ITTO981108A1

ITTO981108A1 - Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati aindirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche e relativo apparato

Info

Publication number: ITTO981108A1
Application number: IT1998TO001108A
Authority: IT
Inventors: Silvio Cucchi; Cristian Perissinotto
Original assignee: Cit Alcatel
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2000-06-30
Also published as: EP1018824B1; DE69919118D1; EP1018824A2; EP1018824A3; ITTO981108A0; IT1305103B1; DE69919118T2; ATE272920T1; US6731643B1

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

"METODO DI SMISTAMENTO DI PACCHETTI DI INFORMAZIONE ASSOCIATI A INDIRIZZI RAPPRESENTATI TRAMITE STRINGHE NUMERICHE E RELATIVO APPARATO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite che prevede di - costruire un primo insieme di stringhe numeriche di lunghezza variabile, inserito in una tabella di indirizzi ordinata e associato ad un insieme di mappatura di riferimenti alle uscite, inserito in una tabella di mappatura ordinata;

- paragonare un indirizzo in ingresso con detto primo insieme di stringhe numeriche secondo un criterio di congruenza del piu lungo prefisso e impiegando un metodo di ricerca binaria per l’operazione di paragone.

Il problema del ‘longest prefix match’, cioè la congruenza del più lungo prefisso, si presenta in molte applicazioni nelle reti di comunicazione, tra le quali ad es. il recupero dell’informazione di routing negli switch, o matrici di connessione, ATM (Asynchronous Transfer Mode) e nei router delle reti IP (Internet Protocol).

Αd esempio, un router IP è un apparato per ricevere pacchetti dotati di indirizzo in ingresso e smistarli secondo il loro indirizzo su sue diverse porte di uscita, che a loro volta indirizzano verso diversi ‘host computer’ o insiemi di ‘host computer’. Ciascun ‘host computer’ o router in Internet è dotato di un indirizzo IP che codifica il numero che definisce la rete di appartenenza e il numero che definisce il computer stesso. La combinazione che dà origine all’ indirizzo IP è unica e due macchine non possono condividere il medesimo indirizzo IP. Gli indirizzi IP sono lunghi 32 bit e vengono inseriti nei campi di indirizzo di sorgente e di indirizzo di destinazione dei pacchetti IP.

Gli indirizzi IP vengono suddivisi, ad esempio, in quattro campi da 8 bit ciascuno, sicché un indirizzo IP tipicamente viene espresso con valori da 0. 0.0.0 a 255.255.255.255.

Ciascun router contiene al suo interno una tabella. Detta tabella contiene una lista di indirizzi IP, che è in corrispondenza con un tabella contenente una lista di porte di uscita che conducono a altri router o altri host computer.

In figura 1 è mostrato uno schema di principio di un router R secondo l’arte nota. Un pacchetto PK strutturato secondo ['Internet Protocol raggiunge una porta d’ingresso INP. Un indirizzo A, rappresentante uno dei possibili indirizzi IP, contenuto in detto pacchetto PK, viene estratto è inviato a una tabella di indirizzi Tl, che è in corrispondenza con una tabella di mappatura TM delle porte di uscita. La tabella di indirizzi Tl contiene un insieme di stringhe originario SN, stringhe numeriche rappresentanti indirizzi, mentre la tabella di mappatura TM contiene un insieme di riferimenti SP correlati a delle porte di uscita OP. Ad esempio, la tabella di indirizzi Tl e la tabella di mappatura TM possono assumere l'aspetto mostrato in tabella 1, qui riportata

I Valori 128, 128.3.4 e 128.0.1.2 ivi riportati costituiscono un insieme di stringhe originario SN, mentre 0, 1 e 2 rappresentano i riferimenti SP correlati alle porte di uscita OP

Tab. 1

Tenendo in conto della sopracitata suddivisione degli indirizzi IP in campi di 8 bit, la lunghezza L delle stringhe numeriche varia fra una lunghezza minima LMIN di 8 bit e una lunghezza massima LMAX di 32 bit Osserviamo inoltre che l’indirizzo A presenta sempre una lunghezza di 32 bit, pari alla lunghezza massima LMAX prevista dal sistema.

Sull’ insieme di stringhe originario SN viene solitamente eseguita una ricerca usando il noto criterio di congruenza del prefìsso più lungo, in modo da paragonare ciascuna stringa SN con l’indirizzo A. Per prefisso di lunghezza L di una stringa numerica SN si intende una sequenza uguale ai primi L bit della stringa numerica SN.

Per la ricerca tramite il criterio di congruenza del prefisso più lungo sono stati proposti numerosi metodi. 11 più ovvio prevede di scandire sequenzialmente tutto l'insieme di stringhe originario SN contenuto nella tabella di indirizzi T 1 , confrontando ogni suo elemento con l’indirizzo A che si presenta alla porta d’ingresso ΓΝΡ e memorizzando la più lunga congruenza ottenuta, è evidente come un metodo di questo tipo abbia una complessità che dipende linearmente dal numero di stringhe presenti nell'insieme di ricerca contenuto nella tabella di indirizzi TI e quindi risulti di limitata utilità all’ aumentare di questo numero o in applicazioni che richiedano estrema rapidità. Altri metodi sfruttano particolari organizzazioni dei dati a disposizione, impiegando ad esempio strutture ad albero: in questo modo si riesce a ridurre la complessità di calcolo, sebbene la necessita’ di utilizzare tecniche di cosiddetto backtracking, cioè di memorizzazione delle scelte svolte durante il percorso nella struttura ad albero, riduca sensibilmente i vantaggi di una simile tecnica. A questo poi si aggiungono le difficoltà di gestione e di aggiornamento delle strutture dati impiegate

Il metodo più efficiente per la ricerca di una congruenza completa è quello basato sulla nota ricerca binaria, detta anche ricerca dicotomica: una volta ordinato l'insieme di stringhe sul quale deve essere effettuata la ricerca, detto metodo permette di verificare la presenza o l'assenza di un valore con una complessità 0(log2 N), dove N è la cardinalità dell'insieme di ricerca. II metodo di ricerca binaria perde molta della sua efficacia qualora venga utilizzato per il calcolo della congruenza del prefisso più lungo: allora, una possibilità è quella di suddividere l'insieme di ricerca in più sottoinsiemi in funzione della lunghezza delle stringhe numeriche ed effettuare più ricerche binarie su tali sottoinsiemi. Un simile approccio ha l’inconveniente di richiedere più iterazioni della ricerca per ottenere il risultato desiderato.

La presente invenzione si propone di ovviare agli inconvenienti sopra citati e di indicare un metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite, tale metodo risultando di realizzazione più efficiente e migliorata.

In tale ambito, scopo principale della presente invenzione è quello di indicare un metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite che faccia uso di un procedimento di ricerca binaria per il calcolo della congruenza del prefisso più lungo senza richiedere più iterazioni di detto procedimento di ricerca binaria.

Per raggiungere tali scopi, formano oggetto della presente invenzione un metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite e/o un apparato di smistamento di pacchetti di informazione in reti di telecomunicazioni incorporanti le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, che formano parte integrante della presente descrizione.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, in cui:

- in figura 1 è riportato uno schema di principio di un metodo di smistamento di pacchetti di informazioné associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’arte nota;

- in figura 2 è riportato uno schema di principio di un metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione;

- in figura 3 è rappresentato un diagramma di un primo esempio di insieme di stringhe numeriche impiegato in accordo al metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione, - in figura 4 è rappresentato un diagramma di un secondo esempio di insieme di stringhe numeriche impiegato in accordo al metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione, - in figura 5 è rappresentato un diagramma di un terzo esempio di insieme di stringhe numeriche impiegato in accordo al metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione; - in figura 6 è rappresentato un diagramma di un esempio di insieme di stringhe numeriche impiegato in accordo alla una variante al metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione.

In figura 2 è rappresentato uno schema di principio del metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione.

L’invenzione è basato sull’uso di una tabella di indirizzi estesa TE, più ampia della tabella di indirizzi Tl, e da essa ricavata, come spiegato in seguito, congiuntamente all’uso di una tabella di mappatura per congruenza completa TCM e di una o più tabelle di mappatura per congruenza incompleta, in particolare, ad esempio, una tabella di mappatura per congruenza parziale TPM. Secondo l’invenzione si sfrutta il risultato di una ricerca binaria a congruenza completa su un insieme di stringhe esteso ESN contenuto nella tabella di indirizzi estesa TE per calcolare la congruenza del prefisso più lungo deH’indirizzo A in ingresso rispetto all’insieme di stringhe originario SN contenuto nella tabella di indirizzi Tl.

L’insieme di stringhe esteso ESN viene costruito sulla base dell’insieme di stringhe originario SN secondo un metodo di costruzione a intervalli, per facilitare la comprensione del quale, è bene introdurre la seguente formalizzazione.

Fissata la lunghezza massima LMAX delle stringhe SN, si può considerare uno spazio che è l’insieme formato dagli interi non negativi rappresentabili con LMAX bit. LMAX, ad esempio, valga 32. Una stringa SN di lunghezza LMAX, cioè 32 bit, in detto spazio rappresenta un punto. Ogni stringa SN di lunghezza L minore di LMAX, ad esempio con L=24, rappresenta invece chiaramente un intervallo, costituito da valori o stringhe, compresi tra una stringa estrema inferiore SI, che è il completamento a LMAX bit della stringa SN di lunghezza L con bit tutti uguali a 0, e una stringa estrema superiore SU, che è il completamento a LMAX bit della stringa SN di lunghezza L con bit tutti uguali a 1. E’ quindi possibile associare allinsieme di stringhe originario SN un insieme di punti e intervalli nello spazio e, dato un indirizzo A in ingresso, il quale consiste di una sequenza di LMAX bit, riguardare anch’esso come elemento di in particolare un elemento che è un punto. Si può quindi identificare il prefisso più lungo determinando nello spazio a quale intervallo definito dalle stringhe SN appartenga il punto rappresentativo dellindirizzo A. Nel caso di congruenza completa, l’intervallo corrispondente è anch’esso un punto.

Il metodo di costruzione a intervalli del’insieme di stringhe esteso ESN prevede quindi di:

- considerare ogni stringa appartenente all’insieme di stringhe originario SN e valutare la sua lunghezza L;

- se la lunghezza L è eguale alla lunghezza massima LMAX, la stringa è introdotta nell’insieme di stringhe esteso ESN;

- se la lunghezza L della stringa appartenente al’insieme di stringhe originario SN è inferiore alla lunghezza massima LMAX nell’insieme di stringhe esteso ESN vengono introdotti una stringa estrema inferiore SI, una stringa esterna superiore SU, una stringa esterna inferiore SI 1 e una stringa esterna superiore SUI .

La stringa esterna inferiore SI 1 identifica il punto immediatamente precedente il punto identificato dalla stringa estrema inferiore SI, mentre la stringa esterna superiore SUI identifica il punto immediatamente successivo al punto identificato dalla stringa estrema superiore SU.

La funzione di dette stringa esterna inferiore SII e stringa esterna superiore SUI è di permettere la gestione di intervalli nidificati che si dovessero generare nella tabella di indirizzi estesa TE, come verrà meglio spiegato in seguito.

L’insieme di stringhe esteso ESN così ottenuto viene ordinato in senso crescente nella tabella di indirizzi estesa TE.

Vengono inoltre create la tabella di mappatura per congruenza completa TCM, e la tabella di mappatura per congruenza parziale TPM, che contengono dei riferimenti SP, del tutto analoghi a quelli contenuti nella tabella di mappatura TM associata alla tabella di indirizzi Tl, ma differentemente ordinati e strutturati.

La tabella di mappatura per congruenza completa TCM, ottenuta suddividendo i riferimenti SP che identificano le porte di uscita OP sulla base delle stringhe SN contenute nella tabella di indirizzi Tl, viene associata alla tabella di indirizzi estesa TE quando la ricerca binaria operata sull’insieme di stringhe esteso ESN converge a un valore eguale a quello dell’ indirizzo A in ingresso, cioè si ha congruenza completa. La tabella di mappatura per congruenza completa TCM contiene quindi almeno una volta ciascun riferimento SP contenuto nella tabella di mappatura TM.

La tabella di mappatura per congruenza parziale TPM viene utilizzata se la ricerca binaria sull’insieme di stringhe esteso ESN converge ad un valore diverso da quello rappresentato dall’indirizzo A in ingresso. La tabella di mappatura per congruenza parziale TPM è ottenuta a sua volta inserendo più volte i riferimenti SP, associati alle rispettive stringhe SN di lunghezza L inferiore a LMAX, in modo da coprire gli intervalli esplicitati nella tabella di indirizzi estesa TE dall'insieme di stringhe esteso ESN.

Dunque il metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione prevede di.

- costruire un insieme di stringhe originario SN in una tabella di indirizzi Tl, cui e associato un insieme di riferimenti SP alle porte di uscita OP in una tabella di mappatura TM;

- costruire un insieme di stringhe esteso ESN in una tabella di indirizzi estesa TE adottando un metodo di costruzione a intervalli, cui sono associate una tabella di mappatura per congruenza completa TCM e una tabella di mappatura per congruenza parziale TPM, le quali contengono multiple occorrenze dei riferimenti SP contenuti nella tabella di mappatura TM,

- al ricevimento di un pacchetto PK, cui è associato un indirizzo A in ingresso, effettuare una ricerca binaria nella tabella di indirizzi estesa TE;

- supposto che detta ricerca binaria converga verso la stringa ESN in posizione kesima, con k generico indice d’ordine, nella tabella di indirizzi estesa TE, la stringa ESN trovata viene confrontata con l’indirizzo A,

- se la stringa ESN trovata coincide con l’indirizzo A, si fornisce il riferimento SP presente in k-esima posizione nella tabella di mappatura per congruenza completa TCM e quindi il pacchetto PK è inviato alla porta d’uscita OP corrispondente;

- se la stringa ESN trovata non coincide con Γ indirizzo A, si fornisce il riferimento SP presente in k-esima posizione nella tabella di mappatura per congruenza parziale TPM e quindi il pacchetto PK è inviato alia porta d’uscita OP corrispondente.

Viene ora portato un esempio per chiarire il funzionamento del metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione

Supponiamo che la tabella di indirizzi TI contenga l’insieme di stringhe originario SN presentato in Tabella 1 e che si voglia individuare il prefisso più lungo per il particolare indirizzo A eguale a 128.2. 1.3.

Se vengono introdotti solo la stringa estrema inferiore SI e la stringa estrema superiore SU degli intervalli 128. e 128.3.4, cioè non vengono inseriti anche la stringa esterna inferiore SII e la stringa esterna superiore SUI per gestire gli intervalli nidificati, l’insieme di stringhe esteso ESN ottenuto secondo il metodo di costruzione a intervalli, è costituito dai valori rappresentati in figura 3, e la tabella di ricerca di indirizzi estesa TE, la tabella di mappatura per congruenza completa TCM e tabella di mappatura per congruenza parziale TPM sono quelle riportate in tabella 2.

Tab.2

L’indicazione NC in tabella 2 significa ‘congruenza nulla’.

In generale la ricerca binaria per l’indirizzo A può convergere verso il punto 128.0. 1.2 oppure verso il punto 128.3.4.0 dell’insieme di stringhe esteso ESN: nel primo caso, essendo il valore trovato diverso da quello cercato, verrebbe restituito il riferimento SP corretto, avente il valore 0, mentre nel secondo verrebbe associato un riferimento SP errato, avente il valore 1.

Il problema viene risolto proprio introducendo anche la stringa esterna inferiore SI 1 e la stringa esterna superiore SUI, che permettono di mantenere distinto lintervallo interno da quello esterno: il nuovo insieme di stringhe esteso ESN così ottenuto è rappresentato in Fig. 4.

In tabella 3 sono presentate la tabelle di indirizzi estesa TE, e le tabelle di mappatura TCM e TPM: è facile verificare come in questo caso si converga verso il punto 128.0.1.2 o verso il punto 128.3.3.255 dell’insieme di stringhe esteso ESN e come il riferimento SP restituito sia sempre quello corretto, cioè il valore 0.

Tab. 3

Viene ora portato un secondo esempio, nel quale si considera l’identificazione del prefisso più lungo per l’indirizzo A eguale a 128.3.0.2, nell’ipotesi che la tabella di indirizzi T I sia costituita dall’insieme di stringhe originario SN rappresentate in Tabella 4.

Tab 4

E' evidente che nella costruzione dell’insieme di stringhe esteso ESN si creano delle stringhe ESN che si sovrappongono, cioè identificano lo stesso punto nello spazio in questo caso viene inserita nella tabella di indirizzi estesa TE una sola delle stringhe ESN sovrapponentisi. L’insieme di stringhe ESN così ottenuto è rappresentato in Fig. 5.

In tabella 5 sono invece riportati le conseguenti tabelle di indirizzi estesa TE, e le tabelle di mappatura TCM e TPM.

Tab.5

Dalla tabella 5 possiamo osservare che la stringa ESN 128.3.0.0 nella tabella di indirizzi estesa TE è ottenuta sia dalla stringa SN di 16 bit 128.3. nella tabella di indirizzi Tl, sia dalla stringa SN di 24 bit 128.3.0. nella tabella di indirizzi Tl : ogni vòlta che la ricerca binaria converge verso la stringa ESN 128.3.0.0 nella tabella di indirizzi estesa TE, il riferimento SP restituito è impostato in modo che sia il valore 3 e non il valore 2. In altre parole, se la stessa stringa ESN viene costruita a partire da stringhe SN di lunghezza L diversa, a detta stringa ESN va associato il riferimento SP che nella tabella di indirizzi TI era associato alla stringa SN più lunga.

La ricerca dell ’indirizzo A eguale a 128.3.0.2 può convergere alla stringa ESN 128.3.0.0 oppure alla stringa ESN 128.3.255.255: in entrambi i casi non si ha una congruenza completa e viene utilizzato il riferimento SP contenuto nella tabella TPM alla posizione corrispondente, cioè il valore 3.

Detto secondo esempio offre la possibilità di evidenziare un altro vantaggio derivante dall’uso delle tabelle di mappatura TCM e TPM: supponiamo di voler modificare la tabella di indirizzi Tl, eliminando la stringa SN 128.3.0. Grazie alla presenza delle tabelle di mappatura TCM e TPM non è necessario ricalcolare completamente l’insieme di stringhe esteso ESN e le tabelle di mappatura TCM e TPM, né si rende necessario effettuare compattazioni, che possono determinare spostamenti di ampie porzioni di détte tabelle. Per ottenere un risultato equivalente, è sufficiente modificare i riferimenti contenuti nella tabella TCM e nella tabella TPM, come mostrato in Tabella 6.

In questo caso la ricerca binaria dell’indirizzo A eguale a 128.3.0.2 fornisce il riferimento SP corrispondente alla stringa SN 128.3., che costituisce il corretto prefisso più lungo, dopo la cancellazione della stringa SN 128.3.0. . Anche nel caso si voglia introdurre una nuova stringa nell’insieme di stringhe originario SN, Γ aggiornamento può essere fatto in modo efficiente grazie all’ordinamento della tabella di indirizzi estesa TE che permette di calcolare direttamente le posizioni in cui vanno inseriti le nuove stringhe ESN. Per le operazioni di attivazione e di disattivazione di una stringa SN nella tabella di indirizzi Tl, le quali operazioni si differenziano dalla cancellazione e dall’ inserimento in quanto non comportano una modifica dell’insieme di stringhe originario SN valgono considerazioni analoghe: esse possono essere realizzate in modo efficiente aggiornando in modo opportuno i riferimenti contenuti nella tabelle di mappatura TCM e TPM.

Tab.6

Osserviamo che nell’insieme di stringhe esteso ESN vengono sempre introdotti il valore minimo e il valore massimo dello spazio , cioè nei casi esemplificati 0.0. 0.0 e 255.255.255.255., anche se le corrispondenti stringhe SN non sono presenti nella tabella di indirizzi Tl . La presenza di detti valori è necessaria per delimitare superiormente e inferiormente l’insieme di stringhe esteso ESN e per poter gestire allo smesso modo qualsiasi indirizzo A in ingresso.

Descriviamo ora una prima variante del metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione. Detta prima variante si applica al caso semplificato in cui la lunghezza L delle stringhe SN possa assumere solo due valori. E’ il caso ad esempio di apparati di smistamento atti a smistare pacchetti secondo il protocollo ATM (Asynchronous Transfer Mode). Se la lunghezza L può assumere solo due valori, ciò esclude la presenza di intervalli nidificati.

E’ possibile quindi impiegare un metodo di costruzione a intervalli di un’insieme di indirizzi esteso ESN1 semplificato, che prevede di:

- se la lunghezza L è eguale alla lunghezza massima LMAX, la stringa è introdotta nell’insieme di stringhe esteso ESN 1 ;

- se la lunghezza L della stringa appartenente all’insieme di stringhe originario SN è inferiore alla lunghezza màssima LMAX, nell’ insieme di stringhe esteso ESNI vengono introdotti la stringa estrema inferiore SI e la stringa estrema superiore SU. La prima variante de! metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione richiede inoltre un diverso criterio di scelta delle tabelle di mappatura TCM e TPM a seconda della stringa ESNI trovata

-. se la stringa ESN1 trovata coincide con il particolare indirizzo A, si fornisce il riferimento SP presente in k-esima posizione nella tabella di mappatura per congruenza completa TCM;

- se la stringa ESN1 trovata non coincide con l’indirizzo A, ma ha una congruenza parziale, si fornisce il riferimento SP presente in k-esima posizione nella tabella di mappatura per congruenza parziale TPM,

- se la stringa ESN1 trovata ha coincidenza nulla con l’indirizzo A, si fornisce direttamente l’informazione 'congruenza nulla’.

Descriviamo ora una seconda variante al metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione. Detta seconda variante usa il medesimo metodo di costruzione a intervalli dell’insieme di stringhe esteso ESN1 di tipo semplificato, relativo alla prima variante. Ciò significa che se la lunghezza L della stringa appartenente all’insieme di stringhe originario SN è inferiore alla lunghezza massima LMAX, nell’insieme di stringhe esteso ESNI vengono introdotti la stringa estrema inferiore SI e la stringa estrema superiore SU. Onde poter gestire anche gli intervalli nidificati, è però provvisto un maggior numero di tabelle di mappatura. 11 criterio generale è di provvedere un numero LMAX di tabelle di mappatura suddivise per lunghezza crescente TML. Se la stringa ESNI trovata tramite ricerca binaria è in posizione k-esima, si calcola la lunghezza comune J del prefisso in comune fra l’indirizzo A e la stringa ESNI trovata. Si fornisce quindi il riferimento SP presente in k-esima posizione nella j-esima tabella di mappatura suddivisa per lunghezza crescente TML. Come semplificazione, dal momento che è noto che le lunghezze L dei prefissi delle stringhe SN posso assumere un limitato numero NP di valori distinti, è possibile usare solo NP tabelle di mappatura suddivise per lunghezza crescente TML.

Tab.7

Chiariamo il funzionamento della seconda variante al metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione con riferimento alle tabelle 7 e 8.

In tabella 7 è rappresentato l’insieme di stringhe originario SN, per il quale il numero NP vale 4, in quanto i prefissi possono essere lunghi solo 8, 16, 24 o 32 bit. Sia 128.3.5. 125 l’indirizzo A in ingresso.

In tabella 8 è rappresentata la tabella di indirizzi estesa TE contenente l’insieme di stringhe esteso ESN1, insieme a 4 tabelle di mappatura suddivise per lunghezza crescente, rispettivamente indicate con TML 8, TCM_16, TML_24, TML 32.

La ricerca binaria può convergere verso la stringa ESN1 128.3.4.255, oppure verso la stringa ESN1 128.3.7.0; in entrambi i casi l’indirizzo A e la stringa ESN1 trovata hanno in comune i primi 16 bit, per cui il riferimento SP utilizzato è quello presente nella tabella di mappatura suddivisa per lunghezza crescente TML 16. con congruenza su 16 bit. E’ facile verificare che 128.3 è effettivamente il prefisso più lungo per l’indirizzo A in ingresso.

Tab.8

Se l’indirizzo A in ingresso assume il valore 128.3.4.72, la ricerca binaria può convergere alla stringa ESN1 128.3.4.0 oppure alla stringa ESN1 128.3.4.77: in entrambi i casi il prefisso comune è lungo 24 bit, e il riferimento SP fornito e’ 1, valore presente nella di mappatura suddivisa per lunghezza crescente TML 24, a 24 bit: è immediato verificare che 128.3.4 è il prefisso corretto.

Viene descritta ora una terza variante al metodo di smistamento di indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, sostanzialmente analoga alla seconda variante, in quanto prevede un metodo di costruzione a intervalli semplificato dell’insieme di stringhe esteso ESN1, e la creazione di più tabelle di mappatura. Detta terza variante permette però di limitare a quattro il numero di dette tabelle di mappatura, indipendentemente dal valore del numero NP.

Vengono infatti usate la tabella di mappatura per congruenza completa TCM, una tabella di mappatura per congruenza massima TMM, una tabella della lunghezza del prefisso PLT e una tabella di mappatura per congruenza esterna TEM. La tabella di mappatura per congruenza completa TCM mantiene il ruolo già descritto in precedenza. La tabella di mappatura per congruenza massima TMM contiene nella posizione k-esima il riferimento SP al più lungo prefisso utilizzabile per la corrispondente stringa ESN1 nella tabella di indirizzi estesa TE, mentre la lunghezza di tale prefisso è memorizzata nella locazione di indice k della tabella della lunghezza del prefisso PLT. Ragionando in termini di intervalli, per ogni punto rappresentato da una stringa ESN1 nella tabella di indirizzi estesa TE la tabella di mappatura per congruenza massima TMM contiene il riferimento SP relativo all’intervallo di appartenenza più interno nella nidificazione e la tabella della lunghezza del prefisso PLT il corrispondente livello di nidificazione. La tabella di mappatura per congruenza esterna TEM contiene per ogni punto rappresentato da una stringa ESN1 nella tabella di indirizzi estesa TE il riferimento SP al’intervallo immediatamente più esterno a quello cui si riferisce il contenuto della tabella di mappatura per congruenza massima TMM.

Il funzionamento della terza variante al metodo di smistamento di indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche secondo l’invenzione è dunque il seguente: dato l’indirizzo A in ingresso, viene effettuata una ricerca binaria sull’insieme di stringhe esteso ESN1 : supposto che la ricerca converga alla posizione k nella tabella di indirizzi estesa TE, si confronta Γ indirizzo A con la stringa ESN1 trovata Se sono uguali, viene utilizzato il riferimento SP contenuto nella posizione corrispondente, ciò k-esima, della tabella di mappatura per congruenza completa TCM, altrimenti si calcola la lunghezza del prefisso comune aH’indirizzo A e alla stringa ESN1 trovata. Se tale lunghezza coincide con quella memorizzata in posizione k-esima nella tabella della lunghezza del prefisso PLT, per lidentificazione del prefisso più lungo si utilizza il riferimento SP presente nella tabella di mappatura per congruenza massima TMM. Diversamente viene utilizzato il riferimento SP presente nella tabella di mappatura per congruenza esterna TEM. Come si vedrà negli esempi successivi, l' inserimento degli estremi degli intervalli e la memorizzazione dell’informazione che consente di individuare per ogni punto l’intervallo di appartenenza più interno e quello immediatamente più esterno consentono di individuare correttamente il prefisso più lungo.

Per evidenziare le differenze tra la seconda variante e la terza variante, riprendiamo l’esempio introdotto per la seconda variante, ovvero la ricerca del prefisso più lungo per l’indirizzo A del valore di 128.3.5.125 nell’insieme di stringhe originario SN di tabella 7.

La tabella di indirizzi estesa TE e le tabelle TMM, TCM, TEM, PLT ausiliarie impiegate dalla terza variante sono illustrate nella tabella 9.

In figura 6 è inoltre presentata una rappresentazione grafica dell’insieme di stringhe esteso ESN1 che evidenzia i livelli di nidificazione degli intervalli.

La ricerca dell’indirizzo A 128.3 5.125 può convergere verso la stringa ESN1 128.3.4.255 oppure verso la stringa ESN1 128.3.7.0: in entrambi i casi l’indirizzo A e la stringa ESN1 trovata hanno in comune i primi 16 bit. Per calcolare il più lungo prefisso, non è possibile utilizzare il riferimento SP presente nella tabella di mappatura TMM, poiché questa si riferisce a una congruenza su 24 bit.

Il riferimento SP corretto è quello memorizzato nella tabella di mappatura per congruenza esterna TEM, cioè 3.

Tab. 9

Da questo esempio emerge l’utilità della tabella di mappatura per congruenza esterna TEM: se questa non fosse disponibile, nel momento in cui il riferimento SP presente nella tabella di mappatura per congruenza massima TMM si rivela inutilizzabile, sarebbe necessario spostarsi lungo la tabella di indirizzi estesa TE per individuare Γ intervallo immediatamente più esterno. Il numero di spostamenti non sarebbe comunque noto a priori, per cui ci sarebbe il rischio di perdere i vantaggi propri del metodo secondo l’invenzione.

La ricerca dell’indirizzo A a valore 128.3.4.72 converge verso la stringa ESN1 128.3.4.0 oppure verso la stringa ESN1 128.3.4.77: in entrambi i casi si ha una congruenza su 24 bit, valore uguale a quello presente nella tabella della lunghezza del prefisso PLT. E’ pertanto utilizzabile il riferimento SP contenuto nella tabella di mappatura per congruenza massima TMM, cioè il valore 1, che si rivela corretto. Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi.

Il metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite permette vantaggiosamente di utilizzare un metodo di ricerca binaria per il calcolo della congruenza del prefisso più lungo senza richiedere più iterazioni del metodo di ricerca binaria. Ciò viene ottenuto generando un nuovo insieme di stringhe numeriche sul quale far operare la ricerca binaria, detto nuovo insieme di stringhe numeriche essendo derivato dall’insieme originario che definisce la mappatura delle porte di uscita, sostanzialmente esplicitando gli intervalli definiti dalle stringhe dell’insieme originario che presentano lunghezza inferiore a quella massima. Il metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione è vantaggiosamente adattabile ad ogni formato delle stringhe numeriche che rappresentano gli indirizzi dei pacchetti di informazione da smistare. Ciò, in particolare, lo rende compatibile sia per l’uso in router che operano secondo l’Internet Protocol, sia per switch che operano secondo l’Asynchronous Transfer Mode.

Il metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo l’invenzione vantaggiosamente permette inoltre di eliminare, disattivare e riattivare indirizzi nella tabella originaria di indirizzi, senza modificare la tabella estesa generata, su cui opera la ricerca binaria, ma modificando solo i riferimenti alle porte di uscita nelle tabelle di mappatura. Ciò è particolarmente importante in quanto modifiche nella tabella di indirizzi originaria, in particolare nel’Internet Protocol, sono frequenti, sicché si renderebbero necessarie molteplici operazioni di ricalcolo e compattazione della tabella estesa.

E' chiaro che numerose varianti sono possibili per l'uomo del ramo al metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite descritta come esempio, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che nella sua pratica attuazione le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con degli elementi tecnicamente equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite , in dette stringhe numeriche essendo individuabile almeno una parte che funge da prefisso, detto metodo prevedendo di - costruire un primo insieme di stringhe numeriche (SN) di lunghezza variabile, inserito in una tabella di indirizzi (Tl) ordinata e associato ad un insieme di riferimenti (SP) alle uscite (OP), insieme di riferimenti (SP) inserito in una tabella di mappatura (TM) ordinata; - paragonare un indirizzo in ingresso (A) associato ad un pacchetto di informazione (PK) con detto primo insieme di stringhe numeriche (SN) secondo un criterio di congruenza del più lungo prefisso e impiegando un metodo di ricerca binaria per l’operazione di paragone, e utilizzare il riferimento (SP) risultante per indirizzare il pacchetto di informazione (PK) alia corrispondente uscita (OP) caratterizzato dal fatto che - è previsto di costruire un secondo insieme di stringhe numeriche (ESN;ESN1) inserito in una tabella di indirizzi estesa (TE) ordinata, e derivato dal primo insieme di stringhe numeriche (SN); - detto secondo insieme di stringhe numeriche (ESN;ESN1) è derivato dal primo insieme di stringhe numeriche (SN) facendo uso di un metodo di costruzione a intervalli, che opera sugli intervalli definiti dalle stringhe numeriche appartenenti a detto primo insieme di stringhe numeriche (SN).
2. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di - associare al secondo insieme di stringhe numeriche (ESN;ESN1) una tabella di mappatura per congruenza completa (TCM) e un insieme di tabelle di mappatura per congruenza incompleta (TPM; TML; TMM, TEM), le quali contengono almeno i riferimenti (SP) contenuti nella tabella di mappatura (TM); - nel caso che detta ricerca binaria converga verso la stringa (ESN;ESN1) in posizione k-esima nella tabella di indirizzi estesa (TE), detta stringa (ESN;ESNI) trovata, viene confrontata con l’indirizzo (A); - se la stringa (ESN;ESN1) trovata coincide con l’indirizzo (A), si fornisce il riferimento (SP) presente in k-esima posizione nella tabella di mappatura per congruenza completa (TCM); - se la stringa (ESN,ESN1) trovata non coincide con Tindirizzo (A), si fornisce il riferimento (SP) presente in k-esima posizione in una delle tabelle di mappatura per congruenza incompleta (TPM; TML; TMM, TEM).
3. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto metodo di costruzione à intervalli del secondo insieme di stringhe (ESN;ESN1) prevede di: -. considerare ogni stringa appartenente al primo insieme di stringhe (SN) e valutare la sua lunghezza (L); - se detta lunghezza (L) è eguale a una lunghezza massima (LMAX), la stringa è introdotta nel secondo insieme di stringhe numeriche (ESNl); - se la lunghezza (L) della stringa appartenente al primo insieme di stringhe numeriche (SN) è inferiore alla lunghezza massima (LMAX), nel secondo insieme di stringhe numeriche (ESNI) vengono introdotti almeno una stringa estrema inferiore (SI) e una stringa estrema superiore (SU) dì lunghezza massima (LMAX), che esplicitano l intervallo definito dalla stringa appartenente al primo insieme di stringhe numeriche (SN).
4. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto metodo di costruzione a intervalli del secondo insieme di stringhe (ESN;ESN1) prevede inoltre, nel caso che la lunghezza (L) della stringa appartenente al primo insieme di stringhe numeriche (SN) sia inferiore alla lunghezza massima (LMAX), di introdurre nel secondo insieme dì stringhe numeriche (ESN) anche una stringa esterna inferiore (SII) e una stringa esterna superiore (SUI) di lunghezza massima (LMAX). detta stringa esterna inferiore (SII) essendo adiacente e precedente la stringa estrema inferiore (SI), mentre detta stringa esterna superiore SUI è adiacente e successiva alla stringa estrema superiore (SU).
5. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l’insieme di tabelle di mappatura per congruenza incompleta (TPM; TML, TMM;. TEM) è costituito da un’unica tabella di mappatura per congruenza parziale (TPM).
6. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che - se la stringa (ESN1) trovata coincide con l’indirizzo in ingresso (A), si fornisce il riferimento (SP) presente in k-esima posizione nella tabella di mappatura per congruenza completa (TCM); - se la stringa (ESN1) trovata non coincide con lindirizzo in ingresso (A), ma ha una congruenza parziale, si fornisce il riferimento (SP) presente in k-esima posizione nella tabella di mappatura per congruenza parziale(TPM); - se la stringa (ESN1) trovata ha congruenza nulla con l’indirizzo (A), si fornisce direttamente l’informazione ‘congruenza nulla’.
7. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di - comporre tramite l’insieme di tabelle di mappatura per congruenza incompleta (TPM; TML; TMM; TEM) e la tabella di mappatura per congruenza completa (TCM) un insieme di tabelle di mappatura suddivise per lunghezza crescente (TML) - se la stringa (ESN1) trovata tramite ricerca binaria è in posizione k-esima, calcolare una lunghezza comune (J) del prefisso in comune fra lindirizzo in ingresso (A) e la stringa (ESN1) trovata. - restituire il riferimento (SP) presente in k-esima posizione nella j-esima tabella di mappatura suddivisa per lunghezza crescente (TML)
8. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che dette tabelle di mappatura suddivisa per lunghezza crescente (TML) sono in numero pari alla lunghezza massima (LMAX) delle stringhe appartenenti al primo insieme di stringhe numeriche (SN).
9. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricévono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che dette tabelle di mappatura suddivise per lunghezza crescente (TML) sono in numero pari a un numero di differenti lunghezze (NP) assumibili dalle stringhe appartenenti al primo insieme di stringhe numeriche (SN)
10 Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che linsieme di tabelle di mappatura per congruenza incompleta (TPM; TML; TMM; TEM) è costituito da una tabella di mappatura per congruenza massima (TMM) e una tabella di mappatura per congruenza esterna (TEM) e inoltre ad esse è associata una tabella della lunghezza del prefisso (PLT)
11. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta tabella di mappatura per congruenza massima (TMM) contiene nella posizione k-esima il riferimento(SP) al più lungo prefisso utilizzabile per la corrispondente stringa numerica (ESN1) nella tabella di indirizzi estesa(TE), mentre la lunghezza di detto prefisso è memorizzata nella posizione k-esima della tabella della lunghezza del prefisso (PLT), mentre la tabella di mappatura per congruenza esterna (TEM) contiene per ogni stringa (ESN1) nella tabella di indirizzi estesa (TE) in posizione kesima il riferimento (SP) all’intervallo immediatamente più esterno a quello cui si riferisce il riferimento (SP) contenuto nella posizione k-esima della tabella di mappatura per congruenza massima (TMM).
12. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di prevedere un passo di cancellazione di una o più stringhe numeriche dal primo insieme di stringhe numeriche (SN), detto passo di cancellazione essendo accompagnato dalla sola modifica dei riferimenti (SP) contenuti nell’insieme di tabelle di mappatura per congruenza incompleta (TPM; TML; TMM; TEM) e/o nella tabella di mappatura per congruenza completa (TCM).
13. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di prevedere un passo di attivazione o disattivazione di una o più stringhe numeriche dal primo insieme di stringhe numeriche (SN), detto passo di attivazione o disattivazione essendo accompagnato dalla sola modifica dei riferimenti (SP) contenuti nellinsieme di tabelle di mappatura per congruenza incompleta (TPM; TML; TMM; TEM) e/o nella tabella di mappatura per congruenza completa (TCM).
14. Apparato di smistamento, impiegato in reti di telecomunicazioni, che riceve in ingresso pacchetti di informazione, cui sono associati indirizzi in forma di stringhe numeriche, e li smista su una pluralità di uscite, che utilizza un metodo di smistamento di pacchetti di informazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
15. Metodo di smistamento di pacchetti di informazione associati a indirizzi rappresentati tramite stringhe numeriche, in apparati di smistamento, impiegati in reti di telecomunicazioni, che ricevono in ingresso pacchetti di informazione e li smistano su una pluralità di uscite e/o apparato di smistamento di pacchetti di informazione in reti di telecomunicazioni secondo gli insegnamenti della presente descrizione e dei disegni annessi.