DE69934644T2

DE69934644T2 - Netzwerkvermittlungseinrichtung mit auf der Basis von Benutzung verteilten Umleitungsdatenbanken

Info

Publication number: DE69934644T2
Application number: DE69934644T
Authority: DE
Inventors: Jayansenan Sundara Veradale Ganesh; Timothy S. Spokane Michels
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2019-10-05
Also published as: EP0993156A3; DE69934644D1; JP2000156708A; EP0993156B1; US20020051450A1; ATE350838T1; EP0993156A2; US6956854B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Netze wie zum Beispiel Telefon- und Computernetze und betrifft speziell Routinginformationen durch solche Netze.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Netz ermöglicht zwei oder mehr Teilnehmern, miteinander zu kommunizieren. In ihrer einfachsten Form schließen Netze im Allgemeinen Übertragungsleitungen und Vermittlungseinrichtungen ein (z.B. Router, Vermittlungsrouter, Switches usw.). Die Übertragungsleitungen übertragen Signale (z.B. elektrische, optische usw.), während die Vermittlungseinrichtungen Zwischenstationen sind, die vorübergehende Verbindungen zwischen Übertragungsleitungen aufbauen. In Telefonnetzen zum Beispiel geht die Leitung eines Anrufers zu einer Vermittlungseinrichtung, wo der tatsächliche Anschluß mit dem gerufenen Teilnehmer hergestellt wird. In Computernetzen empfangen Einrichtungen wie zum Beispiel Router Nachrichten auf dem Netz und leiten die Nachrichten an ihre richtigen Ziele weiter. Computernetze können so klein wie ein lokales Netz (LAN) sein, das aus einigen Computern, Druckern und anderen Geräten besteht, oder es kann aus vielen Computern bestehen, die über ein ausgedehntes geographisches Gebiet (z.B. das Internet) verteilt sind.
Die US-Patentschrift 6,101,188, die der FR-A-2753323 entspricht, offenbart einen Vernetzungsrouter, der adreßlernende Tabellen umfaßt, die in sogenannten Bridgegruppen enthalten sind. Der Vernetzungsrouter nimmt physikalische Segmente der LANs in einen Switching-Hub auf, der sie für virtuelle LANs substituiert, ohne die Software der Endgeräte zu modifizieren oder das Endgerät einzustellen, und stellt eine Routingfunktion der dritten Schicht bereit, ohne den Freiheitsgrad in der virtuellen LAN-Einstellung des Switching-Hubs zu verschlechtern.
Die US-Patentschrift 5,740,175 offenbart einen Umleitungsdatenbankcache für einen integrierten Vermittlungscontroller, der die Adreß-zu-Port-Mappings für alle Workstations oder andere Einrichtungen beinhaltet, die mit der Mehrzahl der Ports des Switches verbunden sind, und außerdem mindestens einen CAM-Cache einschließt, der mit dem entsprechenden einen oder mehreren der Ports des Switches verbunden ist. Der CAM-Cache speichert ausgewählte Adreß-zu-Port-Mappings, um die Leistungsfähigkeit des Vermittlungscontrollers zu verbessern.
Ein Beispielcomputernetz 10 ist in 1A gezeigt. Das Netz schließt zwei lokale Segmente 12 und 14 und den Anschluß mit einem entfernten Netz 16 ein. Die mit A bis J bezeichneten Knoten stellen die Computer dar, die mit den lokalen Segmenten verbunden sind. Eine Vermittlungseinrichtung 20 schließt drei Ports 22 bis 24 ein und vermittelt den Netzverkehr zwischen den Segmenten 12, 14 und dem entfernten Netz 16. Das Netz 16 kann ebenfalls Vermittlungseinrichtungen einschließen, wie zum Beispiel die Vermittlungseinrichtung 21, die dann weitere Segmente (nicht gezeigt) mit dem Netz verbindet. Die Vermittlungseinrichtung 20 ermöglicht den Knoten auf einem Segment, mit Knoten auf anderen Segmenten und anderen Vermittlungseinrichtungen 30 zu kommunizieren. Die Knoten kommunizieren miteinander durch ein Protokoll (z.B. HTTP, TCP/IP, SMB usw.), was den Knoten ermöglicht, Netzframes zu senden und zu empfangen (ein Netzframe schließt eine Zieladresse, eine Quelladresse und ein Datenfeld ein). Wenn die Vermittlungseinrichtung 20 einen Frame von einem Knoten empfängt, analysiert sie die Zieladresse durch Durchsuchen einer Nachschlagetabelle 26, die in 1B gezeigt ist. Die Nachschlagetabelle 26 schließt Tabelleneinträge ein, die ein Netzadreßfeld und ein Portfeld aufweisen. Wenn die Zieladresse mit einer Netzadresse in der Nachschlagetabelle übereinstimmt, ermittelt die Vermittlungseinrichtung 20, welcher Port den Frame weiterzuleiten hat, indem die Portnummer erhalten wird, die der übereinstimmenden Netzadresse entspricht. Wenn zum Beispiel Knoten A auf Segment 12 eine Nachricht an Knoten H auf Segment 14 sendet, empfängt die Vermittlungseinrichtung 20 die Nachricht vom Knoten A und durchsucht als Antwort die Einträge in dem Netzadreßfeld der Nachschlagetabelle 26. Der Tabelleneintrag 28 beinhaltet die Netzadresse für H. Ein entsprechendes Portfeld 30 für die Netzadresse H gibt an, daß der Frame über Port 2 weitergeleitet werden sollte. Zusätzliche Hintergrundinformationen über Switches können in mehreren Literaturquellen gefunden werden, wie zum Beispiel Fast Ethernet (1997) von L. Quinn et al., Computer Networks (3^rd Ed. 1996 von A. Tannenbaum und High-Speed Networking wich LAN Switches (1997) von G. Held.
Die Vermittlungseinrichtung kann die Netzadressen für die Nachschlagetabelle auf verschiedene Art und Weise in Abhängigkeit von der speziellen Implementierung der Vermittlungseinrichtung erhalten. Zum Beispiel kann die Vermittlungseinrichtung den Netzverkehr schnüffeln, so daß, wenn ein Frame an einem Port empfangen wird, die Vermittlungseinrichtung ermittelt, ob die Quelladresse des Frames in der Tabelle ist, und falls nicht, einen Eintrag, der die Quelladresse beinhaltet, und den ankommenden Port zu der Tabelle hinzufügt. Folglich soll die Vermittlungseinrichtung die Adressen und Portnummern von jedem Frame "lernen", der durch einen Knoten gesendet wird. Ein anderes Verfahren, das einige Vermittlungseinrichtungen wie zum Beispiel Router verwenden, um die Nachschlagetabelle zu erhalten, ist von anderen Vermittlungseinrichtungen durch ein spezielles Protokoll. Folglich liefern Router die Netzadressen an jeden anderen, um ihre Nachschlagetabellen zu ergänzen.
In einigen Switches wird die Nachschlagetabelle zentral geführt und durch ein zentrales Verwaltungsmodul gesteuert. Wenn ein Port einen Netzframe empfängt, gibt er eine Anforderung an das zentrale Verwaltungsmodul weiter, das die Nachschlagetabelle durchsucht und die Weiterleitungsinformationen an den Port zurückgibt. Der Port kann dann den Netzframe richtig weiterleiten. Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, weisen andere Switches eine zentral untergebrachte Nachschlagetabelle und Kopien der Nachschlagetabelle auf, die im Speicher lokal auf jedem Port gespeichert sind. Mehrfache Kopien der Nachschlagetabelle zu haben, ist schneller, da die Ports die Weiterleitungsinformationen direkt von ihrem lokalen Speicher erhalten, anstatt mit dem zentralen Verwaltungsprozessor zu kommunizieren.
Mehrfache Kopien der Nachschlagetabelle zu haben, erfordert leider auch viel Speicher. Außerdem kopiert der zentrale Verwaltungsprozessor unterschiedslos die ganze zentrale Nachschlagetabelle an alle lokalen Nachschlagetabellen, selbst wenn viele Ports nicht alle Nachschlagetabelleneinträge verwenden. Folglich kann ein Port Nachschlagetabelleneinträge speichern, die er niemals verwendet, nur weil ein anderer Port jene Einträge verwendet. Ungenutzte Nachschlagetabelleneinträge zu haben, vergeudet wertvollen Speicherplatz und verlangsamt die Geschwindigkeit des Switches, da das Durchsuchen von mehr Einträgen zusätzliche Zeit erfordert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Hochgeschwindigkeits-Netzwerkvermittlungseinrichtung bereitzustellen, die effizient die Adreßnachschlagetabellen speichert und die die Probleme des Standes der Technik überwindet.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vermittlungseinrichtung (z.B. Router, Switch, Vermittlungsrouter usw.) bereit, die Netzverkehr an ein gewünschtes Ziel in einem Netz wie zum Beispiel einem Telefon- oder Computernetz weiterleitet. Die Vermittlungseinrichtung schließt mehrfache Ports ein und verwendet Nachschlagetabellen, um zu ermitteln, welcher Port der Netzverkehr weiterzuleiten hat. Der Netzverkehr ist in der Regel in der Form von Netzframes, die Quell- und Zieladressen einschließen.
In einem Aspekt der Erfindung schließt ein zentrales Verwaltungsmodul eine zentrale Nachschlagetabelle ein, die Netzadressen und Portnummern einschließt, die mit den Netzadressen verbunden sind. Jedoch wird diese zentrale Nachschlagetabelle nicht unterschiedslos an jede lokale Nachschlagetabelle kopiert. Statt dessen speichert eine lokale Nachschlagetabelle nur die für diese lokale Nachschlagetabelle benötigten relevanten Adressen. Insbesondere muß ein Port, der mit einer lokalen Nachschlagetabelle verbunden ist, nur die Quelladressen kennen, die durch diesen Port gelernt wurden, und die Zieladressen, an die der Port vor kurzem einen Frame weiterleitete. Folglich unterscheiden sich die lokalen Nachschlagetabellen überall im Switch bezüglich der Netzadressen, die sie speichern.
In einem anderen Aspekt der Erfindung unterscheiden die Nachschlagetabelleneinträge die Quelladressen von den Zieladressen und die Zieladressen werden "gelernt". Das Lernen der Quelladresse ist im Stand der Technik bekannt. Jedoch werden in der vorliegenden Erfindung die Zieladressen ebenfalls durch die Ports gelernt, so daß die Ports lokal die häufig verwendeten Zieladressen speichern können. Jedoch speichern andere Ports, die solche Zieladressen nicht verwenden, die Zieladresse in ihrem lokalen Speicher nicht. Durch Lernen der Zieladressen, die häufig verwendet werden, und lokales Speichern solcher Adressen, können die Ports effizienter den lokalen Nachschlagetabellenspeicher verwenden und die Geschwindigkeit des Switches erhöhen.
In noch einem anderen Aspekt der Erfindung werden sowohl die Quell- als auch die Zieladressen aus den Nachschlagetabellen entfernt, wenn sie für eine vorgegebene Zeitperiode nicht verwendet wurden. Solch Entfernen der Adressen wird als "Alterung" bezeichnet und die Quelladreßalterung ist in früher bekannten Switches durchgeführt worden. Jedoch ist die "Zieladreßalterung" früher nicht verwendet worden. Mit der Quelladreßalterung wird die Adresse entfernt, wenn keine Ports im System die Quelladresse für eine vorgegebene Zeitperiode empfingen. Die Zieladreßalterung unterscheidet sich, weil die Zieladressen ein wesentliches Merkmal des speziellen Ports sind. Zum Beispiel können der erste und der zweite Port die gleiche Zieladresse in ihren Nachschlagetabellen aufweisen. Wenn der erste Port keinen Netzframe an diese Zieladresse für eine spezielle Zeitperiode gesendet hat, wird sie aus der lokalen Nachschlagetabelle für diesen Port gelöscht. Jedoch kann der zweite Port häufig Frames an die Zieladresse senden, so daß der zweite Port die Zieladresse in seiner lokalen Nachschlagetabelle beibehält. Insbesondere der erste und der zweite Port weisen nun verschiedene Nachschlagetabelleneinträge auf und die Nachschlagetabellen werden auf der Basis des speziellen Bedarfs an diesem Port bestückt.
Diese Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die mit Verweis auf die folgenden Zeichnungen fortgeführt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt ein bekanntes Netz, das mehrfache Segmente beinhaltet, die durch eine Vermittlungseinrichtung verbunden sind.
1B zeigt eine bekannte Nachschlagetabelle, die in der Vermittlungseinrichtung zum Identifizieren der Knoten gespeichert ist, die mit den Segmenten verbunden sind.
2 zeigt eine Vermittlungseinrichtung gemäß der Erfindung, die mehrfache Ports einschließt und Nachschlagetabellen innerhalb der ausgewählten Ports zeigt, die Quelladressen (SA) und Zieladressen (DA) speichern.
3 zeigt weitere Details eines Ports innerhalb der Vermittlungseinrichtung von 2.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Weiterleiten von Netzframes im Port von 3.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Lernen der Quell- und Zieladressen innerhalb einer Nachschlagetabelle.
6 ist ein Ablaufdiagramm für die Alterung der Quell- und Zieladressen innerhalb der Nachschlagetabelle.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG EINER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORM
2 zeigt eine Vermittlungseinrichtung 34, die ein zentrales Verwaltungsmodul 36 einschließt, das mit einer zentralen Nachschlagetabelle 38 gekoppelt ist. Das zentrale Verwaltungsmodul 36 ist mit mehrfachen Ports innerhalb des Switches gekoppelt. Die Ports sind allgemein als Port 0, 1, ..., N gezeigt, wo N den Port mit der höchsten Nummer im System darstellt und praktisch jede positive ganze Zahl auf der Basis der Größe des Switches sein kann. Die Ports können alle ihre eigene Nachschlagetabelle aufweisen oder sich die Nachschlagetabelle mit anderen Ports teilen. Obgleich die Erfindung mit zwei oder mehr Ports implementiert werden kann, die sich eine Nachschlagetabelle teilen, wird im Folgenden jeder Port als seine eigene Nachschlagetabelle aufweisend beschrieben. Eine Beispiel-Nachschlagetabelle gemäß der Erfindung ist bei 40 gezeigt und stellt die Nachschlagetabelle für Port 0 dar. Die Nachschlagetabelle 40 schließt ein Netzadreßfeld 42, ein SA/DA-Feld 44, ein Weiterleitungsinformationsfeld 46 und ein Alterungsfeld 48 ein. Das Netzadreßfeld 42 beinhaltet Netzadressen der Einrichtungen auf dem Netz. Die Adressen sind allgemein gezeigt, können aber eine breite Vielzahl von Adressen sein, wie zum Beispiel MAC, IP, IPv6, IPX, IPv4 usw. Das SA/DA-Feld 44 bezeichnet, ob die Adresse eine Quelladresse (SA) oder eine Zieladresse (DA) ist. Eine Quelladresse gibt an, daß der Eintrag durch den Port gelernt wurde, der mit dieser Nachschlagetabelle verbunden ist, während eine Zieladresse angibt, daß ein anderer Port die Adresse lernte. Das Feld der Weiterleitungsinformationen 46 speichert Weiterleitungsinformationen wie zum Beispiel eine Portnummer, die mit der Netzadresse verbunden ist. Das Weiterleitungsinformationsfeld schließt in der Regel weitere Informationen (z.B. eine MAC-Adresse) außer der Portnummer ein, aber der Einfachheit halber ist nur eine Portnummer gezeigt. Das Alterungsfeld 48 beinhaltet Informationen in Zusammenhang damit, wie vor kurzem die zugeordnete Netzadresse verwendet worden ist. Das Alterungsfeld kann zum Beispiel eine Variable sein (allgemein dargestellt als "X"), die inkrementiert (oder dekrementiert) wird, wenn eine festgelegte Zeitperiode überschritten ist. Wenn die Variable einen Timeout-Wert erreicht, dann ist der Nachschlagetabelleneintrag veraltet, da er vor kurzem nicht verwendet worden ist, und der Eintrag wird gelöscht. Wenn ein Nachschlagetabelleneintrag verwendet wird, wird das Alterungsfeld rückgesetzt, da der Eintrag "frisch" ist.
Eine ähnliche Nachschlagetabelle 49 wird für Port N gezeigt. Einige der Adressen in der Nachschlagetabelle 40 stimmen mit denjenigen von Tabelle 49 überein, wie zum Beispiel Adr. 0. Anderseits unterscheiden sich einige der Adressen. Zum Beispiel schließt die Nachschlagetabelle 40 Adr. 1, Adr. 6 und Adr. 10 ein, welche die Nachschlagetabelle 49 nicht einschließt. Die Nachschlagetabelle 49 weist ebenfalls Adressen auf, die die Nachschlagetabelle 40 nicht einschließt, wie zum Beispiel Adr. 9 und Adr. 15. Die verschiedenen Einträge in den Nachschlagetabellen 40, 49 zeigen einen Vorteil der vorliegenden Erfindung. Das heißt, die Nachschlagetabellen für jeden Port werden auf der Basis der tatsächlichen Verwendung durch den Port bestückt, der mit dieser Nachschlagetabelle verbunden ist. Zum Beispiel speichert die Nachschlagetabelle 49 die Adr. 9, weil sie vor kurzem einen Netzframe, der Adr. 9 beinhaltet, an Port 6 weiterleitete. Im Gegenteil speichert die Nachschlagetabelle 49 die Adr. 6 nicht, weil sie vor kurzem keinen Frame empfangen hat, der diese Adresse beinhaltet. Die zentrale Nachschlagetabelle 34 ist eine Mastertabelle und schließt alle Adressen von den verschiedenen Nachschlagetabellen ein.
3 zeigt ein detailliertes Schaltbild für einen Port. Die Erfindung ist nicht auf irgendein spezielles Design des Ports beschränkt, aber der Vollständigkeit halber wird die Erläuterung gegeben. 3 zeigt eine Vermittlungseinrichtung 50, die einen Port 52 und die Portkommunikationslogik 54 aufweist. Port 52 schließt eine Medienschnittstelle 56, einen Speicher 58 und eine Suchmaschine 60 ein. Die Suchmaschine 60 schließt den temporären Paketspeicher 62, die Paketanalyse und die Schlüsselextraktionslogik 64, eine interne Binärsuchmaschine 66 und die Weiterleitungsentscheidungslogik 72 ein. Es sind mehrfache Ports (nicht gezeigt) in der Vermittlungseinrichtung 50 vorhanden. Ein oder mehrere Ports befinden sich auf Kanal- oder Leitungskarten (nicht gezeigt), die in einem Baugruppenträger montiert sind. Die Anzahl der Ports und wie die Ports und die Portkommunikationslogik 54 innerhalb eines Baugruppenträgers montiert werden, basiert auf der speziellen Anwendung und ist für die Erfindung nicht wichtig.
Die Medienschnittstelle 56 verbindet die Vermittlungseinrichtung 50 mit einem Netz (nicht gezeigt) durch ein Netzwerkkabel 74. Das Netzwerkkabel kann eine Vielzahl von Formen (z.B. faseroptisches Kabel, Twisted-Pair-Kabel, Koaxialkabel usw.) in Abhängigkeit vom Typ des Netzes annehmen. Eine Vielzahl von Netzstandards und -protokollen kann verwendet werden, wie zum Beispiel TCP/IP, IPX/SPX, FDDI, ATM, ETHERNET, GIGABIT ETHERNET, FAST ETHERNET, Token Ring, SONET usw. Weitere Netzprotokolle, Standards und Netzwerkkabel, die gegenwärtig existieren oder später entwickelt werden, können mit der Erfindung verwendet werden, da diese speziellen Aspekte für die Erfindung nicht wichtig sind. Die Medienschnittstelle 56 ist eine Kommunikationsverbindung zwischen der Suchmaschine 60 und dem Netz. Folglich ermöglicht die Medienschnittstelle 56 der Suchmaschine 60, Netzframes in jedem gewünschte Format zu senden und die Medienschnittstelle 56 formatiert die Frames für das spezielle Netz um. Entsprechend empfängt die Medienschnittstelle 56 die Netzframes vom Netz und formatiert die Frames, so daß sie von der Suchmaschine 60 gelesen werden können. Die verwendete Medienschnittstelle basiert auf der speziellen Anwendung und ist zum Verstehen der Erfindung nicht wichtig.
Der temporäre Paketspeicher 62 innerhalb der Suchmaschine 60 speichert den Netzframe temporär, während andere Komponenten innerhalb der Suchmaschine ermitteln, wohin der Netzframe weiterzuleiten ist, wie weiter unten beschrieben ist. Unter einigen Umständen kann eine Entscheidung getroffen werden, das Paket überhaupt nicht weiterzuleiten. In solchen Fällen wird der Netzframe niemals an die Portkommunikationslogik weitergegeben. In Abhängigkeit von der Größe des Netzframes kann der temporäre Paketspeicher 62 mehrere Netzframes speichern oder alternativ nur einen Teil eines Netzframes, wie er an einen anderen Port weitergeleitet wird.
Die Paketanalyse- und Schlüsselextraktionslogik 64 extrahiert Informationen wie zum Beispiel die Quell- und Zieladressen aus dem Netzframe und erzeugt einen Schlüssel, der an die Binärsuchmaschine 66 weitergegeben wird. Die Paketanalyse- und Schlüsselextraktionslogik 64 kann ebenfalls zusätzliche Informationen an die Suchmaschine 66 weitergeben, wie zum Beispiel virtuelle LAN-Informationen, die mit dem Netzframe kommen oder auf der Basis des Typs des Netzframes abgeleitet werden.
Die Suchmaschine 66 ist mit dem Speicher 58 gekoppelt. Der Speicher speichert eine Nachschlagetabelle, die die Binärsuchmaschine zum Analysieren der von der Medienschnittstelle 56 empfangenen Netzframes verwendet. Ein Verwaltungsprozessor (nicht gezeigt) ist mit der Suchmaschine 66 gekoppelt und verwaltet die Nachschlagetabelle im Speicher 58. Insbesondere der Verwaltungsprozessor kann die Suchmaschine anweisen, alte Tabelleneinträge zu löschen, neue Tabelleneinträge einzufügen und im Allgemeinen die Tabelle in sortierter Reihenfolge zu verwalten, so daß die Suchmaschine die Suche effizient und richtig durchführt.
Wenn die Suchmaschine 60 ermittelt, daß ein Frame an andere Ports in der Vermittlungseinrichtung 50 weiterzuleiten ist, gibt sie den Netzframe an die Portkommunikationslogik 54 weiter. Die Portkommunikationslogik 54 schließt eine Switch-Fabric 76 und eine Switch-Fabric-Steuerung 78 ein. Die Switch-Fabric 76 kann eine Vielzahl von Formen annehmen. Zum Beispiel kann die Switch-Fabric ein Cross-Bar-Switch sein, der im Allgemeinen in der Telekommunikationsvermittlung verwendet wird. Der Cross-Bar-Switch erzeugt einen Weg zwischen einem Empfangsport und einem Sendeport, so daß der Netzframe dazwischen weitergegeben werden kann. Eine breite Vielzahl von Cross-Bar-Switches kann verwendet werden, wie zum Beispiel Cut-Through-Switches, Übergangs-Cut-Through-Switches und Store-and-Forward-Switches. Weitere Typen von Switch-Fabrics können ebenfalls verwendet werden. Zum Beispiel kann die Switch-Fabric 76 ebenfalls ein Zentralspeicher sein, der eine Buszuteilungseinrichtung und einen Zentralbus verwendet. Unter Verwendung einer Gemeinschaftsspeicher-Busarchitektur greifen alle Ports auf einen Speicherpool zu, der sich lokal auf einem Koppelmodul oder Arbeitsgruppenkoppler befindet. Die Ports können auf den Zentralspeicher durch einen gemeinsamen Bus zugreifen, wenn die Zuteilungseinrichtung seinen Zugriff erteilt. Eine andere mögliche Switch-Fabric, die verwendet werden kann, ist eine Gemeinschaftsspeicherarchitektur mit Parallelzugriff. In einem Gemeinschaftsspeicher mit Parallelzugriff teilen sich alle Ports den Zentralspeicher. Jedoch wird ein Buszuteilungsschema nicht verwendet. Statt dessen weist jeder Port einen dedizierten Weg in das und aus dem Zentralspeicherfeld heraus auf. Folglich können alle Ports gleichzeitig auf den zentralen Speicherpool zu jeder Zeit zugreifen. Eine breite Vielzahl von vorhandenen Switch-Fabrics oder später entwickelten Switch-Fabrics kann ebenfalls verwendet werden. Die spezielle Switch-Fabric und die Switch-Fabric-Steuerung sind für die Erfindung nicht von Bedeutung.
Die Switch-Fabric-Steuerung 78 steuert die Netzframes, wie sie durch die Switch-Fabric hindurchgehen. In dem Fall, wo die Switch-Fabric ein Cross-Bar-Switch ist, wird die Switch-Fabric-Steuerung in der Regel als ein Scheduler bezeichnet. Der Scheduler baut einen Anschluß innerhalb des Cross-Bar-Switches auf, so daß eine Suchmaschine auf einem Port direkt einen Netzframe an eine Suchmaschine auf einem anderen Port weitergeben kann. In dem Fall, wo die Switch-Fabric ein Speicher ist, teilt die Switch-Fabric-Steuerung einer Suchmaschine der Empfangsseite mit, wo der Frame im Speicher zu speichern ist. Nachdem der Frame im Speicher gespeichert ist, signalisiert die Switch-Fabric-Steuerung einem Port der Sendeseite, daß der Netzframe sendebereit ist, und stellt die Adresse des Speicherortes bereit, wo sich der Frame befindet. Die Switch-Fabric-Steuerung kann ebenfalls Prioritätsinformationen für den Port der Sendeseite bereitstellen.
4 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens, das durch die Vermittlungseinrichtung 50 zum Weiterleiten der Netzframes verwendet wird. In Schritt 80 empfängt die Medienschnittstelle 56 einen Netzframe vom Netz und gibt den Frame an die Suchmaschine 60 weiter. Der Netzframe beinhaltet eine Zieladresse, die das endgültige Ziel für den Netzframe angibt. In Schritt 82 durchsucht die Suchmaschine 60 den Speicher 58, um zu ermitteln, ob sich die Zieladresse von dem Netzframe innerhalb der Nachschlagetabelle des Speichers 58 befindet. Wenn eine Netzadresse mit der Zieladresse übereinstimmt, werden Weiterleitungsinformationen, die angeben, wohin der Frame weitergeleitet werden sollte, ebenfalls von der Nachschlagetabelle erhalten. In der Annahme, daß die Weiterleitungsinformationen in der Nachschlagetabelle richtig gefunden wurden und der entsprechende Port ermittelt wurde, gibt die Suchmaschine die Suchergebnisse an die Switch-Fabric-Steuerung 78 (Schritt 84) weiter. In Schritt 86 überträgt die Suchmaschine 60 den Netzframe durch die Switch-Fabric 76. Wenn die Switch-Fabric ein Cross-Bar-Switch ist, baut die Switch-Fabric-Steuerung 78 die Verbindung in der Switch-Fabric auf und kommuniziert mit der Suchmaschine 60, wenn der Netzframe zu senden ist. Wenn die Switch-Fabric ein Zentralspeicher mit oder ohne Buszuteilung ist, teilt die Switch-Fabric-Steuerung der Suchmaschine 60 mit, wo in der Switch-Fabric der Netzframe zu speichern ist. Die Suchmaschine 60 speichert dann den Netzframe an dem angegebenen Ort. Die Switch-Fabric-Steuerung informiert ebenfalls die anderen Ports, wo der Netzframe gespeichert wird, so daß sie richtig auf ihn innerhalb der Switch-Fabric zugreifen können. Ungeachtet des mit der Switch-Fabric verwendeten Verfahrens wird der Netzframe von der Switch-Fabric erhalten und auf einem oder mehreren Ports (Schritt 88) übertragen.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Weiterleiten eines Netzframes und zum Lernen der Adressen SA und DA. In Schritt 100 wird ein Netzframe empfangen, der eine Quelladresse und eine Zieladresse einschließt. Die Quell- und Zieladressen werden aus dem Netzframe durch die Paketanalyse- und Schlüsselextraktionsschaltung 64 extrahiert und an die Binärsuchmaschine 66 weitergegeben. Die Binärsuchmaschine durchsucht den Speicher 58 (der die lokale Nachschlagetabelle beinhaltet) auf die Quelladresse (Schritt 102). Wenn die Quelladresse bereits in der Nachschlagetabelle des Ports ist, dann muß der Port die Quelladresse nicht lernen. Wenn jedoch die Quelladresse nicht in der Tabelle ist, dann fügt der Port die Quelladresse zu der Tabelle hinzu und leitet die gelernte Adresse an das zentrale Verwaltungsmodul 36 weiter. Als nächstes sucht die Suchmaschine nach der Zieladresse (Schritt 104). Wenn die Zieladresse nicht in der Nachschlagetabelle für den Port ist, "flutet" der Port den Frame (d.h. sendet ihn an alle Ports aus). In Schritt 106 fragt der Port das zentrale Modul 36 nach Informationen bezüglich der Zieladresse ab. Das zentrale Verwaltungsmodul 36 durchsucht die zentrale Nachschlagetabelle 38 und gibt die Ergebnisse, die Informationen über die Zieladresse einschließen, an den Port zurück. Der Port fügt dann die Zieladresse zu seiner lokalen Nachschlagetabelle (Schritt 108) hinzu. Nun ist sie das nächste Mal, wenn dieser gleiche Port die gleiche Zieladresse empfängt, bereits in der lokalen Nachschlagetabelle. Folglich kann der Netzframe effizienter mit zukünftigen Übertragungen weitergeleitet werden. Insbesondere speichern andere Ports die Informationen über die Zieladresse in ihren Speichern nicht, weil sie die Netzframes nicht zu empfangen brauchen, die diese Zieladresse beinhalten. Folglich kann das Speichern solcher Informationen verschwenderisch sein. Daher speichert jeder Port die DA-Adressen je nach Erfordernis. Mit anderen Worten, jeder Port speichert nur die DA-Adressen, die er tatsächlich verwendet. Und mit den Alterungsverfahren speichert jeder Port nur die DA-Adressen, die er vor kurzem verwendete.
Beim Lernen der SA- und DA-Adressen schließt die Nachschlagetabelle das SA/DA-Feld 44 ein, das angibt, ob der Eintrag eine SA- oder eine DA-Adresse ist. Dieses Feld ist nicht erforderlich, um die Erfindung zu implementieren. Zum Beispiel kann ein Port durch Analysieren des Weiterleitungsinformationsfeldes 46 ermitteln, ob eine Adresse eine DA- oder SA-Adresse ist. Wenn die Portnummer innerhalb des Feldes 46 die gleiche wie der aktuelle Port ist, dann ist sie eine SA, wohingegen, wenn sich die Portnummer unterscheidet, sie eine DA ist.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Altern sowohl der SA- als auch der DA-Tabelleneinträge. In Schritt 110 werden die SA-Einträge durch Prüfen des Alterungsfeldes 48 überprüft. Wenn das Alterungsfeld einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, dann ist der Eintrag veraltet und wird gelöscht (Schritt 112) und das zentrale Verwaltungsmodul wird benachrichtigt. Andernfalls wird das Alterungsfeld inkrementiert oder dekrementiert, um die gestiegene Alterung anzuzeigen. Das zentrale Verwaltungsmodul sendet dann eine Nachricht an alle anderen Ports, daß der SA-Eintrag nicht mehr gültig ist (Schritt 114). Ports, die die SA-Adresse aufweisen (die als eine DA aufgelistet ist), löschen sie aus ihren Nachschlagetabellen. In Schritt 116 überprüft die Suchmaschine ebenfalls auf DA-Alterung durch Prüfen des Alterungsfeldes 48 der DA-Einträge wie oben bezüglich der SA-Alterung beschrieben. Wenn der DA-Eintrag veraltet ist, wird er gelöscht und das zentrale Verwaltungsmodul wird von der Löschung benachrichtigt (Schritt 118). Anders als die SA-Alterung braucht das zentrale Verwaltungsmodul nicht andere Ports von der Löschung zu benachrichtigen, weil eine DA-Adresse, die auf einem Port veraltet ist, nicht notwendigerweise auf einem anderen Port veraltet ist.
Weitere Details der Erfindung werden unten bereitgestellt. In LAN/WAN-Bridging-/Switching-/Routingeinrichtungen wird (werden) in der Regel die Nachschlagetabelle(n) verwendet, um relevante Informationen für weiterzuleitende und zu modifizierende Frames zu speichern. Diese Routingeinrichtungen bestehen in der Regel aus Leitungskarten, auch bezeichnet als Schnittstellenkarten, und einem zentralen Verwaltungsmodul. Diese Routingeinrichtungen weisen im Allgemeinen Nachschlage- oder Routingtabellen auf. Diese Tabelle(en) wird (werden) an einem zentralen Ort verwaltet. Die Tabelle wird ebenfalls als Routingtabelle bezeichnet und sie setzt sich aus Routingeinträgen zusammen. Die Routingtabelleneinträge bestehen aus Routing-/Weiterleitungsinformationen und diese sind in der Regel durch Adressen indexiert. Diese Adressen können MAC-Adressen (Media Access Controller), IPv4-Adressen, IPX-Adressen, IPv6-Adressen oder einige andere Protokolladressen sein. Die Adressen können entweder eine Quelladresse (SA) oder eine Zieladresse (DA) sein. Entitäten, die die Nachschlageergebnisse benötigen, schlagen in diesen Tabelleneinträgen, wenn erforderlich, zum Weiterleiten von Frames/Paketen von einem Port/Schnittstellenkarte zu einem anderen nach. Die zentrale Tabelle wird in der Regel auf dem zentralen Verwaltungsmodul verwaltet.
Das hierin beschriebene Verfahren verwendet verteilte Tabellen auf Leitungskarten mit einem untypischen Mechanismus, um diese Tabellen zu aktualisieren, bezeichnet als verteiltes Lernen, und eine zusätzliche Art und Weise, um (veraltete) Einträge aus den verteilten Tabellen zu löschen, bezeichnet als DA-Alterung.
Weiter unten ist eine herkömmliche Art und Weise des Verwaltens der zentralen Nachschlagetabelle, des Hinzufügens (Lernens) neuer Einträge und des Löschens (Alterung) alter Einträge beschrieben:
Ein zentrales Verwaltungsmodul speichert eine zentrale Tabelle. In einem typischen Szenario werden die Leitungskarten (Schnittstellen) mit den Endstationen verbunden und die Routingeinrichtung führt das Routing der Frames/Pakete von diesen Endknoten durch. Leitungskarten erfahren in der Regel von neuen Quelladressen durch Beobachten der Frames, die durch die Endknoten gesendet wurden, die mit diesen Leitungskarten verbunden sind. Wie und wann erfahren die Leitungskarten (LC) oder Schnittstellen von den neuen Quelladressen. MAC-Adressen (Media Access Controller/MAC) zum Beispiel senden es an das zentrale Verwaltungsmodul, um gelernt zu werden. Die folgende Sequenz von Ereignissen erläutert den herkömmlichen Lern- und Routingmechanismus:
LC-1 beobachtet einen Frame/Paket von der Quelladresse A; sendet ihn an das Zentralspeichermodul, um in die Zentraltabelle gelernt zu werden. Entsprechend
beobachtet LC-2 einen Frame/Paket von der Quelladresse B; sendet ihn an das Zentralspeichermodul, um in die Zentraltabelle gelernt zu werden.
beobachtet LC-3 einen Frame/Paket von der Quelladresse C; sendet ihn an das Zentralspeichermodul, um in die Zentraltabelle gelernt zu werden.
beobachtet LC-4 einen Frame/Paket von der Quelladresse D; sendet ihn an das Zentralspeichermodul, um in die Zentraltabelle gelernt zu werden.
LC-1 empfängt einen Frame, der für die MAC-Adresse A bestimmt ist. Sie fragt das Zentralspeichermodul, wohin dieser Frame zu senden ist?
Das Zentralspeichermodul schlägt in der Zentraltabelle nach und weist LC-1 an, den Frame zu filtern, weil es weiß, daß die SA A von LC-1 gelernt wurde und sich der Endknoten unter LC-1 befindet, folglich der Frame nicht zu routen/weiterzuleiten ist.
LC-1 empfängt einen Frame, der für die MAC-Adresse B bestimmt ist. Sie fragt das Zentralspeichermodul, wohin dieser Frame zu senden ist?
Das Zentralspeichermodul schlägt in der Zentraltabelle nach und weist die LC-1 an, diesen Frame an LC-2 zu senden, weil diese MAC-Adresse B auf LC-2 gelernt wurde.
Dieser Prozeß des Lernens und Abfragens des Zentralspeichermoduls wird fortgesetzt. Die Leitungskarten teilen in der Regel dem Zentralspeichermodul jedesmal mit, wenn sie einen Frame von irgendeiner SA sehen. Das Zentralspeichermodul wird jene Einträge weiter als frisch kennzeichnen. Das Zentralspeichermodul wird im Allgemeinen alte Einträge in der Zentraltabelle löschen, die auf keiner Leitungskarte eine Zeit lang gesehen worden sind. Dieser Prozeß der Alterung der Einträge wird als SA-Alterung bezeichnet.
Verteiltes Lernmodell mit On-Demand-Bestückung:
In einer verteilten Weiterleitungs-/Routingmaschine mit On-Demand-Bestückung wird eine Zentraltabelle auf dem Zentralspeichermodul verwaltet, aber die Leitungskarten werden angewiesen, eine lokale Kopie des relevanten Teils der Zentraltabelle zu führen. Welcher Teil der Tabelle auf welcher Leitungskarte gespeichert werden sollte, ist der Kern des hier beschriebenen Verfahrens.
In diesem Verfahren führen die Leitungskarten das SA-Lernen immer noch wie in dem herkömmlichen Weiterleitungsmodell durch. Die Leitungskarten informieren immer noch das Zentralspeichermodul über die durch sie gelernten SAs. Die Leitungskarten sind erforderlich, um eine lokale Kopie der durch sie gelernten SAs zu führen. Das Zentralspeichermodul hilft den Leitungskarten beim Lernen etwaiger zusätzlicher Informationen, die sie wissen müssen, auf dem Prinzip des ausschließlich notwendigen Wissens. In diesem Verfahren empfangen die Leitungskarten nur jene Adressen, für die sie einen Bedarf haben. Tatsächlich nur der relevante Abschnitt der Zentraltabelle auf dem Zentralspeichermodul. Zum Beispiel:
LC-1 lernt A durch Beobachten eines Frames, der von der MAC-Adresse A ausgeht; sie sendet ihn an das Zentralspeichermodul.
LC-2 lernt B durch Beobachten eines Frames, der von der MAC-Adresse B ausgeht; sie sendet ihn an das Zentralspeichermodul.
LC-3 lernt C durch Beobachten eines Frames, der von der MAC-Adresse C ausgeht; sie sendet ihn an das Zentralspeichermodul.
LC-4 lernt D durch Beobachten eines Frames, der von der MAC-Adresse D ausgeht; sie sendet ihn an das Zentralspeichermodul.
LC-1 sieht einen Frame an C; flutet ihn (sendet ihn überall, weil sie zunächst nicht weiß, wohin die für C bestimmten Frames zu senden sind).
LC-1 bittet das Zentralspeichermodul, das Ziel für C herauszufinden. Das Zentralspeichermodul liefert den Tabelleneintrag für C an LC-1, indem der Leitungskarte effektiv mitgeteilt wird, alle zukünftigen Frames, die für die Adresse C bestimmt sind, an die Leitungskarte 3 weiterzuleiten. Die Leitungskarte 1 ist erforderlich, um diese Informationen lokal zu speichern und sie künftig zu verwenden.
LC-2 sieht einen Frame an A; flutet ihn.
LC-2 bittet das Zentralspeichermodul, das Ziel für A....... herauszufinden. Und so weiter.
Einträge, die auf einer Leitungskarte gelernt werden, z.B. A auf LC-1, werden als Einträge der Quelladresse (SA) gekennzeichnet. Einträge, die durch eine Leitungskarte durch Abfragen des Zentralspeichermoduls gelernt wurden, werden als DA-Einträge gekennzeichnet. Die SA-Einträge werden in der Regel periodisch gealtert, wenn eine Leitungskarte keinen Verkehr von dieser MAC (als SA) für eine Zeitperiode sieht. Wenn SA-Einträge von einer Leitungskarte gealtert sind, wird eine Nachricht an das Zentralspeichermodul gesendet, so daß es wieder Nachrichten an alle Leitungskarten senden kann, die diesen Eintrag verwenden. Die Leitungskarte(n) löscht (löschen) nach dem Empfang solcher Nachricht diesen Eintrag aus ihrer lokalen Tabelle. Einträge, die als DAs in den Tabellen der Leitungskarte gekennzeichnet sind, werden ebenfalls periodisch gelöscht (gealtert), wie später in dieser Offenlegung beschrieben ist.
Folgende Transaktionen wie diese wird jede Leitungskarte mit einem Subset der Zentraltabelle auf dem Zentralspeichermodul beenden. Nach der ersten Abfrage an das Zentralspeichermodul führt jede Leitungskarte die folgenden Suchläufe in ihrer lokalen Tabelle durch und wenn sie den relevanten Eintrag findet, verwendet sie ihn, um den Frame an das richtige Ziel zu routen/weiterzuleiten.
Dieses Verfahren des verteilten Lernens weist viele Vorteile auf, einschließlich einer gesamten erhöhten Adreßtabellenkapazität, indem den Leitungskarten erlaubt wird, nur die nützlichen/relevanten Informationen zu speichern.
Die verteilte Natur der Tabellen auf jeder Leitungskarte ermöglicht die Alterung auf der Basis der Zieladresse (DA), indem Einträge gelöscht werden, die mit DAs verbunden sind, die eine Zeit lang nicht verwendet worden sind. Die DA-Alterung wird durch Führen eines Kontos der Verwendung jedes Eintrags auf jeder Leitungskarte erreicht. Wenn ein Eintrag auf einer Leitungskarte als ein DA-Eintrag verwendet wird, wird er gekennzeichnet. Die Benutzungsmarkierer werden periodisch gelöscht. Wenn eine Leitungskarte einen Eintrag findet, der ein DA-Eintrag war, und keinen Markierer gesetzt hat, wird er von dieser Leitungskarte gelöscht. Das erfolgt, um die Einträge zu entfernen, die aus dem Zentralspeichermodul gelernt wurden. Dieser zusätzliche Schritt der Alterung der Einträge des DA-Typs, neben der Alterung der Einträge des SA-Typs, ermöglicht jeder Leitungskarte, die DA-Adressen zu entfernen, für die keine aktive Konversation von dieser Leitungskarte vorhanden ist. Das ist für das On-Demand-Bestückungsverfahren erforderlich, weil die DAs von dem Zentralspeichermodul gelernt werden und sie für immer frei in der Leitungskartentabelle sitzen können.
Das On-Demand-Lernen verwendet Intelligenz, wenn die Netzadressen gelernt und sie an die Schnittstellen auf einem Switch verteilt werden. Das ist anders als Globales Lernen, in dem ein Switch unterschiedslos alle gelernten Adressen an alle seine Schnittstellen vermittelt. Wie der Name schließen läßt, verteilt das On-Demand-Lernen die Adressen nur an jene Schnittstellen, die sie benötigen. Die beste Weise, die Vorteile dieses Lernmechanismus zu verstehen, ist, ihn mit dem Globalen Lernen zu vergleichen, welches das von den meisten Switches verwendete Schema ist.
Globales Lernen – das herkömmliche Verfahren
Wenn ein Switch, der das Globale Lernen verwendet, ein Paket von einer Adresse empfängt, die er nicht gelernt hat, flutet der Switch die Adresse an alle Schnittstellen, bewirkt, daß die Adresse in der Adreßtabelle auf jeder Schnittstelle gespeichert wird.
Das Globale Lernen nutzt den Adreßbereich jedes Moduls nicht effizient. Betrachten Sie einen Switch an dem Kern eines Netzes, wo jeder seiner Ports tausende von Einrichtungen netzabwärts von ihm aufweisen kann. Jede Einrichtung in dem Netz könnte mit ihr verbundene MAC-, IP- und IPX-Adreßinformationen aufweisen. Die Adreßtabelle auf Schnittstellenmodulen wird schnell durch Adressen aufgefüllt sein, die sie niemals verwenden.
Zum Beispiel kann auf dem Switch eines Lieferanten jedes Schnittstellenmodul 16.000 Adressen speichern und die Verwaltungskarte speichert gleichfalls 16.000 Adressen. Sobald die 16001. Adresse durch den Switch kommt, wird einer der Einträge gealtert, um Platz für den neuen Eintrag zu machen, und alle Schnittstellen lernen die neue Adresse, unabhängig davon, ob sie sie benötigen oder nicht. Dieser Prozeß wird für jeden neuen Eintrag wiederholt.
On-Demand-Lernen – ein besseres Verfahren
Das On-Demand-Lernen nimmt ein eleganteres Verfahren, um die Adressen zu lernen und sie an die Schnittstellenmodule zu verteilen, indem es auf einer Bedarfsbasis durchgeführt wird.
Wenn ein Paket in den Switch mit einer unbekannten SA kommt, wird die Quelladresse an dem Eintrittsport gespeichert und an das Verwaltungsmodul gesendet. Diese ersten drei Schritte des On-Demand-Lernens sind unten dargestellt.
Das erfolgt jedesmal, wenn eine neue Adresse im Netz erscheint, und das Verwaltungsmodul führt einen vollständigen Datensatz von allen Adressen, die es gelernt hat. Jedoch anders als das Globale Lernen flutet das Verwaltungsmodul die Adreßinformationen nicht an alle Schnittstellenmodule. Weitere Adreßtabellen der Schnittstellenmodule werden nur mit den Adressen bestückt, die sie benötigen, wenn sie sie brauchen.
Wenn eine Schnittstelle mit einer unbekannten Ziel-MAC-Adresse kommunizieren muß, flutet sie zuerst das Paket innerhalb ihrer Broadcast-Domäne/VLAN. Als nächstes fragt sie die Masteradreßtabelle, ob sie ihren Ort kennt. Die Masteradreßtabelle bestückt dann die lokale Adreßtabelle mit der Adresse, weil sie nun für diese Schnittstelle relevant ist. Diese letzten drei Schritte sind unten erläutert.
Schlußfolgerung
Das Bestücken von Schnittstellenmodulen, die On-Demand-Lernen verwenden, ermöglicht Switches und Routern, eine größere Anzahl von Einrichtungen zu unterstützen als die herkömmlichen globalen adreßlernenden Verfahren. Mit einer Tabellentiefe von 64K-Adressen pro Schnittstelle ermöglicht On-Demand-Lernen dem PowerRail 5200 Enterprise Routing Switch, 1,5 Millionen verschiedenen Wege/Adressen pro Baugruppenträger zu unterstützen. Die Schnittstellenmodule werden effizient bestückt und werden nicht mit Adressen belastet, die sie niemals verwenden können.
Nachdem die Prinzipien unserer Erfindung mit Verweis auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und veranschaulicht worden sind, wird ersichtlich, daß diese Ausführungsformen in Anordnung und Detail modifiziert werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel, obwohl der Port 52 als separate Komponenten einschließend gezeigt ist, können solche Komponenten in einer einzelnen integrierten Schaltung gebildet werden. Außerdem können weitere Schaltungskomponenten wie zum Beispiel die Portkommunikationslogik 54 ebenfalls in der gleichen integrierten Schaltung wie der Port eingeschlossen sein.
Außerdem kann jede der Komponenten der Vermittlungseinrichtung durch Hardware, Software oder eine Kombination ausgeführt werden. Die Erfindung sollte nicht auf das spezielle Verfahren (ob Hardware oder Software) zum Ausführen der hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen beschränkt sein. Zum Beispiel kann die Suchmaschine eine Mikroprozessorsoftware oder ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) sein, wo die Suche in der Hardware durchgeführt wird.
Noch weiter, obwohl die Nachschlagetabelle als Tabelleneinträge mit mehrfachen Feldern beinhaltend gezeigt wird, kann die Nachschlagetabelle jeder Typ von Datenstruktur oder Datenarray sein, der Daten speichert.
Und noch weiter können die Netzpakete jede Art von Daten einschließen, einschließlich Videobilder, Sprachdaten während eines Anrufs, ein Dokument usw.
Noch weiter, wenn ein Port einen Netzframe empfängt, kann er die Zieladresse (auf Schicht zwei und Schicht drei) analysieren und kann er ebenfalls Richtlinieninformationen der Schicht 4 analysieren, falls gewünscht.
Immer noch weiter kann die vorliegende Erfindung auf LANs, WANs, das Internet, Intranets, Telefonnetze oder jedes andere Netz angewendet werden.
Außerdem, obwohl die Nachschlagetabelle als Netzadressen beinhaltend beschrieben wird, kann die Nachschlagetabelle weitere Schlüssel einschließen. Ein Schlüssel kann eine Netzadresse ausschließlich oder in Kombination mit zusätzlichen Informationen einschließen. Alternativ kann ein Schlüssel Nachschlageinformationen außer den Netzadressen einschließen. Zusätzlich kann die Vermittlungseinrichtung Netzframes empfangen, die Suchschlüssel einschließen können. Alternativ kann der Suchschlüssel vom Netzframe abgeleitet werden. Zum Beispiel kann die Suchmaschine Charakteristika des Netzframes verwenden, wie zum Beispiel, auf welchem Port er empfangen wurde, um den Suchschlüssel abzuleiten. Der Suchschlüssel, der entweder explizit im Netzframe eingeschlossen oder davon abgeleitet ist, wird mit der Nachschlagetabelle verglichen, die die Nachschlageschlüssel einschließt.
Außerdem können, obwohl eine Binärsuchmaschine in der erläuterten Ausführungsform verwendet wird, andere Suchmaschinen statt dessen verwendet werden, einschließlich linearer Suchmaschinen, CAM, Binär-Radixbäume, Hashing usw.
Im Hinblick auf die vielen möglichen Ausführungsformen, auf die die Prinzipien oder die Erfindung angewendet werden können, sollte erkannt werden, daß die erläuterte Ausführungsform nur ein bevorzugtes Beispiel der Erfindung ist und nicht als Einschränkung des Anwendungsbereiches der Erfindung verstanden werden sollte. Vielmehr wird die Erfindung durch die folgenden Patentansprüche definiert. Wir beanspruchen folglich als die Erfindung alle solche Ausführungsformen, die innerhalb des Rahmens dieser Patentansprüche auftreten.

Claims

Ein Verfahren des Lernens der Quelladresse und des Lernens der Zieladresse in einer Netzwerkvermittlungseinrichtung (34), die eine Mehrzahl von Vermittlungsschnittstellen (PORT 0, .., PORT N) aufweist, wobei jede Vermittlungsschnittstelle (PORT 0, .., PORT N) eine lokale Nachschlagetabelle (40, 49) speichert, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Empfangen an einer Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) eines Datenpakets, einschließlich einer Quelladresse und einer Zieladresse, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Durchführen eines Schrittes (102) des Lernens der Quelladresse und eines Schrittes (104) des Lernens der Zieladresse, wobei der Schritt (102) des Lernens der Quelladresse den Schritt des Durchsuchens einer lokalen Nachschlagetabelle (40), die mit der Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) verbunden ist, auf die Quelladresse, und, wenn die Quelladresse innerhalb der lokalen Nachschlagetabelle (40) nicht gefunden wird, den Schritt des Hinzufügens der Quelladresse zu der lokalen Nachschlagetabelle (40) umfaßt, und wobei der Schritt (104) des Lernens der Zieladresse den Schritt des Durchsuchens der lokalen Nachschlagetabelle (40), die mit der Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) verbunden ist, auf die Zieladresse umfaßt, und, wenn die Zieladresse innerhalb der lokalen Nachschlagetabelle (40) nicht gefunden wird, den Schritt des Flutens (104) des Datenpakets an alle Vermittlungsschnittstellen (PORT 1, .., PORT N) und den Schritt des Übermittelns (106) einer Anforderung für Informationen, die mit der Zieladresse verbunden sind, von der Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) an ein zentrales Verwaltungsmodul (36), das Zugriff auf eine zentrale Nachschlagetabelle (38) aufweist, umfaßt, in welchem das zentrale Verwaltungsmodul (36) die Informationen, die mit der Zieladresse verbunden sind, von der zentralen Nachschlagetabelle (38) wiedergewinnt und die Informationen, die mit der Zieladresse verbunden sind, nur an die Vermittlungseinrichtung (PORT 0) zurückgibt, und wobei die Vermittlungseinrichtung (PORT 0) die mit der Zieladresse verbundenen Informationen empfängt und sie zu der lokalen Nachschlagetabelle (40) hinzufügt (108).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermittlungseinrichtung (PORT 0) eine gelernte Quelladresse an das zentrale Verwaltungsmodul (36) weiterleitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine lokale Nachschlagetabelle (40, 49) Einträge speichert, die durch die Vermittlungsschnittstelle während eines vorgegebenen Zeitintervalles verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Entfernen eines Eintrags in der lokalen Nachschlagetabelle (40, 49), wenn der Eintrag innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalles nicht verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Eintrag aus allen lokalen Nachschlagetabellen (40, 49) entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vermittlungsschnittstelle (PORT 0, .., PORT N) ein Port auf der Netzwerkvermittlungseinrichtung (34) ist.
Eine Netzwerkvermittlungseinrichtung (34) zum Lernen der Quelladresse und Lernen der Zieladresse, wobei jedes Datenpaket, das durch die Netzwerkvermittlungseinrichtung (34) weitergeleitet wurde, eine Quelladresse und eine Zieladresse einschließt, wobei die Netzwerkvermittlungseinrichtung (34) umfaßt: ein zentrales Verwaltungsmodul (36), das konfiguriert ist, eine zentrale Nachschlagetabelle (38) zu speichern, einschließlich eines oder mehrerer Einträge; eine erste Vermittlungsschnittstelle (PORT 0), die mit dem zentralen Verwaltungsmodul (36) gekoppelt ist, wobei die erste Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) konfiguriert wird, um einen ersten Teil der Einträge in einer ersten lokalen Nachschlagetabelle (40) zu speichern; und eine zweite Vermittlungsschnittstelle (PORT N), die mit dem zentralen Verwaltungsmodul (36) gekoppelt ist, wobei die zweite Vermittlungsschnittstelle (PORT N) konfiguriert wird, um einen zweiten Teil der Einträge in einer zweiten lokalen Nachschlagetabelle (49) zu speichern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Vermittlungsschnittstellen (PORT 0, PORT N) konfiguriert wird, um einen Schritt (102) des Lernens der Quelladresse und einen Schritt (104) des Lernens der Zieladresse durchzuführen, wobei der Schritt (102) des Lernens der Quelladresse das Durchsuchen einer lokalen Nachschlagetabelle (40), die mit der Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) verbunden ist, auf eine Quelladresse eines empfangenen Datenpakets umfaßt, und, wenn die Quelladresse innerhalb der lokalen Nachschlagetabelle (40) nicht gefunden wird, das Hinzufügen der Quelladresse zu der lokalen Nachschlagetabelle (40), und wobei der Schritt (104) des Lernens der Zieladresse das Durchsuchen der lokalen Nachschlagetabelle (40), die mit der Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) verbunden ist, auf eine Zieladresse des Datenpakets umfaßt, und, wenn die Zieladresse innerhalb der lokalen Nachschlagetabelle (40) nicht gefunden wird, das Fluten (104) des Datenpakets an alle Vermittlungsschnittstellen (PORT 1, .., PORT N) und Übermitteln (106) einer Anforderung für Informationen, die mit der Zieladresse verbunden sind, von der Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) an das zentrale Verwaltungsmodul (36), wobei die Vermittlungsschnittstelle (PORT 0) konfiguriert wird, die mit der Zieladresse verbundenen Informationen zu empfangen und zu ihrer lokalen Nachschlagetabelle (40) hinzuzufügen, wobei die Informationen durch das zentrale Verwaltungsmodul (36) wiedergewonnen worden sind und nur an die Vermittlungseinrichtung (PORT 0) zurückgegeben werden.
Netzwerkvermittlungseinrichtung (34) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Vermittlungsschnittstelle (PORT 0, PORT N) der erste und der zweite Port auf der Netzwerkvermittlungseinrichtung (34) sind.
Netzwerkvermittlungseinrichtung (34) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzwerkvermittlungseinrichtung (34) konfiguriert ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.