專利名稱：：數(shù)據(jù)包分類的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在網(wǎng)絡(luò)交換端口上以線率來識(shí)別數(shù)據(jù)包的裝置及方法，特別是在一經(jīng)過配置而用來供數(shù)據(jù)包于子網(wǎng)絡(luò)間做交換的無阻塞(nonblocking)網(wǎng)絡(luò)交換器中，層2及層3數(shù)據(jù)包的交換。
背景技術(shù)：
：局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)使用網(wǎng)絡(luò)纜線或其它媒介來鏈接網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)站。每一局域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在其每一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上都使用一媒體存取控制(MAC)使得網(wǎng)絡(luò)接口器件能存取網(wǎng)絡(luò)媒體。以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.3(美國電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)802.3標(biāo)準(zhǔn))已經(jīng)演進(jìn)為指定半雙工(half-duplex)媒體存取機(jī)制及全雙工(full-duplex)媒體存取機(jī)制來傳輸數(shù)據(jù)包。全雙工媒體存取機(jī)制在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)組件間，例如在一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與一交換集線器間，提供雙向的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈接。交換的局域網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)正日益要求更為高速的連接性、更具彈性的交換性能，以及容納更復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的能力。例如美國專利5,953,335號(hào)披露一種網(wǎng)絡(luò)換器，其經(jīng)過配置在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間用以交換層兩種類型的以太網(wǎng)絡(luò)(IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn))數(shù)據(jù)包；一個(gè)接收的數(shù)據(jù)包可依IEEE802.1q協(xié)議而包含一VLAN(虛擬局域網(wǎng)絡(luò)〔virtualLAN〕)卷標(biāo)框，該協(xié)議指定另一子網(wǎng)絡(luò)(經(jīng)由一路由器)或既定的網(wǎng)站群。既然交換是發(fā)生在層2等級(jí)，則通常需要一路由器，在子網(wǎng)絡(luò)間傳送數(shù)據(jù)包。為包括層3(如，網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)處理，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)交換器的交換性能的做法有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，這是因?yàn)楝F(xiàn)行的層2交換器宜經(jīng)配置而以無阻塞模式供作業(yè)之用，其中數(shù)據(jù)包能以等于接收時(shí)的速率自交換器輸出。為確保較高速的交換能提供層2交換及層3交換能力，供較快速的網(wǎng)絡(luò)(諸如每秒100兆位〔100Mpbs〕)之用，則需有較新的設(shè)計(jì)。然而，諸如此類設(shè)計(jì)要求，冒有網(wǎng)絡(luò)交換器無阻塞特征的損失風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)交換器的交換加工漸難于以線率(即，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率)來處理層3處理。已知的路由器(router)及高級(jí)的交換器(high-endswitches)使用以CPU密集方案為主的集中式軟件來檢查數(shù)據(jù)包，以供分類之用；并決定其類別或優(yōu)先性，供數(shù)據(jù)包交換/選路之用。圖1顯示，一數(shù)據(jù)包抵達(dá)一已知的網(wǎng)絡(luò)交換端口(T1)直到其在一輸出端口上離開網(wǎng)絡(luò)交換器(T10)，該數(shù)據(jù)包的時(shí)間序列。既然封包必須發(fā)送至一處理器(于T3)，再由該處理器做分類(于T5-T6)，則其執(zhí)行時(shí)間(latency)(第一個(gè)進(jìn)入位至第一個(gè)輸出位)高，且可以式表為S1+S2+S3+S4。執(zhí)行時(shí)間長的執(zhí)行時(shí)間是因?yàn)閿?shù)據(jù)包在完全接收還未開始被處理。
發(fā)明內(nèi)容有一種配備的需要，該配備使一網(wǎng)絡(luò)交換器能提供層2交換及層3交換能力，達(dá)100Mpbs及千兆字節(jié)鏈接(gigabitlinks)，而不阻塞數(shù)據(jù)包。也需要一種配備，其使一網(wǎng)絡(luò)交換器能在內(nèi)有最小緩沖下，提供層2交換及層3交換能力，否則會(huì)影響交換的數(shù)據(jù)包的執(zhí)行時(shí)間。也需要一種配備，其使一網(wǎng)絡(luò)交換器可容易程序化，以辨別不同類型的層3數(shù)據(jù)包，而獲得服務(wù)品質(zhì)(QoS)。也需要一種配備，其使一網(wǎng)絡(luò)交換端口能立即對(duì)一進(jìn)入的數(shù)據(jù)包評(píng)價(jià)，并決定層3或更高的協(xié)議，以有充份時(shí)間提供關(guān)聯(lián)的交換構(gòu)件(switchfabric)，而依所偵測(cè)的協(xié)議來處理該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包。本發(fā)明完成了此類及其它需求，其中，在一網(wǎng)絡(luò)交換端口中，于數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)位一經(jīng)接收并隨即評(píng)估整個(gè)數(shù)據(jù)包，基于此而生成一個(gè)框卷標(biāo)。本發(fā)明一方面提供一種評(píng)估網(wǎng)絡(luò)交換端口上的一進(jìn)入數(shù)據(jù)包的方法。該方法包含儲(chǔ)存多個(gè)經(jīng)配置而用以識(shí)別各個(gè)數(shù)據(jù)格式的模板(template)，而每一模板有至少一個(gè)最小項(xiàng)(minterm)，該最小項(xiàng)系經(jīng)配置而用以比較一對(duì)應(yīng)的既定值與該進(jìn)入數(shù)據(jù)包的一對(duì)應(yīng)的選定字節(jié)。在該網(wǎng)絡(luò)交換端口接收該選定的字節(jié)的時(shí)，立即將該對(duì)應(yīng)于選定字節(jié)的最小項(xiàng)同時(shí)與該選定字節(jié)比較。基于該最小項(xiàng)與該網(wǎng)絡(luò)交換端口所接收的整個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)字節(jié)所做的比較，生成一識(shí)別該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包的比較結(jié)果。當(dāng)數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)位在該網(wǎng)絡(luò)交換端口一經(jīng)接收，即基于比較結(jié)果而生成一個(gè)框卷標(biāo)。本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)及新穎特征一部份陳述于以下說明中；一部份則為本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀下文即可明白，或者可通過本發(fā)明的實(shí)施而有所了解。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可通過工具或工具組合，特別是權(quán)利要求書中所指來實(shí)現(xiàn)的。參考附圖，其中指定為相同參考號(hào)數(shù)的組件在全文中代表相似組件，又其中圖1顯示一數(shù)據(jù)包的執(zhí)行時(shí)間，其由數(shù)據(jù)包抵達(dá)一已知的網(wǎng)絡(luò)交換端口直到數(shù)據(jù)包離開端口該端口的時(shí)間所定義。圖2為一含多個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換器的數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)的方塊圖，系用來依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例而供數(shù)據(jù)包于各別子網(wǎng)絡(luò)間做交換。圖3闡述一已知的層2以太網(wǎng)絡(luò)類型的數(shù)據(jù)包，其運(yùn)載一個(gè)層3因特網(wǎng)協(xié)議(IP)數(shù)據(jù)包。圖4為一流程圖，闡述一種評(píng)估一IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包的已知(先前技藝)方法。圖5為一方塊圖，依本發(fā)明的一實(shí)施例，闡述圖2網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)交換端口，其包含網(wǎng)絡(luò)交換端口過濾器(filter)。圖6A和圖6B描述圖5中的最小項(xiàng)生成器同時(shí)處理一方程式的四個(gè)模板。圖7更詳細(xì)地描述圖5中的最小項(xiàng)生成器同時(shí)處理最小項(xiàng)。圖8依本發(fā)明的一實(shí)施例，描述圖5的最小項(xiàng)內(nèi)存中的一最小項(xiàng)表項(xiàng)(tableentry)。圖9顯示本發(fā)明一實(shí)施例的一數(shù)據(jù)包的執(zhí)行時(shí)間，由封包抵達(dá)一網(wǎng)絡(luò)交換端口直到封包離開端口該端口的時(shí)間所定義。本發(fā)明最佳實(shí)施方式圖2為一方塊圖，闡述一封包交換網(wǎng)絡(luò)10，諸如以太網(wǎng)絡(luò)(IEEE802.3)。該分組交換網(wǎng)絡(luò)包含集成集成(即，單一芯片)多端口交換器12，而使網(wǎng)站14間能有數(shù)據(jù)包通信。每一網(wǎng)站14，例如一客戶工作站，都典型地經(jīng)配置而以10Mbps或100Mbps(依IEE802.3協(xié)議)發(fā)送及接收數(shù)據(jù)包。每一集成多端口交換器12都都由千兆位以太網(wǎng)絡(luò)鏈接16而互連，使子網(wǎng)絡(luò)18a、18b與18c間能傳送數(shù)據(jù)包。由此，每一子網(wǎng)絡(luò)都包含一交換器12，及一關(guān)聯(lián)的網(wǎng)站14群。每一交換器12都含一交換端口20，而交換端口20含一媒體存取控制(MAC)模塊22及一數(shù)據(jù)包分類器模塊24。MAC模塊22依IEEE802.3u協(xié)議，跨越10/100Mbps物理層PHY〔physicallayer〕)數(shù)據(jù)收發(fā)器(未示出)，而發(fā)射并接收數(shù)據(jù)包至關(guān)聯(lián)的網(wǎng)站14。每一交換器12也含一交換構(gòu)件25，而構(gòu)件25經(jīng)配置，成為用于接收的數(shù)據(jù)包的框轉(zhuǎn)接決策(frameforwardingdecision)。特別是，交換構(gòu)件25經(jīng)配置供層2交換決策，該決策是基于源地址、目的地址及以太網(wǎng)絡(luò)(IEEE802.3)標(biāo)頭(header)內(nèi)的VLAN信息，；該交換構(gòu)件25也經(jīng)配置供選擇性的層3交換決策，該決策是基于以太網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包內(nèi)的IP數(shù)據(jù)包的評(píng)估。如圖2所示，每一交換器12都有一關(guān)聯(lián)的主機(jī)CPU26及一緩沖存儲(chǔ)器28(例如一SSRAM(同步靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存〔synchronousSRAM〕))。主機(jī)CPU26控制對(duì)應(yīng)的交換器12的全部作業(yè)，包括交換構(gòu)件25的編程。緩沖存儲(chǔ)器28為對(duì)應(yīng)的交換器12所使用，以儲(chǔ)存資料框；而交換構(gòu)件25則為接收的數(shù)據(jù)包處理轉(zhuǎn)接決策。如上述，交換構(gòu)件25經(jīng)配置成為用以執(zhí)行層2交換決策及層3交換決策。子網(wǎng)絡(luò)18a內(nèi)的終端網(wǎng)站14若欲發(fā)送一電子郵件信息至子網(wǎng)絡(luò)18b、18c或兩者內(nèi)的選定網(wǎng)站，則層3交換決策的可用性是格外有效的；若僅有層2交換決策可用，則交換器12a的交換構(gòu)件25發(fā)送電子郵件信息至交換器12b及12c，將無特定的目的地址信息，致使交換器12b及12c在所有的端口間四處選路。若非如此，交換器12a的交換構(gòu)件25則須發(fā)送電子郵件至一路由器(未示出)；路由器會(huì)引入額外的延遲。以交換構(gòu)件25做層3交換決策，則交換構(gòu)件25能聰明地決定如何處置一個(gè)封包(包括先進(jìn)轉(zhuǎn)接決策)，以及是否視一數(shù)據(jù)包為一供執(zhí)行時(shí)間敏感應(yīng)用的高優(yōu)先性數(shù)據(jù)包，比如圖像或聲音。以交換構(gòu)件25做層3交換決策，也使交換器12a的主機(jī)CPU26能遠(yuǎn)程程序化另一交換器，例如交換器12b，它是通過發(fā)送含IP地址的信息實(shí)現(xiàn)的，而該IP地址對(duì)應(yīng)于交換器12b的IP地址；當(dāng)偵測(cè)到一尋址于交換器12b的信息，交換器12b在響應(yīng)下能轉(zhuǎn)接該信息至對(duì)應(yīng)的主機(jī)CPU26，供交換器12b程序化之用。圖3闡述一以太網(wǎng)絡(luò)(IEEE802.3)數(shù)據(jù)包30，而數(shù)據(jù)包30運(yùn)載一IP數(shù)據(jù)包32做為有效負(fù)載數(shù)據(jù)。具體地說，以太網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包30包含一框起始定界符(SFD〔startframedelimiter〕)34、一以太網(wǎng)路標(biāo)頭36、IP數(shù)據(jù)包32，及一循環(huán)冗余核對(duì)(CRC〔cyclicredundancycheck〕)或框核對(duì)序列(FCS〔framechecksequence〕)字段38。由此，經(jīng)配置而供層3交換決策用的交換器構(gòu)件25必須能在接收的以太網(wǎng)絡(luò)框30之內(nèi)快速處理IP數(shù)據(jù)包32，以免該框在交換器內(nèi)阻塞。圖4為一流程圖，闡述可對(duì)一進(jìn)入數(shù)據(jù)包執(zhí)行的層3處理類型范例。圖3中的流程圖習(xí)慣上在軟件中執(zhí)行，核對(duì)進(jìn)入數(shù)據(jù)包是否為一超文本傳輸協(xié)議(HTTP)數(shù)據(jù)包于步驟50、一SNMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)數(shù)據(jù)包于步驟52，或一高優(yōu)先性數(shù)據(jù)包于步驟54。然后指定適當(dāng)?shù)木順?biāo)，來識(shí)別該數(shù)據(jù)包于步驟56、57、58或60。然而，從實(shí)用的觀點(diǎn)來說，圖4的配置并不能在硬件中執(zhí)行以提供無阻塞交換而供100Mbps或千兆位網(wǎng)絡(luò)之用。特別是，圖4中決策過程的順序本質(zhì)將對(duì)進(jìn)入的數(shù)據(jù)包造成過多的執(zhí)行時(shí)間。依據(jù)所公開的實(shí)施例，圖2的數(shù)據(jù)包分類器模塊經(jīng)配置，而在進(jìn)入的數(shù)據(jù)流與識(shí)別該進(jìn)入的數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)格式的模板之間，用來做多重同時(shí)的比較。具體地說，主機(jī)處理器26的用戶將規(guī)定策略，以規(guī)定含某IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包應(yīng)如何由交換構(gòu)件25所處置。此類策略通過將一組框轉(zhuǎn)接決策加載到交換構(gòu)件25以供每個(gè)相應(yīng)的IP傳輸類型用，由此而得以執(zhí)行。因此，交換構(gòu)件25可包含一組框轉(zhuǎn)接指令供一HTTP數(shù)據(jù)包之用、另一組框轉(zhuǎn)接指令供一SNMP數(shù)據(jù)包之用，以及另一組框轉(zhuǎn)接指令供一高優(yōu)先性數(shù)據(jù)包之用(如，視頻或音頻等)。圖5為一方框圖，闡述依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)據(jù)包分類器模塊24。如圖5所示，網(wǎng)絡(luò)交換端口20包含一MAC22、一接收FIFO(先入先出)緩沖器27、一標(biāo)頭修飾器(modifier)29，及數(shù)據(jù)包分類器模塊24。數(shù)據(jù)包分類器模塊24也稱做網(wǎng)絡(luò)交換端口過濾器，而經(jīng)配置，用以識(shí)別(如評(píng)價(jià))從網(wǎng)絡(luò)交換端口20進(jìn)入的數(shù)據(jù)包，并提供一卷標(biāo)給交換構(gòu)件25，該卷標(biāo)基于正被接收的數(shù)據(jù)包的類型來規(guī)定對(duì)該數(shù)據(jù)包的動(dòng)作。具體地說，如圖9所示，數(shù)據(jù)包分類器模塊24將進(jìn)入的數(shù)據(jù)包與多個(gè)模板同時(shí)比較，經(jīng)配置而當(dāng)數(shù)據(jù)于交換端口20被接收時(shí)立即識(shí)別各個(gè)的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)包分類器模塊24比較進(jìn)入的數(shù)據(jù)包與該多個(gè)模板，基于此而識(shí)別一將執(zhí)行的方程式，而該方程式規(guī)定將要供應(yīng)給交換構(gòu)件25的卷標(biāo)。如圖9所示，既然數(shù)據(jù)包在交換端口20一經(jīng)接收即被分類，則不論數(shù)據(jù)包是否驗(yàn)效，其執(zhí)行時(shí)間S1+S2+S3比起參考圖1所述的執(zhí)行時(shí)間，有所減少。具體地說，數(shù)據(jù)包分類器模塊24生成一比較結(jié)果，它通過從多個(gè)模板中偵側(cè)出至少一個(gè)匹配的模板，以識(shí)別進(jìn)入的數(shù)據(jù)包。然后數(shù)據(jù)包分類器模塊24識(shí)別哪一個(gè)方程式包含該匹配的模板，并生成該方程式所規(guī)定的卷標(biāo)。圖6A和圖6B闡述了通過數(shù)據(jù)包分類器模塊24對(duì)一個(gè)方程式的兩個(gè)模板同時(shí)所做的處理。圖6A闡述數(shù)據(jù)包分類器模塊24對(duì)下述方程式的邏輯評(píng)價(jià)Eq1＝M1*M2*M3*M4*(M5+M6+M7+M8)。圖6B闡述，方程式Eq1將如何實(shí)際地儲(chǔ)存在最小項(xiàng)內(nèi)存70中。方程式Eq1含四個(gè)模板62a、62b、62c及62d模板62a含最小項(xiàng)M1、M2、M3、M4及M5；模板62b含最小項(xiàng)M1、M2、M3、M4及M6；模板62c含最小項(xiàng)M1、M2、M3、M4及M7；而模板62d含最小項(xiàng)M1、M2、M3、M4及M8。每一模板62都對(duì)應(yīng)一特定的IP數(shù)據(jù)格式，而該格式可基于IP數(shù)據(jù)包32的標(biāo)頭來辨識(shí)。例如，模板62a及62c可經(jīng)配置而用以識(shí)別一HTTP數(shù)據(jù)包；模板62b及62d可經(jīng)配置而用以識(shí)別一SNMP數(shù)據(jù)包。具體地說，如果一數(shù)據(jù)包是IPv4格式的、IP中的存活時(shí)間(timetolive)字段大于一、IP標(biāo)頭中的協(xié)議字段為TCP、標(biāo)頭核對(duì)和(checksum)為正確、源TCP端口為80或目的TCP端口為80，那幺它就會(huì)被識(shí)別為HTTP數(shù)據(jù)包。如果一數(shù)據(jù)包是IPv4格式的、IP中的存活時(shí)間字段大于一、IP標(biāo)頭中的協(xié)議字段為TCP、標(biāo)頭核對(duì)和為正確、源TCP端口為25或目的TCP端口為25，那幺它就會(huì)被識(shí)別為SNMP數(shù)據(jù)包。因此，可建立以下最小項(xiàng)來代表所有的上述判據(jù)M1＝數(shù)據(jù)包為IPv4格式M2＝IP中的存活時(shí)間字段大于一M3＝IP標(biāo)頭中的協(xié)議字段為TCPM4＝標(biāo)頭核對(duì)和為正確M5＝源TCP端口為80M6＝目的TCP端口為80M7＝源TCP端口為25M8＝目的TCP端口為25由此，模板62a及62c識(shí)別HTTP數(shù)據(jù)包，而模板62b及62d識(shí)別SNMP數(shù)據(jù)包。如此，方程式一(Eq1)規(guī)定，如果模板62a、62b、62c及62d任一為真，則應(yīng)輸出一特定結(jié)果(如，有一規(guī)定值的卷標(biāo))至交換構(gòu)件25。而且，最小項(xiàng)M1....M8以一既定次序安排在關(guān)聯(lián)的模板62a和/或62b內(nèi)，而該次序系對(duì)應(yīng)進(jìn)入數(shù)據(jù)流中一數(shù)據(jù)字節(jié)的相對(duì)位置。如圖7所示，最小項(xiàng)M1經(jīng)配置，而用與IP數(shù)據(jù)包32的第一字節(jié)(B1)比較；最小項(xiàng)M2經(jīng)配置，而用與IP數(shù)據(jù)包32的繼B1后的字節(jié)(B2)比較；最小項(xiàng)M3經(jīng)配置，而用與IP數(shù)據(jù)包32的繼B2后的字節(jié)(B3)比較，等。由此，基于進(jìn)入的數(shù)據(jù)流中一數(shù)據(jù)字節(jié)的相對(duì)位置，以此為使用的模板62的最小項(xiàng)次序，則能在該進(jìn)入數(shù)據(jù)流與該類最小項(xiàng)間做比較。由此，進(jìn)入數(shù)據(jù)流能與多個(gè)模板比較，不但決定了進(jìn)入數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)格式，也決定交換構(gòu)件25須執(zhí)行何種動(dòng)作。如如圖5所示，數(shù)據(jù)包分類器模塊24(也稱網(wǎng)絡(luò)交換端口過濾器)包含一最小項(xiàng)內(nèi)存70，用以儲(chǔ)存最小項(xiàng)的值(如，M1、M2，等)，如圖8所示。以下說明的數(shù)據(jù)包分類器模塊24也含一框識(shí)別器(identifier)72，它經(jīng)配置而用以識(shí)別正被接收的層2框的類型；特別地，識(shí)別接收中的層2框的類型(如，以太網(wǎng)、IEEE802至3，等)，即能識(shí)別層2數(shù)據(jù)包30內(nèi)的IP數(shù)據(jù)包32起始位置64。數(shù)據(jù)包分類器模塊24也含一最小項(xiàng)控制器74、一最小項(xiàng)生成器76、一方程式核(core)78，及一評(píng)價(jià)結(jié)果內(nèi)存80。使用一處理器接口模塊(pimod)，從主機(jī)CPU26傳送生成的最小項(xiàng)至最小項(xiàng)內(nèi)存70。最小項(xiàng)控制器74經(jīng)配置，對(duì)應(yīng)于IP框32的一選定的字節(jié)而從最小項(xiàng)內(nèi)存70提取最小項(xiàng)。最小項(xiàng)控制器74也含一位置轉(zhuǎn)換器82，位置轉(zhuǎn)換器82經(jīng)配置而當(dāng)接收一來自框識(shí)別器72的以規(guī)定層2框的類型的框類型(frm_type)信號(hào)時(shí)，在響應(yīng)下規(guī)定起始點(diǎn)64的實(shí)際字節(jié)位置(byte_location)。由此，最小項(xiàng)控制器74偵測(cè)IP數(shù)據(jù)包的開端，在響應(yīng)下提取將與IP數(shù)據(jù)包的第一字節(jié)(B1)比較的所有最小項(xiàng)，例如第7圖中用于方程式Eq1、Eq2及Eq3的最小項(xiàng)M1、M9及M14。然后，最小項(xiàng)控制器74轉(zhuǎn)接最小項(xiàng)的值(M_STRUINFO)給最小項(xiàng)生成器76及方程式核心78。最小項(xiàng)生成器76在最小項(xiàng)控制器所提取的最小項(xiàng)與進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的選定的字節(jié)的間，執(zhí)行實(shí)際的最小項(xiàng)比較。例如在第7圖中，最小項(xiàng)生成器76將進(jìn)入的數(shù)據(jù)字節(jié)B1同時(shí)與最小項(xiàng)M1、M9及M14比較，并提供最小項(xiàng)比較結(jié)果(mt_result)給方程式核心78。在下一次比較循環(huán)期間，最小項(xiàng)生成器76將進(jìn)入的數(shù)據(jù)字節(jié)B2同時(shí)與最小項(xiàng)M2、M10及M15比較。依據(jù)所公開的實(shí)施例，最小項(xiàng)生成器經(jīng)配置而用來將進(jìn)入的數(shù)據(jù)流同時(shí)與多達(dá)八個(gè)最小項(xiàng)比較。方程式核心78經(jīng)配置，基于接收自最小項(xiàng)生成器76的最小項(xiàng)比較結(jié)果而生成一個(gè)框卷標(biāo)，相對(duì)于有關(guān)的模板62。舉例來說，方程式核心78在最小項(xiàng)生成器給出結(jié)果時(shí)，對(duì)此最小結(jié)果順序地估值，藉而估算方程式1的值，其描述于圖6。舉例來說，若對(duì)于最小項(xiàng)M1、M2、M3、M4、M5及M6每一項(xiàng)所做的比較導(dǎo)致條件為真，參考如下圖8所述，則終結(jié)條件在方程式1中為匹配，而致使方程式核心78生成一對(duì)應(yīng)于方程式1規(guī)定條件的卷標(biāo)。該框卷標(biāo)在必須執(zhí)行的動(dòng)作之外，也識(shí)別進(jìn)入的數(shù)據(jù)包的本質(zhì)。由此，當(dāng)數(shù)據(jù)包抵達(dá)交換端口20時(shí)，數(shù)據(jù)包分類器模塊24立即以一可程序化的量子(字節(jié)字〔byteword〕、雙字〔doubleword〕，等)邊界(quantumboundary)，來檢查進(jìn)入的資料是否匹配模板中的適當(dāng)字段。如果發(fā)現(xiàn)是匹配的，則數(shù)據(jù)包分類器模塊24持續(xù)追蹤哪些模板已匹配，并依抵達(dá)次序來繼續(xù)檢查其余進(jìn)入的數(shù)據(jù)包字段。循此方式，不再匹配該數(shù)據(jù)包的模板即遭廢除，不做進(jìn)一步的比較。在數(shù)據(jù)包終端，或在一完全匹配的模板終端，數(shù)據(jù)包分類器模塊24的方程式核心78以關(guān)聯(lián)于該類匹配模板的卷標(biāo)，來標(biāo)記該數(shù)據(jù)包?；蛟S某些情況中會(huì)有多于一個(gè)模板匹配該數(shù)據(jù)包；在諸如此種情形中，卷標(biāo)優(yōu)先性解析裝置81執(zhí)行一基于優(yōu)先性的決定，如由用戶所定義的一樣，而在框終端或附近選取單一個(gè)框卷標(biāo)值并發(fā)送至交換構(gòu)件25。圖8闡述最小項(xiàng)內(nèi)存70中的最小項(xiàng)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)格式。依據(jù)所公開的實(shí)施例，最小項(xiàng)對(duì)應(yīng)于將做比較的數(shù)據(jù)字節(jié)的相對(duì)位置，以此次序而儲(chǔ)存在最小項(xiàng)內(nèi)存70中。由此，所有將與第一資料字節(jié)比較的最小項(xiàng)一起儲(chǔ)存在最小項(xiàng)內(nèi)存的第一部份中，緊接著是所有將與第二數(shù)據(jù)字節(jié)比較的最小項(xiàng)，等等。或者，最小項(xiàng)的儲(chǔ)存次序除基于將做比較的數(shù)據(jù)字節(jié)的相對(duì)位置外，也可基于IP標(biāo)頭內(nèi)的相關(guān)信息。由此，最小項(xiàng)的儲(chǔ)存次序可供數(shù)據(jù)字節(jié)序列比較之用，而提供源IP地址、目的IP地址及源和源/目的端口等條件；在此情形中，在IP框開端的無關(guān)的數(shù)據(jù)字節(jié)將不會(huì)在最小項(xiàng)內(nèi)存70開端儲(chǔ)存其關(guān)聯(lián)的最小項(xiàng)，最小項(xiàng)內(nèi)存70的效率進(jìn)而獲得改良。每一表項(xiàng)90包含一最小項(xiàng)部份及一評(píng)價(jià)部份。最小項(xiàng)部份含一屏蔽字段(屏蔽〔MASK〕)94、一期望數(shù)據(jù)域位(期望資料〔EXP_DATA〕)96，及一算符字段(算符〔OPERATOR〕)98?；诒眄?xiàng)90在最小項(xiàng)內(nèi)存70中的位置，最小項(xiàng)控制器74能決定IP數(shù)據(jù)包32的哪一個(gè)字節(jié)須與對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)比較(相對(duì)于IP數(shù)據(jù)包的開端64)。屏蔽字段94為最小項(xiàng)生成器76執(zhí)行比較所用的屏蔽，若該屏蔽有一個(gè)位設(shè)定為1，則比較其值；而若屏蔽值在字段中有零值，則毋庸比較。期望數(shù)據(jù)域位96規(guī)定將與IP數(shù)據(jù)包32的有關(guān)資料字節(jié)比較的期望數(shù)據(jù)。算符字段98規(guī)定最小項(xiàng)生成器所將執(zhí)行的比較的類型，例如小于、小或等于、等于、大于、大于或等于，及不等于。估值部份則含一分支部份100、一響應(yīng)部份(RINP1)102用于最小項(xiàng)部份比較為真的情形、一第二響應(yīng)部份(RINP0)106用于最小項(xiàng)部份比較為偽的情形，及一方程式識(shí)別符110。分支部份100規(guī)定方程式中OR項(xiàng)的次序；例如第6圖及第7圖所示的最小項(xiàng)M1，其分支部份將設(shè)定為00001111，標(biāo)示著方程式識(shí)別符110中所規(guī)定的方程式最先四個(gè)分支應(yīng)包含對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)。以八個(gè)位用于分支部份，假設(shè)任何給定方程式中最多有八個(gè)分支。響應(yīng)部份102在最小項(xiàng)部份相對(duì)于比較的字節(jié)的評(píng)價(jià)為真時(shí)，規(guī)定所將執(zhí)行的作業(yè)。特別是，若方程式結(jié)果在最小項(xiàng)結(jié)果為真時(shí)被決定，則結(jié)束位(FIN)設(shè)定為一；若評(píng)價(jià)過程在最小項(xiàng)結(jié)果為真時(shí)應(yīng)返回初始狀態(tài)(init)，則「回到初始(BINIT)」設(shè)定為一。例如在最小項(xiàng)M1的情形中，最小項(xiàng)結(jié)果為真時(shí)既須做其它比較，則RINP1的FIN位及BINIT位設(shè)定為零。在最小項(xiàng)M5、M6、M7及M8的情形中，因?yàn)闉椤罢妗钡谋容^結(jié)果會(huì)結(jié)束評(píng)價(jià)，則RINP1的FIN位設(shè)定為一，如圖6所示。響應(yīng)部份106在最小項(xiàng)部份相對(duì)于比較的字節(jié)的評(píng)價(jià)為偽時(shí)，規(guī)定將執(zhí)行的作業(yè)。特別是，若方程式結(jié)果在最小項(xiàng)結(jié)果為偽時(shí)被決定，則結(jié)束位(FIN)設(shè)定為一；若評(píng)價(jià)過程在最小項(xiàng)結(jié)果為偽時(shí)應(yīng)返回初始狀態(tài)(init)，則「回到初始(BINIT)」設(shè)定為一。例如在最小項(xiàng)M1的情形中，F(xiàn)IN位設(shè)定為零而RINP1的BINIT位設(shè)定為一，以致方程式在最小項(xiàng)M1結(jié)果為偽時(shí)將返回init狀態(tài)，如圖6所示。方程式識(shí)別符110識(shí)別最小項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的方程式(或者，若方程序中僅有一個(gè)模板，則對(duì)應(yīng)該模板)。由此，方程式核心78決定任何規(guī)定的方程式是否有一模板62匹配進(jìn)入的數(shù)據(jù)流。對(duì)帶有多個(gè)模板62的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流做多重同時(shí)比較，基于此則方程式核心78能識(shí)別一匹配方程式；并對(duì)于交換構(gòu)件25上的框轉(zhuǎn)接決策，生成對(duì)應(yīng)于匹配的方程式的適當(dāng)卷標(biāo)。必要時(shí)，核心78在傳送資料給交換器的前，也輸出一指令至標(biāo)頭修正器29，以修正層2標(biāo)頭、層3標(biāo)頭，或兩者。依據(jù)所公開的實(shí)施例，一網(wǎng)絡(luò)交換端口包含一過濾器，而該過濾器能在數(shù)據(jù)包的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流與經(jīng)配置而供識(shí)別一對(duì)應(yīng)協(xié)議用的多個(gè)模板的間，執(zhí)行多重同時(shí)比較。既然數(shù)據(jù)包分類器模塊24能處理IP框32的任何字節(jié)，則數(shù)據(jù)包分類器模塊24能直譯IP數(shù)據(jù)包32中所有的標(biāo)頭信息，從層3到層7的協(xié)議。而且，該類多重同時(shí)比較使網(wǎng)絡(luò)交換器12能執(zhí)行層3交換，供100Mbps及千兆位網(wǎng)絡(luò)之用，而在網(wǎng)絡(luò)交換器中無阻塞。最后，該類多重同時(shí)比較以數(shù)據(jù)接收的次序，而能執(zhí)行實(shí)時(shí)(realtime)比較，這與可程序化邏輯數(shù)組(PLAs)的類的替代方案相反，此類替代方案要求在開始處理之前接收整個(gè)標(biāo)頭。由此，依據(jù)所公開的實(shí)施例，數(shù)據(jù)包分類分辨率及關(guān)聯(lián)的交換控制屬性在數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)位一抵達(dá)交換端口時(shí)，可立即發(fā)生，從而減少全部的交換執(zhí)行時(shí)間，如此，數(shù)據(jù)包分類器可經(jīng)配置，以線速(wirespeed)，基于任何協(xié)議來轉(zhuǎn)接數(shù)據(jù)包，而常駐在ISO模型的任一層。本發(fā)明雖經(jīng)目前所知最為實(shí)用的優(yōu)選的實(shí)施例說明的，但應(yīng)了解，本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例；反之，它涵蓋了權(quán)利要求書中的精神及范圍內(nèi)所含的各種不同的修正及等同的設(shè)計(jì)。權(quán)利要求1.一種評(píng)估網(wǎng)絡(luò)交換端口上進(jìn)入數(shù)據(jù)包的方法，該方法包含儲(chǔ)存多個(gè)經(jīng)配置而用以識(shí)別各別數(shù)據(jù)框的模板，而每一模板有至少一個(gè)最小項(xiàng)，該最小項(xiàng)經(jīng)配置而用以比較一對(duì)應(yīng)的既定值與該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包之一對(duì)應(yīng)的選定字節(jié)；在該網(wǎng)絡(luò)交換端口接收該選定的字節(jié)之時(shí)，立即將該對(duì)應(yīng)于選定字節(jié)的最小項(xiàng)同時(shí)與該選定字節(jié)比較；基于該最小項(xiàng)與該網(wǎng)絡(luò)交換端口所接收的整個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)字節(jié)所做比較，生成一識(shí)別該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包的比較結(jié)果；以及當(dāng)數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)位在該網(wǎng)絡(luò)交換端口一經(jīng)接收，即基于比較結(jié)果而生成一個(gè)框卷標(biāo)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該同時(shí)比較步驟包含將對(duì)應(yīng)于一第一數(shù)據(jù)字節(jié)的最小項(xiàng)加載一最小項(xiàng)生成器；平行比較該載于最小項(xiàng)生成器的最小項(xiàng)與該第一數(shù)據(jù)字節(jié)；以及輸出該載于最小項(xiàng)生成器的最小項(xiàng)的比較結(jié)果到一評(píng)價(jià)核心。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該同時(shí)比較步驟還包含將對(duì)應(yīng)于一第二數(shù)據(jù)字節(jié)的最小項(xiàng)，續(xù)接于該第一數(shù)據(jù)字節(jié)之后而加載該最小項(xiàng)生成器。4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含輸出該框卷標(biāo)至一交換構(gòu)件，該交換構(gòu)件經(jīng)配置而基于該對(duì)應(yīng)的框卷標(biāo)，用以交換該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該儲(chǔ)存步驟包含將每一最小項(xiàng)在一內(nèi)存中儲(chǔ)存為一表項(xiàng)，而每一表項(xiàng)基于對(duì)應(yīng)的選定字節(jié)的位置而在該內(nèi)存中有一位置，而該表項(xiàng)含一最小項(xiàng)表達(dá)式部份以規(guī)定該對(duì)應(yīng)的既定值和一比較操作數(shù)，并含一模板識(shí)別符字段以規(guī)定該使用對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)的模板。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該生成步驟包含暫時(shí)儲(chǔ)存該等最小項(xiàng)與該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包的選定字節(jié)的比較結(jié)果；基于該最小項(xiàng)的比較結(jié)果，而從多個(gè)模板偵側(cè)出至少一個(gè)匹配的模板；以及基于該偵側(cè)出的至少一個(gè)匹配的模板，而生成比較結(jié)果。7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包含當(dāng)有多于一個(gè)模板匹配該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包，將模板優(yōu)先性解析為一個(gè)最終框卷標(biāo)。8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該第一資料字節(jié)系對(duì)應(yīng)于一既定格式的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包字節(jié)，而該同時(shí)比較的步驟包含對(duì)相應(yīng)于有既定格式的數(shù)據(jù)包開端的選定的數(shù)據(jù)節(jié)的評(píng)價(jià)。9.如權(quán)利要求8中的方法，其中該既定格式為英特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)格式。10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該基于偵側(cè)出的至少一個(gè)匹配模板而生成比較結(jié)果的步驟包含對(duì)于與該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包比較的最小項(xiàng)的每一個(gè)，識(shí)別一對(duì)應(yīng)的方程式，而每一方程式為一選定的模板群規(guī)定唯一的結(jié)果；以及由該含有偵側(cè)出的至少一個(gè)匹配模板的方程式，而生成該比較結(jié)果。11.一種經(jīng)配置以評(píng)價(jià)進(jìn)入數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)交換端口過濾器，它包含一最小項(xiàng)內(nèi)存，經(jīng)配置以儲(chǔ)存最小項(xiàng)值，每一最小項(xiàng)值是基于該進(jìn)入數(shù)據(jù)包的一對(duì)應(yīng)的選定字節(jié)位置而儲(chǔ)存的，該數(shù)據(jù)包是用來比較的，一表達(dá)式部份以規(guī)定一個(gè)對(duì)應(yīng)的比較操作，以及一模板識(shí)別符字段以規(guī)定該使用對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)的模板；一最小項(xiàng)生成器，經(jīng)配置而當(dāng)該進(jìn)入數(shù)據(jù)字節(jié)一經(jīng)接收，用來將進(jìn)入的數(shù)據(jù)包的一個(gè)字節(jié)同時(shí)與對(duì)應(yīng)于該接收的字節(jié)的最小項(xiàng)比較，并生成各個(gè)最小項(xiàng)比較結(jié)果；以及一經(jīng)配置的方程式核心以生成一個(gè)框卷標(biāo)，該框卷標(biāo)基于相應(yīng)于該模板的最小項(xiàng)比較結(jié)果識(shí)別該進(jìn)入數(shù)據(jù)包。12.如權(quán)利要求11所述的過濾器，還包含一框識(shí)別器，該識(shí)別器經(jīng)配置以識(shí)別層2數(shù)據(jù)包的類型，而該進(jìn)入數(shù)據(jù)包的選定字節(jié)基于該經(jīng)識(shí)別的層2數(shù)據(jù)包類型而決定。13.如權(quán)利要求12所述的過濾器，其中每一儲(chǔ)存的最小項(xiàng)值的位置相對(duì)于該層2數(shù)據(jù)包內(nèi)的一IP框的開端。14.如權(quán)利要求13所述的過濾器，進(jìn)一步包含一最小項(xiàng)控制器，經(jīng)配置，對(duì)應(yīng)于該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包內(nèi)的IP框的一選定字節(jié)而從最小項(xiàng)內(nèi)存提取該最小項(xiàng)。15.如權(quán)利要求11所述的過濾器，其中該方程式核心以該進(jìn)入的數(shù)據(jù)包的線率，而在該進(jìn)入數(shù)據(jù)包終端之前生成該框卷標(biāo)。16.如權(quán)利要求11中的過濾器，進(jìn)一步包含一卷標(biāo)優(yōu)先性裝置，經(jīng)配置，當(dāng)有多于一個(gè)模板匹配該進(jìn)入數(shù)據(jù)包，將模板優(yōu)先性解析為一個(gè)最終框卷標(biāo)值。全文摘要一種網(wǎng)絡(luò)交換器，經(jīng)配置而用以執(zhí)行在一以太網(wǎng)絡(luò)(IEEE802.3)中的層2及層3交換，而不阻塞進(jìn)入的數(shù)據(jù)包，包含一具有過濾器(即，一數(shù)據(jù)包分類器模塊)的網(wǎng)絡(luò)交換端口，而該過濾器經(jīng)配置而在網(wǎng)絡(luò)交換端口接收進(jìn)入數(shù)據(jù)包時(shí)，立即對(duì)該數(shù)據(jù)包評(píng)價(jià)。過濾器在進(jìn)入數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流與經(jīng)配置識(shí)別各個(gè)數(shù)據(jù)協(xié)議的多個(gè)模板之間行同時(shí)比較。每一模板由多個(gè)最小項(xiàng)所組成，其中每一最小項(xiàng)規(guī)定在進(jìn)入數(shù)據(jù)包的一個(gè)選定的字節(jié)內(nèi)的一個(gè)既定比較操作。該模板可由用戶程序化，且儲(chǔ)存于一內(nèi)部的最小項(xiàng)內(nèi)存。而且，該多重同時(shí)比較使該網(wǎng)絡(luò)交換器能執(zhí)行層3交換，供100Mpbs及千兆位網(wǎng)絡(luò)使用，而在網(wǎng)絡(luò)交換器中無阻塞。文檔編號(hào)H04L12/46GK1736076SQ01814207公開日2006年2月15日申請(qǐng)日期2001年5月22日優(yōu)先權(quán)日2000年8月14日發(fā)明者G·S·可瑞西那,P·K-F·周,曾世杰,S·維斯萬那史申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司