DE69826680T2

DE69826680T2 - Hochintegrierte mehrschichtige Vermittlungsstellenelementarchitektur

Info

Publication number: DE69826680T2
Application number: DE69826680T
Authority: DE
Inventors: Shimon Muller; Ariel Hendel; Howard Frazier
Original assignee: Sun Microsystems Inc
Current assignee: Sun Microsystems Inc
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: DE69826680D1; WO1999000936A1; ATE278277T1; EP1002397A4; JP2002510450A; EP1002397B1; JP4053093B2; EP1002397A1; US6246680B1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Bereich Computervernetzungsgeräte. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Architektur für einen hochintegrierten Netzelementbaustein.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine zunehmende Zahl von Benutzern benötigt aufgrund von Multimedia-Anwendungen höhere Bandbreiten auf existierenden Netzen beispielsweise zum Zugreifen auf das Internet und das World Wide Web. Daher müssen zukünftige Netzwerke eine sehr hohe Bandbreite sowie eine große Zahl von Benutzern unterstützen können. Ferner müssen solche Netze in der Lage sein, mehrere Verkehrstypen wie z.B. Daten, Sprache und Video zu unterstützen, die typischerweise verschiedene Bandbreiten benötigen.
Statistische Studien weisen darauf hin, dass die Netzwerkdomäne, d.h. eine Gruppe von miteinander verbundenen lokalen Datennetzen (LANs), sowie die Anzahl der mit jedem LAN verbundenen individuellen Endstationen in der Zukunft immer schneller wachsen werden. Daher wird höhere Netzwerkbandbreite und eine effizientere Nutzung von Betriebsmitteln benötigt, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.
Der Aufbau von Netzwerken mit Layer-2-Elementen wie z.B. Bridges ergibt eine schnelle Paketweiterleitung zwischen LANs; es gibt jedoch keinerlei Flexibilität im Hinblick auf Verkehrsisolierung, redundante Topologien und End-to-End-Strategien für Warteschlangenbildung und Zugriffskontrolle. Die letzteren Attribute können zwar mit Layer-3-Elementen wie Routern erzielt werden, aber es wird Paketweiterleitungsgeschwindigkeit zugunsten höherer Intelligenz und besserer Entscheidungsfähigkeiten geopfert, die von Routern bereitgestellt werden.
Es ist daher wünschenswert, einen kostengünstigen Netzgerätebaustein hoher Leistung bereitzustellen, der blockierungsfreies Multi-Layer-Switching mit Leitungsgeschwindigkeit auf N Ports ausführen kann. Es wäre im Allgemeinen vorteilhaft, einen Netzgerätebaustein bereitzustellen, der seine Leistung linear an Fortschritte in der Siliciumtechnik anpasst. Es ist somit wünschenswert, Gemeinschaftsressourcen gemeinsam zu nutzen, gemeinsame Verarbeitungsvorgänge zu zentralisieren und die Auslastung von Hardware-Ressourcen zu maximieren. Es ist insbesondere wünschenswert, ein dynamisches Paketspeichermanagementschema zu nutzen, um die gemeinsame Nutzung eines Gemeinschaftspaketspeichers zwischen allen Ein-/Ausgangsports für Paketpufferung zu erleichtern. Es ist ebenfalls wünschenswert, die Paketkopfverarbeitung zu zentralisieren und einen effizienten Zugriff auf eine zentralisierte Datenbank für Weiterleitungsentscheidungen auf Multi-Protokoll-Layer-Basis bereitzustellen. Es wäre ferner von Vorteil, eine Zentraleinheits- (CPU) Schnittstelle bereitzustellen, die Weiterleitungsentscheidungen einer Vermittlungsstellenstruktur für von der CPU stammende Pakete in einem ersten Paketweiterleitungsmodus anfordert und den Abgleich von Vermittlungsstellenstruktur-Headern umgeht, indem das Paket direkt zu einem oder mehreren vorgegebenen Ports in einem zweiten Paketweiterleitungsmodus übertragen wird.
Aus der US-A-5615340 ist eine Vorrichtung zum Verbinden einer Mehrzahl von Knoten mit einem Netzwerk bekannt, das eine Mehrzahl von mit den Knoten gekoppelten Arbeitsports, einen mit dem Netzwerk gekoppelten Anschlussport, eine Adresstabelle zum Speichern von mit den Arbeitsports assoziierten Adressen, einen Eingangspaket-Controller und einen Abgangspaket-Controller umfasst. Der Eingangspaket-Controller empfängt ein eingehendes Informationspaket vom Netzwerk über den Anschlussport und ermittelt, ob eine in dem eingehenden Paket enthaltene Zieladresse mit einer der in der Adresstabelle gespeicherten Adressen übereinstimmt. Wird eine Zieladressübereinstimmung gefunden, dann wird daraus geschlossen, dass das eingehende Paket für einen der Arbeitsports bestimmt ist. Demzufolge wird das eingehende Paket zu den Arbeitsports gesendet. Wird keine Zieladressübereinstimmung gefunden, dann verhindert der Eingangspaket-Controller, dass das Paket zu den Arbeitsports gesendet wird, und eliminiert somit unnötigen Signalverkehr zu den Ports. Ebenso empfängt der Abgangspaket-Controller ein abgehendes Informationspaket von einem der Arbeitsports und ermittelt, ob eine in dem Paket enthaltene abgehende Adresse mit einer der Adressen in der Adresstabelle übereinstimmt. Wird eine Abgangsadressübereinstimmung gefunden, dann ist bekannt, dass das Paket für einen der Arbeitsports bestimmt ist. Infolgedessen wird das abgehende Paket nicht zum Netzwerk, sondern stattdessen zurück zu den Arbeitsports gesendet. Wird jedoch keine abgehende Adresse gefunden, dann wird das abgehende Paket über den Anschlussport zum Netzwerk gesendet. Indem die Vorrichtung nur nichtlokale Pakete zum Netzwerk sendet, versucht sie, Netzwerkverkehr zu reduzieren.
Die EP-A-0725351 offenbart ein Mittel zum Erzielen von beschleunigten Nachrichtenübertragungen in einem Multiknoten-Datenverarbeitungssystem, das durch ein Kommunkationsnetz verbunden ist. Ein erster Knoten des Multiknotensystems beinhaltet eine Vorrichtung zum Übertragen einer Informationstransferanforderung zu einem zweiten Knoten, wobei die Anforderung Identifikationsdaten enthält, die der zweite Knoten zum Zugreifen auf die gewählten Informationen verwenden kann. Der zweite Knoten beinhaltet einen Speicher zum Speichern der angeforderten Informationen und eine Nachrichtenausgangssteuerstruktur. Ein Prozessor spricht auf empfangene Identifikationsdaten vom ersten Knoten an, um auf gewählte Informationen zuzugreifen, die von den Daten definiert werden. Der Prozessor spricht ferner auf die Informationstransferanforderung an, indem er die vom ersten Knoten empfangenen Identifikationsdaten direkt in eine Meldungsausgangssteuerstruktur einfügt. Der Prozessor leitet dann einen Ausgangsbetrieb ein, indem er die Identifikationsdaten in der Meldungsausgangssteuerdatenstruktur verwendet, um auf die identifizierten Informationen zuzugreifen und die Informationen zum ersten Knoten zu übermitteln Es wird daher kein Prozessor-Interrupt benötigt, damit die angeforderten Informationen übertragen werden können, da Zeiger auf diese Informationen bereits in der Meldungsausgangssteuerstruktur vorhanden sind, wobei der Ausgabemechanismus im zweiten Knoten diese Ausgangssteuerstruktur dafür verwendet, auf die angeforderten Informationen zuzugreifen und sie zu übertragen. Das System befasst sich mit Meldungstransfer und wäre für die Handhabung von Pakettransfers ungeeignet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es werden im Kontext einer Architektur für einen hochintegrierten Netzelementbaustein ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Weiterleitung und Filterung von Paketen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Netzgerätebaustein für eine Vermittlungsstelle Folgendes: eine Netzwerkschnittstelle mit einer Mehrzahl von Ports zum Senden und Empfangen von Paketen über ein Netzwerk; einen Paketpufferspeicher, der mit jedem Port der Netzwerkschnittstelle gekoppelt ist und als elastischer Puffer für eine Adaption zwischen eingehenden und abgehenden Bandbreitenanforderungen dient; eine Vermittlungsstellenstruktur, die mit der Netzwerkschnittstelle gekoppelt ist, um eine Weiterleitungsentscheidung in Bezug auf ein empfangenes Paket zu fällen, wobei die Weiterleitungsentscheidung eine Liste von Ports beinhaltet, auf denen das empfangene Paket weitergeleitet werden soll; und eine Zentraleinheits- (CPU) Schnittstelle, die mit der Vermittlungsstellenstruktur gekoppelt ist, wobei die CPU-Schnittstelle zum Empfangen von Befehlen, die von einer externen CPU an die Vermittlungsstellenstruktur ausgegeben wurden, sowie zum Empfangen von Paketen von dieser CPU konfiguriert ist, die durch die Netzwerkschnittstelle weitergeleitet werden sollen.
Der Baustein beinhaltet vorzugsweise eine Kaskadenschnittstelle zum Koppeln des Netzwerkgerätebausteins mit einem oder mehreren anderen Netzwerkgerätebausteinen zum Bilden einer größeren Vermittlungseinrichtung.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Vermittlungsstellenelement Folgendes: eine Vermittlungsstellenstruktur, die zum Erzeugen von Weiterleitungsentscheidungen für empfangene Pakete konfiguriert ist; eine Mehrzahl von Schnittstellen zum Empfangen und Senden von Paketen, wobei die Mehrzahl von Schnittstellen mit der Vermittlungsstellenstruktur zum Anfordern und Empfangen der Weiterleitungsentscheidungen gekoppelt ist, wobei die Mehrzahl von Schnittstellen eine Netzwerkschnittstelle aufweist, die eine Mehrzahl von externen Ports für die Kommunikation mit Geräten auf einem Netzwerk bereitstellt; eine Kaskadenschnittstelle, die wenigstens zwei interne Links für eine Verbindung mit einem oder mehreren anderen Vermittlungsstellenelementen in einer Full-Mesh-Topologie bereitstellt; eine Zentraleinheits- (CPU) Schnittstelle zum Übertragen von Paketen und Befehlen zwischen der Vermittlungsstellenstruktur und einer externen CPU, wobei die CPU-Schnittstelle zum Empfangen von Befehlen, die von der externen CPU an die Vermittlungsstellenstruktur ausgegeben wurden, und zum Empfangen von Paketen von der CPU konfiguriert ist, die durch die Netzwerkschnittstelle weitergeleitet werden sollen; und einen Gemeinschaftsspeichermanager, der mit der Mehrzahl von Schnittstellen gekoppelt ist, um Puffer in einem Gemeinschaftspufferspeicher für die Mehrzahl von Schnittstellen dynamisch zuzuweisen und ihre Zuweisung aufzuheben und den Status von Puffern in dem Gemeinschaftspufferspeicher zu verfolgen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Weiterleiten eines Pakets auf ein Netzwerk von Einrichtungen/Geräten die folgenden Schritte: Erzeugen eines Paketes zum Senden auf das Netzwerk von Einrichtungen/Geräten durch eine Zentraleinheit einer Vermittlungsstelle; Empfangen des Paketes auf einer CPU-Schnittstelle des Vermittlungsstellenelementes durch ein Vermittlungsstellenelement der Vermittlungsstelle; wobei die CPU-Schnittstelle zum Ausgeben von Befehlen an die Vermittlungsstellenstruktur als Reaktion auf die CPU der Vermittlungsstelle und zum Weiterleiten von Paketen konfiguriert ist, die von der CPU der Vermittlungsstelle empfangen wurden; und wobei dann, wenn das Paket mit einem ersten Weiterleitungsmodus assoziiert ist, die CPU-Schnittstelle eine Weiterleitungsentscheidung für das Paket von einer Vermittlungsstellenstruktur des Vermittlungsstellenelementes anfordert, wobei die CPU-Schnittstelle die Weiterleitungsentscheidung von der Vermittlungsstellenstruktur empfängt; Weiterleiten des Paketes zu den ein oder mehreren Ports des durch die Weiterleitungsentscheidung angezeigten Vermittlungsstellenelementes durch die CPU-Schnittstelle, wobei die ein oder mehreren Ports das Paket zu dem Netzwerk von Einrichtungen/Geräten sendet/senden.
Vorteilhafterweise beinhaltet das Paket Steuerinformationen, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln, auf der Basis der Steuerinformationen, durch die CPU-Schnittstelle, dass das Paket mit einem zweiten Weiterleitungsmodus assoziiert ist; und Weiterleiten des Pakets durch die CPU-Schnittstelle zu einem oder mehreren Ports des durch die Steuerinformationen angezeigten Vermittlungsstellenelementes.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Netzwerkgerätebaustein für eine Vermittlungsstelle Folgendes: eine Mehrzahl von Ports zum Empfangen und Senden von Paketen über ein Netzwerksegment; einen Gemeinschaftsspeichermanager, der mit jedem aus der Mehrzahl von Ports gekoppelt ist, wobei der Gemeinschaftsspeichermanager zum dynamischen Zuweisen von Puffern von einem Gemeinschaftsspeicher für eine vorübergehende Speicherung von eingehenden Paketen konfiguriert ist, wobei der Gemeinschaftsspeichermanager ferner zum Freigeben von Puffern konfiguriert ist, die mit einem bestimmten Paket assoziiert sind, wenn alle Ports, zu denen das Paket weitergeleitet wurde, das Senden des Paketes abgeschlossen haben; eine Vermittlungsstellenstruktur, die mit jedem aus der Mehrzahl von Ports gekoppelt ist, um eine zentralisierte Schnittstelle zu einer Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank bereitzustellen, die mit der Vermittlungsstellenstruktur assoziiert ist; eine Kaskadenschnittstelle, die wenigstens zwei interne Ports zum Verbinden des Netzwerkgerätebausteins mit einem oder mehreren weiteren Netzwerkgerätebausteinen zur Bildung einer größeren Netzwerkeinrichtung bereitstellt; und eine Zentraleinheitsschnittstelle, die mit der Vermittlungsstellenstruktur gekoppelt ist, wobei die CPU-Schnittstelle (a) zum Ausgeben von Befehlen zu der Vermittlungsstellenstruktur als Reaktion auf eine externe CPU auf der Basis von Weiterleitungsentscheidungen, die von der Vermittlungsstellenstruktur in einem ersten Weiterleitungsmodus gegeben wurden, und (b) zum Weiterleiten von Paketen mit assoziierten Steuerinformationen, die von der externen CPU empfangen wurden, zu einem oder mehreren aus der Mehrzahl von Ports gemäß Anzeige in den Steuerinformationen in einem zweiten Weiterleitungsmodus konfiguriert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft und nicht einschränkend in den Figuren der Begleitzeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugsziffern sich auf ähnliche Elemente beziehen. Dabei zeigt:
1 eine Vermittlungsstelle gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Vermittlungsstellenelementes, das in der Vermittlungsstelle von 1 verwendet werden kann;
3 ein ausführlicheres Blockdiagramm des Vermittlungsstellenelementes von 2.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird eine hochintegrierte Multilayer-Vermittlungsstellenelementarchitektur beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung sind zur Erläuterung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein tiefgreifendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es wird der Fachperson jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung auch ohne einiger diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind hinlänglich bekannte Strukturen und Bauelemente/Einrichtungen in Blockdiagrammform dargestellt.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet verschiedene Schritte, die nachfolgend beschrieben werden. Die Schritte der vorliegenden Erfindung werden zwar vorzugsweise mittels der nachfolgend beschriebenen Hardware-Komponenten ausgeführt, aber alternativ können die Schritte auch in maschinenausführbaren Befehlen ausgestaltet sein, die verwendet werden können, um einen mit den Befehlen programmierten Universal- oder Spezialprozessor zum Durchführen der Schritte zu veranlassen. Ferner werden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf eine schnelle Ethernet-Vermittlungsstelle beschrieben. Es ist jedoch klar, dass das/die hierin beschriebene Verfahren und Vorrichtung auch auf andere Typen von Netzwerkgeräten wie Bridges, Routers, Brouters und andere Netzwerkgeräte/-einrichtungen anwendbar sind.
EIN BEISPIELHAFTES NETZWERKELEMENT
1 gibt einen Überblick über eine Ausgestaltung eines Netzwerkelementes, das gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung arbeitet. Das Netzwerkelement dient zum Verbinden einer Reihe von Knoten und Endstationen auf eine Reihe verschiedener Arten und Weisen. Insbesondere bestünde eine Anwendung des verteilten Multilayer-Netzwerkelementes (MLDNE) darin, Pakete gemäß vordefinierten Routing-Protokollen über eine homogene Data-Link-Layer wie z.B. gemäß dem IEEE 802.3 Standard zu leiten, der auch als Ethernet bekannt ist. Es können auch andere Routing-Protokolle verwendet werden.
Die verteilte MLDNE-Struktur kann so konfiguriert werden, dass Meldungsverkehr gemäß einer Reihe bekannter oder zukünftiger Routing-Algorithmen konfiguriert werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das MLDNE so konfiguriert, dass es Meldungsverkehr mit dem Internet-Protokollsatz handhabt, spezifischer mit dem Transmission Control Protocol (TCP) und dem Internet Protocol (IP) über den Ethernet LAN-Standard und die MAC- (Medium Access Control) Data-Link-Layer. Das TCP wird hier auch als Layer-4-Protokoll bezeichnet, während das IP wiederholt Layer-3-Protokoll genannt wird.
In einer Ausgestaltung des MLDNE ist ein Netzwerkelement so konfiguriert, dass Paket-Routing-Funktionen auf verteilte Weise implementiert werden, d.h. verschiedene Teile einer Funktion werden von verschiedenen Subsystemen im MLDNE durchgeführt, während das Endergebnis der Funktionen für die externen Knoten und Endstationen transparent bleibt. Aus der nachfolgenden Erörterung und dem Diagramm in 1 wird deutlich werden, dass das MLDNE eine skalierbare Architektur hat, so dass der Designer auf vorhersehbare Weise die Zahl der externen Verbindungen durch Hinzufügen zusätzlicher Subsysteme erhöhen kann, damit die Flexibilität beim Definieren des MLDNE als alleinstehender Router erhöht werden kann.
Wie in 1 in Blockdiagrammform illustriert, enthält das MLDNE 101 eine Reihe von Subsystemen 110, die mit einer Reihe von internen Verbindungen 141 zu einer größeren Vermittlungsstelle völlig vermascht und miteinander verbunden sind. Wenigstens eine interne Verbindung koppelt beliebige zwei Subsysteme miteinander. Jedes Subsystem 110 beinhaltet ein Vermittlungsstellenelement 100, das mit einer Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank 140 gekoppelt ist, die ebenfalls als Weiterleitungsdatenbank bezeichnet wird. Die Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank kann einen Weiterleitungsspeicher 113 und einen zugehörigen Speicher 114 beinhalten. Der Weiterleitungsspeicher (oder die Datenbank) 113 speichert eine Adresstabelle, die zum Abgleichen mit den Headern von empfangenen Paketen verwendet wird. Der zugehörige Speicher (oder die Datenbank) speichert Daten in Verbindung mit jedem Eintrag in dem Weiterleitungsspeicher, der zum Identifizieren von Weiterleitungsattributen zum Weiterleiten der Pakete durch das MLDNE verwendet wird. Eine Reihe von externen Ports (nicht dargestellt) mit Ein- und Ausgabefähigkeit dienen als Schnittstellen zu den externen Verbindungen 117. In einer Ausgestaltung unterstützt jedes Subsystem mehrere Gigabit-Ethernet-Ports, Fast-Ethernet-Ports und Ethernet-Ports. Interne Ports (nicht dargestellt), ebenfalls mit Ein- und Ausgabefähigkeit in jedem Subsystem, koppeln die internen Verbindungen 141. Mit Hilfe der internen Verbindungen kann das MLDNE mehrere Vermittlungsstellenelemente zu einer Multigigabit-Vermittlungsstelle zusammenschalten.
Das MLDNE 101 beinhaltet ferner ein Zentralverarbeitungssystem (CPS) 160, das mit dem individuellen Subsystem 110 durch einen Kommunikationsbus 151 wie z.B. den PCI (Peripheral Components Interconnect) gekoppelt ist. Das CPS 160 beinhaltet eine Zentraleinheit (CPU) 161, die mit einem zentralen Speicher 163 gekoppelt ist. Der zentrale Speicher 163 beinhaltet eine Kopie der Einträge, die in den einzelnen Weiterleitungsspeichern 113 der verschiedenen Subsysteme enthalten sind. Das CPS hat eine direkte Steuer- und Kommunikationsschnittstelle mit jedem Subsystem 110 und stellt ein gewisses Maß an zentralisierter Kommunikation und Steuerung zwischen Vermittlungsstellenelementen bereit.
EIN BEISPIELHAFTES VERMITTLUNGSSTELLENELEMENT
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das eine beispielhafte Architektur des Vermittlungsstellenelementes von 1 illustriert. Das dargestellte Vermittlungsstellenelement 100 beinhaltet eine Zentraleinheits- (CPU) Schnittstelle 215, einen Vermittlungsstellenstrukturblock 210, eine Netzwerkschnittstelle 205, eine Kaskadenschnittstelle 225 und einen Gemeinschaftsspeichermanager 220.
Ethernet-Pakete können das Netzwerkvermittlungsstellenelement 100 durch eine beliebige der drei Schnittstellen 205, 215 oder 225 betreten oder verlassen. Kurz ausgedrückt, die Netzwerkschnittstelle 205 arbeitet gemäß einem entsprechenden Ethernet-Protokoll zum Empfangen von Ethernet-Paketen von einem Netzwerk (nicht dargestellt) und zum Übertragen von Ethernet-Paketen auf das Netzwerk über einen oder mehrere externe Ports (nicht dargestellt). Eine optionale Kaskadenschnittstelle 225 kann ein oder mehrere interne Verbindungen (nicht dargestellt) zum Zusammenschalten von Vermittlungsstellenelementen zu größeren Vermittlungsstellen beinhalten. So kann beispielsweise jedes Vermittlungsstellenelement 100 mit anderen Vermittlungsstellenelementen in einer Full-Mesh-Topologie zusammengeschaltet werden, um wie oben beschrieben eine Multilayer-Vermittlungsstelle zu bilden. Alternativ kann eine Vermittlungsstelle ein einzelnes Vermittlungsstellenelement 100 mit oder ohne die Kaskadenschnittstelle 225 umfassen.
Die CPU 161 kann Befehle oder Pakete über die CPU-Schnittstelle 215 zum Netzwerkvermittlungsstellenelement 100 übertragen. Auf diese Weise können ein oder mehrere auf der CPU 161 laufende Software-Prozesse Einträge in einer externen Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank 140 verwalten, wie z.B. Hinzufügen neuer Einträge und Invalidieren unerwünschter Einträge. In alternativen Ausgestaltungen kann die CPU 161 jedoch mit Direktzugriff zur Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank 140 ausgestattet werden. In jedem Fall ähnelt der CPU-Port der CPU-Schmittstelle 215, für die Zwecke der Paketweiterleitung, einem generischen Eingangsport in das Vermittlungsstellenelement 100 und kann so behandelt werden, als handle es sich einfach um einen weiteren externen Netzwerkschnittstellenport. Da jedoch der Zugriff auf den CPU-Port über einen Bus wie z.B. einen PCI- (Peripheral Components Interconnect) Bus erfolgt, benötigt der CPU-Port keine MAC- (Media Access Control) Funktionalität.
Zurück zur Netzwerkschnittstelle 205, die beiden Hauptaufgaben der Eingangspaketverarbeitung und der Ausgangspaketverarbeitung werden nachfolgend kurz beschrieben. Die Eingangspaketverarbeitung kann von einem oder mehreren Eingangsports der Netzwerkschnittstelle 205 durchgeführt werden. Die Eingangspaketverarbeitung beinhaltet Folgendes: (1) Empfangen und Verifizieren von eingehenden Ethernet-Paketen, (2) ggf. Modifizieren von Paket-Headern, (3) Anfordern von Pufferzeigern vom Gemeinschaftsspeichermanager 220 zum Speichern von eingehenden Paketen, (4) Anfordern von Weiterleitungsentscheidungen vom Vermittlungsstellenstrukturblock 210, (5) Übertragen der Eingangspaketdaten zu dem Gemeinschaftsspeichermanager 220 zum vorübergehenden Speichern in einem externen Gemeinschaftsspeicher 230, und (5) nach dem Empfang einer Weiterleitungsentscheidung, Weiterleiten des/der Pufferzeiger(s) zu dem/den in der Weiterleitungsentscheidung angegebenen Ausgangsport(s). Die Ausgangspaketverarbeitung kann von einem oder mehreren Ausgangsports der Netzwerkschnittstelle 205 durchgeführt werden. Die Ausgangsverarbeitung beinhaltet die Anforderung von Paketdaten vom Gemeinschaftsspeichermanager 220, die Übertragung von Paketen auf das Netzwerk und das Anfordern der Zuweisungsaufhebung von Puffern nach dem Übertragen von Paketen.
Die Netzwerkschnittstelle 205, die CPU-Schnittstelle 215 und die Kaskadenschnittstelle 225 sind mit dem Gemeinschaftsspeichermanager 220 und dem Vermittlungsstellenstrukturblock 210 gekoppelt. Kritische Funktionen wie Paketweiterleitung und Paketpufferung sind vorzugsweise wie in 2 gezeigt zentralisiert. Der Gemeinschaftsspeichermanager 220 bietet eine effiziente zentralisierte Schnittstelle zum externen Gemeinschaftsspeicher 230 zum Puffern von eingehenden Paketen. Der Vermittlungsstellenstrukturblock 210 beinhaltet eine Suchmaschine sowie Lernlogik zum Durchsuchen und Verwalten der Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank 140 mit Hilfe der CPU 161.
Der zentralisierte Vermittlungsstellenstrukturblock 210 beinhaltet eine Suchmaschine, die Zugang zur Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank 140 für die Schnittstellen 205, 215 und 225 bereitstellt. Paket-Header-Abgleich, Lernen auf Layer-2-Basis, Layer-2- und Layer-3-Paketweiterleitung, Filterung und Alterung sind Beispiele für Funktionen, die der Vermittlungsstellenstrukturblock 210 ausführen kann. Jeder Eingangsport ist mit dem Vermittlungsstellenstrukturblock 210 zum Empfangen von Weiterleitungsentscheidungen für empfangene Pakete gekoppelt. Die Weiterleitungsentscheidung gibt den/die Abgangsport(s) (z.B. den externen Netzwerkport oder den internen Kaskadenport) an, auf dem/denen das entsprechende Paket übertragen werden soll. Zusätzliche Informationen können ebenfalls in der Weiterleitungsentscheidung enthalten sein, um Hardware-Routing wie z.B. eine neue MAC-Zieladresse (DA) für den MAC-DA-Austausch zu unterstützen. Ferner kann auch eine Prioritätsanzeige in der Weiterleitungsentscheidung enthalten sein, um eine Einordnung von Paketverkehr in eine Prioritätsrangfolge durch das Vermittlungsstellenelement 100 zu erleichtern.
In der derzeitigen Ausgestaltung werden Ethernet-Pakete vom Gemeinschaftsspeichermanager 220 zentral gepuffert und verwaltet. Der Gemeinschaftsspeichermanager 220 dient als Schnittstelle zu jedem Eingangsport und Ausgangsport und führt jeweils dynamische Zuweisung und Zuweisungsaufhebung von Speicherkapazität für sie durch. Während der Eingangspaketverarbeitung werden ein oder mehrere Puffer im externen Gemeinschaftsspeicher 230 zugewiesen und ein eingehendes Paket wird vom Gemeinschaftsspeichermanager 220 beispielsweise als Reaktion auf von der Netzwerkschnittstelle 205 empfangene Befehle gespeichert. Danach ruft der Gemeinschaftsspeichermanager 220 während der Ausgangspaketverarbeitung das Paket aus dem externen Gemeinschaftsspeicher 230 ab und hebt die Zuweisung von Puffern auf, die nicht mehr gebraucht werden. Um zu gewährleisten, dass Puffer erst dann freigegeben werden, wenn alle Ausgangsports die Übertragung der darin gespeicherten Daten abgeschlossen haben, verfolgt der Gemeinschaftsspeichermanager 220 vorzugsweise auch die Eigentümerschaft der Puffer.
Nachdem nunmehr die Architektur des Vermittlungsstellenelementes 100 auf allgemeiner Ebene beschrieben wurde, folgt eine ausführlichere Beschreibung der individuellen Komponenten mit Bezug auf 3.
NETZWERK- UND KASKADENSCHNITTSTELLEN
Das Vermittlungsstellenelement der vorliegenden Erfindung ermöglicht Routing und Weiterleitung von Ethernet-, Fast-Ethernet- und Gigabit-Ethernet-Paketen mit Leitungsgeschwindigkeit zwischen den drei Schnittstellen 215, 205 und 225. Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung beinhaltet jeder Port der Netzwerkschnittstelle 205 und der Kaskadenschnittstelle einen Eingangspaketprozess (IPP), einen Ausgangspaketprozess (OPP) und einen Media Access Controller (MAC).
Die IPPs sind in Kommunikation mit der Vermittlungsstellenstruktur 210, dem Gemeinschaftsspeichermanager 220 und den OPPs gekoppelt. Die IPPs fordern Weiterleitungsentscheidungen von der Vermittlungsstellenstruktur 210 für empfangene Pakete an und speichern die Paketdaten vorübergehend im Gemeinschaftsspeicher 230, bis eine Weiterleitungsentscheidung zurückgegeben wird. Nach dem Empfang einer Weiterleitungsentscheidung leiten die IPPs das entsprechende Paket ggf. zu den entsprechenden OPPs weiter.
Gemäß einer Ausgestaltung werden empfangene Paket-Header von den IPPs wie im US-Patent Nr. 6128 666 (äquivalent mit EP 98931582.5 ) mit dem Titel „Mechanism for Packet Field Replacement in a Multi-Layered Switched Network Element", das am 30. Juni 1997 unter der Attorney-Docket-Nr. 082225.P2376 eingereicht wurde, offenbart modifiziert, das hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Die OPPs sind in Kommunikation mit dem Gemeinschaftsspeichermanager 220 gekoppelt. Wenn ein Paket zur Übertragung bereit ist, dann rufen die OPPs die Paketdaten vom Gemeinschaftsspeicher 230 über den Gemeinschaftsspeichermanager 220 ab und übertragen die Paketdaten auf das angeschlossene Netz.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die dynamische Ausgangswarteschlangenbildung in den OPPs wie im US-Patent Nr. 6044418 (äquivalent mit EP 98931656.7 ) mit dem Titel „Method and Apparatus for Dynamic Queue Sizing", das am 30. Juni 1997 unter der Attorney-Docket-Nr. 082225.P2377 eingereicht wurde, offenbart, das hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind Paket-Routing und Paketfeldaustausch wie im US-Patent Nr. 6014380 (äquivalent mit EP 98931574.1 ) mit dem Titel „Mechanism for Packet Field Replacement in a Distributed Multi-Layer Network Element", das am 30. Juni 1997 unter der Attorney-Docket-Nr. 082225.P2583 eingereicht wurde, offenbart, das hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
VERMITTLUNGSSTELLENSTRUKTUR
Die Vermittlungsstellenstruktur 210 bietet zentralisierten Zugang zur Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank 140 für die Eingangsports. Stark Pipelinestrukturierte Logik innerhalb der Vermittlungsstellenstruktur 210 ermöglicht den Empfang und die Verarbeitung von Paket-Headern von mehreren Eingangsports gleichzeitig. Zentralisierung und Pipelining reduzieren vorteilhafterweise Overhead für die Hardware-Implementation. So erlaubt es beispielsweise eine N-Stufen-Paket-Header-Verarbeitungspipeline, dass N Paket-Header von verschiedenen Eingangsports in einem einzelnen Block verarbeitet werden, anstatt N individuelle Paket-Header-Verarbeitungseinheiten bereitstellen zu müssen.
Gemäß einer Ausgestaltung wird die Vermittlungsstellenstruktur 210 wie im US-Patent Nr. 5938736 (äquivalent mit EP 98932909.9 ) mit dem Titel „Search Engine Architecture for a High Performance Multi-Layer Switch Element" offenbart, das am 30.
Juni 1997 unter der Attorney-Docket-Nr. 082225.P2361 eingereicht wurde, und wie im US-Patent Nr. 5909686 (äquivalent mit EP 98935487.3 ) mit dem Titel „Hardware-Assisted Central Processing Unit Access to a Forwarding Database" offenbart implementiert, das am 30. Juni 1997 unter der Attorney-Docket-Nr. 082225.P2559 eingereicht wurde, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
CPU-SCHNITTSTELLE
Die CPU-Schnittstelle 215 der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen einzelnen CPU-Port mit einer Busschnittstelle (BIF) 340, die mit einem Host-Transmit-Prozess (HTP) 350 und einem Host-Receive-Prozess (HRP) 360 gekoppelt ist. Die BIF 340 implementiert ein Busschnittstellenprotokoll zum Übertragen von Daten zwischen der CPU 161 und dem Vermittlungsstellenelement 100. In dieser Hinsicht hat sie ähnliche Verantwortlichkeiten wie die MACs in den Netzwerkschnittstellenports. In einer Ausgestaltung beinhaltet die BIF 340 einen PCI-Protokollblock zum Unterstützen von PCI-DMAs (Direct Memory Accesses) zu und von dem CPU-Speicher.
Architektonisch ist der CPU-Port so aufgebaut, dass er die Netzwerkschnittstellenports und Kaskadenschnittstellenports reflektiert. Die BIF 340 entspricht funktionell einem MAC-Netzwerkschnittstellenport. So sind beispielsweise sowohl die BIF 340 als auch die MACs dafür verantwortlich, ein bestimmtes Protokoll (z.B. jeweils PCI und Ethernet) für die Kommunikation über ein physikalisches Medium mit Bauelementen außerhalb des Vermittlungsstellenelementes 100 zu handhaben. Ebenso entspricht der HTP 350 einem IPP eines Netzwerkschnittstellenports. Sowohl der HTP 350 als auch das IPP sind für die Pufferung von eingehenden Paketen, die Anforderung von Weiterleitungsentscheidungen von der Vermittlungsstellenstruktur 210 und die Übertragung von eingehenden Paketen zu (einem) geeigneten Ausgangsports) verantwortlich. Schließlich entspricht der HRP 360 einem OPP eines Netzwerkschnittstellenports. Sowohl der HRP 360 als auch das OPP sind für das Abrufen abgehender Pakete vom Gemeinschaftsspeicher 230, für das Übertragen von abgehenden Paketen und die Avisierung des Gemeinschaftsspeichermanagers 220 verantwortlich, wenn Paketpufferzeiger freigegeben werden können. Diese neuartige CPU-Schnittstellenarchitektur lässt es zu, dass der CPU-Port von den anderen Vermittlungsstellenelementkomponenten so behandelt wird, als handle es sich einfach um einen anderen Netzwerkschnittstellenport.
Ein weiteres Merkmal der CPU-Schnittstelle 215 ist die Verfügbarkeit von zwei Weiterleitungsbetriebsarten für von der CPU stammende Pakete. In einer Ausgestaltung ist die CPU-Schnittstelle 215 so konfiguriert, dass sie in einer von zwei Weiterleitungsbetriebsarten mit Bezug auf ein bestimmtes Paket auf der Basis der von der CPU bereitgestellten Paketsteuerinformationen arbeitet. In der ersten Betriebsart, dem Vermittlungsstellenmodus, fordert die CPU-Schnittstelle 215 Weiterleitungsentscheidungen von der Vermittlungsstellenstruktur 210 an, und in der zweiten Betriebsart, dem gerichteten Modus, wird der Vermittlungsstellenstruktur-Header-Abgleich umgangen, so dass das Paket direkt zu einem oder mehreren vorgegebenen Ports übertragen werden kann.
Da die Vermittlungsstellenstruktur 210 und der Gemeinschaftsspeichermanager 220 mit der CPU-Schnittstelle 215 im Allgemeinen so interagieren, als handle es sich um eine andere Netzwerkschnittstelle, ist der Vermittlungsstellenmodus für die von der CPU stammenden Pakete parallel zu der Paketweiterleitung, die an der Netzwerkschnittstelle 205 und der Kaskadenschnittstelle 225 stattfindet. Man wird verstehen, dass das innovative Design und die Behandlung der CPU-Schnittstelle 215 eine effiziente Implementation des neuartigen Vermittlungsstellenmodus für von der CPU stammende Pakete ergeben.
Nun mit Bezug auf den gerichteten Modus, die CPU-Schnittstelle 215 leitet von der CPU stammende Pakete auf der Basis von Steuerinformationen weiter, die die von der CPU stammenden Pakete begleiten. Steuerinformationen können Informationen über das Paket beinhalten, um die Paketverarbeitung durch das Vermittlungsstellenelement 100 zu erleichtern. So kann beispielsweise in einer Ausgestaltung ein Gerichteter-Modus-Flag in den Steuerinformationen gesetzt werden, um anzuzeigen, dass das Paket zu einem oder mehreren vorgegebenen Ausgangsports anstatt mit Bezug auf eine Weiterleitungsentscheidung von der Vermittlungsstellenstruktur 210 übertragen werden soll. In diesem Fall werden der typische Paket-Header-Abgleich und die Weiterleitungsdatenbanksuche umgangen, und das Paket wird zu dem/den vorgegebenen Ausgangsport(s) übertragen. Es ist klar, dass auch andere Flags und Steuerinformationen in die Steuerinformationen eingebaut werden können.
GEMEINSCHAFTSSPEICHERMANAGER
Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung hat der Gemeinschaftsspeichermanager 220 eine gepufferte Architektur, die einen gemeinsamen Paketspeicherpool und ein dynamisches Pufferzuweisungsschema nutzt. Frühere Eingangsportpufferungs- und Ausgangspufferungs-Paketpufferungsschemata haben typischerweise einen statischen Speicherteil in Verbindung mit jedem Port, der zu einer ineffizienten Speicherzuweisung und Pufferung führt, die sich nicht auf die tatsächliche Verkehrsmenge durch einen bestimmten Port bezieht. Im Gegensatz dazu ist das von der vorliegenden Erfindung ermöglichte Speichermanagement so ausgelegt, dass eine effiziente Zuweisung von Pro-Port-Pufferung erzielt wird, die zur Verkehrsmenge durch einen bestimmten Port proportional ist.
Der Gemeinschaftsspeichermanager 220 stellt eine effiziente zentralisierte Schnittstelle zum Gemeinschaftsspeicher 230 zum Puffern von eingehenden Paketen bereit. Der Gemeinschaftsspeicher 230 ist ein Pool von Puffern, die für eine vorübergehende Speicherung von Paketdaten auf ihrem Weg von einer eingehenden Schnittstelle (z.B. IPP 310-314 oder HTP 350) zu einer oder mehreren abgehenden Schnittstellen (z.B. OPP 315-319 oder HTP 360) verwendet werden. Im Wesentlichen dient der Gemeinschaftsspeicher als Elastizitätspuffer zum Anpassen von Eingangs- und Abgangsbandbreitenanforderungen.
Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung beinhaltet der Gemeinschaftsspeichermanager 220 einen Puffermanager 325. Der Puffermanager 325 erzeugt ein Maß an Indirektion, das von den Ein- und Ausgangsports durch Einreihen von Paketzeigern anstatt der Paketdaten selbst in eine Warteschlange genutzt wird. Somit passt die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Pufferung nicht in die früheren Pufferungskategorien wie Eingangspaketpufferung oder Ausgangspaketpufferung. Stattdessen lässt sich die hierin beschriebene Pufferung am besten als Gemeinschaftsspeicherpufferung mit Ausgangswarteschlangenbildung beschreiben. Da Zeiger an den Ports in eine Warteschlange eingereiht werden, wird das Switching gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise auf die Übertragung eines Paketzeigers zwischen einem Eingangsport zu einer spezifischen Warteschlange von einem oder mehreren Ausgangsports reduziert.
Jeder Puffer im Gemeinschaftsspeicher 230 kann sich zu verschiedenen Zeitpunkten im Besitz von einem oder mehreren verschiedenen Ports befinden. So können sich beispielsweise Kopien eines Multicast-Paket-Pufferzeigers in mehreren Ausgangsport-Warteschlangen befinden. In der veranschaulichten Ausgestaltung beinhaltet der Gemeinschaftsspeichermanager 220 auch einen Zeiger-Arbeitsspeicher (PRAM) 320, der mit dem Puffermanager 325 gekoppelt ist. Der Zeiger-RAM 320 ist eine chipinterne Zeigertabelle, die Gebrauchszahlen für Seiten (Puffer) des Gemeinschaftsspeichers 230 speichert. Auf diese Weise kennt der Puffermanager 325 die Zahl der Pufferbesitzer zu einem bestimmten Zeitpunkt. Dies erlaubt es dem Puffermanager 325, eine dynamische Zuweisungsaufhebung von Puffern nach der Freigabe durch den letzten Ausgangsport durchzuführen.
Der Pufferspeicher-Controller 330 stellt eine zentralisierte Schnittstelle zu den Ein- und Ausgangsports jeweils zum Speichern und Abrufen von Paketdaten zu/von dem Gemeinschaftsspeicher 230 bereit. Gemäß einer Ausgestaltung wird der Pufferspeicher-Controller 330 wie im US-Patent Nr. 6119196 (äquivalent mit EP 98931494.3 ) mit dem Titel „Method and Apparatus for Arbitrating Access to a Shared Memory by Network Ports Operating at Different Data Rates" offenbart, das am 30. Juni 1997 unter der Attorney-Docket-Nr. 082225.P2501 eingereicht wurde, und wie im US-Patent Nr. 6052738 (äquivalent mit EP 98934172.2 ) unter dem Titel „Method and Apparatus in a Packet Routing Switch for Controlling Access at Different Data Rates to a Shared Memory" offenbart implementiert, das am 30. Juni 1997 unter der Attorney-Docket-Nr. 082225.P2367 eingereicht wurde, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Somit wurde eine gepufferte Architektur beschrieben, die eine vorübergehende Speicherung von empfangenen Paketen in einem gemeinsamen Paketspeicherpool bereitstellt und eine effiziente Zuweisung von Pro-Port-Pufferung ermöglicht, die für die Verkehrsmenge durch einen bestimmten Port proportional ist.

Claims

Netzgerätebaustein für eine Vermittlungsstelle, der Folgendes umfasst: eine Netzwerkschnittstelle (205) mit einer Mehrzahl von Ports zum Senden und Empfangen von Paketen über ein Netzwerk; einen Paketpufferspeicher (230), der mit jedem Port der Netzwerkschnittstelle gekoppelt ist und als elastischer Puffer für eine Adaption zwischen eingehenden und abgehenden Bandbreitenanforderungen dient; eine Vermittlungsstellenstruktur (210), die mit der Netzwerkschnittstelle 10 gekoppelt ist, um eine Weiterleitungsentscheidung in Bezug auf ein empfangenes Paket zu fällen, wobei die Weiterleitungsentscheidung eine Liste von Ports beinhaltet, auf denen das empfangene Paket weitergeleitet werden soll; und eine Zentraleinheits- (CPU) Schnittstelle (215), die mit der Vermittlungsstellenstruktur gekoppelt ist, wobei die CPU-Schnittstelle (215) zum Empfangen von Befehlen, die von einer externen CPU (161) an die Vermittlungsstellenstruktur (210) ausgegeben wurden, sowie zum Empfangen von Paketen von dieser CPU konfiguriert ist, die durch die Netzwerkschnittstelle (205) weitergeleitet werden sollen.
Netzwerkgerätebaustein nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kaskadenschnittstelle (225) zum Koppeln des Netzwerkgerätebausteins mit einem oder mehreren anderen Netzwerkgerätebausteinen zum Bilden einer größeren Vermittlungseinrichtung.
Vermittlungsstellenelement, das Folgendes umfasst: eine Vermittlungsstellenstruktur (210), die zum Erzeugen von Weiterleitungsentscheidungen für empfangene Pakete konfiguriert ist; eine Mehrzahl von Schnittstellen zum Empfangen und Senden von Paketen, wobei die Mehrzahl von Schnittstellen mit der Vermittlungsstellenstruktur (210) zum Anfordern und Empfangen der Weiterleitungsentscheidungen gekoppelt ist, wobei die Mehrzahl von Schnittstellen eine Netzwerkschnittstelle (205) aufweist, die eine Mehrzahl von externen Ports für die Kommunikation mit Geräten auf einem Netzwerk bereitstellt; eine Kaskadenschnittstelle (225), die wenigstens zwei interne Links für eine Verbindung mit einem oder mehreren anderen Vermittlungsstellenelementen in einer Full-Mesh-Topologie bereitstellt; eine Zentraleinheits- (CPU) Schnittstelle (215) zum Übertragen von Paketen und wobei die CPU-Schnittstelle (215) zum Empfangen von Befehlen, die von der externen CPU (161) an die Vermittlungsstellenstruktur (210) ausgegeben wurden, und zum Empfangen von Paketen von der CPU (161) konfiguriert ist, die durch die Netzwerkschnittstelle weitergeleitet werden sollen; und einen Gemeinschaftsspeichermanager (220), der mit der Mehrzahl von Schnittstellen gekoppelt ist, um Puffer in einem Gemeinschaftspufferspeicher (230) für die Mehrzahl von Schnittstellen dynamisch zuzuweisen und ihre Zuweisung aufzuheben und den Status von Puffern in dem Gemeinschaftspufferspeicher (230) zu verfolgen.
Verfahren zum Weiterleiten eines Pakets auf ein Netzwerk von Einrichtungen/Geräten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines Paketes zum Senden auf das Netzwerk von Einrichtungen/Geräten durch eine Zentraleinheit (161) einer Vermittlungsstelle; Empfangen des Paketes auf einer CPU-Schnittstelle (215) des Vermittlungsstellenelementes durch ein Vermittlungsstellenelement der Vermittlungsstelle; wobei die CPU-Schnittstelle zum Ausgeben von Befehlen an die Vermittlungsstellenstruktur als Reaktion auf die CPU der Vermittlungsstelle und zum Weiterleiten von Paketen konfiguriert ist, die von der CPU der Vermittlungsstelle empfangen wurden; und wobei dann, wenn das Paket mit einem ersten Weiterleitungsmodus assoziiert ist, die CPU-Schnittstelle eine Weiterleitungsentscheidung für das Paket von einer Vermittlungsstellenstruktur des Vermittlungsstellenelementes anfordert, wobei die CPU-Schnittstelle die Weiterleitungsentscheidung von der Vermittlungsstellenstruktur empfängt; Weiterleiten des Paketes zu den ein oder mehreren Ports des durch die Schnittstelle, wobei die ein oder mehreren Ports das Paket zu dem Netzwerk von Einrichtungen/Geräten sendet/senden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Paket Steuerinformationen beinhaltet, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln, auf der Basis der Steuerinformationen, durch die CPU-Schnittstelle, dass das Paket mit einem zweiten Weiterleitungsmodus assoziiert ist; und Weiterleiten des Paketes durch die CPU-Schnittstelle zu einem oder mehreren Ports des durch die Steuerinformationen angezeigten Vermittlungsschaltelementes.
Netzwerkgerätebaustein für eine Vermittlungsstelle, der Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Ports zum Empfangen und Senden von Paketen über ein Netzwerksegment; einen Gemeinschaftsspeichermanager (220), der mit jedem aus der Mehrzahl von Ports gekoppelt ist, wobei der Gemeinschaftsspeichermanager zum dynamischen Zuweisen von Puffern von einem Gemeinschaftsspeicher (230) für eine vorübergehende Speicherung von eingehenden Paketen konfiguriert ist, wobei der Gemeinschaftsspeichermanager ferner zum Freigeben von Puffern konfiguriert ist, die mit einem bestimmten Paket assoziiert sind, wenn alle Ports, zu denen das Paket weitergeleitet wurde, das Senden des Paketes abgeschlossen haben; eine Vermittlungsstellenstruktur (210), die mit jedem aus der Mehrzahl von Ports gekoppelt ist, um eine zentralisierte Schnittstelle zu einer Weiterleitungs- und Filterungsdatenbank (140) bereitzustellen, die mit der Vermittlungsstellenstruktur assoziiert ist; eine Kaskadenschnittstelle (225), die wenigstens zwei interne Ports zum Verbinden des Netzwerkgerätebausteins mit einem oder mehreren weiteren und eine Zentraleinheits- (CPU) Schnittstelle (215), die mit der Vermittlungsstellenstruktur gekoppelt ist, wobei die CPU-Schnittstelle (a) zum Ausgeben von Befehlen zu der Vermittlungsstellenstruktur als Reaktion auf eine externe CPU (161) auf der Basis von Weiterleitungsentscheidungen, die von der Vermittlungsstellenstruktur in einem ersten Weiterleitungsmodus gegeben wurden, und (b) zum Weiterleiten von Paketen mit assoziierten Steuerinformationen, die von der externen CPU empfangen wurden, zu einem oder mehreren aus der Mehrzahl von Ports gemäß Anzeige in den Steuerinformationen in einem zweiten Weiterleitungsmodus konfiguriert ist.