KR960014986B1 - 패킷 전송시스템 및 패킷 교환 포인트와, 패킷 경로지정 방법 및 데이타 패킷 경로지정 방법 - Google Patents
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Abstract
내용없음.
Description
제1도는 본 발명의 경로지정 기법(techniques)이 사용될 수 있는 패킷 통신 시스템의 일반적인 블럭도.
제2도는 제1도의 통신 시스템의 대표적인 패킷 네트워크 결정 포인트를 일반적으로 도시한 블럭도.
제3도는 제1도에 도시된 전송 시스템에서 전송된 패킷의 대표적인 헤더를 그래프로 표현한 도면.
제4도는 제3도의 헤더에서, 자동 네트워크 경로지정 필드를 그래프로 표현한 도면.
제5도는 제3도의 헤더에서 멀티캐스터 트리 경로지정 필드 및 멀티캐스트 트리 전이 경로지정 필드를 그래프로 표현한 도면.
제6도는 본 발명에 따라 멀티캐스트 트리에의 원격 액세스 경로 필드를 그래프로 표현한 도면.
제7도는 전형적인 멀티캐스트 트리는 실선으로 도시되고, 시스템의 밸런스를 점선으로 도시된 제1도의 패킷 통신시스템의 일반적인 블럭도.
제8도는 제3도 내지 제6도의 경로지정 필드를 사용하고 멀티캐스트 트리 전이 모드 프로토콜을 사용하는, 제1도의 패킷 네트워크에 대한 패킷 경로지정 프로토콜 세트의 흐름도.
제9도는 제3도 내지 제6도의 경로지정 필드를 사용하여 멀티캐스트 트리 엔트리에서 전이 모드 프로토콜을 요하지 않는, 제1도의 패킷 네트워크에 대한 다른 패킷 경로 프로토콜 세트의 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
15 : 사용자 스테이션(user station)
본 발명은 패킷 전송 시스템(pack transmission systems)에 관한 것으로, 특히, 패킷 전송 시스템에서 데이타 패킷의 경로지정(routing)에 관한 것이다.
고속 패킷 전송 네트워크에서, 네트워크를 통한 패킷 경로 지정은 패킷 헤더의 경로지정 정보에 의한다. 이러한 네트워크는 전송링크들로 상호 연결된 노드들로 구성된다. 노드는 수신된 패킷을 출력 전송링크(outgoing transmission links)상에 선택적으로 진출(launch)시키는 패킷 교환 메카니즘(packet switching mechanisms)을 포함한다. 이들 노드들중 일부는 단말 노드(end nodes)라 칭하며, 사용자는 이를 통해 네트워크를 액세스한다. 그래프로 분석한다면, 이러한 네트워크는 교환(switches), 사용자 스테이션(user stations) 및 이들을 상호 결합하는 에지(edges)의 그래프로 표현될 수 있다.
교환을 상호 결합하는 에지는 교환 메카니즘을 상호 결합하는 전송 링크에 대응한다. 단말 노드에서 사용자 스테이션(사용자 응용)을 네트워크에 결합되는 에지는 단말 에지(terminal edges)라 칭하여진다.
각각의 교환 메카니즘에서 어댑터(adapter) 회로는 전송 또는 전달 패킷 신호를 전송링크 및 사용자 응용(application)에 각각 적응시킨다. 이와 같은 패킷 전송시스템에서는 다양한 유형의 패킷 교환 메카니즘 및 전송링크를 수용할 수 있다.
이러한 네트워크의 경로지정 정보는, 다양한 형태로 표현될 수 있는데, 대표적으로는 패킷을 단일의 수신지(destination)사용자 스테이션에 전달하는데 사용되는 자동 네트워크 경로지정(Automatic Network Routing : ANR)과, 동일한 패킷을 다수의 수신지 사용자 스테이션에 전달하는데 사용되는 트리 멀티캐스트 모드(Tree Multicast Mode : TMM)가 있다. ANR 경로지정의 경우, 경로내의 연속적인 링크들은 경로지정 필드내의 전송링크 레이블(transmission link labels)에 의해서, 경로지정 순서대로, 지정된다. 경로를 따라 패킷이 새로운 링크로 교환될 때, 해당 링크 레이블은 경로지정 필드로부터 제거되어 다음에 사용될 링크 레이블이 경로 필드내의 처음 레이블로 된다. 자동 네트워크 경로지정은 Internation Journal of Digital and Analog Cabled Systems, Vol. 1, No. 2, April-June, 1988의 페이지 77-85에서, 저자 I. Cidon 및 I. S. Gopal이 저술한 "PARIS : An Approach to Integrated High-Speed Networks"라는 제목의 논문에 기술되어 있다.
TMM 경로지정의 경우, 패킷 전송 네트워크에 결합된 사용자 스테이션중 원하는 서브셋(subset)을 결합하도록 멀티캐스트 트리들이 사전 정의된다. 이러한 결합에서, "트리"는, 스위치 및 패킷 사용자 스테이션과 사이클 또는 루프를 형성하지 않는 에지들의 결합된 세트로 정의된다. "멀티캐스트"라는 용어는 단일 전송자(sender)가 패킷을 다수의 수신지 사용자 스테이션에 전송함을 의미한다. 멀티캐스트 트리는 경로 필드내에서 트리 주소에 의해 특정된다. 경로지정 필드로부터 트리 주소를 하나씩 제거하는 대신, 트리내의 각각의 교환 포인트에서 이 트리 주소를 사용하여, 동일한 트리의 다른 모든 결합된 교환 또는 사용자 스테이션(패킷을 수신한 교환 또는 사용자 스테이션을 제외함)에 패킷을 경로지정한다. 이처럼, 멀티캐스트 트리의 모든 사용자 스테이션은 경로지정 필드에 트리 주소를 제공한채 패킷을 전출시킬 수 있으며, 그 패킷을 동일한 멀티캐스트 트리의 다른 모든 사용자 스테이션에 전달할 수 있다. 이러한 멀티캐스트 트리 경로 Proceeding of the 9th ACM Symposium on Principles of Distributed Computing, Quebec, Canada, August, 1990의 페이지 145-159에서, 저자 I. Cidon, I. Gopal, M. Kaplan 및 S. Kutten이 저술한 "Distributed Control for PARIC"라는 제목의 논문에 기술되어 있다.
ANR 및 TMM 경로지정을 제공하기 위해 서로 다른 프로토콜들을 사용하여 경로지정 필드를 처리하였으므로, 동일한 패킷 헤더에 이들 두가지 경로지정 유형(type)을 혼합시키는 것이 불가능했다.
그러나, 그 자신 멀티캐스트 트리 구성원이 아닌 발신(originating) 사용자 스테이션으로부터 멀티캐스트 트리의 모든 사용자 스테이션으로 패킷을 전달하는 것이 필요할 때가 있다. 예를 들면, 다수의 어댑터들이 특정 근거리 지역 네트워크(Local Area Network : LAN)에 연결될 수 있다. 이러한 하나의 지역 LAN 어댑터는 제2의 LAN 스테이션에 관한 정보를 얻기 위해, 제2의 LAN과 연관되고 멀티캐스트 트리에 의해 결합된 원격 LAN 어댑터 그룹에 요구(request)를 전송하려 할 수 있다. 이와 유사하게, 단말노드는 갱신(update)상의 편의를 위해 멀티캐스트 트리로 결합된 디렉토리 서비스 제공자(directory service providers) 그룹에 어떤 질의(query)를 동시에 전송하고자 할 수도 있다. 따라서, 이러한 멀티캐스트 트리에의 원격 액세스를 허용하는 것이 중요한 문제이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, ANR 레이블과 트리 멀티캐스트 모드(TMM) 트리 주소가 패킷의 경로지정 필드에서 정합(contatenate)된다. ANR 레이블은 패킷을 특정 멀티캐스트 트리의 단일 네트워크 노드에 전송하는데 사용된다. 또한, TMM 주소는 패킷을 멀티캐스트 트리의 모든 단말노드에 전송하는데 사용된다.
특히, 새로운 경로지정 모드는 "멀티캐스트에의 원격 액세스(Remote Access to Multicast Tree : RAMT)"로 정의되는데, 이때 ANR 레이블이 경로필드의 전반부를 구성하고, 멀티캐스트 트리 주소는 사전선택된 구분 문자(delimiter)로 분리되어 경로지정 필드의 후반부를 구성한다. 그러므로, 트리 부분은 ANR 부분이 그 효용성을 다해 제거될 때까지 사용되지 않는다. ANR 부분이 그 효용성을 다해 제거될때, 패킷은 목적(target) 멀티캐스트는 트리의 네트워크 노드에 있어야 하며, 트리 주소는 패킷을 멀티캐스트 트리의 모든 구성원들에게 효율적으로 전달될 수 있다.
본 발명의 한 가지 특징은, 패킷을 멀티캐스트 트리의 엔트리(entry) 네트워크 노드에 전달한 링크 자체가 그 멀티캐스트 트리의 일부인 경우에 대비한 대책이 제공되는 점이다. 보통, 멀티캐스트 트리 패킷은 교환 포인트에서 그 패킷이 수신된 동일한 링크를 통해 역으로 전송되지 않는다. 그러나, RAMT 프로토콜에서, 패킷은 트리 주소가 아닌 ANR 레이블에 입각하여 엔트리 네트워크 노드에 전달된다. 이러한 상황을 수용하기 위해, "멀티캐스트 트리전이(Multicast Tree Transition : MTT)"라 칭하는 일시적인 경로지정 모드가 정의되는데, 이 모드에서, 패킷이 수신된 링크를 포함하여 멀티캐스트 트리의 모든 전송 링크를 통해 상기 수신된 패킷이 재전송된다. 물론, 경로지정 모드는, 멀티캐스트 트리 노드로 진행되면, 표준 멀티캐스트 트리모드로 변경된다.
이와 달리, 마지막 ANR경로 지정 레이블은, 패킷을 멀티 캐스트 트리의 엔트리 노드로 진출시키는 노드에 의해 제거될 수 있지만, 경로지정 모드를 변경시키지 않고, 구분 문자도 그대로 남겨둔다. 수신 엔트리 노드(receiving entry node)는 모드를 TMM 모드로 변경시킬 것이고, 구분 문자를 제거할 것이다. 그후 패킷이 수신된 링크를 포함하여 트리의 모든 링크를 통해 패킷을 경로지정할 것이다.
본 발명을 완전히 이해하려면 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하면 된다.
제1도에는 번호(1)로부터 번호(8)까지 번호가 매겨진 8개의 네트워크 노드(11)를 포함하는 패킷 전송 시스템(10)의 일반적인 블럭도가 도시되어 있다. 각각의 네트워크 노드(11)는 (A)로부터 (L)까지의 하나 이상의 통신 링크에 의해 다른 네트워크 노드에 결합된다.
각각의 이러한 통신링크는 영구 연결일 수도 있고 선택적으로 허용(enable)되는 (다이얼-업 : dial-up)연결일 수도 있다. 어느 하나 또는 모든 네트워크 노드(11)가 단말노드, 단말노드 (1)과 (2) 및 (3)에 접속된 네트워크 노드(2), 단말노드 (4)와 (5) 및 (6)에 접속된 네트워크 노드(4)와, 단말노드 (7)과 (8) 및 (9)에 접속된 네트워크 노드(8)에 접속될 수 있다. 각각의 네트워크 노드(11)는 데이타통신 서비스들을 결합된 모든 노드와 네트워크 노드 및 단말노드에 제공하는 데이타처리 시스템을 포함한다. 네트워크 노드(11)는 노드내에 결정 포인트(decision point)를 각각 포함하는데, 결정포인트에서 인입(incoming) 데이타 패킷들은 다른 노드에 이르러 종료되는 하나 또는 그 이상의 출력(outgoing) 통신 링크상에 선택적으로 경로지정된다.
이러한 경로 결정은 데이타 패킷의 헤더 정보에 응답하여 이루어지며, 본 명세서에서 보다 상세히 기술될 것이다. 네트워크 노드(11)는 기본적인 패킷 경로지정 기능 외에 경로지정 계산(routing calculation)을 지원하는데 사용되는 네트워크 토폴로지 데이타베이스(network topology database)의 유지보수(maintenance), 디렉토리(directory) 서비스 및 그 노드에서 발신한 패킷들에 대한 경로 계산 등의 보조 서비스들을 제공한다. 다음 기술하는 내용은 각각의 수신된 패킷 헤더의 경로지정 정보에 응답하여 경로지정 기능을 수행하는데 관련된 네트워크 및 단말노드의 기능에 관한 것이다.
각각의 단말노드(12)는 어댑터회로에 의해 다수의 사용자 스테이션(15) 각각에 결합된다. 각각의 사용자 스테이션(15)은 또 다른 사용자 스테이션에 전송될 디지탈 데이타 소오스(source)나, 또 다른 사용자 스테이션으로부터 수신된 디지탈 데이타를 사용하는 데이타 싱크(sink)를 포함하거나, 통상은, 양자를 모두 포함한다.
사용자 스테이션은 패킷 네트워크(10)에 액세스하기 위해 네트워크 노드(11)에 결합된 단말노드(12)에 결합함으로써 제1도의 패킷 통신 네트워크(10)를 사용한다. 단말노드(12)는 사용자 데이타를 제1도의 패킷 네트워크를 통해 전송하기 위해 적절히 포맷된 패킷으로 변환시키고, 네트워크(10)를 통해 패킷을 경로지정하는데 사용되는 헤더를 생성한다. 헤더의 일반적인 형은, 제3도에 도시된 바와 같이, 두개의 제어바이트(34) 및 (31), 경로지정 필드(32)와 중복 검사 바이트(3)를 포함한다. 경로지정 필드(32)는 패킷을 패킷 네트워크(10)를 통해 주조지정된 수신지 단말노드(12)로 경로지정하기 위해 필요한 정보를 포함한다. 제어 바이트(31) 및 (34)는, 무엇보다, 하기에 기술된 바와 같이 경로지정 필드(32)를 해독하는데 사용되는 부호화된 프로토콜 식별(encoded protocol identification)을 포함한다. 단말노드(7), (8) 및 (9)는 또한 제1도에 도시되지 않은 하나 이상의 사용자 스테이션에 각각 접속된다.
제2도에는, 제1도의 네트워크 노드(11) 및 단말노드(12)에 포함된 대표적인 패킷 결정 포인트의 블럭도가 도시되어 있다.
제2도의 결정 포인트는 결정 포인트에 도달하는 패킷이 진입(enter)하게 되는 고속 패킷 교환 버스(23)를 포함한다. 이러한 패킷들은 전송 링크와 전송 어댑터(24,25,…,26)를 통해 도착하고, 제1도의 사용자 스테이션(15)에 대응하는 단말노드내의 사용자 응용과 응용어댑터(20,21,…,22)를 통해 발신한다. 패킷 헤더의 정보를 사용하여, 어댑터(20-22) 및 어댑터 (24-26) 중 상대방 어댑터들은 버스(23)상에 진출(launch)된 패킷 중 어느 패킷들이 그 어댑터에 결합된 사용자 응용 또는 전송링크로 경로지정되어야 하는지를 결정한다.
따라서, 제2도의 결정포인트는 결정포인트에 도달하는 패킷들을 지역 사용자(단말노드의 경우)에 결합하거나, 결정포인트로부터 발신하는 전송링크(네트워크 노드 및 단말노드의 경우)에 결합하는 역할을 한다.
어댑터(20-22) 및 어댑터(24-26)는 버스(23)상의 교환에 앞서 또는 그 이후 패킷을 큐잉하기 위한 큐잉회로(queuing circuits)를 포함할 수 있다. 경로제어회로(route control cirucuits)(27)는 통신경로를 완성하는데 사용된 네트워크 자원들(resources)의 양을 최소화하기 위해 제1도의 네트워크를 통한 최적의 경로를 계산하는데 사용된다.
제2도의 경로제어회로(27)는 별도의 디지탈 회로를 포함하거나, 혹은 적절히 프로그램된 디지탈 컴퓨터 회로를 포함할 수 있다. 이러한 프로그램된 컴퓨터는 제2도의 결정 포인트의 사용자 응용에서 발신하는 패킷에 대한 헤더를 생성하는데 사용될 수도 있다.
최종적으로, 제2도에 도시되지 않은, 결정 포인트에서 발신하는 패킷에 대한 최적 경로의 계산을 지원하는 데이타베이스가 결정 포인트에 역시 포함된다. 이러한 네트워크 토폴로지 데이타베이스는, 노드 및 노드에 연결된 전송링크에 관한 경로지정에 사용될 필요한 모든 정보를 포함한다. 또한, 이러한 토폴로지 정보는, 새로운 링크들이 활성화되거나 새로운 노드들이 네트워크에 추가될 경우, 갱신된다.
이러한 네트워크 토폴로지 정보는 경로를 계산하는데 필요한 최신 정보를 제공하기 위해 다른 모든 노드의 토폴로지 데이타베이스와 교환(exchange)된다. 이러한 데이타베이스 갱신은 네트워크 단말 사용자 사이에 데이타 패킷과 매우 유사한 패킷상에서 운송(carry)된다.
제2도의 패킷 결정 포인트로 인입하는(incoming) 전송 링크는 제1도의 단말노드(12)와 같은 지역 단말노드로부터의 링크나 제1도의 인접 네트워크 노드(11)로부터의 링크를 포함한다. 어느 경우엔, 제2도의 결정 포인트는 동일한 방식으로 각각의 데이타 패킷을 수신하여, 패킷 헤더의 정보에 의해 지시된 바에 따라, 데이타 패킷을 다른 결정 포인트로 전송한다. 따라서, 제1도의 패킷 네트워크는, 단일 패킷의 존속기간을 제외하고는, 제1도의 임의의 두 사용자 스테이션 간에 통신을 허용함에 있어 어느 전송 혹은 노드 설비(node facilities)도 전용하지 않는다. 이처럼, 패킷 네트워크의 통신설비 이용은 각각의 통신경로에 대한 전용 전송링크를 사용하는 경우 보다 훨씬 많은 트래픽(traffic)을 처리하도록 최적화 된다.
상술한 바와 같이, 제3도는 제1도의 패킷 네트워크상에서 전송되는 패킷의 네트워크 계층 헤더(network layer header)를 도시한 것이다. 네트워크 계층은 적절한 전송링크를 사용하여 노드 사이에서 패킷을 지정함으로써 패킷 네트워크를 통해 패킷을 경로지정하는데 필요한 서비스를 제공한다. 또한 네트워크 계층은 패킷 헤더에 에러가 발생하거나 또는 버퍼(buffer)가 오버플로우(overflow)되면 패킷을 폐기(discard)한다. 버퍼가 과잉 밀접(congestion)되면, 네트워크 계층은 손실 우선순위(loss priority)(예를 들어, 하위 우선 순위 패킷이 우선 폐기되는 우선순위)에 기반을 둔 패킷 폐기 정책(packet discard policy)을 구현한다. 네트워크 계층은 또한 지연 우선순위(delay priority)(예를 들어, 상위 우선순위 패킷이 우선 전송되는 우선순위)에 기반을 둔 스케쥴링(scheduling) 정책을 구현한다.
이들 패킷 폐기(discard) 및 패킷 스케쥴링 정책은, 본 발명의 부분을 구성하는 것은 아니므로, 본 명세서에서 더 이상 기술되지 않을 것이다.
제3도의 헤더는 제어바이트(34), (31), 경로지정 필드(32) 및 중복검사바이트(33)를 포함한 4개의 상이한 필드를 포함한다. 제어 바이트(34)는 경로모드를 인코드(encode)한 이진(binary) 비트를 포함한다. 상술한 바와 같이, 이들 모드는 자동 네트워크 경로지정(ANR) 모드와 트리 멀티캐스트 모드(TMM)를 또한 포함한다. 본 발명에 따르면, 이들 모드는 멀티캐스트 트리에의 원격 액세스(RMAT)모드와 멀티캐스트 트리 전이(MTT)모드를 또한 포함한다. 이들 후자의 두 모드는 본 명세서에서 상세히 기술될 것이다. 다른 모든 코드(codes)도 가능하지만, 본 발명과는 무관하며, 본 명세서에서 더 이상 기술되지 않을 것이다.
제3도의 헤더의 제2제어바이트(31)는 패킷 복사식별 모드(pacbet copy identification modes), 단말간 전송 결합 제어(end-to-end transport connection control) 및 포괄 확장코드(genericextention code)를 인코드하기 위해 사용된다, 이들 코드로 본 발명과 무관하며, 본 명세서에 더이상 기술되지 않을 것이다.
제3도를 다시 참조하면, 중복검사바이트(33)는 제3도의 네트워크 계층 헤더에 대한 검사합(checksum)이며, 헤더 자체에 에러가 발생하였는지를 검사하는데 사용된다. 헤더 에러가 검출되면 그 패킷은 폐기된다. 제3도의 경로지정 필드(32)는 제어바이트(34)에 특정한 경로지정 모드에 따라 수개의 상이한 포맷을 가질 수 있다. 이들 경로지정 필드 포맷 중 3가지가 제4, 5, 6도에 도시되었으며, 자동 네트워크 경로지정(Automatic Network Routing : ANR) 모드(제4도), 트리 멀티캐스트 모드 경로지정(TreeMulticast Mode routing : TMM) 모드(제5도) 및 멀티캐스트에의 원격 액세스 경로 지정(Remote Access to Multicast Routing : RAMR) 모드(제6도)에 대응한다. 제5도의 경로지정 필드는 또한 멀티캐스트 트리전이(Multicast Tree Transition : MTT) 모드에서 사용된다.
제4도에는 전형적인 자동 네트워크 경로지정(ANR) 필드가 도시되었는데, 이 필드는 다수의 전송링크 레이블(40,41,…,42)을 포함하고 이어서 필드 종료(end-of-field) 플래그(43)를 포함한다.
각각의 링크 레이블(40-42)은 패킷 소오스(source)와 패킷 수신지(destination) 사이의 통신 경로에서 하나의 전송링크를 식별하고, 마지막 레이블은 수신지 사용자 스테이션(destination user station)(15)(제1도)에 결합된 단말 에지(terminal edge)에 대응한다.
또한, 이들 링크 레이블은 수신지까지 도달할 때 통과(traverse)되는 전송 링크의 시퀀스(sequence)와 동일한 시퀀스를 갖는다. 끝에서 두번째 링크 레이블은 패킷이 전달되어야 할 수신지 단말노드로의 전송링크를 식별한다. 경로지정 결정 포인트는 하나의 링크 레이블을 사용하여 패킷을 다음 결정포인트로 전송하는 교환 포인트이다. 링크 레이블은 결정포인트에서 실제적인 스위칭을 제어하는데 사용된다.
제1도의 전송링크는 상호 결합된 노드들 사이에서 양방향 전송능력을 제공한다는 점에서 양방향성임을 유의하여야 한다. 따라서, 각 전송 방향에 대해 별도의 링크 레이블이 제공되며, 이러한 링크 레이블은, 설혹 동일한 전송 설비를 공유하더라도, 다른 노드에서의 링크 레이블과는 완전히 무관하다.
패킷이 제1도의 패킷 네트워크를 통해 진행하면, 제4도의 필드(40-42)의 ANR 레이블은, 제2도의 교환 버스(23)로부터 패킷을 복사하는 어댑터 회로에 의해, 하나씩 제거된다. 따라서, ANR 경로지정 필드내의 제1레이블은 다음 경로지정 결정포인트에서 선택될 에지의 레이블이 된다. 그러므로, 각각의 결정포인트는, 패킷을 선택적으로 경로지정할 때, ANR 경로지정 필드의 제1레이블만을 고려한다. 자동 네트워크 경로지정의 더욱 상세한 설명은 상기한 I. Cidon 등의 논문에서 찾아볼 수 있다.
제5도는 트리 멀티캐스트 모드(TMM) 경로지정에 사용된 경로지정 필드가 도시되어 있다. 멀티캐스팅(multicasting)은 동일한 발신 사용자 스테이션(originating user station)으로부터 동일한 패킷을 다수의 상이한 수신지 사용자 스테이션(destination user station)에 전달하는 것을 의미한다. 이러한 공통의 패킷 전송을 수신할 상이한 수신지로 구성된 그룹의 구성원은 멀티캐스트 트리로 상호 연관된 트리의 각 링크의 어댑터 회로는 제5도의 TMM 필드의 트리주소 필드(50)에서 식별되는 동일한 트리 주소로 표시(mark)된다. 예를 들면, 대표적인 멀티캐스트 트리는 제7도에서 실선으로 도시되며, 트리의 일부분을 형성하지 않는 노드와 링크는 점선으로 도시되어 있다. 그 점을 제외하면, 제7도의 패킷 네트워크는 제1도의 패킷 네트워크와 동일하다.
멀티캐스트 트리의 주소는 멀티캐스트 트리 자체가 생성됨과 동시에 설정된다. 또한, 트리 주소는, 패킷이 제1도의 패킷 네트워크를 통해서 이동할 때, (ANR 경로지정에서 ANR 레이블이 변경되거나 제거되듯이) 변경되거나 제거되지 않는다. 멀티캐스트 트리 주소를 포함한 패킷이 조우(encouter)하는 각각의 결정 포인트에서, 패킷이 도달된 링크를 제외한 그 트리 주소를 공유하는 모든 출력 링크에 대해서, 어댑터(20-22) 및 어댑터(24-26)에 의해, 그 패킷이 복사된다. 멀티캐스트 트리의 인접한 모든 노드에 중복 패킷(duplicate packets)이 전송되며, 멀티캐스트 트리 주소를 공유한 출력 링크가 더 이상 없을 때까지 중복(duplication)과 재전송(retransmission)이 지속된다. 동일한 패킷을 중복하여 전달하는 일이 발생하지 않도록, 멀티캐스트 트리는 루프 없이 생성되며, 설혹 네트워크 고장이 발생하여도 어느 두개의 결정 포인트들 사이에는 하나의 경로만이 허용된다. 제5도에 도시된 바와 같이, TMM 필드는 홉 카운트다운(hop countdown) 필드(51)를 포함하며, 이는 패킷이 재전송될 때마다 매번 감소한다. 홉 카운트 다운 필드가 영(zero)일 때는, 재전송이 더 이상 허용되지 않으며, 에러 조건(error condition)이 가정(assume)된다. 제5도의 TMM 필드는 필드 종료 플래그(52)에 의해 종료된다.
패킷을 멀티캐스트 트리의 다른 모든 구성원에게 전송할 때, 트리내의 발신 단말노드는 제어바이트(34)(제3도)내에 TMM 식별 코드를 포함하고 경로지정 필드내에 그룹을 식별하는 적절한 트리 주소를 포함한다. 멀티캐스트 트리의 구성원인 모든 단말 노드는 패킷의 복사를 수신한다. 모든 노드는 동시에 다수의 상이한 멀티캐스트 트리의 구성원일 수 있으며, 따라서, 중첩(overlapping) 멀티캐스트 트리에 할당된 트리 주소들은 유일해야 한다. 노드는, 추가될 노드에 연결된 링크에 트리 주소를 추가하거나 삭제될 노드에 연결된 노드로부터 트리 주소를 제거함으로써, 간단히 멀티캐스트 트리로부터 추가되거나 삭제될 수 있다. 패킷 네트워크에 대한 멀티캐스트 트리 경로지정 모드의 더욱 상세한 기술은 상기한 B. Awerbuch 등의 논문에 나타나 있다.
본 발명의 예식적인 실시예에 따르면, 멀티캐스트 트리에의 원격 액세스(RAMT) 경로지정 모드라 칭하여지는 혼성형 패킷 네트워크 경로지정이 제공된다. 이 경로지정 모드는 그 자신 멀티캐스트 트리의 구성원(수신지)이 아닌 단말 노드에 결합된 발신 사용자 스테이션으로부터 모든 멀티캐스트 트리의 구성원에게 패킷이 전달되도록 허용한다. ANR 및 멀티캐스트 트리 경로지정의 조합은 상술한 바와 같이, 많은 응용에 사용될 수 있다.
RAMT 경로지정 모드의 대한 경로지정 필드는 제6도에 도시되어 있다. RAMT 필드는 일련의 ANR 레이블들(60,61,…,62)에 이어 필드 종료 플래그(end-of-field)(63)와 트리 주소(64), 홉 카운트 다운(hop countdown)(65) 및 제2필드종료플래그(66)로 구성된다. ANR 경로 레이블(69-62)에 의해 정의된 경로에서 끝에서 두번째의 경로지정 결정 포인트는 경로지정 필드로부터 마지막 ANR 레이블을 사용하여 멀티캐스트 트리의 엔트리 노드에 패킷을 진출시킨다. 엔트리 노드 결정 포인트는 멀티캐스트 트리상에 있으며, 멀티캐스트 트리 주소를 사용하여 차후의 패킷 경로지정을 행한다.
상술한 바와 같이, 통상적으로는, 멀티캐스트 트리 패킷은 그 패킷이 결정 포인트에 도달하게된 동일한 링크를 통해 역(back)으로 전송되지 않는다. 그러나, 멀티캐스트 트리에의 원격 액세스 경로지정의 경우, 패킷은 트리 주소가 아닌 마지막 ANR 레이블에 의해 결정 포인트에 도달되었다. 그러므로, 멀티캐스트 트리 전이 경로지정 모드에 의해, 그 링크가 멀티캐스트 트리의 부분이라면, 멀티캐스트 패킷이 도달하게된 링크를 통해 멀티캐스트 패킷이 역으로 전송될 수 있다. 이로써 그들 자신이 멀티캐스트 트리의 부분인 링크를 통해 원격 액세스 패킷을 멀티캐스트 트리에 전달할 수 있다. 그러므로, 경로 계산은 멀티캐스트 트리멤버쉽(membership)과 무관하게 행하여 질 수 있으며, 따라서 경로계산 알고리즘이 단순해진다. 경로지정 모드는 멀티캐스트 트리의 엔트리 노드에서 정규의 트리 멀티캐스트 모드 경로(TMM)로 변경되어 멀티캐스트 트리의 밸런스(balance)에 적절히 분배된다.
상술한 바와 같이, 제7도는 제1도의 패킷 통신시스템에 적용된 전형적인 멀티캐스트 트리(실선)를 도시한 것이다. 단말노드(2), (4) 및 (6)이 제7도의 트리에 의해서 상호결합되어 있음을 유의해야 한다. 제7도의 다른 단말노드 서브셋(subsets)은 다른 멀티캐스트 트리에 의해 상호결합될 수 있으며, 각각의 단말노드는 하나 이상의 이러한 멀티캐스트 트리에 속할 수 있다. 어떻든, 멀티캐스트 트리의 목적은, 간단하고 효율적인 경로지정 메카니즘을 제공함으로써, 트리의 구성원간에 상호 메시지들을 교환하기 위한 편리하고 효율적인 메카니즘을 제공하는 것이다.
제4도 내지 6도와 관련하여 기술된 프로시듀어(procedure)는 제8도의 흐름도로 표현될 수 있다. 박스(71)에서 시작하여 박스(72)로 진입하며, 박스(72)에서 패킷 교환은 접속된 에지 중 하나의 에지를 통해 수신된 패킷의 패킷 헤더(제3도)를 검사한다. 결정박스(73)에서는 제어바이트(34)(제3도)가 검사되어 경로 지정 모드를 결정한다. 제8도의 흐름도에서는 경로지정 모드 "ANR", "RAMT", "MTT", 및 "TMM"만이 구현된다. ANR은, 제4도에 도시된 바와 같이, 링크 레이블이 한번에 하나씩 제거되고 다음 전송링크를 선택하기 위해 사용되는 자동 네트워크 경로지정 모드이다. TMM은, 제5도에 도시된 바와 같이, 엔트리 링크를 제외한 주소지정된 트리에 속한 모든 출력 전송링크들을 선택하기 위해 트리 주소가 사용되는 트리 멀티캐스트 모드이다. RAMT는, 본 발명의 주제를 형성하며, 제6도에 도시된 바와 같이, 경로지정 필드의 전반부는 ANR 링크 레이블을 위해 사용되고 경로지정 필드의 후반부는 멀티캐스트 트리를 식별하기 위해 사용하는 멀티캐스트 트리에의 원격 액세스 경로지정 모드이다. 마지막으로, MTT는 ANR 경로와 연관된 끝에서 두번째의 교환에 의해 해더내에 인코드되고, RAMT 경로지정 모드에 의해 액세스되는 멀티캐스트 트리의 엔트리 교환이기도 한 상기 경로상의 마지막 교환에서만 사용되는 멀티캐스트 트리 전이 모드이다.
제8도를 다시 참조하면, ANR 경로지정 모드라고 결정되면 박스(74)로 진입하여 경로지정 필드로부터 제1ANR 레이블이 검사된다. 이러한, 제1레이블은 박스(82)에서 경로지정 필드로부터 제거(strip)되며, 박스(90)에서, 박스(74)에서 이미 검사된 레이블에 의해 식별된 에지를 통해 패킷이 통과된다. 그후, 프로세스는 처리될 다음 패킷이 도달할 때까지 단말 박스(89)에서 중지한다.
결정박스(73)에서 TMM 모드가 검출되면, 박스(79)로 진입하여 제5도의 경로지정 필드로부터 트리 주소(50)를 획득한다. 그후, 홉 카운트가 이미 영(zero)으로 감소되었는지를 판단하기 위해 결정박스(87)로 진입한다. 홉 카운트가 영이면 전체 멀티캐스트 트리를 서비스하기 위해 필요한 충분한 횟수만큼 패킷이 이미 전송되었음을 의미한다. 따라서, 패킷을 더 이상 전송하지 않고 경로처리를 바로 종결하기 위해서 단말박스(89)로 진입한다. 결정박스(87)에 의해 판단된 바와 같이 홉 카운트가 영이 아니면, 박스(81)로 진입하여 제5도의 홉 카운트(51)가 일만큼 감소한다. 그후, 박스(88)로 진입하여 패킷이 도착하게 된 에지를 제외한 주소지정된 모든 에지들을 통해 패킷을 통과시킨다. 이러한 프로토콜(protocol)이 모든 노드에서 준수된다면, 멀티캐스트 트리 패킷은 모든 멀티캐스트 트리 단말노드와 사용자 스테이션에 전달될 것이다. 그후, 이 프로세스는 종료 박스(89)에서 중지한다.
본 발명에 따르면, RAMT 모드가 결정박스(73)에서 검출될 경우, 박스(76)로 진입하여 제6도의 경로지정 필드의 제1ANR 레이블을 검사한다. 그후, 결정박스(77)로 진입하여 이러한 레이블 다음이 필드 종료 플래그인지를 판단한다. 필드 종료 플래그라면, 박스(84)로 진입하여 제1제어 바이트(34)(제3도)의 모드를 RAMT에서 MTT로 변경시킨다. 그후, 박스(91)로 진입하여 ANR 레이블과 경로필드로부터의 필드 종료 플래그를 제거한다. 이어서, 박스(90)로 진입하여 박스(76)에서 식별된 레이블로 레이블된 링크상에 패킷을 전송한다. 그후, 단말 박스(89)에서 상기 프로세스는 중지한다. 결정박스(77)에서 ANR 필드 종료 플래그가 발견되지 않으면, 제1레이블을 제거한다. 그후, 프로세스를 종결하기 위해 중지박스(89)로 진행한다.
결정박스(73)에서 식별된 모드가 MTT 모드이면, 박스(78)로 진입하여 제6도의 경로지정 필드로부터 트리 주소(64)를 얻는다. ANR 필드(60-63)가 제6도의 경로지정 필드로부터 제거되고 나면, 잔여 필드(64-66)는 제5도의 트리 멀티캐스트 모드(TMM)로 경로지정 필드에 정확히 대응한다. 그러므로, TMM모드하에서 차후의 패킷분배를 허용하기 위해 박스(85)에서는 멀티캐스트 트리 전이(MTT)에서 트리멀티캐스트 모드(TMM)를 경로지정 모드를 변경시킨다. 그후, 결정박스(83)로 진입하여 홉 카운트가 이미 영으로 감소되었는지를 판단한다. 홉 카운트가 영이면, 에러가 발생한 것으로, 패킷은 더 이상 전송되지 않아야 한다. 따라서, 수신된 패킷을 재전송하지 않고 바로 단말박스(89)로 진입한다. 홉 카운트가 영이 아니면, 박스(80)로 진입하여 필드(65)의 홉 카운트가 일만큼 감소된다. 그후, 박스(86)로 진입하여, 만일 패킷이 수신된 링크가 주소지정된 멀티캐스트 트리의 일부라면 그 링크도 포함하여, 주소지정된 모든 링크상에 수신된 패킷을 전송한다. 그후, 경로지정 프로세스를 종결하기 위해 단말박스(89)로 진입한다.
제8도의 흐름도에 기술된 프로토콜은, RAMT 경로지정 필드의 도입부의 자동 네트워크 경로지정(ANR) 레이블을 사용하여, 패킷을 멀티캐스트 트리상의 엔트리 노드에 결합된 링크에 경로지정함으로써, 멀티캐스트 트리의 원격 액세스를 구현하도록 동작함을 알 수 있다. 이 시점에서 경로지정 모드는 멀티캐스트 트리 전이(MTT) 모드로 변경되어 엔트리 링크가 멀티캐스트 트리의 일부일 경우 패킷이 그 엔트리 링크를 통해 역으로 전송됨을 보장한다. 멀티캐스트 트리 전이모드는 하나의 트리 엔트리 결정 포인트에 대해서면 사용되며, 그후 주소지정된 트리 링크를 통해 패킷을 전송하기 전에 트리 멀티캐스트 모드(TMM)로 변경된다. 차후의 멀티캐스트 트리상에서의 패킷 분배는 표준 멀티캐스트 트리 모드 프로토콜을 사용한다.
패킷이 수신된 링크가 멀티캐스트의 일부라면, 그 링크를 통해 패킷이 역으로 전송될 수 있도록 ANR 경로 레이블과 멀티캐스트 트리 주소 사이의 필드 종료 플래그가 하나의 표식(marker)으로 사용될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 다른 실시예가 제9도에 도시되어 있다. 제9도는 RAMT 모드 프로세싱을 제외하고는 제8도와 동일하다. 더욱 특정하면, 제9도에서 박스(76)는 경로지정 필드(32)(제3도)의 제1서브필드를 검사하기 위해 사용된다. 결정박스(77)에서, 제1서브필드가 필드 종료 플래그인지를 검사한다. 필드 종료 플래그가 아니면, 박스(82)로 진입하여 경로지정 필드로부터 ANR 레이블을 제거하고, 박스(90)에서, 패킷은 식별된 링크상에 전송된다. 결정박스(77)에 의해 판단된 제1서브필드가 필드 종료 플래그이면, 박스(84)로 진입하여 경로지정 필드로부터 필드 종료 플래그를 제거한 후, 바로 박스(78)로 진입한다. 제8도와 관련하여 기술된 바와 같이, 박스(78)에서는 경로지정 필드로부터 트리 주소를 획득한다.
박스(85)에서 경로지정 모드는 트리 멀티캐스트 모드(TMM)로 변경되고, 결정박스(83)에서 홉 카운트가 검사된다. 홉 카운트가 영이 아니면, 박스(80)로 진입하여 홉 카운트를 감소시킨 후, 박스(86)로 진입하여, 트리 주소에 의해 엔트리 링크가 식별되는 경우 그 엔트리 링크를 포함하여, 트리 주소에 의해 식별된 모든 링크상에 패킷을 전송한다. 홉 카운트가 결정박스(83)에서 영이면, 에러가 발생한 것이며, 프로세서는 박스(89)에서 종결된다. 제9도의 흐름도의 나머지는 제8도의 흐름도와 동일하므로 본 명세서에서는 더 이상 기술되지 않을 것이다.
본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 다른 실시예가 본 발명의 개시된 범위에서 벗어나지 않고서도 행하여질 수 있음을 명백하게 알 수 있을 것이다.
Claims (16)
- 헤더(header)를 포함한 디지탈 데이타 패킷(digital data packets)의 패킷 전송 시스템(packet transmission system)에 있어서, 상기 시스템은, 다수의 경로지정 결정 포인트(routing decision points)와, 상기 결정 포인트를 상호 결합하는 다수의 전송 링크를 포함하며, 각각의 상기 결정 포인트는, 결합된 결정 포인트로부터 다수의 패킷을 수신하는 수단과, 결합된 결정 포인트에 다수의 패킷을 전송하는 수단과, 패킷을 상기 수신 수단으로부터 상기 전송 수단으로 선택적으로 전송하는 교환(switching) 수단과, 상기 교환 수단을 제어하는 경로(route) 제어수단을 포함하고, 상기 경로 제어수단은 상기 헤더의 제1부분의 전송 링크 레이블(labels)에 응답하여 상기 전송링크 중 하나의 링크상에 상기 패킷을 전송하기 위한 수단과, 상기 헤더의 제2부분의 멀티캐스트 트리 주소(multicast tree address)에 응답하여 상기 멀티캐스트(multicast) 트리의 일부를 형성하는 다수의 상기 전송링크상에 상기 패킷을 전송하기 위한 수단을 포함하는 패킷 전송 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 경로 제어수단은 상기 헤더내의 필드 종료 플래그(end-of-field flag)에 응답하여 자동 네트워크 경로지정(automatic network routing) 모드에서 멀티캐스트 트리 경로지정(multicast tree routing) 모드로 상기 헤더를 처리하는 모드를 변경하기 위한 수단을 더 포함하는 패킷 전송 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 경로 제어수단은, 상기 패킷이 수신되는 엔트리 전송링크(entry transmission link)가 상기 결정 포인트에서 동일한 멀티캐스트 트리에 포함될 때 상기 엔트리 전송링크상에 상기 패킷을 전송하는 수단을 더 포함하는 패킷 전송 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 경로 제어수단은, 상기 엔트리 전송링크 바로 전의 결정 포인트에서 상기 헤더로부터 상기 엔트리 전송 링크의 식별(identifi-cation)을 제거하는 수단을 더 포함하는 패킷 전송 시스템.
- 헤더를 포함한 디지탈 데이타 패킷들의 패킷 전송 시스템에서 패킷들을 경로지정하는 방법에 있어서, 상기 방법은 : 상기 헤더의 제1부분에 있는 링크 레이블에 응답하여 상기 시스템의 단일 전송링크상에 패킷을 전송하는 단계와, 상기 헤더의 제2부분에 있는 멀티캐스트 트리 주소에 응답하여 상기 시스템의 다수의 전송링크들상에 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 패킷들을 경로지정하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 전송단계는, 상기 헤더의 필드 종료 플래그에 응답하여 자동 네트워크 경로지정 모드에서 멀티캐스트 트리 경로지정 모드로 상기 헤더를 처리하는 모드를 변경하는 단계를 더 포함하는 패킷을 경로지정하는 방법.
- 제6항에 있어서, 다수의 전송링크상에 패킷을 전송하는 상기 단계는, 상기 패킷이 수신되는 엔트리 전송링크가 동일한 멀티캐스트 트리에 포함될 때 상기 엔트리 전송링크상에 상기 패킷을 전송하는 단계를 더 포함하는 패킷들을 경로지정하는 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 엔트리 전송링크로 엔트리(entry)하기 전에 상기 헤더로부터 상기 엔트리 전송링크의 식별을 제거하는 단계를 더 포함하는 패킷들을 경로지정하는 방법.
- 경로지정 레이블들(routing lables)을 포함한 헤더들을 가진 데이타 패킷들을 전송하는 패킷 전송 시스템의 패킷 교환 포인트(packet switching point)에 있어서, 상기 패킷 교환 포인트는 : 상기 헤더의 제1부분에 응답하여 각각의 상기 패킷을 단일 수신지(single destination)로 진행(forward)시키기 위한 수단과, 상기 헤더의 제2부분에 응답하여 각각의 상기 패킷을 다수의 상이한 수신지에 동시에 진행시키기 위한 수단을 포함하는 패킷 교환 포인트.
- 제9항에 있어서, 상기 헤더의 플래그에 응답하여 단일 수신지 모드에서 다수의 상이한 수신지 모드로 상기 패킷을 진행시키는 모드를 변경하기 위한 수단을 포함하는 패킷 교환 포인트.
- 제10항에 있어서, 상기 패킷이 수신된 엔트리 전송링크상에 상기 패킷을 전송하기 위한 수단을 포함하는 패킷 교환 포인트.
- 제11항에 있어서, 상기 엔트리 전송 링크상에 상기 패킷을 진출(launch)시키기 전에 상기 헤더로부터 상기 엔트리 전송링크의 레이블을 제거하는 수단을 더 포함하는 패킷 교환 포인트.
- 패킷 전송 시스템에서 경로지정 레이블들을 포함하는 헤더들을 가진 데이타 페킷들을 경로지정하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 상기 헤더의 제1부분에 응답하여 각각의 상기 패킷을 단일 수신지에 진행시키는 단계와, 상기 헤더의 제2부분에 응답하여 각각의 상기 패킷을 다수의 상이한 수신지에 동시에 진행시키는 단계를 포함하는 데이타 패킷들을 경로지정하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 헤더내의 플래그에 응답하여 단일 수신지 모드에서 다수의 상이한 수신지 모드로 상기 패킷을 진행시키는 모드를 변경하는 단계를 더 포함하는 데이타 패킷들을 경로지정하는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 패킷이 수신된 엔트리 전송 링크상에 상기 패킷을 전송하는 단계를 더 포함하는 데이타 패킷들을 경로지정하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 엔트리 전송 링크상에 상기 패킷을 전송하기 전에 상기 헤더로부터 상기 엔트리 전송 링크의 레이블을 제거하는 단계를 더 포함하는 데이타 패킷들을 경로지정하는 방법.
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