CN100525240C

CN100525240C - 数据分组通信设备

Info

Publication number: CN100525240C
Application number: CNB2004100025128A
Authority: CN
Inventors: 森胁纪彦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: CN1533102A; US20040184453A1; US7764672B2; JP2004289223A; JP4157403B2

Abstract

公开一种数据分组通信设备，它能够灵活容易地增加功能而不中止服务。连接有开关元件(SWE)，接口元件(IFE)以及控制器(CTRL)。函数处理机(FP)能够按照必要的功能和数目连接到SWE。在IFE中，判断哪种功能性处理为输入数据分组所需要，并且通过哪些输出IFE，该传递执行到外部，当数据分组基于判断结果在数据分组装置内发送时，该发送信息将要给予数据分组。

Description

数据分组通信设备

技术领域

本发明涉及一种数据分组通信设备，它能够容易地增加一种所需求的功能并且在增加该功能的基础上，能够最小化暂停服务的时间周期。

背景技术

近年来，主要以国际互联网络使用为基础的数据通信业务量迅猛增长。在国际互联网络之上，准备提供高质量的非常可靠的服务，例如通常使用专用路线执行的业务处理。为了处理这些，不仅需要满足传输路径的倾向，而且需要大容量、高速的并且高可靠性的分组数据通信装置。进一步，为了将来快速应付新路由协议或者新业务，或者为了使简单地增加一种必须的功能成为可能，该分组数据通信装置要求增加功能的灵活性。

例如，路由器装置作为一种分组数据通信装置执行3层处理。特别地，许多高性能的路由器装置能够高性能地利用硬件进行路径选择和发送。硬件路由器的结构在例如非专利文献1中公开了。

图12显示非专利文献1中公开的硬件路由器的略图。多个路径选择处理器801通过纵横式交换器800彼此连接，其中每个路径选择处理器801都具有的一个网络接口811。每个路径选择处理器801包括：一个发送控制器812；一个程序处理器813；一个路径选择表814；以及一个数据分组缓存器815。来自网络接口811的一个输入数据分组的报文头部由发送控制器812抽出，并由路径选择处理器813中的硬件检索路径。在路径选择表814里，相应于一个目的IP地址、面向可靠性滤波器信息以及QoS(服务质量)信息的输出目标信息被预先存储。已经完成搜索处理的IP分组被输入到数据分组缓存器815，并且在执行了其它路径选择处理器801之间的输出判优之后，该IP分组通过纵横式交换器800被转发到一个希望的输出端口。路径选择管理器802处理路由协议，该路由协议发送路由选择信息给连接到其上的其它路由器并从连接到其上的其它路由器接收路由选择信息，以便确定每个IP分组的发送路径。如此确定的发送路径被反映给路径选择处理器801内的路径选择表814。如上所述，如此构成使得程序处理器和数据分组缓存器是独立的。

硬件路由器结构的另一实例在专利文献1中公开。

图13显示该专利文献1中公开的硬件路由器的略图。一个通过输入端口901的输入IP分组通过输入转换器902被保存在缓冲存储器903中。在输入转换器902中，按键信息904、诸如IP分组中的一个目的IP地址被读出和转发到控制器905中。在控制器905里，在执行了对每个数据分组的目的搜索过程之后，该结果(结果906)被传输到一个输出转换器907。在输出转换器907中，保存在缓冲存储器903中的IP分组按照结果906在输出端口908上读出。如上所述，如此构成使得路径选择处理器和数据分组缓存器是集中的。

此外，在专利文献2中，公开一个硬件路由器，其中标记分组和IP分组由输入线路接口判断，并且IP报头被传输到一个发送引擎以按照裁判结果而处理。然而，并没有考虑该处理的可缩放性(scalability)或可扩展性。

[非专利文献1]

Itaru Mimura以及其它两个人所写的，＂Terabit Note for Next-generation IP Networks＂，2000年12月载于HITACHI REVIEW，2003年1月30日在线检索自互联网，<URL：http://global.hitachi.com/Sp/TJ-e/2000/revdec00/pdf/r4-1 03.pdf>

[专利文献1]美国专利No.5905725

[专利文献2]日本专利申请公开No.64542/2002

就处理能力而言，非专利文献1中所示的转换器的可缩放性相对较高，因为路径选择功能和发送功能是分离的。然而，在非专利文献1中所示的结构中，发送控制器和路径选择控制器紧密耦合并且安装在同一路径选择处理器上。当人们认为这些是利用硬件实现时，为了迅速应付新路由协议或者新业务，全部硬件需要更改。换句话说，该结构不适合于便利地增加新功能。

同样地，专利文献1中公开的转换器具有良好的缓冲存储器使用效率，因为路径选择功能和发送功能被集中，并且具有装置规模可以被缩小的特点。然而，很难按比例增大这些结构，因为路径选择功能和发送功能的处理容易变成该系统的一个瓶颈。因此该结构就性能可缩放性而言较差。路径选择功能和发送功能在专利文献2的系统里是分离的，并且例如，为了应付新协议，需要重建路径选择硬件。因此它不具有增加功能的灵活性。此外，该系统不具有可以按照需要增加任何应用层服务的结构。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能灵活地增加功能的数据分组通信设备。特别地，只具有一个简单的数据分组发送功能的最小子设备结构的数据分组通信设备作为一个基础模型被提供。同样地，为了实现可缩放性和可升级性，本发明的另一目的是提供一种能够增加功能的数据分组通信设备，例如根据需要向基础模型增加应用层处理和功能性的服务。更具体地说，本发明的另一目的是提供一种数据分组通信设备，其中当提供多个功能性的服务时，输入的数据分组能有选择地使用一个或者多个这些功能性的服务。进一步，本发明的另一目的是提供一种数据分组通信设备，具有性能可伸缩性以便按照同一功能的性能要求，容易地增强和升级性能而不必中止服务。

为了解决上述问题，本发明提供：多个线路接口，能够进行数据分组的接收和发送中的至少一个；多个端口，它们连接到多个线路接口，并且可以按需要安装至少一个功能性的处理器，该处理器用于对由多个线路接口中的任何一个接收到的输入数据分组执行功能性处理；一个功能项判断单元，用于判断输入数据分组需要的功能项；一个发送信息发生器，用于按照由功能项判断单元通过判断而获得的功能项，为输入数据分组确定一个发送端口，并将发送信息赋予输入数据分组，所述发送信息是用于指定发送端口的信息；以及一个发送路径切换单元，用于当基于发送信息在多个端口之间发送时，切换发送路径。

本发明显示出以下效果：

(1)当构成一个数据分组通信设备时，有可能提供一个具有这种功能可缩放性的数据分组通信设备以便能够增加功能，例如应用层处理和功能性的服务给该基础模型作为一个只具有一个简单发送功能的数据分组通信设备的功能模块，举例来说，层2或者层3作为一个基础模型。

(2)有可能提供一个具有这种功能可缩放性的数据分组通信设备以便能够增加功能，例如增加应用层处理和功能性的服务给该基础模型作为一个只具有一个简单发送功能的数据分组通信设备的功能模块，举例来说，层2或者层3作为一个基础模型，其中当提供多个功能性的服务时，输入数据分组能够有选择地使用一个或者多个这些功能性的服务。

(3)有可能提供一个具有这种功能可缩放性的数据分组通信设备以便能够增加功能，例如增加应用层处理和功能性的服务给该基础模型作为一个只具有一个简单发送功能的数据分组通信设备的功能模块，举例来说，层2或者层3作为一个基础模型，其中当提供多个功能性的服务时，具有这种性能可伸缩性的数据分组通信设备能够按照该功能必须的性能增加一个功能模块从而容易地增强并且提高性能而不中止服务。

附图说明

图1是按照本发明第一实施例，显示数据分组通信设备的一个功能方框图；

图2按照本发明，显示数据分组通信设备接口模块的一个结构；

图3是按照本发明显示数据分组通信设备内发送数据分组范例的一个方框图；

图4是按照本发明，显示数据分组通信设备内发送数据分组的另一范例的方框图；

图5是按照本发明，进一步显示数据分组通信设备内发送数据分组的另一范例的一个方框图；

图6是按照本发明，显示数据分组通信设备功能搜索表结构范例的一个方框图；

图7是按照本发明，显示数据分组通信设备功能处理器结构范例的一个方框图；

图8是按照本发明，显示数据分组通信设备内发送数据分组的范例的一个方框图，还显示传递发送信息给功能处理器内的数据分组的一个范例；

图9是按照本发明第二或者第三实施例，显示数据分组通信设备结构范例的一个方框图；

图10是按照本发明的第二实施例，显示数据分组通信设备的进口发送处理器结构范例的一个方框图；

图11是按照本发明的第三实施例，显示数据分组通信设备的进口发送处理器结构范例的一个方框图；

图12是显示常规的数据分组通信设备结构的一个方框图；以及

图13是显示常规的数据分组通信设备结构的一个方框图。

具体实施方式

第一实施例

图1显示按照本发明的第一实施例的数据分组通信设备的通用结构。多个接口元件(IFE)2-1到2-4以及用于执行不同功能性处理的多个功能处理器(FP)3A到3D被连接到该数据分组通信设备。该数据分组通信设备具有一个用于切换的开关元件(SWE)1，IFE2-1到2-4连接到该开关元件上，还有一个控制器(CTRL)4。

CTRL4控制整个装置，并且处理路由协议。特别地，使用路由协议，例如RIP(路由器信息协议)以及OSPF(开放式最短路径优先)，CTRL4收集来自其它装置的路径信息用于登录。多个IFE2-1到IFE2-4分别连接到SWE1的端口P1到P4。同样地，FP3A到FP3D分别连接到SWE1的端口P5到P8。

参考图2，以IFE2的结构为例进行说明。IFE2具有一个网络接口21，层2处理器22，一个进口(ingress)发送处理器23，一个数据分组缓存器24，一个开关元件接口(SWE I/F)25。

输入到该装置的一个帧在网络接口21中经过物理层处理。当它连接到以太网(注册商标)时，该帧经过MAC(媒体存取控制)层处理。此后，在层2处理器22中，目的MAC地址的目标输出端口(object output port)通过使用目的地址、源地址、VID(VLANID)、FDB(发送数据库)等等而确定。

此后，该帧(被认为是层3中的数据分组的帧)被输入一个进口发送处理器23。进口发送处理器23由功能搜索关键字提取器232、功能搜索表233以及一个目的FP报头发生器234组成。报头信息由功能搜索关键字提取器232从该数据分组中提取。利用这个报头信息作为关键字，功能搜索表233分辨功能性处理是否是必要的，以及需要哪个功能性处理。

接下来将要描述功能性处理。在本实施例中，功能性处理意味着比层3具有更高等级的处理。作为范例，包括诸如滤波的可靠性处理，应用层处理等等。举例来说，当滤波处理作为功能性处理被执行时，FP3A采用图7中所示的结构。在图7里，除存在于所有FP3中的报头处理器31之外，FP-A 3A由一个专用于滤波处理的滤波处理器32以及一个滤波表33组成。地址信息由报头处理器31从输入到FP-A3A中的数据分组中提取以传送到滤波处理器32，利用该地址信息作为关键字，搜索滤波表33以获得关于指定地址通道批准/不批准的信息。按照搜索结果，从FP-A 3A中只输出具有批准的转发地址的数据分组，并且具有不批准的发送地址的数据分组被FP-A 3A放弃。通过上述FP-A 3A中的功能性处理，可以提供一种具有可靠性功能的数据分组通信设备。

参考图6，说明图2中所示的功能搜索表233的结构。利用输入的数据分组中的报头信息内的地址2331(目的地址、源地址，或者目的地址和源地址的组合)等作为关键字，搜索一个需要的功能2332和用于该数据分组的一个输出端口2333。可以由CTRL4增加和删除该功能搜索表233的任何表项，即使当数据分组通信设备在使用中时。

使用来自功能搜索表233的搜索结果，对应于所需功能性处理的FP3的端口号(一个或者多个)以及位于输出目的地的IFE2的端口号在目的报头发生器234中被增加到该数据分组中(图2)。当不需要功能性处理时，只有位于输出目的地的IFE2的端口号被增加到该数据分组中。在该情况下，假定端口号是一个用于标识SWE1的连接端口的数值并且已经唯一地预先分配在数据分组通信设备内。

从进口发送处理器23(图2)中输出的一个数据分组被输入到一个数据分组缓存器24中。当来自多个IFE2的输出请求重叠在一个指定端口时，该数据分组缓存器24用于对连接到SWE1的端口进行排队。为了缩短排队输出所需的等待时间，可以将数据分组缓存器24构建为对应于各数据分组的输出目的地，将其分成多个输出队列(通常被称为VOQ(虚拟输出队列))。

从数据分组缓存器24输出的数据分组通过开关元件接口(SWEI/F)25被输出到图1所示的SWE1。

下面，将说明在数据分组通信设备中如何发送该数据分组。

不需要功能性处理的数据分组发送

参考图3，说明一个发送不需要功能性处理的数据分组的例子。当数据分组被输入到IFE2(本范例里的2-1)时，基于赋予该数据分组的报头中的地址信息，在功能搜索表233(图2)中执行搜索处理。在本范例里，作为搜索结果，仅获得输出端口号P4(相应于图6中所示的功能搜索表上的地址a的情况)。基于在目的报头发生器234赋予(imparted)的端口号P4的信息，该数据分组通过SWE1被发送到位于目的地的IFE2-4。

在以上所述的范例里，仅执行数据分组的发送处理。当数据分组通信设备不需要功能性处理时，不需要FP-A(3A)到FP-D(3D)。在该情况下，可以低成本产生一种具有简单结构的数据分组通信设备。

此外，当将来增加功能性处理变成必须的时候，可以增加想要的功能性处理器而无须中止数据分组通信设备的操作。

需要一个功能性处理的分组发送

发送需要一个功能性处理的数据分组的例子如图4所示。当该数据分组被输入到IFE2中(在本范例里的2-1)时，在功能搜索表233(图2)上执行搜索处理。在本范例里，基于赋予该数据分组的报头信息中的地址信息而执行该搜索过程。作为搜索结果，获得FP-A3A的功能和IFE2的端口号P3(相应于图6中所示的功能搜索表上的地址b的情况)。对于该数据分组，对应于FP-A3A的端口号P5和对应于出口IFE2的端口号P3被堆叠(stacked)并发送给目的报头发生器234(图2)。在该情况下，关于分别对应于FP3A到3D的端口号，其结构可被排列为对应于每个功能性处理的端口号被保留在功能搜索表233上，或者向目的报头发生器234提供一个所需功能性处理和端口号之间的对应关系列表。

首先，按照对应于端口号P5的发送信息，具有堆叠端口号的数据分组(发送信息)通过SWE1到达FP-A3A，并经过所要求的功能性处理。

接着，在报头处理器31，将赋予开头的发送信息(在本范例情况下，对应于端口号P5的发送信息)从经过了功能性处理的该数据分组中删掉。按照下次将在开头出现的发送信息(在本范例情况下，对应于端口号P3的发送信息)，切换该数据分组，并将其发送到一个出口IFE2-3。

需要多个功能性处理的数据分组发送

图5显示发送数据分组的一个范例，其中需要多个功能性处理。当数据分组被输入IFE2(本范例中的IFE-12-1)时，基于数据分组的报头信息中的地址信息，在功能搜索表233(图2)执行搜索处理。作为搜索结果，获得FP-A3A上的功能、FP-B3B上的功能以及出口IFE2的端口信息P4(图5范例中的IFE-42-4)(相应于图6中所示的功能搜索表中地址c的情况)。

在目的报头发生器23上，关于一个连接到FP-A3A的端口的端口号P5、一个连接到FP-133B的端口的端口号P6、以及一个连接到出口IFE2的端口的端口号P4的发送信息按次序堆叠到该数据分组报头。在该情况下，关于FP-A(3A)到FP-D(3D)分别与之连接的端口的端口号，可以这样安排该结构以使对应于每个功能性处理的端口号被保留在功能搜索表233中，或者向目的报头发生器234提供功能性处理和端口信息之间的对应关系列表。

在图5里，按照端口号P5的发送信息，具有堆叠的发送信息的数据分组通过SWE1到达FP-A3A并经过所要求的功能性处理。在功能性处理之后，在报头处理器31中删除赋予数据分组开头的发送信息(在本范例情况下，对应于端口号P5的信息)(图7)。接着，按照下次将出现在开头的发送信息(在本范例情况下，对应于端口号P6的信息)，该数据分组到达FP-B3B，并经过所要求的功能性处理。在经过功能性处理之后，与上述情况相似，在报头处理器31中删除赋予数据分组开头的发送信息(在本范例情况下，对应于端口号P6的信息)(图7)。因此，按照下次将出现在开头的发送信息(在本范例情况下，对应于端口号P4的信息)，切换该数据分组以将其发送到出口IFE2-4。

在本范例里，显示了数据分组经过两种类型功能性处理的情况，但是当经过n种类型的功能性处理时，对应于n个端口号的信息可预先作为发送信息被堆叠，其中所述端口号分别对应于各FP。另外，当数据分组在多个功能性处理中有优先权时，对应于具有较高优先级的功能性处理的FP的端口号被堆叠在发送信息的开头。因此，对于每个数据分组都可以经过考虑了它们的优先权的功能性处理。举例来说，只有已经通过了滤波处理的数据分组才能接受下一功能性处理。因此，结果是可以有效地执行处理。

在如上所述的范例里，功能搜索表233(图2)确定FP-A 3A到FP-D 3D的功能以及出口IFE-1到IFE-4 2-1的端口号，但是也可以将该结构设置成通过图8中所示的任何FP-A 3A到FP-D到3D来确定出口IFE2的一个端口号。

图8示出了当由FP-B 3B执行出口IFE2的端口号的搜索处理时的流程。举例来说，一个应用实例，其中当基础系统用于IPV4时，FP-B 3B被制成一个IPV6处理模块，或者另一个应用实例，其中当基础系统用于层2切换时，FP-B 3B被制成层3处理模块。通过采用这种结构，可以响应不同协议或者不同层来执行处理。

在图8里，当数据分组被输入IFE2(本范例中的IFE-1 2-1)时，基于数据分组报头信息中的地址信息，功能搜索表233执行搜索处理(图2)。作为搜索结果，获得FP-A 3A的功能和FP-B 3B的功能。关于FP-A 3A与之连接的端口的端口号P5和FP-B 3B与之连接的端口的端口号P6的信息在目的报头发生器234中作为发送信息被按次序堆叠到该数据分组上。

在该情况下，关于对应于各FP-A 3A到FP-D 3D中的每一个的端口号，可以将结构设置成对应于每个功能性处理的端口号被保留在功能搜索表233中，或者向目的报头发生器234提供功能性处理和端口信息之间的对应关系列表。

按照对应于端口号P5的发送信息，被赋予堆叠的发送信息的数据分组通过SWE1到达FP-A 3A并接受所要求的功能性处理。在FP-A 3A经过功能性处理之后，在报头处理器31中删除对应于被赋予该数据分组开头的发送信息(在本范例情况下，对应于端口信息P5的信息)(图7)。按照下次将出现在开头的发送信息(在本范例情况下，对应于端口号P6的信息)，该数据分组被发送到FP-B 3B。

在FP-B 3B里，作为基于报头信息中的地址信息的搜索处理的结果，该数据分组获得出口IFE2的端口信息(在本范例情况下，相应于IFE-4 2-4连接到的端口的端口号P4)。在报头处理器31删除了被赋予该数据分组开头的发送信息(在本范例中为对应于端口号P6的信息)之后，将对应于出口IFE2与之连接的、端口号为P4的端口的新发送信息附加在该数据分组的报头中，然后依据此发送信息切换该数据分组，以使其被发送到出口IFE-4 2-4。

第二实施例

在第一实施例中，说明了FP-A 3A到FP-D 3D中的每一个都具有彼此不同的功能性处理功能的情况。在依据第二实施例的分组通信设备中，在当试图利用一个FP3执行一个预定功能而该设备的处理能力不足的情况下，通过另外安装多个FP3来执行该处理，其中每个FP3具有相同的功能。换言之，安装多个具有相同功能的FP3来执行多个FP3之间的负载均衡。

图9示出了为了增加FP-A 3A的处理能力而安装3个相同类型的FP(FP-A1 3A1到FP-A33 A3)的例子。FP-A1 3A1到FP-A33A3中的每一个分别与SWE1的端口P5到P7连接。在这种情况下，用于执行不同类型的功能性处理的FP-B 3B与SWE1的端口P8连接。

由于IFE-1 2-1到IFE-4 2-4具有与图2所示的结构相同的结构，因此下面将只说明其区别。进口发送处理器23的结构不同于依据第一实施例的数据分组通信设备。下面将参照图10，说明此进口发送处理器23的结构。

用于执行功能性处理的负载均衡的进口发送处理器23包括：功能搜索关键字提取器232、功能搜索表233、目的报头发生器234、功能项表238、端口表239和HASH功能块237。

当一个数据分组被输入到进口发送处理器23中时，功能搜索关键字提取器232从一个赋予(imparted)该数据分组的报头中读出地址信息以将此信息发送给功能搜索表233和HASH功能块237。该数据分组本身被发送到目的报头发生器234中。在功能搜索表233中，利用该地址信息作为一个关键字进行搜索，以找出所输入的数据分组请求哪一个功能，以及IFE2在输出目的地与哪个端口号相连接。

一个或多个将从功能搜索表233中输出的功能ID(表示所输入的数据分组请求的功能)将被发送到功能项表238和端口表239。位于输出目的地的IFE2的端口号将被发送到目的报头发生器234。

功能项表238控制一个功能项2381和对应于该功能项的FP的安装计数值2382，并输出于被输入到HASH功能块237中的请求功能相对应的FP的安装计数值2382。

HASH功能块237根据该数据分组的地址和该数据分组请求的功能的FP安装计数值2382来计算一个依据该地址而被唯一确定的整数值。例如，当对应于一个功能项2381的FP安装计数值2382为N(假设1<N)时，在HASH功能块237中，通过HASH操作来计算一个n值(1nN)，该n值针对该地址而被固定地确定。

作为构成HASH功能块237的一个方法实例，可以如下所述。即，该HASH功能块237最好由(M-1)种HASH功能构成，以便于不同的FP安装计数值2382相符合，其中每种HASH功能对应于变数2到M中的每一个(M实在系统中预先假设的最大负载均衡数)。这样，HASH功能被相应地切换到输入到该HASH功能块237中的FP安装计数值2382。HASH功能如上构成，从而没有必要在每次FP3增加或减少时都重新组合HASH功能。

HASH操作的结果被发送到端口表239。该端口表239包括：FP-A1 3A1到FP-A3 3A3以及FP-B 3B与之连接的端口的端口号(2391)和功能项(2392)、以及表示FP 3A1到3A3和3B中的每一个是否有效、即是否准备好使用的VALID标记(2393)。

首先，根据从HASH功能块237输出的整数值n，从已经输入到端口表239中并与功能相关的FP3的端口号2391中搜索出被输入到第n个位置上的有效端口号2391。接着，所选定的端口号被发送到目的报头发生器234。在这种情况下，有效端口号为已将VALID标记2393设为“有效”的端口号。例如，在图10中，当在端口表239中指定功能项＝A且整数值＝1时，端口#2被发送到目的报头发生器234中，而在指定功能项＝A且整数值＝2时，端口#3被发送到目的报头发生器234中。

目的报头发生器234对与从功能搜索表233接收的一个出口IFE端口号和从端口表239接收的所有端口号相对应的发送信息进行堆叠以赋予该数据分组。

如上所述，依据本发明第二实施例的分组通信设备根据数据分组的地址，执行具有相同功能的多个FP之间的负载均衡，从而能够根据需要来提供功能性处理的能力。

另外，在接受功能性处理时，由于具有相同地址的各数据分组总是能够通过同一FP3上的HASH功能块237的功能来接受处理，因此可以保持数据分组流顺序的完整性，并可以在应用层组装(assemble)该数据分组和接受处理。

为了提供一个特定功能的处理能力，相关的FP3被添加和安装到SWE1的一个空端口上。此时，更新功能项表238中相关功能的处理器安装计数值，新添加的FP3的功能项和端口号被加到端口表239中。在这种情况下，不必改变具有大量地址项的功能搜索表233，而且由于只需更新功能项表238和端口表239即可完成该处理，从而使不中止服务地扩展或删除功能成为可能。

通过与CTRL4连接的管理控制台5(图9)来执行与变化(扩展、删除、在设置有效和无效过程中的变化等)相关联的、功能项表238和端口表239的信息更新。

第三实施例

下面说明不同于第二实施例的、用于构成一个数据分组通信设备的IFE2在具有不同结构的多个FP3之间执行功能性处理的负载均衡的例子。

在总体结构上，依据第三实施例的数据分组通信设备与图9所示的依据第二实施例的数据分组通信设备相似，因此下面重点将针对与第二实施例的不同点进行说明。

除下面将要说明的部分以外，依据第三实施例的数据分组通信设备的每个IFE-1 2-1到IFE-4 2-4的内部结构与图2所示的第二实施例相同，故在此省略对相同部分的说明。进口发送处理器23的结构不同于依据第一和第二实施例的数据分组通信设备。下面将参照图11，说明此进口发送处理器23的结构，其中与图10所示的部件相同的部件用相同的符号表示并省略其说明。

与功能性处理的负载均衡相对应的进口发送处理器23包括：功能搜索关键字提取器232、功能搜索表233、目的报头发生器234、功能解码器235、功能寄存器236和HASH功能块237。

功能寄存器236包括：按照功能类型二设置的功能寄存器A236A、功能寄存器B 236B、功能寄存器C 236C...。

当一个数据分组被输入到进口发送处理器23中时，功能搜索关键字提取器232从一个赋予(imparted)该数据分组的报头中读出地址信息以将此信息发送给功能搜索表233和HASH功能块237。该数据分组本身被发送到目的报头发生器234中。

在功能搜索表233中，利用该地址信息作为一个关键字进行搜索，以找出所输入的数据分组所请求的功能，以及IFE2在输出目的地与之相连接的端口号。一个或多个将从功能搜索表233中输出的功能ID(与功能项相关的信息)将被发送到功能解码器235。关于位于输出目的地的IFE2的端口号的信息将被发送到目的报头发生器234。功能解码器235对所输入的功能ID进行解码以从多个功能寄存器236(236A到236C)中选择寄存器。

各功能寄存器236A，236B，...包括：对应于该功能的可用FP3的安装计数值2361、表示FP3与SWE1的哪个端口(图8)连接的端口号2362、和表示安装在该端口上的FP3是否可用的VALID标记2363。

HASH功能块237从各功能寄存器接收FP安装计数值2361，并根据从功能搜索关键字提取器232输入的地址和FP安装计数值2361，计算一个唯一确定的整数值，并将该结果返回功能寄存器236。

例如，当对应于一个特定功能的FP安装计数值2361为n(其中假设1<n)时，HASH功能块通过HASH操作来计算一个处于1到n之间的任意值，以将其返回功能寄存器236，该值针对被赋予数据分组的报头信息中的地址是固定的。各功能寄存器236向目的报头发生器234发送一个有效端口号，该端口号已被存储在与得自HASH功能块237的一个整数值相对应的地址位置上。在这种情况下，有效端口号是一个其VALID标记(2361)已被设为“有效”的端口号。

例如，在图11中，当整数值＝1被返回给与功能A相对应的功能寄存器236A时，对应于端口a的端口号被发送给目的报头发生器234，而当返回整数值＝2时，对应于端口b的端口号被发送给目的报头发生器234。目的报头发生器234对与从功能搜索表233接收的、出口IEF与之连接的端口号和从功能寄存器236接收的所有端口号相对应的发送信息进行堆叠以赋予该数据分组。

如上所述，根据数据分组的地址，在具有相同功能的多个FP之间执行负载均衡，从而能够根据需要来提供功能性处理的能力。

另外，在接受功能性处理时，由于具有相同地址的各数据分组总是被发送到同一FP3上进行处理，因此可以防止数据分组流的顺序被颠倒，并可以在应用层组装该数据分组和接受处理。

当增加一个特定功能的处理能力时，如果相关的FP3被添加和安装到SWE1的一个空端口上，则一个新的端口号2362被添加到相关的功能寄存器236中，并更新安装计数值2361和VALID标记2363，这样可以容易地将负载均衡数从n个并行增加到n+1个并行、n+2个并行，...。在这种情况下，不必改变具有大量地址项的功能搜索表233，而且由于只需更新功能寄存器236即可完成该处理，从而使不中止服务地扩展或删除功能成为可能。

在依据图2所示的第二实施例的数据分组通信设备中，需要改变功能项表238和端口表239，而在依据第三实施例的数据分组通信设备中只需改变功能寄存器236就足以了，因此就这一点而言，扩展/删除的处理过程变得更加简单了。通常通过与CTRL4相连接的管理控制台5(图9)来改变功能寄存器236。

在这一点上，依据第三实施例的数据分组通信设备中的HASH功能块237的结构能够容易地处理FP3的增加和减少，因为其具有与第二实施例相同的结构。

如上所述，依据第一到第三实施例的数据分组通信设备能够容易地执行功能的增加和删除。具体地，能够提供这样的数据分组通信设备：以只能提供层2或层3的简单发送功能的数据分组通信设备为基础模型，当需要诸如应用层处理或可靠性之类的功能性服务时，可以根据需要、将其作为功能性数据分组处理模块或功能性切换模块添加到基础模型中。

此外，分组流和相关功能之间的对应关系以及各种功能、其安装计数值和物理安装位置之间的对应关系彼此分开控制，从而可以提供一种能够容易地添加和删除功能性数据分组处理模块而无须中止服务的数据分组通信设备。

在上述第一到第三实施例中，说明了根据发送信息发送一个数据分组并在处理结束之后，随之将没用的端口号从该发送信息中删除的例子。反之，当该数据分组正在数据分组通信设备中发送的同时，可以连续地将所有发送信息保持为堆叠状态并依据指示下一发送目的地的指针信息来确定下一个发送目的地。在这种情况下，在完成了所有处理的时间点可以擦除该发送信息和指针信息。例如，在数据分组被发送到出口IFE2之后但发送到设备外部之前的阶段，可以擦除上述发送信息和指针信息。

另外，在前面的描述中已经说明了将发送信息作为所谓的报头信息进行处理的例子，其中在所述报头信息中，发送信息被附加在数据分组的开头部分，但本发明并不仅限于此。

此外，毋庸置疑，数据分组通信设备上提供的端口数以及FP3和IFE4数可以根据需要增减。

在上述实施例中，“具有相同地址的分组”可以是具有相同源地址的分组或具有相同目标地址的分组。或者，可以是具有相同的源、目标地址的分组。另外，也可以是输出到同一线路接口的分组。

本发明包括如下实例作为实施方式。

[1]一种数据分组通信设备，包括：

多个至少能够接收数据分组或发送数据分组的线路接口；

多个功能性处理器，用于执行由该多个线路接口接收的输入数据分组的功能性处理；

多个端口，所述多个线路接口和多个功能性处理器与之连接；

功能登录单元，相应于赋予输入数据分组的分组地址信息，登录输入数据分组所需的功能性处理的功能项和用于在处理之后将输入数据分组发送到外部的线路接口与之连接的端口的输出端口地址；

连接号登录单元，相应于多个功能性处理器的功能项，登记每个功能项的连接号；

端口登录单元，相应于多个端口的各端口地址，登录所连接的各功能性处理器的功能项；

功能处理器，用于根据数据分组地址信息，生成与连接号和数据分组地址信息的组合唯一对应的数据，其中连接号得自连接号登录单元而数据分组地址信息对应于得自功能登录单元的功能类型；以及

发送信息发生器，其从功能登录单元中读出对应于数据分组地址信息的功能项，读出与功能项和在功能处理器得自端口登录单元的数据的组合相对应的端口地址，读出与端口地址和来自功能登录单元的分组地址信息的组合相对应的输出端口地址，并根据赋予输入数据分组的端口地址和输出端口地址，生成设备内的发送信息。

[2]一种数据分组通信设备，包括：

依据[1]或[2]的数据分组通信设备，其中多个功能性处理器用于执行由多个线路接口中的任何接口接收的输入数据分组的功能性处理；

多个端口，多个线路接口和多个功能性处理器与之连接；

连接信息登录单元，针对每个上述进行登录的功能项，将多个功能性处理器的多个连接和所连接的端口地址进行分类；

发送信息发生器，其从功能登录单元中读出对应于数据分组地址信息的功能项，读出与功能项和在功能处理器得自连接信息登录单元的数据的组合相对应的端口地址，读出与端口地址和来自功能登录单元的分组地址信息的组合相对应的输出端口地址，并根据赋予输入数据分组的端口地址和输出端口地址，生成设备内的发送信息。

[3]依据[1]或[2]的数据分组通信设备，其中当多个功能性处理器改变同一功能的连接号时，功能处理器根据来自功能登录单元的分组地址信息，生成唯一地对应于改变后的连接号和分组地址信息的组合的数据，其中连接号得自连接信息登录单元，而分组地址信息对应于所得到的功能类型。

[4]依据[3]的数据分组通信设备，其中功能处理器具有多个HASH功能计算单元，当同一功能的连接号发生变化时，从多个HASH功能中选择一个与改变后的同一功能的连接号相对应的HASH功能。

[5]一种应用到数据分组通信设备中的通信方法，所述数据分组通信设备包括：

多个线路接口，至少能够接收一个分组或发送一个分组；

多个端口，所述多个线路接口与之连接，并且至少一个功能性处理器可以根据需要与之连接，其中所述功能性处理器用于对由所述多个线路接口中的任意接口接收的输入分组执行功能性处理；

所述方法包括如下步骤：

判断所述输入分组所请求的功能项；

响应所判断的所述功能项，为所述输入分组确定一个发送端口，并将该用于指定所述发送端口的发送信息赋予所述输入分组；以及

在所述多个端口之间发送所述输入分组时，根据所述发送信息切换发送路径。

[6]一种应用到数据分组通信设备中的通信方法，所述数据分组通信设备包括：

多个线路接口，至少能够接收一个分组或发送一个分组；

一个或多个功能性处理器，用于对由所述多个线路接口中的任意接口接收的输入分组执行功能性处理；以及

多个端口，所述多个线路接口和所述一个或多个功能性处理器与之连接；

所述方法包括如下步骤：

判断所述输入分组所请求的功能项；

对所述输入分组执行功能性处理，根据所述功能性处理的结果，确定所述多个线路接口中用于将所述输入分组发送到外部的线路接口与之连接的端口作为发送端口，并将对应于所述发送端口的发送信息赋予所述输入分组。

[7]一种应用到数据分组通信设备中的通信方法，所述数据分组通信设备包括：

多个线路接口，至少能够接收一个分组或发送一个分组；

多个功能性处理器，用于对由所述多个线路接口中的任意接口接收的输入分组执行相同的功能性处理；以及

多个端口，所述多个线路接口和所述多个功能性处理器与之连接；

所述方法包括如下步骤：

判断所述输入分组所需的功能项；

响应所判定的所述功能项，确定所述输入分组的一个发送端口，并在将该用于指定所述发送端口的发送信息赋予所述输入分组时，如果将相同的地址信息赋予所述输入分组以通过所述多个线路接口中的任意接口依次所述输入分组时，则固定将所述多个功能性处理器中的同一功能性处理器与之连接的端口指定为所述发送端口；以及

[8]一种应用到数据分组通信设备中的通信方法，所述数据分组通信设备包括：

多个线路接口，至少能够接收一个分组或发送一个分组；

多个功能性处理器，用于对由所述多个线路接口中的任意接口接收的输入分组执行功能性处理；以及

所述方法包括如下步骤：

相应于赋予输入数据分组的分组地址信息，登录输入数据分组所需的功能性处理的功能项和用于在处理之后将输入数据分组发送到外部的线路接口与之连接的端口的输出端口地址；

相应于多个功能性处理器的功能项，登记每个功能项的连接号；

相应于多个端口的各端口地址，在端口登录表中登录所连接的一个功能性处理器的功能项；

根据该分组地址信息，从所述功能项表中搜索各功能项，并从所述连接号登录表中搜索对应于该功能系的一个连接号；

执行功能处理以得到唯一对应于在搜索步骤中得到的连接号和分组地址信息的组合的数据；以及

根据端口地址和输出端口地址，生成设备内的发送信息，并将该发送信息赋予输入分组，其中所述端口地址通过根据功能项、搜索端口登录表而得到，而所述功能项通过根据分组地址信息和得自功能处理步骤的数据、搜索功能登录表而得到，所述输出端口地址通过根据分组地址信息、搜索功能登录表而得到。

[9]一种应用到数据分组通信设备中的通信方法，所述数据分组通信设备包括：

多个线路接口，至少能够接收一个分组或发送一个分组；

所述方法包括如下步骤：

相应于赋予输入数据分组的分组地址信息，在功能登录表中登录输入数据分组所需的功能性处理的功能项和用于在处理之后将输入数据分组发送到外部的线路接口与之连接的端口的输出端口地址；

针对每个功能项，将多个功能性处理器的连接号和所连接的端口地址进行分类，以在连接信息登录表中进行登录；

根据数据分组地址信息、搜索功能登录表，根据所得到的功能系、搜索连接信息登录表，并执行功能处理以生成与所得到的连接号和分组地址信息的组合唯一对应的数据；以及

根据端口地址和输出端口地址，生成设备内的发送信息，并将该发送信息赋予输入分组，其中所述端口地址通过根据功能项、搜索连接信息登录表而得到，而所述功能项通过根据分组地址信息和得自功能处理步骤的数据、搜索功能登录表而得到，所述输出端口地址通过根据分组地址信息、搜索功能登录表而得到。

Claims

1.一种数据分组通信设备，包括：

多个线路接口，至少能够接收一个分组或发送一个分组；

至少一个功能性处理器，用于对由所述多个线路接口中的任意接口接收的输入分组执行功能性处理；

多个端口，所述多个线路接口和所述至少一个功能性处理器与之连接；

功能项判断单元，用于判断所述输入分组所需的功能项；

发送信息发生器，用于依据通过所述功能项判断单元判断而得到所述功能项，为所述输入分组确定一个发送端口，并将该发送信息附加到所述输入分组，其中该发送信息为用于指定所述发送端口的信息；

发送路径切换单元，用于在所述多个端口之间发送所述输入分组时，根据所述发送信息切换发送路径；以及

发送信息消除器，用于消除发送信息，以使所有被加到所述输入分组中的发送信息在所述输入分组被输出到外部之前已被消除。

2.依据权利要求1的数据分组通信设备，其中当所述功能项判断单元已经判断出所述输入分组需要多个功能性处理时，多个发送信息被附加到所述输入分组，以便依次将所述输入分组发送到多个端口，其中能够执行所需的功能性处理的功能性处理器分别与所述多个端口连接。

3.依据权利要求2的数据分组通信设备，其中为了将已经过所述多个功能性处理的输入分组发送到所述多个线路接口中任意接口，所述发送信息发生器进一步向所述分组附加对应于一个与该发送线路接口相连接的端口的发送信息。

4.依据权利要求2或3的数据分组通信设备，还包括发送信息消除器，用于在根据所述发送信息将所述输入分组发送到一个预定端口之后，从附加到所述输入分组的发送信息中消除对应于所述端口的发送信息。

5.依据权利要求2或3的数据分组通信设备，其中在根据所述发送信息依次发送所述输入分组时，所述发送信息发生器进一步向所述输入分组附加后续发送信息，所述后续发送信息用于在所述发送信息中指定与后续发送目标相关的信息；以及

所述设备还包括发送信息更新单元，用于在所述输入分组被发送到一个在所述发送信息和所述后续发送信息中指定的端口后，更新所述后续发送信息。

6.依据权利要求5的数据分组通信设备，其中在所述输入分组从任意所述多个线路接口输出到外部之前，擦除所述发送信息和所述后续发送信息。

7.依据权利要求1的数据分组通信设备，其中所述功能项判断单元和所述发送信息发生器被安装在所述多个线路接口的至少一个中。

8.依据权利要求1的数据分组通信设备，其中至少一个所述功能性处理器还具有所述功能性判断处理器和所述发送信息发生器。

9.一种数据分组通信设备，包括：

多个线路接口，至少能够接收一个分组或发送一个分组；

一个或多个功能性处理器，用于对由所述多个线路接口中的任意接口接收的输入分组执行功能性处理；

功能项判断单元，用于判断所述输入分组所需的功能项；

具有发送信息发生功能的功能性处理器用于对所述输入分组执行功能性处理，根据所述功能性处理的结果，确定一个所述多个线路接口中的任意接口与之连接的端口作为发送端口，并将对应于所述发送端口的发送信息附加到所述输入分组；以及

10.依据权利要求9的数据分组通信设备，其中所述功能项判断单元和所述发送信息发生器至少被引入所述多个线路接口中的一个接口，以及

在引入所述多个线路接口中的所述发送信息发生器中，当不能确定包括一个与将所述输入分组发送到外部的线路接口相连接的端口在内的所有发送端口时，所述输入分组被发送到一个具有所述发送信息发生功能的所述功能性处理器与之连接的端口。

11.一种数据分组通信设备，包括：

多个线路接口，至少能够接收一个分组或发送一个分组；

多个功能性处理器，能够对由所述多个线路接口中的任意接口接收的输入分组执行相同的功能性处理；

功能项判断单元，用于判断所述输入分组所需的功能项；

发送信息发生器，用于响应所述功能项判断单元所判定的所述功能项，确定所述输入分组的一个发送端口，并将该用于指定所述发送端口的发送信息附加到所述输入分组，其中当将相同的地址信息附加到通过所述多个线路接口中的任意接口依次接收的所述输入分组时，固定将所述多个功能性处理器中的同一功能性处理器与之连接的端口指定为所述发送端口；

12.依据权利要求11的数据分组通信设备，还包括一个或多个能够执行不同于上述同一功能性处理的功能性处理的功能性处理器，其中

当所述功能项判断单元已判断出所述输入分组需要多种功能性处理时，所述发送信息发生器将对应于多个端口的多个发送信息附加到所述输入分组，其中对应于所述多种类型的功能性处理的多种功能性处理器分别与所述多个端口相连接。

13.依据权利要求12的数据分组通信设备，其中所述功能项判断单元进一步包括：

功能搜索单元，用于根据附加到所述输入分组的地址信息，搜索所述输入分组所需的功能性处理的类型和一个与在处理后将所述输入分组发送到外部的线路接口相连接的端口；

功能项搜索单元，用于搜索与所述多个端口连接的功能性处理器的功能项和每个功能项的连接号；以及

端口搜索单元，用于对应于所述多个端口中的每个端口，搜索与之连接的功能性处理器的功能项。