KR20010058233A - Gigabit Ethernet Architecture Including of Layer 3 Forwarding Engine with 2-Way Path - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A structure of a giga-bit Ethernet having a three-layer forwarding engine with a two-way type is provided to guarantee a bandwidth of giga-bit speed, by putting a forwarding engine between a MAC(Media Access Controller) layer protocol and a FIFO register, in order to directly route a packet inputted to a MAC and forward the packet to the FIFO register. CONSTITUTION: A physical coding sub-layer(21) processes a line coding operation. A giga-bit Ethernet MAC part(22) generates and detects MAC protocol data. A three-layer IP(Internet Protocol) forwarding engine part(23) detects and forwards a three-layer IP. A processor(25) processes messages such as ICMP(Internet Control Message Protocol) and an ARP(Address Resolution Protocol). A MAC FIFO control logic part(24) stores a protocol message by arbitrating priority of a high-speed path. A clock and test connection part(27) supplies a system clock. A processor connection part(26) includes a register a counter which manage network information, and makes connection to a processor.

Description

이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조 {Gigabit Ethernet Architecture Including of Layer 3 Forwarding Engine with 2-Way Path}Gigabit Ethernet Architecture Including of Layer 3 Forwarding Engine with 2-Way Path}

본 발명은 네트워크기술에서 이더넷 기반의 패킷 포워딩에 관한 것으로 특히, 기가비트 속도의 트래픽을 만족하는 빠른 3계층 포워딩을 구현하기 위해 3계층 포워딩 엔진을 기가비트 이더넷 매체 제어기(Media Access Controller; 이하, MAC라 칭함) 내부에 실장함으로써 지연 및 처리시간을 최대한 없애고 이중 경로(2-way path) 방식의 효율적인 3계층 포워딩 엔진 구조를 사용하여 메시지 트래픽의 분산처리를 통한 기가비트 속도의 밴드폭을 보장하도록 하는 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조에 관한 것이다.The present invention relates to Ethernet-based packet forwarding in network technology. In particular, a three-layer forwarding engine is referred to as a gigabit Ethernet media controller (MAC) to implement fast three-layer forwarding that satisfies gigabit-speed traffic. Dual path method that guarantees gigabit speed bandwidth through distributed processing of message traffic using efficient 3-layer forwarding engine structure of 2-way path by eliminating delay and processing time by installing inside A gigabit Ethernet architecture with a three-layer forwarding engine is provided.

최근 급격한 증가 추세에 있는 복잡하면서도 다양한 데스크탑 컴퓨팅 어플리케이션들간의 통신은 주로 LAN(Local Area Network)에 의존하고 있으며, 인터넷과 인트라넷의 활성화와 함께 트래픽 량의 증가에 기인한 신호 대역폭의 증가가 요구 되고 있으나, 기존에 공유매체를 기반으로 연결된 LAN망에서는 과잉(Congestion) 문제를 해결할 수 없으므로 특정 대역폭을 제공하는 장점을 가진 스위치 형태의 장치로 발전하였다.Communication between complex and diverse desktop computing applications, which are rapidly increasing in recent years, mainly depends on LAN (Local Area Network), and it is required to increase signal bandwidth due to the increase of traffic volume with the activation of internet and intranet. In the LAN network, which is connected based on a shared medium, the congestion problem cannot be solved. Therefore, it has developed into a switch type device having an advantage of providing a specific bandwidth.

또한, 스위치 형태의 장치 역시 100Mbps의 대역폭을 가진 고속 이더넷을 이용한 네트워크 기술로 발전되었다.In addition, switch-type devices have also been developed into a network technology using Fast Ethernet with a bandwidth of 100 Mbps.

그러나, 서버 또는 데스크탑간의 100Base-T 기술을 이용한 네트워킹 기술이 보편화됨에 따라 백본과 서버 레벨에서는 이 보다도 더 고속의 네트워크 기술이 요구되었고 1.25Gbps의 대역폭을 제공하는 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)시스템이 개발되었다.However, as networking technology using 100Base-T technology between servers or desktops has become commonplace, higher speed network technology is required at the backbone and server levels, and a Gigabit Ethernet system has been developed that provides 1.25Gbps of bandwidth. .

서브네트간 트래픽의 증가는 또한 기가비트 이더넷 시스템에서의 브리지 및 라우터 기능의 성능 향상을 필수적으로 요구하게 된다.Increasing traffic between subnets also necessitates performance improvements in bridge and router functionality in Gigabit Ethernet systems.

따라서, 현재 기가비트 이더넷과 라우터기술의 많은 개선된 발명이 제시되었고 이런 컴포넌트들의 조합으로 기가비트 이더넷 기반의 라우터 성능이 향상되었으나, 빠른 컴포넌트들의 조합으로도 MAC과 포워딩 엔진 컴포넌트 접속으로 인한 대기시간 또는 처리 지연 요인(Latency)을 해소하기는 어렵다는 문제점이 발생되었다.Thus, many improved inventions of Gigabit Ethernet and router technology have been proposed and the combination of these components improves the performance of routers based on Gigabit Ethernet. However, the combination of fast components can cause latency or processing delay due to MAC and forwarding engine component connection. There is a problem that it is difficult to solve the factor (Latency).

상술한 문제점을 첨부한 도 1을 참조하여 살펴보면, 첨부한 도 1은 일반적으로 많이 구성하고 있는 기존 이더넷 기반의 라우터 구조 예시도이다.Referring to FIG. 1 attached to the above-mentioned problem, FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a conventional Ethernet-based router structure that is generally configured.

전체 구성으로 볼 때 이더넷의 MAC(11)를 통해 들어오는 패킷 스트림 데이터(17)를 수신버퍼(12)에 저장하고 인터럽트등의 방식으로 프로세서(13)에게 통보하면 상기 프로세서(13)는 수신 버퍼를 통해 패킷 포워딩부(15)의 메모리(152)로 패킷 프레임을 저장한다.In the overall configuration, when the packet stream data 17 received through the MAC 11 of the Ethernet is stored in the receiving buffer 12 and notified to the processor 13 by an interrupt or the like, the processor 13 opens the receiving buffer. The packet frame is stored in the memory 152 of the packet forwarding unit 15.

상기 프로세서(13)는 패킷 포워딩부(15)의 메모리(152)를 액세스하여 IP 헤더에서 읽어낸 목적지 어드레스를 룩업처리부(16)에 보내어 룩업제어기(161)에 의한 룩업테이블 메모리(162)검색 작업에 들어가도록 한다. 이때, 상기 프로세서(13)의 인접한 곳에 캐쉬메모리(14)를 두어 한번의 히트(Hit)에 의한 룩업 검색시간의 단축을 기한다.The processor 13 accesses the memory 152 of the packet forwarding unit 15 and sends a destination address read from the IP header to the lookup processing unit 16 to search the lookup table memory 162 by the lookup controller 161. Get in At this time, the cache memory 14 is placed adjacent to the processor 13 to shorten the lookup search time by one hit.

이후, 룩업과정이 완료되면 상기 프로세서(13)는 그 결과인 넥스트 홉(Next HOP) 및 포트 정보를 라우팅 제어기(151)에 넘겨 패킷저장 메모리(152)에 있는 패킷 데이터를 수정하도록 한다.Thereafter, when the lookup process is completed, the processor 13 passes the resulting next hop and port information to the routing controller 151 to modify the packet data in the packet storage memory 152.

이때의 수정 정보로는 넥스트 홉(Next HOP) 변경, TTL(Time to Live)의 감소, 체크섬 재계산등이 있으며, 상기 라우팅 제어기(151)는 라우팅 처리가 끝난 패킷을 포워딩용 버퍼(153)에 실어 그 패킷이 포워딩 되도록 한다.At this time, the modified information includes Next HOP change, TTL (Time to Live) reduction, checksum recalculation, and the like. The routing controller 151 forwards the processed packet to the forwarding buffer 153. To allow the packet to be forwarded.

이때, 상술한 바와 같이 동작하는 종래 기가비트 이더넷 기반의 라우터에서는 입력되는 비트단위 데이터의 라인 속도가 1.25Gbps인데, 종래에는 각 구성요소들이 분리된 상태의 이더넷과 포워딩 엔진 컴포넌트들을 필요시에 서로 접속하여 빠른 프로세서가 MAC(11)로부터 출력 패킷을 읽어 다른 메모리에 패킷을 저장해 놓고 3계층 라우팅 및 포워딩 처리를 하거나 MAC계층 내부의 FIFO로 부터 시스템 FIFO로 패킷을 읽어내어 포워딩 엔진의 입력으로 사용하였다.In this case, the conventional gigabit Ethernet-based router operating as described above has a line speed of 1.25 Gbps of input bit unit data. In the related art, the Ethernet and forwarding engine components having their respective components separated from each other are connected to each other when necessary. The fast processor reads the output packet from the MAC 11, stores the packet in another memory, performs the third layer routing and forwarding process, or reads the packet from the FIFO inside the MAC layer to the system FIFO and uses it as an input of the forwarding engine.

따라서, MAC과 포워딩 엔진간의 이러한 포워딩 패킷의 처리가 프로세서에 의한 메모리 액세스 시간이나 복사시간 또는 패킷의 분리 및 결합등에 따른 지연시간등에 의해 외부의 빠른 포워딩 엔진 컴포넌트를 적용에도 기가비트 와이어 속도의 포워딩 구현에 어려움이 있다는 것이다.Therefore, the processing of these forwarding packets between the MAC and the forwarding engine may result in a gigabit wire-speed forwarding implementation even when an external fast forwarding engine component is applied due to memory access time, copy time, or delay time due to packet separation and combining. There is difficulty.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 포워딩 엔진들이 이더넷의 MAC 내부의 FIFO(First In First Out)로부터 나오는 출력 패킷이나 외부 프로세서가 MAC으로부터 외부 메모리에 저장한 패킷을 읽어서 IP(Internet Protocol) 헤더 분류 및 룩업에 의한 포워딩 처리를 하는 기존의 방식과 달리, 기가비트 이더넷 MAC 계층 프로토콜과 MAC의 FIFO사이에 포워딩 엔진을 두어 MAC으로 들어온 패킷을 직접 3계층 라우팅을 하고 이를 MAC의 FIFO에 포워딩 하도록 하여 메시지 트래픽의 분산처리를 통한 기가비트 속도의 밴드폭을 보장하도록 하는 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is that the forwarding engine reads an output packet from FIFO (First In First Out) inside the MAC of Ethernet or a packet stored in the external memory by the external processor from the MAC to the IP (Internet). Protocol) Unlike the existing method of forwarding processing based on header classification and lookup, a forwarding engine is installed between the Gigabit Ethernet MAC layer protocol and the MAC FIFO to directly route Layer 3 packets to the MAC and forward them to the MAC FIFO. It is to provide a gigabit Ethernet structure having a dual-path three-layer forwarding engine to ensure the bandwidth of the gigabit speed through the distributed processing of message traffic.

도 1은 일반적인 기존 이더넷과 3계층 포워딩 엔진 구조 예시도1 is a view illustrating the structure of a conventional conventional Ethernet and three-layer forwarding engine

도 2는 본 발명에 따른 이중 경로(2-way path) 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조 예시도2 is a diagram illustrating a gigabit Ethernet structure having a three-layer forwarding engine of a 2-way path type according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 기가비트 포워딩 속도를 보장하는 이중 경로(2-way path) 방식의 포워딩 엔진 구조 예시도3 is a diagram illustrating a structure of a 2-way forwarding engine for ensuring a gigabit forwarding speed according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 수신부 데이터 흐름도4 is a flowchart of a receiver data according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 송신부 데이터 흐름도5 is a flowchart of a transmitter data according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진 구성 방법의 특징은, 기가비트 이더넷 시스템에서 있어서, 수신되는 소정 속도의 32비트로 들어오는 MAC 데이터 스트림을 받아 패킷 분류, 룩업제어, 패킷 전달을 하는 고속경로와 정상 포워딩이 아닌 데이터 스트림을 받아 프로세서에 의해 패킷 처리 및 전달을 하는 저속 경로로 분류하는 제 1과정과; IP 헤더에 의한 패킷 분류 및 룩업 정보를 통해 정상 포워딩을 고속경로로 전달하는 제 2과정; 및 IP 헤더에 의한 패킷 분류 및 룩업 정보를 통해 프로세서에 의해 예외 프로토콜, ICMP, ARP등의 메시지는 저속 경로통해 처리하는 제 3과정을 포함하여 3계층 IP 라우팅 및 포워딩 메시지의 트래픽을 분산시킨 데 있다.In order to achieve the above object, a dual path type forwarding engine configuration method according to the present invention is characterized in that, in a Gigabit Ethernet system, receiving MAC data streams received at a predetermined rate of 32 bits and receiving packet classification, lookup control, and packets. A first step of receiving a fast path for forwarding and a low speed path for packet processing and forwarding by a processor by receiving a data stream other than normal forwarding; Transmitting a normal forwarding through a fast path through packet classification and lookup information by an IP header; And a third process of processing an exception protocol, ICMP, ARP, etc. through a slow path by the processor through packet classification and lookup information based on the IP header, to distribute traffic of three-layer IP routing and forwarding messages. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷의 구성 방법의 특징은, 수신되는 소정 속도의 32비트로 들어오는 MAC 데이터 스트림을 받아 패킷 분류, 룩업제어, 패킷 전달을 하는 고속경로와 정상 포워딩이 아닌 데이터 스트림을 받아 프로세서에 의해 패킷 처리 및 전달을 하는 저속 경로를 구비하고; 링크의 특정 주파수 대역의 광신호를 변환한 특정 속도의 소정비트 전기적 신호와 접속하여 8비트 혹은 10비트 라인 코딩(인코딩/디코딩)을 처리하는 제 1과정과; 상기 제 1과정을 통해 처리되어진 특정 속도의 8비트 데이터와 접속하여 매체 제어용 프로토콜 데이더를 생성 및 검출하는 제 2과정과; 상기 제 2과정을 통해 생성된 소정 속도의 32비트 데이터와 접속하여 3계층 IP 검색 및 포워딩 처리를 하는 제 3과정과; 상기 제 3과정을 통해 처리되어진 데이터에서 예외 프로토콜이나 인터넷 제어 메시지 프로토콜 및 어드레스 리솔루션 프로토콜등의 메시지를 처리하는 제 4과정; 및 상기 3과정과 제 4과정을 통해 처리되어진 데이터중 특정 데이터를 기 설정되어 있는 고속경로와 저속경로중 고속 경로 우선 순위의 중재 처리에 의해 프로토콜 메시지를 저장하는 데 5과정을 포함하는 데 있다.A feature of the configuration method of Gigabit Ethernet having a dual-path three-layer forwarding engine according to the present invention for achieving the above object is that receives a MAC data stream received at a predetermined rate of 32 bits, packet classification, lookup control, packet forwarding A low-speed path for receiving a data stream other than the normal forwarding and normal forwarding, and for processing and forwarding the packet by a processor; A first step of processing 8-bit or 10-bit line coding (encoding / decoding) by connecting a predetermined bit electrical signal of a specific speed obtained by converting an optical signal of a specific frequency band of a link; A second step of generating and detecting a protocol control medium data by accessing 8-bit data of a specific speed processed through the first step; A third process of accessing 32-bit data having a predetermined rate generated through the second process to perform a three-layer IP search and forwarding process; A fourth process of processing a message such as an exception protocol, an internet control message protocol, an address resolution protocol, or the like from the data processed through the third process; And storing a protocol message by arbitration processing of a predetermined high speed path and a high speed path among predetermined data among data processed through the third process and the fourth process.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진 구조의 특징은, MAC 제어기로부터 31.25MHz 속도의 32비트로 들어오는 MAC데이터 스트림을 받아 패킷 분류, 룩업제어, 패킷 전달을 하는 고속경로와 정상 포워딩이 아닌 데이터 스트림을 받아 프로세서에 의해 패킷 처리 및 전달을 하는 저속 경로로 분류되고; 각 경로들로부터 출력되는 데이터를 중재하여 모으고 스위치 패브릭으로 출력시키는 MAC FIFO와; 상기 MAC 제어기로부터 수신된 데이터 스트림에서 IP 헤더를 검색하여 패킷 유효상태를 체크하고 진로를 결정하며 유효한 패킷이라고 판단되는 경우 목적지 IP 어드레스를 룩업제어기에 보내어 룩업 테이블을 검색하는 패킷 분류기와; 실시간의 룩업을 통해 정상 포워딩 메시지와 로컬 처리 메시지를 분류하게 되는데 정상 포워딩인 경우 룩업결과에 의해 패킷 가공을 하고 출력 포트정보나 패킷 정보를 담은 헤더를 붙여 상기 MAC FIFO측으로 출력하는 패킷 전달기를 포함하여, 상기 패킷 분류기에서 에러 처리된 메시지나 룩업과정에서 로컬 처리로 분류된 메시지는 MAC FIFO를 통해 저속 경로로 보내져 프로세서에 의해 메시지 가공처리를 하게 되는 데 있다.A feature of the dual-path three-layer forwarding engine structure according to the present invention for achieving the above object is a fast path for receiving MAC data streams from the MAC controller at 32 bits of 31.25 MHz and performing packet classification, lookup control, and packet forwarding. And a slow path that receives a data stream other than normal forwarding and processes and forwards the packet by a processor; A MAC FIFO for arbitrating, collecting data output from each path and outputting the data to the switch fabric; A packet classifier for searching an IP header in the data stream received from the MAC controller to check packet validity, determine a course, and send a destination IP address to a lookup controller to search a lookup table if it is determined to be a valid packet; The normal forwarding message and the local processing message are classified through real-time lookup. In the case of normal forwarding, packet forwarding is performed according to the lookup result, and the packet forwarder outputs the MAC to the MAC FIFO by attaching a header containing the output port information or packet information. In this case, an error processed message in the packet classifier or a message classified as local processing in a lookup process is sent to a low speed path through a MAC FIFO to be processed by a processor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩엔진 구조의 부가적인 특징은, 상기 패킷 가공은 넥스트 홉(Next Hop) 어드레스 교체, 패킷의 TTL감소, 체크섬 바이트의 재계산등등을 수행하는 데 있다.An additional feature of the dual-path three-layer forwarding engine structure according to the present invention for achieving the above object is that the packet processing includes the next hop address replacement, packet TTL reduction, checksum byte recalculation, and the like. To do it.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조의 특징은, 링크의 1.25Gbps의 광신호를 변환한 125MHz 속도의 10비트 전기적 신호와 접속하여 규정안 8B10B 라인 코딩(인코딩/디코딩)을 처리하는 물리적 코딩 부계층 수단과; 상기 물리적 코딩 부계층 수단에서의 처리되어진 125MHz 속도의 8비트 데이터와 접속하여 매체 제어용 프로토콜 데이더를 생성 및 검출하는 기가비트 이더넷 매체 제어기와; 상기 기가비트 이더넷 매체 제어기의 31.25MHz속도의 32비트 데이터와 접속하여 3계층 IP 검색 및 포워딩 처리를 하는 고속 경로의 3계층 IP 포워딩 엔진 수단과; 상기 3계층 IP 포워딩 엔진 수단과 접속하여 예외 프로토콜이나 인터넷 제어 메시지 프로토콜 및 어드레스 리솔루션 프로토콜등의 메시지처리를 담당하는 저속 경로의 프로세서 처리 수단; 및 상기 3계층 IP 포워딩 엔진 수단과 프로세서 처리 수단에 각각 접속하여 고속 경로 우선 순위의 중재 처리에 의해 프로토콜 메시지를 저장하는 MAC FIFO 제어로직부를 포함하는 데 있다.A gigabit Ethernet structure having a dual-path three-layer forwarding engine according to the present invention for achieving the above object is connected to a 125MHz speed 10-bit electrical signal converted from the optical signal of 1.25Gbps of the link line 8B10B Physical coding sublayer means for processing coding (encoding / decoding); A Gigabit Ethernet media controller for generating and detecting protocol data for media control by accessing 8-bit data of 125 MHz speed processed by the physical coding sublayer means; A high-speed three-layer IP forwarding engine means for accessing 32-bit data at 31.25 MHz of the Gigabit Ethernet media controller and performing three-layer IP search and forwarding processing; A low-speed processor processing means connected to said three-layer IP forwarding engine means to handle message processing such as exception protocols, Internet control message protocols, and address resolution protocols; And a MAC FIFO control logic unit for accessing the three-layer IP forwarding engine means and the processor processing means, respectively, and storing protocol messages by arbitration processing of fast path priority.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조의 부가적인 특징은, 시스템에 공급되는 클록 및 시험접속부와; 네트워크 정보관리를 위한 레지스터 및 카운터를 내장하고 프로세서와의 접속기능을 해 주는 프로세서 접속부를 더 포함하는 데 있다.Additional features of a Gigabit Ethernet architecture having a dual path three layer forwarding engine according to the present invention for achieving the above object include: a clock and test connection supplied to the system; The processor further includes a processor connection unit that includes a register and a counter for network information management and provides a connection function with the processor.

우선, 본 발명에서 적용하고자 하는 기술적 사상에 대하여 간략히, 살펴보기로 한다, 본 발명은 기존의 일반적인 구조에서 MAC과 포워딩 엔진간의 접속 대기시간 또는 처리 지연 요인(Latency)을 줄이고 기가비트 대역폭을 보장함으로써 기가비트 이더넷 기반의 라우터 성능을 향상시키고자 하는 것이다.First, the technical concept to be applied in the present invention will be briefly described. The present invention reduces the connection latency or processing latency between the MAC and the forwarding engine and guarantees gigabit bandwidth in the conventional general structure. The purpose is to improve the performance of Ethernet-based routers.

따라서, 포워딩 엔진 구조를 이중 경로(2-way path) 방식의 효율적인 트래픽 분산구조를 갖게 함으로써, 예외 프로토콜이나 ICMP같이 실시간 처리를 필요로 하지않는 패킷들의 트래픽으로부터 정상적인 패킷 포워딩처리가 지연되는 것을 막고 패킷 포워딩이 기가비트 속도로 이루어지게 하기 위한 것이다.Therefore, the forwarding engine structure has a 2-way path efficient traffic distribution structure, preventing normal packet forwarding processing from delaying the traffic of packets that do not require real-time processing such as exception protocol or ICMP. This is to allow forwarding to take place at gigabit speed.

그러므로, 본 발명에서 적용되는 기술적 개념을 간략히 정리하면 MAC프로토콜과 MAC의 FIFO 큐(Queue)사이에 3계층 포워딩 엔진을 탑재하여 MAC 데이터를 직접 액세스하여 3계층(IP) 헤더 분류를 하고 룩업 검색을 한 뒤, 포워딩 메시지에 대해서는 MAC의 FIFO로 포워딩을 시키고 포워딩 메시지가 아닌 예외 프로토콜 또는 ICMP 에러 처리 메시지 등은 내부 프로세서에 의한 메시지 처리로 보낸다는 것이 첫 번째이다.Therefore, to summarize the technical concepts applied in the present invention, a three-layer forwarding engine is installed between the MAC protocol and the FIFO queue of the MAC to directly access MAC data to classify three-layer (IP) headers and perform lookup search. After that, the forwarding message is forwarded to the FIFO of the MAC, and the exception protocol or ICMP error handling message, which is not the forwarding message, is sent to the message processing by the internal processor.

또한, 내부 프로세서에 의해 가공 처리된 메시지는 포워딩 메시지가 없을 때 MAC FIFO로 저장되어 최종 FIFO의 출력은 포워딩 메시지와 예외 프로토콜 메시지가 별도의 시간 지연없이 기가비트 대역폭을 보장하는 속도로 전송이 이루어지게 하는 것이 두 번째이다.In addition, the messages processed by the internal processor are stored as MAC FIFOs when there are no forwarding messages, and the output of the final FIFO ensures that the forwarding messages and exception protocol messages are transmitted at a rate that guarantees gigabit bandwidth without additional time delays. Is the second.

따라서, 이러한 2방향의 진로(포워딩을 위한 빠른 진로와 프로세서를 통한 메시지 처리 과정인 느린 진로)를 구분하여 포워딩 메시지의 빠른 진로가 예외 프로토콜등에 의해 기가비트 속도의 처리에 지장을 주지 않도록 하는 구조를 갖는 것이 목적이라 할 수 있다.Therefore, the two-way path (fast path for forwarding and slow path as a message processing process through the processor) is distinguished so that the fast path of the forwarding message does not interfere with the processing of gigabit speed by an exception protocol or the like. That is the purpose.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조에 대하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a gigabit Ethernet structure having a dual-path three-layer forwarding engine according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도면중 도 2는 본 발명에 따른 이중 경로(2-way path) 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기가비트 포워딩 속도를 보장하는 이중 경로(2-way path) 방식의 포워딩 엔진 구조 예시도이다.2 is a diagram illustrating a gigabit Ethernet structure having a three-layer forwarding engine of a 2-way path type according to the present invention, and FIG. 3 is a dual path guaranteeing a gigabit forwarding speed according to the present invention. Exemplary 2-way path forwarding engine structure.

첨부한 도 2에 도시되어 있는 본 발명에 따른 이중 경로(2-way path) 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조는, 기가비트 이더넷에서 기가비트 속도의 3계층 IP 포워딩 처리를 실현하기 위해, 도 1에 도시되어 있는 기존 이더넷 라우터 시스템의 구조와는 달리, 전체 구성으로 볼 때 링크의1.25Gbps의 광신호를 변환한 125MHz 속도의 10비트 전기적 신호와 접속하여 8B10B의 라인 코딩(인코딩/디코딩)을 처리하는 PCS(Physical Coding Sublayer)부(21)와, 상기 물리층 PCS(21)의 125MHz 속도의 8비트 데이터와 접속하여 MAC 프로토콜 데이더를 생성 및 검출하는 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) MAC부(22)와, 상기 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) MAC부(22)의 31.25MHz속도의 32비트 데이터와 접속하여 3계층 IP 검색 및 포워딩 처리를 하는 고속 path의 3계층 IP 포워딩 엔진부(23), 상기 3계층 IP 포워딩 엔진부(23)와 접속하여 예외 프로토콜이나 ICMP(Internet Control Message Protocol) 및 ARP(Address Resolution Protocol)등의 메시지처리를 담당하는 저속 경로(path)의 프로세서 처리부(25), 및 상기 3계층 IP 포워딩 엔진부(23)와 프로세서 처리부(25)에 각각 접속하여 고속 경로(Path) 우선 순위의 중재 처리에 의해 프로토콜 메시지를 저장하는 MAC FIFO 제어로직부(24)로 구성되며, 그외 시스템에 공급되는 클록 및 시험접속부(27), 네트워크 정보관리를 위한 레지스터 및 카운터를 내장하고 프로세서와의 접속기능을 해 주는 프로세서 접속부(26)등으로 구성되어 있다.In the Gigabit Ethernet structure having a three-layer forwarding engine of a two-way path method according to the present invention shown in FIG. 2, in order to realize a three-layer IP forwarding process of gigabit speed in a gigabit Ethernet, FIG. Unlike the structure of the conventional Ethernet router system shown in Fig. 1, the 8B10B line coding (encoding / decoding) is performed by connecting to a 125MHz 10-bit electrical signal converted from a link's 1.25Gbps optical signal. A Gigabit Ethernet MAC unit 22 for generating and detecting MAC protocol data by connecting to a physical coding sublayer (PCS) unit 21 for processing and 8-bit data at 125 MHz of the physical layer PCS 21. And a three-layer IP forwarding engine 23 of a high-speed path that connects to 32-bit data of 31.25 MHz speed of the Gigabit Ethernet MAC unit 22 and performs three-layer IP search and forwarding. A low-speed processor processor 25 that is connected to the three-layer IP forwarding engine unit 23 and handles messages such as exception protocols, ICMP (Internet Control Message Protocol), and ARP (Address Resolution Protocol); and A MAC FIFO control logic unit 24 is connected to the three-layer IP forwarding engine unit 23 and the processor processing unit 25 to store protocol messages by fast path priority arbitration. And a processor connection section 26 for providing a clock and test connection section 27, a register and a counter for network information management, and a connection function with a processor.

상기 도 2에 도시되어 있는 본 발명에 따른 이중 경로(2-way path) 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조가 종래의 라우터나 이더넷 시스템과 다른 점은 MAC(22)과 MAC의 FIFO제어 로직(24)사이에 고속의 3계층 IP 포워딩 엔진(23)과 예외 프로토콜 처리를 위한 저속의 프로세서 처리부(25)를 두어 두 블록에서 처리된 패킷을 중재에 의해 MAC 수신 FIFO에 저장하는 것이다.The Gigabit Ethernet structure having a 2-way forwarding 3-layer forwarding engine according to the present invention shown in FIG. 2 is different from a conventional router or an Ethernet system. There is a high-speed three-layer IP forwarding engine 23 between the logic 24 and a low-speed processor processor 25 for exception protocol processing to store packets processed in two blocks in the MAC receive FIFO by arbitration.

이렇게 해서 MAC FIFO로부터 출력되는 패킷은 이미 3계층 IP 라우팅 처리된 메시지이므로 별도의 컴포넌트 접속없이 바로 상용의 스위치 패브릭과 접속될 수 있다.In this way, the packet output from the MAC FIFO is already a three-layer IP routed message and can be directly connected to a commercial switch fabric without a separate component connection.

첨부한 도 3은 본 발명에서 제안하는 이중 경로(2-way path) 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조를 구현하기 위해 제안되어진 기가비트 포워딩 속도를 보장하는 효율적인 이중 경로(2-way path) 방식의 포워딩 엔진 구조도이다.FIG. 3 is an efficient two-way path that guarantees the proposed gigabit forwarding speed to implement a gigabit Ethernet structure having a two-way forwarding three-layer forwarding engine proposed in the present invention. Forwarding engine structure diagram.

첨부한 도 3에 도시되어 있는 구성은 크게 MAC 제어기(31)로부터 31.25MHz 속도의 32비트로 들어오는 MAC데이터 스트림을 받아 패킷 분류(321), 룩업제어(322), 패킷 전달(324)을 하는 고속(Fast)경로(32), 정상 포워딩이 아닌데이터 스트림을 받아 프로세서(331)에 의해 패킷 처리 및 전달(332)을 하는 저속(Slow) 경로(33)로 분류되고, 이러한 각 경로들로부터 출력되는 데이터를 중재하여 모으고 스위치 패브릭(35)로 출력시키는 MAC FIFO(34)등으로 구성되어 있다.The configuration shown in FIG. 3 is a high speed method for receiving the MAC data stream from the MAC controller 31 at 32 bits of 31.25 MHz and performing packet classification 321, lookup control 322, and packet forwarding 324. Fast path 32, which is classified as a slow path 33 that receives data streams other than normal forwarding and processes and forwards packets 332 by the processor 331, and outputs data from each of these paths. It is composed of MAC FIFO 34 and the like to arbitrate gather and output to the switch fabric (35).

상기 MAC으로부터 수신된 데이터 스트림은 패킷 분류기(321)에서 IP 헤더를 검색하여 패킷 유효상태를 체크하고 진로(path)를 결정한다. 유효한 패킷인 경우 목적지 IP 어드레스를 룩업제어기(322)에 보내어 룩업 테이블(323)을 검색하게 한다.The data stream received from the MAC retrieves the IP header in the packet classifier 321 to check the packet validity and determine the path. If the packet is valid, the destination IP address is sent to the lookup controller 322 to look up the lookup table 323.

이때 실시간의 룩업을 통해 정상 포워딩 메시지와 로컬 처리 메시지를 분류하게 되는데 정상 포워딩인 경우 룩업결과에 의해 패킷 전달기(324)에서 패킷 가공(Next Hop 어드레스 교체, 패킷의 TTL감소, 체크섬 바이트의 재계산)을 하고 출력 포트정보나 패킷 정보를 담은 헤더를 붙여 MAC FIFO(34)로 전달하게 된다.At this time, normal forwarding message and local processing message are classified through real-time lookup. In case of normal forwarding, packet processing is performed by packet forwarder 324 (Next Hop address replacement, TTL reduction of packet, recalculation of checksum byte) by lookup result. And a header containing the output port information or packet information is attached to the MAC FIFO 34.

상기 패킷 분류기(321)에서 에러 처리된 메시지나 룩업과정(322)에서 로컬 처리로 분류된 메시지는 저속 경로(33)로 보내져 프로세서(331)에 의해 메시지 가공처리(332)를 하게 된다. 이때 고속 경로(32)는 기가비트 속도를 보장하기 위해 모두 하드웨어 처리로 구성한다.The message processed by the packet classifier 321 or the message classified as a local process in the lookup process 322 is sent to the low speed path 33 to be processed by the processor 331 to process the message 332. At this time, the fast path 32 is configured by hardware processing to ensure the gigabit speed.

상기 도 2와 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조에서 데이터의 송수신 과정을 첨부한 도 4와 도 5를 참조하여 살펴보기로 한다.With reference to FIGS. 4 and 5 attached to the transmission and reception of data in a gigabit Ethernet structure having a dual-path three-layer forwarding engine according to the present invention configured as shown in FIG. 2 and FIG. do.

도 4는 본 발명에 따른 수신부 데이터 흐름도를 보인 것이다.4 is a flowchart illustrating a receiver data according to the present invention.

데이터의 흐름을 위한 주요 구성은 출력 수신부 접속(49), MAC FIFO(48), MAC FIFO 중재기(47), 포워딩 엔진부 FIFO(45), MAC 수신부(44), PHY 수신부(43), 및 프로세서 처리부 FIFO(46)로 구성되어 있다.The main components for the flow of data are the output receiver connection 49, MAC FIFO 48, MAC FIFO arbiter 47, forwarding engine FIFO 45, MAC receiver 44, PHY receiver 43, and It consists of a processor processing part FIFO 46.

상술한 각 구성요소들간의 각 데이터 신호의 흐름을 살펴보면, 참조번호 401로 표시되는 버스는 PHY 수신부(43)와 MAC 수신부(44)를 연결하는 데이터 버스로 채널(Channel)로부터 수신된 8비트를 전달하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 PHY 수신부(43)에서는 상기 MAC 수신부(44)측으로 현재 버스의 현재 데이터가 유효상태인 것을 나타내는 참조번호 402로 표시되는 GMII 수신부 제어용 신호를 전달한다.Looking at the flow of each data signal between the above-described components, the bus denoted by reference numeral 401 is a data bus connecting the PHY receiver 43 and the MAC receiver 44 is an 8-bit received from the channel (Channel) It serves to convey. At this time, the PHY receiver 43 transmits the GMII receiver control signal indicated by reference numeral 402 indicating that the current data of the current bus is valid to the MAC receiver 44.

또한, 참조번호 403으로 지칭되는 버스는 상기 MAC 수신부(44)측에서 상기 포워딩 엔진부 FIFO(45)에 쓰여지는 데이터를 전달하는 데이터 버스 라인을 의미하며, 참조번호 404로 표시되는 신호는 상기 포워딩 엔진부 FIFO(45)로 송신되는 데이터 프레임의 제어용 신호이고, 참조번호 405로 표시되는 신호는 상기 포워딩 엔진부 FIFO(45)에서 데이터 프레임을 수신할 준비가 되어 있음을 상기 MAC 수신부(44)측으로 알려주는 신호이다.The bus 403 denotes a data bus line for transferring data written to the forwarding engine unit FIFO 45 at the MAC receiver 44, and the signal 404 is the forwarding. The signal for control of the data frame transmitted to the engine unit FIFO 45, and the signal indicated by reference numeral 405 is to the MAC receiving unit 44 that the forwarding engine unit FIFO 45 is ready to receive the data frame. It is a signal.

또한, 참조번호 406으로 표시되는 버스는 상기 포워딩 엔진부 FIFO(45)의 송신용 데이터 32 비트 버스이고, 참조번호 407로 표시되는 신호는 상기 포워딩 엔진부 FIFO(45)의 데이터 프레임에 대한 제어 신호와 버스 중재 제어 신호로서, 상기 포워딩 엔진부 FIFO(45)와 MAC FIFO 중재기(47)간의 데이터 통신을 위한 신호선들이다.Further, the bus indicated by reference numeral 406 is a 32-bit data bus for transmission of the forwarding engine unit FIFO 45, and the signal indicated by reference numeral 407 denotes a control signal for a data frame of the forwarding engine unit FIFO 45. And bus arbitration control signals, which are signal lines for data communication between the forwarding engine unit FIFO 45 and the MAC FIFO arbiter 47.

이때, 현재 MAC FIFO(48)로 송신 중인 데이터 프레임을 상기 포워딩 엔진부FIFO(45)에서 수신 중일 때, MAC 제어기에서 폐기를 요청하는 신호가 구동 되었다면, 상기 포워딩 엔진부 FIFO(45)에서도 상기 MAC FIFO(48)로 동일한 목적의 제어 신호를 구동하여 상기 MAC FIFO(48)에서 현재 수신중인 데이터 프레임을 폐기시키도록 하여야 하는데 이때 사용되는 신호선은 참조번호 408로 지칭되고 있다.At this time, when the data frame being transmitted to the MAC FIFO 48 is being received by the forwarding engine unit FIFO 45, if a signal for requesting discarding is driven from the MAC controller, the MAC is also forwarded from the forwarding engine unit FIFO 45. The control signal for the same purpose is driven by the FIFO 48 to discard the data frame currently being received by the MAC FIFO 48. The signal line used here is referred to by reference numeral 408. FIG.

또한, 상기 MAC FIFO(48)에서 상기 포워딩 엔진부 FIFO(45)측으로 데이터를 수신받을 준비가 되었다는 신호는 참조번호 409로 표시되는 신호선을 따라 전달한다.Further, a signal indicating that the MAC FIFO 48 is ready to receive data from the forwarding engine unit FIFO 45 is transmitted along a signal line indicated by reference numeral 409.

또한, 상기 MAC FIFO 중재기(47)에는 프로세서 처리부 FIFO(46)과 데이터 연결을 위하여 참조번호 410, 411로 표시되는 신호선들로 연결되고, 상기 프로세서 처리부 FIFO(46)역시 상기 MAC FIFO(48)에서 상기 프로세서 처리부 FIFO(46)측으로 데이터를 수신받을 준비가 되었다는 신호는 참조번호 409로 표시되는 신호선을 따라 전달한다.In addition, the MAC FIFO arbiter 47 is connected with signal lines indicated by reference numerals 410 and 411 for data connection with the processor processing unit FIFO 46, and the processor processing unit FIFO 46 is also the MAC FIFO 48. Signal to the processor processor FIFO 46 is ready to receive the data along the signal line indicated by reference numeral 409.

또한, 상기 MAC FIFO 중재기(47)와 MAC FIFO(48)간에는 포워딩 엔진부의 데이터와 프로세서 처리부 데이터의 중재역활을 수행하는 신호선(412)과, 포워딩 엔진부의 데이터와 프로세서 처리부 데이터의 중재를 위한 제어 신호선(413)으로 연결되어 진다.In addition, between the MAC FIFO arbiter 47 and the MAC FIFO 48, a signal line 412 which performs an arbitration role of data of the forwarding engine unit and data of the processor processing unit, and controls for arbitrating data of the forwarding engine unit and data of the processor processing unit. The signal line 413 is connected.

이때, 상기 MAC FIFO(48)와 출력 수신부 접속(49)과 참조번호 414, 415, 및 416의 신호선들에 의해 연결되며, 출력 접속부 신호들은 모두 31.125MH 클럭에 동기 되어 있다In this case, the MAC FIFO 48 and the output receiver connection 49 and the signal lines 414, 415, and 416 are connected, and the output connection signals are all synchronized to the 31.125MH clock.

도 5는 본 발명의 송신부 데이터 흐름도를 보인 것으로, 송신부 데이터 흐름의 구성은 입력 송신부 접속(51), 패킷 헤더 분리부(52), MAC FIFO(53), 그리고 물리층 송신부 접속(54)으로 구성되어 있다.5 shows a transmitter data flow diagram of the present invention, wherein the transmitter data flow consists of an input transmitter connection 51, a packet header separator 52, a MAC FIFO 53, and a physical layer transmitter connection 54. have.

참조번호 501로 표시되는 신호선은 패킷 헤더 분리부(52)와 MAC FIFO(53)간의 데이터 송신을 위한 버스(32 비트)이며, 502는 입력 데이터의 제어 신호이고, 503은 MAC FIFO(53)의 현재 상태를 입력 송신부 접속(51)에게 알려주는 제어 신호이다.A signal line denoted by reference numeral 501 is a bus (32 bits) for data transmission between the packet header separator 52 and the MAC FIFO 53, 502 is a control signal of input data, and 503 is a signal of the MAC FIFO 53. The control signal informs the input transmitter connection 51 of the current state.

또한, 상기 MAC FIFO(53)와 물리층 송신부 접속(54)간에는 물리층 GMII(Gigabit Media Independent Interface) 전송 데이터 버스(504)와, 물리층 GMII(Gigabit Media Independent Interface) 제어 신호(505) 및 이더넷 제어 신호. 현재의 링크 채널상태(충돌, 캐리어 감지등)를 경고하는 신호(506)으로 연결되어 진다.And a physical layer Gigabit Media Independent Interface (GMII) transmission data bus (504), a physical layer Gigabit Media Independent Interface (GMII) control signal (505), and an Ethernet control signal between the MAC FIFO (53) and the physical layer transmitter connection (54). It is connected to a signal 506 that warns of the current link channel condition (collision, carrier detection, etc.).

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조를 제공하면, MAC 내부에 기가비트 속도의 MAC 프로토콜과 3계층 포워딩을 구현함으로써 기존의 분리된 MAC과 포워딩 엔진 장치가 갖고 있는 시간 지연 요인(Lateny)을 없애고 기가비트 대역폭을 보장하는 속도로 전송이 이루어지게 된다.As described above, when providing a Gigabit Ethernet structure having a dual-path three-layer forwarding engine according to the present invention, the existing separate MAC and forwarding engine device by implementing a gigabit MAC protocol and three-layer forwarding in the MAC The transmission takes place at a rate that eliminates the time delay factor and guarantees gigabit bandwidth.

또한 이러한 2방향의 진로(포워딩을 위한 빠른 진로와 프로세서를 통한 메시지 처리 과정인 느린 진로)를 구분하여 포워딩 메시지의 빠른 진로가 예외 프로토콜등에 의해 기가비트 속도의 처리에 지장을 주지 않는 효율적인 3계층 포워딩 구조를 갖게 하는 것이다.In addition, the two-way path (fast path for forwarding and slow path for processing messages through the processor) is divided into efficient three-layer forwarding structure in which the fast path of the forwarding message does not interfere with the processing of gigabit speed by using an exception protocol. To have.

Claims (6)

기가비트 이더넷 시스템에서 있어서,In a gigabit ethernet system, 수신되는 소정 속도의 32비트로 들어오는 MAC 데이터 스트림을 받아 패킷 분류, 룩업제어, 패킷 전달을 하는 고속경로와 정상 포워딩이 아닌 데이터 스트림을 받아 프로세서에 의해 패킷 처리 및 전달을 하는 저속 경로로 분류하는 제 1 과정과;A first path receiving MAC data streams received at a predetermined rate of 32 bits and classifying them into a high-speed path for packet classification, lookup control, and packet forwarding, and a low-speed path for receiving a data stream other than normal forwarding for packet processing and delivery by a processor. Process; IP 헤더에 의한 패킷 분류 및 룩업 정보를 통해 정상 포워딩은 고속경로로 전달하는 제 2 과정; 및A second process of forwarding normal forwarding through a fast path through packet classification and lookup information by an IP header; And IP 헤더에 의한 패킷 분류 및 룩업 정보를 통해 프로세서에 의해 예외 프로토콜, ICMP, ARP등의 메시지는 저속 경로를 통해 처리하는 제 3 과정을 포함하여 3계층 IP 라우팅 및 포워딩 메시지의 트래픽을 분산시킨 것을 특징으로 하는 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진 구성방법.Through the packet classification and lookup information by the IP header, the processor distributes the traffic of three-layer IP routing and forwarding messages, including a third process of processing exception protocols, ICMP, ARP, etc. through a slow path. Method of configuring a dual-path forwarding three-layer forwarding engine. 수신되는 소정 속도의 32비트로 들어오는 MAC 데이터 스트림을 받아 패킷 분류, 룩업제어, 패킷 전달을 하는 고속경로와 정상 포워딩이 아닌 데이터 스트림을 받아 프로세서에 의해 패킷 처리 및 전달을 하는 저속 경로를 구비하고;A high speed path for receiving a MAC data stream received at a predetermined rate of 32 bits at a predetermined rate, for packet classification, lookup control, and packet forwarding; and a low speed path for packet processing and forwarding by a processor for receiving a data stream other than normal forwarding; 링크의 특정 주파수 대역의 광신호를 변환한 특정 속도의 소정비트 전기적 신호와 접속하여 8비트 혹은 10비트 라인 코딩(인코딩/디코딩)을 처리하는 제 1 과정과;A first process of processing 8-bit or 10-bit line coding (encoding / decoding) by connecting a predetermined bit electrical signal of a specific speed obtained by converting an optical signal of a specific frequency band of a link; 상기 제 1 과정을 통해 처리되어진 특정 속도의 8비트 데이터와 접속하여 매체 제어용 프로토콜 데이더를 생성 및 검출하는 제 2 과정과;A second step of generating and detecting a protocol data for controlling the medium by accessing 8-bit data of a specific speed processed through the first step; 상기 제 2 과정을 통해 생성된 소정 속도의 32비트 데이터와 접속하여 3계층 IP 검색 및 포워딩 처리를 하는 제 3 과정과;A third process of accessing 32-bit data having a predetermined rate generated through the second process and performing three-layer IP search and forwarding process; 상기 제 3 과정을 통해 처리되어진 데이터에서 예외 프로토콜이나 인터넷 제어 메시지 프로토콜 및 어드레스 리솔루션 프로토콜등의 메시지를 처리하는 제 4 과정; 및A fourth process of processing a message such as an exception protocol, an internet control message protocol, an address resolution protocol, or the like from the data processed through the third process; And 상기 제 3 과정과 제 4 과정을 통해 처리되어진 데이터 중 특정 데이터를 기 설정되어 있는 고속경로와 저속경로 중 고속경로 우선 순위의 중재 처리에 의해 프로토콜 메시지를 저장하는 제 5 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구성방법.And a fifth process of storing a protocol message by arbitration processing of a predetermined high speed path and a high speed path among predetermined data among data processed through the third process and the fourth process. Gigabit Ethernet configuration method having a dual-path forwarding three-layer forwarding engine. MAC 제어기로부터 31.25MHz 속도의 32비트로 들어오는 MAC데이터 스트림을 받아 패킷 분류, 룩업제어, 패킷 전달을 하는 고속경로와 정상 포워딩이 아닌 데이터 스트림을 받아 프로세서에 의해 패킷 처리 및 전달을 하는 저속 경로로 분류되고;It is classified into high speed path that receives MAC data stream with 32 bits of 31.25MHz speed from MAC controller and receives low speed path for packet classification, lookup control and packet forwarding, and data stream which is not normal forwarding. ; 각 경로들로부터 출력되는 데이터를 중재하여 모으고 스위치 패브릭로 출력시키는 MAC FIFO와;A MAC FIFO for arbitrating, collecting data output from each path and outputting the data to the switch fabric; 상기 MAC 제어기로부터 수신된 데이터 스트림에서 IP 헤더를 검색하여 패킷 유효상태를 체크하고 진로를 결정하며 유효한 패킷이라고 판단되는 경우 목적지 IP 어드레스를 룩업제어기에 보내어 룩업 테이블을 검색하는 패킷 분류기와;A packet classifier for searching an IP header in the data stream received from the MAC controller to check packet validity, determine a course, and send a destination IP address to a lookup controller to search a lookup table if it is determined to be a valid packet; 실시간의 룩업을 통해 정상 포워딩 메시지와 로컬 처리 메시지를 분류하게 되는데 정상 포워딩인 경우 룩업결과에 의해 패킷 가공을 하고 출력 포트정보나 패킷 정보를 담은 헤더를 붙여 상기 MAC FIFO측으로 출력하는 패킷 전달기를 포함하여;The normal forwarding message and the local processing message are classified through real-time lookup. In the case of normal forwarding, packet forwarding is performed according to the lookup result, and the packet forwarder outputs the MAC to the MAC FIFO by attaching a header containing the output port information or packet information. ; 상기 패킷 분류기에서 에러 처리된 메시지나 룩업과정에서 로컬 처리로 분류된 메시지는 MAC FIFO를 통해 저속 경로로 보내져 프로세서에 의해 메시지 가공처리를 하게 되는 것을 특징으로 하는 이중 경로(2-way path) 방식의 포워딩 엔진 구조.The message processed by the packet classifier or the message classified as local processing in the lookup process is sent to the low speed path through the MAC FIFO to process the message by the processor. Forwarding engine structure. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 패킷 가공은 넥스트 홉(Next Hop) 어드레스 교체, 패킷의 TTL감소, 체크섬 바이트의 재계산 등을 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 경로(2-way path) 방식의 포워딩 엔진 구조.The packet processing is a two-way forwarding engine structure, characterized in that for performing next hop address replacement, packet TTL reduction, checksum byte recalculation, and the like. 링크의 1.25Gbps의 광신호를 변환한 125MHz 속도의 10비트 전기적 신호와 접속하여 규정안 8B10B 라인 코딩(인코딩/디코딩)을 처리하는 물리적 코딩 부계층 수단과;Physical coding sublayer means for processing the proposed 8B10B line coding (encoding / decoding) by connecting a 125-bit 10-bit electrical signal converted from a 1.25Gbps optical signal of a link; 상기 물리적 코딩 부계층 수단에서의 처리되어진 125MHz 속도의 8비트 데이터와 접속하여 매체 제어용 프로토콜 데이더를 생성 및 검출하는 기가비트 이더넷 매체 제어기와;A Gigabit Ethernet media controller for generating and detecting protocol data for media control by accessing 8-bit data of 125 MHz speed processed by the physical coding sublayer means; 상기 기가비트 이더넷 매체 제어기의 31.25MHz속도의 32비트 데이터와 접속하여 3계층 IP 검색 및 포워딩 처리를 하는 고속 경로의 3계층 IP 포워딩 엔진 수단과;A high-speed three-layer IP forwarding engine means for accessing 32-bit data at 31.25 MHz of the Gigabit Ethernet media controller and performing three-layer IP search and forwarding processing; 상기 3계층 IP 포워딩 엔진 수단과 접속하여 예외 프로토콜이나 인터넷 제어 메시지 프로토콜 및 어드레스 리솔루션 프로토콜등의 메시지처리를 담당하는 저속 경로의 프로세서 처리 수단; 및A low-speed processor processing means connected to said three-layer IP forwarding engine means to handle message processing such as exception protocols, Internet control message protocols, and address resolution protocols; And 상기 3계층 IP 포워딩 엔진 수단과 프로세서 처리 수단에 각각 접속하여 고속 경로 우선 순위의 중재 처리에 의해 프로토콜 메시지를 저장하는 MAC FIFO 제어로직부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조.And a MAC FIFO control logic unit for accessing the three-layer IP forwarding engine means and the processor processing means, respectively, to store a protocol message by arbitration processing of a fast path priority. Gigabit Ethernet architecture. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 시스템에 공급되는 클록 및 시험접속부와;A clock and test connection supplied to the system; 네트워크 정보관리를 위한 레지스터 및 카운터를 내장하고 프로세서와의 접속기능을 해 주는 프로세서 접속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 경로 방식의 3계층 포워딩 엔진을 갖는 기가비트 이더넷 구조.Gigabit Ethernet structure having a dual-path three-layer forwarding engine, characterized in that it further comprises a processor connection unit for providing a connection function with a built-in register and counter for network information management.
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