专利名称：提升第二层乙太网路交换器功能的路由交换器装置及方法
技术领域：
本发明系一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置及方法，尤指一种利用一主中央处理单元对绕路表进行维护管理，再将该绕路表复制至其上的各输出入端口，或直接由各输出入端口所配置的另一中央处理单元(如RISC)对绕路表进行维护管理，令该等输出入端口内的中央处理单元依该绕路表执行网路地址的辨认工作，并透过将该等输出入端口与传统第二层交换器的输出入端口相连接，使藉由该传统第二层交换器完成封包资料搬运的工作，以将该传统第二层交换器的功能提升至第三层以上的“路由交换器”。
按，现今电脑网路的传输速度愈来愈快，以高速乙太网路为例，其封包传输量最快可达每秒传送148,800的封包数(Gigabit的乙太网路每秒传送的封包数更将十倍于此)，而网路内大量信息的迅速传输，无可避免地在网路信息传输上发生所谓的“交通拥塞”问题。
此一“交通拥塞”问题，虽因第二层乙太网路交换器(Switch)的价格大幅滑落，且日益普及，而令使用者得以成功地予以解决，惟，由于网路与网路间(网际间)信息传输等第三层以上的功能仍必须仰赖路由器(Router)完成，以对封包资料进行交换处理。
网际网路(Internet)系指透过路由器将许多网路连接而成的一大网路，其中各网路系被路由器所区隔，各路由器均须知悉该网际网路上的每一网路，而绕路协定程序则系用以交换该项资料的方法。在网路上使用路由器时，必须先知道网路号码，而网路号码与实体地址并不相同，网路号码可在逻辑上指定一网路，而一网路可组织一群网路上的工作站，网路号码与实体地址的组合又可在网际网路上定义一台唯一的主机。若网路上的主机已设有网路层的软件，则可令其完全了解网际网路的环境，当一网路层软件的网路操作系统收到一由上层应用软件送来的资料时，路由器将依正常的处理程序先比较封包的目的地址是否与自己地址相符，若网路号码与自己的网路号码不同时，网路层协定即得知封包系来自远端网路地址，此时，封包将试图找到一路由器，使以最短的路径送至目的地，而路由器在网际网路上则系唯一能将封包传送至远端主机的装置。
又，在终端主机中，管理网路层的软件一般均设有一绕路表，以记载网路号码与其相关的路由器，包含路由器的实体地址、路由器所在地的网路号码及最终目的主机地址的距离，若该绕路表中并不包含目的地址的号码，或终端主机并没有该绕路表，则送出端将会要求路由器提供远端主机的信息，送出端主机将利用送回的信息，令其送出的封包经由一路由器或一个以上的路由器到达最后的目的地。当封包以格式化填入适当信息后，即可将封包与目的地主机的第二层(MAC层)地址送至网路上，该第二层(MAC层)地址并非最后接收的主机地址，而系某一台路由器的地址，最后的网路号码与接收主机的地址，均将存放于封包的网路层表头中，而路由器即据此将封包传送至目的地。
路由器在收到封包后，将读出封包内某些栏位(field)的信息，如目的地址的网路号码，若目的地址的网路号码系在路由器已连接的网路上，仅需单纯地将封包送达目的地址即可，若不在已知的网路上，则依其绕路表中所记录的其他路由器地址，询问其他路由器，下一个路由器在收到封包后，亦会以相同的程序处理封包，直到送达目的地为止。当封包最后到达目的地的网路号码所连接的路由器上时，路由器会依封包的实体地址将其传送至目的地，并记住封包的来源地址，以便有任何可能要送回原地址的封包时，可将其直接传送予该路由器，并以原路径送回原始地址。
由以上所述可知，路由器在将封包传送到不同网路上时，需为封包进行路由处理，路由器只接受直接指定给它的封包，并决定传递封包的最佳路径，因此，路由器中必须保有一份以网路号码表示的完整网路表，一般称之“绕路表”，以得知所有可供使用的路由器及网际网路上所有运作中的网路。该绕路表主要包含一连串的网路号码及相关路径，使路由器得以泱定传送封包的路径，将封包传输到最终的目的网路。
简而言之，传统路由器(Router)的工作大体可分为下列四大部分1．依RIP,OSPF…等绕路协定结果维护绕路表；2．当封包进入路由器，路由器将立即分辨标头栏位的目的网路地址，并依绕路表决定该封包将移往路由器上的那一个输出入端口(目的地)；3．路由器将更改该封包的目的地址、来源地址及封包标头；4．路由器再将该等更改过的封包搬运至该输出入端口，并将该等封包送出；在传统路由器中，由于受限于其硬件架构的设计方式，上述四大工作项目均系由单一的中央处理单元予以完成，致该中央处理单元负荷沉重，减缓了该种传统路由器的运算速度，而无法迅速完成封包资料的交换处理工作，故仍然造成网际间信息传输的瓶颈。
今，虽有部分业者及研发人员运用各种方法，欲针对此种具有第三层以上功能的乙太网路路由器进行改良，以期改善该种传统路由器的运算速度，突破“交通拥塞”问题所造成的瓶颈，惟，所研发制造的产品却因价格昂贵，不符经济效益，而令消费者望之怯步。
本发明系一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置及方法，主要系利用一主中央处理单元对绕路表进行维护管理，再将该绕路表复制至其上的各输出入端口，或直接由各输出入端口所配置的另一中央处理单元(如RISC)对绕路表进行维护管理，使分别藉该等输出入端口上所配置的另一中央处理单元(如RISC)，以辨认网路地址栏位(address field)，完成查明该绕路表所决定的目的端口、更改封包目的地址及来源地址标头等工作，最后，透过将该等输出入端口与传统第二层交换器(Switch)的输出入端口相连接，使藉由该传统第二层交换器完成封包资料搬运的工作。本发明将该装置称之为“路由交换器”。
本发明的一目的，系在该装置内各输出入端口上均配设一中央处理单元，故可将传统路由器内中央处理单元依该绕路表所负责执行的工作，分别由该等输出入端口予以完成，大幅提升其网路的传输速度。
本发明的另一目的，系在本发明中封包的搬运工作仍系由传统第二层交换器予以完成，故可大幅减轻该主中央处理单元的负荷，而令其封包搬运的速度可达线速(Wire Speed)。
本发明的又一目的，系在本发明仅需极低的成本即可将该传统第二层交换器功能提升至第三层以上，而完成传统路由器所具备的功能，故可大幅减少使用者因淘汰该传统第二层交换器及添购路由器所造成的无谓损失及支出。
本发明提供的一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置，该装置包括一存储器单元，该存储器单元系用以储存一传统路由器中网路层的绕路表；一主中央处理单元，该主中央处理单元系用以针对该存储器单元内的绕路表进行维护管理的工作；一个以上的实体层，各该实体层中分别配设有另一中央处理单元、另一存储器单元及二输出入端口等，其中该另一存储器单元系用以储存该主中央处理单元自该存储器单元内复制至该实体层的绕路表；该输出入端口系用以接收及传送由网路传输线传来的封包；该另一中央处理单元系用以读取该输出入端口所接收的封包内的信息，以辨认网路地址栏位，并依该另一存储器单元内所储存的该绕路表中记录的其他路由器地址，完成查明该绕路表所泱定的目的端口、更改封包目的地址及来源地址标头等工作，并依正常程序处理封包，泱定传递封包的最佳路径。
本发明提供的一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的方法，该方法包括，利用一主中央处理单元对绕路表进行维护管理；再将该绕路表复制至一个以上的实体层，或直接由各该实体层内所配置的另一中央处理单元对绕路表进行维护管理，使各该实体层内的另一中央处理单元可依该绕路表执行网路地址的辨认工作。
结合实施例参考附图对本发明进行详细描述。
附图简要说明
图1是本发明中在第二层乙太网路交换器旁放置的本装置的示意图；图2是本发明中将连往第二层交换器的电缆移转至本装置的示意图；图3是本发明中将原连接至该传统第二层交换器上各输出入端口网路传输线分别连接至本装置的一组输出入端口；图4是本发明中将第二层交换器的接头与本装置接头做一对一连接的示意图。
本发明系一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置及方法，参阅图1所示，本发明的装置10内主要设有一主中央处理单元11及一存储器单元12等，其中该存储器单元12系用以储存传统路由器中网路层的一绕路表，该主中央处理单元11则系用以针对该存储器单元12内的绕路表进行维护管理的工作。该装置10中另设有一个以上的实体层(MAC)13，各该实体层(MAC)13中并分别配设有另一中央处理单元14(如RISC)、另一存储器单元15、和输出入端口16及一封包暂存器17等，其中该另一存储器单元15系用以储存该主中央处理单元11自该存储器单元12内复制至该实体层13的绕路表，或用以直接储存该实体层13的绕路表，使该输出入端口16在接收到由网路传输线传来的封包时，可将所接收的封包暂存于该封包暂存器17内，再藉该另一中央处理单元14读取封包内某些栏位(field)的信息，如目的地址的网路号码等，以辨认网路地址栏位(field)，并依该另一存储器单元14内所储存的该绕路表中记录的其他路由器地址，完成查明该绕路表所决定的目的端口、更改封包目的地址及来源地址标头等工作，并依正常程序处理封包，决定传递封包的最佳路径。
本发明的装置10在使用时，依与一传统第二层交换器20相搭配，参阅图2所示，其连接方式系将原连接至该传统第二层交换器20上各输出入端口21的网路传输线30分别连接至该装置10的一组输出入端口161，参阅图3所示，再藉传输线31令该装置10上的另一组输出入端口162分别连接至该传统第二层交换器20上各对应的输出入端口21，参阅图4所示。如此，该装置10即可透过该传统第二层交换器20，依该装置10所决定的封包的最佳传递路径，完成封包资料的搬运工作。
由于本发明的该装置10内该等输出入端口16均配设有另一中央处理单元14，故可将传统路由器内中央处理单元依该绕路表所负责执行的工作，分别由该实体层13予以完成，大幅提升其网路的传输速度，另，由于本发明中封包的搬运工作仍系由传统第二层交换器20予以完成，故可大幅减轻该主中央处理单元11的负荷，而令其封包搬运的速度可达线速(Wire Speed)。
据上所述，本发明仅需极低的成本，即可将该传统第二层交换器的功能提升至第三层以上，而完成传统路由器所具备的功能，故可大幅减少使用者因淘汰该传统第二层交换器及添购路由器所造成的无谓损失及支出。
以上所述，均系本发明的较佳实施例，惟，本发明所主张的权利范围，并不局限于此，按凡熟悉该项技术人士，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应属不脱离本发明的保护范畴。
权利要求
1．一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置，该装置包括一存储器单元，该存储器单元系用以储存一传统路由器中网路层的绕路表；一主中央处理单元，该主中央处理单元系用以针对该存储器单元内的绕路表进行维护管理的工作；一个以上的实体层，各该实体层中分别配设有另一中央处理单元、另一存储器单元及二输出入端口等，其中该另一存储器单元系用以储存该主中央处理单元自该存储器单元内复制至该实体层的绕路表；该输出入端口系用以接收及传送由网路传输线传来的封包；该另一中央处理单元系用以读取该输出入端口所接收的封包内的信息，以辨认网路地址栏位，并依该另一存储器单元内所储存的该绕路表中记录的其他路由器地址，完成查明该绕路表所泱定的目的端口、更改封包目的地址及来源地址标头等工作，并依正常程序处理封包，决定传递封包的最佳路径。
2．如权利要求1所述的一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置，其中，该另一存储器单元系可直接用以储存该实体层的绕路表，该另一中央处理单元针对该另一存储器单元内的绕路表进行维护管理的工作。
3．如权利要求1所述的一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置，其中，各该实体层中尚包括一封包暂存器，该封包暂存器系用以暂存该输出入端口自网路传输线上所接收的封包。
4．如权利要求1所述的一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置，其中，该装置的一组输出入端口系与网路传输线相连接，再藉一传输线令该装置上的另一组输出入端口分别连接至一传统第二层交换器上各对应的输出入端口，使该装置透过该传统第二层交换器，依所决定的封包最佳传递路径，完成封包资料的搬运工作。
5．一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的方法，该方法包括，利用一主中央处理单元对绕路表进行维护管理；再将该绕路表复制至一个以上的实体层，或直接由各该实体层内所配置的另一中央处理单元对绕路表进行维护管理，使各该实体层内的另一中央处理单元可依该绕路表执行网路地址的辨认工作。
6．如权利要求5所述的一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的方法，其中，在各该实体层中的一输出入端口接收到由网路传输线传来的封包时，该另一中央处理单元将读取封包内的信息，以辨认网路地址栏位，并依该绕路表中记录的其他路由器地址，完成查明该绕路表所决定的目的端口、更改封包目的地址及来源地址标头等工作，并依正常程序处理封包，决定传递封包的最佳路径。
7．如权利要求6所述的一种提升第二层(MAC层)乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的方法，其中，各该实体层将透过另一输出入端口与一传统第二层交换器的对应输出入端口相连接，使藉由该传统第二层交换器完成封包资料搬运的工作。
全文摘要
一种提升第二层乙太网路交换器功能至第三层以上路由交换器的装置及方法，利用一主CPU对绕路表进行维护管理，再将该绕路表复制至其上的各输出入端口，或直接由各输出入端口所配置的另一CPU(如RISC)对绕路表进行维护管理，使分别藉该等输出入端口所配置的另一CPU来辨认标头栏位的目的网路地址，完成更改封包目的地址、来源地址及封包标头等工作，再透过将该等输出入端口与传统第二层交换器的输出入端口相连接，使藉由该传统第二层交换器完成封包资料搬运的工作。
文档编号H04L29/06GK1227995SQ9810536
公开日1999年9月8日 申请日期1998年3月2日 优先权日1998年3月2日
发明者李中旺, 卓裕文, 林以作, 俞继华, 黄宗智 申请人:友讯科技股份有限公司