With the internet(World Wide Web) widespread among people after 1995, Information Communication Network, which is basic structure of the internet, is rapidly changing into fiber optics communication. Voice-centered Circuit Traffic is rapidly changing into Internet-centered Packet Traffic and Optics Communication Technology can transmit 1Tb/s thousands kilometers away. The information conveyed through the internet is being diversified - from simple information based on text to bulky multimedia information such as auido & video data. So the demand for higher speed, high storage Router is on the crease. With the continued increase of Internet Traffic, Router for Core Backbone System will be much more needed.
IP주소룩업(address lookup)은 라우터의 인터넷 패킷 처리에서 가장 많은 시간이 걸리는 부분으로써 인터넷 통신의 성능을 좌우한다. 기존 IP주소룩업에서는 룩업데이블의 느린 갱신속도로 인해 룩업정지(lookup blocking) 또는 시효가 지난 경로(obsolete route)에 의한 부정확한 라우팅이 발생할 수 있다. 따라서 고속의 라우팅에서는 룩업처리율이 높으면서도 갱신시간이 짧은 룩업방법이 절실히 필요하게 되었다. 특히 기존 CAM(content addressable memory, 내용 주소화 메모리)을 이용한 IP주소룩업에서는 룩업처리율이 높으면서 동시에 복잡도도 높지 않은 방식은 룩업테이블의 갱신시간이 O(n)으로 오래 걸렸다. 본 논문에서는 룩업테이블의 갱신시간이 O(1)으로 짧으면서도, 룩업처리율이 높고, 복잡도도 높지 않은 파이프라인 CAM 구조(PICAM)를 이용한 새로운 IP주소룩업 방법을 제안한다.
With the internet(World Wide Web) widespread among people after 1995, Information Communication Network, which is basic structure of the internet, is rapidly changing into fiber optics communication. The information conveyed through the internet is being diversified - from simple information based on text to bulky multimedia information such as auido & video data. So the demand for higher speed, hish storage Router is on the crease. This research aims to analyze the general trend of the patent by systematical, multilateral and segmented analysis of the technology's flow and trend, the present technological position of status and the distribution map of the technology by country, technology area using chart and graph.
고속 라우터의 인터넷 패킷 처리에서 가장 많은 시간이 걸리는 부분이 IP 패킷 주소 룩업 중 LPM 탐색이다. 기존의 CAM을 이용한 LPM 탐색에서 LPM 탐색율이 높으면서 동시에 복잡도도 높지 않은 방식은 룩업 테이블의 갱신시간이 0(n)으로 오래 걸렸다. 본 논문에서 설계한 파이프라인 룩업 테이블은 고속 LPM 탐색을 위한 구조로서 갱신시간이 0(1)으로 짧으면서도, LPM 탐색율이 높고, 복잡도도 높지 않은 새로운 방식의 파이프라인 구조로, 1bit RAM 셀을 이용한 CAM 배열 구조로 설계하였다. 룩업 테이블은 3단계의 파이프라인으로 구성된다. 단계1 및 단계2의 키 필드 분할 수 및 매칭점의 분포에 따라 파이프라인의 성능이 좌우되며, LPM 탐색율이 달라질 수 있다 설계방식은 RTL에서 하드웨어 기술 언어를 이용해서 수행되었고, 0.35$\mu\textrm{m}$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용해서 게이트 수준에서 기능을 검증하였다.
IP 주소 검색은 라우터에서 가장 중요하고 복잡한 기능중 하나이다. 본 논문에서는 고성능 라우터에서 IP 주소 검색의 성능을 향상시키기 위해 LC-trie를 개선하는 기법을 제안한다. TCAM(Ternary Content Addressable Memory)에서 테이블 압축을 위해 이용한 프리픽스 pruning 방법을 LC-trie에 효과적으로 적용한다. 이러한 기법은 메모리 참조 횟수를 감소시키고 검색의 속도를 높일 수 있다. 또한, 실제 사용되는 포워딩 테이블과 트래픽 분포를 사용하여 검색 시간과 메모리 참조 횟수 둥의 관점에서 개선된 기법의 성능을 기존의 LC-trie 기법과 비교 평가한다.
ATM은 높은 처리 능력, 대역 확장, 그리고 다중 서비스 트래픽을 지원할 수 있는 능력 때문에 최근 주목을 받아 왔다 그러나 그 동안 네트워킹 프로토콜이 대부분 비연결형인 것에 반해 ATM은 연결 지향적이다 ATM에서 현재 서비스를 제공하기 위한 대안은 라우탱 기능을 제공하는 스위칭 하드헤어를 적용한 라우터이다 본 논문에서는, 스위치를 이용한 라우터를 설명하고 성능을 시뮬레이션 하였다 시뮬레이션 결과, 라우팅 지연은 플로우 개수에 따라 증가하였다 플로우 채널-유지 시간이 30,000 셀-시간일 때 셀 지연은 가장 적었다. 회선 효율은 플로우 설정 시간이 20 30 셀-시간일 때 급격히 증가하였다. 이 시뮬레이션 결과는 ATM 스위치를 이용한 라우터의 성능을 예측하기 위하여 사용될 수 있다.
This paper describes an interconnection network structure which transports information among processors through a high speed ATM switch. To efficiently use the high speed ATM switch for the message-based multiprocessor, we implemented the cell router that performs multiplexing and demultiplexing of cells from/to processors. In this system, we use the expanded internal cell format including 3bytes for switch routing information. This interconnection network has 3 stage routing strategies: ATM switch routing using switch routing information, cell router routing using a virtual path identifier (VPI) and cell reassembly routing using a virtual channel indentifier (VCI). The interconnection network consists of the NxN folded switch and N cell routers with the M processor interface. Therefore, the maximum number of NxM processors can be interconnected for message communication. This interconnection network using the ATM switch makes a significant improvement in terms of message passing latency and scalability. Additionally, we evaluated the transmission overhead in this interconnection network using ATM switch.
Multi Protocol Label Switching (MPLS) is a high performance method for forwarding packets (frames) through a network. It enables routers at the edge of a network to apply simple labels to packets (frames). we use MPLS in the core network for internet. MPLS provide high speed switching and traffic engineering in MPLS domain but at the Label Edge Router(LER) there is frequently cell discarding via congestion and buffer management method. It is one of the most important reasons retransmission and congestion. In this paper we propose advanced LER scheme that provide less cell loss rate also efficient network infrastructure.
인터넷에서 IP 패킷 전송은 링크의 전송 속도와 더불어 라우터에서의 패킷 처리 속도에 영향을 받는다. 라우터는 외부 인터페이스에서 입력되는 패킷을 목적지로 보내기 위한 다음 홉을 결정하여 패킷을 전달하는 역할을 수행한다. 이 과정에서 주소 검색은 고성능의 라우터 설계에 중요한 요인이다. 본 논문에서는 트라이 자료 구조 기반의 IP 주소 검색 알고리즘의 성능을 향상시키기 위해서 경로 압축을 이용한 분할 압축 트라이 구조를 제안한다. 제안된 분할 압축 트라이에서는 IP 주소 프리픽스들을 여러 개의 분할 압축 트라이로 나누어서 하나의 분할된 압축 트라이에서만 검색이 이루어지도록 하여 압축 트라이에서 탐색하는데 드는 시간을 줄이는 방법이다. 분할을 함으로써 늘어나게 되는 메모리의 부담이 적음을 보여준다.
본 논문에선 기계 기술 언어(machine descriptions language)인 LISA(Language for Instruction Set Architecture)를 통하여 시뮬레이션 모델로 설계한 새로운 네트워크 ASIP(Application Specific Instruction-set Processor)을 제안한다. 제안한 네트워크 ASIP은 라우터(router)에서 패킷 프로세싱을 담당하는 전용엔진을 목적으로 설계되었다. 이를 위해 MIPS(Microprocessor without Interlock Pipeline Stages) 아키텍처를 기반으로 한 일반적인 ASIP에 패킷을 빠른 속도로 처리하기 위해 필요한 새로운 명령어 셋을 추가하였다. 새로 추가된 명령어 셋은 "classification" 명령어 그룹과 "modification" 명령어 그룹으로 나눌 수 있으며, 각 그룹은 실행 단계(execution stage)에 위치한 각각의 기능 유닛(function unit)에 의해서 처리된다. 그리고 각각의 기능 유닛은 Verilog HDL을 통해 면적과 속도 측면에서 최적화하였으며, 이를 합성하여 면적과 동작 지연시간을 비교하였다. 또한 CKF(Compiler Known Function)을 이용하여 C 언어 레벨의 매크로 함수에 할당하였으며, 어플리케이션 프로그램에 대한 실행 싸이클을 비교 분석하여 성능 향상을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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