МАРШРУТИЗАТОР ПАКЕТОВ В СЕТЯХ С НЕОДНОРОДНОЙ ТОРОИДАЛЬНОЙ ТОПОЛОГИЕЙ Российский патент 2019 года по МПК H04L12/701 

Изобретение относится к области связи и может быть использовано для построения цифровых сетей связи с коммутацией пакетов, в системах коммутации для построения коммутационных полей АТС, сетей ЭВМ, микропроцессорных систем, суперкомпьютеров и т.п.

Известное устройство является маршрутизирующим коммутатором пакетов (далее маршрутизатор) информации (далее пакет), который является обязательной частью сети передачи данных с коммутацией пакетов. Маршрутизатор предназначен для передачи пакетов по заданному в нем маршруту между устройствами, объединенными в сеть.

Каждый источник и получатель информации в сети имеет уникальный сетевой адрес, ассоциирующийся с ним в сети. На основе информации в адресной части пакета и данных таблицы маршрутизации выбирается маршрут передачи пакета по сети. Таблица маршрутизации хранится в маршрутизаторе и требует первоначальной настройки внешним устройством. В процессе функционирования маршрутизатора происходит периодическое обновление данных таблицы за счет осуществления служебного обмена информацией с соседними маршрутизаторами.

Недостатком описанного маршрутизатора является то, что часть пропускной способности каналов связи используется для осуществления обмена данными с другими маршрутизаторами о маршрутах в сети.

В предлагаемом к рассмотрению маршрутизаторе маршрут передачи определяется самим устройством на основе использования только адреса узла-адресата и адреса текущего узла.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение пропускной способности каналов сети, за счет исключения обмена данными о маршрутах между маршрутизаторами.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном маршрутизаторе пакетов содержащем N входных блоков, блок извлечения служебной информации, имеющий n входов и n выходов, устройство коммутации, имеющее n входов и n выходов, N выходных блоков, причем выход N-го входного блока соединен с соответствующим входом блока извлечения служебной информации, n-ые выходы которого соединены с соответствующими входами устройства коммутации, в свою очередь n-ый выход которого соединен с входом соответствующего N-го выходного блока, согласно изобретению дополнительно введены последовательно соединенные блок анализа служебной информации, блок расчета расстояния до узла-адресата, блок определения номера подсети, блок управления устройством коммутации, выход которого соединен с n+1 входом устройства коммутации, а также блок определения направления передачи, при этом вход блока анализа служебной информации соединен с n+1 выходом блока извлечения служебной информации, второй выход блока анализа служебной информации соединен со вторым входом блока определения номера подсети, вход блока определения направления передачи соединен со вторым выходом блока расчета расстояния до узла-адресата, а выход со вторым входом блока управления устройством коммутации.

Сущность изобретения заключается в том, что в дополнительно введенных блоках из служебного заголовка пакета выделяется адрес узла-адресата и требование к обеспечению передачи пакета, используя полученную информацию путем математических вычислений определяется следующий узел сети в направлении передачи рассчитанным в соответствии с принятой маршрутизацией и принадлежащий подсети для которой расстояние между соседними узлами будет наибольшим из всех подсетей, и не превышать вычисленное расстояние между текущим узлом и узлом-адресатом.

Структурная схема маршрутизирующего коммутатора приведена на фигуре, где обозначено:

1 - устройства приема (входные блоки), 2 - устройства передачи (выходные блоки), 3 - блок извлечения служебной информации, 4 - устройство коммутации, 5 - блок анализа служебной информации, 6 - блок расчета расстояния до узла-адресата, 7 - блок определения номера подсети, 8 - блок определения направления передачи, 9 - блок управления устройством коммутации.

Назначение блоков ясно из их названия и могут быть реализованы на элементах, широко распространенных в области электроники, электротехники или в программной форме.

Маршрутизатор работает следующим образом. Устройство приема 1 получает пакет из подсети по одному из направлений передачи (1 или 2) и передает его по n-му выходу в блок извлечения служебной информации 3, где одновременно происходит процесс выделения служебного заголовка и сквозная передача пакета через n-й выход блока извлечения служебной информации 3 на n-ый вход устройства коммутации 4. Служебный заголовок из блока извлечения служебной информации 3 передается через n+1 выход в блок анализа служебной информации 5, который из служебного заголовка выделяет адрес узла-адресата и флаг качества обслуживания. Структура служебных заголовков и информация в них является типовой для широкого круга сетевых протоколов [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 5-е изд. - СПб.: Питер, 2016. - 992 с.]. Далее адрес узла-адресата из блока анализа служебной информации 5 поступает на вход блока расчета расстояния до узла-адресата 6, а значение флага качества обслуживания на первый вход блока определения номера подсети 7. Блок расчета расстояния до узла-адресата 6 используя собственный адрес узла и поступивший из блока 5 адрес узла-адресата рассчитывает расстояние, которое равно количеству промежуточных узлов между текущим узлом и узлом-адресатом, для каждого направления передачи.

Полученные значения расстояний поступают на второй вход блока определения номера подсети 7 и вход блока определения направления передачи 8. Блок определения номера подсети 7 сравнивает значения расстояний с значениями расстояний между соседними узлами для каждой подсети по каждому направлению передачи и выбирает ту подсеть, где расстояние между соседними узлами подсети максимально приближено или равно расстоянию от текущего узла до узла-адресата. Другими словами блок определения подсети передачи 7 определяет наиболее близкие узлы к узлу-адресату в каждом направлении передачи и в зависимости от того в какую подсеть они входят, определяет номер подсети. Так как узлы могут принадлежать разным подсетям, то исходя из значения флага качества обслуживания, блок 7 выбирает для передачи ту подсеть, которая соответствует заданному качеству обслуживания, например обладающая наибольшей пропускной способностью. Далее значение номера подсети передается на первый вход блока управления устройством коммутации 9.

Блок определения направления передачи 8, используя два значения расстояния, поступивших на вход из блока расчета расстояний до узла-адресата 6, определяет направление передачи пакета по сети, причем способ его определения зависит от принятой в сети маршрутизации, ортогональной или диагональной. Для ортогональной маршрутизации блок не меняет направление передачи, если расстояние по этому направлению от текущего узла до узла-адресата, не равно нулю и меняет при нулевом значении. Для диагональной маршрутизации направление передачи не меняется, если расстояние для этого направления строго больше чем расстояние для другого направления и меняет соответственно при меньшем или равном значении. Найденное в блоке 8 значение номера направления передачи, поступает на второй вход блока управления устройством коммутации 9. Блок управления устройством коммутации 9, используя значения номера подсети и направления передачи, подает управляющий сигнал на коммутационное устройство 4. С получением управляющего сигнала коммутационное устройство 4 осуществляет коммутацию n-го выхода блока извлечения служебной информации 3 с входом N-го устройства передачи 2, который соответствует рассчитанному направлению передачи и номеру подсети, в свою очередь пакет с n-го входа устройства коммутации поступает на выход коммутатора и далее в подсеть.

За счет применения последовательно соединенных блока анализа служебной информации 5, блока расчета расстояния до узла-адресата 6, блока определения номера подсети 7 и блока управления устройством коммутации 9, выход которого соединен с n+1 входом устройства коммутации 4, а также блока определения направления передачи 8, при этом вход блока анализа служебной информации 5 соединен с n+1 выходом блока извлечения служебной информации 3, второй выход блока анализа служебной информации 5 соединен со вторым входом блока определения номера подсети 7, вход блока определения направления передачи 8 соединен со вторым выходом блока расчета расстояния до узла-адресата, а выход со вторым входом блока управления устройством коммутации 9 позволяет осуществлять коммутацию пакетов поступивших на вход устройства с определенным выходом на основе аналитических операций с адресной частью пакета, не используя дополнительные данные от других устройств сети, что позволяет повысить пропускную способность каналов сети.

Изобретение относится к области связи и может быть использовано для построения цифровых сетей связи с коммутацией пакетов, в системах коммутации для построения коммутационных полей АТС, сетей ЭВМ, микропроцессорных систем, суперкомпьютеров. Технический результат заключается в увеличении пропускной способности каналов сети за счет исключения обмена данными о маршрутах между маршрутизаторами. Маршрутизатор пакетов в сетях с неоднородной тороидальной топологией содержит N входных блоков, блок извлечения служебной информации, устройство коммутации, N выходных блоков, при этом дополнительно введены блок анализа служебной информации, блок расчета расстояния до узла-адресата, блок определения номера подсети, блок управления устройством коммутации и блок определения направления передачи. 1 ил.

Маршрутизатор пакетов в сетях с неоднородной тороидальной топологией, содержащий N входных блоков, блок извлечения служебной информации, имеющий n входов и n выходов, устройство коммутации, имеющее n входов и n выходов, N выходных блоков, причем выход N-го входного блока соединен с соответствующим входом блока извлечения служебной информации, n-е выходы которого соединены с соответствующими входами устройства коммутации, в свою очередь, n-й выход которого соединен с входом соответствующего N-го выходного блока, отличающийся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные блок анализа служебной информации, блок расчета расстояния до узла-адресата, блок определения номера подсети и блок управления устройством коммутации, выход которого соединен с n+1 входом устройства коммутации, а также блок определения направления передачи, при этом вход блока анализа служебной информации соединен с n+1 выходом блока извлечения служебной информации, второй выход блока анализа служебной информации соединен со вторым входом блока определения номера подсети, вход блока определения направления передачи соединен со вторым выходом блока расчета расстояния до узла-адресата, а выход - со вторым входом блока управления устройством коммутации.