellen), Schritt 802, und der MAC überträgt das Paket, wenn es empfangen wird. Wenn der CRC erzeugt werden soll, werden bei Schritt 806 die letzten 4 Bytes vom OPP aus dem Paket entfernt, es wird ein Signal zur Erzeugung des CRC zum MAC gesendet (no-CRC löschen), Schritt 808, und bei Schritt 810 überträgt der MAC das Paket und erzeugt den CRC, um ihn an das Ende des Pakets anzuhängen.
Das Verfahren für den Feldersatz ist beschrieben worden. Es werden ebenfalls andere Variationen in Betracht gezogen. Zum Beispiel besteht die vorliegende Vermittlungseinrichtung aus mehreren Vermittlungselementen, wobei Pakete zwischen Vermittlungselementen übertragen werden können. Wenn Pakete zwischen Vermittlungselementen übertragen werden, werden bestimmte Felder selektiv modifiziert.
Die Erfindung ist im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden. Es ist offensichtlich, dass Fachleuten angesichts der vorangehenden Beschreibung zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Variationen und Verwendungen ersichtlich sind.

Claims

Vorrichtung zum selektiven Ersatz des Anfangsblockfeldes in einer Paketvermittlungseinrichtung, wobei die Vorrichtung Folgendes einen Eingangsportprozess (IPP) (310), der dafür konfiguriert ist, ein Paket zu empfangen, das einen Anfangsblock, Daten und einen zyklischen Redundanzcode (CRC) umfasst, und dafür konfiguriert ist, als Reaktion auf Informationen bezüglich einer An von Paket mindestens ein Feld in dem Anfangsblock selektiv zu ersetzen und Steuerfeldinformationen selektiv auszugeben, um vor der Ausgabe aus der Vermittlungseinrichtung eine zusätzliche Modifikation des Pakets anzuzeigen; einen Ausgangsportprozess (OPP) (330), der mit dem IPP gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, das Paket und die Steuerfeldinformationen zu empfangen, wobei der OPP so konfiguriert ist, dass er mindestens ein Steuersignal selektiv erzeugt, um anzuzeigen, dass das Paket vor der Ausgabe aus der Vermittlungseinrichtung weiter zu modifizieren ist, und das Paket ausgibt; und eine Ausgangsschnittstelle (335), die zum Empfang des mindestens einen Steuersignals und des Pakets gekoppelt ist, wobei die Ausgangsschnittstelle (335) so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das mindestens eine Steuersignal ein Ausgangspaket sendet, das dem selektiv modifizierten Paket entspricht, und wobei die Ausgangsschnittstelle (335) des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie mindestens ein Anfangsblockfeld und den CRC vor dem Senden des Ausgangspakets selektiv modifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der IPP des Weiteren einen Puffer umfasst, der so konfiguriert ist, das Eingangspaket vorübergehend zu speichern, und die Vorrichtung des Weiteren Folgendes umfasst: eine Datenbank (320), die dafür konfiguriert ist, Informationen bezüglich Paketen und Leitwegen zu speichern; und eine Suchmaschine (315), die zwischen dem IPP und der Datenbank gekoppelt ist, wobei die Suchmaschine so gekoppelt ist, dass sie den Anfangsblock empfängt, und so konfiguriert ist, dass sie die Datenbank (320) durchsucht, um Informationen bezüglich einer Art des Eingangspakets zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Art Folgendes umfasst: einen Hinweis darauf, ob das Eingangspaket geleitet werden soll, wobei die Suchmaschine, falls das Eingangspaket geleitet werden soll, so konfiguriert ist, dass sie dem IPP (310) mitteilt, dass das Eingangspaket geleitet werden soll, und dem IPP (310) die Zieladresse (DA) einer nächsten Teilstrecke mitteilt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der IPP so konfiguriert ist, dass er ein DA-Feld des Anfangsblocks durch eine DA ersetzt, die von der Suchmaschine (315) bereitgestellt wird, wenn die Suchmaschine dem IPP (310) mitteilt, dass das Eingangspaket geleitet werden soll.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerfeldinformationen ein Feld umfassen, das von dem IPP (310) eingestellt wird, um anzuzeigen, dass das Herkunftsadressfeld des Anfangsblocks vor der Ausgabe des modifizierten Eingangspakets zu ersetzen ist, wobei das Feld eingestellt wird, wenn das Eingangspaket geleitet werden soll.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine Steuersignal Folgendes umfasst: Steuersignale, um selektiv die Erzeugung eines CRC und einen Ersatz einer Herkunftsadresse anzuzeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Ausgangsschnittstelle so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf den Empfang des mindestens einen Steuersignals, das den Ersatz der Herkunftsadresse anzeigt, die Adresse der Ausgangsschnittstelle in einem Herkunftsadressfeld des Anfangsblocks einfügt und als Reaktion auf das mindestens eine Steuersignal, das die erneute Erzeugung des CRC anzeigt, einen CRC erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Anfangsblock ein Schicht 3-Anfangsblock ist und ein Lebenszeitfeld (TTL-Feld) umfasst, wobei der IPP des Weiteren so konfiguriert ist, dass er vor der Ausgabe einen Wert in dem TTL-Feld um eins dekrementiert.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Anfangsblock ein Schicht 3-Anfangsblock ist und ein Prüfsummenfeld umfasst und der IP des Weiteren so konfiguriert ist, dass er vor der Ausgabe einen Wert in dem Prüfsummenfeld aktualisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Zieladresse ersetzt wird, wenn das Paket ein Unicast-Paket ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der OPP (330) des Weiteren so konfiguriert ist, dass er den CRC während der Übertragung des modifizierten Eingangspakets zur Ausgangsschnittstelle entfernt, wenn die Ausgangsschnittstelle den CRC erzeugen soll.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ausgangsschnittstelle ein MAC (335) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das mindestens eine Steuersignal ein replace_sa-Signal umfasst, um anzuzeigen, dass das Herkunftsadressfeld des Anfangsblocks ersetzt werden muss.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das mindestens eine Steuersignal einen Zustand eines NO_CRC-Bit in einem Steuerwort umfasst, der von dem OPP zum MAC übertragen wird, wobei das NO_CRC-Bit anzeigt, dass kein CRC erzeugt werden soll.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vermittlungseinrichtung virtuelle lokale Netze (VLANs) unterstützt und die An einen Hinweis darauf umfasst, ob das Eingangspaket nicht etikettiert, mit einem gültigen Etikett etikettiert oder mit einem ungültigen Etikett etikettiert ist, wobei: die Suchmaschine, falls das Eingangspaket nicht etikettiert ist, so konfiguriert ist, dass sie bestimmt, dass das Eingangspaket zu einem VLAN gehört, das definiert worden ist, und den IPP eines VLAN-Etiketts des definierten VLAN und mindestens einen Indikator benachrichtigt, der anzeigt, dass das VLAN-Etikett in ein VLAN-Etikettfeld des Anfangsblocks eingefügt werden soll; die Suchmaschine, falls das Eingangspaket mit einem ungültigen Etikett etikettiert ist, so konfiguriert ist, dass sie bestimmt, dass das Eingangspaket zu einem VLAN gehört, das definiert worden ist, und den IPP des VLAN-Etiketts des definierten VLAN und mindestens einen Indikator benachrichtigt, der anzeigt, dass das VLAN-Etikett ersetzt werden soll; die Suchmaschine, falls das Eingangspaket mit einem gültigen Etikett etikettiert ist, so konfiguriert ist, dass sie bestimmt, dass das Eingangspaket zu einem anderen VLAN geleitet werden soll, und den IPP des VLAN-Etiketts des anderen VLAN und mindestens einen Indikator benachrichtigt, der anzeigt, dass das VLAN-Etikett ersetzt werden soll; und die Suchmaschine ansonsten so konfiguriert ist, dass sie den IPP von mindestens einem Indikator benachrichtigt, der kein Einfügen oder Ersetzen des VLAN-Etiketts anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei: der IPP, falls das VLAN-Etikett eingefügt werden soll, so konfiguriert ist, dass er das VLAN-Etikett einfügt, das von der Suchmaschine bereitgestellt wird, und Steuerfeldinformationen eines ersten Zustands erzeugt; der IPP, falls das VLAN-Etikett ersetzt werden soll, so konfiguriert ist, dass er das VLAN-Etikett in dem Eingangspaket-Anfangsblock durch das VLAN- Etikett ersetzt, das von der Suchmaschine bereitgestellt wird, und Steuerfeldinformationen eines zweiten Zustands erzeugt; der IPP ansonsten so konfiguriert ist, dass er Steuerfeldinformationen eines dritten Zustands erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der OPP des Weiteren so konfiguriert ist, dass er das VLAN-Etikettfeld in dem modifizierten Eingangspaket basierend auf dem Zustand der Steuerfeldinformationen selektiv entfernt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der OPP so konfiguriert ist, dass er ein Steuersignal selektiv erzeugt, um basierend auf dem Zustand der Steuerfeldinformationen einen CRC erneut zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Ausgangsschnittstelle so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das mindestens eine Steuersignal, das die erneute Erzeugung des CRC anzeigt, einen CRC erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die des Weiteren einen Paketspeicher umfasst, der so konfiguriert ist, dass er ein selektiv modifiziertes Eingangspaket speichert, das von dem IPP empfangen wurde, wobei der Paketspeicher des Weiteren so konfiguriert ist, dass er die Steuerfeldinformationen speichert, und der OPP mit dem Paketspeicher gekoppelt ist und so konfiguriert ist, dass er das selektiv modifizierte Eingangspaket und die Steuerfeldinformationen von dem Paketspeicher empfängt.
Verfahren zum selektiven Ausführen des Anfangsblockfeld-Ersatzes in einer Netzvermittlungsvorrichtung, das folgende Schritte umfasst: ein Eingangsportprozess (IPP) puffert ein Eingangspaket und stellt einer Suchmaschine (315) eine Kopie eines Anfangsblocks bereit, der zu dem Eingangspaket gehört; die Suchmaschine (315) durchsucht eine Datenbank, um eine Art des Eingangspakets zu bestimmen, und setzt den IPP über die Art des Eingangspakets in Kenntnis; der IPP ersetzt als Reaktion auf die von der Suchmaschine bereitgestellten Informationen selektiv mindestens ein Feld im Anfangsblock und gibt selektiv Steuerfeldinformationen aus, um vor der Ausgabe aus der Netzvermittlungseinrichtung den Bedarf für eine zusätzliche Modifikation des modifizierten Eingangspakets anzuzeigen; ein Ausgangsportprozess (OPP) liest das modifizierte Eingangspaket und die entsprechenden Steuerfeldinformationen von dem IPP, der OPP entfernt einen zyklischen Redundanzcode (CRC), der zu dem Eingangspaket gehört, und erzeugt selektiv mindestens ein Steuersignal für eine Ausgangsschnittstelle, um anzuzeigen, dass das modifizierte Eingangspaket vor der Ausgabe aus der Netzvermittlungseinrichtung weiter modifiziert werden soll, und um das selektiv modifizierte Eingangspaket auszugeben; die Ausgangsschnittstelle gibt das modifizierte Eingangspaket aus, das als Reaktion auf das mindestens eine Steuersignal, das von dem OPP empfangen wurde, weiter selektiv modifiziert ist, indem mindestens ein Anfangsblockfeld selektiv modifiziert wird, und erzeugt auf der Grundlage des modifizierten Eingangspakets den CRC erneut.
Verfahren nach Anspruch 21, das des Weiteren den Schritt des Speicherns des modifizierten Eingangspakets und der Steuerfeldinformationen in einem Paketspeicher umfasst; wobei der OPP des Weiteren das modifizierte Eingangspaket und die Steuerfeldinformationen aus dem Paketspeicher liest.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Art Folgendes umfasst: einen Hinweis darauf, ob das Eingangspaket geleitet werden soll, wobei die Suchmaschine, falls das Eingangspaket geleitet werden soll, dem IPP (310) mitteilt, dass das Eingangspaket geleitet werden soll, und dem IPP (310) die Zieladresse (DA) einer nächsten Teilstrecke mitteilt.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des selektiven Ersatzes durch den IPP den Schritt des Ersatzes eines DA-Feldes des Anfangsblocks durch eine DA umfasst, die von der Suchmaschine bereitgestellt wird, falls das Eingangspaket geleitet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Steuerfeldinformationen ein Feld (replace_SA) umfassen, das von dem IPP eingestellt wird, um anzuzeigen, dass das Herkunftsadressfeld des Anfangsblocks vor der Ausgabe des modifizierten Eingangspakets ersetzt werden soll, wobei replace_SA eingestellt wird, wenn das Eingangspaket geleitet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des Erzeugens mindestens eines Steuersignals den Schritt des Erzeugen von Steuersignalen umfasst, um selektiv die Erzeugung eines CRC und einen Ersatz einer Herkunftsadresse anzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt der Ausgabe folgende Schritte umfasst: Einfügen der Adresse der Ausgangsschnittstelle in das Herkunftsadressfeld des Anfangsblocks als Reaktion auf den Empfang des mindestens einen Steuersignals, das den Ersatz der Herkunftsadresse anzeigt; und Erzeugen eines CRC als Reaktion darauf, dass das mindestens eine Steuersignal die erneute Erzeugung des CRC anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Vermittlungseinrichtung virtuelle lokale Netze (VLANs) unterstützt und die An einen Hinweis darauf umfasst, ob das Eingangspaket nicht etikettiert, mit einem gültigen Etikett etikettiert oder mit einem ungültigen Etikett etikettiert ist, wobei: die Suchmaschine, falls das Eingangspaket nicht etikettiert ist, bestimmt, dass das Eingangspaket zu einem VLAN gehört, das definiert worden ist, wobei die Suchmaschine den IPP eines VLAN-Etiketts des definierten VLAN benachrichtigt und des Weiteren mindestens einen Indikator ausgibt, der anzeigt, dass das VLAN-Etikett in ein VLAN-Etikettfeld des Anfangsblocks eingefügt werden soll; die Suchmaschine, falls das Eingangspaket mit einem ungültigen Etikett etikettiert ist, bestimmt, dass das Eingangspaket zu einem VLAN gehört, das definiert worden ist, wobei die Suchmaschine den IPP des VLAN-Etiketts des definierten VLAN benachrichtigt und des Weiteren mindestens einen Indikator ausgibt, der anzeigt, dass das VLAN-Etikett ersetzt werden soll; die Suchmaschine, falls das Eingangspaket mit einem gültigen Etikett etikettiert ist, bestimmt, dass das Eingangspaket zu einem anderen VLAN geleitet werden soll, wobei die Suchmaschine den IPP des VLAN-Etiketts des anderen VLAN benachrichtigt und mindestens einen Indikator ausgibt, der anzeigt, dass das VLAN-Etikett ersetzt werden soll; und die Suchmaschine ansonsten den IPP von mindestens einem Indikator benachrichgt, der kein Einfügen oder Ersetzen des VLAN-Etiketts anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei: wenn das VLAN-Etikett eingefügt werden soll, der Schritt des selektiven Ersatzes durch den IPP den Schritt des Einfügens des VLAN-Etiketts umfasst, das von der Suchmaschine bereitgestellt wird, und der Schritt der selektiven Ausgabe von Steuerfeldinformationen den Schritt des Erzeugens von Steuerfeldinformationen eines ersten Zustands umfasst; wenn das VLAN-Etikett ersetzt werden soll, der Schritt des selektiven Ersatzes durch den IPP den Schritt des Ersetzens des VLAN-Etiketts im Anfangsblock des Eingangspakets durch das VLAN-Etikett umfasst, das von der Suchmaschine bereitgestellt wird, und der Schritt der selektiven Ausgabe von Steuerfeldinformationen den Schritt des Erzeugens von Steuerfeldinformationen eines zweiten Zustands umfasst; der Schritt der selektiven Ausgabe von Steuerfeldinformationen ansonsten den Schritt des Erzeugens von Steuerfeldinformationen eines dritten Zustands umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, das des Weiteren den Schritt des selektiven Entfernens des VLAN-Etikettfeldes in dem modifizierten Eingangspaket durch den OPP basierend auf dem Zustand der Steuerfeldinformationen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Schritt des selektiven Erzeugens mindestens eines Steuersignals ein Steuersignal umfasst, um basierend auf dem Zustand der Steuerfeldinformationen einen CRC erneut zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Ausgangsschnittstelle des Weiteren das modifizierte Eingangspaket selektiv modifiziert, indem sie als Reaktion darauf, dass das mindestens eine Steuersignal die erneute Erzeugung des CRC anzeigt, einen CRC erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das Eingangspaket, wenn die von der Suchmaschine bestimmte Art anzeigt, dass sich der Anfangsblock nicht verändert, aus der Paketvermittlungseinrichtung ohne Modifikation ausgegeben wird, wobei die Ende-zu-Ende-Fehlerrobustheit erhalten bleibt; und der Anfangsblock des Eingangspakets, falls die von der Suchmaschine bestimmten Informationen anzeigen, dass sich mindestens ein Abschnitt des Anfangsblocks verändert, von dem IPP aktualisiert wird, der CRC vom OPP entfernt wird und basierend auf dem aktualisierten Paket vom MAC erneut erzeugt wird und das aktualisierte Paket aus der Paketvermittlungseinrichtung ausgegeben wird.