KR100734736B1

KR100734736B1 - 데이터 패킷 변환 방법 및 장치와 기록 매체

Info

Publication number: KR100734736B1
Application number: KR1020067006622A
Authority: KR
Inventors: 리차드 유진 앤더슨; 마르크 레이몬드 파우처; 크리스토스 존 조지오; 프란시스 2세 노엘
Original assignee: 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2007-07-03
Also published as: KR20060096012A; EP1673920B1; ATE369004T1; CN1864392A; US20080037568A1; WO2005041523A1; EP1673920A1; DE602004007948T2; US20050078704A1; DE602004007948D1; JP2007508761A; CA2542407A1

Abstract

본 발명은 하나의 네트워크 프로토콜로부터 다른 네트워크로 데이터 패킷을 변환하는 방법에 관한 것이다. 한 세트의 변환 템플릿이 구성된다. 그 다음에 변환 템플릿은 변환 템플릿 캐시로 로딩된다. 변환 라우터에 도달하는 제 1 네트워크로부터의 데이터 패킷에 응답하여, 데이터 패킷의 변환 환경에 따라서 변환 템플릿 캐시 내의 변환 템플릿 세트로부터 적절한 변환 템플릿이 선택된다. 그 다음에, 변환 템플릿 캐시 내의 적절한 변환 템플릿과 함께 제 1 네트워크로부터의 데이터 패킷의 헤더 필드를 판독함으로써 제 2 네트워크로 전송하기 위한 새로운 헤더가 구성된다. 이어서 제 1 네트워크로부터의 데이터 패킷의 데이터 페이로드가 데이터 패킷의 헤더로부터 제거되어 제 2 네트워크의 구성된 헤더에 첨부된다. 마지막으로, 새로 구성된 데이터 패킷이 제 2 네트워크로 전송된다.

Description

데이터 패킷 변환 방법 및 장치와 기록 매체{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSLATING DATA PACKETS FROM ONE NETWORK PROTOCOL TO ANOTHER}

본 발명은 네트워크 통신에 관한 것으로서, 특히 데이터 패킷 전송 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 하나의 네트워크 프로토콜로부터 다른 네트워크 프로토콜로 데이터 패킷을 변환하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

혼합 프로토콜 네트워크 환경에서, 데이터 패킷 정보를 한 프로토콜로부터 다른 프로토콜로 변환하는데 상당한 네트워크 라우터의 전력 처리량이 소비된다. 패킷 변환은 비교적 시간 소모적인 프로세스이다. 네트워크 저장 환경에서, 대체로 높은 시스템 성능을 유지하기 위해 효율적인 방식으로 패킷 변환을 수행하는 것이 중요하다. 이러한 변환을 기재하고 있는 문서로는 예를 들어 WO 03/034670이 있다.

통상적으로 패킷 변환 프로세스를 용이하게 하는 하드웨어 솔루션 및 소프트웨어 솔루션이 있다. 하드웨어 솔루션의 하나로 상태 기계(state machine)로 패킷 헤더를 구성하는 것이 있지만, 이 솔루션에 따르면 네트워크 프로토콜이 변하거나 이동하는 경우에는 유연성이 없다고 하는 문제점이 있다. 다른 하드웨어 솔루션으로는 범용 프로세서(GPP; general purpose processor)로 패킷 헤더를 구성하는 것이 있지만, 이 솔루션에 따르면 프로토콜 변환을 실행하는데 GPP의 긴 시퀀스가 요구된다고 하는 문제점이 있다.

소프트웨어 솔루션에 있어서는, 헤더 또는 프레임을 구성하기 위해 패킷의 헤더 또는 컨텍스트 블록으로부터의 정보가 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 솔루션에 의하면, 각 변환에 대해 재계산이 요구되기 때문에 성능 제약이 있다고 하는 문제가 있다.
WO 01/71524는 다양한 네트워크 프로토콜의 상호접속을 지원하는 캐시 메모리 모듈을 기술하고 있다.

따라서, 상이한 네트워크 프로토콜들 사이에서 데이터 패킷을 변환하는 개선된 방법 및 장치가 요구된다.

본 발명은 청구항 1의 방법, 청구항 6의 장치 및 청구항 11의 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 적용할 수 있는 네트워크 환경의 블록도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 상이한 네트워크 프로토콜들 사이에서 데이터 패킷을 변환하는 장치의 블록도.

도 3a 및 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 변환 템플릿 캐시(translation template cache)의 블록도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 수신한 데이터 패킷을 파이버 채널 프로토콜(Fibre Channel protocol)로 변환하는 것을 용이하게 하는 변환 템플릿의 블록도.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 도 2의 장치를 사용하여 한 프로토콜로부터 다른 프로토콜로 데이터 패킷을 변환하는 방법을 도시한 고수준 논리 순서도.

본 발명 그 자체와, 본 발명의 바람직한 사용 방식, 다른 목적 및 이점은 첨부한 도면과 함께 하기 실시예의 상세한 설명을 참조하면 가장 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예를 적용할 수 있는 네트워크 환경의 블록도가 도시되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 네트워크 환경(10)은 네트워크 (11) 및 네트워크(12)를 포함한다. 네트워크(11) 및 네트워크(12)는 각각 그 자체의 별도의 네트워크 프로토콜을 가질 수 있다. 예를 들면, 네트워크(11)가 이더넷일 수 있고, 네트워크(12)는 파이버 채널일 수 있으며, 또는 네트워크(11)가 파이버 채널이고 네트워크(12)는 인피니밴드(InfiniBand)일 수 있다. 네트워크(11)와 네트워크(12) 사이의 모든 통신은 변환 라우터(15)에 의해 취급된다. 변환 라우 터(15)는 멀티 프로토콜 라우터가 바람직하다. 멀티 프로토콜 라우터로서, 변환 라우터(15)의 각 포트는 특정 네트워크 프로토콜과 관련된다. 예를 들면, 변환 라우터(15)가 세 개의 포트를 가지면, 변환 라우터(15)의 포트 1은 파이버 채널과 관련될 수 있고, 변환 라우터(15)의 포트 2는 TCP/IP와 관련될 수 있으며, 변환 라우터(15)의 포트 3은 인피니밴드와 관련될 수 있다. 따라서, 변환 라우터(15)는 네트워크 패킷이 나오는 입력 포트 번호에 기초하여 네트워크 패킷이 속하는 네트워크 프로토콜의 유형을 인식한다. 마찬가지로 변환 라우터(15)는 네트워크 패킷이 전송되는 출력 포트 번호에 기초하여 네트워크 패킷이 변환되는 네트워크 프로토콜의 유형을 인식한다.

네트워크 환경(10)과 같은 네트워크 환경 내에서는, 처리할 필요가 없는 다수의 데이터 패킷으로 인해 처리 오버헤드가 비교적 높을 수 있다. 그러나, 네트워크 환경 내에서는, 또한 전술한 문제를 경감하는데 이용될 수 있는 한 쌍의 피처가 존재한다. 첫째는, 사용 중인 수많은 네트워크 프로토콜이 있다 하더라도, 상이한 네트워크 프로토콜의 총 수가 비교적 적고 각 네트워크 프로토콜의 사양(specifics)이 다양한 정책 표준에 의해 잘 정의되어 있다. 둘째로는, 대부분의 네트워크 프로토콜이 네트워크 소스 및 수신지 어드레스, 패킷 타입 등과 같은 패킷 기술 정보를 포함하는 패킷 내의 페이로드 앞의 헤더 구성을 사용한다.

도 2에는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 하나의 네트워크 프로토콜로부터 다른 네트워크 프로토콜로 데이터 패킷을 변환하는 장치의 블록도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 장치(20)는 변환 템플릿 캐시(21) 및 변환 엔진(22)을 포함한다. 변환 엔진(22)은 범용 프로세서(25)에 결합되고, 범용 프로세서(25)는 인스트럭션 캐시(23), 데이터 캐시(24) 및 시스템 메모리(26)에 결합된다. 장치(20)는 도 1의 변환 라우터(15)와 같은 변환 라우터 내에 위치하는 것이 바람직하다. 변환 템플릿 캐시(21)는 하나의 네트워크 프로토콜로부터 다른 네트워크 프로토콜로 데이터 패킷의 변환을 용이하게 하는 변환 템플릿을 포함한다. 기본적으로, 변환 템플릿 캐시(21) 내의 각각의 변환 템플릿은 변환 라우터에 의해 지원되는 고유 네트워크 프로토콜을 나타낸다. 변환 템플릿을 사용하면, 범용 프로세서(25)를 사용하는 것에 비해 네트워크 프로토콜 변환을 수행하는데 훨씬 더 적은 인스트럭션이 요구된다.

변환 엔진(22)은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합으로서 구현될 수도 있으며, 패킷 헤더 내에 프로토콜 변환을 위한 정보를 조작하는데 필요한 동작을 실행할 수 있다. 변환 템플릿 캐시(21)는 하나 이상의 로킹된 캐시 라인 또는 변환 엔진(22)에 액세스가능한 사설 메모리로서 전용 온칩 메모리 내에 구현될 수 있다.

도 3a에는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 변환 템플릿 캐시(21)의 블록도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 변환 템플릿 캐시(21)는 다수의 엔트리를 포함하며, 각 엔트리는 도 1의 변환 라우터(15)와 같은 변환 라우터에 의해 지원되는 네트워크 프로토콜과 관련된 변환 템플릿을 포함한다. 각 변환 템플릿은 64 바이트 폭이 바람직한데, 이것은 다양한 네트워크 프로토콜의 데이터 패킷의 헤더를 포함하기에 충분한 길이이다.

변환 템플릿은 각 프로토콜 변환에 요구된다. 예를 들어, 프로토콜 A 및 프로토콜 B를 각각 포함하는 네트워크 A 및 네트워크 B를 고려하자. 네트워크로부터 수신된 데이터 패킷으로부터 네트워크 B 내에서의 전송에 적합한 데이터 패킷을 생성하기 위해 하나의 변환 템플릿이 요구된다. 네트워크 B로부터 수신된 패킷으로부터 네트워크 A 내에서의 전송에 적합한 데이터 패킷을 생성하기 위해 다른 변환 템플릿이 요구된다. 만약 지원할 필요가 있는 네트워크 프로토콜 C를 갖는 제 3 네트워크 C가 있으면, 네 개의 추가 변환 템플릿이 구축되어 변환 템플릿 캐시로 로딩되어야 한다. 기본적으로는, 네트워크 A와 네트워크 C 사이의 프로토콜 변환을 위해 두 개의 변환 템플릿이 요구되고, 네트워크 B와 네트워크 C 사이의 변환을 위해 두 개의 변환 템플릿이 요구된다.

도 3b에는 각각의 네트워크 프로토콜과 관련된 다섯 개의 상이한 변환 템플릿이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 엔트리 1은 파이버 채널 프레임 유형 #1을 위한 변환 템플릿이고, 엔트리 2는 파이버 채널 프레임 유형 #2을 위한 변환 템플릿이고, 엔트리 3은 인피니밴드 로컬 라우팅을 위한 변환 템플릿이고, 엔트리 4는 인피니밴드 글로벌 라우팅을 위한 변환 템플릿이고, 엔트리 5는 TCP/IP를 위한 변환 템플릿이다.

변환 템플릿의 세부사항은 예를 들어 설명한다. 전형적인 파이버 채널 프레임 헤더의 제어 및 정보 비트는 다음을 포함한다.

D_ID : 수신지 식별자(ID)

S_ID : 소스 ID

TYPE : 프레임 컨텐츠의 프로토콜(예를 들면, 0000 1000 = SCSI FCP)

F_CTL : 흐름 제어

SEQ_ID : 시퀀스 ID

DF_CTL : 데이터 필드 제어

SEQ_CNT : 시퀀스 카운트

OX_ID : 발신자 교환 ID

R : 응답자 교환 ID

파라미터 : 링크 제어 프레임에 특유한 반송 정보

따라서, 수신된 데이터 패킷을 파이버 채널 프로토콜로 변환하는 것을 용이하게 하는 변환 템플릿은 전부는 아니더라도 대부분의 전술한 제어 및 정보 비트를 포함해야 한다. 도 4를 참조하면, 도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 수신된 데이터 패킷을 파이버 채널 프로토콜로 변환하는 것을 용이하게 하는 변환 템플릿의 블록도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 변환 템플릿(40)은 수신지 ID 필드(41), 소스 ID 필드(42), 유형 필드(43), 흐름 제어 필드(44), 시퀀스 ID 필드(45), 데이터 제어 필드(46), 시퀀스 카운트 필드(47), 발신자 교환 ID 필드(48) 및 응답자 교환 ID 필드(49)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 변환 템플릿(40) 내의 필드는 파이버 채널 프레임 헤더 내의 필드에 대응한다.

도 5에는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 도 2의 장치(20)를 사용하여 하나의 프로토콜로부터 다른 프로토콜로 데이터 패킷을 변환하는 방법의 고수준 논리 순서도가 도시되어 있다. 블록(50)에서 시작하여, 블록(51)에 도시된 바와 같 이 변환 템플릿 그룹이 구성되고 변환 템플릿이 변환 템플릿 캐시로 로딩된다. 도 4의 변환 템플릿과 같은 변환 템플릿은 바람직하게는 시스템의 최초 구성 동안 구성되고, 변환 템플릿이 변환 템플릿 캐시로 로딩된다. 또는, 변환 템플릿은 변환 템플릿 캐시로 로딩될 때 "온더플라이(on-the-fly)"로 구성될 수 있다.

그 다음에, 블록(52)에 도시된 바와 같이, 교환 속성이 도 1의 변환 라우터와 가튼 변환 라우터에 의해 식별된다. 이 때, 네트워크 프로토콜이 일반적으로 변환 엔진 구성의 일부로서 식별되고, 변환 템플릿은 이용가능한 것으로 확인된다. 전술한 바와 같이, 멀티 프로토콜 변환 라우터는 네트워크 패킷이 나오는 입력 포트 번호에 기초하여 네트워크 패킷이 속하는 네트워크 프로토콜의 유형을 식별할 수 있으며, 또한 네트워크 패킷이 전송되는 출력 포트 번호에 기초하여 네트워크 패킷이 변환되는 네트워크 프로토콜의 유형을 식별할 수 있다.

블록(53)에 도시된 바와 같이, 각각의 데이터 패킷이 변환 라우터에 도달할 때, 변환 엔진에 의해 데이터 패킷의 변환 환경(translation context)에 따라서 변환 템플릿 캐시로부터 적절한 변환 템플릿이 선택된다.

블록(54)에 도시된 바와 같이, 제 1 네트워크로부터의 데이터 패킷으로부터 적절한 헤더 필더가 변환 템플릿 캐시 내의 적절한 변환 템플릿과 함께 변환 엔진에 의해 판독되고 사용되어, 제 2 네트워크로의 변환을 위해 새로운 헤더를 생성한다.

블록(55)에 도시된 바와 같이, 제 1 네트워크로부터의 데이터 패킷의 데이터 페이로드는 데이터 패킷의 헤더로부터 제거되고, 그 후에 제 2 네트워크용으로 최 근에 구성된 헤더에 첨부된다. 그 다음에 제 2 데이터용의 데이터 패킷은 네트워크 라우터의 로컬 메모리에 배치된다.

제 2 네트워크용의 데이터 패킷은 그 후에 네트워크 라우터 내의 로컬 메모리로부터 빠져나간다. 블록(56)에 도시된 바와 같이, 이것은 일반적으로 DMA(direct memory access) 또는 범용 프로세서에 의해 이루어진다. 제 2 네트워크용 데이터 패킷은 제 2 네트워크로 송신된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 상이한 네트워크 프로토콜들 사이에서 데이터 패킷을 변환하는 개선된 방법 및 장치를 제공한다. 제어 블록은 하나의 프로토콜 영역으로부터 다른 프로토콜 영역으로의 변환을 용이하게 하기 위해 시스템 메모리 내에 형성된다. 이들은 변환 프로세스의 일부로서 반복적으로 액세스되어야 한다. 본 발명에 의하면, 제어 블록은 다수의 데이터 패킷을 통해 반복 사용을 용이하게 하는 방식으로 칩 상에 저장된다. 또한, 온칩 저장은 하나의 프로토콜 포맷 또는 다른 프로토콜 포맷에 구속되지 않는다. 이런 방식으로, 패킷들은 파이버 채널, 이더넷 및 인피니밴드와 같은 프로토콜을 통해 변환될 수도 있다.

이상 본 발명을 완전히 기능한는 변환 라우터에 대해 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 메커니즘이 다양한 형태의 프로그램 제품으로서 배포될 수 있으며, 본 발명이 이러한 배포를 실제로 수행하는데 이용되는 특정 유형의 신호 전달 매체에 관계없이 동등하게 적용된다는 점을 알 수 있을 것이다. 신호 전달 매체의 예로는 플로피 디스크 또는 CD ROM과 같은 기록가능형 매체와 아날로그 또는 디지털 통신 링크와 같은 전송형 매체 등이 있다.

Claims

하나의 네트워크 프로토콜로부터 다른 네트워크 프로토콜로 데이터 패킷을 변환하는 방법에 있어서,

복수의 변환 템플릿을 구성하는 단계(51) -각각의 변환 템플릿(40)은 하나의 특정 네트워크 프로토콜로부터 다른 특정 네트워크 프로토콜로 변환하는데 전용으로 사용됨- 와,

상기 복수의 변환 템플릿을 변환 템플릿 캐시로 로딩하는 단계와,

변환 라우터에 도달하는 제 1 네트워크로부터의 데이터 패킷에 응답하여, 상기 데이터 패킷의 변환 환경(translation context)에 따라서 상기 변환 템플릿 캐시로부터의 상기 복수의 변환 템플릿 중 적절한 하나를 선택하는 단계(53)와,

상기 변환 템플릿 캐시 내의 상기 복수의 변환 템플릿 중 적절한 하나와 함께 상기 제 1 네트워크로부터의 상기 데이터 패킷의 헤더 필드를 판독함으로써 제 2 네트워크로의 전송을 위한 새로운 헤더를 생성하는 단계와,

상기 제 1 네트워크로부터의 상기 데이터 패킷의 헤더로부터 상기 제 1 네트워크로부터의 상기 데이터 패킷의 데이터 페이로드를 제거하는 단계와,

상기 데이터 패킷의 상기 데이터 페이로드를 상기 제 2 네트워크에 대해 생성된 헤더에 첨부하는 단계(55)와,

상기 데이터 패킷을 상기 제 2 네트워크로 전송하는 단계(56)를 포함하는

데이터 패킷 변환 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 변환 템플릿은 파이버 채널용 변환 템플릿과, 이더넷용 변환 템플릿과, 인피니밴드(InfiniBand)용 변환 템플릿을 포함하는

데이터 패킷 변환 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 변환 템플릿 캐시는 전용 온칩 메모리인

데이터 패킷 변환 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 선택 단계는 상기 데이터 패킷이 나오는 입력 포트 번호에 따라서 상기 변환 템플릿 캐시로부터 상기 복수의 변환 템플릿 중 적절한 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는

데이터 패킷 변환 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 새로운 헤더를 생성하는 단계는 상기 데이터 패킷이 전송되는 출력 포트 번호에 따라서 제 2 네트워크로의 전송을 위한 새로운 헤더를 생성하는 단계를 더 포함하는

데이터 패킷 변환 방법.
하나의 네트워크 프로토콜로부터 다른 네트워크 프로토콜로 데이터 패킷을 변환하는 장치에 있어서,

복수의 변환 템플릿 -각각의 변환 템플릿(40)은 하나의 특정 네트워크 프로토콜로부터 다른 특정 네트워크 프로토콜로 변환하는데 전용으로 사용됨- 을 구성하는 수단과,

상기 복수의 변환 템플릿을 변환 템플릿 캐시로 로딩하는 수단과,

변환 라우터에 도달하는 제 1 네트워크로부터의 데이터 패킷에 응답하여, 상기 데이터 패킷의 변환 환경에 따라서 상기 변환 템플릿 캐시로부터 적절한 변환 템플릿을 선택하는 수단과,

상기 변환 템플릿 캐시 내의 상기 적절한 변환 템플릿과 함께 상기 제 1 네트워크로부터의 상기 데이터 패킷의 헤더 필드를 판독함으로써 제 2 네트워크로의 전송을 위한 새로운 헤더를 생성하는 수단과,

상기 제 1 네트워크로부터의 상기 데이터 패킷의 헤더로부터 상기 제 1 네트워크로부터의 상기 데이터 패킷의 데이터 페이로드를 제거하는 수단과,

상기 데이터 패킷의 상기 데이터 페이로드를 상기 제 2 네트워크에 대해 생성된 헤더에 첨부하는 수단과,

상기 데이터 패킷을 상기 제 2 네트워크로 전송하는 수단을 포함하는

데이터 패킷 변환 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 복수의 변환 템플릿은 파이버 채널용 변환 템플릿과, 이더넷용 변환 템플릿과, 인피니밴드(InfiniBand)용 변환 템플릿을 포함하는

데이터 패킷 변환 장치.
청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 6 항에 있어서,

상기 변환 템플릿 캐시는 전용 온칩 메모리인

데이터 패킷 변환 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 선택 수단은 상기 데이터 패킷이 나오는 입력 포트 번호에 따라서 상기 변환 템플릿 캐시로부터 상기 복수의 변환 템플릿 중 적절한 하나를 선택하는 수단을 더 포함하는

데이터 패킷 변환 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 새로운 헤더를 생성하는 수단은 상기 데이터 패킷이 전송되는 출력 포트 번호에 따라서 제 2 네트워크로의 전송을 위한 새로운 헤더를 생성하는 수단을 더 포함하는

데이터 패킷 변환 장치.
제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 각 단계를 수행하는 프로그램이 수록되어 있는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.