KR20020055274A - 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리스위치 - Google Patents

광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리스위치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리 스위치에 관한 것으로써, 본 발명의 구성은 광대역 인터넷 연결 시스템에 있어서, 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP)와 연결된 케이블/디에스엘 모뎀(Cable/DSL Modem) 및 사설 랜(Private LAN)에 연결된 퍼스널 컴퓨터(PC)들과 직접 연결되어, 상기 PC들에서 발생된 데이터를 상기 케이블/디에스엘 모뎀으로 전송하거나, 상기 인터넷 서비스 제공자로부터 전송되어 상기 케이블/디에스엘 모뎀을 통하여 수신한 데이터를 상기 PC들로 전송하기 위하여 망 주소번역(Network Address Translation, NAT), 동적 호스트 구성 프로토콜(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP) Server 및 두 지점간 프로토콜(PPPoE) 기능 등을 수행하는 관리스위치를 더 포함하여 구성한다.
본 발명에 따르면, 소프트웨어를 업그레이드한 관리 스위치(Managed Switch)로 케이블/DSL 라우터의 구매없이 광대역 인터넷 연결(Broadband Internet Connection)을 공유하여 사설 랜(Private LAN) 상의 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)들이 인터넷을 사용할 수 있는 장점이 있다.

Description

광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리 스위치{MANAGED SWITCH FOR PERFORMING THE FUNCTION OF BROADBAND CABLE/DSL ROUTER}
본 발명은 관리 스위치(Managed Switch)에 관한 것으로 더욱 상세하게는 사설 랜(Private LAN)에 연결된 다수의 퍼스널 컴퓨터를 1개의 퍼블릭 아이피(Public IP)만 할당된 광대역 인터넷 연결(Broadband Internet Connection)에 연결해 인터넷을 사용할 수 있게 하는 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리 스위치에 관한 것이다.
도 1는 1개의 퍼블릭 아이피(Public IP)만 할당된 케이블 라인이나 xDSL 라인에 사설 랜(Private LAN)을 연결해서 사용하려면 일반적으로 Cable/DSL 라인에 연결된 Cable/DSL 모뎀에서 이더넷 포트(Ethernet Port)로 출력을 해주면 이 신호를 Cable/DSL Router의 광역 통신망 인터페이스(WAN interface)에서 받아서 동적 호스트 구성 프로토콜(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP), 망 주소번역(Network Address Translation, NAT) , 두 지점간 프로토콜(PPPoE) 등을 이용해 LAN Port에 각각의 퍼스널 컴퓨터들이 연결된다.
도 2는 Cable/DSL Router의 랜 포트(LAN Port)가 1개일 경우, 외부에 별도로 스위칭 허브(Switching Hub)나 허브(Hub)를 이용해 사설 랜(Private LAN)에 연결된 모습니다.
도 3은 MPC855T로 구성한 4 Port Cable/DSL Router의 블록 다이어그램이다.
Cable/DSL Router의 WAN Interface는 이더넷(Ethernet) 이어야 하며, LAN은 반드시 multiport일 필요는 없지만, 이럴 경우, 스위칭 허브나 허브를 통해서 사설 랜(Private LAN)상의 퍼스널 컴퓨터들에 연결되기 때문에 일반적으로 4 Port 정도의 스위칭 허브를 내장하고 있다.
Cable 이나 DSL 라인의 업스트림(upstream)은 최대 10Mbps를 넘을 수 없어 WAN Port는 10Mbps로 충분하므로, MPC855T의 직렬통신제어기(SCC) 중 7 wire interface를 통해서 구현되며, 랜 인터페이스(LAN Interface)의 경우 사설 랜(Private LAN)내의 퍼스널 컴퓨터끼리의 원활한 전송속도 확보를 위해 100Mbps를 지원하므로, MPC855T의 Fast Ethernet Controller에 매체독립 인터페이스(Media Independent Interface, MII)를 통해 구성된다.
제2 층 이하의 기능은 스위치 칩과 물리적층(PHY)이 담당하지만 제3 층 이상의 Network Address Translation, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol), PPPoE 등은 소프트웨어적으로 처리되기 때문에 범용적인 CPU와 Memory 구조를 필요로 한다.
기존 네트워크 환경에서 관리 스위치(Managed Switch)를 구비하고 있더라도 별도로 Cable/DSL Router를 구매하기 전까지는 광대역 인터넷 연결(Broadband Internet connection)과 사설 랜(Private LAN)을 연동하여 인터넷을 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 사설 랜(Private LAN)에 연결된 다수의 퍼스널 컴퓨터를 1개의 퍼블릭 아이피(Public IP)만 할당된 광대역 인터넷 연결(Broadband Internet Connection)에 연결해 인터넷을 사용할 수 있게 하는 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리 스위치를 제공함에 있다.
도 1은 다중포트 케이블/디에스엘 라우터(Multi Port Cable/DSL Router)의 구성도,
도 2는 1 포트 케이블/디에스엘 라우터(1Port Cable/DSL Router)의 구성도,
도 3은 MPC855T를 사용한 4 포트 케이블/디에스엘 라우터(4Port Cable/DSL Router의 블록 다이어그램,
도 4는 본 발명 광대역 케이블/디에스엘 라우터(Broadband Cable/DSL Router) 기능을 관리 스위치(Managed Switch)를 사용하여 구현한 구성도,
도 5는 본 발명에 따라, 광대역 케이블/디에스엘 라우터(Broadband Cable/DSL Router) 기능을 구현한 관리 스위치의 블록 다이어그램이다.
********** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **********
100 : 관리 스위치
110 : 중앙처리장치(CPU) 120 : 변압기(T/F)
121 : 메모리 130 : 다중포트 T/F
140 : 물리적층(PHY) 150 : 다중포트 PHY
160 : L2 스위칭부 170 : 다중포트 스위칭부
180 : ZBT SSRAM 190 : 버스 변환기
200 : Cable/DSL 모뎀
300 : 사설 랜(Private LAN)
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명인 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리 스위치의 구성은 광대역 인터넷 연결 시스템에 있어서, 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP)와 연결된 케이블/디에스엘 모뎀(Cable/DSL Modem) 및 사설 랜(Private LAN)에 연결된 퍼스널 컴퓨터(PC)들과 직접 연결되어, 상기 PC들에서 발생된 데이터를 상기 케이블/디에스엘 모뎀으로 전송하거나, 상기 인터넷 서비스 제공자로부터 전송되어 상기 케이블/디에스엘 모뎀을 통하여 수신한 데이터를 상기 PC들로 전송하기 위하여 망 주소번역(Network Address Translation, NAT), 동적 호스트 구성 프로토콜(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP) Server 및 두 지점간 프로토콜(PPPoE) 기능 등을 수행하는 관리스위치를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 본 발명의 목적들, 특징들, 그리고 장점들을 첨부된 도면에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따라, 광대역 케이블/디에스엘 라우터(Broadband Cable/DSL Router) 기능을 구현한 관리 스위치의 블록 다이어그램이다.
도시된 바와 같이, 개방형 시스템간 상호접속(OSI) 7층 중 최하위 층인 물리적 층의 기능을 수행하며, 실제 기기간 전기적으로 상호 데이터를 전송하는 물리적층(PHY, 140) 및 다중포트 PHY(150)와; 랜 포트가 상기 PHY(140)와 연결될 때 전기적으로 절연시키고, 자기장으로 결합시켜 신호의 루프(loop)되는 거리를 줄여 노이즈 간섭을 줄이도록 하는 변압기(T/F, 120) 및 다중포트 T/F(130)와; 자체 MAC 어드레스 테이블을 가지고 있어 수신지 MAC 주소가 이 테이블에 존재하는 경우에 중앙처리장치(CPU)를 거치지 않고 바로 수신지로 전송(forwarding)하는 다중포트 스위칭부(170)와; 랜(LAN)과 업링크(UpLink)의 처리속도의 차이 때문에 다중포트 스위칭부(170)로부터 들어오는 패킷을 L2 스위칭부(160)에서 다 처리하지 못하는 경우 그 패킷을 임시로 저장해 놓는 버퍼 메모리인 제로 버스 턴어라운드 동기 스태틱 램(ZBT SSRAM, 180)과; 입력되는 데이터를 CPU 버스를 통해 CPU(110)로 출력하거나, 이 CPU(110)에서 출력하는 데이터를 상기 L2 스위칭부(160)로 출력하는 버스 변환기(190)와; 상기 다중포트 스위칭부(또는 ZBT SSRAM) 및 PHY로부터 입력되는 데이터가 층의 처리레벨에 따라 각각 상기 버스 변환기(190) 또는 상기 PHY(140)로 출력하고, 상기 버스 변환기(190)로부터 입력되는 데이터를 상기 다중포트 스위칭부(170) 또는 PHY(140)로 출력하는 L2 스위칭부(160)와; 상기 버스 변환기(190)로부터 입력되는 데이터를 처리하기 위한 중앙처리장치(CPU, 110) 및 메모리(Memory, 121)로 구성되어 있다.
이하, 상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명인 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리 스위치의 동작에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 4는 본 발명에 따라, 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 구현한 구성도인데, 도 4를 보면 Cable/DSL Router가 없어지고 더미 스위치(Dummy Switch)나 허브(Hub) 자리 대신에 관리 스위치(Managed Switch)(100)가 Cable/DSL 모뎀(200)과 사설 랜(Private LAN)(300)을 직접 연결해주고 있다.
Cable/DSL Router의 추가적인 하드웨어 없이 기존의 관리 스위치(Managed Switch)에 내장된 중앙처리장치(CPU)(110)를 이용해서 NAT(Network Address Translation) , DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) Server, PPPoE 등의 소프트웨어(S/W) 업그레이드를 행하면 사설 랜(Privat LAN)(300)이 Cable/DSL 라인을 공유해 인터넷을 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따라, 광대역 케이블/디에스엘 라우터(Broadband Cable/DSL Router) 기능을 구현한 관리 스위치의 블록 다이어그램이다.
본 발명에 따른 관리스위치(Managed Switch)의 구성과 도 3의 Cable/DSL Router의 구성을 비교해 보면 WAN, LAN의 인터페이스 면에서 봤을 때, 라우터의 WAN 인터페이스는 스위치의 업링크(UpLink)에 해당하며 Ethernet을 지원하며 서로 기능이 같다.
LAN 인터페이스도 스위치는 멀티포트 이더넷(Multi port Ethernet)으로Cable/DSL Router 보다 오히려 더 많은 포트를 가지고 있다.
NAT(Network Address Translation) , DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) Server, PPPoE 등 소프트웨어(S/W)를 처리해주기 위해선 중앙처리장치(CPU)와 메모리의 조합이 필요한데, 관리 스위치(Managed Switch)(100)는 SNMP, VLAN 등의 구현을 위해 중앙처리장치(CPU)(110)와 메모리(120)를 내장하고 있다.
다만, 차이점이라면 Switching chip과 중앙처리장치(CPU, 110) 사이의 인터페이스가 Cable/DSL Router의 경우는 MPC8xx의 내장된 CPM의 SCC를 통해서 이루어지나 관리 스위치(Managed Switch, 100)의 경우는 중앙처리장치(CPU, 110)의 범용 Data/Address bus를 별도의 bus converter chip을 이용하여 Switching chip의 local bus와 인터페이스 한다는 점이 차이점이다.
결국, 패킷 흐름의 관점에서 동축 --> 관리스위치 --> PC를 먼저 설명하면 제2 층 이하의 신호들(관리가 필요없는 일반적인 이더넷 프레임)이 다중포트 랜으로 유입되는 경우 CPU(110)까지 데이터를 보낼 필요없이 다중포트 스위칭부(170)에서 프레임의 수신지 주소가 자신의 테이블에 있으면 다시 프레임이 처음 전송되었던 다중포트 랜으로 보내고, 테이블에 없는 경우에는 다중포트 스위칭부(170) 내의 MAC를 통해 L2 스위칭부(160), PHY(140) 및 T/F(120)를 경유하여 업링크 포트로 출력되어 상위 라우터에 프레임 처리를 의뢰하게 되며, 이때 일반적으로 업링크의 처리속도가 느리므로, 두 라인상의 속도차를 감안해서 ZBT SSRAM(180)을 이용하여 업링크에서 아직 전송하지 못하고 있는 프레임을 일시적으로 저장하도록 한다.
그러나, 만약 관리가 필요한 프레임(예를 들어 프로토콜, 응용에 따른 가상 랜(VLAN)이 설정되어 있는 경우 등)이 다중포트 랜으로부터 유입된 경우에는 제3 층 이상의 처리가 요구되기 때문에 CPU(110)의 연산이 필요하므로, 상기 다중포트 스위칭부(170)는 버스 변환기(190)를 통해 상기 CPU(110)로 프레임을 전송하게 되고, 이 CPU(110)에 의해 처리된 프레임은 버스 변환기(190) 및 L2 스위칭부(160) 등을 통해 다중포트 랜이나 업링크로 전송된다.
그리고, 패킷의 흐름이 PC --> 관리스위치 --> 동축인 경우에는 상기에서 설명한 프레임의 흐름이 랜 포트에서 완(WAN) 포트로 바뀌는 것을 제외하면 동일한 동작을 하므로 설명을 생략한다.
또한, 관리 스위치(Managed Switch, 100)도 Cable/DSL Router 기능을 구현하는데, 하드웨어적(H/W)으로 필요에 따라 DRAM의 업그레이드 정도만을 제외한다면, 라우터와 같이 IP 레벨상의 구현이 가능한 소프트웨어와 Cable/DSL Router 기능을 구현하기 위한 NAT(Network Address Translation), DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) Server, PPPoE를 소프트웨어를 추가한다면 하드웨어적으로는 Cable/DSL Router에 필요로 하는 하드웨어적인 기능을 모두 가지고 있다는 것을 알 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 소프트웨어를 업그레이드한 관리 스위치(Managed Switch)로 케이블/DSL 라우터의 구매없이 광대역 인터넷 연결(Broadband Internet Connection)을 공유하여 사설 랜(Private LAN) 상의 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)들이 인터넷을 사용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 광대역 인터넷 연결 시스템에 있어서, 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP)와 연결된 케이블/디에스엘 모뎀(Cable/DSL Modem) 및 사설 랜(Private LAN)에 연결된 퍼스널 컴퓨터(PC)들과 직접 연결되어, 상기 PC들에서 발생된 데이터를 상기 케이블/디에스엘 모뎀으로 전송하거나, 상기 인터넷 서비스 제공자로부터 전송되어 상기 케이블/디에스엘 모뎀을 통하여 수신한 데이터를 상기 PC들로 전송하기 위하여 망 주소번역(Network Address Translation, NAT), 동적 호스트 구성 프로토콜(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP) Server 및 두 지점간 프로토콜(PPPoE) 기능 등을 수행하는 관리스위치를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관리스위치는 개방형 시스템간 상호접속(OSI) 7층 중 최하위 층인 물리적층의 기능을 수행하며, 실제 기기간 전기적으로 상호 데이터를 전송하는 물리적층(PHY) 및 다중포트 PHY와; 랜 포트가 상기 PHY와 연결될 때 전기적으로 절연시키고 자기장으로 결합시켜 신호의 루프(loop)되는 거리를 줄여 노이즈 간섭을 줄이도록 하는 변압기(T/F) 및 다중포트 T/F와; 자체 MAC 어드레스 테이블을 가지고 있어 수신지 MAC 주소가 이 테이블에 존재하는 경우에 중앙처리장치(CPU)를 거치지 않고 바로 수신지로 전송(forwarding)하는 다중포트 스위칭부와; 랜(LAN)과 업링크(UpLink)의 처리속도의 차이 때문에 다중포트 스위칭부로부터 들어오는 패킷을 L2 스위칭부에서 다 처리하지 못하는 경우 그 패킷을 임시로 저장해 놓는 버퍼 메모리인 제로 버스 턴어라운드 동기 스태틱 램(ZBT SSRAM)과; 입력되는 데이터를 CPU 버스를 통해 CPU로 출력하거나, 이 CPU에서 출력하는 데이터를 상기 L2 스위칭부로 출력하는 버스 변환기와; 상기 다중포트 스위칭부(또는 ZBT SSRAM) 및 PHY로부터 입력되는 데이터가 층의 처리레벨에 따라 각각 상기 버스 변환기 또는 상기 PHY로 출력하고, 상기 버스 변환기로부터 입력되는 데이터를 상기 다중포트 스위칭부 또는 PHY로 출력하는 L2 스위칭부와; 상기 버스 변환기로부터 입력되는 데이터를 처리하기 위한 중앙처리장치(CPU) 및 메모리(Memory)로 구성한 것을 특징으로 하는 광대역 케이블/디에스엘 라우터 기능을 수행하는 관리 스위치.
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