EP0890243A1 - Verfahren zur sicherung von datenpaketen und schaltungsanordnung zur durchführung eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zur sicherung von datenpaketen und schaltungsanordnung zur durchführung eines solchen verfahrens

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Publication number
EP0890243A1
EP0890243A1 EP97918032A EP97918032A EP0890243A1 EP 0890243 A1 EP0890243 A1 EP 0890243A1 EP 97918032 A EP97918032 A EP 97918032A EP 97918032 A EP97918032 A EP 97918032A EP 0890243 A1 EP0890243 A1 EP 0890243A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
data packets
checksums
unit
storage unit
tfb
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97918032A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Haas
Thomas Szelestey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0890243A1 publication Critical patent/EP0890243A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/46—Interconnection of networks

Definitions

  • connection-oriented protocols are used, which are based on so-called data frames.
  • An important representative of these transmission protocols is the so-called frame relay process.
  • Frame Relay makes use of the synchronous HDLC frame format.
  • HDLC High-Level Data Link Control
  • Data Link Layer Data Link Layer
  • a data communication terminal e.g. a PC
  • this terminal requires an HDLC controller.
  • the network operators require a very high level of data security for the transmission and switching of packet data.
  • this data security between the HDLC endpoints (EP1, EP2) and the HDLC controllers (HDLCC1, HDLCC2) is guaranteed by a CRC checksum (Cyclic Redundancy Check) called FCS (Frame Check Sequence).
  • FCS Cyclic Redundancy Check Sequence
  • the sections thus secured are marked in FIG. 1 by the sFCS symbol.
  • This method has a Hammings spacing of 4 and is particularly suitable, above all, for detecting disturbances with a burst character.
  • Figure 1 shows a conventional device for frame switching and the security methods usually used.
  • data security must be taken by a first HDLC controller after the data have been received and by other measures, such as, for example, by parity security, before the data has been sent by a second HDLC controller (sp) can be guaranteed, since the FCS is already checked in the first HDLC controller or is only formed in the second HDLC controller.
  • sp second HDLC controller
  • Errors in an HDLC controller or between an HDLC controller and a parity generator or a parity checker are not recognized at all with this procedure.
  • the transfer between the HDLC controllers and the parity generators or parity checkers usually takes place without a fuse (ns).
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for the continuous backup of packet data, in which the transmission and switching of packet data with an error rate which is not greater between the end points (EP) of the transmission (ie the subscribers) (ie, by design of the method cannot be greater) than the error rate that is guaranteed by the HDLC backup procedure (ie by the generation and checking of frame check sequences).
  • EP end points
  • HDLC backup procedure ie by the generation and checking of frame check sequences.
  • the security method according to the invention and the circuit arrangement according to the invention for its implementation can be particularly advantageous in the communication and transmission technology are set in packet data networks, particularly on routes HDLC a ⁇ .
  • the signaling information (“dialing information"), which is increasingly being transmitted for many or all services via HDLC links, in particular for digital connections (ISDN, private branch exchange), is to be mentioned here.
  • ISDN digital connections
  • packet data in the B-channel or D-channel
  • the requirement for error-free transmission is particularly important here.
  • FIG. 1 shows a conventional device for frame switching (frame relay) and gives an overview of the security methods normally used.
  • the data security after receiving the data by a first HDLC controller (HDLCC1) and before sending the data by a second HDLC controller (HDLCC2) by other measures, such as by means of parity protection (SP), since the FCS is already checked in the first HDLC controller or is only formed in the second HDLC controller.
  • SP parity protection
  • the HDLC controller also has control over the or the frame buffer (RFB, TFB), ie via the memory (s) RAM, in which the received and sent frames (data frames) are stored.
  • the frames are stored in the frame buffer with the FCS, ie the frame check sequence is not checked when the data is received or is only formed when it is sent.
  • the HDLC controller (SAO) - as shown schematically in FIG. 2 - has a copying device (DMC, Data Move Controller) with which the frames of the receive buffer (FRB, Frame Receive Buffer) in the send buffer (FTB, frame transmit buffer) or be copied into another buffer (buffer).
  • DMC Data Move Controller
  • FCSC FCS checker
  • FCSG FCS generator
  • the invention therefore has the advantage over known solutions that the unchanged frame data up to the negligible distance between the two CRC modules (FCS checker, FCS generator) for the receive CRC and the transmit CRC , ie for transmission over a few ⁇ m over a line, are secured over the entire route.
  • This method can be carried out with the aid of a circuit arrangement (SAO), as is described in the following using a preferred exemplary embodiment:
  • HDLC receiver HDLCR
  • HDLC-transmitter HDLCT
  • DMC Data Move Controller
  • RFB Receive Frame Buffer
  • TFB Transmit Frame Buffer
  • FCS checker checks the FCS of the frames received and an FCS generator generates the FCS of the frames to be sent.
  • the HDLC controller is controlled by a microprocessor ( ⁇ P); this microprocessor also causes the frames to be changed.
  • the number and arrangement of the frame buffers and the copying devices can be varied, for example the receive buffer (RFB) and the send buffer (TFB) can be memory areas in a single RAM, or additional buffers can be provided, for example only contain the information part of the frames ("layer 3 buffers").
  • the circuit arrangement according to the invention can in particular be implemented in a single integrated circuit (ASIC).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

Zur Sicherung von Datenpaketen ist eine Schaltungsanordnung (SAO) mit einer Empfangseinheit (HDLCR) und einer Empfangsspeichereinheit (RFB) für Datenpakete und ihre Prüfsummen, einer Steuereinheit (FBC) für die Empfangsspeichereinheit, einer Sendeeinheit (HDLCT) und einer Sendespeichereinheit (TFB) für Datenpakete und ihre Prüfsummen, einer Steuereinheit (FBC) für die Sendespeichereinheit (TFB) und mit einer Kopiervorrichtung (DMC) für Datenpakete vorgesehen, die diese Datenpakete von der Empfangsspeichereinheit (RFB) in die Sendespeichereinheit (TFB) kopiert und dabei deren Prüfsummen überprüft (FCSC) und Prüfsummen für zu sendende Datenpakete erzeugt (FCSG).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Sicherung von Datenpaketen und Schaltungsanord¬ nung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
Zur Übertragung von Daten in Datenkommunikationsnetzen, ins¬ besondere in Weitverkehrsnetzen mit hoher Bandbreite, werden verbindungsorientierte Protokolle eingesetzt, die auf soge¬ nannten Datenrahmen (frames) basieren. Ein wichtiger Vertre- ter dieser Übertragungsprotokolle ist das sogenannte Frame Relay Verfahren. Frame Relay macht von dem synchronen HDLC- Rahmenformat (frame format) Gebrauch. HDLC (High-Level Data Link Control) ist ein bit-orientiertes weltweit verbreitetes Datenübertragungsprotokoll. Es wird normalerweise auf der zweiten Schicht (Data Link Layer) des 7 Schichten OSI-Modells verwendet.
Zum Anschluß eines Datenkommunikationsendgerätes (z.B. eines PC) an ein Frame Relay basiertes Datenkommunikationsnetz be- nötigt dieses Endgerät einen HDLC-Controller. Für die Über¬ tragung und Vermittlung von Paketdaten wird von den Netzbe¬ treibern eine sehr große Datensicherheit gefordert. Beim HDLC-Protokoll wird diese Datensicherheit zwischen den HDLC- Endpunkten (EP1, EP2) und den HDLC-Controllern (HDLCC1, HDLCC2) durch eine CRC-Prüfsumme (Cyclic Redundancy Check) mit der Bezeichnung FCS (Frame Check Sequence) garantiert. Die so gesicherten Teilstrecken sind in Fig. 1 durch das Sym¬ bol sFCS markiert. Dieses Verfahren hat einen Hammingsabεtand von 4 und ist vor allem zum Erkennen von Störungen mit Burst- Charakter besonders geeignet.
Figur 1 zeigt eine übliche Einrichtung zur Framevermittlung und die dabei üblicherweise verwendeten Sicherungsmethoden. Wie in Figur 1 sichtbar, muß die Datensicherheit nach dem Empfang der Daten durch einen ersten HDLC-Controller und vor dem Senden der Daten durch einen zweiten HDLC-Controller durch andere Maßnahmen, wie z.B. durch eine Paritätssicherung (sP) , gewährleistet werden, da die FCS bereits im ersten HDLC-Controller geprüft bzw. erst im zweiten HDLC-Controller gebildet wird. Diese anderen Maßnahmen sind meist schlechter, weil sie einen geringeren Hammingabstand (Parität: Hammingab- stand = 1) aufweisen, und vergleichsweise aufwendig, weil zu ihrer Durchführung ein zusätzlicher Speicher (RAM) und ein zeitkritischer Paritätsgenerator bzw. Paritätsprüfer (PGC1, PGC2) erforderlich sind. Fehler in einem HDLC-Controller oder zwischen einem HDLC-Controller und einem Paritätsgenerator bzw. einem Paritätsprüfer werden bei dieser Vorgehensweise überhaupt nicht erkannt. Zwischen den HDLC-Controllern und den Paritätsgeneratoren bzw. Paritätsprüfern erfolgt die Übertragung üblicherweise ohne Sicherung (ns) .
Eine Übertragung ("Mitziehen") der FCS über zwei HDLC-Con¬ troller wäre sehr schwierig, da bei einer Änderung des Frame¬ aufbaus (andere Adresse, neue Frame-Numerierung) die neue FCS aus der alten FCS nur mit großem Aufwand berechnet werden könnte.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur durchgehenden Sicherung von Paketdaten an¬ zugeben, bei dem die Übertragung und Vermittlung von Paketda¬ ten mit einer Fehlerrate, die zwischen den Endpunkten (EP) der Übertragung (d.h. den Teilnehmern) nicht größer ist (d.h. per Konstruktion des Verfahrens nicht größer sein kann) als die Fehlerrate, die durch die HDLC-Sicherungsprozedur (d.h. durch die Erzeugung und Überprüfung von Frame Check Sequen- ces) garantiert wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Sicherung von Datenpaketen mit Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße Sicherungsverfahren und die erfindungs¬ gemäße Schaltungsanordnung zu seiner Realisierung können be¬ sonders vorteilhaft in der Vermitllungs- und Übertragungs- technik in Paketdatennetzen, besonders auf HDLC-Strecken ein¬ gesetzt werden. Namentlich ist hier die Signalisierungsinfor- mation ("Wählinformation") anzuführen, die für viele bzw. alle Dienste zunehmend über HDLC-Strecken, insbesondere bei digitalen Anschlüssen (ISDN, Nebenstellenanlage) , übertragen wird. Als Teilnehmernutzdaten werden neben den Sprachdaten durch die fortschreitende Rechnervernetzung Paketdaten (im B- Kanal oder D-Kanal) immer wichtiger. Besonders hier ist die Forderung nach fehlerfreier Übertragung sehr wichtig.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bilden den Gegen¬ stand weiterer Ansprüche.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und mit Hilfe bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Figur l zeigt eine übliche Einrichtung zur Framevermittlung (Frame Relay) und gibt eine Übersicht über die dabei übli¬ cherweise verwendeten Sicherungsmethoden. Wie in Figur 1 dar- gestellt, muß die Datensicherheit nach dem Empfang der Daten durch einen ersten HDLC-Controller (HDLCC1) und vor dem Sen¬ den der Daten durch einen zweiten HDLC-Controller (HDLCC2) durch andere Maßnahmen, wie z.B. durch eine Paritätssicherung (sP) , gewährleistet werden, da die FCS bereits im ersten HDLC-Controller geprüft bzw. erst im zweiten HDLC-Controller gebildet wird. Diese anderen Maßnahmen sind meist schlechter, weil sie einen geringeren Hammingabstand (Parität: Hammingab- stand = 1) aufweisen, und vergleichsweise aufwendig, weil zu ihrer Durchführung ein zusätzlicher Speicher und ein zeitkri- tischer Paritätsgenerator bzw. Paritätsprüfer (PGC1, PGC2) erforderlich sind. Fehler in einem HDLC-Controller oder zwi¬ schen einem HDLC-Controller und einem Paritätsgenerator bzw. einem Paritätsprüfer werden bei dieser Vorgehensweise über¬ haupt nicht erkannt.
Um die damit verbundenen Probleme zu lösen, sieht die Erfin¬ dung vor, daß der HDLC-Controller auch die Kontrolle über den bzw. die Frame Buffer (RFB, TFB) , d.h. über den bzw. die Speicher RAM) übernimmt, in dem bzw. denen die empfangenen und zu senden Frames (Datenrahmen) abgelegt werden. Die Fra¬ mes werden dabei im Frame Buffermit der FCS abgelegt, d.h., die Frame Check Sequence wird nicht schon beim Empfang der Daten geprüft bzw. erst beim Senden gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt der HDLC-Controller (SAO) - wie in Figur 2 schematisch dargestellt - eine Ko- piereinrichtung (DMC, Data Move Controller) , mit der die Fra¬ mes vom Empfangs-Buffer (FRB, Frame Receive Buffer) in den Sende-Buffer (FTB, Frame Transmit Buffer) oder in einen ande¬ ren Zwischenspeicher (Buffer) kopiert werden. Beim Kopieren wir die FCS für den empfangenen Frame geprüft, während gleichzeiting die FCS für den zu sendenden Frame gebildet wird. Hierzu ist der HDLC-Controller mit einem FCS-Checker (FCSC) und einem FCS-Generator (FCSG) ausgestattet, die je¬ weils mit dem Data Move Controller (DMC) in der in Figur 2 schematisch gezeigten Weise in Verbindung stehen.
Veränderungen des Frames (Änderung der Adresse, der Control Bytes, etc.) werden während des Kopiervorgangs durchgeführt. Die Erfindung hat daher gegenüber bekannten Lösungen den Vor¬ teil, daß die unveränderten Framedaten bis auf die vernach- lässigbare Distanz zwischen den beiden CRC-Modulen (FCS-Chek- ker, FCS-Generator) für den Empfangs-CRC und den Sende-CRC, d.h. für eine Übertragung über einige μm über eine Leitung, auf der gesamten Strecke gesichert sind.
Dieses Verfahren kann mit Hilfe einer Schaltungsanordnung (SAO) ausgeführt werden, wie sie im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wird:
Ein HDLC-Empfänger (HDLCR) bzw. eine HDLC-TRansmitter (HDLCT) übernehmen die HDLC-Bitfunktionen wie z.B. die Flag-Erkennung bzw. die Flag-Erzeugung, die Bit-Insertion bzw. die Bit-Dele- tion, die Abort-Erkennung bzw. die Abort-Erzeugung, etc. ohne jedoch eine CRC-Prüfung der Frames (FRC) vorzunehmen bzw. ohne solche Prüfsummen (FCS) zu erzeugen. In hierfür vorgese¬ henen Speichereinheiten (RAMs) , einem sogenannten Receive Frame Buffer (RFB) bzw. einem sogenannten Transmit Frame Buf¬ fer (TFB) werden die Datenrahmen (Frames) einschließlich ih¬ rer Prüfsummen (FCS) abgelegt. Diese Speichereinheiten werden mit Hilfe hierfür vorgesehener Frame Buffer Controller (FBC) eingesetzt, die den Zugriff auf die Frame Buffer RAms kon¬ trollieren.
Eine spezielle Kopiereinrichtung, der Data Move Controller (DMC) , kopiert die Frames vom Receive Frame Buffer (RFB) in den Transmit Frame Buffer (TFB) und führt dabei gleichzeitig Veränderungen an den Frames, d.h. ihrer Adressen, Control Bytes, etc., durch. Ein FCS-Checker prüft die FCS der empfan¬ genen Frames und ein FCS-Generator erzeugt die FCS der zu senden Frames. Der HDLC-Controller wird von einem Mikropro¬ zessor (μP) gesteuert; dieser Mikroprozessor veranlaßt auch die Veränderungen der Frames.
Der Fachmann ist anhand der vorliegenden Beschreibung in der Lage, verschiedene Variationen der vorliegenden Erfindung vorzunehmen. So kann z.B. die Zahl und Anordnung der Frame- buffer und der Kopiereinrichtungen variiert werden,- bei- spielsweise können der Empfangsbuffer (RFB) und der Sendebuf¬ fer (TFB) Speicherbereiche in einem einzigen RAM sein, oder es können zusätzliche Buffer vorgesehen sein, die beispiels¬ weise nur den Infoteil der Frames enthalten ("Schicht 3 Buf¬ fer") . Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann insbe- sondere in einem einzigen integrierten Schaltkreis (ASIC) realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Sicherung von Datenpaketen, bei dem empfan¬ gene Datenpakete zusammen mit ihnen zugeordneten Prüfsummen in einer Empfangsspeichereinheit (RFB) gespeichert und an¬ schließend in eine Sendespeichereinheit (TFB) oder eine Zwi¬ schenspeichereinheit kopiert werden, wobei während des Ko¬ piervorgangs die Prüfsummen der empfangenen Datenpakete über¬ prüft und Prüfsummen für zu sendende Datenpakte erzeugt wer- den.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem während des Kopiervor¬ gangs der Datenpakete an diesen Änderungen, wie z.B. Änderun¬ gen der Adressinformation oder der Steuerinformation dieser Datenpaktete, vorgenommen werden.
3. Schaltungsanordnung zur Sicherung von Datenpaketen mit folgenden Merkmalen: a) einer Empfangseinheit (HDLCR) und einer Empfangsspei- chereinheit (RFB) für Datenpakete und ihre Prüfsummen
(FCS) , b) einer Steuereinheit (FBC) für die Empfangsspeichereinheit, c) einer Sendeeinheit (HDLCT) und einer Sendespeichereinheit (TFB) für Datenpakete und ihre Prüfsummen (FCS) , d) einer Steuereinheit (FBC) für die Sendespeichereinheit, e) einer Kopiervorrichtung (DMC) für Datenpakte, die diese Datenpakete von der Empfangsspeichereinheit (RFB) in die Sendespeichereinheit (TFB) kopiert und dabei deren Prüf- summen überprüft (FCSC) und Prüfsummen für zu sendende Da- tenpakete erzeugt (FCSG) .
EP97918032A 1996-03-28 1997-03-18 Verfahren zur sicherung von datenpaketen und schaltungsanordnung zur durchführung eines solchen verfahrens Withdrawn EP0890243A1 (de)

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