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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Zusammenfassen von Verbindungen in einem Vermittlungs-Nachrichtennetz,
in welchem vorgegebene Pfade zur Verfügung stehen, um die Gesamtanzahl
der benötigten
Verbindungen zwischen den Schaltern zu reduzieren.
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Hintergrund der Erfindung
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Heutzutage
sind die meisten Datenkommunikations-Netzwerke sehr stark angewiesen
auf gemeinsam benutzte Medien und paketbasierte LAN-Technologien
sowohl für
Zugriff- wie auch für
Zentralverbindungen. Diese Netzwerke verwenden Bridges und Router,
um mehrfache LANs mit globalen Internets zu verbinden.
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Solche
router-basierten Netzwerke können
jedoch nicht die hohe Bandbreite und Dienstqualität erbringen,
die von den neuesten Netzwerkanwendungen und neuen, schnelleren
Arbeitsplatzrechnern benötigt
werden.
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Eine
vorgeschlagene Lösung
ist die Vermittlungs-Vernetzung mit dem Ziel, zusätzliche
Bandbreite und Dienstqualität
zur Verfügung
zu stellen. In solchen Netzwerken werden die physischen Router und
Hubs durch Schalter ersetzt, und es wird ein optimiertes Verwaltungssystem
zum Überwachen
der Konfiguration der Schalter eingerichtet. Das Gesamtziel ist
die Realisierung eines skalierbaren Hochleistungsnetzwerks, in welchem alle
Leitungen zwischen den Schaltern gleichzeitig für Verbindungen genutzt werden
können.
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Ein
Vorschlag sieht die Schaffung einer VLAN-Schalterdomäne vor.
Ein VLAN ist ein virtuelles Lokalbereich-Netzwerk (Virtual Local
Area Network) von Benutzern mit voller Konnektivität (gemeinsame
Benutzung von Nachrichten mit Rundruf- (Broadcast), Gruppen- (Multicast)
und Einzeladressierung (Unicast)), unabhängig von bestimmten, physischen
oder geographischen Standorten. Mit anderen Worten, Benutzer, die
sich ein virtuelles LAN teilen, befinden sich scheinbar auf einem
einzigen LAN-Segment, unabhängig
von ihren tatsächlichen
Standorten. Obwohl der Begriff "VLAN" weitverbreitet benutzt
wird als neues Verfahren, um die zunehmende Nachfrage für Bandbreite
zu lösen,
hängt die
Effektivität
existierender VLAN-Systeme ganz von der jeweiligen Implementierung
ab. Zum Beispiel ist eine VLAN-Implementierung, die VLAN-Zuweisungen
an Endsysteme sowie an Ports erlaubt, ein effektiveres Mittel für VLAN-Gruppierungen.
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Andere
Merkmale, die die Leistungsfähigkeit
bestimmen, sind beispielsweise die Art und Weise der Auflösung von
Nachrichtenverkehr mit unbekanntem Ziel sowie Rundspruch-Nachrichtenverkehr
(beide belegen Netzwerkbandbreite und CPU-Bandbreite im Endsystem), die Fähigkeit,
Sendungen über
mehrere Ausgangsports zu erlauben, Hop-By-Hop-Schaltbestimmungen
(im Gegensatz zur Bestimmung eines kompletten Pfads im Ausgangs-Vermittlungsschalter,
und ob Mehrfachprotokoll-Router erforderlich sind, um die Übertragung
zwischen separaten VLANs zu ermöglichen.
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Jedes
dieser Merkmale kann einen wesentlichen Einfluss haben auf die Gesamtanzahl
der Verbindungen in Hauptstreckenschalter, auf die CPU-Auslastung
in den Hauptstreckenschaltern, auf die Geschwindigkeit des Verbindungsaufbaus
und auf die Skalierbarkeit des Systems, d. h. auf das Vermögen, die
Leistungsfähigkeit
mit zunehmender Anzahl der Endstationen und/oder Schalter aufrecht
zu erhalten.
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Der
Zeitschriftenaufsatz mit dem Titel "Providing MAC services on an ATM network
with point-to-point links" (Beschaffung
von MAC-Diensten in einem ATM-Netzwerk
mit Standverbindungen), in Internetworking in Broadband Networks,
Seiten 252–260,
IOS Press, 1993, von J.-Y. LeBoudec und H. L. Truong, befasst sich mit
einem Verfahren, um MAC-Dienste zur Verfügung zu Stellen für Endgeräte, die
an einem ATM-Netzwerk angeschlossen sind, insbesondere Endgeräte, die
an einem ATM-Schalter angeschlossen sind, der verbindungslosen Service
bietet. Dieser Service beruht auf "partiellen Verbindungen", die für die Endgeräte transparent
sind. Gemäß diesem
Service implementieren die Endgeräte eine einzige virtuelle Verbindung
zum Senden und Empfangen von verbindungslosem Datenverkehr. Die
Endgeräte
verwenden einen Adressenauflösungs-Protokoll,
um MAC-Zieladressen zu partiellen Verbindungen aufzulösen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung für das verbindungsorientierte
Vermitteln in einem Kommunikationsnetzwerk zur Verfügung gestellt.
In einer verbindungsorientierten Kommunikation wird eine logische
Verknüpfung
zwischen einer Quellen-Endstation und einer Ziel-Endstation erstellt,
so dass mehrere separate Datengruppen ("ein Datenfluß") auf demselben Pfad übertragen
werden können,
der durch die logische Verknüpfung
definiert ist. Dies wird von der verbindungslosen Kommunikation unterschieden,
in welcher jeder Datenblock unabhängig vom vorherigen Datenblock
von Knoten zu Knoten übertragen
wird.
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Generell
laufen drei Phasen bei einer verbindungsorientierten Kommunikation
ab: Aufbau der Verbindung; Datenübertragung;
Abbau der Verbindung. In der Verbindungsaufbau-Phase, wenn eine
Quelle erstmals Daten hat, die an ein Ziel zu übertragen sind, wird eine logische
Verknüpfung,
auch Verbindung oder Pfad genannt, zwischen der Quelle und dem Ziel
erstellt. Die Verbindung definiert die Knoten und die Verbindungen zwischen
den Knoten, zum Beispiel die Vermittlungsschalter zwischen der Quelle
und dem Ziel, und die Ports der Vermittlungsschalter, über welche
die Daten laufen werden. Der während
der Verbindungsaufbau-Phase etablierte Pfad ist der Pfad, über welchen
die Daten für
die Dauer der aktiven Verbindung übertragen werden. Während der
Datenübertragungs-Phase
werden die Daten von der Quelle zum Ziel über die Verbindung übertragen,
darin einbegriffen die Port-zu-Port-Verbindungen der Schalter. Generell,
nach Ablauf einer bestimmten Zeit oder beim Auftreten eines bestimmten
Ereignisses, geht die Verbindung in die Abbau-Phase über, in
welcher die Verbindung beendet wird und die Vermittlungsschalter,
die die Verbindung gestalteten, werden wieder frei, um andere Verbindungen
zu unterstützen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine als "Verbindungs-Zusammenfassung" (Verbindungsbündelung)
bezeichnete Technik vorgesehen, um die Gesamtanzahl der zwischen
den Vermittlungsschaltern (d. h. innerhalb der Schalterwolke) benötigten Verbindungen
zu reduzieren. Die Verbindungs-Zusammenfassung erfordert
die Verfügbarkeit
eines vorgegebenen Pfads zwischen einem ausgewählten Paar, welches einen Eingangsschalter
(der mit der Quellen-Endstation
verbunden ist) und einen Ausgangsschalter (der mit der Ziel-Endstation
verbunden ist) umfasst. Indem vorgegebene Pfade etabliert werden,
brauchen nur die Eingangs- und die Ausgangsschalter an der Verbindungsaufbau-Phase
beteiligt zu sein, wodurch die Verbindungsaufbauzeit verkürzt wird.
Außerdem
reduziert die Verfügbarkeit
vorgegebener Pfade die Anzahl Verbindungen, die in den Hauptverbindungs-Schaltern
benötigt
werden, sowie die Auslastung der CPU in jedem Hauptverbindungs-Schalter.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine "virtuelle
Pfadkennung" verwendet,
um den Pfad zu beschreiben, der zwischen einer Eingangsvorrichtung
und einer Ausgangsvorrichtung (d. h. zwischen den entsprechenden
Schaltern) verwendet werden soll. Eine "virtuelle Verbindungskennung" wird verwendet,
um zu beschreiben, welche zwei Endpunkte (d. h. welche Quellen-
und End-Stationen) miteinander über
den virtuellen Pfad verbunden sind. In einer hierin beschriebenen
Ausführungsform
sind die Zieladresse (ZA) und die Quellenadresse (QA) Felder in
einem MAC-Rahmenpaket und werden durch die virtuelle Pfadkennung
ersetzt; die virtuelle Verbindungskennung wird in einem VLAN-Kennungsfeld
eingesetzt, und eine Paketkennung, die dies als ein zusammengefaßtes Paket
kennzeichnet, wird hinzugefügt,
um ein modifiziertes Paket zu erzeugen, welches dann auf dem vorgegebenem
Pfad an den Ausgangs-Vermittlungsschalter übertragen wird. In dieser Ausführungsform
umfasst die 96 Bit aufweisende Pfadkennung eine 48 Bit lange MAC-Zieladresse
des Eingangsports des Ausgangs-Vermittlungsschalters (mit welchem
die Ziel-Endstation verbunden ist). Die virtuelle Pfadkennung enthält auch
eine 24 Bit lange Pfadkennung (02 : PP : PP), in welcher das lokal
verwaltete Bit gesetzt ist, und die übrigen 16 Bit (PP : PP) kennzeichnen
einen der 65K möglichen
eindeutigen Pfade zum Ausgangs-Vermittlungsschalter. Da die virtuelle
Pfadkennung eindeutig sein muss, nicht nur bezüglich eines bestimmten Vermittlungsschalters,
sondern auch innerhalb der Schalterwolke, enthalten die letzten
24 Bit (der virtuellen Pfadkennung) die unteren 24 Bit der MAC-Adresse
des Eingangs-Vermittlungsschalters (XX : YY : ZZ). Der Eingangs-Vermittlungsschalter
und der Ausgangs-Vermittlungsschalter tauschen ihre MAC-Adressen aus,
so dass jeder über
die notwendige Information verfügt.
Jeder Schalter entlang des vorgegebenen virtuellen Pfads wurde vor
der Verbindungsaufbau-Phase eingestellt, beispielsweise mittels
Eingabe einer Verbindung in seiner Verbindungstabelle (Verbindungs-Datenbank),
die der virtuellen Pfadkennung ein Eingangsport und ein Ausgangsport
zuweist.
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Die
virtuelle Verbindungskennung wird vom Ausgangs-Vermittlungsschalter
während
der Verbindungsaufbau-Phase zugewiesen und dem Eingangs-Vermittlungsschalter
als Antwort auf die Verbindungsanforderung übermittelt. Wenn das modifizierte
Paket vom Eingangs-Vermittlungsschalter empfangen wird, wird die
virtuelle Verbindung benutzt, um das Originalpaket wiederherzustellen
und das wiederhergestellte Paket an die Ziel-Endstation zu übertragen.
Die anderen Schalter im Pfad, zwischen dem Eingangs-Vermittlungsschalter
und dem Ausgangs-Vermittlungsschalter,
brauchen das virtuelle Verbindungsfeld bei der Weiterleitungs-Entscheidung
nicht zu verwenden.
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Dieser
und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden ausführlicher
beschrieben in der folgenden detaillierten Beschreibung und im Zusammenhang
mit den Figuren.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 ist eine schematische
logische Darstellung eines vorgegebenen Pfads in einer Schalterwolke zwischen
einem Eingangs-Vermittlungsschalter und einem Ausgangs-Vermittlungsschalter,
mit welchen eine Quellen-Endstation und eine Ziel-Endstation gemäß dieser
Erfindung miteinander verbunden sind;
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2A ist ein Teil eines von
einer Endstation gesendeten MAC-Rahmendatenpakets,
welches die Selektionsfelder zeigt, und 2B zeigt die entsprechenden Felder eines
modifizierten Pakets, wie es vom Eingangs-Vermittlungsschalter während der
Verbindungs-Einrichtung bestimmt wurde;
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3A ist eine schematische
logische Darstellung eines vorher etablierten Pfads zwischen einer Quellen-Endstation
und einer Ziel-Endstation, und 3B zeigt
die entsprechenden Teile des Datenpakets wie es von der Quelle gesendet
wurde, durch den Eingangs-Vermittlungsschalter, die Schalterwolke
und den Ausgangs-Vermittlungsschalter zum Ziel.
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4A, 4B, 4C sind
Flussdiagramme, welche die am Eingangs-Vermittlungsschalter und für die Datenübertragung
ausgeführten
Schritte illustrieren;
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5 ist eine schematische
logische Darstellung einer VLAN-Schalterdomäne, die
mehrere VLANs erfasst;
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6A–6B sind
ein Beispiel eines lokalen Verzeichniscache;
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7A–7C sind
Beispiele für
die folgenden respektiven Datenbanken: Verbindungsstatus, Nachbar-Verbindungsstatus
und Verbindungsstatus Schalten;
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8 ist eine schematische
Darstellung von einem Teil eines Vermittlungs-Netzwerks, um ein Beispiel eines Pfadbestimmungs-Dienstes
zu illustrieren;
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9 ist eine schematische
Darstellung einer mit FPS-Schaltern aufgebauten Netzwerk-Topologie;
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10 ist eine schematische
Darstellung eines FPS-Schalters;
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11 ist eine Logikdarstellung
eines FPS-Schalters;
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12 ist eine schematische
Darstellung einer VLAN-Domäne,
welche die Verwaltung der VLAN-Schalter zeigt;
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13 ist eine schematische
Darstellung einer Computer-Vorrichtung.
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Detaillierte
Beschreibung
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1–4 zeigen
in allgemeiner Form das Schema der Verbindungs-Zusammenfassung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 5–13 geben eine detailliertere
Beschreibung einer spezifischen Ausführungsform und Implementierung
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine Schalterwolke 10,
die eine Mehrzahl von Hauptverbindungsschaltern (16, 17, 20 und 21)
aufweist. Ein vorher eingerichteter Pfad 12 steht zur Verfügung zwischen
einem Eingangs-Vermittlungsschalter 15, der mit einer Quellen-Endstation 14 verbunden
ist, und einem Ausgangs-Vermittlungsschalter 18, der
mit einer Ziel-Endstation 19 verbunden ist. Der vorher
eingerichtete Pfad enthält
die Hauptverbindungs-Vermittlungsschalter 16 und 17 zwischen
dem Eingangs-Vermittlungsschalter 15 und dem Ausgangs-Vermittlungsschalter 18.
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Die 2–4 zeigen
als Beispiel, wie ein MAC-Rahmendatenpaket modifiziert wird, um
das Schalten entlang des vorher eingestellten Pfades zu ermöglichen.
Es wird angenommen, wie später
beschrieben wird, dass der virtuelle Pfad 12 bereits eingerichtet
und allen Schaltern 15, 16, 17, 18 auf
dem Pfad vor dem Verbindungsaufbau bekannt ist.
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Ein
für die
Ziel-Endstation 19 bestimmtes MAC-Rahmenpaket wird von
der Quellen-Endstation 14 gesendet. Das Paket enthält einen
Kopfabschnitt 30, welcher die in 2A gezeigten Felder 31–34 aufweist.
Das Feld 31 mit der Bezeichnung "DA" ist
die eindeutige MAC-Adresse der Ziel-Endstation 19 (MAC
= Media Access Control; Deutsch: Medienzugriffsteuerung). Das Feld 32 mit
der Bezeichnung "SA" enthält die MAC-Adresse
der Quellen-Endstation 14. Das Feld 33 mit der
Bezeichnung "Ether
Type" (Äthernetztyp)
enthält
den VLAN-Feldtyp (L1/L2) gemäß der IEEE-Definition.
Das Feld 34 mit der Bezeichnung "VLAN ID" (VLAN-Kennung) ist ein optionales Feld.
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Ein "MAC-Rahmen"-Paket ist ein verbindungsloses
Paket gemäß der in
der IEEE-Veröffentlichung 802.3
veröffentlichten
Beschreibung. Wie darin beschrieben steht, umfasst ein MAC-Rahmen
allgemein folgende Felder: Präambel,
Startrahmen-Trennzeichen; Zieladresse; Quellenadresse; Feldtyp/-Länge; Nutzdaten
(d. h. die Daten und die Auffüllung);
und die Blockprüfzeichenfolge.
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Das
Datenpaket, welches den Kopfteil 30 enthält, wird
zum Eingangs-Vermittlungsschalter 15 übertragen,
wo der Kopfteil 30 modifiziert wird, um damit der Kopfteil 40 zu
werden. Wie in den 2A–2B gezeigt ist, enthält der Kopfteil 40 drei
Felder, die den mit gebrochenen Linien im Kopfteil 30 verbundenen
Felder entsprechen. Die kombinierten Felder 31 und 32 (DA
und SA) werden das virtuelle Pfadfeld 41. Das Äthernetztypfeld 33,
welches modifiziert wird, um eine Pakettyp-Kennung zu enthalten, die darauf hinweist,
dass dies ein zusammengefasstes Paket ist, wird das Äthernetztypfeld 45.
Das VLAN-Kennungsfeld 34 wird das virtuelle Verbindungsfeld 46.
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In
dieser Offenbarung kann ein Feld modifiziert werden, indem die neuen
Daten in einem Feld eingefügt
oder überschrieben
werden; deshalb ist mit dem Begriff des Modifizierens eines Pakets
durch "Hinzufügen" von Information
das Einfügen
und/oder das Überschreiben
gemeint. Außerdem,
die spezifischen Felder, die modifiziert werden können, sind
nicht auf diejenigen beschränkt,
die in dieser Ausführungsform
modifiziert werden; in Abhängigkeit
von der jeweiligen Anwendung kann ein anderes Feld genutzt werden.
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Der
virtuelle Pfad identifiziert den vorab etablierten Pfad, der zwischen
dem Eingangs-Vermittlungsschalter 15 und dem Ausgangs-Vermittlungsschalter 18 verwendet
werden soll. Wie in 2B gezeigt
ist, weist das Feld 41 für den virtuellen Pfad drei
Abschnitte 42–44 auf.
Der erste Abschnitt 42 enthält die 48 Bit lange MAC-Adresse
des Eingangs-Vermittlungsschalters und seine Portinstanz, welche
die Verbindung zur Ziel-Endstation 19 herstellt. Der zweite
Abschnitt 43 enthält
eine 24 Bit lange Pfadkennzeichnung (02 : PP : PP), in welcher das
lokal verwaltete Bit gesetzt ist und PP : PP einen von 65K möglichen
eindeutigen Pfaden kennzeichnet. Der dritte Abschnitt 44 enthält die unteren
drei Byte (24 Bit) von der MAC-Adresse des Eingangs-Vermittlungsschalters 15 (XX
: YY : ZZ). Dieses Schema garantiert, dass der 96 Bit lange virtuelle
Pfad (im Feld 41) innerhalb der Schalterwolke eindeutig
ist. Das Äthernetztypfeld 45 enthält die Paketkennzeichnung 48,
und das Feld 46 der virtuellen Verbindung enthält das Ausgangsport
und den Ausgangs-Kopfteil 47 auf dem Ausgangs-Vermittlungsschalter 18.
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4A ist ein Flussdiagramm,
welches die am Eingangs-Vermittlungsschalter
ausgeführten
Schritte zeigt. Im Schritt 49 trifft ein MAC-Rahmendatenpaket
von der Quellen-Endstation 14 am Eingangs-Vermittlungsschalter 15 ein.
Es wird eine Nachschlagoperation in den DA-SA- (und etwaigen sonstigen
relevanten) Feldern ausgeführt,
und die DA-SA-Felder 31–32 werden ersetzt
mit der Kennung 41 des virtuellen Pfads (Schritt 50).
Die Nachschlagtabelle stellt Zuordnungen zur Verfügung zwischen
den Quellen- und den Ziel-MAC-Adressen und der Eingangs-Schalter-/Port-MAC-Adresse 42,
der Pfadkennzeichnung 43, und den unteren drei Byte des
Eingangs-Vermittlungssschalter-MAC 44.
Das Äthernetztypfeld
wird modifiziert, um die Paketkennzeichnung mit zu enthalten (Schritt 51).
Außerdem
wird die virtuelle Verbindung im VLAN-Feld 34 eingefügt (Schritt 52).
Um dies zu bewerkstelligen wird die DA/SA vom Eingangs-Vermittlungsschalter
zum Ausgangs-Vermittlungsschalter
als Bestandteil einer Verbindungsbeantragung übermittelt; der Ausgangs-Vermittlungsschalter
weist daraufhin eine neue Verbindung zu in seiner Nachschlagtabelle
(Tabelle), in welcher er der Verbindung eine virtuelle Verbindungs-Kennungszahl
zuweist und die DA/SA in seiner Tabelle speichert; der Ausgangs-Vermittlungschalter
sendet dann die virtuelle Verbindungs-Kennung zurück an den
Eingangs-Vermittlungsschalter (als Antwort auf die Verbindungsanforderung).
Das so (vom Eingangs-Vermittlungsschalter) modifizierte Paket wird
zum nächsten
Schalter weitergeleitet (Schritt 53), der in diesem Fall
der Wolkenschalter 16 ist.
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Wie
das Flussdiagramm in 4B zeigt,
trifft das modifizierte Paket am Wolkenschalter 16 (Schritt 60) ein.
Es wird eine Nachschlagoperation an Hand von der virtuellen Pfadkennung
ausgeführt,
um das Ausgangsport zu ermitteln (Schritt 61). Das modifizierte
Paket wird dann von diesem Ausgangsport zum nächsten Schalter weitergeleitet
(Schritt 62).
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Nach ähnlicher Übertragung
durch den Wolkenschalter 17 trifft das modifizierte Paket
am Ausgangs-Vermittlungsschalter 18 ein (Schritt 70 in 4C). Es wird eine Verbindungs-Nachschlagoperation
ausgeführt
auf der Basis der Zuordnung der virtuellen Pfadkennung und der virtuellen
Verbindungskennung zum Ausgangsport und Ausgangskopf, um die Wiederherstellung
des Original-MAC-Rahmenpakets
und die Übertragung
zur Ziel-Endstation (Schritt 71) zu ermöglichen. Der virtuelle Pfad
im modifizierten Paket wird ersetzt durch die DA/SA (Schritt 72),
die virtuelle Verbindung wird aus dem VLAN-Feld herausgenommen (Schritt 73), und
die Paketkennzeichnung im Äthernetztypfeld
wird durch die Originalinformation ersetzt. Das restaurierte (wieder
zusammengesetzte) Originalpaket wird dann an die Ziel-Endstation
weitergeleitet (Schritt 74). Somit sind das Paket, das
in die Wolke hineinkam, und das Paket, das die Wolke verlässt, gleich.
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Als
nächstes
wird nun eine spezifische Ausführungsform
zur Implementierung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diverse
Aspekte dieser Ausführungsform
sind möglicherweise
spezifischer beschrieben in der gemeinsam vorgelegten und zugewiesenen
US-Patenschrift mit der Nummer 08/626,596 mit dem Titel "Distributed Connection-Oriented
Services For Switched Communication Networks" (Verteilte verbindungs-orientierte
Dienste für
Vermittlungs-Kommunikationsnetze),
eingereicht am 2. April 1996, von K. Dobbins et al.
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5 zeigt allgemein einen
Logiküberblick
eines Beispiels eines Vermittlungs-Netzwerks mit Endsystemen (Stationen)
auf verschiedenen VLANs. Das Beispielnetzwerk 110 weist
vier Schalter 111–114 auf,
wobei alle Schalter in einer Maschentopologie durch physische Verbindung 115 zwischen
den Netzwerkports, z. B. mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, verbunden
sind. Die Vielzahl der Endsysteme 120–131 erstreckt sich
von den Zugangsports an diversen Schaltern. Die Endsysteme sind
in verschiedenen Untergruppen gruppiert, die verschiedene VLAN-Kennungen
haben: Standard-VLAN (117), Rot-VLAN (118) bzw.
Blau-VLAN (119). Wie in 5 dargestellt
ist, umfasst Rot-VLAN die Endsysteme (120, 122, 125, 128 und 130),
und Blau-VLAN umfasst die Endsysteme 121, 123, 124, 126, 127, 129 und 131.
Standard-VLAN ist ein Sonder-VLAN, welchem alle Ports und Endsystem
zunächst
zugewiesen sind; nach der Neuzuweisung an ein anderes VLAN werden sie
vom Standard-VLAN weggenommen.
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Der
Betrieb dieses Beispiel-VLAN wird in den folgenden Unterabschnitten
diskutiert:
- – Verzeichnisverwaltung
- – Verbindungsstatus-Topologie-Austausch
- – Pfadbestimmung
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Verzeichnisverwaltung
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Während einer
Entdeckungszeit entdeckt jeder Schalter seine lokal angeschlossenen
Endsysteme (z. B. Schalter 111 in 5 entdeckt die Endsysteme 120–122),
um eine Zuordnung zu erstellen zwischen den Endsystem-MAC-Adressen zu den
Zugangsports, sowie eine Zuordnung zwischen den Endsystem-MAC-Adressen
(oder Zugangsports) und den VLAN-Kennungen. In dieser spezifischen
Ausführungsform wird
ein lokales Verzeichnis erstellt (siehe 6A–6B), welches alle knotenbezogenene
Informationen enthält, darunter:
- – der
Knoten (z. B. Maschinenadresse des Endsystems)
- – etwaige
obere Schicht- (Alias-) Protokolladressen, die im Knoten entdeckt
wurden
- – die
VLAN-Kennungen, welchen der Knoten zugeordnet ist
- – das/die
lokale(n) Schalterport(s), an welchen der Knoten entdeckt wurde
(Mehrzahl für
redundante Verbindungen)
- – der/die
Schalterbesitzer-Hardwareadresse (Mehrzahl für redundante Zugangsschalter).
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Wie
in 6A gezeigt ist, enthält das lokale
Verzeichnis der Knoten, in der Reihenfolge der Spalten: das "Schalterport" (an welchem das
Endsystem angeschlossen ist); die "Gerät-MAC-Adresse" (für das angeschlossene
Endsystem oder den angeschlossenen Schalter; den "Knotenstatus" ("lokal" für ein angeschlossenes
Endsystem, "virtueller
Knoten" für einen
angeschlossenen Schalter); "Rufmarke" (für den diesem
Eintrag zugeordneten Ruf); "zuletzt
gehört" (die verstrichene
Zeit, seit etwas zuletzt vom angeschlossenen Gerät gehört wurde; "Alter" (die seit Entdeckung des Knotens verstrichene
Zeit); "Aliaszählung" (die Anzahl der
dem MAC-Endsystem zugeordneten Aliasnamen); und "VLAN-Anzahl" (die Anzahl der VLANs, zu welchen der
Eintrag gehört).
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6B enthält eine Zuordnung der Benutzer-MAC-Adressen
zu Protokoll-Adressen
(Alias-Adressen) in höheren
Schichten, z. B. Netzwerk-Schichtadressen, Klientenadressen und
Serveradressen. Die Verwendung dieser Protokolladressen in höheren Schichten
verleiht einer VLAN-Verwaltungsanwendung die Fähigkeit, Benutzer zu verifizieren
oder in die richtige Stellung zu bringen. Zum Beispiel, wenn ein
Rot-VLAN dem IP-Subnetz 42 zugeordnet ist, dann sollten
die Netzwerkschicht-Zuordnungen
für alle
Rot-VLAN-Benutzer eine IP-Adresse aufweisen, die ebenfalls dem Subnetz 42 zugeordnet
ist. Das lokale Verzeichnis mit Alias-Adresseninformation wie in 6B gezeigt weist auch die
folgenden Felder auf: "Schalterbesitzer" (der Besitzer des angeschlossenen
Endsystems); "Schalterport"; "Gerät-MAC-Adresse"; "Aliastyp" (z. B. IP oder IPX); "Aliasadresse"; "VLAN Strategie" (hiernach diskutiert);
und "VLAN-Kennung" (z. B. Rot, Blau,
Standard).
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Das
Endsystem- und/oder VLAN-Zuordnungen können von einer externen Anwendung
zur Verfügung gestellt
werden. Ob die Zuordnungen an jedem lokalen Zugangsschalter implizit
ausgeführt
werden (z. B. mittels Verwendung einer Zuordnungskriterientabelle
oder mittels protokoll-spezifischer Zuordnungen), oder explizit
ausgeführt
werden (z. B. mittels Verwendung einer externen Verwaltungsanwendung),
der wesentliche Aspekt ist immer, dass jeder Zugangsschalter nur
seine lokal angeschlossenen Benutzer Verwaltet. Als Gruppe betrachtet,
stellt diese Kombination lokaler Verzeichnisse ein "virtuelles Verzeichnis" zur Verfügung, welches
einfach für
eine ziemlich große
Benutzeranzahl skaliert werden kann.
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Die
Zuordnung der VLANs zu individuellen Ports ist die am einfachsten
zu gestaltende und zu verwaltende Ausführungsform in einem Schalter.
Ein Schalterport kann mehr als nur einem VLAN zugeordnet werden;
jedoch werden alle Benutzer an einem Port mit mehrfachen VLANs den
gesamten Trans-VLAN-Verkehr sehen. Als Alternative können die
VLANs auf der Basis von IP-Subnetzen oder Endsystem-MAC-Adressen
zugeordnet werden.
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Um
Konnektivität "aus dem Kasten" (vor jeglicher VLAN-Verwaltung)
zur Verfügung
zu stellen, gehören
standardmäßig alle
Schalterports und Endsysteme zunächst
einem gemeinsamen VLAN (für
markenbasiertes Fluten), bekannt als das Standard-VLAN 119 (siehe 5). Sobald ein Port oder
Endsystem einem bestimmten VLAN zugeordnet worden ist, wird es automatisch
vom Standard-VLAN weggenommen.
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Es
kann auch wünschenswert
sein, dass VLAN-Schalter Endsysteme automatisch entdecken und in ein
oder mehrere VLANs stellen. Beispielsweise, IPX-Server, die von
den Schaltern entdeckt werden, würden in
das "IPX-Server"-VLAN gestellt.
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Externe
Dienste könnten
mit dem lokalen Verzeichnis über
seine Anwendungs-Programmierschnittstelle (API) kommunizieren. Information
könnte
dem Verzeichnis hinzugefügt
werden von denjenigen Anwendungen, die knotenbezogene Informationen
benötigen,
um Schaltentscheidungen zu treffen. Das Verzeichnis pflegt die Knoteninformation
auf der Grundlage eines Regelsatzes, bis der Knoten weggenommen
wird. Externe Dienste könnten
auch die Löschung
eines Knotens über
die API beantragen.
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In
der Implementierung in einer objektorientierten Programmiersprache,
wie beispielsweise C++, könnte
das Verzeichnis eine Klasse darstellen, welche die gemeinsame API
zur Verfügung
stellt und die Verzeichnisknoten sowie etwaige, für Abfragen
verwendete, Tabellen verwaltet. Zum Beispiel ermöglichen die Verzeichnisknoten-Tabelle
(6A) und die Verzeichnisalias-Tabelle
(6B) bidirektionale
Abfragen, beispielsweise Knoten zu Alias oder Alias zu Knoten.
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Verbindungsstatus-Topologie-Austausch
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Es
wird ein Pfadbestimmungs-Algorithmus verwendet, um die vorher etablierten
Pfade zwischen den Schaltern zu ermitteln. Zum Beispiel könnte der
kürzeste
Pfad gewählt
werden auf der Basis von Metriken wie die Aufsummierung der Verbindungskosten,
die Anzahl der jeder Verbindung im Pfad zugeordneten Anrufe, usw.
Als Alternative könnten
mehrere kostengleiche Pfade zu einem angegebenem Ziel gewählt werden,
um Auslastungs-Vergleichmäßigung zu
ermöglichen
(d. h. gleichmäßige Verteilung
des Verkehrs über
die mehreren Pfade). Jedoch muss die Topologie zwischen den Schaltern
erst bestimmt werden, bevor ein Pfad zu einem Ziel gewählt werden
kann.
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In
dieser Ausführungsform
wird ein spezifisches Verbindungsstatus-Protokoll für die Bestimmung
der Topologie zwischen den Schaltern definiert. Für eine allgemeine
Besprechung des Verbindungsstatus-Routing, siehe Radia Perlmann "Interconnections:
Bridges and Routers" (Schaltverbindungen:
Brücken
und Router) (Reading, Mass: Addison-Wesley, 1992), Seiten 221–222. Andere
Verbindungsstatus-Protokolle können in
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Pfadbestimmung
zu ermöglichen.
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Es
existieren vier grundsätzliche
Komponenten eines Verbindungsstatus-Routingverfahrens. Erstens ist jeder
Schalter für
das Zusammentreffen mit seinen Nachbarn und das Erlernen ihrer Namen
verantwortlich. "Hallo"-Pakete werden periodisch
auf allen Schalterschnittstellen gesendet, um die Nachbarbeziehungen
zu etablieren und beizubehalten. Außerdem können "Hallo"-Pakete im Gruppen-Adressierungsmodus auf physischen Medien
gesendet werden, die Gruppenadressierungs- oder Rundspruch-Fähigkeit
aufweisen, um die dynamische Entdeckung eines benachbarten Schalters
zu ermöglichen.
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Alle
mit einem gemeinsamen Netzwerk verbundene Schalter müssen bezüglich bestimmter
Parameter übereinstimmen,
z. B. "Hallo"- und Totzeit-Intervalle, usw.
Diese Parameter sind mit in den "Hallo"-Paketen enthalten;
Unterschiede in diesen Parametern würden die Bildung der Nachbarbeziehungen
versperren. Zum Beispiel, das "Hallo"-Intervall bezeichnet
die Anzahl von Sekunden zwischen den "Hallo"-Paketen eines Schalters. Das Totzeit-Intervall
definiert die Anzahl von Sekunden, die verstreichen müssen, bevor
ein (nicht mehr gehörter)
Schalter als ausgefallen deklariert wird. Das "Hallo"-Paket kann außerdem eine Liste der Nachbarn enthalten,
genauer gesagt die Schalter-Kennungen von allen Schaltern, von welchen
gültige "Hallo"-Pakete in letzter
Zeit auf dem Netzwerk gesehen wurden; "in letzter Zeit" bedeutet hier "im letzten Totzeit-Intervall".
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Eine
zweite grundsätzliche
Komponente (eines Verbindungsstatus-Routingverfahrens) ist die Forderung,
dass jeder Schalter ein als "Verbindungsstatuspaket" oder "LSP" bekanntes Paket
konstruiert, welches eine Liste der Namen und Kosten zu allen seiner
Nachbarn enthält.
Somit, wenn eine Nachbarschaft initialisiert wird, werden "Datenbank-Beschreibungspakete" ausgetauscht, die
den Inhalt einer topologischen Datenbank beschreiben. Für diesen
Zweck wird ein Umfrage-Antwort-Verfahren (poll response procedure)
verwendet. Einem Schalter wird die Rolle als Master zugewiesen,
und der andere als Slave deklariert. Der Master sendet Datenbank-Beschreibungs-Pakete
(Umfragen), die mit den vom Slave gesendeten Datenbank-Beschreibungs-Paketen (Antworten)
bestätigt
werden. Die Antworten werden den Umfragen über die Paketsequenznummern
zugeordnet.
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Der
Hauptabschnitt des Datenbank-Beschreibungspakets ist eine Liste
von Elementen, wobei jedes Element ein Stück der topologischen Datenbank
beschreibt. Jedes Stück
wird als ein "Verbindungsstatus-Inserat" bezeichnet und ist
eindeutig mittels eines "Verbindungsstatuskopfes" definiert, der alle
erforderlichen Informationen enthält, um sowohl das Inserat wie
auch die aktuelle Instanz des Inserats zu identifizieren.
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Eine
dritte grundsätzliche
Komponente (eines Verbindungsstatus-Routingverfahrens) ist, dass die LSPs
an alle anderen Schalter übertragen
werden, und dass jeder Schalter die zuletzt erzeugten LSPs von jedem
anderen Schalter speichert.
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Zum
Beispiel, nach dem Austausch der Datenbank-Beschreibungspakete mit
einem Nachbarschalter könnte
ein Schalter feststellen, dass Teile seiner topologischen Datenbank
veraltet sind. Ein "Verbindungsstatus-Anforderungspaket" wird verwendet,
um die Teile der Datenbank des Nachbars anzufordern, die aktueller sind.
Die Übertragung
der Verbindungsstatus-Anforderungspakete ist der letzte Schritt
beim Etablieren einer Nachbarschaftsbeziehung.
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Ein
Schalter, der Verbindungsstatus-Anforderungspakete sendet, bezieht
sich auf die genaue Instanz der Datenbankstücke, die er anfordert (definiert
mit der Verbindungsstatus-Sequenznummer, der Verbindungsstatus-Prüfsumme und
dem Verbindungsstatusalter). Er erhält möglicherweise noch mehr Instanzen
als Antwort. Jedes angeforderte Inserat wird mit seinem Verbindungsstatustyp,
seiner Verbindungsstatus-Kennung und mit dem inserierenden Schalter
spezifiziert. Dies identifiziert das Inserat eindeutig, aber nicht
seine Instanz. Verbindungsstatus-Anforderungen
werden verstanden als Anforderungen der jüngsten Instanz (was auch immer
diese sein mag).
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"Verbindungsstatus-Aktualisierungspakete" tragen eine Sammlung
von Verbindungsstatus-Inseraten einen Sprung weiter von seinem Ursprung;
mehrere Verbindungsstatus-Inserate können in einem einzigen Paket
enthalten sein. Verbindungsstatus-Aktualisierungspakete werden mit
Gruppenadressierung auf denjenigen Netzwerken gesendet, die Gruppen-
und Rundspruch-Adressierung unterstützen. Um das Flutungsverfahren zuverlässig zu
gestalten, werden Flutungs- Inserate
in "Verbindungsstatus-Bestätigungspaketen" bestätigt. Wenn
die wiederholte Sendung bestimmter Inserate erforderlich ist, werden
die wiedergesendeten Inserate von Verbindungsstatus-Aktualisierungspaketen
im Einzeladressierungsmodus übertragen.
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Zusammenfassend,
gibt es fünf
eigenständige
Typen der Verbindungsstatus-Inserate;
wobei jeder Typ mit dem Standard-Verbindungsstatuskopf beginnt:
- – Hallo
- – Datenbankbeschreibung
- – Verbindungsstatus-Anforderung
- – Verbindungsstatus-Aktualisierung
- – Verbindungsstatus-Bestätigung
-
Jedes
Verbindungsstatus-Inserat beschreibt ein Stück der Schalterdomäne. Alle
Verbindungsstatus-Inserate werden durch die Schalterdomänen geflutet.
Der Flutungsalgorithmus ist zuverlässig und sorgt dafür, dass
alle Schalter die gleiche Sammlung der Verbindungsstatus-Inserate
haben. Diese Sammlung der Inserate wird Verbindungsstatus- (oder
topologische) Datenbank genannt. Aus der Verbindungsstatus-Datenbank
oder Tabelle (siehe 7A)
konstruiert jeder Schalter einen kürzesten Pfadbaum mit sich selbst
als Wurzel. Dies ergibt eine Verbindungsstatus-Schalttabelle (siehe 7C), mit Schalter-/Port-Paar
als Schlüssel. 7B ist ein Beispiel einer
Verbindungsstatus-Nachbartabelle.
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Die
folgenden Felder können
benutzt werden, um jede Schalterverbindung zu beschreiben.
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Ein "Typ"-Feld gibt die Art
der beschriebenen Verbindung an. Es kann sich um eine Verbindung
zu einem Transitnetzwerk, um einen anderen Schalter oder um ein
Abzweignetzwerk handeln.
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Ein "Verbindungs-Kennungs"-Feld identifiziert
das Objekt, mit welchem dieser Schalter eine Verbindung herstellt.
Bei der Herstellung einer Verbindung zu einem Objekt, welches auch
Ursprung eines Verbindungsstatus-Inserats ist (d. h. ein anderer
Schalter oder ein Transitnetzwerk), ist die Verbindungs-Kennung dieselbe
wie die Verbindungsstatus-Kennung des anderen Inserats. Die Verbindungskennung
bietet den Schlüssel
für das
Nachschlagen eines Inserats in der Verbindungsstatus-Datenbank.
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Ein "Verbindungsdaten"-Feld enthält Information,
die vom Typfeld der Verbindung abhängt. Zum Beispiel kann sie
den mit einem Schalter assoziierten Portnamen angeben, der während des
Aufbaus der Schalttabelle oder bei der Berechnung des Portnamens
des nächsten
Sprungs benötigt
wird.
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Ein "Metriken"-Feld enthält die Anzahl
der verschiedenen "Diensttypen" (Types of service,
TOS)-Metriken für
diese Verbindung, wobei ein benötigtes
Metrikfeld TOS 0 nicht mitzählt.
Für jede
Verbindung können für jeden
Diensttyp separate Metriken spezifiziert werden. Die Metrik ist
die Kosten der Nutzung einer abgehenden Schalverbindung, für Verkehr
des spezifizierten TOS.
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Jeder
Schalter ist Ursprung eines "Schaltverbindungen"-Inserats. Außerdem,
zu einem beliebigen Zeitpunkt wurde einer der Schalter zum "designierten Schalter" bestimmt. Der designierte
Schalter ist zusätzlich
Ursprung eines "Netzwerk-Verbindungen"-Inserats für jedes
Transitnetzwerk (d. h. Mehfachzugangs-Netzwerk mit mehr als einem
angeschlossenen Schalter) im Bereich. Die "Netzwerk-Verbindungs"-Inserate beschreiben alle mit dem Netzwerk
verbundene Schalter, einschließlich
den designierten Schalter selbst. Das Verbindungsstatus-Kennungsfeld des
Inserats listet die Schalt-Kennung des designierten Schalters auf.
Der Abstand vom Netzwerk zu allen angeschlossenen Schalters ist
Null, für
alle Dienstarten; folglich ist es nicht erforderlich, die TOS- und
metrischen Felder im "Netzwerk-Verbindungen"-Inserat zu spezifizieren.
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Eine
vierte Hauptkomponente (eines Verbindungsstatus-Routingverfahrens)
ist, dass jeder Schalter, nun mit einer vollständigen Kartierung der Topologie
gerüstet
(die Information in den LSPs ergibt vollständige Kenntnis des Graphen),
einen Pfad zu einem vorgegebenem Ziel berechnet. Somit, wenn die
LSPs verteilt wurden und die richtigen Protokoll-Nachbarschaften
gebildet wurden, kann ein Dijkstra-Algorithmus (siehe R. Perlman,
Seiten 221–222,
oben) ausgeführt
werden, um alle Wege zu allen bekannten Zielen im Netzwerk zu berechnen.
Dies wird weiter diskutiert im folgenden Abschnitt mit der Überschrift "Verbindungsverwaltung".
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Einige
der vorteilhaften Merkmale des hier beschriebenen Verbindungsstatus-Protokolls
sind unten Zusammengefasst.
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Das
Verbindungsstatus-Protokoll benötigt
keine Konfigurationsinformation. Statt dessen benutzt es die MAC-Adresse
eines Gerätes
zur eindeutigen Identifizierung. Ports werden ebenfalls eindeutig
identifiziert mit der Schalter-MAC-Adresse und einer Portnummerinstanz.
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Außerdem hat
das Verbindungsstatus-Protokoll keinen Netzwerk-Schichtserviceprovider, da es auf der
MAC-Schicht läuft.
Folglich enthält
das Protokoll die benötigten
Merkmale, die typisch von einem Netzwerkschicht-Serviceprovider gegeben werden, zum
Beispiel Fragmentierung.
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Um
die Netzwerk-Schichtdienste zu bieten, verwendet das Verbindungsstatus-Protokoll
eine wohlbekannte Cabletron Systems Inc Gruppenadressierungs-Adresse
(01001D000000) für
alle gesendeten und empfangenen Pakete. Dies ermöglicht es, alle Medien als
gemeinsam benutzte Rundspruch-Medien zu behandeln, womit das Protokoll
vereinfacht ist.
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Infolge
der "flachen" Art der geschalteten
Gebilde und der beziehungslosen Art der MAC-Adressenzuweisungen,
besitzt dieses Protokoll nicht die Fähigkeit, einen Überblick
des Adressenraums zu bilden (oder klassische IP-Subnetzinformation), oder Schicht-2-Routing
(IS-IS Phase V DECNet). Es existiert ein Einzelbereich, und jeder
Schalter in diesem Bereich besitzt eine vollständige Topologie des Schaltergebildes.
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Da
eine einzige Domäne
für das
Schaltergebilde existiert, sind keine Vorkehrung für Intradomäne-Erreichbarkeit
erforderlich.
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Statt
der Berechnung des besten nächsten
Sprungs, wie in anderen Algorithmen für Verbindungsstatus-Kürzestpfad
zuerst, berechnet dieses Protokollverfahren die besten nächsten Sprünge für den gesamten Pfad.
Dies ist signifikant, indem der Pfad nur einmal bestimmt wird, statt
für jeden
Schaltersprung.
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Pfadbestimmung
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Es
folgt nun ein allgemeines Beispiel der Anwendung der Metriken für die Pfadbestimmung.
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Beispiel
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Wie
in 8 dargestellt, kann
ein Pfad bestimmt werden von einem Anruf-Ursprungsschalter X1 (150) für einen
Zielschalter X5 (154). Das Protokoll gibt den besten (d.
h. den mit niedrigster Aggregatmetrik) Pfad an X5 zurück. Dies
wäre der
Pfad "e, d" (durch den Schalter
X4 (153)), unter der Annahme gleicher Media und Standardmetrik-Zuweisungen.
Der Pfad "e, d" hat einen Wert von
10. Der Pfad "a,
b, c" (über die
Schalter X2 (151) und X3 (152)) hat einen Wert
von 15 und würde
nicht gewählt
werden. Falls die Verbindung "e" ausfällt, würde der
Pfad "a, b, c" übernehmen und die Konnektivität aufrecht
erhalten. Falls der Wert der Metrik manipuliert wird, so dass der
Pfad "a, b, c" und der Pfad "e, d" gleichen Wert haben,
würde das
Protokoll beide als mögliche
Pfade zurückgeben.
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Sobald
ein Pfad zwischen einem Eingangs-Vermittlungsschalter und einem
Ausgangs-Vermittlungsschalter bestimmt ist (d. h. der vorher etablierte
oder virtuelle Pfad), sendet der Eingangs-Vermittlungsschalter eine
quellen-geroutete Verbindungsmeldung (die eine geordnete Liste der
Schalterknoten und Verbindungen im Pfad enthält), um alle Schalter im Pfad
zu stellen. Jeder Schalter im Pfad bildet eine Verbindung in seiner Schalttabelle
ab (7C), auf der Grundlage
der virtuellen Pfadkennung. Der letzte (Ausgangs-)Schalter im Pfad
sendet ein Pfadbestätigungs-Signal
an den Eingangs-Vermittlungsschalter zurück. Später, wenn der Eingangs-Vermittlungsschalter
ein Datenpaket empfängt,
das für
ein am Ausgangs-Vermittlungsschalter angeschlossenes Ziel bestimmt
ist, leitet er die Daten weiter entlang des virtuellen Pfads.
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Beispiel FPS-Netzwerk
und Schalter
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9 zeigt eine repräsentative
Netzwerktopologie, die mit sechs schnellen Paketschalter (FPS) mit den
Bezeichnungen S1–S6,
die mit Verbindungen L verbunden sind, aufgebaut ist. Jeder Schalter
hat zum Beispiel vier Ports; einige Ports tragen die Bezeichnung
A für Zugang,
und einige tragen die Bezeichnung N für Netzwerk. Die Endsysteme
sind mit den Zugangsports über
Verbindungen L verbunden und tragen die Bezeichnungen "M ".
Ein Endsystem ist eine Netzwerk-Verwaltungsstation
(NMS) oder Server (MI0), die auch einen externen Verbindungsdienst
und/oder eine VLAN-Verwaltungsanwendung beinhalten kann.
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10 ist eine schematische
Darstellung eines FPS-Schalters 170 mit einer Mehrzahl
von Ports 171. Ein Hostport 172 verbindet den
Schalter mit seiner Host-CPU 173, die ein I960-Mikroprozessor
sein kann, der von der Intel Corporation vertrieben wird. Die Host-CPU
ist mit einem System-Verwaltungsbus (SMB) 174 verbunden
für Empfang
und Senden von Entdeckungs- und anderen Steuermeldungen.
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11 zeigt die interne Funktionsweise
eines Schaltermoduls 178. Der FPS-Schalter 186 umfaßt Eingangsports 180,
Ausgangsports 181, eine Verbindungsdatenbank 182,
eine Nachschlagmaschine 183 und einen auf mehreren Ebenen
programmierbaren Schlichter MPA 184. Der FPS-Schalter 186 sendet
und empfängt Meldungen
vom Hostagent 185, der einen Verwaltungsagent 187,
einen Entdeckungsagent 188 und einen VLAN-Agent 189 umfaßt. Der
Verwaltungsagent 187 bietet externe Steuerungsmöglichkeiten
des Schalters über
das Netzwerk-Verwaltungssystem MIO. Der Entdeckungsagent 188 bietet
eine Zuordnung der lokalen Endsysteme zu den Schalterports mittels
einer passiven Horchfähigkeit
(Snooping). Benachbarte Schalter werden auch über ein explizites Schalter-zu-Schalter-Protokoll
(nicht passiv) entdeckt und zugeordnet. Der VLAN-Agent ordnet die VLANs den Zugangsports
oder Endsystemen zu.
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12 zeigt schematisch eine
VLAN-Domäne 140,
in welcher eine Mehrzahl VLAN-Schalter 141, 142 von
einer VLAN-Verwaltungsanwendung 143 verwaltet werden. Die
Schalter haben Zugangsports 144, die mit Endsystemen 145 verbunden
sind, und Netzwerkports 146, die die Schalter verbinden.
Wie zuvor erläutert,
findet ein Topologieaustausch zwischen den Schaltern 141 und 142 statt.
Die Verwaltungsanwendung 143 kommuniziert mit jedem Schalter
auf Verbindungen 147 über
den SNMP (Simple Network Management Protokoll/einfachen Netzwerkverwaltungs-Protokoll)
für Nachrichten.
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Die
Schalter können
SMNP-Verwaltungsdatenbanken (MIB – Management Information Bases)
enthalten zum Verwalten der Elemente und zur Fernsteuerung der Schalterelemente.
Auf die mit der MIB erreichbaren, verwalteten Objekte kann mit den
standardmäßigen SNMP-Meldungen
Get, GetNext und Set zugegriffen werden. Die MIB-Schnittstelle ermöglicht es
einer externen Anwendung, die VLAN-Zuordnungen den Zugangsports und/oder
den Endsystemen zuzuweisen.
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Jede
der oben aufgeführten
Ausführungsformen
kann in einem Allzweckrechner 190 wie in 13 dargestellt implementiert werden.
Der Computer kann eine Computer-Verarbeitungseinheit (CPU) 191,
einen Speicher 192, einen Datenverarbeitungsbus 193, übel welchen
die CPU auf den Speicher 192 zugreift, und einen Zugang
zu einem Netzwerk 194 aufweisen.
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Die
Erfindung kann eine Computer-Vorrichtung sein, die die Funktionen
einer der oben aufgeführten Ausführungsformen
ausführt.
Als Alternative kann die Erfindung ein Speicher 192 sein,
beispielsweise eine Diskette, eine CD oder eine Festplatte, die
ein Computerprogramm oder eine Datenstruktur enthält, um die
allgemeinen Computeranweisungen und Daten zur Verfügung zu
stellen, um die Funktionen der oben aufgeführten Ausführungsformen auszuführen.
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In
einer alternativen Ausführungsform
könnte
das "Äthernetztyp"-Feld 33 an
Stelle des "VLAN-Kennungs"-Feldes 34 zum
Demultiplexieren des modifizierten Rahmens verwendet werden. In
dieser Vorgehensweise wird das Äthernetztyp-Feld 45 neu
zugeordnet über
das existierende Äthernetztyp-Feld 33 des
Pakets auf dem Eingangs-Vermittlungsschalter. Auf dem Ausgangs-Vermittlungsschalter
wird das Äthernetztyp-Feld 45 verwendet,
um den Rahmen zu demultiplexieren und den Originalrahmen wiederherzustellen.
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In
einer anderen alternativen Ausführungsform
könnte
das Schalten in der 3. Schicht (d. h. in der Netzwerkschicht)
an Stelle des zuvor beschriebenen Schaltens in der Schicht 2 im
Eingangs-Vermittlungsschalter verwendet werden, um die Aggregation
zu realisieren. In dieser Vorgehensweise weist die Verbindung in
der Schicht 3 auf den entsprechenden virtuellen Pfad/auf
die entsprechende virtuelle Verbindung. Der Ausgangs-Vermittlungsschalter
wäre weiterhin
auf der Adresse der Adresse der Schicht 2 gemultiplext.
Die Implementierung der Aggregation in der Schicht 3 ermöglicht die
Verwendung unterschiedlicher Qualität der Serviceparameter für verschiedene
MAC-Adressen und bietet somit im wesentlichen einen höheren Übereinstimmungsgrad
als die Schicht 2.
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Um
die Gruppenadressierung zu ermöglichen,
könnten
spezielle, als Multicast aggregierte Verbindungen über die
Schalterwolke programmiert werden. Diese Verbindungen könnten über VLAN
etabliert werden, so daß mehrfache
Multicastziele mit einem einzigen Satz von Verbindungen bedient
werden können.
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Da
der virtuelle Pfad 31 ein DA-SA-Paar ist, ist es möglich, diese
Erfindung mit Vorrichtungen aus älterem
Bestand als Hauptverbindungsschalter zu betreiben. Wenn eine Vorrichtung
aus älterem
Bestand ein Eingangs- oder ein Ausgangs-Vermittlungsschalter ist, dann: (1)
kann die Aggregation nicht für
Verkehr verwendet werden, der in dieser Vorrichtung endet; oder
(2) das Paket muß vom
letzten Schalter in der Schalterwolke, der nicht aus älterem Bestand
ist, vor dem Schalter aus älterem
Bestand demultiplexiert werden.
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Nach
dieser Beschreibung mehrere einzelner Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, werden dem Fachmann diverse Modifikationen und Verbesserungen
ersichtlich sein. Entsprechend ist die oben gegebene Beschreibung
nur als Beispiel zu verstehen, wobei keine Einschränkung beabsichtigt
ist.
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