FI103309B - Pakettien reititys tietoliikennejärjestelmässä - Google Patents

Description

103309

Pakettien reititys tietoliikennejärjestelmässä

Keksinnön ala 5 Keksintö liittyy yleisesti pakettikytkentäisessä tietoliikennejärjestel mässä suoritettavaan pakettien välitykseen, erityisesti IP-pakettien (IP, Internet Protocol) välitykseen ATM-verkon kautta.

Keksinnön tausta 10 IP on suosituin nykyisistä verkkokerroksen (OSI-mallin kolmas kerros) protokollista, pääasiassa Internetin suuren suosion ansiosta, ja tulevaisuudessa IP:n suosio lienee vieläkin suurempi. Kun Internetiin kytkettyjen host-koneiden lukumäärä on kasvanut eksponentiaalisesti, on IP-verkkojen suorituskyky tullut pullonkaulaksi ja tarvitaan uusia tapoja välittää IP-liikennettä 15 entistä nopeammin.

Kuviossa 1 on havainnollistettu IP-verkon tyypillistä rakennetta. Toimistoympäristössä henkilökohtaiset tietokoneet PC tai vastaavat päätelaitteet on kytketty lähiverkkoihin LAN1...LAN3, jotka ovat tyypillisesti Ethernet-verkkoja. Lähiverkot on puolestaan kytketty toisiinsa runkoverkolla (WAN, 20 Wide Area Network) käyttäen reitittimiä (RT1...RT6). Kaikki tietokoneet, jotka ovat samassa lähiverkossa omaavat saman IP-verkko-osoitteen. Kun datapaketti lähetetään joltakin lähiverkkoon kytketyltä tietokoneelta, lähettävän ko-.. neen IP-kerros tarkistaa, onko IP-kohdeosoite sama kuin sen oma IP-verkko- osoite. Jos osoite on sama, ei reitittimiä tarvita, vaan paketti lähetetään lähi-25 verkkoa pitkin ko. kohdeosoitteen omaavalle tietokoneelle. Mikäli kohteen IP-verkko-osoite on eri kuin koneen oma IP-verkko-osoite, lähettävä tietokone lähettää paketin reitittimelle, joka välittää paketin eteenpäin toiseen verkkoon.

Reitittimien väliset siirtoyhteydet voidaan toteuttaa PDH- tai SDH-" ’ tekniikalla tai esim. pakettiverkkotekniikalla (ATM, Frame Relay, X.25).

30 Reitittimellä on kaksi pääfunktiota: pakettien välitys ja reititystaulujen päivitys. Pakettien välitysprosessi toimii periaatteessa siten, että reititin lukee ensin kohteen verkko-osoitteen sisääntulevasta IP-paketista. Tämän jälkeen se hakee reititystaulustaan ko. osoitetta vastaavan ulostuloportin ja lähettää paketin ko. portin kautta seuraavalle reitittimelle. Paketit välitetään reitittimeltä 35 reitittimelle, kunnes jokin reititin huomaa, että kohdeosoite on sama kuin sen 2 103309 oma verkko-osoite, jolloin se lähettää paketin kohteena olevalle host-koneelle.

Siirtonopeusvaatimusten kasvaessa on otettu käyttöön uusia tekniikoita. ATM-tekniikkaa käytetään yhä enenevässä määrin runkoverkon (backbone network) tekniikkana, koska se mahdollistaa suurikapasiteettiset 5 runkoyhteydet. Reitittimiin on tällöin rakennettu rajapintoja ATM-verkkoon; ATM-verkosta päin tulevista soluista rekonstruoidaan ensin paketit, paketit reititetään ja sen jälkeen paketit pilkotaan uudelleen ATM-soluiksi ATM-verkossa tapahtuvaa siirtoa varten. Standardin mukainen ATM-sovituskerros (AAL, ATM Adaptation Layer) suorittaa IP-pakettien pilkkomisen ja rekonst-10 ruoinnin. Tätä kuvataan seuraavassa tarkemmin taustaksi jäljempänä seuraa-valle keksinnön kuvaukselle.

Kun edellä kuvatussa Ethernet-lähiverkossa jokin työasema lähettää dataa toisessa lähiverkossa olevalle työasemalle, kapseloidaan työaseman sovelluksen muodostama datayksikkö P1 kuvion 2 esittämällä tavalla ensin 15 esim. TCP-pakettiin P2 (olettaen, että kuljetuskerroksella käytettävä protokolla on TCP, Transmission Control Protocol). TCP-paketti kapseloidaan sen jälkeen IP-pakettiin P3 ja IP-paketti edelleen Ethernet-kehykseen P4, joka lähe-, tetään lähiverkkoa pitkin siihen kytketylle reitittimelle, jolla on rajapinta myös j ATM-verkkoon päin. Tämä reititin kuorii pois Ethernet-segmentin ja pilkkoo IP- 20 paketin ATM-soluiksi ATM-sovituskerroksella. Huomattakoon, että kapselointi voi käsittää lisäyksiä sekä paketin eteen että sen perään (ns. trailer).

Kuviossa 3 on havainnollistettu yhden IP-paketin (eli IP-datagrammin) 30 rakennetta. Paketin otsikon minimikoko on 20 tavua, joka on jaettu viiteen nelitavuiseen “sanaan”, jotka on kuviossa esitetty allekkain. Kuviossa on kun-25 kin kentän nimen perässä esitetty suluissa ko. kentän pituus bitteinä. Otsikossa on ensimmäisenä 4-bittinen versiokenttä 31, joka kertoo käytössä olevan IP-version. Seuraavana on pituuskenttä 32 (IHL, Internet Header Length), joka kertoo otsikon pituuden 4-tavuisina sanoina. Tyyppikenttä 33 kertoo palvelun * i : '· laadun ja kenttä 34 datagrammin kokonaispituuden otsikko mukaanluettuna.

30 Tunnistuskenttää 35 käytetään IP-paketin yksilöimiseen paketin rekonstruoinnin yhteydessä. Liput-kentän 36 avulla voidaan päätellä, onko pilkotun paketin pala alkuperäisen paketin viimeinen pala vai ei. Sijainti-kentän (Fragment ir Offset) 37 sisältö kertoo puolestaan, mihin kohtaan alkuperäistä pakettia pala kuuluu. Elinaika-kenttä 38 kertoo pisimmän ajan, jonka paketti voi olla verkos-35 sa. Jokainen reititin, jonka kautta paketti kulkee, vähentää kentän arvoa.

3 103309

Protokolla-kenttä 39 kertoo, mikä on se ylemmän kerroksen protokolla, jota datagrammin kuljettama data noudattaa (esim. TCP). Kenttä 40 sisältää otsikon tarkistussumman. Kentät 41 ja 42 ovat lähde- ja kohdeosoitteita varten eli ne ilmaisevat lähettävän ja vastaanottavan host-koneen osoitteet 32-bittisinä 5 osoitteina. Osoitekenttiä seuraa optiokenttä 43, jota harvoin käytetään. Tässä kentässä kuljetettava data liittyy yleensä verkon testaukseen tai vianhakuun, data voi esim. määritellä datagrammille tietyn reitin, jota pitkin sen täytyy kulkea. Kenttää täydennetään tarvittaessa täytebiteillä niin, että tavujen lukumäärä on jaollinen neljällä.

10 Edellä kuvatun otsikon jälkeen alkaa IP-paketin varsinainen data.

Datakentän pituus voi vaihdella, mutta sen ylärajaa rajoittaa kentän 34 pituus, jonka mukaan koko paketin maksimipituus on 216 tavua.

Kuten edellä mainittiin, kuvion 1 mukaisessa ATM-verkossa siirretään IP-paketit ATM-soluina. Kuviossa 4a on esitetty yhden ATM-verkossa välitet-15 tävän solun perusrakenne. Jokainen verkossa välitettävä solu koostuu 48 tavun mittaisesta hyötykuormaosasta (payload) ja 5 tavun pituisesta otsikosta (header), mutta otsikon tarkempi rakenne (otsikon sisältö) riippuu siitä, mitä osaa ATM-verkosta kulloinkin käytetään. ATM-verkkoarkkitehtuuri käsittää nimittäin joukon standardeissa täsmällisesti määriteltyjä rajapintoja, ja ATM-so-20 lussa käytetty otsikkorakenne riippuu siitä, mikä rajapinta (eli mikä osa verkkoa) on kyseessä.

Kuviossa 4b on esitetty solun otsikon rakenne ATM-verkon UNI-raja-pinnassa (User-to-Network Interface), joka on ATM-päätelaitteen sekä ATM-solmun välinen rajapinta. Kuvio 4c esittää puolestaan otsikon rakenteen ATM-25 verkon NNI-rajapinnassa (Network-to-Network Interface), joka on kahden ATM-solmun välinen rajapinta, joko verkon sisällä tai kahden eri verkon välillä.

Solun otsikon reitityskentän (routing field) muodostavat virtuaaliväylän tunniste VPI (Virtual Path Identifier) sekä virtuaalikanavan tunniste VCI r ' (Virtual Channel Identifier). Kuvion 4b mukaisessa otsikkorakenteessa, jota 30 käytetään siis ainoastaan tilaajaliittymässä, reitityskentälle (VPI/VCI) on varattu yhteensä 24 bittiä. Kuvion 4c mukaisessa otsikkorakenteessa, jota käytetään kaikkialla muualla ATM-verkossa, reitityskentälle (VPIA/CI) on varattu 28 bittiä. Nimensä mukaisesti reitityskenttä toimii solujen reitityksen pohjana ATM-verkossa. Ensisijaisesti verkon sisäosissa on käytössä virtuaaliväylän tunniste 35 VPI, joka määrittää käytännössä usein sen, mille fyysiselle yhteydelle solu on 4 103309 reititettävä. Virtuaalikanavan tunnistetta VCI sitä vastoin käytetään reitityksessä usein pelkästään verkon reunalla. On kuitenkin huomattava, että vasta VPI ja VCI yhdessä määrittelevät yksikäsitteisesti solun reitin.

Muut spesifikaatioiden määrittelemät kentät ATM-solun otsikossa 5 ovat - GFC (Generic Flow Control), tilaajaliittymässä tapahtuvaan liikenteen valvontaan tarkoitettu kenttä, ei määritelty vielä tarkasti, - PTI (Payload Type Indicator), käytetään lähinnä erottamaan verkon hallintasolut tilaajien informaatiosoluista, mutta tilaajien informaatiosolut on 10 mahdollista eritellä lisäksi sen mukaan, onko matkalla havaittu ruuhkaa vai ei, - CLP (Cell Loss Priority), käytetään priorisoimaan soluja tuhoamis-todennäköisyyden suhteen (vastaa pitkälti Frame Relay -verkon DE-bittiä), - HEC (Header Error Control), otsikon tarkistussumma.

Näistä muista kentistä liittyy esillä olevaan keksintöön ainoastaan 15 PTI-kenttä, jota on mahdollista käyttää mm. virtuaaliväylä- ja virtuaalikanava-kohtaisten ruuhkailmoitusten välittämiseen. Keksinnössä hyödynnetään kuitenkin PTI-kentän toista ominaisuutta, jota kuvataan tarkemmin jäljempänä.

ATM-sovituskerrokselle tulee yleensä erilaisissa formaateissa olevia signaaleja ja ATM-sovituskerroksen tehtävänä on toisaalta muodostaa nämä 20 signaalit ATM-verkon edellyttämään standardiformaattiin ennen kuin ne lähetetään ATM-verkkoon ja toisaalta rekonstruoida nämä signaalit ATM-verkoista tulevista soluista ennen kuin signaalit välitetään eteenpäin käyttäjä- tai ohjaus-rajapinnoille. Sovituskerroksia on standardoitu eri tyyppisiä (AAL1...AAL5) eri palveluluokkia (A... D) varten. Esim. AAL-tyypit 3, 4 ja 5 tarjoavat siirtopalveluja 25 sovelluksille, joissa lähteen ja kohteen välillä ei ole aikariippuvuutta.

Kuviossa 5 on havainnollistettu AAL 5: n suorittamaa IP-pakettien pilkkomista ATM-soluiksi ja pakettien rekonstruointia ATM-soluista, koska se ti kuvaa ATM-sovituskerroksen toimintaa kuvion 1 mukaisessa esimerkkiverkos- 32 sa. ATM-sovituskerros jakautuu yleisesti ottaen kahteen alikerrokseen, joita 30 kutsutaan lyhenteillä SAR (Segmentation And Reassembly sublayer) ja CS (Convergence Sublayer). Jälkimmäinen suorittaa käyttäjän datayksiköiden (esim. IP-pakettien) ja ohjausdatan kapselointia/kapseloinnin purkausta (encapsulation/deencapsulation). CS-alikerroksen suorittaman kapseloinnin seurauksena syntyvää kehystä kutsutaan nimellä CS-PDU (Convergence 35 Sublayer Protocol Data Unit). AAL5-kapselointi toteutetaan siten, että käyttäjän c 103309 5 datayksikköön (esim. IP-pakettiin) lisätään trailer-osa, joka sisältää mm. virhe-tarkistusosan (CRC). Trailer-osa on pituudeltaan 8 tavua. Koko CS-PDU:n pituus vastaa 48 tavun monikertaa, mikä aikaansaadaan lisäämällä tarvittaessa trailer-osan ja paketin hyötykuormaosan väliin täytekenttä PAD, jonka 5 pituus on 0.. .47 tavua.

SAR-alikerros segmentoi lähetyssuunnassa jokaisen CS-PDU:n 48 tavun mittaisiksi segmenteiksi, joita kutsutaan nimellä SAR-PDU (Segmentation And Reassembly Protocol Data Unit). Vastaanottosuunnassa muodostetaan CS-PDU:t liittämällä SAR-PDU:t yhteen.

10 ATM-sovituskerroksen alapuolella oleva ATM-kerros vastaa siitä, että lähetettäviin SAR-PDU:ihin lisätään viisitavuiset otsikkokentät CH, jolloin muodostuu ATM-soluja 50, jotka lähetetään ATM-verkkoon. ATM-verkko käsittelee ainoastaan solun otsikkoa, 48-tavuista hyötykuormaosaan ei käsitellä eikä edes lueta ATM-verkossa. Vastaanottosuunnassa ATM-kerros pois-15 taa otsikot soluista ja syöttää 48-tavuiset hyötykuormaosat SAR-alikerrokselle niiden yhteenliittämistä varten.

Kun kuvion 1 mukaisessa verkossa reitittimet lähettävät IP-paketteja, ne segmentoivat paketit soluiksi edellä esitetyllä tavalla ja lähettävät paketit ATM-yhteydelle. Yhteyden vastakkaisessa päässä oleva reititin rekonstruoi 20 paketin soluista edellä kuvatulla tavalla, tekee reitityspäätöksen tavanomaisella tavalla IP-osoitteen perusteella ja segmentoi paketin uudelleen soluiksi seuraavaa ATM-linkkiä varten.

Normaalisti pakettien reitityspäätös tehdään ohjelmiston avulla. Kun « ohjelmallisesti toteutettu reititys yhdistetään edellä kuvattuun pakettien seg-25 mentointiin ja rekonstruointiin, hidastuu ATM-pohjaisen reititinverkon toiminta huomattavasti. Tämä konventionaalinen reititystäpä on lisäksi kallis toteuttaa.

Näiden epäkohtien lieventämiseksi on kehitetty menetelmä, jota kutsutaan IP-kytkennäksi. IP-kytkentä perustuu vuokäsitteeseen: vuo on sarja IP-paketteja, jotka ovat matkalla samasta lähteestä samaan kohteeseen. 30 Yhteen vuohon kuuluvat siis ne IP-paketit, joiden lähde- ja kohdeosoitteet ovat 5 samoja. Esimerkiksi TCP-yhteys on vuo: kun TCP-yhteys on avattu, lähetetään sarja paketteja lähteestä kohteeseen. IP-kytkennässä reitittimet tunnistavat vuot ja pyytävät verkon laidalla olevia reitittimiä varustamaan kunkin vuon paketin uniikilla vuotunnisteella, esim. uniikilla VPI/VCI-tunnisteella. Kun vuo-35 hon kuuluvat paketit on varustettu uniikilla VPIA/CI-tunnisteella, verkon kes- 6 103309 kellä olevat reitittimet voivat suorittaa pakettien välitystä solutasolla, käyttäen normaalia ATM-kytkentää. Reitityksessä ei näin ollen tarvitse mennä kolmos-kerrokselle (IP-kerrokselle) asti, vaan reititys voidaan tehdä kakkoskerroksella (ATM-kerroksella).

5 Viime mainitun tunnetun ratkaisun epäkohtana on kuitenkin se, että se edellyttää kaikilta reitittimiltä kykyä tunnistaa vuot ja välittää vuoinformaatio eteenpäin. Tunnetut reitittimet eivät kykene tällaiseen vuonhallintaan. Lisäksi ratkaisu synnyttää verkkoon lisäliikennettä, koska reititin joutuu pyytämään lähetyspäässä olevaa reititintä lisäämään vuotunnisteen paketteihin.

10

Keksinnön yhteenveto

Keksinnön tarkoituksena on päästä eroon edellä kuvatuista epäkohdista ja saada aikaan ratkaisu, joka parantaa reitittimien suorituskykyä edellyttämättä kuitenkaan minkäänlaisen uuden vuonhallintaprotokollan käyttöönot-15 toa.

Tämä päämäärä saavutetaan ratkaisulla, joka on määritelty itsenäisessä patenttivaatimuksessa.

Keksinnön ajatuksena on tarkkailla alemman protokollakerroksen datayksikköjen perusteella ylemmän protokollakerroksen kahden peräkkäisen 20 paketin välistä rajaa sekä lukea aina paketin alussa ylemmän tason osoite (paketin osoite) alemman protokollakerroksen datayksiköistä. Tämän perusteella suoritetaan reititys paketin ensimmäisen datayksikön kohdalla ja sen . jälkeen seuraavilla datayksiköillä noudatetaan automaattisesti samaa reititystä « edellyttäen, että datayksikköjen sisältämä alemman tason yhteystunniste on 25 sama kuin ensimmäisellä datayksiköllä. Automaattista reititystä jatketaan niin kauan kuin saman yhteystunnisteen omaavien datayksikköjen sisältö osoittaa, että ylemmän tason paketti on edelleen kesken.

Keksinnön edullisimmassa toteutustavassa alemman kerroksen datayksiköt ovat ATM-soluja, jolloin keksinnössä hyödynnetään ensinnäkin sitä j 30 ATM-sovituskerroksen ominaisuutta, jonka mukaan solun otsikossa olevalla bitillä ilmoitetaan, onko kysymyksessä viimeinen paketista muodostettu solu. ' Tämä bitti on PTl-kentän kolmas bitti. Toinen piirre, jota keksinnössä hyödynnetään on se, että AAL5-kehyksessä ei ole vuotunniste-kenttää, joka mahdollistaisi solujen multipleksoinnin yhtä VPIA/CI-tunnistetta käyttäen. Näin ollen 35 voidaan olla varmoja, että kaikki saman virtuaaliyhteyden solut ennen paketin 7 103309 päättymisestä ilmoittavaa solua kuuluvat samaan pakettiin.

Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta pystytään reitittimien suorituskykyä lisäämään poistamalla pakettien segmentointi- ja rekonstruointitarve. Tämä saadaan aikaiseksi perinteisten reitittimien avulla. Verkossa ei siten 5 tarvita ylimääräistä vuonhallintaprotokollaa, jolloin myös reitittimet pysyvät yksinkertaisimpina eivätkä ne aiheuta lisäliikennettä verkkoon.

Kuvioluettelo

Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia toteutustapoja kuvataan tar-10 kemmin viitaten kuvioihin 6 ja 7 oheisten piirustusten mukaisissa esimerkeissä, joissa kuvio 1 havainnollistaa ympäristöä, jossa keksintöä käytetään, kuvio 2 havainnollistaa pakettien muodostusta ennen niiden lähetystä verkkoon, 15 kuvio 3 havainnollistaa IP-paketin rakennetta, kuviot 4a...4c havainnollistavat ATM-solun yleistä rakennetta, kuvio 5 havainnollistaa ATM-sovituskerroksen 5 suorittamaa pakettien pilkkomista ATM-soluiksi ja pakettien rekonstruointia ATM-soluista, kuvio 6 on vuokaavio, joka havainnollistaa keksinnön mukaista me-20 netelmää, ja kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen menetelmän toteuttavaa reititintä toiminnallisena lohkokaaviona.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 25 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa suoritetaan verkon reunalla ole vassa reitittimessä IP-pakettien segmentointi edellä esitetyn mukaisesti ja ATM-solut lähetetään ATM-siirtoyhteydelle.

Kuten edellä mainittiin, PTI-kentän viimeinen bitti (bitti numero kaksi kuvioissa 4a...4c) ilmaisee sen, milloin alkaa uusi ylemmän kerroksen paketti 30 (IP-paketti). Kun bitti on asetettu ykköseksi, on kysymyksessä IP-paketin ' viimeinen solu, jolloin seuraava paketti alkaa seuraavasta hyötykuormaa kantavasta solusta (non-idle cell). PTI-kentällä on arvo 000 tai 010 silloin, kun on kysymyksessä käyttäjän data (ei ohjausdataa) ja solu on paketin ensimmäinen solu tai paketin keskellä oleva solu. PTI-kentällä on puolestaan arvo 35 001 tai 011 silloin, kun kysymyksessä on käyttäjän data ja solu on paketin 8 103309 viimeinen solu.

Kun ATM-verkon reititin vastaanottaa ATM-soluja, IP-paketin ensimmäinen solu on siis löydettävissä PTI-kentän viimeisen bitin perusteella. Keksinnön mukainen reititin hyödyntää tätä ominaisuutta. Tätä kuvataan seuraa-5 vassa viitaten kuvioon 6, joka esittää keksinnön mukaisen reitittimen toimintaa.

Alussa reititin tarkkailee kullakin VPI/VCI-yhteydellä sisääntulevien ATM-solujen PTI-kentän kolmannen bitin arvoa (vaihe 61). Tätä tarkkailua suoritetaan niin kauan kuin mainitun bitin arvo pysyy nollana. Heti, kun havaitaan, että jollakin virtuaaliyhteydellä bitti on asetettu ykköseksi, voidaan olet-10 taa, että kyseisellä virtuaaliyhteydellä seuraava hyötykuormaa kantava solu on paketin ensimmäinen solu. Näin ollen voidaan siirtyä lukemaan seuraavaa solua. Tämä solun saavuttua siitä luetaan IP-kohdeosoite (vaihe 63), joka mapittuu, kuten kuviosta 3 havaitaan, segmentoinnissa siten, että se on aina kiinteällä paikalla solun hyötykuorman tavuissa 13-17. Luetun kohdeosoitteen 15 perusteella haetaan reititystaulusta ko. osoitetta vastaavan ulostuloportin tunniste (vaihe 64) ja välitetään solu kyseiseen ulostuloporttiin (vaihe 65). Tämän jälkeen tarkkaillaan kyseisellä virtuaaliyhteydellä solujen PTI-kenttää ja välitetään kaikki solut samaan ulostuloporttiin niin kauan kuin PTI-kentän kolmas bitti pysyy nollana, eli niin kauan kuin paketti on kesken (vaihe 66). 20 Kun havaitaan, että PTI-kentän kolmas bitti muuttuu ykköseksi, siirrytään lukemaan seuraavaa hyötysolua (non-idle cell) vaiheeseen 62. j Kuviossa 7 on havainnollistettu erästä mahdollista pakettikytkimen

• toteutusta reitittimessä. Reitittimessä on kolme peräkkäistä lohkoa A, B ja C

sisäänmenon IN ja ulostulon OUT välillä. Lohkossa A määritetään paketin 25 osoitetta vastaava ulostuloportti, lohkossa B toteutetaan reititys oikeaan porttiin. Lohko C muodostuu ulostuloporteista ja siinä voidaan esim. muodostaa uusi VPI/VCI-tunniste seuraavaa yhteysväliä varten.

; Sisääntulevien solujen väliaikaista talletusta varten reitittimen sisään- menossa on solupuskuri 70, jossa luetaan sisääntulevan solun otsikko 30 (VPI/VCI-tunniste sekä PTI-kenttä). Kun solupuskuri ilmoittaa IP-osoitteen hakulohkolle 72, että kysymyksessä on paketin ensimmäinen solu, hakulohko lukee solusta IP-osoitteen ja syöttää sen sisältöosoitettavalle muistille 73 (CAM, Content Addressable Memory). Sisältöosoitettavasta muistista käyte-” tään myös nimitystä assosiatiivinen muisti, ja se on muisti, jossa muistipaikat 35 identifioidaan niiden sisällön perusteella. IP-osoitteen perusteella muisti 73 ; 103309 θ palauttaa hakulohkolle IP-osoitetta vastaavan ulostuloportin tunnisteen. Ha-kulohko syöttää ulostuloportin identifioivan tunnisteen konfigurointiprosessille 71, joka määrittää sen perusteella vapaan lähtevän VPI/VCI-tunnisteen ja kirjoittaa ATM-kytkimen 76 reititystauluun (taulu T1) tiedot ulostuloportista ja 5 lähtevästä VPI/VCI-tunnisteesta (sisäänmenoporttia ja tulevaa VPI/VCI-tunnistetta vastaavalle riville). Kirjoittaminen suoritetaan kerran jokaista pakettia kohti, joten kaikki solut, jotka kuuluvat samaan pakettiin (joilla on siis sama VPI/VCI ja sisäänmenoportti) kytketään samaan ulostuloporttiin ja ne saavat saman lähtevän VPI/VCI-parin.

10 Niin kauan kuin solupuskuri 70 toteaa, että paketti on edelleen kesken ja soluilla on sama VPIA/CI-tunniste kuin paketin ensimmäisellä solulla, se välittää ne suoraan ATM-kytkimelle, joka suorittaa reitityksen reititystaulunsa perusteella. ATM-kytkin konfiguroidaan siis jokaisen paketin alussa, minkä jälkeen paketin kaikki solut kytkeytyvät automaattisesti oikeaan lähtöporttiin.

15 Sisältöosoitettavaa muistia käytetään pääreititystaulun 75 välimuistina (cache), jonka tarkoituksena on nopeuttaa prosessia. Mikäli IP-kohdeosoitetta ei löydetä muistista 73, voidaan soluja puskuroida ja hakea ulostuloportti konventionaalisen ohjelmallisen hakuprosessin 74 avulla suoraan pääreititys-taulusta 75. Haun perusteella päivitetään sisältöosoitettavaa muistia.

20 Edellä kuvatulla tavalla saadaan pakettien reititystä nopeutettua huomattavasti ja reititin voidaan toteuttaa mahdollisimman yksinkertaisena.

Edellä esitetyt esimerkit koskivat kaikki tapauksia, joissa verkkokerroksella käytetty protokolla on IP, joka on yleisin ko. kerroksella käytettävistä protokollista. Keksinnön mukainen ratkaisu ei kuitenkaan ole sidottu IP:hen, 25 vaan sitä voidaan käyttää yhtä hyvin minkä tahansa muun (verkkokerroksen tai ylemmän kerroksen) protokollan yhteydessä, jossa paketilla on vakiomuotoinen otsikko niin, että se löytyy alemman kerroksen datayksiköistä. Vaikka keksinnön mukainen ratkaisu onkin tarkoitettu lähinnä ATM-solujen välittävään \ verkkoon, ei ratkaisu välttämättä ole sidottu tähänkään, vaan alemmalla ker- 30 roksella voidaan käyttää mitä tahansa sellaista protokollaa, jonka datayksi-' köistä voidaan erottaa ylemmän protokollakerroksen datayksiköiden (pakettien) väliset rajat.

Periaatteessa on myös mahdollista, että ylemmän tason osoite ei löydy heti ensimmäisestä datayksiköstä (riippuen osoitteen sijainnista datapa-35 ketissa), vaan ensimmäisiä datayksiköitä joudutaan tallettamaan siihen asti, 10 103309 että ylemmän tason osoite saadaan selville.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen 5 ajatuksen puitteissa.

i . is

Claims (6)

11 103309

1. Menetelmä datapakettien välittämiseksi pakettikytkentäisessä tietoliikenneverkossa, jossa datapaketteja välitetään eteenpäin reitittimien 5 (RT1...RT6) avulla, jonka menetelmän mukaisesti välitettävät datapaketit (30) segmentoidaan alemman protokollakerroksen mukaisiksi datayksiköiksi (50), jotka lähetetään verkossa reitittimeltä reitittimelle, tunnettu siitä, että verkon reitittimellä - tarkkaillaan sisääntulevien datayksikköjen (50) perusteella kahden 10 peräkkäisen datapaketin (30) välisen rajan esiintymistä, - havaittaessa datapaketin alku luetaan datapaketin kohdeosoite datayksiköstä, - yksittäiselle datayksikölle haetaan kohdeosoitetta vastaava ulostulo-portti ja se reititetään kyseiseen ulostuloporttiin, 15. kaikki muut datayksiköt, jotka omaavat saman yhteystunnisteen kuin mainittu datayksikkö reititetään suoraan niiden sisältämän yhteystunnisteen perusteella niin kauan kuin mainittujen datayksikköjen sisältö osoittaa, että datapaketti on edelleen kesken.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainitut seg- 20 mentoidut datayksiköt ovat ATM-soluja, tunnettu siitä, että sisääntulevien solujen otsikon PTI-kentän perusteella tarkkaillaan kahden peräkkäisen paketin välisen rajan esiintymistä ja sitä, onko paketti kesken.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, jossa ylemmän kerroksen paketit ovat IP-paketteja, tunnettu siitä, että kohdeosoite 25 luetaan paketin ensimmäisestä solusta ja ainoastaan paketin ensimmäisen solun kohdalla suoritetaan ulostuloportin haku.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdeosoitetta vastaava ulostuloportti haetaan ensin sisältöosoitettavasta V muistista (73), jolle kohdeosoite annetaan syöttötietona.

5. Reititinjärjestely pakettien välittämiseksi pakettikytkentäisessä ' tietoliikenneverkossa, jossa välitettävät datapaketit (30) on segmentoitu alem man protokollakerroksen mukaisiksi datayksiköiksi (50), joita välitetään verkossa reitittimeltä reitittimelle, joka reititinjärjestely käsittää - ensimmäiset lukuelimet (70, 72) datapaketin kohdeosoitteen lukemi- 35 seksi, 12 103309 - toiset lukuelimet (70) sisääntulevien datayksikköjen yhteystunnisteen lukemiseksi, - tarkkailuelimet (70) kahden peräkkäisen paketin välisen rajan esiintymisen tarkkailemiseksi sisään tulevien datayksikköjen perusteella, 5. määrityselimet (74, 75) luettua kohdeosoitetta vastaavan ulostulo- portin määrittämiseksi, ja - kytkinelimet (76) datayksiköiden reitittämiseksi haluttuun ulostulo- porttiin, tunnettu siitä, että 10. mainitut ensimmäiset lukuelimet suorittavat luvun suoraan alemman protokollakerroksen datayksiköstä vasteena kunkin paketin alun havaitsemiselle, ja että re ititi nj ä η este ly käsittää lisäksi - konfigurointielimet (71) kytkinelimien konfiguroimiseksi kunkin datapaketin alussa niin, että paketin ensimmäisen datayksikön kanssa saman 15 yhteystunnisteen omaavat datayksiköt reititetään suoraan samaan ulostulo-porttiin kuin mainittu ensimmäinen datayksikkö niin kauan kuin paketti on kesken.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen reititinjärjestely, jossa määrityselimet käsittävät reititystaulun ja ohjelmallisen hakuprosessin (74), 20 tunnettu siitä, että määrityselimet käsittävät lisäksi reititystaulun välimuistina toimivan sisältöosoitettavan muistin (73). : 4 13 103309