KR20020051129A - 상호 연결 시스템의 패킷 전달 엔진 및 그의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상호 연결 시스템의 패킷 전달 엔진 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 시스템 제어 프로세서와 라우팅 제어 프로세서를 구비하며, 수신된 패킷을 전달하는 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진에 있어서, 패킷 처리 프로세서를 구비한 패킷 전달 엔진과 패킷 처리 프로세서를 구비하지 않은 라인 인터페이스 모듈을 이용하여 수신된 패킷을 전달한다. 이때, 패킷 처리 프로세서에 내장된 매체 접근 제어기의 되돌림 기능을 이용함으로서, 수신된 패킷을 전달한다.

이로 인해, 새로운 라인 인터페이스를 추가할 경우 확장에 드는 비용을 적게할 수 있을 뿐만 아니라, 상호 연결 시스템의 성능 유지를 효과적으로 지원할 수 있다.

Description

상호 연결 시스템의 패킷 전달 엔진 및 그의 제어 방법 {Packet Forwarding Engine of interconnection System and Control Method of Packet Forwarding Engine}

본 발명은 상호 연결 시스템의 패킷 전달 엔진 및 그의 관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 매체 접근 제어기를 갖는 프로세서의 패킷 되돌림 기능을 이용하여 고속 패킷 전달을 지원하는 상호 연결 시스템의 패킷 전달 엔진 및 그의 관리 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 상호 연결 시스템을 도시한 도면이다. 상호 연결 시스템(100)은 도시된 바와 같이, 시스템 제어 프로세서(170)와 라우팅 제어 프로세서(180), 다수의 라인 인터페이스 모듈(121,122,123,124,125)을 갖는 패킷 처리 엔진(120,130,140,150,160), 내부 스위치(150)로 구성된다.

시스템 제어 프로세서(170)는 내부 스위치를 포함한 시스템의 자원을 관리하며, 라우팅 제어 프로세서(180)는 망 계층(Open System Interface 모델의 3 계층)의 IP 라우팅 프로토콜을 수행하는데, 이 두 개의 프로세서(170, 180)는 하나의 프로세서에서 서로 다른 프로세서로서 동작할 수도 있고, 각각 다른 프로세서에서 동작할 수도 있다. 또한, 시스템을 연결하는 내부 스위치(150)는 패킷 스위치가 가능한 형태이다.

라인 인터페이스 모듈로는 근거리 통신망의 표준인 Token Ring, Ethernet, FDDI 및 ATM 을 지원하며 원거리 통신망인 Frame Relay 망, ATM 망 IPOA 망, MPOA망, MPLS 망 및 그 외의 링크도 지원한다.

이와 같은 특징을 포함하며. IP(Internet Protocol) 패킷 처리를 위해 특별한 하드웨어를 구비하지 않는 종래 기술에 따른 라우터의 동작 과정은 다음과 같다. 라인 인터페이스를 통해서 시스템에 인입되는 패킷을 내부 스위치를 통해서 라우팅 제어 프로세서로 보낸 후, 라우팅 제어 프로세서에서 이 패킷에 대한 적절한 출력 라인 인터페이스를 찾는 다음, 그 라인 인터페이스에 알맞게 패킷을 수정하여 내부 스위치를 통해서 전달한다. 하지만, 이와 같은 기존의 라우터는 라우팅 제어 프로세서의 병목현상으로 인해 높은 성능을 유지하기 어렵다.

또한, 위와 같은 시스템에서, 지원되지 않는 새로운 망과 연결하기 위해 새로운 라인 인터페이스 모듈을 추가하기 위해서는 상호연결 확장성을 지원해 주어야 한다. 이와 같은 요구를 충족시키기 위한 방법으로는, 새로운 라인 인터페이스 모듈과 패킷 처리를 지원하는 프로세서를 통합하여 새로운 형태의 패킷 전달 엔진을 구성하는 방법과, 기존 라우터에서 사용되었던 패킷 처리/전달 방법과 동일하게 새로운 라인 인터페이스만을 제작하고 패킷 처리/전달은 라우팅 제어 프로세서에서수행하도록 하는 방법이 있다.

첫 번째 방법은 새로운 형태의 패킷 처리 엔진을 구성하기 위해서 매체 접근 제어기를 갖는 프로세서와 새로운 라인 인터페이스에 알맞은 글루 로직을 새로 설계하고 구현하여야 한다. 이로 인해, 새로운 패킷 처리 엔진의 설계에서 구현까지 드는 하드웨어 제작비용이 소요되긴 하지만, 상호연결 시스템의 높은 성능을 유지할 수 있다.

두 번째 방법인 기존 라우터에서 이용되었던 기법을 사용하는 방법은 추가적인 하드웨어 비용은 단지 라인 인터페이스 모듈의 제작에 소요되는 것이지만, 라우팅 제어 프로세서의 성능의 한계로 인하여 시스템의 전체 성능이 저하된다는 단점이 있다.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 매체 접근 제어기를 갖는 프로세서의 패킷 되돌림 기능을 이용함으로써, 패킷 처리 프로세서가 없는 라인 인터페이스 모듈에 대한 고속 패킷 전달을 지원하는 상호 연결 시스템의 패킷 전달 엔진 및 그의 관리 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 일반적인 상호 연결 시스템의 구성도

도 2는 도 1에 도시된 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진의 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 패킷 전달 엔진의 되돌림 기능을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 전달 엔진을 포함한 상호 연결 시스템의 구성도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 전달 엔진의 관리 방법을 도시한 흐름도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

300 : 상호 연결 시스템 350, 360 : 패킷 전달 엔진

330 : 시스템 제어 프로세서 340 : 라우팅 제어 프로세서

350 : 내부 스위치

310, 311 : 패킷 처리 프로세서

321 : 이더넷 인터페이스 모듈 322 : ATM 인터페이스 모듈(OC3)

323 : ATM 인터페이스 모듈(OC24)

324 : Gigabit 이더넷 인터페이스 모듈

325 : WDM 인터페이스 모듈

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시스템 제어 프로세서와 라우팅 제어 프로세서를 구비하고 수신된 패킷을 전달하는 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진에 있어서, 매체 접근 제어기(Medium Access Controller)를 포함한 패킷 처리 프로세서를 구비하며, 상기 매체 접근 제어기와 상기 패킷 처리 프로세서를 구비하지 않은 라인 인터페이스 모듈을 이용하여 수신된 패킷을 전달한다.

양호하게는, 시스템 제어 프로세서와 라우팅 제어 프로세서를 구비하고 수신된 패킷을 전달하는 상호 연결 시스템에 있어서, 매체 접근 제어기(Medium Access Controller)를 포함한 패킷 처리 프로세서를 구비하며, 상기 매체 접근 제어기와 상기 패킷 처리 프로세서를 구비하지 않은 라인 인터페이스 모듈을 이용하여 수신된 패킷을 전달하는 패킷 전달 엔진을 포함한다.

보다 양호하게는, 시스템 제어 프로세서와 라우팅 제어 프로세서를 구비하고 수신된 패킷을 전달하는 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진의 제어 방법에 있어서, 수신된 상기 패킷에 대한 계층 2 의 헤더 및 에러 처리를 수행한 후, 처리된 패킷에 대한 계층 3 의 헤더 및 에러 처리를 수행하는 제 1 단계와 ; 상기 제 1 단계의 수행 시, 상기 패킷을 상기 패킷 전달 엔진에서 처리할 수 있는가를 검증하는 제 2 단계 ; 상기 패킷 전달 엔진에서 처리된 패킷의 출력포트를 결정하는 제 3 단계 ; 상기 출력포트가 결정된 패킷의 계층 3 헤더 및 계층 2 헤더를 재구성한 후, 상기 출력포트로 패킷을 전송하는 제 4 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 상호 연결 시스템의 패킷 전달 엔진 및 그의 관리 방법을 설명하기에 앞서, 도 1에 도시된 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진에 대해 알아보면 다음과 같다. 도 2는 도 1에 도시된 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진의 구성도이다.

패킷 전달 엔진(Packet Forwarding Engine, 200)은 도시된 바와 같이, 이더넷 인터페이스 모듈(Ethernet Interface Module, 260)과 글루 로직(Glue Logic, 250), 매체 접근 제어기(Medium access controller, 210), 패킷 처리기(220), 패킷 메모리(Packet Memory, 230), 내부 스위치 인터페이스 모듈(240)로 구성된다.

이와 같이 구성된 패킷 전달 엔진의 패킷 처리 과정, 즉, 매체 접근 제어기를 포함한 프로세서의 되돌림 기능에 대해 알아보면 다음과 같다.

도 3은 매체 접근 제어기를 포함한 프로세서의 되돌림 기능을 설명하기 위한 도면이다. 여기서의 되돌림 기능이란, 들어오는 패킷을 처리한 후, 패킷이 들어온 곳으로 처리된 패킷을 다시 전송하는 기능으로서, 보통의 매체 접근 제어기를 포함하는 프로세서는 시스템을 시험할 목적으로 이 기능을 이용하지만, 본 발명에서는 패킷을 전달하는데 사용한다.

본 발명에 따른 패킷 전달 엔진의 되돌림 과정에 대해 알아보면 다음과 같다. 스위치를 통해 패킷이 수신되면, 수신된 패킷은 패킷 처리 프로세서(340)에서 처리된 후, 매체 접근 제어기(330)로 전송된다. 매체 접근 제어기(330)로 전송된 해당 패킷은, 매체 접근 제어기(330)의 되돌림 기능으로 인해, 처리된 후, 다시 패킷 처리 프로세서(340)로 전송된다. 패킷 처리 프로세서(340)는 수신된 패킷을 처리한 후, 스위치로 전송한다.

이와 같은 패킷 전달 엔진에서의 되돌림 기능은 위와 같은 방법 외에도 여러 가지 방법으로 실현될 수 있다. 매체 접근 제어기의 되돌림 기능을 활성화하는 값을 소프트웨어적 또는 하드웨어적으로 설정하는 방법과 egress(진출)의 송신측에 특별한 메모리를 두어서 ingress(진입)의 수신측으로 보내질 수 있도록 하는 방법, 라인 인터페이스 모듈을 거쳐서 망을 통해서 송신한 후 망에서 수신하여 지원하는 방법 등이 있다.

이와 같은 되돌림 기능을 포함하는 본 발명에 따른 상호 연결 시스템의 패킷 전달 엔진에 대해 알아보면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 전달 엔진을 포함한 상호 연결 시스템의 구성도이다. 패킷 처리 프로세서를 포함하지 않는 다수 개의 라인 인터페이스 모듈(422, 423, 425)과 패킷 처리 프로세서(410, 411)를 포함하는 패킷 처리 엔진(450, 460)으로 구성된다.

이와 같이 구성을 특징으로 하는 패킷 전달 엔진을 포함한 상호 연결 시스템의 동작 과정은 다음과 같다. 우선, 패킷 처리 프로세서가 없는 라인 인터페이스 모듈(422, 423, 425)과 패킷 처리 프로세서(410, 411)를 가지는 패킷 전달 엔진(450, 460)간의 패킷이 송수신될 수 있도록 내부 스위치(470)에서의 연결을 미리 설정한다. 이후, ATM 망에서부터 라인 인터페이스 모듈을 통해서 들어오는 ATM 상의 IP 패킷은 스위치 인터페이스를 통해서 미리 설정된 연결을 거쳐서 패킷 전달 엔진(450, 460)으로 수신된다. 이 때, 수신된 패킷이 Ethernet 인터페이스 모듈을 갖는 패킷 처리 엔진(450, 460)으로 전달되었다면, 매체 접근 제어기를 갖는 패킷 처리 프로세서(410, 411)는 패킷에 대한 처리 후 매체 접근 제어기를 통한 되돌림및 매체 접근 제어기를 통한 되돌림 후 패킷 처리 등의 방법을 통해, 패킷이 출력되어야 할 적절한 인터페이스로 송신된다. 이후, 해당 출력 인터페이스 모듈은 스위치를 통해서 수신된 패킷을 외부와 연결된 망으로 전달한다.

이와 같은 특징을 포함하는 패킷 전달 엔진의 동작 과정에 대해 알아보면 다음과 같다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 전달 엔진의 패킷 처리 과정을 도시한 전체 흐름도이다.

먼저, 해당 라인 인터페이스 모듈에서 스위치를 통해 전송되는 패킷에 대한 계층 2(Data Link Layer) 에 대한 헤더 및 에러 처리(S510)를 한 후, 계층 3(Network Layer)에 대한 헤더 및 에러 처리를 수행한다(S520). 이 때, 제어 데이터와 TTL 또는 오류 패킷 등으로 인해, 패킷 전달 엔진에서 처리할 수 없는 것이 있는지를 검사한다(S530). 검사 결과, 패킷 전달 엔진에서 처리할 수 없으면, 수신된 패킷의 계층 2 에 대한 헤더를 재구성한 후, 라우팅 제어 프로세서로 전달(S540)하는 반면, 검사 결과, 패킷 전달 엔진에서 처리할 수 있으면, 입력된 패킷의 목적지 값이 라우터를 지칭하고 있는 이유로 인해, 입력된 패킷을 패킷 전달 엔진에서 처리할 수 있는 가를 검색한다(S540). 검색 결과, 처리할 수 없으면, 수신된 패킷의 계층 2 에 대한 헤더를 재구성한 후, 계층 3의 IP 라우팅 프로토콜을 수행하는 라우팅 제어 프로세서로 전달(S550)하는 반면, 검사 결과, 패킷 전달 엔진에서 처리할 수 있으면, 처리된 패킷의 목적지 주소를 통해 출력포트를 결정한다(S560). 이후, 패킷의 계층 3 헤더의 TTL 등과 같은 값을 변경 및 재조정(S570)한 후, 스위치를 통해서 해당 출력 인터페이스로 내보낼 패킷의 계층 2 헤더를 재구성한 후, 해당 출력포트로 전송한다(S580).

이 때, 위와 같은 과정을 통해 처리되고 있는 패킷에 대한 되돌림은 위의 과정 어디에서도 수행할 수 있다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 매체 접근 제어기를 갖는 프로세서의 되돌림 기능을 이용함으로서, 패킷 처리 프로세서가 없는 라인 인터페이스에 고속 패킷을 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 새로운 라인 인터페이스 모듈 추가 시, 확장에 드는 비용을 줄일 수 있으며, 시스템 성능을 고 성능으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 시스템 제어 프로세서와 라우팅 제어 프로세서를 구비하고 수신된 패킷을 전달하는 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진에 있어서,

   매체 접근 제어기(Medium Access Controller)를 포함한 패킷 처리 프로세서를 구비하며, 상기 매체 접근 제어기와 상기 패킷 처리 프로세서를 구비하지 않은 라인 인터페이스 모듈을 이용하여 수신된 패킷을 전달하는 것을 특징으로 하는 패킷 전달 엔진.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 패킷 처리 프로세서는 상기 매체 접근 제어기의 되돌림 기능을 이용하여 수신된 상기 패킷을 전달하는 것을 특징으로 하는 패킷 전달 엔진.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 매체 접근 제어기는 상기 패킷 처리 프로세서에서 패킷을 진출(egress)시키는 송신선과 패킷을 진입(ingress)시키는 수신선을 연결하여 상기 되돌림 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 패킷 전달 엔진.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 되돌림 기능은 상기 패킷 처리 프로세서에서 상기 패킷을 진출시키는 송신측에 특별한 메모리를 두어 수행하는 것을 특징으로 하는 패킷 전달 엔진.
5. 시스템 제어 프로세서와 라우팅 제어 프로세서를 구비하고 수신된 패킷을 전달하는 상호 연결 시스템에 있어서,

   매체 접근 제어기(Medium Access Controller)를 포함한 패킷 처리 프로세서를 구비하며, 상기 매체 접근 제어기와 상기 패킷 처리 프로세서를 구비하지 않은 라인 인터페이스 모듈을 이용하여 수신된 패킷을 전달하는 패킷 전달 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 상호 연결 시스템.
6. 시스템 제어 프로세서와 라우팅 제어 프로세서를 구비하고 수신된 패킷을 전달하는 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진의 제어 방법에 있어서,

   수신된 상기 패킷에 대한 계층 2 의 헤더 및 에러 처리를 수행한 후, 처리된 패킷에 대한 계층 3 의 헤더 및 에러 처리를 수행하는 제 1 단계와 ;

   상기 제 1 단계의 수행 시, 상기 패킷을 상기 패킷 전달 엔진에서 처리할 수 있는가를 검증하는 제 2 단계 ;

   상기 패킷 전달 엔진에서 처리된 패킷의 출력포트를 결정하는 제 3 단계 ;

   상기 출력포트가 결정된 패킷의 계층 3 헤더 및 계층 2 헤더를 재구성한 후, 상기 출력포트로 패킷을 전송하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진의 제어 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 2 단계는, 상기 패킷을 상기 패킷 전달 엔진에서 처리할 수 없으면, 상기 패킷에 대한 계층 2 헤더를 재구성한 후, 상기 라우팅 제어 프로세서로 전송하는 것을 특징으로 하는 상호 연결 시스템에 이용되는 패킷 전달 엔진의 제어 방법.