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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Netzwerkeinheit zur
Weiterleitung eines Ebene-2-Paketes, wie z.B. eines Ethernet-Paketes,
das ein Ebene-3-Paket, wie z.B. ein Internet-Protokoll-Paket, in
seiner Nutzinformation enthält.
Eine solche Netzwerkeinheit zur Weiterleitung eines Ebene-2-Paketes
ist bereits in der Technik bekannt und wird zum Beispiel in dem
veröffentlichten
Standard mit der Referenz IEEE 802.1D, 1998: Self-learning Ethernet
Bridges beschrieben.
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Dieses
Dokument 802.1D beschreibt von Seite 29 bis Seite 49 die folgenden
Funktionalitäten der
selbstlernenden Ethernet-Bridge:
Abschnitt 7.1 Betrieb der
Bridge;
Abschnitt 7.3 Betriebsmodell;
Abschnitt 7.7 Weiterleitungs-Prozess;
Abschnitt
7.8 Der Lernprozess;
Abschnitt 7.9 Die Filterungs-Datenbank.
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Eine
solche selbstlernende Ethernet-Bridge empfängt ein Ethernet-Paket mit
einer Ethernet-Kopfinformation und einer Ethernet-Nutzinformation
an einer ihrer Schnittstellen. Die Bridge schaut in die Kopfinformation
des Ethernet-Paketes und entnimmt aus einem vordefinierten Platz
in der Kopfinformation die Ethernet-Medium-Access-Control-Zieladresse.
Weiterhin enthält
die Bridge eine Ethernet-Weiterleitungs-Tabelle, die Zuordnungen
zwischen einer ihrer Schnittstellen und einer Medium-Access-Control-Adresse
enthält,
im Folgenden kurz MAC-Adresse
genannt. Die entnommene Ethernet-MAC-Zieladresse wird in der Ethernet-Weiterleitungs-Tabelle
gesucht. Bei Erkennung einer exakten Übereinstimmung der Ethernet-Zieladresse
und einer Ethernet-Adresse in der Weiterleitungs-Tabelle wird die
Schnittstelle zurückgeliefert,
die dieser Adresse zugeordnet ist. Auf diese Weise wird die Ethernet-Bridge
in die Lage versetzt, das gesamte Ethernet-Paket an diese angezeigte
Schnittstelle weiterzuleiten.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass die Bridge die Nutzinformation
des Ebene-2-Paketes, in diesem oben erwähnten Beispiel das Ethernet-Paket,
von einer zur anderen Schnittselle unabhängig vom Inhalt der Nutzinformation
weiterleitet. Die Ebene-2-Weiterleitung wird nur auf der Grundlage
des Inhaltes der Kopfinformation des Ebene-2-Paketes durchgeführt.
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Es
muss auch darauf hingewiesen werden, dass ein kompletter Vergleich
der Ethernet-Adresse von der Ethernet-Bridge ausgeführt wird.
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Weiterhin
muss auch darauf hingewiesen werden, dass die Nutzinformation eines
Ethernet-Paketes oft die Einbettung eines Internet-Protokoll-Paketes,
d.h. ein Ebene-3-Paket, enthält.
Dies wird Internet-Protokoll über
Ethernet-Medium-Access-Protokoll
genannt.
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Die "International Standards
Organization" hat
das Modell zur Verbindung offener Systeme eingeführt und darin 7 Ebenen definiert.
Die Ebene 2 wird Data Link Layer (Sicherungsschicht) genannt. Der
Ethernet-(MAC)-Rahmen kann auf diese Ebene 2 abgebildet werden.
Das Internet-Protokoll wird typischerweise auf die Ebene 3 abgebildet,
die Network Layer (Netzwerkebene) genannt wird.
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Weiterhin
ist eine selbstlernende Ethernet-Bridge in der Lage, die MAC-Adressen
selbst zu lernen. In diesem Modus überprüft die Ethernet-Bridge, ob
die Quell-MAC-Adresse in der Ethernet-Kopfinformation jedes empfangenen
Ethernet-Paketes bereits in der Ethernet-Weiterleitungs-Tabelle
enthalten ist. Wenn die Ethernet-MAC-Adresse nicht in der Tabelle
vorhanden ist, fügt
sie einen Eintrag hinzu, d.h. eine Zuordnung zwischen der MAC-Quelladresse
und der Schnittstelle, auf der das Ethernet-Paket empfangen wurde.
Wenn die Ethernet-MAC-Quelladresse
jedoch schon in der Weiterleitungs-Tabelle enthalten ist, kann der
Zeitgeber "zuletzt
empfangen" zurückgesetzt
werden. Dieser Zeitgeber kann optional einen impliziten Alterungs-Mechanismus
bereitstellen. Ein Beispiel für eine
solche Bridge ist auch in Dokument
US6603763 angegeben.
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Ein
Nachteil einer solchen Ebene-2-Weiterleitungs-Bridge ist, dass sie
nur in Umfeldern effizient arbeitet, in denen die Ebene-2-Adressen
in der Kopfinformation, wie z.B. die Ethernet-MAC-Adressen, nur
einmal auftreten. MAC-Adressen werden meistens für Sammel-Netzwerke verwendet,
wobei oft eine Struktur in der MAC-Adresse fehlt. Der Hersteller
von z.B. einer Workstation gibt der Workstation eine MAC-Adresse,
wobei von zwei verschiedenen Herstellern eine MAC-Adresse doppelt
vergeben werden kann. Weiterhin kann eine MAC-Adresse z.B. vom Benutzer
einer Workstation angepasst werden, wobei sich störende Benutzer
an ihrem eigenen Terminal MAC-Adressen von anderen Benutzern eingeben
könnten.
Diese nicht eindeutigen MAC-Adressen führen zu einem schlechten Aufbau
der Ethernet-Weiterleitungs-Bridge
und daher zu einem unerwünschten
Verhalten der Bridge, was zum Verlust oder zur Verdoppelung von
Verkehr führt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Netzwerkeinheit
bereitzustellen, um ein Ebene-2-Paket, wie z.B. ein Ethernet-Paket,
das in seiner Nutzinformation ein Ebene-3-Paket, wie z.B. ein Internet-Protokoll-Paket
enthält,
und das an einer Schnittstelle aus einer Vielzahl von Schnittstellen
der Netzwerkeinheit empfangen wird, weiterzuleiten, wobei z.B. die
oben erwähnte
bekannte Netzwerkeinheiten verwendet werden, in denen aber das Vorhandensein
von duplizierten Ebene-2-Adressen in der Kopfinformation des Ebene-2-Paketes
nicht zu einem unerwünschten
Verhalten der Netzwerkeinheit führt.
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Gemäß der Erfindung
wird dieses Ziel durch die Tatsache erreicht, dass die Netzwerkeinheit
zur Weiterleitung eines Ebene-2-Paketes, das an einer Empfangs-Schnittstelle
aus einer Vielzahl von Schnittstellen der Netzwerkeinheit empfangen wird, und
das in seiner Nutzinformation ein Ebene-3-Paket enthält, Folgendes
umfasst:
- – Einen
Extrahierer, um aus der Nutzinformation des Ebene-2-Paketes eine Ebene-3-Zieladresse des
Ebene-3-Paketes zu entnehmen; und
- – eine
Weiterleitungs-Engine, um als Reaktion auf die Entnahme mit der
Ebene-3-Zieladresse aus einer Weiterleitungs-Datenbank eine zugeordnete Schnittstelle
abzurufen; und
- – die
Weiterleitungs-Datenbank, die mindestens eine Zuordnung zwischen
einer aus der Vielzahl der Schnittstellen und mindestens einer Ebene-3-Adresse
enthält,
um bei Empfang der Ebene-3-Adresse, die mit einer der Ebene-3-Adressen
komplett übereinstimmt,
die zugeordnete Schnittstelle aus der Vielzahl der Schnittstellen, die
der einen Ebene-3-Adresse zugeordnet ist, bereitzustellen; und
dadurch
die Netzwerkeinheit in die Lage zu versetzen, das Ebene-2-Paket
an die zugeordnete Schnittstelle weiterzuleiten.
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Dies
wird in der Netzwerkeinheit von Anspruch 1 beschrieben, die mit
dem Verfahren aus Anspruch 6 realisiert wird und die in dem Telekommunikationsnetz
von Anspruch 7 enthalten ist.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass die Netzwerkeinheit entsprechend
der vorliegenden Erfindung ihre am besten geeignete Anwendung nicht
in einem Kernnetz hat, da dies zu große Tabellen für den exakten
Vergleich der Ebene-3-Adressen erfordern
würde.
Wenn jedoch die erforderliche Hardware-Unterstützung da ist, ist dieser Anwendungsbereich
nicht ausgeschlossen. Die vorliegende Netzwerkeinheit spielt jedoch
eine wichtige Rolle in Umgebungen, in denen die Ebene-3-Adressen, wie z.B. IP-Adressen
auf eine geografisch nicht gruppierte Weise verteilt werden, d.h.
in denen die IP-Adressen nicht
in Unter-Netze gruppiert sind.
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Weiterhin
wird darauf hingewiesen, dass um den Entnahme-Schritt des Extrahierers auszuführen die
Netzwerkeinheit in der Lage ist, in der Nutzinformation des Ebene-2-Paketes
die Ebene-3-Zieladresse zu erkennen. Dies kann z.B. realisiert werden,
indem ein vordefinierter Versatz von einem vordefinierten Startbit
im Ebene-2-Paket erkannt wird. Entsprechend einer sehr einfachen
Implementation ist das vordefinierte Startbit im Ebene-2-Paket eine
vordefinierte Anzahl von Bits, die vom Beginn des Ethernet-Paketes
gezählt
werden. Da die Kopfinformation des Ebene-2-Paketes, wie z.B. eine
Ethernet-Kopfinformation, jedoch nicht immer dieselbe Länge hat,
ist diese oben angegebene Implementation nicht immer anwendbar.
Daher interpretiert die Netzwerkeinheit Informationen der Ethernet-Kopfinformation
und bestimmt auf der Basis dieser Informationen das vordefinierte
Startbit. Da die Länge
eines Ebene-3-Paketes, wie z.B. eines Internet-Paketes, nicht immer gleich ist, wobei
der vordefinierte Versatz von vordefinierten Startbit zur Zieladresse
nicht immer gleich ist, interpretiert die Netzwerkeinheit auf gleiche
Weise Informationen der Kopfinformation des Internet-Paketes, um diesen
Versatz zu bestimmen. Wenn das vordefinierte Startbit und der vordefinierte Versatz
einmal bestimmt sind, kann die Zieldresse im Ebene-3-Paket entnommen
werden.
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Die
vorliegende Netzwerkeinheit unterscheidet sich von einer Ethernet-Bridge,
wie oben beschrieben, hauptsächlich
durch den Typ des Informationsfeldes, den sie zur Weiterleitung
des Paketes verwendet. In der Tat benutzt eine Ethernet-Bridge die
Ziel-MAC-Adresse der MAC-Kopfinformation, während die Netzwerkeinheit der
vorliegenden Erfindung die Ebene-3-Adresse, z.B. die IP-Zieladresse der
Nutzinformation des Ebene-2-Paketes verwendet. Weiterhin wird in
einer Ethernet-Bridge das Ethernet-Paket entsprechend einer Weiterleitungs-Tabelle
weitergeleitet, die eine Zuordnung zwischen MAC-Adresse und Verbindung
der Bridge enthält.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass die Netzwerkeinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung sich von einem Ethernet-Protokoll-Router, im Folgenden
kurz IP-Router genannt, auf folgende Weise unterscheidet.
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Der
Hauptunterschied zwischen beiden Weiterleitungs-Einrichtungen ist die Tatsache, dass
ein IP-Router Ebene-3-Pakete,
d.h. Internet-Protokoll-Pakete, weiterleitet, und dass die Netzwerkeinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Ebene 2 weiterleitet.
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Der
IP-Router leitet die IP-Pakete auf der Grundlage einer Weiterleitungs-Tabelle
mit einer Zuordnung zwischen einer Internet-Protokoll-Adresse und
einer Verbindung des Routers weiter. Auf diese Weise schaut der
IP-Router in die Kopfinformation des empfangenen IP-Paketes, entnimmt
eine Ziel-IP-Adresse und sucht die Ziel-IP-Adresse in einer IP-Weiterleitungs-Tabelle,
um eine Schnittstelle des IP-Routers zu bestimmen und das IP-Paket
an diese Schnittstelle weiterzuleiten.
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Sogar
in einem Netzwerk, in dem ein Ebene-2-Paket, wie z.B. ein Ethernet-Paket,
das ein Internet-Paket enthält,
von einem Internet-Protokoll-Router empfangen wird, wird die Ethernet-Kopfinformation
des Ethernet-Paketes aus dem Paket entfernt, wobei der IP-Router
seine IP-Routing-Funktion mit einem normalen IP-Paket und auf der
Grundlage des Inhaltes der IP-Kopfinformation ausführt, und
wobei das weitergeleitete IP-Paket
wieder in die Nutzinformation eines neuen Ethernet-Paketes mit einer
neuen Ethernet-Kopfinformation eingebettet wird. Auf diese Weise
wird das Ethernet-Paket nicht nur von einer Schnittstelle des IP-Routers
zu einer anderen Schnittstelle des IP-Routers weitergeleitet, sondern
wurde auch einer Umformung und Übertragung
in ein neues Ethernet-Paket
unterzogen.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass in einem IP-Router jeder Anschluss
seine eigene Ebene-2-Adresse benötigt,
während
dies gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht erforderlich ist. Das bedeutet, dass in dem Fall,
wenn z.B. ein IP-Paket über Ethernet
weitergeleitet wird, in dem obigen Beispiel des IP- Routers das eingebettete
IP-Paket die MAC-Adresse des weiterleitenden Anschlusses als Quell-MAC-Adresse
in der neu erzeugten MAC-Kopfinformation benötigt. Dies ist in der Netzwerkeinheit der
vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
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Die
Netzwerkeinheit der vorliegenden Erfindung empfängt ein Ebene-2-Paket, leitet
das Ebene-2-Paket weiter und sendet ein Ebene-2-Paket ohne die Kopfinformation
des Ebene-2-Paketes zu ändern.
Das bedeutet, dass das Ebene-2-Paket von der Netzwerkeinheit an
einer Schnittstelle empfangen wird und zu einer anderen Schnittstelle
der Netzwerkeinheit weitergeleitet wird, ohne dass das Ebene-3-Paket
entnommen oder eingebettet wird, oder ohne dass die Ebene-2-Kopfinformation
in der Netzwerkeinheit geändert
wird.
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Weiterhin
muss darauf hingewiesen werden, dass die Netzwerkeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Tabelle unterhält,
in denen komplette Ebene-3-Adressen gespeichert sind, wie z.B. komplette
IP-Adressen, während
ein IP-Router eine Routing-Tabelle hat, in der Unter-Netze von IP-Adressen, Masken
genannt, gespeichert sind, die mehrere IP-Adressen abdecken. Als
solches führt
ein IP-Router einen "Vergleich
nach längstem
Präfix" durch, d.h. einen
Vergleich nach einer Maske, die so lang wie möglich ist, während die
Netzwerkeinheit der vorliegenden Erfindung immer eine Suche nach
einer exakten Übereinstimmung
ausführt.
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Eine
weitere Anmerkung ist, dass die vorliegende Netzwerkeinheit die
Weiterleitung auf der Grundlage nur einer Weiterleitungs-Datenbank
realisiert, d.h. mit Relationen zwischen Ebene-3-Adressen und Schnittstellen
der Netzwerkeinheit. Es wird keine andere Weiterleitungs-Datenbank
benötigt,
um die Weiterleitung des kompletten Ebene-2-Paketes durch die Netzwerkeinheit
zu realisieren.
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Eine
wichtige Implementation der vorliegenden Erfindung wird in Anspruch
2 beschrieben. Hierin ist das Ebene-2-Paket ein Ethernet-Paket,
und das Ebene-3-Paket ist ein Internet-Protokoll-Paket. Auf diese Weise leitet
die Netzwerkeinheit ein Ethernet-Paket von seiner empfangenden Schnittstelle
zu einer zugeordneten Schnittstelle nur auf der Grundlage der Ziel-Internet-Protokoll-Adresse
weiter, die in dem Internet-Protokoll-Paket
enthalten ist, das in der Nutzinformation des Ethernet-Paketes enthalten
ist, und nur auf der Grundlage einer Weiterleitungs-Tabelle, die
Zuordnungen zwischen Schnittstellen der Netzwerkeinheit und IP-Adressen
enthält
und ohne Umwandlung der Ethernet-Kopfinformation des Ethernet-Paketes. Die vorliegende
Erfindung zielt neben anderen Dingen auf die direkte Zuordnung zwischen
einer Ebene-3-Zieladresse, z.B. einer Ziel-IP-Adresse und einer
physikalischen oder logischen Schnittstelle der Netzwerkeinheit
und auf die Tatsache, dass die Weiterleitung des Ebene-2-Paketes,
z.B. eines Ethernet-Paketes, auf dieser direkten Zuordnung basiert.
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Ein
unerledigtes Problem ist, dass die "logische" Gruppierung von Einrichtungen in Unter-Netze von
Ebene-3-Adressen,
wie z.B. als Unter-Netze von IP-Adressen, die zu verschiedenen logischen
Unter-Netzen gehören,
nicht über
dieselbe Schnittstelle eines IP-Routers oder einer Ethernet-Bridge erreichbar
sind. Eine günstige
Implementation der vorliegenden Erfindung, die in Anspruch 3 beschrieben wird,
liefert eine Lösung
dieses Problems. Es muss erläutert
werden, dass die Schnittstellen der Zuordnungs-Einträge in der
Weiterleitungs-Datenbank durch physikalische Schnittstellen oder
durch logische Schnittstellen implementiert werden können. Ein
Vorteil der Definition der Schnittstellen der Zuordnungs-Einträge in der
Weiterleitungs-Datenbank als logische Schnittstellen, wie in Anspruch
3 definiert, ist, dass ein virtuelles lokales Netz einer logischen Schnittstelle
zugeordnet werden kann, wobei verschiedene virtuelle lokale Netze
mit einer physikalischen Schnittstelle der Netzwerkeinheit gekoppelt werden
können.
Auf diese Weise wird ein Ebene-2-Paket zuerst durch die Netzwerkeinheit
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der Ebene-3-Zieladresse in der
Nutzinformation des Ebene-2-Paketes zu einer logischen Schnittstelle
der Netzwerkeinheit weitergeleitet. Hiernach kann gemäß der logischen
Ziel-Schnittstelle
eine Kennung des virtuellen lokalen Netzes eingeführt werden,
z.B. nach der Ebene-2-Kopfinformation des Ebene-2-Paketes.
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Weiterhin
muss erklärt
werden, dass die Weiterleitungs-Datenbank
entweder auf manuelle Weise belegt werden kann, z.B. durch eine
Verwaltungs-Operation, oder auf automatisch, z.B. selbstlernend. Ähnlich wie
die selbstlernende Ethernet-Bridge kann die Netzwerkeinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung die Adressen auch aus der Weiterleitungs-Datenbank selbst
lernen. In diesem Modus überprüft die Netzwerkeinheit
der vorliegenden Erfindung, ob die Quell-IP-Adresse jedes empfangenen
Paketes bereits in der Tabelle bekannt ist. Das bedeutet, dass ähnlich wie
die Erkennung und Entnahme der Ebene-3-Zieladresse in der Nutzinformation
des Ebene-2-Pakets die Netzwerkeinheit in der Lage ist, z.B. ein
vordefiniertes Startbit im Ebene-2-Paket zu bestimmen und einen
vordefinierten Versatz festzustellen, und hierdurch diese Ebene-3-Quelladresse
zu bestimmen. Wenn die Ebene-3-Quelladresse einmal im Ebene-3-Paket
gefunden wurde, kann die Überprüfung des
Vorhandenseins dieser Adresse in der Weiterleitungs-Datenbank gestartet
werden. Wenn die Quelladresse nicht gefunden wird, fügt die Netzwerkeinheit
eine Eintrags-Zuordnung hinzu, mit der die Quell-Ebene-3-Adresse, z.B. die
IP-Adresse, und die Schnittstelle, auf der das Ebene-2-Paket empfangen
wurde, miteinander verknüpft
werden. Wenn die Quell-Adresse gefunden wird, kann der Zeitgeber "zuletzt empfangen" des Eintrages zurückgesetzt werden.
Dieser Zeitgeber kann optional einen impliziten "Alterungs"-Mechanismus bereitstellen, wie er in Ethernet-Bridges anwendbar
ist. Auf diese Weise beschreibt Anspruch 4, dass die Weiterleitungs-Datenbank
entsprechend einem selbstlernenden Prinzip aufgebaut wird, das auf
einem Eintrag einer Zuordnung zwischen einer Quell-Ebene-3-Adresse
in der Nutzinformation des Ebene-2-Paketes und der Empfangs- Schnittstelle, auf
der das Ebene-2-Paket empfangen wurde, basiert.
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Schließlich muss
erläutert
werden, dass wenn die Ebene-3-Adresse
nicht in der Tabelle gefunden wird, das Ebene-2-Paket auf alle Schnittstellen
mit Ausnahme der Eingangs-Schnittstelle
verteilt wird. Dies wird in Anspruch 5 beschrieben. Wenn keine vollständige Übereinstimmung
mit einer der Ebene-3-Adressen der Weiterleitungs-Datenbank gefunden
wird, kopiert die Weiterleitungs-Engine das Ebene-2-Paket und leitet
es an eine vordefinierte Vielzahl aus der Vielzahl von Schnittstellen
der Netzwerkeinheit weiter. Die vordefinierte Vielzahl kann mit
allen Schnittstellen der Netzwerkeinheit bis auf die Eingangs-Schnittstelle
oder als vordefinierte Untermenge der Schnittstellen definiert werden.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass der in den Ansprüchen benutzte
Begriff "enthält" nicht so interpretiert
werden darf, als ob er auf die danach aufgelisteten Mittel begrenzt
wäre. Der
Umfang des Ausdrucks "eine
Vorrichtung, die Mittel A und Mittel B enthält" darf nicht auf Vorrichtungen begrenzt
werden, die nur aus den Komponenten A und B bestehen. Er bedeutet
bezüglich
der vorliegenden Erfindung, dass nur die Komponenten A und B der
Vorrichtung relevant sind.
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Auf
gleiche Weise muss darauf hingewiesen werden, dass der Begriff "verbunden", der ebenfalls in
den Ansprüchen
verwendet wird, nicht so interpretiert werden darf, als ob er auf
direkte Verbindungen begrenzt wäre.
Der Umfang des Ausdrucks "eine Vorrichtung
A, die mit einer Vorrichtung B verbunden ist" darf nicht auf Vorrichtungen oder Systeme
begrenzt werden, bei denen ein Ausgang von Vorrichtung A direkt
an einen Eingang von Vorrichtung B angeschlossen ist. Er bedeutet,
dass ein Pfad zwischen einem Ausgang von A und einem Eingang von
B vorhanden ist, der ein Pfad sein kann, welcher andere Vorrichtungen
oder Mittel enthält.
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Die
obigen und weitere Aufgaben und Eigenschaften der Erfindung werden
deutlicher und die Erfindung selbst wird am besten verstanden, wenn
auf die folgende Beschreibung einer Ausführung zusammen mit den begleitenden
Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
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1 ein
Telekommunikationsnetz zeigt, das eine Netzwerkeinheit NU zur Weiterleitung
eines Ebene-2-Paketes enthält.
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Mit
Bezug auf 1 enthält das Telekommunikationsnetz
ein Zugangsnetz, das zum Beispiel Folgendes umfasst:
- – Drei
Workstations, d.h. W-A, W-B und W-C; und
- – Die
Netzwerkeinheit der Erfindung NU; und
- - Drei Zugangs-Router R-X, R-Y, R-U.
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Jede
Workstation W-A, W-B und W-C ist mit einer Schnittstelle der Netzwerkeinheit
NU verbunden, INT1, INT2, bzw. INT3.
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Die
Netzwerkeinheit NU ist enthalten, um Ebene-2-Pakete von einer Eingangs-Schnittstelle
zu einer anderen weiterzuleiten. Jedes Ebene-2-Paket enthält in seiner
Nutzinformation ein Ebene-3-Paket.
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Als
Beispiel-Implementation implementieren Ethernet-Pakete die Ebene-2-Pakete
und Internet-Protokoll-Pakete implementieren die Ebene-3-Pakete.
Das bedeutet, dass das Zugangsnetz der aktuellen Ausführung ein
Internet-Protokoll-über-Ethernet-Zugangsnetz
ist.
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Jeder
Zugangs-Router R-X, R-Y, R-U ist mit einer Schnittstelle der Netzwerkeinheit
NU verbunden, INT5, INT4, bzw. INT6.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass die Schnittstellen INT1, INT2,
INT3, INT4, INT5 und INT6 logische Schnittstellen sind. Das bedeutet,
dass verschiedene logische Schnittstellen in eine physikalische
Schnittstelle gruppiert werden können.
Eine solche Art der Gruppierung von zwei logischen Schnittstellen
in eine physikalische Schnittstelle ist für INT4 und INT5 gezeigt.
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Die
Netzwerkeinheit enthält
einen Extrahierer EXTR, eine Weiterleitungs-Engine FE und eine Weiterleitungs-Datenbank
FDB.
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Der
Extrahierer EXTR ist mit jeder Schnittstelle der Netzwerkeinheit
NU verbunden, die in der Lage ist, eintreffende Pakete zu empfangen.
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Die
Weiterleitungs-Engine ist zwischen dem Extrahierer EXTR und der
Weiterleitungs-Datenbank FDB angeschlossen. Weiterhin ist die Weiterleitungs-Engine
FE mit jeder Schnittstelle der Netzwerkeinheit NU verbunden, die
in der Lage ist, Pakete zu senden.
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Wie
oben erwähnt,
ist der Extrahierer EXTR mit einer der Schnittstellen der Netzwerkeinheit
verbunden, d.h. INT1, um ein Ethernet-Paket zu empfangen. Ein solches
Ethernet-Paket ist in 1 gezeigt, wobei die Nutzinformation
des Ethernet-Paketes als P-Eth bezeichnet wird. Zum Beispiel muss dieses
Ethernet-Paket in Aufwärtsrichtung
weitergeleitet werden, d.h. von der Workstation W-A zum Kern des
Netzwerks.
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Der
Extrahierer EXTR ist in der Lage, aus der Nutzinformation des empfangenen
Ebene-2-Paketes gemäß dieser
bevorzugten Ausführung
folgendes zu entnehmen: Die Nutzinformation des Ethernet-Paketes
P-Eth, eine Ziel-Ebene-3-Adresse
DEST-IP eines Ebene-3-Paketes, gemäß dieser bevorzugten Ausführung: die
Ziel-IP-Adresse des IP-Paketes. Der Extrahierer EXTR ist in der
Lage, in der Ethernet-Nutzinformation
P-Eth die Ziel-IP-Adresse zu bestimmen. Wie dies realisiert werden
kann, wird in einem vorherigen Abschnitt erläutert. Es können jedoch andere Verfahren
benutzt werden, um die Ziel-IP-Adresse des IP-Paketes in der Nutzinformation
des Ethernet-Paketes zu bestimmen. Diese anderen Verfahren gehen über das
Ziel der vorliegenden Erfindung hinaus. Das Ziel der vorliegenden
Erfindung ist, dass der Extrahierer in die Lage versetzt wird, aus
einem Ebene-3-Paket, das in der Nutzinformation eines Ebene-2-Paketes eingebettet
ist, die Zieladresse des Ebene-3-Paketes zu entnehmen. Als Beispiel
ist in 1 gezeigt, dass es sich bei einer entnommenen Ziel-IP-Adresse
DEST-IP um IP-X handelt (Gezeigt als DEST-IP:IP-X).
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Die
Ziel-IP-Adresse wird an die Weiterleitungs-Engine FE der Netzwerkeinheit
NU weitergeleitet.
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Die
Weiterleitungs-Engine FE ist in der Lage, die Ziel-IP-Adresse vom Extrahierer
EXTR zu empfangen. Weiterhin steuert die Weiterleitungs-Engine FE
den Abruf einer zugeordneten Schnittstelle aus der Weiterleitungs-Datenbank
FDB auf der Basis dieser Ziel-IP-Adresse DEST-IP : IP-X. Das bedeutet, dass
die Weiterleitungs-Engine FE die Ziel-IP-Adresse an die Weiterleitungs-Datenbank
liefert und als Rückgabewert
von der Weiterleitungs-Datenbank FDB entweder eine zugeordnete Schnittstellen-Referenz,
d.h. eine Schnittstelle der Netzwerkeinheit, oder eine Nachricht "Keine völlige Übereinstimmung gefunden" erwartet.
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Für den Fall,
dass eine zugeordnete Schnittstelle, z.B. INT5 von der Weiterleitungs-Datenbank FDB
empfangen wird, steuert die Weiterleitungs-Engine das Weiterleiten
des empfangenen Ethernet-Paketes zur zugeordneten Schnittstelle
INT5.
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Für den Fall,
dass die Weiterleitungs-Engine FE eine Nachricht "Keine völlige Übereinstimmung gefunden" von der Weiterleitungs-Datenbank
FDB empfängt,
kopiert die Weiterleitungs-Engine FE das empfangene Ethernet-Paket
und steuert die Weiterleitung des empfangenen Ethernet-Paketes zu
einer vordefinierten Vielzahl von Schnittstellen, z.B. INT2, INT3,
INT4, INT5 und INT6. Die vordefinierte Vielzahl von Schnittstellen
INT2, INT3, INT4, INT5 und INT6 wird im Wesentlichen so bestimmt
wie alle anderen Schnittstellen der Netzwerkeinheit NU, mit Ausnahme
der Schnittstelle, an der das Paket empfangen wurde. Auf diese Weise
realisiert die Netzwerkeinheit ein Überlaufen der Ethernet-Pakete.
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Die
Weiterleitungs-Datenbank FDB enthält Zuordnungs-Einträge zwischen
einer der Schnittstellen INT1, INT2, INT3, INT4, INT5 und INT6 der
Netzwerkeinheit NU und mindestens einer Internet-Protokoll-Adresse.
Auf diese Weise werden die folgenden Zuordnungs-Einträge in der
Weiterleitungs-Datenbank FDB gezeigt:
INT1 mit IP-A;
INT2
mit IP-B;
INT3 mit IP-C;
INT4 mit IP-Y und IP-Z;
INT5
mit IP-X;
INT6 mit IP-U.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass die Internet-Protokoll-Adresse
IP-Z eine Zieladresse eines Netzwerkelementes ist, das nicht in 1 gezeigt
ist. In diesem Beispiel hat die zugeordnete Schnittstelle INT4 jedoch
auch eine Zuordnung zur IP-Adresse IP-Y, was für dieses Beispiel bedeutet, dass
das Netzwerkelement mit der Adresse IP-Z erstens über die
Schnittstelle INT4 der Netzwerkeinheit und zweitens über das
Netzwerkelement, d.h. über Router
Y R-Y mit der IP-Adresse Yp-Y erreicht werden kann.
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Die
Weiterleitungs-Datenbank FDB ist in der Lage,
ein Eingangssignal,
eine Ziel-IP-Adresse, d.h. eine IP-Adresse zu empfangen;
in der Tabelle
eine völlige Übereinstimmung
zu suchen und nachzuschlagen, d.h. eine exakte Übereinstimmung der Ziel-IP-Adresse mit einer
der IP-Adressen in den zugeordneten Einträgen; und
beim Finden einer
solchen völligen Übereinstimmung zwischen
der empfangenen Ziel-IP-Adresse und einer der IP-Adressen in der Tabelle die zugeordnete Schnittstelle
mit dieser einen IP-Adresse festzustellen; und
diese zugeordnete
Schnittstelle an einen Ausgang der Weiterleitungs-Datenbank FDB,
d.h. an die Weiterleitungs-Engine
FE, bereitzustellen; und
wenn keine solche völlige Übereinstimmung
zwischen der empfangenen Ziel-IP-Adresse und einer der IP-Adressen
in der Tabelle gefunden wird, eine Nachricht "Keine völlige Übereinstimmung gefunden" zu erzeugen und
diese Nachricht an die Weiterleitungs-Engine FE bereitzustellen.
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Gemäß dem Beispiel
in 1 wird eine völlige Übereinstimmung
zwischen der entnommenen Zieladresse DEST-IP: IP-X und der IP-Adresse
in der Tabelle, d.h. IP-X gefunden. Die zugeordneten Schnittstelle,
d.h. INT5, wird bestimmt und an die Weiterleitungs-Engine FE geliefert.
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Es
muss erläutert
werden, dass die Weiterleitungs-Datenbank
FDB nach einem Prinzip des Selbstlernens aufgebaut wird. Das bedeutet,
dass die Netzwerkeinheit die Information der empfangenen Ethernet-Pakete
benutzt, um die Zuordnungs-Einträge für ihre Weiterleitungs-Datenbank FDB
selbst zu lernen. Diese Informationen basieren auf:
- – Einer
Quell-IP-Adresse des IP-Paketes, das in der Nutzinformation des
Ethernet-Paketes eingebettet ist; und
- – Der
Empfangs-Schnittstelle, z.B. INT1, aus der Vielzahl der Schnittstellen
INT1, INT2, INT3, INT4, INT5 und INT6, an der das Ethernet-Paket empfangen
wird.
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Dieses
Prinzip des Selbstlernens wird detaillierter in einem obigen Abschnitt
erläutert
und wird hier nicht wiederholt.
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Im
Folgenden wird die prinzipielle Arbeitsweise des Verfahrens in einem
Telekommunikationsnetz detaillierter erläutert, um ein Ebene-2-Paket, z.B.
ein Ethernet-Paket, weiterzuleiten, das an einer Schnittstelle INT1
einer Vielzahl von Schnittstellen INT1, INT2, INT3, INT4, INT5 und
INT6 einer Netzwerkeinheit NU empfangen wird, und in dem die Nutzinformation
des Ebene-2-Paketes ein Ebene-3-Paket enthält, z.B. ein IP-Paket.
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Das
Weiterleitungs-Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
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- – Bereitstellung
in der Weiterleitungs-Datenbank FDB mindestens einer Zuordnung zwischen
einer aus der Vielzahl der Schnittstellen INT1, INT2, INT3, INT4,
INT5 und INT6 und mindestens einer IP-Paket-Adresse. Wie die Zuordnungs-Einträge bestimmt
werden, wird in einem früheren
Abschnitt beschrieben.
- – Entnahme
einer Ziel-IP-Adresse, z.B. DEST-IP:IP-X aus einer Nutzinformation
des Ethernet-Paketes P-Eth durch den Extrahierer EXTR;
- – Als
Reaktion auf die Entnahme ruft die Weiterleitungs-Engine FE mit der
bestimmten Ziel-IP-Adresse, d.h. IP-X, und bei Erkennung einer völligen Übereinstimmung
mit einer der IP-Adressen
in den Zuordnungs-Einträgen
in der Weiterleitungs-Datenbank
FDB aus der Weiterleitungs-Datenbank (FDB) die zugeordnete Schnittstelle
INT5 ab, die der IP-Adresse zugeordnet ist, welche die völlige Übereinstimmung
hat; und
dadurch wird die Weiterleitungs-Engine FE der Netzwerkeinheit
NU in die Lage versetzt, das Ethernet-Paket an die zugeordnete Schnittstelle INT5
weiterzuleiten.
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Eine
abschließende
Anmerkung ist, dass Ausführungen
der vorliegenden Erfindung oben in Form von Funktionsblöcken beschrieben
werden. Aus der oben angegebenen funktionellen Beschreibung dieser
Blöcke
wird es für
einen Fachmann im Bereich der Entwicklung elektronischer Geräte offensichtlich
sein, wie Ausführungen
dieser Blöcke
mit bekannten elektronischen Bauelementen hergestellt werden können. Eine
detaillierte Architektur des Inhaltes der Funktionsblöcke wird
daher nicht angegeben.