DE60203221T2 - Verwendung von mehreren virtuellen Kanälen in Netzwerkgeräten - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für den selektiven Austausch von Steuerungs- und Statusinformationen zwischen Netzwerkvorrichtungen (der auf den Austausch von Anwendungsdaten oberer Schichten ausgeweitet werden kann). Die Steuerungs- und Statusinformationen werden über einen Frame ausgetauscht, der so skalierbar ist, dass er viele unterschiedliche Anwendungen unterstützt. Genauer gesagt wird eine Mehrzahl von virtuellen Kanälen zwischen Netzwerkvorrichtungen durch das Blockieren oder Steuern bestimmter Datenflüsse aufgebaut, ohne den Fluss anderer Daten durch den gleichen Link zu blockieren, wodurch die Bandbreitennutzung des Links und der Durchsatz der Netzwerkvorrichtung effektiv vergrößert werden.
  • BESCHREIBUNG DES EINSCHLÄGIGEN STANDES DER TECHNIK
  • Es sind viele Arten von Netzwerkvorrichtungen nötig, um einen ordnungsgemäßen Betrieb eines Netzwerkes zu ermöglichen. Eine solche Netzwerkvorrichtung wird üblicherweise als Schalter ("switch") bezeichnet. Ein Schalter ist als eine Netzwerkkomponente definiert, die ankommende Daten empfängt, die Daten vorübergehend speichert, und die Daten an einem anderen Port wieder nach draußen sendet. Das Schalten wird durch das Bestimmen einer Bestimmungsadresse aus den ankommenden Daten und das Senden der Daten an einen Port bzw. einen Satz von Ports, die mit der Bestimmungsadresse in Beziehung stehen, bewerkstelligt. Die Steuerung und Überwachung eines Schalters ist von wesentlicher Wichtigkeit beim Behandeln des Flusses von Daten in Hochgeschwindigkeits-Netzwerken. Das effektive Funktionieren des Schalters kann durch eine Steuerung des durch den Schalter verlaufenden Verkehrs, einschließlich der Überwachung und Modifizierung dieses Verkehrs, verbessert werden. Eine solche Funktion ist die Steuerung des durch den Schalter verlaufenden selektiven Datenflusses im Ansprechen auf eine Überlastung entweder innerhalb oder außerhalb des Schalters. Diese Funktion ist auch veranschaulichend, da sie den Austausch von Steuerungs- und Statusinformationen zwischen Netzwerkvorrichtungen beinhaltet.
  • Ethernet-Schalter unterstützen im Allgemeinen zwei gemeinsame Mechanismen zum Behandeln einer Ressourcen-Überlastung innerhalb des Schalters. Der Ingress-Backpressure(Vermeidungs)-Mechanismus ermöglicht eine Flusssteuerung des durch einen entfernten Link-Partner, d.h. durch ein anderes mit dem Schalter verbundenes Netzwerk, gesendeten Verkehrs durch den Schalter. Dieser Vorgang ist in 1 veranschaulicht. Der Ethernet-Schalter 100 verfolgt die Anzahl von Paketen oder Zellen, die an jedem Ingress-Port empfangen werden, wie etwa an dem Port #1, der mit dem Fernlink-Partner 110 verbunden ist. Wenn die Anzahl von Bytes oder Zellen, die an einem Ingress-Port empfangen werden, den konfigurierbaren Ingress-Backpressure-Schwellwert übersteigt, übt der Schalter Backpressure (Vermeidung) aus. Bei einer weiteren Vorgehensweise generiert der Egress eine Ingress-Backpressure-Anfrage an den Ingress-Port, wenn die Anzahl von Paketen, die an einem Egress-Port wie etwa dem Egress-Port #8 empfangen werden, der mit den lokalen (LAN) oder weiträumigen (WAN) Netzwerken 120 verbunden ist, einen im Voraus konfigurierten Schwellwert übersteigt.
  • Im Vollduplex-Modus wird dieser Backpressure durch das Senden eines MAC-Steuerframe ("Control Frame") bewirkt, der als "Pausen-Frame" bezeichnet wird. Bei einem Empfang des Pausen-Frame hört der Fernlink-Partner auf, weitere Pakete zu senden, bis der im Pausen-Frame angegebene Zeitgeber abgelaufen ist, oder bis der Schalter explizit Resume Frame sendet (Pausen-Frame mit Zeitgeber = 0). Der gesamte Link bleibt daher im Leerlauf, bis die Kommunikation wieder aufgenommen wird. Dieser Flusssteuerungs-Mechanismus an einem Vollduplex-Port ist in IEEE std 802.3x spezifiziert, in dem angegeben ist, dass ein Ingress-Port in einem Vollduplex-Modus für eine Flusssteuerung Pausen-Frames senden soll.
  • Im Halbduplex-Modus kann dieser Backpressure-Mechanismus bewirkt werden, indem ein Stausignal ("jamming signal") freigegeben wird und somit jegliche andere Station daran gehindert wird, das Paket zu senden. Bei Ports, die sich im Halbduplex-Modus befinden, verhindert dies, dass irgendeine andere Station Pakete an den Port sendet. Die Freigabe eines Stausignals im Halbduplex ist kein Standard, wird aber von vielen Schaltervertreibern durchgeführt.
  • Diese Vorgehensweisen helfen dabei, zu vermeiden, dass irgendein Paket verloren geht, das vom Ingress-Port empfangen und weitergeleitet wurde, und wird im allgemeinen als verlustfreier ("Zero Loss") Schaltmodus bzw. als paketverlustfreier ("Zero Packet Loss") Schaltmodus bezeichnet. Dieser Vorgang weist jedoch andere Nebenwirkungen auf, darunter eine ungünstige Auswirkung auf den Durchsatz des Schalters und die Drahtgeschwindigkeit-Schaltrate.
  • Darüber hinaus unterstützen Ethernet-Schalter auch einen Mechanismus zum Behandeln einer Head Of Line(HOL)-Blockadevermeidung. Dieser Mechanismus ist in 2 veranschaulicht. Der Schalter 200 verfolgt die Anzahl von Bytes oder Zellen, die an einem Egress-Port vorhanden sind, wie etwa dem Egress-Port #8, der mit den lokalen oder weiträumigen Netzwerken verbunden ist, oder einem jeglichen Typ von Netzwerken 220 verbunden ist. Wenn die Anzahl von Bytes oder Zellen oder Paketen den Head Of Line(HOL)-Schwellwert übersteigt, werden alle Pakete, die an diesen Egress-Port gehen, am Ingress-Port selbst fallengelassen. Die HOL-Werte sind im Allgemeinen durch Software in Abhängigkeit von der Größe des Paketspeichers konfiguriert. Dies wird im Allgemeinen als HOL-Vermeidungs-Schaltmodus bezeichnet. In diesem HOL-Vermeidungsmodus wird die Schalterleistung durch das Opfern von Paketen aufrechterhalten.
  • Bei einem Zero-Loss-Mechanismus lässt der Schalter bei keinem Verkehrsszenario jemals irgendein Paket fallen, wobei im schlimmsten Fall alle Ingress-Ports Pakete an einen Egress-Port senden. Bei diesem Zero-Loss-Modus erreicht der Schalter die Ingress-Backpressure-Schwelle, bevor er den Egress-HOL-Grenzwert erreicht, so dass er Ingress-Backpressure ausübt, anstatt Pakete fallenzulassen, die an den blockierten Port gerichtet sind. Insofern gibt es Nachteile bei beiden Arten von Mechanismen, die zum Steuern des Datenflusses durch einen Schalter angewendet werden.
  • Im Hinblick auf das Zurverfügungstellen einer tatsächlichen Steuerung des Datenflusses durch eine Netzwerkvorrichtung sind die oben erwähnten Vorgänge oftmals plump im Hinblick auf Aspekte, deren Steuerung sie ermöglichen. Die gegenwärtigen Implementierungen können einen Zero-Loss von Paketen erzielen, jedoch ist der Durchsatz des Netzwerkes oft herabgesetzt. Als Alternative können Implementierungen, die sich mit Head Of Line-Blockierung befassen, den Durchsatz aufrechterhalten, jedoch erhöht sich der Verlust von Paketen. Es besteht daher ein Bedarf nach einem Mechanismus in einer Netzwerkvorrichtung, der eine verlustfreie Verarbei tung von Daten erzielt, welche nicht die schädlichen Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit der Netzwerkvorrichtung besitzt, die in Vorgängen des Standes der Technik angetroffen werden. Darüber hinaus besteht auch ein Bedarf nach einem Mechanismus für die selektive Flusssteuerung, der auch verwendet werden kann, um es zu ermöglichen, dass der Fluss von Daten, die eine bestimmte Priorität besitzen, nicht behindert wird.
  • In der US 5,907,553 wird eine Physical Layer-Vorrichtung mit Leistungssparmerkmalen beschrieben, die während der Autonegotiation für mehrere Technologien betriebsfähig sind. Ein übermäßiger Leistungsverbrauch wird durch eine Verminderung der Leistung, die während der parallelen Erfassung durch den bzw. die Empfänger benötigt wird, abgemildert. Die Physical Layer-Vorrichtung weist mindestens einen Port auf, wobei jeder Port einen Parallelerfassungs-Empfänger zum Empfangen von Daten und Nachrichten von einer angeschlossenen Vorrichtung aufweist, wobei die Daten und Nachrichten Autonegotiations Fast-Link-Impulse beinhalten, welche eine Befähigung der angeschlossenen Vorrichtung für eine Technologie anzeigen, einen Cycler zum Freigeben des Parallelerfassungs-Empfängers für einen Bruchteil einer Autonegotiationsperiode, und einen Controller zum Steuern des Cycler. Die Freigabe des Empfängers für jeden Port, ob es sich nun um mehrere oder eine einzelne Portvorrichtung handelt, ist so gestaffelt, dass verhindert wird, dass mehr als ein Empfänger gleichzeitig freigegeben ist. Infolgedessen werden die Empfänger kurzzeitig freigegeben, um eine Überprüfung auf das Vorhandensein der erforderlichen Signale durchzuführen, und daraufhin während einer viel längeren Zeitdauer deaktiviert, bevor sie wieder freigegeben werden. Ferner enthält die Physical Layer-Vorrichtung eine Mehrzahl von Ports, welche die Freigabe ihrer Empfänger staffeln können, so dass nur der Empfänger eines Ports zu einem gegebenen Zeitpunkt aktiv ist.
  • Gemäß der US 5,826,027 wird ein Verfahren beschrieben, das einen erweiterbaren und dynamisch einbindbaren Protokollstapel mit Parametern in einem verteilten Prozesssystem zur Verfügung stellt, basierend auf der Verwendung eines Informationsaustauschs über einen gemeinsamen Transportmechanismus zwischen einem Anwendungsserver und einer Client-Workstation. Der Anwendungsserver und die Client-Workstation werden mit einem minimalen Satz von freigegebenen Protokollen initialisiert, und zwar nur dem Basissatz, der von dem gemeinsamen Transportmechanismus benötigt wird. Die Workstation, die einen Dienst benötigt, sendet eine Liste von erforderlichen Protokollen mit Parametern an den Anwendungsserver zu sammen mit jeglichen optionalen Protokollen, und gibt die erforderlichen Protokolle frei. Der Server antwortet, indem er die erforderlichen und akzeptablen optionalen Protokolle frei gibt. Der Server verhandelt die Anordnung durch eine Bestätigung, die jegliche erforderliche Modifikationen von Parametern beinhaltet. Sowohl Client als auch Server geben den verhandelten Satz von Protokollen frei.
  • Das 1995 veröffentlichte Dokument "Fast Ethernet" Gets Plug-and-Play von Ian Crayford, I/O & network Products Division von Advanced Micro Devices, beschreibt einen Mechanismus, mit dem eine Betriebskompatibilität zwischen den auf einer Vielfalt von Standards basierenden Ethernet-Netzwerken gewährleistet werden soll, einschließlich überkommener 10 Mb/s-Vorrichtungen und neuer 100 Mb/s-Halbduplex- und Vollduplex-fähiger Vorrichtungen. Eine automatische Konfiguration findet ohne einen Eingriff durch den Anwender statt und verhandelt den optimalen Modus, in dem die Vorrichtungen an beiden Enden eines Links üblicherweise arbeiten können. Falls den Vorrichtungen ein gemeinsamer Modus zu eigen ist, stellt das Autonegotiationsverfahren sicher, dass der Betrieb des restlichen Netzwerkes nicht unterbrochen wird, und ermöglicht die Abwesenheit eines gemeinsam verwendeten betrieblichen Modus, der über ein Netzwerk-Management zu melden ist.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der obenstehend beschriebenen herkömmlichen Netzwerkvorrichtungen und -verfahren zu überwinden. Die oben erwähnte Steuerung und Überwachung der Prozesse einer Netzwerkvorrichtung kann durch den Aufbau mehrerer virtueller Kanäle zwischen Netzwerkvorrichtungen bewirkt werden. Diese virtuellen Kanäle ermöglichen die selektive Steuerung von Flüssen durch die Netzwerkvorrichtung. Die virtuellen Kanäle können auch ein Inband-Management der Netzwerkvorrichtung sowie Verkehrsformung und Durchsatzsteuerung zur Verfügung stellen. Die Verwendung von virtuellen Kanälen erleichtert die Operationen-, Verwaltungs- und Wartungsfunktionen, und vereinfacht die Erfassung von Vorrichtungen und die Fernüberwachung der Funktionen der Netzwerkvorrichtung.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals zwischen Netzwerkvorrichtungen beschrieben. Das Verfahren ist in Anspruch 1 für den Fall einer Lokalnetzwerkvorrichtung angegeben, die mit einer Fernnetzwerkvorrichtung einen virtuellen Kanal aufbaut. Auf ähnliche Weise ist das Verfahren in Anspruch 7 für den Fall einer Fernnetzwerkvorrichtung angegeben, die mit einer Lokalnetzwerkvorrichtung einen virtuellen Kanal aufbaut.
  • Des Weiteren kann die Virtual Channel-Anfragemitteilung ein Ethernet-Frame sein, der als Pausenframe interpretiert wird, wenn die Fernnetzwerkvorrichtung keine Virtual Channel-Fähigkeit besitzt. Es kann auch ein Anfragewiederholungs-Zeitgeber verwendet werden, um eine vorgegebene Zeitdauer abzuwarten, nachdem die Anfragemitteilung gesendet und dann nach der vorgegebenen Zeitdauer erneut gesendet wurde, wenn keine Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung empfangen wurde. Ein Anfragewiederholungs-Grenzwert kann verwendet werden, um die Anzahl von Malen zu beschränken, wie oft die Anfragemitteilung gesendet wird. Auf ähnliche Weise kann ein Bestätigungswiederholungs-Zeitgeber verwendet werden, um eine vorgegebene Zeitdauer abzuwarten, nachdem die Bestätigungsmitteilung gesendet und dann nach der vorgegebenen Zeitdauer erneut gesendet wurde, wenn keine Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung empfangen wurde. Es kann auch ein Bestätigungswiederholungs-Grenzwert verwendet werden, um die Anzahl von Malen zu beschränken, wie oft die Bestätigungsmitteilung gesendet wird.
  • Auch die Lokal- und Fern-Fähigkeitslisten können die Form von Link-Anzeigeregistern haben, bei denen sich jedes Bit der Register auf spezifische Fähigkeiten der Lokal- und Fern-Netzwerkvorrichtungen bezieht, und diese Register werden in den Verfahrensschritten gesendet und empfangen. Ferner können die Virtual Channel-Anfragemitteilung, die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und die Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung jeweils ein Ethernet-Frame-Format haben, wobei die Quelladresse und eine Bestimmungsadresse eine von einer Adresse der Lokalnetzwerkvorrichtung und einer Adresse der Fernnetzwerkvorrichtung sind.
  • Darüber hinaus kann der virtuelle Kanal durch Autonegotiation zwischen der Lokalnetzwerkvorrichtung und der Fernnetzwerkvorrichtung aufgebaut werden und kann das Senden und Empfangen von nächsten Seiten verwenden, um VC-Daten auszutauschen.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit gemäß den Angaben in Patentanspruch 13 beschrieben.
  • Darüber hinaus kann die Netzwerkvorrichtung eine Einrichtung zum Senden oder Empfangen eines Ethernet-Frame aufweisen, der als Pausenframe interpretiert wird, wenn die zweite Netzwerkvorrichtung keine Virtual-Channel-Fähigkeit besitzt. Die Vorrichtung kann auch einen Anfragewiederholungs-Zeitgeber oder/und einen Bestätigungswiederholungs-Zeitgeber aufweisen, der dazu verwendet wird, die Zeitdauer zu bestimmen, nach der entweder die Anfrage- oder Bestätigungsmitteilung erneut gesendet werden soll, wenn die angemessene Antwort nicht empfangen wird. Die Vorrichtung kann auch beim Bestimmen der Anzahl von Malen, wie oft eine Nachricht erneut gesendet werden soll, einen Anfragewiederholungs-Grenzwert oder/und einen Bestätigungswiederholungs-Grenzwert verwenden.
  • Es können auch Link-Advertisement-Register verwendet werden, wobei sich jedes Bit der Register auf spezifische Fähigkeiten der Lokal- und Fern-Netzwerkvorrichtungen bezieht. Die Virtual Channel-Anfragemitteilung, die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und die Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung können jeweils ein Ethernet-Frame-Format besitzen, wobei eine Quelladresse und eine Bestimmungsadresse eine von einer Adresse der Netzwerkvorrichtung mit Virtual-Channel-Fähigkeit und einer Adresse der zweiten Netzwerkvorrichtung ist.
  • Die Vorrichtung kann auch Einrichtungen für eine Autonegotiation bzw. selbsttätiges Verhandeln (gemäß den Angaben im IEEE std 802.3) zwischen der Netzwerkvorrichtung mit Virtual-Channel-Fähigkeit und der zweiten Netzwerkvorrichtung aufweisen, um Kommunikationen zwischen ihnen herzustellen. Die Vorrichtung kann auch Einrichtungen zum Senden und Empfangen von nächsten Seiten beinhalten, die für den Austausch von VC-Daten verwendet werden.
  • Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben bzw. ergeben sich aus dieser.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Für ein vereinfachtes Verständnis und eine problemlose Durchführung der vorliegenden Erfindung werden nun, zu Veranschaulichungszwecken und nicht-einschränkend, Ausführungsformen in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben:
  • 1 veranschaulicht ein Zero-Loss-Verfahren für den Umgang mit einer Überlastung in einem Netzwerkschalter;
  • 2 veranschaulicht das HOL-Vermeidungsverfahren für den Umgang mit einer Überlastung in einem Netzwerkschalter;
  • 3 veranschaulicht eine Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel(VC)-Fähigkeit, die mit einem Fernlink-Partner verbunden ist;
  • 4 veranschaulicht das VC-Dreiweg-Handshakeverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 veranschaulicht ein Beispiel für die Codierung des VC-Handshake REQUEST im MAC-SA Adressfeld des "Pause control" Ethernet-Frame;
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel für ein VC ACK Frame-Format;
  • 7 veranschaulicht ein Beispiel für ein VC RESUME-Frame-Format;
  • 8 veranschaulicht ein Beispiel für ein VC-Frame-Format;
  • 9 veranschaulicht ein Beispiel für ein VC-Frame-Format für Typ 0;
  • 10 veranschaulicht ein Beispiel für ein VC-Tag-Format für Typ 1;
  • 11 veranschaulicht ein Beispiel für ein VC-Tag-Format für Typ 2; und
  • 12 veranschaulicht ein Beispiel für einen VC-Tag für eine selektive Flusssteuerung auf Prioritätsbasis.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das Virtual Channel(VC)-Protokoll ist für den Austausch einer herstellerspezifischen Steuerung zwischen Netzwerkvorrichtungen wie z.B. Schaltern, Routern, Network Interface Cards (NICs), Kabelmodems und dazu in Beziehung stehenden Vorrichtungen vorgesehen. Das VC-Protokoll ermöglicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Value Add-Funktionen wie etwa eine selektive Flusssteuerung, Operationen-, Verwaltungs- und Wartungs(OAM)-Funktionen, Inband-Management, und viele andere Funktionen zwischen Netzwerkvorrichtungen. Das VC-Protokoll ist auf jegliche Medien zwischen Netzwerkvorrichtungen anwendbar, die solcherart konfiguriert sind.
  • Das VC-Protokoll besitzt viele Anwendungen, darunter selektive Flusssteuerung, Inband-Management, Durchsatzsteuerung, Verkehrsformung, Vorrichtungserfassung, OAM-Funktionen, Fernüberwachung, und Fernalarme.
  • Eine beispielhafte Anwendung des virtuellen Kanals der vorliegenden Erfindung ist auf eine selektive Flusssteuerung ("Selective Flow Control"; SFC) gerichtet. Der Standard IEEE 802.3 definiert eine Flusssteuerung auf Link-Niveau zwischen zwei Ethernet-Vorrichtungen. Wenn beispielsweise ein Schalterport überlastet ist, kann er einen Flusssteuerungs-Frame an das entfernte Ende senden, um jeglichen ankommenden Verkehr anzuhalten. Wenn jedoch die Ferneinrichtung sowohl verzögerungsempfindlichen als auch übergabeempfindlichen Verkehr sendet, ist es wünschenswert, eine Flusssteuerung nur an dem übergabeempfindlichen Verkehr und nicht an dem verzögerungsempfindlichen Verkehr durchzuführen. Dieses Merkmal wird als selektive Flusssteuerung ("Selective Flow Control") bezeichnet.
  • In 3 ist ein VC-fähiger Server 310 mit einem VC-fähigen Switch 300 an Port 2 verbunden, und seine Clients 320–350 sind an die Schalterports 5, 7, 18 und 24 angeschlossen. Wenn beispielsweise Client #3 eine Überlastung an Port 18 hervorruft und Port 18 den Egress-Überlastungschwellwert erreicht, informiert der Egress den Ingress-Port 2 über die Überlastung. Unter Verwendung des VC Flow ID-Verfahrens sendet Port 2 einen VC-Frame an den Server 310, der eine Überlastung für den gegebenen Flow ID angibt. Der Server wiederum beendet das Senden jeglicher Pakete für diese Flow ID (an Egress-Port 18 gemappt); so dass bei Paketen, die an den Egress- Port 18 gehen, kein Verlust von Paketen entsteht. Nun kann der Server damit fortfahren, Pakete an andere Clients senden, die mit anderen Egress-Ports verbunden sind, so dass die Link-Bandbreite voll genutzt wird.
  • Eine weitere wichtige Anwendung des VC-Protokolls ist das Inband-Management. Diese Funktionalität ermöglicht es einem Management-Agenten, eine Vorrichtung durch einen Port anstelle durch einen dedizierten Bus, wie etwa einen Peripheral Component Interconnect (PCI), zu steuern. Insbesondere ein interner, VC freigegebener Port kann vollen Zugriff auf den Register- und Speicherraum der Vorrichtung zur Verfügung stellen, sowie die Fähigkeit zum Einrichten einer Fernüberwachung wie etwa RMON-ähnlichen Trap-Bedingungen zur Verfügung stellen, die durch Senden eines VC-Frames eine Warnung generieren. Die Vorrichtung kann dann ohne die Notwendigkeit einer dedizierten CPU vollständig verwaltet werden.
  • Die Grundidee der Architektur für das VC-Framework ist wie folgt. Das Framework gibt die meisten der üblichen Anwendungen frei und hat eine minimale Auswirkung auf die Link-Bandbreite. Der VC wird basierend auf einem Hardware-Mechanismus mit optionaler Softwaresteuerung freigegeben, und der VC verletzt keine Schichtenstandards (IEEE, IETF). Das Framework ist so flexibel, dass es mehrfache Anwendungen und Funktionen zulässt; die Architektur ist für komplexe Anwendungen skalierbar und ermöglicht es, dass kundenspezifische Anwendungen eine Differenzierung unter Systemvertreibern zur Verfügung stellen, die VC-fähige Vorrichtungen verwendet.
  • Die lokale wie auch die entfernte Seite muss angeben, dass sie VC-fähig ist. Dies wird durch einen Dreiweg-Handshake bewerkstelligt. Sobald die lokale und die entfernte Seite eine VC-Fähigkeit erkannt haben, ist ein Mechanismus nötig, um anwendungsspezifische Informationen zwischen der Lokalvorrichtung und der Fernvorrichtung durchzugeben. Dies wird durch einen VC-Frame bewerkstelligt, der alle relevanten Steuerungsinformationen beinhaltet.
  • Wenn eine Vorrichtung, die VC unterstützt, einen Link aufbaut, sollte sie bestimmen, ob ihr Linkpartner VC-fähig ist, und falls ja, welche Funktionalität aktiviert werden soll. Zwei der Mechanismen, die vorgeschlagen werden, um dies zu bewirken, sind: Verwenden des Dreiweg-VC-Handshake-Mechanismus und/oder Verwenden der Next Page-Fähigkeit der Autonegotiation.
  • Nach erfolgtem Austausch der Fähigkeiten werden VC-Steuerframes gesendet, um die unterstützten Funktionalitäten auszuführen. Das tatsächliche Triggern des VC-Frame hängt von mehreren Faktoren einschließlich der Anwendung, des Status der Vorrichtung, und den Umständen der Implementierung ab.
  • VC HANDSHAKE
  • Der VC-Handshake wird durch den Austausch von firmenspezifischen Frames durchgeführt. Er hat mindestens zwei wichtige Aufgaben durchzuführen: 1) den VC-Modus zwischen den beiden Linkpartnern freizugeben, und 2) gemeinsame VO-Fähigkeiten der beiden Linkpartner zu bestimmen.
  • Der VC-Handshake-Mechanismus ist für Vollduplex-Ports und basiert auf dem 802.3x Pause Control Frame, der für die Flusssteuerung verwendet wird, wie im Standard 802.3x festgelegt ist. Dieser Mechanismus besitzt deutliche Vorteile, darunter den, dass er 100%-ig mit IEEE-Standard-Vorrichtungen (nicht-VC-Modus) kompatibel und mit dem zukünftigen VC-Framework 100%-ig vorwärtskompatibel ist. Der Mechanismus kann auf neue Ethernet-Standards (10 GE) ausgeweitet werden, ist unabhängig vom Typ des Mediums (Kupfer, Faser usw.), ist ein Hardware-basierender Handshake-Mechanismus, und besitzt die Flexibilität zum Feineinstellen der Handshake-Parameter unter Verwendung von Software.
  • Die VC-Handshake-Spezifikation befasst sich mit den MAC-Pausensteuerung-Frames. Sie weist die folgenden Anforderungen auf. Der Handshake sollte unmittelbar nach dem Linkup, d.h. nach Abschluss des Autonegotiationsvorgangs, initiiert werden. Der Handshake kann von jedem der Linkpartner initiiert werden. Er sollte nur auf Links im Vollduplex-Modus initiiert werden.
  • Der VC-Handshake besteht aus drei Schritten. Um den VC-Handshake erfolgreich abzuschließen, sollte der dritte Schritt abgeschlossen sein. Die Schritte sind wie folgt:
    • 1. REQUEST(Anfrage)-Phase für die Suche nach VC-geeignetem Linkpartner. Dies wird von der als Requestor (Anfragender) bezeichneten lokalen Seite initiiert;
    • 2. ACK(Bestätigungs)-Phase zum Bestätigen und Weitergeben der VC-Merkmalsliste an den Anfragenden. Dies ist eine Antwort von der entfernten Seite, die als Responder (Antwortender) bezeichnet wird; und
    • 3. RESUME(Wiederaufnahme)-Phase zum Abschließen des Handshake und Weitergeben der VC-Merkmalsliste des Anfragenden. Diese wird vom Anfragenden gesendet. Sie gibt die Funktionalität an, die über diesen Link unterstützt werden soll. Diese Schritte sind in 4 veranschaulicht.
  • Für alle VC-Handshake-Frames sollte das Pausen-Zeitgeberfeld je nach dem gegenwärtigen Status des Ports eingestellt sein. Der verwendete Wert sollte der gleiche Wert sein, der auch verwendet würde, wenn der Port nicht einen normalen Pausenframe, sondern einen VC-Frame senden würde. Dadurch wird sichergestellt, dass nicht-VC-Vorrichtungen, die mit diesem Port verbunden sind, auf angemessene Weise arbeiten.
  • Im Allgemeinen sind VC-Fähigkeiten asymmetrisch und beinhalten das Senden eines spezifischen Typs von VC-Steuerframe und die Befolgung dieses Typs von VC-Steuerframe. Für eine Freigabe der VC-Funktionalität kann der VC-Handshake von beiden Linkpartnern initiiert werden. Jede Vorrichtung, die in der Lage ist, VC-Frames zu erzeugen, kann einen VC-Handshake durch Senden eines VC REQUEST-Frame initiieren. 4 zeigt eine Übersicht über den Paketfluss während des VC-Handshakes.
  • Die REQUEST-Phase, die von der lokalen Vorrichtung initiiert wird, ist ein codierter Pausenframe, der an die Fernvorrichtung auf dem Link mit einem Pausenzeitgeberwert gesendet wird, der durch den gegenwärtigen Status des Ports bestimmt ist. Das Frame-Format folgt dem Standard-Pausensteuerframe mit den folgenden Feldeinstellungen:
    • • 6 Byte DA = wie im Standard angegeben.
    • • 6 Byte SA = REQUEST-Phasen-Codierung
    • • 2 Byte Typ = MAC-Steuerung: 88-08
    • • 2 Byte Opcode = Pausen-Frame: 00-01
    • • 2 Byte Pausenzeitgeberwert = gemäß dem Status des Ports.
    • • 42 Byte "Datennutzlast" = Reserviert (nur Nullen), und
    • • 4 Byte FCS.
  • Die REQUEST-Phasen-Codierung verwendet die 6 Bytes des "Don't Care" SA-Adressfeldes des Pausen-Steuerframe (Bit 40 der SA-Adresse auf "0" gesetzt, um eine Multicast-Quelladresse zu vermeiden). Der Frame codiert die VC REQUEST mit der folgenden Bitzuordnung, die auch in 5 gezeigt ist:
    • • Bits 47:40 VC-Verhandlungs-Code (VC REQUEST)
    • • Bits 39:24 VC-Vorrichtungs-ID
    • • Bits 23:12 VC-Vertreiber-ID
    • • Bit 11:8 VC-Revisions-ID, und
    • • Bits 7:0 VC-Signatur.
  • Für die VC-Signatur wird eine 8 Bit-Prüfsumme berechnet (XOR der Bytes im Header) und als Signatur verwendet. Falls diese Prüfsumme nicht richtig ist, soll der Frame als ein normaler Pausenframe behandelt werden. Die VC-Rev-ID ist ein 8 Bit-VC-Spezifikationen-Revisions-ID-Feld. Es gibt die VC-Kompatibilität des Architektur-Framework der örtlichen Vorrichtung an. Diese Rev-ID ist von Nutzen für die Rückwärtskompatibilität im Verlauf der Weiterentwicklung der VC-Spezifikation. Für Vorrichtungen der ersten Generation ist die VC-Revisions-ID "1", und bis zu maximal 255 Revisionen der VC-Spezifikationen werden unterstützt.
  • Die VC Vendor ID ist ein 8 Bit-Vertreiber-ID-Feld. Es gibt die Vendor-ID des VC-Siliziums an. Der Vorgabewert ist 0x1. Die Zuordnung der Vertreiber-ID wird auf Anfrage durch den Kunden nach einer eindeutigen Vertreiber-ID durchgeführt. Die Absicht beim Zurverfügungstellen einer Vertreiber-ID ist es, dass Systemvertreiber ihren Kunden differenzierte Produkte und Dienstleistungen zur Verfügung stellen. Der VC-Vorrichtungstyp ist ein 16 Bit-Feld. Es hat den Zweck, eine Angabe der Fähigkeiten der Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, indem es die Familie angibt, der sie angehört.
  • Der VC Negotiation Code ist ein 8 Bit-Feld, bei dem Bit Zero stets auf "0" gesetzt ist (um einen an die Quelle gerouteten Frame zu vermeiden). Die Verhandlungscodes sind von großer Wichtigkeit bei der Durchführung des VC-Handshake-Mechanismus. Unterstützung für bis zu maximal 127 eindeutige Verhandlungscodes steht zur Verfügung. Das Folgende sind einige wenige beispielhafte Verhandlungscodes, wobei weitere auf der Grundlage zukünftiger Anforderungen entwickelt werden:
    • • VC REQUEST (Anfrage) (von lokal an entfernt) = 0x02;
    • • VC ACK (Bestätigung) (von entfernt an lokal) = 0x04;
    • • VC RESUME (Wiederaufnahme) (von lokal an entfernt) = 0x06; und
    • • Reservierter Verhandlungscode: = 0x0.
  • Die Lokalvorrichtung weist einen internen REQ Retry (Anfragewiederholungs-)Zeitgeber und REQ Retry (Anfragewiederholungs-)Grenzwerte auf (beide vor dem Linkup mittels Software programmierbar). Der REQ-Zeitgeber basiert auf dem standardmäßigen Pausenzeitgeber-Mechanismus, nur befindet er sich in der Lokalvorrichtung. Wenn die Lokalvorrichtung keine VC ACK-Antwort von der Fernvorrichtung empfängt, bevor der Zeitgeber abläuft, sendet die Lokalvorrichtung erneut eine weitere VC-Anfrage. Die Anzahl, wie oft VC REQUEST von der Lokalvorrichtung wiederholt wird, wird durch den REQ-Wiederholungsgrenzwert gesteuert. Die Vorabeinstellung für den Internal REQ-Wiederholungszeitgeber ist 0x1FFF, und die Vorabeinstellung für den Internal REQ-Wiederholungsgrenzwert ist 3.
  • Die ACKNOWLEDGEMENT(ACK)-Antwortphase ist ein codierter Pausenframe, der nach dem Empfang des anfänglichen VC-Anfragepakets von der Fernvorrichtung (Antwortender) zurück an die Lokalvorrichtung (Anfragender) gesendet wird. Falls die Fernvorrichtung das VC-Protokoll nicht unterstützt, geht die Fernvorrichtung infolge des Standard-Pausenframe in einen Pausenzustand über. Ansonsten haben die Felder die folgenden Bedeutungen:
    • • 6 Byte DA, wie im Standard angegeben;
    • • 6 Byte SA, ACKNOWLEDGEMENT-Phasencodierung;
    • • 2 Byte Typ, MAC-Steuerung: 88-08;
    • • 2 Byte Opcode, Pausen-Frame: 00-01;
    • • 2 Byte Pausenzeitgeber, je nach Status des Port;
    • • 42 Byte Nutzlast, VC-Fähigkeitsliste; und
    • • 4 Byte FCS.
  • Was die Bestätigungsphasen-Codierung betrifft, so wird das 6 Byte SA-Feld der Fernvorrichtung VC ACK und die Fern-VC-ID mit genau der gleichen Semantik wie die sechs Bytes des SA-Adressfeldes in der VC REQUEST-Phase codiert. Die Beschreibung dieses Feldes ist genau die gleiche wie die obenstehend in der VC REQUEST-Phase mit Fernantwort dargelegte und in 5 gezeigte. Die 42 Bytes Datennutzlast werden zum Codieren der VC Fähigkeit-Merkmalsliste der Fernvorrichtung verwendet. Dies wird ebenfalls nachstehend ausführlicher erörtert. Das ACK-Frame-Format ist in 6 veranschaulicht.
  • Die Fernvorrichtung hat einen internen ACK-Wiederholungszeitgeber und ACK-Wiederholungsgrenzwerte (beide durch Software programmierbar). Der ACK-Zeitgeber basiert auf dem standardmäßigen Pausenzeitgeber-Mechanismus, mit der Ausnahme, dass er sich in der Fernvorrichtung befindet. Falls die Fernvorrichtung keine VC RESUME-Antwort von der Lokalvorrichtung empfängt, bevor der Zeitgeber abläuft, sendet die Fernvorrichtung erneut eine VC ACK. Wie oft die VC ACK von der Fernvorrichtung gesendet wird, wird vom ACK-Wiederholungsgrenzwert gesteuert. Beispielsweise ist die Voreinstellung für den Internal ACK-Wiederholungszeitgeber auf 0x1FFF, und die Voreinstellung für die Internal ACK-Wiederholungsgrenzwerte auf 3 eingestellt.
  • Die RESUME-Antwortphase, die von der Lokalvorrichtung initiiert wird, ist ebenso ein codierter Pausenframe, der an die Fernvorrichtung gesendet wird, wobei der Pausenzeitgeberwert durch den gegenwärtigen Status des Ports bestimmt ist. Nach dem Empfangen der ACK von der Fernvorrichtung sendet die Lokalvorrichtung die Lokal-Fähigkeitenliste im Resume-Frame. Die 42 Bytes Datennutzlast codieren die Liste von VC-Funktionen, die auf dem Link freigegeben werden sollen. 7 zeigt das RESUME Frame-Format. Das Frame-Format folgt dem Standard 802.3 für Pausen-Steuerframes mit den folgenden Feldeinstellungen:
    • • 6 Byte DA = wie im Standard angegeben;
    • • 6 Byte SA = RESUME-Phasencodierung;
    • • 2 Byte Typ = MAC-Steuerung: 88-08;
    • • 2 Byte Opcode = Pausen-Frame: 00-01;
    • • 2 Byte Pausenzeitgeber = je nach Status des Port;
    • • 42 Byte Nutzlast = Liste der freigegebenen Fähigkeiten; und
    • • 4 Byte FCS.
  • Das 6 Byte SA-Feld VC RESUME und VC-Identifizierung der Lokalvorrichtung wird mit genau der gleichen Semantik codiert wie die sechs Bytes des SA-Adressfeldes in der VC REQUEST-Phase. Die Beschreibung dieses Feldes ist genau die glei che wie die obenstehend in der VC REQUEST-Phase dargelegte, die in 5 veranschaulicht ist.
  • Darüber hinaus ist die VC-Architektur auch in der Lage, spezielle Zustände zu behandeln, die während des VC-Handshake-Mechanismus auftreten. Ein solcher Zustand tritt auf, wenn die VC REQUEST erneut versucht werden muss. Falls die VC ACK nicht von der Fernvorrichtung kommt, sendet die Lokalvorrichtung erneut einen weiteren REQUEST, der auf den maximalen REQ-Wiederholungsgrenzwert begrenzt ist. Falls der REQ-Wiederholungsgrenzwert erreicht ist und keine ACK angekommen ist, schaltet der lokale MAC auf nicht-VC(Standard)-Modus und unterstützt den standardmäßigen Ethernet-Paketfluss.
  • Falls die VC ACK erneut versucht wird, d.h. die VC RESUME nicht von der Lokalvorrichtung kommt, sendet die Fernvorrichtung erneut eine weitere ACK, die auf den maximalen ACK-Wiederholungsgrenzwert begrenzt ist. Falls der ACK-Wiederholungsgrenzwert erreicht ist und kein RESUME angekommen ist, schaltet der Fernvorrichtung-MAC auf nicht-VC(Standard)-Modus.
  • Des Weiteren kann eine Fernvorrichtung eine Mehrzahl von VC REQUEST-Frames empfangen. Dies kann vorkommen, wenn die Lokalvorrichtung den VC ACK-Frame nicht von der Fernvorrichtung empfangen hat oder der VC ACK-Frame CRC-Fehler aufwies. Die "Fern"-Vorrichtung sollte einen ACK-Frame für jede empfangene Anfrage senden. Die "Fern"-Vorrichtung kann jedoch einen VC ACK-Frame senden, falls mehrere REQUEST-Frames empfangen werden, bevor eine ACK von der "Fern"-Vorrichtung gesendet wird. Auf ähnliche Weise kann eine Lokalvorrichtung mehrere VC ACK-Frames empfangen. Dies könnte vorkommen, wenn die "Fern"-Vorrichtung den RESUME-Frame nicht empfangen hat oder der RESUME-Frame CRC-Fehler aufwies. Die Lokalvorrichtung sollte einen ACK-Frame für jeden RESUME-Frame senden, den sie empfängt. Die Lokalvorrichtung kann jedoch einen RESUME-Frame senden, falls mehrere ACKs empfangen werden, bevor ein RESUME-Frame gesendet wird.
  • Auch wenn die beiden VC Linkpartner während des Handshakes feststellen, dass der andere Linkpartner eine unterschiedliche Version der VC-Spezifikation unterstützt, einigen sich die beiden VC-Vorrichtungen auf das Merkmal, das den kleinsten gemeinsamen Nenner zwischen den beiden Versionen darstellt.
  • Im Allgemeinen sollte der im VC-Handshake-Frame angegebene Pausen-Zeitgeberwert eingehalten werden. Auf diese Weise kann eine Pause während des VC-Handshakes erzwungen werden, falls dies erforderlich ist. Falls eine Pausenzeit von ungleich Null durch den VC-Handshake-Frame spezifiziert ist, kann der Empfänger des Frame weitere VC-Handshake-Frames senden, sollte aber keine normalen Frames senden, bis die Pausenzeit abgelaufen ist (oder bis die Pause nicht mehr erzwungen wird).
  • Damit eine VC-Handshake-Operation funktioniert, müssen bestimmte Register eingestellt sein. Richtlinien für den Entwurf des VC-Handshake-Mechanismus im MAC werden nachstehend angegeben, wobei die folgenden Punkte zu der Verwendung mehrerer Register führen können. Die Steuerung von VC-Subsystemen, wie etwa die Freigabe des Handshake, das Erzwingen einer erneuten Verhandlung, die Bestimmung, wie eine Funktion freigegeben wird (automatisch oder mit Software) usw. sollten unterstützt sein. Register, die nur für den VC-Status vorgesehen sind, sollten unterstützt sein, einschließlich eines Per Port-Registers, das eine erfolgreiche Beendigung des VC-Handshakes und andere erforderliche Statusinformationen angibt. Register für den REQUEST-Phasen-Zeitgeber und den REQUEST-Wiederholungsgrenzwert-Zähler, die obenstehend erörtert sind, müssen enthalten sein, wie auch Register für den ACK-Phasen-Zeitgeber und den ACK-Wiederholungsgrenzwert-Zähler.
  • Zusätzliche Register sind bei jeweiligen Vorrichtungen für die Verhandlung von Fähigkeit erforderlich. Diese beinhalten Nur-Lese-VC-Fähigkeitenregister, welche die Fähigkeiten der Lokalvorrichtung und der Fernvorrichtung angeben, und VC-Lokal- und Fern-Anzeigeregister ("advertisement registers"). Die VC-Anzeigeregister sind üblicherweise eine Kopie der VC-Capability, und dies ist der tatsächliche Wert, der während des Handshakes von der Lokalvorrichtung und der Fernvorrichtung angezeigt wird. Auf diese Weise kann eine Software einige Fähigkeiten in der Lokal- und/oder Fernvorrichtung deaktivieren, falls dies erwünscht ist.
  • Da der Handshake von beiden Linkpartnern initiiert werden kann, kann die Hardware-Implementierung zwei Anzeigeregister pro Vorrichtung zur Verfügung stellen. Zum Beispiel: 1) VC Local Client Advertisement Register (Lese-/Schreibregister), welche die Werte enthalten, die in dem während des VC-Handshake gesendeten ACK-Frame angezeigt werden sollen. Dieses Register gibt die Client-Funktionen an, die von der Lokalvorrichtung unterstützt werden (diese VC-Frames werden von der lokalen Seite befolgt). 2) VC Local Server Advertisement Register (Lese-/Schreibregister), welche die Werte enthalten, die in dem RESUME-Frame enthalten sind, der während des VC-Handshake gesendet werden soll. Es gibt die Server-Funktionen an, die von der Lokalvorrichtung unterstützt werden (diese VC-Frames kann die lokale Seite generieren).
  • Darüber hinaus sind weitere Register nicht unbedingt erforderlich und daher optionale VC-Register. Beispielsweise kann eine VC-Vorrichtung die VC Local und Remote Advertisement-Register als separate Register für die ACK (Client-Funktionen) und RESUME(Server-Funktionen)-Phasen des Handshakes implementieren. Somit kann die Lokalvorrichtung ein VC Remote Advertisement Register haben, das mit den Werten initialisiert ist, die in dem während des VC-Handshakes empfangenen ACK-Frame enthalten sind. Dies gibt die Client-Funktionen an, die von der Fernvorrichtung unterstützt werden. Auf ähnliche Weise kann die Fernvorrichtung ein VC Local Advertisement-Register haben, das mit den Werten initialisiert ist, die in den während des VC-Handshakes empfangenen RESUME-Frames enthalten sind. Dies gibt die Funktionen an, die von der Lokalvorrichtung unterstützt werden.
  • Es kann auch ein VC Functionality Enabled Register erforderlich sein, das angibt, welche VC-Funktionalität tatsächlich freigegeben ist. Dieses kann mittels Software oder als Ergebnis des VC-Handshakes konfiguriert werden.
  • Schließlich sind im Hinblick auf das Triggern des VC-Handshake die VC-Handshake-Frames typischerweise die ersten Frames, die zwischen den beteiligten Vorrichtungen ausgetauscht werden. Der Handshake sollte unmittelbar auf den Linkup-Status folgen. Daher ist eine zuverlässige Angabe des Linkup erforderlich.
  • VC-FÄHIGKEITEN-AUSTAUSCH
  • Der VC-Handshake-Mechanismus ermöglicht den Linkpartnern eine VC-Erkennungsfähigkeit. Gleichzeitig werden VC-Fähigkeiten während der ACK- und RESUME-Phasen des Handshakes zwischen den Linkpartnern ausgetauscht. Die Linkpartner, die an dem VC-Handshake teilnehmen, müssen die VC Fähigkeitenregister unterstützen, die aus VC Control-, Local VC Capability-, Local VC Adverti sement- und Remote VC Advertisement-Registern bestehen. Es ist anzumerken, dass jedes von diesen je nach der Implementierung ein Satz von Registern sein kann, z.B. falls die Registergröße der Vorrichtung geringer ist als die Anzahl von VC-Fähigkeitenbits. Jeder Typ wird als einzelnes Register behandelt, um die parallele Beschaffenheit der Sätze zu betonen.
  • Der Austausch der Fähigkeiten erfolgt über das VC Link Advertisement-Register, das in die Datennutzlast des VC ACK- und RESUME-Frames codiert ist. Jedes Bit in dieser Sequenz kann sich auf den Opcode einer individuellen Anwendung oder auf eine Sammlung oder Opcodes von in Beziehung dazu stehenden Anwendungen beziehen. Eine "1" gibt an, dass eine bestimmte Fähigkeit freigegeben ist, und "0" gibt an, dass diese deaktiviert ist. Der Zweck von VC-Fähigkeitenregistern ist es, die erforderlichen Konfigurationseinstellungen für die VC-Anwendungen zur Verfügung zu stellen, die sowohl von der Lokalvorrichtung als auch von der Fernvorrichtung unterstützt werden. Darüber hinaus können VC-Vorrichtungen Konfigurationsregister implementieren, die eine Gesamtsteuerung zum Freigeben/Deaktivieren von Hardware-Funktionalität zur Verfügung stellen. Es ist empfohlen, dass die Größe aller VC-Fähigkeitenregister für die anfängliche Version 32 Bits beträgt.
  • Die Bits in dem VC-Fähigkeitenregister können sich auf die gleiche Funktionalität beziehen. Die Bedeutung hängt jedoch davon ab, ob das Register die lokale oder entfernte Fähigkeit repräsentiert. Die folgende TABELLE 1 ist ein Implementierungsbeispiel, welches die Anwendungen zeigt, die bei einer Version der VC-Architektur unterstützt werden.
  • Figure 00200001
    TABELLE 1
  • Jede Vorrichtung mit VC-Erkennungsfähigkeit unterstützt die folgenden Registersätze. Das VC-Fähigkeitsregister für die Lokalvorrichtung ist ein Nur-Lese-Registersatz. Das Register definiert den Satz von Fähigkeiten, zu denen die Lokalvorrichtung befähigt ist. Das VC-Anzeigeregister für die Lokalvorrichtung ist ein Lese-/Schreib-Registersatz. Dieses Register zeigt der Fernvorrichtung die VC-Fähigkeit der Lokalvorrichtung an. Es kann auf eine von zwei Weisen initialisiert werden: es kann 0 sein, um durch Voreinstellung keine Fähigkeiten anzuzeigen, wobei dann Software benötigt wird, um das Register zu ändern, oder es kann aus dem VC-Fähigkeitsregister für die Lokalvorrichtung kopiert werden.
  • Das VC-Anzeigeregister für die Fernvorrichtung ist ein Nur-Lese-Registersatz, aber sein Wert wird durch die VC-Verhandlung bestimmt. Dieses Register ist durch die Lokalvorrichtung besetzt, wenn es den ACK-Frame empfängt, und durch die Fernvorrichtung, wenn es während des Handshakes den RESUME-Frame empfängt.
  • Das VC-Funktionalität-Freigaberegister ist ein Lese-/Schreib-Registersatz. Der Zweck dieses Registers ist es, die Hardware-Funktionalität der angegebenen VC-Operationen freizugeben. Der voreingestellte Wert dieses Registers kann je nach den Konfigurationseinstellungen auf eine von zwei Weisen angegeben werden und wird durch das Ergebnis des VC-Handshake-Frame bestimmt. Die Fähigkeit, einen bestimmten VC-Frame-Typ zu generieren (d.h., ein Server für diese Operation zu sein), wird freigegeben, falls die Vorrichtung zu dieser Funktion befähigt ist (wie im Fähigkeitenregister für die Lokalvorrichtung angegeben ist), und die entsprechende VC-Frame-Befolgungsfunktion durch die Fernvorrichtung angezeigt wird (wie im Anzeigeregister der Fernvorrichtung angegeben ist). Als Alternative wird die Fähigkeit, einen bestimmten VC-Frame-Typ zu befolgen (d.h., ein Client für diese Operation zu sein), freigegeben, falls die Vorrichtung zu dieser Funktion befähigt ist (wie im Fähigkeitenregister für die Lokalvorrichtung angegeben ist), und die Fernvorrichtung in der Lage ist, diesen Frame-Typ zu generieren.
  • VC FRAME-FORMAT
  • Das VC-Frame-Format wurde entwickelt, um viele Anforderungen zu erfüllen. Zu diesen Anforderungen gehört es, eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zur Verfügung zu stellen, eine Ende-zu-Ende-Kommunikation freizugeben, und eine Rückleitung eines Pakets an eine CPU freizugeben. Weitere Anforderungen beinhalten das Zulassen einer kundenspezifischen Funktionalität, ein skalierbares Frame-Format zum Zulassen komplexer Anwendungen, und das Freigeben von Ethertype für andere Zwecke als VC. Die verschiedenen Formate für VC-Frames sind nachstehend beschrieben.
  • 8 veranschaulicht eine Ausführungsform des VC-Frame-Formats. Der VC-Frame ist ein Ethernet II-Frame mit einem durch IEEE zugeordneten Ethertype-Wert. Die Bestimmungs-MAC-Adresse sollte die Unicast-Adresse der direkt angeschlossenen Vorrichtung oder die reservierte Multicast-Adresse 01-80-c2-00-00-01 sein. Es ist anzumerken, dass, obgleich die reservierte Multicast-Adresse für IEEE802.3x PAUSE-Frame reserviert ist, ein VC-Frame mit dieser DA nur dann gesendet werden sollte, wenn beide Enden VC-erkennungsfähig sind.
  • Die Quelladresse sollte diejenige der Vorrichtung sein, welche den VC-Frame sendet. Das Ethertype-Feld repräsentiert den durch IEEE zugeordneten Ethertype-Wert. Das Protokollfeld repräsentiert den Anwendungstyp. Für VC-Anwendungen MUSS dieses Feld 1 sein. Dieses Feld ermöglicht es, dass andere Anwendungen als VC-Anwendungen Frames mit diesem Ethertype verwenden.
  • Der VC-Tag kann eines der drei untenstehend erörterten Formate haben. Im VC_TAG_TYPE0 Frame-Format, das in 9 veranschaulicht ist, besteht das OPCODE0-Feld aus 8 Bits, und das Parameterfeld aus 24 Bits in dem ersten Wort. Das Parameterfeld kann bei Bedarf erweitert werden und hängt vollständig vom Opcode ab.
  • Das 8-Bit-OPCODE0-Feld repräsentiert den Opcode einer Anwendung und die zugeordnete Funktion. Der Wert von 0xFF ist ein reservierter Wert, der angibt, dass die nächsten 8 Bits der Opcode-Wert sind. Falls der Wert von OPCODE0 von 0xFF verschieden ist, dann ist das auf OPCODE0 folgende Feld ein Parameterfeld. Der Rest dieses Wortes kann von Parametern für Opcodes vom Typ 0 besetzt sein.
  • Im VC_TYPE_TAG1 VC-Tag-Format, das in 10 veranschaulicht ist, ist das OPCODE0-Feld inaktiv (hat einen Wert 0xFF), und OPCODE1 ist aktiv. Damit OPCODE1 aktiv sein kann, muss der Wert weniger als 0xFF betragen. Bis zu 16 Bits sind für die Parameter in dem ersten Wort verfügbar. Die Breite des Parameterfeldes hängt vom OPCODE1-Wert ab.
  • Im VC_TYPE_TAG2 VC-Tag-Format, das in 11 veranschaulicht ist, sind das OPCODE0- und OPCODE1-Feld inaktiv, und OPCODE2 ist aktiv. Damit OPCODE2 aktiv sein kann, muss OPCODE0 0xFF sein, und OPCODE1 MUSS 0xFF sein. Jegliche Parameter für diese Opcodes müssen in nachfolgenden Wörtern angeordnet sein. Deren Format hängt vom OPCODE2-Wert ab.
  • AUTONEGOTIATION
  • Die Autonegotiation-Funktion ermöglicht es einer Vorrichtung, verbesserte Operationsmodi, die sie besitzt, einer Vorrichtung am entfernten Ende eines Linksegmentes anzuzeigen und entsprechende verbesserte Operationsmodi zu erfassen, welche die andere Vorrichtung möglicherweise anzeigt. Die vollständigen Details der Implementierung bei Autonegotiation sind in den Spezifikationen IEEE802.3 erläutert. Die Virtual Channel(VC)-Fähigkeit zwischen den beiden Linkpartnern wird hergestellt durch Hinzufügen von neuen Bits und neuen Registern zu den Spezifikationen IEEE802.3.
  • VC-fähige Vorrichtungen können das Next Page-Merkmal im standardmäßigen Autonegotiation-Abwägungsmechanismus verwenden, um den Austausch von VC-Fähigkeiten zuzulassen. Das Next Page-Format für den VC Fähigkeitsaustausch ist implementierungsbedingt.
  • Die obenstehend erörterte Konfiguration der Erfindung ist bei einer Ausführungsform auf einem Halbleitersubstrat wie etwa Silizium mit geeigneten Halbleiterherstellungsverfahren und basierend auf einem Schaltungsentwurf ausgeführt, das auf der Grundlage der obenstehend erörterten Ausführungsformen für den Fachmann ersichtlich wäre. Ein Fachmann auf dem Gebiet des Halbleiterentwurfs und der Halbleiterherstellung wäre in der Lage, die verschiedenen Module, Schnittstellen und Komponenten usw. der vorliegenden Erfindung auf einem einzigen Halbleitersubstrat auf der Grundlage der obenstehenden Architekturdiskussion zu implementieren. Es liegt des Weiteren innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung, die offengelegten Elemente der Erfindung als diskrete elektronische Bauteile zu implementieren und dadurch die funktionalen Aspekte der Erfindung zu nutzen, ohne ihre Vorteile durch die Verwendung eines einzigen Halbleitersubstrates zu maximieren.
  • Obgleich die Erfindung auf der Grundlage dieser bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wären bestimmte, innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung liegende Modifikationen, Variationen und alternative Konstruktionen für den Fachmann ersichtlich. Für die Bestimmung dieses Schutzbereiches der Erfindung sind daher die beigefügten Patentansprüche ausschlaggebend.

Claims (23)

  1. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals ("Virtual Channel") zwischen Netzwerkvorrichtungen, welches umfasst: Senden einer Virtual Channel-Anfragemitteilung von einer Lokalnetzwerkvorrichtung an eine Fernnetzwerkvorrichtung; Empfangen einer Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und einer Fern-Fähigkeitsliste; Senden einer Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung und einer Lokal-Fähigkeitsliste; und Freigabe des virtuellen Kanals, dadurch gekennzeichnet, dass die Virtual Channel-Anfragemitteilung, die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und die Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung jeweils ein Ethernet-Pausenframe-Format haben.
  2. Verfahren für den Aufbau eines viruellen Kanals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Sendens einer Virtual Channel-Anfragemitteilung das Senden eines Ethernet-Frame umfasst, der als Pausenframe interpretiert wird, wenn die Fernnetzwerkvorrichtung keine Virtual Channel-Fähigkeit besitzt.
  3. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Sendens einer Virtual Channel-Anfragemitteilung ferner umfasst: Abwarten während einer vorgegebenen Zeitdauer in Übereinstimmung mit einem Anfragewiederholungs-Zeitgeber, und erneutes Senden der Virtual Channel-Anfragemitteilung nach der vorgegebenen Zeitdauer, wenn keine Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung empfangen wurde.
  4. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Virtual Channel-Anfragemitteilung in Übereinstimmung mit einem Anfragewiederholungs-Grenzwert eine Anzahl von Malen erneut gesendet wird.
  5. Verfahren für den Aufbau eines viruellen Kanals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokal- und Fern-Fähigkeitslisten Link-Anzeigeregister umfassen, wobei sich jedes Bit der Register auf bestimmte Fähigkeiten der Lokal- und Fernnetzwerkvorrichtungen bezieht, der Schritt des Empfangens der Fern-Fähigkeitsliste das Empfangen eines Fernlink-Anzeigeregisters umfasst, und der Schritt des Sendens einer Lokal-Fähigkeitsliste das Senden eines Lokallink-Anzeigeregisters umfasst.
  6. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Virtual Channel-Anfragemitteilung, die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und die Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung jeweils ein Ethernet-Frame-Format haben, wobei eine Ursprungsadresse und eine Bestimmungsadresse eine von einer Adresse der Lokalnetzwerkvorrichtung bzw. einer Adresse der Fernnetzwerkvorrichtung sind.
  7. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals zwischen Netzwerkvorrichtungen, welches umfasst: Empfangen einer Virtual Channel-Anfragemitteilung von einer Lokalnetzwerkvorrichtung durch eine Fernnetzwerkvorrichtung; Senden einer Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und einer Fern-Fähigkeitsliste; Empfangen einer Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung und einer Lokal-Fähigkeitsliste; und Freigabe des virtuellen Kanals, dadurch gekennzeichnet, dass die Virtual Channel-Anfragemitteilung, die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und die Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung jeweils ein Ethernet-Pausenframe-Format haben.
  8. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Empfangens einer Virtual Channel-Anfragemitteilung das Empfangen eines Ethernet-Frame umfasst, der als Pausenframe interpretiert wird, wenn die Fernnetzwerkvorrichtung keine Virtual Channel-Fähigkeit besitzt.
  9. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Sendens einer Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung ferner umfasst: Abwarten während einer vorgegebenen Zeitdauer in Übereinstimmung mit einem Bestätigungswiederholungs-Zeitgeber, und erneutes Senden der Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung nach der vorgegebenen Zeitdauer, wenn keine Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung empfangen wurde.
  10. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung in Übereinstimmung mit einem Bestätigungswiederholungs-Grenzwert eine Anzahl von Malen erneut gesendet wird.
  11. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokal- und Fern-Fähigkeitslisten Link-Anzeigeregister umfassen, wobei sich jedes Bit der Register auf bestimmte Fähigkeiten der Lokal- und Fernnetzwerkvorrichtungen bezieht, der Schritt des Empfangens der Fern-Fähigkeitsliste das Empfangen eines Fernlink-Anzeigeregisters umfasst, und der Schritt des Sendens einer Lokal-Fähigkeitsliste das Senden eines Lokallink-Anzeigeregisters umfasst.
  12. Verfahren für den Aufbau eines virtuellen Kanals nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Virtual Channel-Anfragemitteilung, die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und die Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung jeweils ein Ethernet-Frame-Format haben, wobei eine Ursprungsadresse und eine Bestimmungsadresse eine von einer Adresse der Lokalnetzwerkvorrichtung bzw. einer Adresse der Fernnetzwerkvorrichtung sind.
  13. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit, welche aufweist: eine Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Anfragemitteilung von oder zu einer zweiten Netzwerkvorrichtung; eine Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und einer ersten Fähigkeitsliste; eine Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung und einer zweiten Fähigkeitsliste; und eine Einrichtung für die Freigabe des virtuellen Kanals; wobei die erste Fähigkeitsliste eine Fähigkeitsliste für die Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit ist, wenn die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung von der Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit gesendet wird, und die erste Fähigkeitsliste eine Fähigkeitsliste für die zweite Netzwerkvorrichtung ist, wenn die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung von der Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Virtual Channel-Anfragemitteilung, die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und die Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung jeweils ein Ethernet-Pausenframe-Format haben.
  14. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Anfragemitteilung eine Einrichtung zum Senden oder Empfangen eines Ethernet-Frame aufweist, der als Pausenframe interpretiert wird, wenn die zweite Netzwerkvorrichtung keine Virtual Channel-Fähigkeit besitzt.
  15. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Anfragemitteilung ferner einen Anfragewiederholungs-Zeitgeber umfasst, und die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Anfragemitteilung so konfiguriert ist, dass sie die Virtual Channel-Anfragemitteilung nach einer vorgegebenen Zeitdauer, die von dem Anfragewiederholungs-Zeitgeber gemessen wird, erneut sendet, wenn keine Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung empfangen wurde.
  16. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Anfragemitteilung so konfiguriert ist, dass sie die Virtual Channel-Anfragemitteilung eine Anzahl von Malen, die einem Anfragewiederholungs-Grenzwert entspricht, erneut sendet.
  17. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung ferner einen Bestätigungswiederholungs-Zeitgeber umfasst, und die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung so konfiguriert ist, dass sie die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung nach einer vorgegebenen Zeitdauer, die von dem Bestätigungswiederholungs-Zeitgeber gemessen wird, erneut sendet, wenn keine Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung empfangen wurde.
  18. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung so konfiguriert ist, dass sie die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung eine Anzahl von Malen in Übereinstimmung mit einem Anfragewiederholungs-Grenzwert erneut sendet.
  19. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokal- und Fern-Fähigkeitslisten Link-Anzeigeregister umfassen, wobei sich jedes Bit der Register auf bestimmte Fähigkeiten der Lokal- und Fernnetzwerkvorrichtungen bezieht.
  20. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Virtual Channel-Anfragemitteilung, die Virtual Channel-Bestätigungsmitteilung und die Virtual Channel-Wiederaufnahmemitteilung jeweils ein Ethernet-Pausenframe-Format haben, wobei eine Ursprungsadresse und eine Bestimmungsadresse eine von einer Adresse der Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit bzw. einer Adresse der zweiten Netzwerkvorrichtung sind.
  21. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten-Port-Schnittstelle so konfiguriert ist, dass sie Virtual Channel-Daten austauscht, um den selektiven Strom der übertragenen und empfangenen Daten in mindestens einer von der Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit und einer anderen Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit zu steuern.
  22. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten-Port-Schnittstelle so konfiguriert ist, dass sie Virtual Channel-Daten austauscht, um die Operationen, Verwaltung und Aufrechterhaltung von Funktionen von mindestens einer der Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit und einer anderen Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit zu steuern.
  23. Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten-Port-Schnittstelle so konfiguriert ist, dass sie Virtual Channel-Daten austauscht, um Innerband-Managementfunktionen von mindestens einer der Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit und einer anderen Netzwerkvorrichtung mit Virtual Channel-Fähigkeit zu steuern.
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