KR20120095405A - 고성능, 저전력 데이터 센터 상호접속 패브릭에 대한 시스템 및 방법 - Google Patents

고성능, 저전력 데이터 센터 상호접속 패브릭에 대한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20120095405A
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Abstract

노드 당 다중 링크들을 지원하는 트리형 또는 그래프 토폴로지를 사용하여 라우팅을 지원하는 시스템 및 방법이 제공되고, 여기서 각 링크는 토폴로지내에서 업, 다운, 또는 가로 링크, 또는 양자로서 지정된다. 시스템은 내부 MAC들 및 외부 MAC들에 대한 MAC IP 어드레스들을 목적에 맞게 만들고, 스위치에 공급하기 위해 MAC에 대한 물리적 시그널링이 일반적으로 무엇인지를 레버리징하는 방법을 가질 수도 있는 세그먼트화된 MAC 아키텍처를 사용할 수도 있다.

Description

고성능, 저전력 데이터 센터 상호접속 패브릭에 대한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR HIGH-PERFORMANCE, LOW-POWER DATA CENTER INTERCONNECT FABRIC}
본 특허 출원은 참조로 여기에 통합되는 2009년 10월 30일 출원되고, "System and Method for Enhanced Communications in a Multi-Processor System of a Chip(SOC)"이란 명칭의 미국 가특허 출원 제 61/256,723 호에 대한 이점을 35 USC 119(e)하에서 주장한다.
본 명세서는 일반적으로 컴퓨터-기반 시스템에 대한 스위칭 패브릭(fabric)에 관한 것이다.
인터넷, 웹 기반 회사들 및 시스템들의 계속된 성장 및 컴퓨터들의 확산으로, 널리 알려진 바와 같이 온도 제어되고 외부적으로 관리될 수 있는 위치에서 다중의 서버 컴퓨터들을 하우징하는 다수의 데이터 센터들이 존재한다.
도 1a 및 도 1b는 현재 널리 알려진 바와 같은 전통의 데이터 센터 네트워크 집합을 도시한다. 도 1a는 통상의 네트워크 데이터 센터 아키텍처의 도시적인 도면을 도시하고, 여기서, 상부 레벨 스위치들(101a-n)이 로컬 라우터들(103a-f)로 개재된 블레이드 서버들(107a-n)로 채워진 랙(rack)들(102a-n)의 상부들에 있다. 추가의 저장 라우터들 및 코어 스위치들(105a-b) 및 추가의 랙 유닛들(108a-n)이 추가의 서버들(104e-k) 및 라우터들(106a-g)을 포함한다. 도 1b는 위치된 코어 스위칭 시스템(113)을 중심으로 주위에 배치되는 에지 라우터 시스템들(112a-h) 주위에 배열된 주변 서버들(111a-bn)을 갖는 시스템의 예시적인 물리적 도면을 도시한다. 통상의 이러한 집합(110)은 랙 서버들로부터 랙 스위치들의 상부까지 1-Gb 이더넷을 갖고, 종종 에지 및 코어 라우터들에 대한 10Gb 이더넷 포트들을 갖는다.
그러나, 통상의 시스템들의 사이즈 및 전력 요건을 감소시키면서 동시에 비용을 감소시키는 네트워크 집합에 집중된 패킷 스위칭 기능에 대한 시스템 및 방법이 필요하고, 본 명세서는 이러한 목적을 위한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 통상의 데이터 센터 시스템을 예시한다.
도 2는 네트워크 집합 시스템의 개요이다.
도 3은 랙 시스템에서 예시적인 데이터 센터의 개요를 예시한다.
도 4는 네트워크 집합 시스템의 하이-레벨 토폴로지를 예시한다.
도 5a는 네트워크 집합 시스템의 예시적인 스위치의 블록도를 예시한다.
도 5b는 MAC 어드레스 인코딩을 예시한다.
도 6은 네트워크 집합 시스템의 브로드캐스트 메카니즘의 제 1 실시예를 예시한다.
도 7은 네트워크 집합 시스템의 유니캐스트 라우팅의 예를 예시한다.
도 8은 네트워크 집합 시스템의 내고장성 유니캐스트 라우팅의 예를 예시한다.
도 9는 네트워크 집합 시스템의 브로드캐스트 메카니즘의 제 2 실시예를 예시한다.
본 명세서는 특히, 아래에 예시되고 설명된 바와 같은 네트워크 집합 시스템 및 방법에 적용가능하고, 이러한 컨텍스트에서 본 명세서가 설명된다. 그러나, 시스템 및 방법이 본 명세서의 범위 내에 있는 다른 엘리먼트들 및 아키텍처들을 사용하여 구현될 수 있기 때문에 시스템 및 방법이 더 큰 유틸리티를 갖고, 본 명세서가 아래에 설명된 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
시스템 및 방법은 또한, 노드 당 다중의 링크들을 지원하는 트리형 또는 그래프 토폴로지를 사용하여 라우팅을 지원하고, 여기서, 각 링크는 토폴로지내에서 업(Up), 다운(Down), 가로 링크(Lateral link), 또는 양자로서 지정된다. 또한, 시스템에서의 각 노드는 조합 계산/스위치 노드, 또는 단지 스위치 노드일 수도 있고, 입/출력(I/O)이 아래에서 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 임의의 노드상에 상주할 수 있다. 시스템은 또한, 내부 MAC들 및 외부 MAC들에 대한 MAC IP 어드레스들을 목적에 맞게 만들고, 스위치로 공급하기 위해 MAC에 대한 물리적 시그널링이 일반적으로 무엇인지를 레버리지하는 방법을 가질 수도 있는 세그먼트화된 이더넷 매체 액세스 제어(MAC) 아키텍처를 갖는 시스템을 제공할 수도 있다. 시스템은 또한, 내고장성에 대한 유니캐스트 미스라우팅(misrouting)하는 방법을 가질 수도 있는 내고장성 브로드캐스팅하는 방법 뿐만 아니라 통신을 스푸핑(spoofing)하지 않는 방법을 제공할 수도 있다. 네트워크 보안의 컨텍스트에서, 스푸핑 공격은 어떤 사람 또는 프로그램이 데이터를 위조함으로써 다른 것으로서 가장하여 불법 이익을 얻는 상황이다.
시스템은 또한, 관리 프로세서들 사이에 엄밀한 보안을 제공할 수도 있어서, 관리 프로세서들은 서로를 "신뢰"할 수 있다. (아래에서 더욱 상세히 설명되는) 도 5a에 도시된 예시적인 시스템에서, 각 SoC내에 관리 프로세서(M3 마이크로제어기, 블록(906), 도 5a)가 있다. 관리 프로세서상에서 구동하는 소프트웨어는 a) 판매자(이 경우에서는 Smooth-Stone)가 코드를 개발하고 검증하였고, b) 비판매자 코드가 프로세서상에서 구동하는 것이 허용되지 않기 때문에 신뢰된다. 관리 프로세서들 사이에서 신뢰 관계를 유지하는 것은, 사용자가 요청을 스푸핑할 수 있고 시스템의 정보 또는 제어에 대한 액세스를 얻을 수 있다는 걱정없이 커맨드들을 통신하고(예를 들어, 다른 노드를 재부팅하고) 또는 다른 노드로부터 감지 정보를 요청하는 것을 관리 프로세서들이 할 수 있게 한다.
시스템은 또한 더 큰 온보드 프로세서에 대한 네트워크 프록싱을 인수할 수 있고, 서브트리에 적용할 수도 있는 SOC(system on a chip)내의 올웨이즈-온(alwawys-on) 전력 도메인에서 집적 마이크로제어기를 갖는 네트워크 프록시를 제공할 수도 있다. 시스템은 또한, 라우팅 헤더 및 라우팅 테이블에 대한 사소한 변경들만을 갖는 라우팅가능한 패트 트리(fat tree)형 구조의 크기를 극적으로 확장시킬 수 있는 멀티-도메이닝(multi-domaining) 기술을 제공한다.
도 2는 네트워크 집합 시스템(300)을 예시한다. 네트워크 집합은 도 3에 도시되어 있는 바와 같은 집합 라우터(302)를 접속하는 10Gb/초 이더넷 통신과 같은 하나 이상의 고속 링크들(301)(두꺼운 라인들) 및 3개의 랙들(303a-c)과 같은 하나 이상의 랙들(303)을 지원한다. 제 1 랙(303a)에서, 네트워크 집합 시스템은 랙내의 선반들상에, 서버 컴퓨터들과 같은 하나 이상의 Smooth-Stone 컴퓨팅 유닛(306a-d) 사이에서 두꺼운 라인들로 표현된 다중의 고속 10Gb 경로들을 제공한다. 각 Smooth-Stone 컴퓨팅 유닛의 추가의 상세들이 그 전체가 참조로 여기에 통합되는 2009년 10월 30일 출원되고 "System and Method for Enhanced Communications in a Multi-Processor System of a Chip(SOC)"라는 명칭의 미국 가특허 출원 제 61/256,723 호에 더욱 상세히 설명되어 있다. Smooth-Stone 컴퓨팅 유닛들에서의 내장 스위치(306a-d)는 최상위 랙(top-of-rack) 스위치를 대신할 수 있어서, 상당한 양의 전력 및 비용을 절약하면서, 집합 라우터(302)에 10Gb 이더넷 포트를 여전히 제공한다. 네트워크 집합 시스템 스위칭 패브릭은 종래의 이더넷(1Gb 또는 10Gb)을 XAUI 패브릭로 통합할 수 있고, Smooth Stone 컴퓨팅 유닛들은 3자 이더넷 접속 서버들에 대한 최상위 랙 스위치로서 작용할 수 있다.
중간 랙(303b)는 하나 이상의 Smooth Stone 컴퓨팅 유닛들(306e,f)이 최상위 랙 스위치(308a)를 이미 포함하는 기존의 데이터 센터 랙들로 통합할 수 있는 네트워크 집합 시스템에서 랙의 다른 구성을 예시한다. 이러한 경우에서, IT 그룹은 기존의 최상위 랙 스위치까지 1Gb 이더넷을 통해 접속된 다른 컴퓨팅 유닛들을 계속 가질 수 있고, 내부 Smooth Stone 컴퓨팅 유닛들은 10Gb XAUI 패브릭을 통해 접속될 수 있으며, 이들은 도 2에 도시된 바와 같은 1Gb 또는 10Gb 이더넷 상호접속들로 기존의 최상의 랙 스위치까지 통합할 수 있다. 제 3 랙(303c)는 데이터 센터 랙들이 통상적으로 배치되는 현재의 방식을 예시한다. 제 3 랙(303c)에서의 얇은 적색 라인은 1Gb 이더넷을 나타낸다. 따라서, 데이터 센터 랙들의 현재의 배치는 최상위 랙 스위치(308b)까지 통상적으로 1Gb 이더넷이고, 그 후, 최상위 랙 스위치를 벗어나 집합 라우터까지는 10Gb(두꺼운 적색 라인(301))이다. 모든 서버들이 알려지지 않은 양으로 제공되지만, 이들은 명확화 및 단순화를 위해 유한한 양들로 여기에서 표현된다는 것에 유의한다. 또한, 강화된 SS 서버들을 사용하여, 아래에 논의되는 자체의 XAUI 스위칭 패브릭을 동작시키기 때문에 추가의 라우터들이 필요하지 않다.
도 3은 시스템의 일 실시예에 따른 예시적인 "랙에서의 데이터 센터"(400)의 개요를 도시한다. "랙에서의 데이터 센터"(400)는 10 Gb 이더넷 PHY(401a-n) 및 1 Gb 사설 이더넷 PHY(402)를 가질 수도 있다. 대형 컴퓨터들(전력 서버들)(403a-n)이 탐색; 데이터 마이닝; 인덱싱; 아파치 하둡(Apache Hadoop), 자바 소프트웨어 프레임워크, 컴퓨터들의 클러스터들에 대한 대형 데이터 세트들에 대한 분산 컴퓨팅을 지원하기 위해 Google에 의해 도입된 MapReduce 소프트웨어 프레임워크; 클라우드 애플리케이션들 등을 지원한다. 로컬 플래시 및 고체 상태 디스크(SSD)를 갖는 컴퓨터들(서버들)(404a-n)은 MySQL, CDN, SaaS(software-as-a-service), 클라우드 애플리케이션들 등을 지원한다. 단일의 대형의 저속 팬(405)이 그 위에 수직으로 장착된 서버들의 대류 냉각을 증대한다. 데이터 센터(400)는 예를 들어, JBOD(Just a Bunch of Disk) 구성에서 하드 디스크들의 어레이(406), 및 옵션으로, 디스크 제어기들로서 옵션으로 작용하는 디스크 폼 팩터에서의 Smooth Stone 컴퓨팅 유닛들(예를 들어, 어레이들(406 및 407)에서 녹색 박스들)을 갖는다. 하드 디스크 서버들 또는 SS 디스크 서버들은 웹 서버들, 사용자 애플리케이션들 및 클라우드 애플리케이션들 등을 위해 사용될 수도 있다. 레거시 애플리케이션들에 대한 표준 이더넷 인터페이스들을 갖는 저장 서버들 및 이력(historic) 서버들의 어레이(407)가 또한 도시되어 있다.
랙(400)에서의 데이터 센터는 전력 및 배선을 극적으로 감소시키고 기존의 이더넷 기반 서버들을 통합하고 레거시 애플리케이션들을 가능하게 하는 이종 시스템들을 가능하게 하는 사설 시스템 상호접속 접근방식을 사용한다. 일 양태에서, 완벽한 서버 또는 저장 서버가 디스크 또는 SSD 폼 팩터에 설치되고, 8-16 SATA는 4 ServerNodes™과 인터페이스하고, 8 PCIe는 4ServerNodes™과 인터페이스한다. 이것은 디스크(들)와 쌍으로 사설 보드를 사용하여 디스크 및/또는 SSD +ServerNodes™을 지원하고, 웹 서버, 사용자 애플리케이션들, 클라우드 애플리케이션들, 디스크 캐싱 등을 지원한다.
Smooth-Stone XAUI 시스템 상호접속은 랙의 전력, 배선들 및 크기를 감소시킨다. 개별 서버들에 대해 고전력 고가의 이더넷 스위치 및 고전력 이더넷(Phys)에 대한 필요성이 없다. 이것은 케이블들(케이블 복잡성, 비용, 상당한 고정의 소스들)을 극적으로 감소시킨다. 이것은 또한, 랙 내에서 이종 서버 혼합을 가능하게 하여, 이더넷 또는 SATA 또는 PCIe를 사용하는 임의의 장비를 지원한다. 이것은 시스템 상호접속에 통합될 수 있다.
패킷 스위치 기능을 갖는 SOC(server-on-a-chip)의 여기에서 제공된 양태들은 네트워크 집합에 집중된다. SOC는 예를 들어, Cisco 스위치 또는 라우터와 같은 산업 표준 네트워크 스위치에 대해 완전하게 기능적으로 등가가 아니다. 그러나, 본 문서 전반적으로 논의되는 특정한 애플리케이션들에 대해, 이것은 더 양호한 비용/성능비 뿐만 아니라 전력/성능비를 제공한다. 이것은 라우팅이 소스/목적지 MAC 어드레스들에 기초하는, 레이어 2 패킷 스위치를 포함한다. 이것은 가상 로컬 영역 네트워크(VLAN)를 더 지원하고, 구성가능한 VLAN은 도메인에서 불필요한 트래픽을 최소화하기 위해 착신 패킷들을 도메인상에 필터링한다. SOC 내의 내장 MAC들은 완벽한 VLAN 지원을 가져서, VLAN 지원을 명시적으로 갖는 내장 스위치없이 VLAN 능력을 전체 SOC에 제공한다. 이것은 또한, 라우팅 구성들을 재프로그램하여 고장 주위를 라우팅하도록 링크 상태 천이시에 관리 프로세서에 통지하여 관리 프로세서에 의해 시스템을 웨이크 업(wake up)할 수 있다. 이러한 기능은 레이어 3(또는 그 이상) 프로세싱을 요구하지 않는다(즉, 라우터가 아니다). 이것은 또한, 완벽한 VLAN 지원, QoS/CoS에 대한 지원, 어드레스 학습, 필터링, 스패닝 트리 프로토콜(STP) 등을 제공하지 않는다.
도 4는 스위칭 패브릭에 의해 접속된 XAUI 접속 SoC 노드들을 예시하는 네트워크 시스템의 상위 레벨 토폴로지(800)를 도시한다. 10Gb 이더넷 포트들(Eth0 801a 및 Eth1 801b)은 트리의 상부로부터 온다. 오발(oval)들(802a-n)은 계산 프로세서 뿐만 아니라 내장 스위치 양자를 포함하는 Smooth-Stone 노드들이다. 노드들은 내부 스위치에 접속된 5개의 XAUI 링크들을 갖는다. 스위칭 레이어들은 스위칭을 위해 모두 5개의 XAUI 링크들을 사용한다. 레벨 0 리프 노드들(802.d,e)(즉, N0N 노드들, 여기서, x=레벨 및 y=아이템 수)은 상호접속에 부착하기 위해 하나의 XAUI 링크만을 사용하고, I/O에 부착들 위한 XAUI, 10Gb 이더넷, PCIe, SATA 등으로서 사용될 수 있는 4개의 고속 포트들을 남긴다. 대부분의 트리들 및 패트 트리들은 단지 리프 노드로서 활성 노드들을 갖고, 다른 노드들은 순수한 스위칭 노드들이다. 이러한 접근방식은 라우팅을 매우 더욱 직선형으로 만든다. 토폴로지(800)는 모든 노드들이 결합 계산적 및 스위칭 노드, 또는 단지 스위치 노드이도록 허용하는 플렉시빌리티를 갖는다. 대부분의 트리형 구현들은 리프 노드들상에 I/O를 갖지만, 토폴로지(800)는 I/O가 임의의 노드상에 있게 한다. 일반적으로, 트리의 상부에 이더넷을 배치하는 것은 이더넷에 대한 홉들의 평균 수를 최소화한다.
더욱 상세하게, 도 6에서의 트리-배향 토폴로지에 도시된 오발들은 컴퓨팅 클러스터들내의 독립 노드들을 나타낸다. 도 5a는 클러스터의 개별 노드의 하나의 예시적인 구현을 예시한다. 예를 들어, 도 6에서 토폴로지의 종래의 구현을 볼 때, 일반적으로 컴퓨팅 노드들은 하위 레벨 리프 노드들(예를 들어, N00-N08)에서 발견되고, 상위 레벨 노드들은 컴퓨팅 엘리먼트들을 갖지 않고, 단지 네트워크 스위칭 엘리먼트들(N10-N21)이다. 도 6a에 도시된 노드 아키텍처로, A9 코어들(905)은 옵션으로 인에이블될 수도 있거나, 단지 파워-오프되어 남을 수 있다. 따라서, 도 6에서의 상위 레벨 스위칭 노드들(N10-N21)은 순수한 스위칭 엘리먼트들(전통의 구현들과 같이)로서 사용될 수 있거나, A9 코어들 모듈을 파워 온할 수 있고, 이들을 컴퓨팅 클러스터내의 완벽한 노드들로서 사용할 수 있다.
스위치 아키텍처는 이더넷 프레임에 프리펜딩되도록 라우팅 프레임을 호출한다. 스위치는 라우팅 프레임내의 필드들에 대해서만 동작하고, 이더넷 프레임을 직접적으로 검사하지 않는다. 도 5a는 여기에 개시된 시스템 및 방법의 일 양태에 따른 예시적인 스위치(900)의 블록도를 도시한다. 이것은 4개의 관심 영역들(910a-d)을 갖는다. 영역(910a)은 CPU들과 내부 MAC들 사이의 이더넷 패킷들에 대응한다. 영역(910b)은 프리앰블, 프레임의 시작, 및 프레임간 갭 필드들을 포함하는 내부 MAC들에서 이더넷 물리적 인터페이스에서의 이더넷 프레임에 대응한다. 영역(910c)은 프리앰블, 프레임의 시작, 및 프레임간 갭 필드들을 포함하는 외부 MAC에서 이더넷 물리적 인터페이스에서의 이더넷 프레임들에 대응한다. 영역(910d)은 라우팅 헤더(901)의 프로세서와 외부 MAC(904) 사이의 이더넷 패킷들에 대응한다. 이러한 세그먼트화된 MAC 아키텍처는 비대칭이다. 내부 MAC들은 라우팅 헤더 프로세서로의 이더넷 물리적 시그널링 인터페이스를 갖고, 외부 MAC는 라우팅 헤더 프로세서로의 이더넷 패킷 인터페이스를 갖는다. 따라서, MSC IP는 내부 MSC들 및 외부 MAC들을 위해 목적에 맞게 되고, 스위치로 공급하기 위해 MAC에 대한 물리적 시그널링이 레버리지되는 것이 일반적이다. MAC 구성은, A9 코어들(905)의 동작 시스템 디바이스 드라이버들이 내부 Eth0 MAC(902) 및 내부 Eth1 MAC(903)를 관리하고 제어하도록 되어 있다. 관리 프로세서(906)의 디바이스 드라이버는 내부 Eth2 MAC(907)를 관리하고 제어한다. 외부 Eth MAC(904)는 디바이스 드라이버에 의해 제어되지 않는다. MAC(904)는 네트워크 모니터링을 위해 어떠한 필터링도 없이 모든 프레임을 패스하기 위해 불규칙(Promiscuous) 모드에서 구성된다. 이러한 MAC의 초기화가 MAC의 하드웨어 초기화와 임의의 다른 필요한 관리 프로세서 초기화 사이에서 조절된다. 외부 Eth MAC(904) 레지스터들은 A9(905) 및 관리 프로세서(906) 어드레스 맵들 양자에 가시적이다. 외부 Eth MAC(904)에 대한 인터럽트들이 A9 또는 관리 프로세서로 라우팅가능하다. XGMAC는 CPU들이 모니터링하기를 원할 수도 있는 여러 인터럽가능한 이벤트들을 지원하고, 이것은 XGMII 링크 고장 상태에서의 임의의 변화, 핫-플러깅 또는 PHY의 제거, 얼라이브 상태 또는 링크 상태, 및 임계 레지스터와 동일한 값에 도달하는 임의의 RMON 카운터를 포함한다.
일부 경우들에서, 특정한 마이크로 아키텍처에 의존하여, 프리앰블, 프레임의 시작, 및 XAUI를 가로지른 프레임간 갭 필드들이 있다. 라우팅 프레임 헤더 프로세서는 이들 필드들을 표준화할 수도 있다. XAUI 인터페이스는 이들 필드들 중 일부 또는 모두를 필요로 할 수도 있다. 이러한 경우에서, 영역(910d)에서의 라우팅 헤더 프로세서는 스위치로 가는 이들을 추가하고, 스위치로부터 벗어나는 이들을 제거할 필요가 있다. XAUI를 통해 전송될 필요가 있는 바이트들의 수를 제거하기 위해, 이들 3개의 필드들은(XAUI 인터페이스가 허용하면) 제거될 수도 있다. 이러한 경우에서, 영역(910b)에서의 라우팅 헤더 프로세서는 스위치로 가는 이들을 스트립하고, 스위치를 벗어나는 이들을 역으로 추가할 필요가 있다.
라우팅 프레임 헤더 프로세서는 MAC로부터 이더넷 프레임을 수신하여 라우팅 프레임을 스위치로 전송한다. 이것은 또한, 프리앰블, 프레임의 시작, 및 프레임간 갭 필드들을 표준화하고, 라우팅 헤더를 프리펜딩하며, 스위치로부터 라우팅 프레임을 수신하여, 이더넷 프레임을 MAC로 전송한다. 그 후, 이러한 프로세서는 라우팅 헤더를 스트립하고 프리앰블, 프레임의 시작, 및 프레임간 갭 필드들을 표준화한다. 패브릭내에서 흐르는 모든 프레임들이 이더넷 프레임들이 아니라 라우팅 프레임들이다는 것에 유의한다. 이더넷 프레임/라우팅 프레임 변환은 패킷이 MAC를 통해 패브릭로 진입하거나 패브릭을 벗어날 때만 행해진다. 또한, 스위치내의 라우팅 로직이 라우팅 프레임내의 필드들을 변경할 수도 있다는 것에 유의한다. 이더넷 프레임은(프리앰블, 프레임의 시작, 및 프레임간 갭 필드들의 추가/제거를 제외하고는) 결코 변경되지 않는다.
라우팅 프레임은 라우팅 프레임 헤더와 이더넷 프레임의 코어부의 합으로 이루어지고, 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이 구성된다.
라우팅 프레임 헤더 이더넷 프레임 패킷
RF 헤더 MAC
목적지		 MAC
소스		 이더타입/길이 페이로드(데이터 및 패딩) CRC32
비트 사이징에 대한 구현 가정은 4096 노드들 → 12 비트 노드들 ID들이다는 것에 유의한다. 이들 필드들은 필요한 경우에 구현 동안 재사이징될 수도 있다.
라우팅 프레임 헤더는 아래의 표 2에 나타낸 필드들로 구성된다.
필드 폭 (비트) 주석
도메인 ID 5 이러한 패킷과 연관된 도메인 ID. 0은 특정된 도메인이 없다는 것을 나타낸다.
Mgmt 도메인 1 패킷이 사설 관리 도메인상에서 허용된다는 것을 특정한다.
소스 노드 12 소스 노드 ID
소스 포트 2 0=MAC0, 1=MAC1, 2=MAC_관리 프로세서, 3=MAC_OUT
Dest 노드 12 목적지 노드 ID
Dest 포트 2 0=MAC0, 1=MAC1, 2=MAC_관리 프로세서, 3=MAC_OUT
RF 타입 2 라우팅 프레임 타입 (0=유니캐스트, 1=멀티캐스트, 2=이웃 멀티캐스트, 3=링크 지향)
TTL 6 유지 시간 - 이러한 프레임이 존재한 홉들의 수. TTL 임계값이 초과되면(그리고, 관리 프로세서에 예외를 통지하면) 스위치는 패킷을 드롭할 것이다.
브로드캐스트 ID 5 이러한 브로드캐스트 패킷에 대한 이러한 소스 노드에 대한 브로드캐스트 ID.
체크썸 프레임 헤더 필드들의 체크썸.
합계 46 + 체크썸
스위치가 체크썸을 실패한 패킷을 수신하면, 패킷은 드롭되고, 통계 카운터가 증분되며, 관리 프로세서에 통지된다.
라우팅 프레임 프로세서는 여러 목적지 MAC 어드레스 인코딩들 사이를 구별한다. 리마인더로서, MAC 어드레스들은 도 5b에 도시된 바와 같이 포맷된다. 아래의 테이블은 MAC 어드레스내에서 3 바이트 OUI 및 3 바이트 NIC 특정 필드의 사용을 설명한다. 여기에 개시된 시스템 및 방법의 신규한 양태들 중 하나는 "패브릭 내부 노드 로컬 어드레스 히트 MAC 룩업 CAM"하에서 제 2 엔트리에서, 아래의 표 3에 또한 나타낸 바와 같이, 내부-외부 MAC 매핑을 인코딩하기 위한 추가 어드레스 비트들의 사용이다.
MAC 어드레스 타입 3 바이트 OUI 3 바이트 NIC 특정 동작
외부 분실 MAC 룩업 CAM 멀티캐스트 비트가Mult 설정되지 않음 임의 패킷 유니캐스트가 게이트웨이 노드 #로 라우팅됨.
패브릭 내부 노드 로컬 어드레스 히트 MAC 룩업 CAM 임의 노드 로컬 어드레스 ( 하위 2비트 - 포트 유닛 ID를 의미) 가 존재하지 않음. 엔트리를 위한 MAC 룩업 CAM이 노드 로컬로서 마크됨.
 패킷 유니캐스트가 MAC 룩업 CAM으로부터 획득된 패브릭 노드 #로 라우팅됨
패브릭 내부 임의 MAC 어드레스 히트 MAC 룩업 CAM 임의 임의 패킷 유니캐스트가 MAC 룩업 CAM으로부터 획득된 패브릭 노드 #로 라우팅됨
노드 인코딩된 유니캐스트 ?유니캐스트
?로컬하게 관리됨
?OUI==스위치 OUIm
 ?10 비트: SS_MAC_NODE_ENCODED_MAGIC
?12 비트: 노드 ID
?2 비트: 포트 ID		 패킷 유니캐스트가 노드 ID로 라우팅됨.
Link Encoded Unicast ?유니캐스트
?로컬하게 관리됨
?OUI==스위치 OUI
 ?12 비트: SS_MAC_LINK_ENCODED_MAGIC
?7 비트: 예약
?3 비트: 링크 # (0-4)
?2 비트: 포트		 패킷이 특정 링크 #로 하향 전송됨.
멀티캐스트/브로드캐스트 ?멀티캐스트 비트 설정 ?임의 패킷 브로드캐스트가 패브릭 및 게이트웨이를 통해 라우팅됨.
이웃 멀티캐스트 ?멀티캐스트 비트 설정
?로컬하게 관리됨
?OUI = 스위치 OUI		 ?12 비트: SS_NEIGHBOR_MCAST_MAGIC
?12 비트: 예약		 패킷이 XAUI 링크들을 통해 이웃 노드로 전송되고 다른 노드들로 재브로드캐스트하지 않음
또한, 다른 신규한 양태들이 하나의 내부 노드 또는 링크가 모든 외부 MAC 섹션들을 어드레싱하는 것을 허용하는 "링크 인코딩된 유니캐스트" 뿐만 아니라 "노드 인코딩된 유니캐스트", 및 이웃 노드들에 대한 멀티캐스트를 허용하는 "이웃 멀티캐스트" 엔트리하에서 표 3에서 발견될 수 있다.
값들 MAC_NODE_ENCODED_MAGIC 및 SS_MAC_LINK_ENCODED_MAGIC 이 이들 MAC 어드레스 타입을 고유하게 식별하기 위해 사용된 일정한 식별자들이다는 것에 유의한다. 용어 "매직 수(magic number)"는 파일 포맷 또는 프로토콜을 식별하기 위해 사용된 일정한 수치 또는 텍스트 값에 대한 표준 산업 용어이다. 이들 매직 수들은 2개의 레지스터들(하드웨어 초기화 동안 표준값들에 대해 디폴트이지만, 필요하면 관리 프로세서 소프트웨어가 이들을 변경하게 하는 magicNodeEncodedMAC 및 magicLinkEncodedMAC)에서 구성된다.
헤더 프로세서는 아래의 표 4에 나타낸 바와 같이, 6 바이트 MAC 어드레스들로부터 12-비트 노드 ID들로 매핑하는 MAC 룩업 CAM(컨텐츠 어드레스가능한 메모리), macAddrLookup을 포함한다.
MAC 룩업 CAM 입력 MAC 룩업 CAM 출력
노드 로컬 MAC 어드레스 노드 ID 포트 ID
1 비트 6 바이트 12 비트 2 비트
이러한 CAM에서의 로우들의 수는 구현 의존형이지만, 대략 256 내지 1024개 로우들인 것으로 예상된다. 관리 프로세서는 SS 패브릭내의 모든 노드들에 대하 노드 ID 매핑으로 CAM을 초기화한다. 로우에 대한 노드 로컬 비트의 셋팅에 의존하여 2개의 타입의 로우들이 있다. 노드 로컬 필드는 디폴트 MAC 어드레스들에 대한 CAM에서 MAC 어드레스의 4:1 압축을 허용하고, 이것은 모든 4개의 MAC들을 아래의 표 5인 CAM 테이블에서의 단일 로우로 매핑한다.
MAC 어드레스 타입 노드 로컬 MAC 어드레스 포트 ID
노드 로컬 1 노드 인코딩된 어드레스는 노드에 대한 Smooth Stone 할당 MAC 어드레스를 지칭한다. 이것은 포트 # (MAC0, MAC1, 관리 프로세서, Rsvd) 를 NIC 어드레스 필드의 최하위 2개의 비트에서의 2 비트 포트 ID로 인코딩한다. 매칭 동안 하위 2 비트들은 무시한다. MAC 어드레스 입력의 하위 2 비트로부터 취함
임의 0 모든 6 바이트에 대해 매칭 CAM 출력 필드로부터 취함
CAM에서의 임의의 로우들은 MAC 어드레스 에일리어스들의 노드들에 대한 매핑을 허용한다. 리눅스(및 MAC들)는 (예를 들어, ifconfig eth0 hw ether 00:80:48:BA:d1:30로) MAC 어드레스들이 네트워크 인터페이스상에 재할당되게 한다. 이것은 때때로, 세션의 시작 이후에 re-ARP에 대한 필요성을 회피하기 위해 시각화/클라우드 컴퓨팅에 의해 사용된다.
스위치 아키텍처는 스위치 OUI에 매칭하는 어드레스들에 대한 MAC 어드레스의 NIC 특정 부분의 3 바이트만을 저장하는 세컨더리 MAC 룩업 CAM을 제공한다. 이러한 로컬 OUI CAM의 이용가능성은 구현에 의해 결정된다. 아래의 표 6을 참조.
MAC 룩업 CAM 입력 MAC 룩업 CAM 출력
MAC 어드레스 NIC 특정 노드 ID 포트 ID
3 바이트 12 비트 2 비트
3개 타입의 MAC 어드레스 인코딩들에 대한 노드 제한의 최대수는 아래와 같이 평가될 수도 있다:
1. 디폴트 MAC 어드레스들 - 관리 프로세서는 패브릭에서의 노드들 각각에 대한 노드 로컬 매핑들을 설정한다. 각 노드에 대해 CAM에서 하나의 엔트리가 존재한다. 노드들의 최대수는 MAC 어드레스 룩업 CAM에서의 로우들의 최대 수에 의해 제어된다.
2. 노드 인코딩된 어드레스들 - 모든 MAC들은 노드 인코딩된 어드레스들을 사용하도록 재프로그램된다. 이러한 방식으로, 노드 ID들이 MAC 어드레스들로 직접 인코딩된다. MAC 룩업 CAM에서의 엔트리들은 사용되지 않는다. 노드들의 최대수는 (룩업 CAM에 비교하여 크게 만드는 것이 더 용이한) 유니캐스트 룩업 테이블에서의 로우들의 최대수에 의해 제어된다. 이것은 또한 MAC 룩업 CAM 로직이 고장나는 경우에 어떤 위험 경감을 제공한다. 노드 인코딩된 어드레스 아이디어에 대한 사용 경우를 제공한다.
3. 임의의 MAC 어드레스 에일리어스들 - CAM에서의 로우를 취한다. 일 예로서, 512개 로우 CAM은 256개 노드들(노드 로컬 어드레스들) + 노드 당 1개의 MAC 어드레스 에일리어스를 홀딩할 수 있다.
룩업 CAM이 라우팅 헤더 생성 동안만 액세스되기 때문에, 관리 프로세서는 실제로, 패브릭내의 MAC 어드레스가 패킷내의 소스 또는 목적지 MAC 어드레스로서 사용되고 있는 경우에 로우를 오직 파퓰레이팅할 필요가 있다. 다시 말해서, 2개의 노드들이 서로 토크하지 않으면, 매핑 로우는 생성될 필요가 없다. 그러나, 일반적으로, 관리 프로세서는 그 지식을 갖지 않아서, 모든 노드들에 대한 매핑들이 모든 노드들에서 생성된다는 것이 예상된다. 또한, 엔트리가 룩업 CAM에서 생성되더라도, 라우팅은 이더넷 게이트웨이 외부로, 외부 라우터를 통해, 패브릭로 다시, 목적지 노드로 패킷을 라우팅함으로써 실제로는 여전히 성공한다.
표 7은 목적지 노드 및 포트를 제외하고 모든 필드들에 대한 라우팅 헤더내의 필드들을 어떻게 설정할지를 정의한다.
필드 설정
도메인 ID 패킷이 오는 MAC에 대한 macDomainID 필드로 설정.
Mgmt 도메인 패킷이 오는 MAC에 대한 macMgmtDomain 필드로 설정.
소스 노드 스위치 노드 ID
소스 포트 소스 MAC 포트 ID
RF 타입 ?멀티캐스트 (dstMAC 멀티캐스트이고 이웃 멀티캐스트 포맷이 아니면)
?이웃 멀티캐스트 (dstMAC 멀티캐스트이고 이웃 멀티캐스트 포맷이면)
?링크 지향 (링크 인코딩된 포맷임)
?유니캐스트 (상기 중의 하나가 아니면)
TTL 0
브로드캐스트 ID ?dstMAC 이 유니캐스트이면 - 0으로 설정
?dstMAC 이 멀티캐스트이면 - 증분된 로컬 브로드캐스트 ID (bcastIDNext++ & 0xf) 로 설정
표 8은 패브릭내의 어드레스들에 대한 목적지 노드 및 포트를 어떻게 설정할지를 정의한다.
경우 필드: 목적지 노드 필드: 목적지 포트
노드 인코딩된 목적지 어드레스 목적지 노드 목적지 포트
링크 인코딩된 목적지 어드레스 인코딩된 링크 목적지 포트
히트 룩업 CAM (노드 로컬) CAM 목적지 노드 목적지 MAC (하위 2 비트)
히트 룩업 CAM (노드 로컬 아님) CAM 목적지 노드 CAM 목적지 포트
표 9는 패브릭 외부의 어드레스들에 대한 목적지 노드 및 포트를 어떻게 설정할지를 정의한다.
경우 필드: 목적지 노드 필드: 목적지 포트
OUT 이더넷에서 오지만, 세컨더리 게이트웨이는 정의되지 않음 패킷을 드롭하고, 통계 카운터를 업데이트함
OUT 이더넷에서 오고, 세컨더리 게이트웨이가 정의됨 secondaryEthGatewayNode[OUT] OUT
내부 MAC로부터이지만, 프라이머리 게이트웨이가 정의되지 않음 패킷을 드롭하고, 통계 카운터를 업데이트하며, 관리 프로세서에 통지함
내부 MAC로부터이고, 프라이머리 게이트웨이가 정의됨 primaryEthGatewayNode[fromPort] OUT
추가로, 여기에 개시된 시스템 및 방법의 관리 프로세서 소프트웨어 아키텍처는 현재는, 서로를 "신뢰"하기 위해 관리 프로세서 노드들의 능력에 의존한다. 패브릭을 가로지른 사설 관리 LAN들에 대한 더 양호한 보안 뿐만 아니라, 관리 프로세서 - 관리 프로세서 통신에 대한 이러한 더욱 엄격한 보안이 바람직하다. 이러한 패브릭 문제는 다중의 "하드" 보안 도메인들을 요구하는 환경들에 대해, 소비자들이 패브릭내에서 보안 도메인들을 단순히 혼합하지 않는다는 것을 정의함으로써 경감될 수도 있다. 이러한 경우들에서, 14개 노드 보드들을 최상위 랙 스위치에 접속하는 것이 가능할 수도 있고, 이것은 소비자가 각 14개 노드 보드의 VLAN 입도 제어를 갖게 한다.
설명한 멀티-도메인 패브릭 아키텍처는 패브릭을 가로질러 보안 "터널" 및 도메인들을 생성함으로써 VLAN 지원의 부족을 다루고, 1:1에 기초하여 VLAN 보호 라우터 포트들과 상호작용할 수 있다.
여기에 개시된 시스템 및 방법에서의 도메인 관리에 대한 접근방식은 다음과 같다: 패브릭내의 다중의 도메인 ID들을 지원한다. 노드내의 MAC들 각각(관리 프로세서, MAC0, MAC1, 게이트웨이)이 도메인 ID에 개별적으로 할당되게 한다(설정되지 않으면 도메인 0으로 태그된다). 노드 내의 MAC들 각각이 관리 도메인에 대한 액세스를 나타내는 비트를 갖게 한다. MAC와 연관된 도메인 ID들은 관리 프로세서에 의해서만 할당될 수 있고, A9에 의해서는 변경될 수 없다. MAC들(내부 및 외부 양자)에 의해 생성된 프레임들에 대해, 라우팅 프레임 프로세서는 그 MAC와 연관된 관리 도메인 및 도메인 ID로 라우팅 프레임을 태그한다. 도메인들은 이들이 그 도메인내에서 패킷들(유니캐스트 및 멀티캐스트 양자)을 유지한다는 점에서 터널들 또는 VLAN들의 효과를 제공하고, 이것은 그 도메인 외부의 MAC들이 패킷들을 스니핑 또는 스푸핑할 수 없게 한다. 추가로, 이러한 접근 방식은 5 비트 도메인 ID를 이용한다. 이것은 예를 들어, 패킷들이 정의되지 않은(즉, 제로) 도메인 ID로 전달되는지를 정의하는 MAC 당 블린을 갖는 스위치, 또는 패킷들이 정의되지만(넌-제로) 매칭하지 않는 도메인 ID들로 전달되는지를 정의하는 MAC 당 블린을 갖는 스위치와 같은 옵션들을 제어 도메인 프로세싱에 추가한다. 스위치에서의 추가 옵션은 MAC 당 노드 인코딩된 MAC 어드레스들을 턴 오프할 수 있다(다른 스타일의 잠재적 공격 벡터를 제거한다).
관리 프로세서 - 관리 프로세서 통신 보안을 유지하기 위해, 모든 관리 프로세서 MAC들상의 관리 도메인 비트는 마크될 수 있다. 일반적으로, 관리 프로세서는 (협정에 의해) 도메인 1상에 라우팅해야 한다. 이러한 기술은 모든 관리 프로세서들이 관리 도메인상의 패킷들을 터널링하게 하여, 이들은 다른 VLAN들 또는 도메인들상에서, (패브릭 내부 또는 외부의) 어떤 다른 디바이스들에 의해 검사되거나 스푸핑될 수 없다. 또한, 보안 관리 LAN을 제공하기 위해, 관리 도메인 비트 세트를 갖는 게이트웨어 MAC가 할당될 수 있고, 이것은 관리 프로세서 도메인에 대해 사적으로 관리 패킷들을 유지한다. 추가로, 스위치 패브릭은 각 게이트웨이 MAC를 개별 도메인과 연관시킴으로써, 자체내에서 "멀티-테넌트(multi-tenant)"를 지원할 수 있다. 예를 들어, 각 게이트웨어 MAC는 외부 라우터상의 개별 포트에 접속할 수 있고, 이것은 포트가 VLAN과 옵션으로 연관되는 것을 허용한다. 패킷들이 게이트웨이로 들어갈 때, 패킷들은 도메인 ID로 태그되고, 이것은, 트래픽이 패브릭들 가로지른 그 도메인과 연관된 MAC들에 대해 사적이다는 것을 유지한다.
스위치는 소프트웨어 또는 펌웨어가 스위치를 제어하는 것을 허용하기 위해 다수의 레지스터들(CSR로 알려짐, MMR로 알려짐)을 지원한다. 이들 레지스터들의 실제 레이아웃은 구현에 의해 정의될 것이다. 표 10에 리스트된 필드들은 소프트웨어 판독/기록이다. 모든 이들 레지스터들은 A9으로부터의 기록으로부터 이들을 보안하기 위한 메카니즘을 가질 필요가 있다(보안 모드일 수 있거나 관리 프로세서 사설 버스상에 있을 수 있다).
필드 크기 주석
Adaptive 1 비트 적응형 유니캐스트 라우팅이 인에이블됨.
broadcastLateral 1 비트 단지 업 및 다운 링크들 보다는, 가로 링크를 통과하는 브로드캐스트들을 갖도록 인에이블함. 이러한 턴 오프는 대부분의 토폴로지들에 대해 작용하고 중복 브로드캐스트 패킷들의 수를 감소시킨다.
intPortBroadcastVec 4 비트 내부적으로 생성된 브로드캐스트 패킷을 전송하기 위한 포트들의 벡터.
extPortBroadcastVec 4 비트 외부적으로 생성된 브로드캐스트 패킷을 전송하기 위한 포트들의 벡터.
linkDir[LINKS] 어레이 [링크] x 2 비트 각 링크에 대한 링크 방향을 특정
(0=다운, 1=가로, 2=업, 3=Rsvd)
linkState 5 비트 5개의 링크들 각각에 대한 링크 상태 벡터. 비트 세트는 링크가 활성(트레이닝되고 링크된다)이다는 것을 나타낸다.
linkType[LINKS] 어레이 [링크] x 2 비트 각 링크의 타입을 특정
(0=링크 없음, 1=XAUI, 2=이더넷}
localBroadcastM3Snoop 1 비트 설정될 때, 로컬하게 개시된 브로드캐스트의 카피를 관리 프로세서로 항상 전송한다. 여기에서의 사용 경우는, 프로세서가 로컬하게 개시된 불필요한 ARP들을 확인하기를 원하여, 관리 프로세서 패브릭을 가로질러 통신할 수 있고 대응하는 엔트리들을 로컬 유니캐스트 라우팅 테이블들에 추가할 수 있는 경우이다.
macAddrLookup 문헌 어딘가 다른 곳에 설명된 룩업 CAM MAC 어드레스들을 노드 ID들로 변환하기 위한 MAC 어드레스 룩업 CAM.
macAcceptOtherDomain[MAC] 1 비트[MAC] MAC가 넌-제로, 비매칭 도메인 ID로 태그되는 패킷들을 수용한다는 것을 정의.
macAcceptZeroDomain[MAC] 1 비트[MAC] MAC가 도메인으로 태그되지 않는(즉, 0 도메인) 패킷들을 수용한다는 것을 정의.
macDomainID[MAC] 5 비트[MAC] 4개의 MAC들 각각에 대한 도메인 ID를 정의. 0의 값은 그 MAC에 대한 도메인 ID가 설정되지 않았다는 것을 나타낸다.
macMgmtDomain[MAC] 1 비트[MAC] MAC가 관리 도메인에 액세스할 수도 있다는 것을 정의한다. 이러한 설정은 라우팅 프레임에서 관리 도메인을 태그할 뿐만 아니라, 스위치가 관리 프레임 패킷들을 이러한 MAC로 라우팅하는 것을 허용한다.
magicNodeEncodedMAC 10 비트 노드 인코딩된 MAC 어드레스들에 대한 매직 수
magicLinkEncodedMAC 12 비트 링크 인코딩된 MAC 어드레스들에 대한 매직 수
maxTTL 6 비트 라우팅 헤더에서 허용된 최대 TTL 카운트. 홉들의 이러한 값의 초과는 스위치로 하여금 패킷을 드롭하게 하고, 통계 카운트를 업데이트하게 하며, 관리 프로세서에 통지하게 한다.
myNodeID 12 비트 연속적일 필요가 없음. 서브트리들은 서브트리 네트워크 프록싱을 용이하게 하기 위한 범위내에서 이상적으로 넘버링되어야 한다.
myOUI 3 바이트 패브릭에서 MAC 어드레스들의 3개의 상위 바이트. 패브릭에서의 모든 노드들에 대해 동일해야 한다.
nodeRangeEnable 1 비트 [nodeRangeLo, nodeRangeHi]의 확장된 노드 ID 매칭을 인에이블한다. 서브트리를 통한 네트워크 프록싱을 위해 사용된다. 인에이블될 때, DstNode==myNodeID 또는 (nodeRangeLo <= DstNode <= nodeRangeHi)이면, 패킷은 (노드를 통하기 보다는) 노드로 라우팅될 것이다.
nodeRangeHi 12 비트 nodeRangeEnable로 인에이블된다. 노드 범위 매치의 높은 노드 ID를 특정한다.
nodeRangeLo 12 비트 nodeRangeEnable로 인에이블된다. 노드 범위 매치의 낮은 노드 ID를 특정한다.
noFlowControl 1 비트 인에이블될 때, 흐름 제어가 없다.
portRemap[INT_PORTS]; 어레이 [INT_PORTS] x 2 비트 전달되는 내부 포트에 대한 착신 목적지 포트 ID들의 재매핑을 허용한다. 이러한 레지스터는 등가 재매핑에 대해 디폴트이다. 이것이 재매핑되는 예는 관리 프로세서가 전송될 MACD 패킷들을 관리 프로세서에 재매핑하는 네트워크 프록시 동안이다.
INT_PORTS=4. 어레이 엘리먼트는 포트 열거 (관리 프로세서, MAC0, MAC1, OUT)이다.
2 비트 컨텐츠가 포트 열거이다.
primaryEthGatewayNode[INT_PORTS] 12 비트의 어레이 [INT_PORTS] 이러한 노드에 대한 프라이머리 이더넷 게이트웨이의 노드 ID를 특정한다. 패브릭내에 있지 않은 노드 ID들로 향할 패킷들은 여기서 라우팅된다.
promiscuousPortVec 4 비트 트레이스 데이터를 수집하거나 침입자 검출 시스템(IDS)을 구현하기 위해, 하나 이상의 링크들상의 트래픽이 관리 프로세서 또는 A9에 의해 스누핑되도록 허용하는 불규칙 모드를 위해 구성될 수 있다. 이것은 스위치를 통과하는 모든 트래픽으로 하여금 이러한 포트 벡터에 의해 정의된 내부 포트들에 카피되게 한다.
routeForeignMACsOut 1 비트 인에이블될 때, myOUI 어드레스를 포함하지 않는 MAC 어드레스는 MAC 룩업 CAM을 체크하지 않으며, MAC 룩업 CAM 미스로서 처리되어서, 게이트웨이 포트로 라우팅된다. 이것은 외부 MAC 에일리어스로 CAM을 파퓰레이팅하지 않는 공통 경우에서 레이턴시를 절약한다.
secondaryEthGatewayNode[INT_PORTS] 12 비트의 어레이 [INT_PORTS] 세컨더리 이더넷 게이트웨이의 노드 ID 를 특정한다. 패브릭을 통해 라우팅하는 (OUT로부터의) 착신 패킷들이 여기에서 전송된다.
unicastPortsFromOtherExtGateways 1 비트 외부 게이트웨이로부터의 착신 유니캐스트가 라우팅 헤더의 소스 노드 필드에 놓인 게이트웨이 노드를 얻는다. 목적지 노드에 도달할 때, 이러한 비트는 체크될 것이다. 비트가 클리어할 때, 외부 게이트웨이 노드는 내부 포트들로 전달되도록 그것에 대한 목적지 게이트웨이 노드에 매칭해야 한다. 이것은 패브릭이 mac/포트 관계를 아직 학습하지 않고 유니캐스트 패킷을 다중 포트들 아래로 플러드한 외부 학습 스위치에 접속되는 경우를 처리하는 것이다. 이것은 패브릭 노드가 유니캐스트 패킷을 다중 횟수 얻는 것을 방지한다.
unicastRoute[NODES] 10 비트의 어레이 [NODES] 유니캐스트 다음 루트의 링크 벡터. 10 비트는 5개의 링크들 각각에 대한 2 비트 가중치이다.
표 11에 나타낸 레지스터들은 스위치 구현에 포함되지만, 소프트웨어 액세스가능할 필요는 없다.
필드 크기 주석
bcastIDNext 5 비트 다음에 이슈에 대한 다음 브로드캐스트 시퀀스 ID. 하드웨어는 이러한 노드에 의해 개시된 각 브로드캐스트 패킷에 대해 이것을 증분할 것이다.
bcastIDSeen[BCAST_ID_LEN] 5 비트의 어레이 [BCAST_ID_LEN]. 이러한 노드에 의해 보여진 브로드캐스트 태그들의 FIFO 리스트.
bcastIDSeenNext BCAST_ID_LEN로 인덱싱하기 위한 비트 수 브로드캐스트 태그를 삽입하기 위한 bcastIDSeen[] 로의 다음의 어레이 위치.
소프트웨어는 활성 패킷 라우팅에 관하여 라우팅 테이블들(unicastRoute) 및 macAddrLookup CAM을 자동으로 업데이트할 수 있어야 한다. 하나의 구현이 업데이트 동작 동안 이들 테이블들에 대한 라우팅 액세스를 홀드 오프하는 것이다.
브로드캐스트 /멀티캐스트 라우팅
도 6은 여기에 개시된 시스템 및 방법의 일 양태에 따른 예시적인 브로드캐스트 메카니즘(1000)을 도시한다. 노드들(N10(1001) 및 N21(1002)) 사이의 링크는 점선(1003)에 의해 표시된 바와 같이 하향이다. 멀티캐스트 패킷들의 라우팅 헤더 생성 동안, 소스 노드는 그 소스 노드에 대한 증분된 브로드캐스트 ID를 라우팅 프레임(rframe.beastID)에 놓는다. 노드가 멀티캐스트 라우팅 프레임(즉, rframe.rfType == Multicast || rframe.rfType == NeighborMulticast)을 수신할 때, 이러한 브로드캐스트 패킷을 이미 확인하였는지 확인하도록 체크한다. 체크는 브로드캐스트 소스 노드 및 브로드캐스트 ID로 형성된 태그를 갖는 beastIDSeen CAM에 액세스함으로써 행해진다. 이미 확인되었으면(즉, CAM 히트), 수행되는 액션은 없다. 브로드캐스트 프레임이 이전에 확인되지 않았으면, 그것을 적합한 내부 포트들 및 외부 게이트웨이들(intPortBroadcastVec 레지스터)로 브로드캐스트하고, 그것이 들어가는 링크를 제외하고 모든 외부로의 XAUI 링크들을 통해 재브로드캐스트한다. broadcastLateral 레지스터가 설명된 경우에 가로를 통해서만 브로드캐스트한다는 것에 유의한다. 대부분의 토폴로지들에 대해 가로로 브로드캐스트하는 것은 불필요하고, 이렇게 하는 것은 이것을 디스에이블링함으로써 중복된 브로드캐스트 패킷들의 수를 감소시킬 수도 있다. 그 후, 이러한 브로드캐스트 태그를 FIFO 순서로 bcastIDSeen CAM에 추가한다. 도 7에서, N04(1004)는 모든 이웃들, 즉, N11(1005)로의 브로드캐스트를 개시한다. N11은 패킷을 확인하지 않았고, 그래서, 이러한 예에서, N21(1002), N20(1006), N03(1007), 및 N05(1008)인 모든 비착신 이웃들로 브로드캐스트하고, 패킷을 내부적으로 수용한다. 노드들(N03 및 N05)은 패킷을 확인하지 않았고, 그래서, 이들은 브로드캐스트를 내부적으로 수용하고 행해진다. N21은 패킷을 확인하지 않았고, 그래서, 패킷을 모든 활성 비착신 링크들(N10, N12(1009))로 브로드캐스트하고 패킷을 내부적으로 수용한다. N20은 패킷을 활성 비착신 링크(즉, N12)로 브로드캐스트하고, 패킷을 내부적으로 수용한다. N10은 N00(1010), N01(1011) 및 N02(1012)로 하향 브로드캐스트한다. N12는 N06(1013), N07(1014), N08(1015)로 및 N21 및 N20 중 하나(브로드캐스트 패킷을 얻지 못한 하나)로 브로드캐스트한다. N20과 N21 중 하나, 및 N12는 패킷을 2회 확인한다는 것에 유의한다. 이들은 그들의 제 1 인스턴스에 대해서만 액션을 취하고, 중복으로서 브로드캐스트 CAM을 히트하는 세컨더리 시간들, 및 패킷은 무시된다.
유니캐스트 라우팅
다른 노드에 대한 유니캐스트
(도 7에 도시된 바와 같은) 유니캐스트 라우팅은 넌-멀티캐스트(즉, 유니캐스트) 패킷을 다음 노드로 라우팅하는데 책임이 있다. 이것은 얻기 위한 이용가능한 링크들의 벡터를 다음 노드에 제공하는 소프트웨어 컴퓨팅된 unicastRoute[] 다음 노드를 활용함으로써 행해진다.
Condition
rframe . rfType == Unicast
Routing
고장들 주위의 라우팅에 관하여 실질적인 복잡성이 있다. 무고장 라우팅 및 고장 주위의 라우팅이 개별적으로 논의된다.
종래에, 트리 라우팅에서, 패킷은 (소스, 목적지)의 공통 부모가 도달될 때까지 상향 라우팅된다. 이러한 상향 라우팅은 결정형, 무의식형 또는 적응형일 수 있다. 그 후, 패킷은 결정형 라우팅을 사용하여 목적지로 하향 라우팅된다.
일 예로서, 도 7은 노드 N00(1010) 내지 N08(1015)로부터의 패킷 라우팅을 예시한다. 패킷은 N10(1001)을 통해 공통 조상으로 상향 단계에서 라우팅되고, 그 후, 목적지로 하강 단계에서 라우팅된다.
노드 N10에서의 상향 단계 동안, 2개의 후부 링크들((N10,N21) 및 (N10,N20))이 있다는 것에 유의한다. 제 1 후보 링크는 결정적으로 선택될 수 있거나, 적응형 알고리즘은 링크들을 동적으로 선택할 수 있다. 그러나, 노드가 공통 조상에 도달하고 하향으로 턴하면, 목적지에 도달하기 위해 노드에 대한 리던던트 경로들(일반적)은 없다.
고장 없음의 존재하에서 유니캐스트 라우팅
각 링크는 2 비트 링크 가중치로 이러한 unicastRoute 테이블내에서 주석이 달리고, 여기서, 소프트웨어는 이러한 링크를 통해 목적지 노드에 대한 상대적 비용/거리를 표현할 수 있다. 협정에 의해, 링크 가중치는 다음을 나타내야 한다.
ㆍ 0 = 루트 없음
ㆍ 3 = 직접 다음 홉 접속
ㆍ 1 및 2 = 소프트웨어 컴퓨팅된 상대적 비용. 일 예로서, 2개 홉, 3개 홉 및 6개 홉의 비용을 갖는 3개의 링크들을 가로지르는 루트들이 있으면, 처음의 2개의 링크들에는 가중치=2가 할당될 수 있고, 6개 홉 경로에는 가중치=1이 할당될 수 있다.
무고장 유니캐스트 라우팅에 대한 알고리즘:
ㆍ 유니캐스트 라우팅 테이블로부터 링크 가중 벡터를 얻는다.
o linkWeightVector = unicastRoute[rframe.dstNode]
ㆍ 되전송하는 가능성을 제거하기 위해 참여하는 링크를 제거한다
ㆍ 업되지 않는 임의의 링크를 제거한다
ㆍ 이 때, 연관 링크 가중치를 갖는 링크들의 후부 리스트를 갖는다.
ㆍ 링크 가중치들을 통해 반복하고, 1 동안 가장 높은 우선순위(3)로 시작한다. 이러한 우선순위에서 링크들의 후보를 모으고, 후보 리스트가 적어도 하나의 링크를 가지면 중지한다. 결과는 가장 높은 우선순위에서의 링크들의 후보 리스트이다. 예로서, 가중치=2에서 2개의 링크 및 가중치=1에서 2개의 링크들이 있으면, 우선순위화된 후보 리스트는 가중치=2에서 2개의 링크들을 포함할 것이다.
ㆍ 적응형 레지스터는 적응형 또는 결정형 라우팅을 행할지 결정하기 위해 체크된다.
o 적응형 == 1은 적응형 라우팅이 사용된다는 것을 나타낸다. 스위치 구현은 우선순위화된 후보 리스트로부터 타겟 링크를 적응적으로 선택하는 알고리즘을 선택한다. 이러한 적응형 알고리즘은 리스트 주위의 라운드 로빈 만큼 단순할 수 있다. 다르게는, 다른 속성들, 예를 들어, FIFO 프리 깊이, 링크 속도, ...에서 팩터를 선택할 수도 있다.
■ 구현 옵션은 라우터가 모든 넌-제로 가중치들로부터 적응적으로 선택하거나, 가장 높은 우선순위 후보 리스트들로부터 적응적으로 선택하게 하도록 레지스터 옵션을 추가하는 것일 수 있다.
ㆍ 패킷은 선택된 링크 외부로 전송된다.
고장 복원 유니캐스트 라우팅
몇 개의 이슈들이 고장 복원 유니캐스트 라우팅의 복잡성에 기여한다:
ㆍ 로컬화된 지식만으로 고장 라우팅을 행하려는 요구. 노드는 링크가 이웃 노드로 다운된다는 것을 암시적으로 안다. 링크(또는 노드)가 실패의 존재하에서 글로벌 단일화된 상태를 유지하는 복잡성으로 인해 패브릭에서 다른 곳으로 내려간다는 것을 통신하는 것을 회피하기 위한 설계를 선택한다.
ㆍ 트리에서 라우팅의 본질. 패킷 라우팅의 상승 단계 동안, 링크들은 리던던트 링크들로부터 적응적으로 선택될 수 있어서, 정상 적응형 링크 선택을 갖는 링크를 회피하기 위해 직진될 수 있다.
ㆍ 그러나, 패킷이 하강을 시작하면, 통상적으로, (라우팅 규칙들을 따르는) 하강 경로에 대한 리던던트 경로들은 없고, 따라서, 고장 라우팅이 도전과제가 된다.
ㆍ 도 8은 링크 실패(N10,N21)를 예시하고, 유니캐스트 라우팅은 상술한 정상 적응형 라우팅 알고리즘을 사용하여 (N10,N20) 링크를 선택한다. 그러나, 패킷이 N20까지 라우팅되고, 링크(N20,N12)가 다운되면, 목적지를 얻는 쉬운 경로를 갖지 못한다는 것에 유의한다.
실패 주위의 라우팅을 처리하는 2개의 접근방식들을 갖는다:
ㆍ 소프트웨어는 가중치=1을 갖는 대안이지만 바람직하지 않은 루트들을 구성할 수 있다. 이들을 이스케이프(escape) 루트들이라 칭한다. 이들은 고장 주위의 라우팅 동안 사용된 엄격한 라우팅 규칙들을 위반할 수도 있는 낮은 우선순위 루트들이다. 예로서, 링크(N20,N12)가 다운되면, N20에 대한 unicastRoute[N08] 엔트리는 가중치=2를 갖는 N12에 대한 링크 및 가중치=1을 갖는 N11에 대한 링크를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 정상 적응형 라우팅 알고리즘들은 N20->N11->N21->N12->N08 경로를 자동으로 행한다.
ㆍ 패브릭 아키텍처는 "미스라우팅"이라 칭하는 기술을 포함한다. 미스라우팅은 반복 백트랙킹을 제공한다.
ㆍ 이들 기술들 양자는 실질적 유니캐스트 고장 복원을 제공할 것이다.
유니캐스트 미스라우팅
예로서, (도 9에 적색으로 도시된) 실패한 3개의 링크들(1101, 1102 및 1103)을 갖는 아래의 토폴로지를 고려한다. N0 내지 N3의 유니캐스트 루트를 고려한다. 미스라우팅 기법을 이해하기 위해 아래의 라우팅을 고려하여, 이것이 적응적으로 선택될 수 있는 여러 루트들 중 단지 하나이다는 것을 이해한다.
ㆍ 패킷 라우팅된 N0 내지 N6
ㆍ 패킷 라우팅된 N6 내지 N10
ㆍ N10은 그것이 들어가는 링크 이외에, N3를 얻기 위한 경로들을 갖지 않는다는 것을 확인한다. N10은 라우팅 헤더에서 misrouting 비트를 설정하고, 그것을 N6으로 되전송한다.
ㆍ N6은 패킷이 미스라우팅되었다는 것을 확인하고, 라우팅 헤더에서 misrouteVector의 N10 벡터에 대한 비트를 설정하고, 미스라우팅되지 않은 대안의 링크를 선택하여 패킷을 N11로 전송한다.
ㆍ N11은 그것이 들어가는 링크 이외에, N3에 대한 경로를 갖지 않는다는 것을 확인한다. misrouting 비트는 이미 온이고, 그것을 N6로 되전송한다.
ㆍ N6는 패킷이 미스라우팅되었다는 것을 확인하고, N11 링크를 misrouteVector(이제 N10 및 N11 링크 ID들을 포함)에 추가하고, 미스라우팅되지 않은 대안의 링크를 선택하여 그것을 N7로 전송한다.
ㆍ N7은 misrouting 비트가 설정된 것을 확인하지만, N3(N12)에 대한 유효 링크를 갖지 않아서, 헤더에서 misrouting 비트를 클리어하고, 패킷을 M12로 포워딩한다.
ㆍ N12는 N9로 전송한다.
ㆍ N9 unicastRoute는 이제 N3(가중치=3)에 대한 링크 및 N8(가중치=2)에 대한 링크를 포함할 가능성이 있다. 정상 적응형 라우팅은 다운이기 때문에 N3에 대한 직접 링크를 선택하지 않을 것이고, N8로, 그 후, 최종으로 N3으로 패킷을 라우팅한다.
ㆍ N6이 후보 링크들의 리스트를 소모한 경우에(misrouteVector가 이들을 모두 마크하였다는 것을 의미), 구현은 2개의 선택을 갖는다:
o 패킷을 드롭하고 라우팅의 실패를 M3에 통지한다.
o misrouting 세트를 벗어나는 misrouteVector를 클리어하고 (존재하면) 하향 페이싱 링크들 중 하나를 통해 패킷을 포워딩한다. 이것은 하나의 하위 레이어에서 미스라우팅을 재시도할 것이다. 구현은 하위 레이어 옵션에서 이러한 재시도를 가능하게 하기 위해 레지스터 비트(enableRecursiveMisrouting)를 갖기를 원할 수도 있다.
스위치가 미스라우팅 알고리즘을 개시할 것인지 소프트웨어가 제어하게 하는 레지스터 enableMisrouting 이 있다.
멀티- 도메이닝
그 목적이 64K 노드들에 대한 유니캐스트 라우팅 테이블의 크기를 증가시키지 않고, 다수의 노드들(예를 들어, 64K 노드들)에 대한 노드들의 어드레스가능성을 증가시키는 것인, 멀티-도메이닝이 본 발명자들에게 또한 알려져 있다.
현재 설명하는 바와 같이, 유니캐스트 라우팅 테이블은 노드 수(즉, 0 내지 MAX_NODES-1)에 의해 인덱스된 단일 차수 어레이이고, 여기서, 통상의 구현은 256과 4K 노드들 사이일 것이다.
본 섹션은 이제, 현재의 아키텍처가 64K 최대 노드들을 갖는 다중 도메인들을 지원하기 위해 어떻게 변경되는지를 설명할 것이다.
ㆍ 노드 명칭공간은 0으로부터 MAX_NODES-1까지의 노드 ID로부터 (도메인 ID, 노드 ID)의 2-투플로 변경되고, 여기서, 도메인 ID 및 노드 ID는 0 내지 255 범위이다. 따라서, 실제로는 256개의 도메인이 존재할 수 있고, 여기서, 각 도메인은 256개의 노드들까지 포함할 수 있다.
ㆍ 유니캐스트 라우팅 테이블은 크기 MAX_NODES의 단일 차수 테이블로부터 크기 256의 2차원 테이블로 변경된다. 유니캐스트 라우팅 테이블은 이제, unicastRoute[MODES]의 구조로부터 unicastRoute[2][256]으로 변경된다.
o 로컬 도메인 라우팅: 이러한 도메인내의 노드로 라우팅할 때, 유니캐스트 라우팅 테이블은 unicastRoute[0][node ID]로서 액세스되고, 현재의 노드로부터 특정 노드 ID로 라우팅하기 위해 가중된 링크 벡터를 제공한다.
o 원격 도메인 라우팅: 원격 도메인내의 노드로 라우팅할 때, 유니캐스트 라우팅 테이블은 unicastRoute[1][domain ID]로서 액세스되고, 현재의 노드로부터 특정 도메인 ID로 라우팅하기 위해 가중된 링크 벡터를 제공한다.
ㆍ 라우팅 프레임: 하나의 비트가 원격 도메인으로 라우팅할 때 참(true)으로 설정되는 라우팅 프레임, dsRemote에 추가된다.
ㆍ 로컬하게 관리된 MAC 어드레스들: 아래의 섹션은 표 12와 같이 노드 인코딩된 유니캐스트 MAC 어드레스 인코딩을 설명한다.
노드 인코딩된 유니캐스트 ?유니캐스트

?로컬하게 관리됨
?OUI==스위치 OUI		 ?10 비트: SS_MAC_NODE_ENCODED_MAGIC
?12 비트: 노드 ID
?2 비트: 포트 ID
이것은 표 13과 같이 멀티-도메이닝을 위해 변경된다.
노드 인코딩된 유니캐스트 ?유니캐스트

?로컬하게 관리됨
?OUI==스위치 OUI		 ?6 비트: SS_MAC_NODE_ENCODED_MAGIC
?8 비트: Domain ID
?8 비트: 노드 ID
?2 비트: 포트 ID
ㆍ 라우팅 프레임 헤더의 생성: 표 2는 라우팅 프레임 헤더를 생성하는 알고리즘들을 설명한다. 이것은 아래에 의해 멀티-도메이닝 경우에서 확대된다.
if ( dstDomain == myDomainID ) { // Route to local domain
rframe.dstRemote = false;
rframe.dstNode = dstNode;
}
else { // Route to remote domain
rframe.dstRemote = true;
rframe.dstNode = dstDomain;
네트워크 프록시
네트워크 프록시의 개념은 저전력 슬립/휴지 상태에 있으면서 네트워크 존재를 유지하고, 다른 프로세싱이 요구될 때 지능적으로 웨이크하기 위한 메인 프로세서(도 5a, 905)의 능력이다. 네트워크 프록시에 관한 여러 아키텍처 특징들이 있다:
ㆍ 포트 ID들의 재매핑을 허용하기 위한 CSR(portRemap)이 있다. 실제로, 스위치가 패킷을 내부 MAC0 포트(예를 들어, 도 5a, 902)로 전달하려 할 때, 이러한 포트 재매핑 CSR은 소프트웨어가 MAC0을 관리 프로세서 MAC(예를 들어, 도 5a, 907)에 재매핑하게 하고, 네트워크 프록시 프로세싱을 위해 관리 프로세서로 전달된 패킷을 갖게 한다. 이러한 재매핑 CSR은 또한, MAC1 트래픽을 MAC0에, 또는 MAC1 트래픽을 관리 프로세서에 재매핑하기 위해 사용될 수 있다.
ㆍ 일반적으로, 스위치는 패킷이 노드내의 내부 포트로 전달되는지를 결정하기 위해 라우팅 프레임의 목적지 노드 ID를 찾고, 또는 다른 XAUI 접속된 노드들로 라우팅한다. 이것은 목적지 노드 ID를 "나의 노드 ID"에 매칭함으로써 행해진다. 노드 ID 매칭 레지스터(nodeRangeLo, nodeRangeHi)는 nodeRangeLo <= Destination_Node <= nodeRangeHi || myNodeID==Destination_Node인 경우에 노드내의 내부 포트로 패킷이 전달되게 한다. 이것은 노드가 노드들의 서브트리에 대해 프록시하는 것을 허용한다.
통상의 사용 시퀀스는 아래의 형태이다:
ㆍ 관리 프로세서는 노드상에서 MAC0 및 MAC1에 대한 IP - MAC 어드레스 매핑을 유지한다. 이것은 메인 프로세서 OS로부터 관리 프로세서로의 이들 매핑의 명시적 통신을 통해 행해질 수 있거나, 관리 프로세서가 로컬 불필요 ARP 브로드캐스트들을 스누핑함으로써 암시적으로 행해질 수 있다.
ㆍ 메인 프로세서는 저전력 휴면 상태로 가도록 관리 프로세서와 협력한다. 이러한 천이 동안, 관리 프로세서는 MAC0 및 MAC1 트래픽을 관리 프로세서로 라우팅하기 위해 포트 ID 재매핑 CSR을 셋업한다.
ㆍ 관리 프로세서는 임의의 착신 MAC0/MAC1 패킷들을 프로세싱한다. 3개의 프로세싱 카테고리가 있다:
ㆍ 단순한 응답(예를 들어, ARP 응답 및 ICMP 핑)을 요구하는 일부 클래스의 트랜잭션들에 응답한다.
ㆍ 다른 컴퓨터들을 타겟팅하는 일부 클래스의 패킷들, 통상적으로, 유니캐스트 또는 브로드캐스트 패킷들을 덤프하고 무시한다.
ㆍ 메인 프로세서가 일부 클래스의 패킷들을 프로세싱하도록 웨이크되어야 한다. 관리 프로세서는 메일 프로세서를 웨이크하고, 포트 ID 재매핑 레지스터를 말소하며, 스위치를 통해 패킷들을 재전송하고, 여기서, 패킷들은 MAC0/1로 되라우팅된다.
웨이크 -온- LAN 매직 패킷
종래의 데스크탑 컴퓨터에서, 웨이크될 컴퓨터는 전원으로부터 접속해제되지 않고 네트워크 카드에 대해 예비된 전력으로, 셧 다운(슬립핑, 휴지, 또는 소프트 오프; 즉, ACPI 상태 G1 또는 G2)된다. 네트워크 카드는 특정한 서브넷(또는 이것이 특수 하드웨어 또는 구성을 요구하더라도 전체 LAN)에 대한 브로드캐스트 어드레스를 통해 브로드캐스트하는 매직 패킷이라 칭하는 MAC 어드레스를 포함하는 특정 패킷을 청취한다. 매직 패킷은 OSI 모델에서 데이터 링크 또는 레이어 2를 통해 전송되고 브로드캐스트 어드레스의 네트워크내의 모든 NIC들로 브로드캐스트되고; IP-어드레스(OSI 모델에서 레이어 3)는 사용되지 않는다. 청취하는 컴퓨터가 이러한 패킷을 수신할 때, 네트워크 카드는 정확한 정보에 대해 패킷을 체크한다. 매직 패킷이 유효하면, 네트워크 카드는 휴지 또는 대기 외부로 컴퓨터를 실행하거나, 시동한다.
매직 카드는 그것의 페이로드 어디에서나, 타겟 컴퓨터의 MAC 어드레스의 16개의 반복들이 후속하는, 6 바이트의 1들(16진수 FF FF FF FF FF FF를 발생시킴)을 포함하는 브로드캐스트 프레임이다. 매직 패킷이 상위 스트링에 대해서만 스캐닝되고 풀 프로토콜 스택에 의해 실제로는 분석되지 않기 때문에, 이것은 임의의 네트워크의 브로드캐스트 패킷 및 전송 레이어 프로토콜로서 전송될 수도 있다. 통상적으로, 매직 패킷은 UDP 데이터그램으로서 포트 0, 7 또는 9에 전송되거나, 이전에는 IPX 패킷으로서 전송된다.
방금 설명한 네트워크 프록시 아키텍처를 사용하여, 관리 프로세서는 이들 웨이크-온-LAN 패킷들을 지원할 수 있다. 이들 브로드캐스트 패킷들을 얻을 것이고, 노드상의 다른 MAC들에 대한 MAC 어드레스들을 알 것이며, 적절하게 메인 프로세서를 웨이크 업할 수 있다. 이들 웨이크-온-LAN 패킷들을 지원하기 위해 스위치에서 추가의 기능을 필요하지 않다.
본 발명의 특정한 실시예를 참조하여 상술하였지만, 당업자는 본 실시예에서의 변경들이 본 명세서의 원리들 및 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있고, 그 범위는 첨부한 청구항들에 의해 정의된다는 것을 이해할 것이다.

Claims (24)

  1. 스위치 패브릭(fabric) 시스템으로서,
    복수의 노드들; 노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드들을 통해 데이터를 라우팅하는 상기 스위치 패브릭의 트리 토폴로지 및 그래프 토폴로지 중 하나를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들을 포함하고, 각 링크는 상기 토폴로지내에서 업 링크, 다운 링크 및 가로 링크 중 하나로서 지정되는 것을 특징으로 하는 스위치 패브릭 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 노드는 계산적 및 스위치 노드와 스위치 노드 중 하나일 수 있는 것을 특징으로 하는 스위치 패브릭 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 각 노드는 입/출력을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 패브릭 시스템.
  4. 복수의 노드들을 갖는 스위치 패브릭 시스템으로서,
    각 노드는 계산적 및 스위치 노드와 스위치 노드 중 하나일 수 있는 것을 특징으로 하는 스위치 패브릭 시스템.
  5. 세그먼트화된 매체 액세스 제어(MAC) 아키텍처를 갖는 복수의 노드들을 갖는 스위치 패브릭 시스템용 스위치로서,
    상기 스위치에서 데이터의 라우팅을 제어하는 적어도 하나의 프로세서 유닛;
    상기 적어도 하나의 프로세서에 접속되고 데이터용 이더넷 제어기에 대한 인터페이스를 갖는 상기 스위치의 제 1 부분;
    상기 데이터를 복수의 패킷들로 변환하여 상기 복수의 패킷들을 패브릭 스위치에 전송하는 상기 스위치의 제 2 부분; 및
    이더넷 시그널링을 수행하는 상기 스위치의 상기 제 2 부분에 접속되는 포트를 갖는 패킷 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치 패브릭은 상기 스위치에서 데이터의 라우팅을 제어하는 적어도 하나의 프로세서 유닛, 상기 적어도 하나의 프로세서에 접속되고 데이터용 이더넷 제어기에 대한 인터페이스를 갖는 상기 스위치의 제 1 부분, 상기 데이터를 복수의 패킷들로 변환하여 상기 복수의 패킷들을 패브릭 스위치에 전송하는 상기 스위치의 제 2 부분, 및 이더넷 시그널링을 수행하는 상기 스위치의 상기 제 2 부분에 접속되는 포트를 갖는 패킷 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 패브릭 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 스위치 패브릭은 상기 스위치에서 데이터의 라우팅을 제어하는 적어도 하나의 프로세서 유닛, 상기 적어도 하나의 프로세서에 접속되고 데이터용 이더넷 제어기에 대한 인터페이스를 갖는 상기 스위치의 제 1 부분, 상기 데이터를 복수의 패킷들로 변환하여 상기 복수의 패킷들을 패브릭 스위치에 전송하는 상기 스위치의 제 2 부분, 및 이더넷 시그널링을 수행하는 상기 스위치의 상기 제 2 부분에 접속되는 포트를 갖는 패킷 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 패브릭 시스템.
  8. 복수의 노드들을 포함하는 스위치 패브릭 시스템으로서,
    각 노드는 관리 프로세서를 갖고, 상기 복수의 노드들의 관리 프로세서들 사이의 통신은 상기 관리 프로세서들이 서로 신뢰할 수 있도록 보안되는 것을 특징으로 하는 스위치 패브릭 시스템.
  9. 내부 MAC들 및 외부 MAC들에 대한 이더넷 MAC 제어기 IP를 목적에 맞게 만들고, 스위치에 공급하기 위해 MAC에 대한 물리적 시그널링이 일반적으로 무엇인지를 레버리징하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 스위치 패브릭 시스템에서 통신을 넌스푸핑(nonspoofing)하는 방법으로서,
    복수의 노드들을 제공하는 단계로서, 각 노드는 관리 프로세서를 갖고, 상기 관리 프로세서에 의해 실행된 하나 이상의 피스의 소프트웨어는 검증된 소프트웨어인, 상기 복수의 노드들을 제공하는 단계; 및
    상기 복수의 노드들 사이에서 신뢰 관계를 확립하는 단계를 포함하고,
    상기 신뢰 관계를 확립하는 단계는,
    도메인 ID를 패킷의 소스 노드에서 라우팅 헤더에 삽입하는 단계; 및
    상기 소스 노드 및 목적지 노드의 관리 프로세서들 사이에서 보안 통신하는 단계를 더 포함하고, 상기 보안 통신은 상기 도메인 ID를 갖는 상기 패킷의 상기 라우팅 헤더가 상기 목적지 노드에 의해 검증될 때 발생하는 것을 특징으로 하는 통신을 넌스푸핑하는 방법.
  11. 복수의 노드들 및 노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 복수의 루트들을 갖는 스위치 패브릭을 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들을 갖는 스위치 패브릭에서 고장-복원(fault-resilient) 유니캐스트 라우팅 방법으로서,
    상기 스위치 패브릭에서 제 1 노드로부터 제 2 노드로의 이스케이프(escape) 루트를 생성하는 단계로서, 상기 이스케이프 루트는 낮은 우선순위 가중치를 갖는, 상기 이스케이프 루트를 생성하는 단계; 및
    링크가 비활성화될 때 상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드로 데이터를 미스라우팅(misrouting)하는 단계로서, 상기 이스케이프 루트 및 미스라우팅은 내고장성을 상기 스위치 패브릭에 제공하는, 상기 데이터를 미스라우팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장-복원 유니캐스트 라우팅 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 노드로부터 제 2 노드로 데이터를 미스라우팅하는 단계는, 상기 네 1 노드와 상기 제 2 노드 사이의 링크가 비활성화될 때 하나 이상의 개재 노드들을 통해 상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드로 데이터를 라우팅하기 위해 반복적으로 백트랙킹하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장-복원 유니캐스트 라우팅 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 반복적으로 백트랙킹하는 단계는,
    데이터 경로에서의 노드가 상기 제 2 노드에 대한 링크 경로를 갖지 않을 때, 상기 데이터의 헤더에서 미스라우팅 비트를 설정하는 단계;
    상기 미스라우팅 비트를 설정한 상기 노드로 상기 데이터를 전송하는 발신 노드로 상기 데이터를 되전송하는 단계;
    상기 발신 노드에 의해, 상기 데이터에 대한 하나 이상의 대안의 링크들을 선택하는 단계; 및
    상기 데이터가 상기 대안의 링크들 중 하나를 통해 상기 제 2 노드에 도달하면 상기 데이터의 헤더에서 상기 미스라우팅 비트를 클리어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장-복원 유니캐스트 라우팅 방법.
  14. 스위치로서,
    활성이 아닐 때 휴지 상태로 들어가는 하나 이상의 메인 프로세서들;
    상기 유지 상태로 들어가지 않는 관리 프로세서;
    제 1 어드레스를 갖는 제 1 이더넷 포트 및 제 2 어드레스를 갖는 제 2 이더넷 포트를 포함하고,
    상기 제 1 어드레스 및 상기 제 2 어드레스는 상기 하나 이상의 메인 프로세서들이 상기 휴지 상태에 있을 때 상기 관리 프로세서에 재매핑되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 관리 프로세서는 특정한 클래스를 갖는 패킷을 폐기하는 것, 휴지 메인 프로세서의 네트워크 존재를 유지하기 위해 상기 패킷을 프록시하고 응답하는 것, 및 상기 패킷이 상기 메인 프로세서에 의해 처리되어야 한다는 것을 결정하여 착신 패킷을 처리하기 위해 휴지 프로세서를 웨이크하는 것 중 하나에 의해 상기 메인 프로세서에 재매핑되는 상기 착신 패킷을 프로세싱하는 것을 특징으로 하는 스위치.
  16. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들; 및
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서를 포함하고,
    상기 관리 프로세서는 노드명칭공간을 저장하고, 각 노드명칭은 도메인 식별자 및 노드 식별자 및 2차원 라우팅 테이블을 갖고, 데이터 패킷들은 상기 노드 식별자 및 상기 도메인 식별자에 의해 식별되는 멀티-도메인 노드로 라우팅하는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
  17. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들;
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서; 및
    라우팅 테이블을 사용하여 이더넷 프레임 패킷에 대한 라우팅 프레임 헤더를 생성하는 적어도 하나의 라우팅 헤더 프로세서를 포함하고,
    상기 라우팅 테이블은 2개 이상의 연속 MAC 어드레스들을 상기 라우팅 테이블에서의 단일 엔트리로 압축하는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
  18. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들;
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서; 및
    라우팅 테이블을 사용하여 이더넷 프레임 패킷에 대한 라우팅 프레임 헤더를 생성하는 적어도 하나의 라우팅 헤더 프로세서를 포함하고,
    상기 라우팅 테이블은 특정한 이더넷 프레임 패킷이 특정 링크를 통해 목적지 노드로 통신되는 링크 인코딩된 유니캐스트 엔트리를 갖는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
  19. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들;
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서; 및
    라우팅 테이블을 사용하여 이더넷 프레임 패킷에 대한 라우팅 프레임 헤더를 생성하는 적어도 하나의 라우팅 헤더 프로세서를 포함하고,
    상기 라우팅 테이블은 이더넷 프레임 패킷이 특정한 노드 ID를 갖는 노드로 전송되어서 상기 노드 ID가 어드레스로 인코딩되도록 노드 인코딩된 유니캐스트 엔트리를 갖는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
  20. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들;
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서; 및
    라우팅 테이블을 사용하여 이더넷 프레임 패킷에 대한 라우팅 프레임 헤더를 생성하는 적어도 하나의 라우팅 헤더 프로세서를 포함하고,
    상기 관리 프로세서는 로컬하게 개시된 브로드캐스트를 스누핑하고, 상기 로컬하게 개시된 브로드캐스트는 상기 관리 프로세서로 전송되는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
  21. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들;
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서; 및
    라우팅 테이블을 사용하여 이더넷 프레임 패킷에 대한 라우팅 프레임 헤더를 생성하는 적어도 하나의 라우팅 헤더 프로세서를 포함하고,
    상기 라우팅 테이블은 넌-스위치 패브릭 어드레스를 노드에 매핑하는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
  22. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들;
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서; 및
    라우팅 테이블을 사용하여 이더넷 프레임 패킷에 대한 라우팅 프레임 헤더를 생성하는 적어도 하나의 라우팅 헤더 프로세서를 포함하고,
    상기 라우팅 테이블은 데이터 패킷들의 적응형 라우팅을 허용하기 위해 각 링크에 대한 경로 비용 및 가중치를 갖는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
  23. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들;
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서; 및
    라우팅 테이블을 사용하여 이더넷 프레임 패킷에 대한 라우팅 프레임 헤더를 생성하는 적어도 하나의 라우팅 헤더 프로세서를 포함하고,
    상기 라우팅 테이블은 하나 이상의 패킷들이 링크를 통해 소스 노드의 이웃하는 노드들로 전송되지만 이웃하는 노드들이 아닌 다른 노드들로 브로드캐스트하지 않도록 이웃 멀티캐스트 엔트리를 갖는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
  24. 스위치 시스템으로서,
    복수의 노드들;
    노드를 상기 복수의 노드들에서의 다른 노드에 접속하여 상기 복수의 노드를 통해 데이터를 라우팅하는 스위치 패브릭의 토폴로지를 생성하는 각 노드와 연관된 복수의 링크들;
    상기 스위치 패브릭을 통해 상기 데이터의 라우팅을 제어하는 관리 프로세서; 및
    착신 브로드캐스트 패킷이 특정한 스위치와 교차되었는지를 결정하기 위해 소스 노드로부터의 상기 착신 브로드캐스트 패킷에 대한 브로드캐스트 ID를 브로드캐스트 ID 및 소스 노드의 브로드캐스트 엔트리와 비교하는 각 스위치에서의 적어도 하나의 라우팅 헤더 프로세서를 포함하고,
    상기 착신 브로드캐스트 패킷이 상기 특정한 스위치를 통해 교차되지 않은 경우에, 상기 특정한 스위치를 갖는 노드에 접속된 모든 링크들을 통해 상기 착신 브로드캐스트 패킷을 재브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 스위치 시스템.
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