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DE102016001869A1 - Method for optimizing the routing of IPv6 traffic (IPway) - Google Patents

Method for optimizing the routing of IPv6 traffic (IPway) Download PDF

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DE102016001869A1
DE102016001869A1 DE102016001869.0A DE102016001869A DE102016001869A1 DE 102016001869 A1 DE102016001869 A1 DE 102016001869A1 DE 102016001869 A DE102016001869 A DE 102016001869A DE 102016001869 A1 DE102016001869 A1 DE 102016001869A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ipway
network
packet
bits
address
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016001869.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Marian Ulbricht
Jens Wagner
Theresa Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INNOROUTE GmbH
Original Assignee
INNOROUTE GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by INNOROUTE GmbH filed Critical INNOROUTE GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/22Parsing or analysis of headers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

IP-Netzwerke werden in weltweiten Datenverbindungen zwischen Geräten der Informationsverarbeitung genutzt. Man verwendet heute IPv4 und IPv6 Netzwerke. Der größte Unterschied zwischen beiden Varianten ist, dass IPv6 deutlich mehr als vier Milliarden Teilnehmer adressieren lassen. Jeder Teilnehmer hat eine netzweit eindeutige Adresse, seine Zugehörigkeit zu Teilnetzen kann an der Adresse erkannt werden. IP-Netzwerke arbeiten paketorientiert. Es unterteilt sich in Steuerinformationen und Nutzdaten. Die Aufteilung in bestimmte Bereiche wird Frame genannt. Unterschiedliche Aufgaben der Geräte werden durch hierarchische Ebenen getrennt (Sicherung, Vermittlung, Transport, Sitzung). Steuerinformationen und Nutzdaten einer höheren Schicht werden in den Nutzdaten der tieferliegenden Schicht verpackt. Die Frames sind also hierarchisch geschachtelt. Heutige Verfahren versuchen durch ein Übermaß an Kompatibilität besonders leicht in bestehende Netze integrierbar zu sein und mithalten Steuerinformationen, die in modernen Netzen keine Bedeutung haben. Um Netze in Teilbereiche zu trennen und verschiedene Wege in Netzen zu ermöglichen sind Router nötig. Router verfügen über mehrere Ports, die an verschiedene Teilnetze angeschlossen sein können. Ein Router nimmt ein Datenpaket an einem Port entgegen und entscheidet, an welchen Port er es weitergibt. Diese Entscheidungen benötigen Zeit und verlangsamen den Weg eines Datenpaketes. An diesem Port kann das Zielnetz oder ein weiterer Router angeschlossen sein. Eine Durchleitung durch ein Gerät wird Hop genannt. Mit der Zahl der nötigen Hops verlängert sich die Laufzeit eines Paketes durch ein Netz. Die Anzahl der Weiterleitung wird in einem Hop-Counter abgebildet. Der Hop-Counter zählt von der vorausberechneten Anzahl der nötigen Hops, um eins pro Gerät, abwärts bis auf Null. Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Reduktion der Verzögerungszeit beim Durchlaufen eines Routers. Dabei werden folgende neuartige Verfahrenspunkte eingeführt: Edgerouter übersetzen die Pakete herkömmlicher Netze in Pakete des vorgestellten Verfahrens. Router im Inneren des Netzwerks werden Corerouter genannt, sie können nur die neuartigen Pakete des vorgestellten Verfahrens weiterleiten. Entscheidungen über die Weiterleitung sollen so früh wie möglich fallen, daher werden die dafür nötigen Informationen zu Beginn im Datenstrom angeordnet. Die Neuordnung erfolgt bei jeden Hop so, dass sie für den nachfolgenden Router optimal ist. Außerdem wird der Weg eines Paketes durch das Netz in der Adresse kodiert. Die Adresse eines Teilnehmers ist nur noch von einem Punkt des Netzes für einen bestimmten Weg durch das Netz eindeutig. Zwei Teilnehmer können von verschiedenen Stellen des Netzes die gleiche relative Adresse haben. Ein Teilnehmer kann von einer Stelle des Netzes zwei verschiedene relative Adressen haben, wenn Datenpakete unterschiedliche Wege im Netz nehmen. Die Zieladresse in einem Paket ändert sich beim Durchlaufen des Netzes von Hop zu Hop. Das dafür nötige Verfahren wird IPwoy bezeichnet. Das hier vorgestellte Verfahren wird diese Anforderungen vollumfänglich erfüllen und so eine deutliche Beschleunigung Internetprotokoll-basierter Netzwerke ermöglichen.IP networks are used in global data connections between information processing equipment. Today, IPv4 and IPv6 networks are used. The biggest difference between the two variants is that IPv6 allows significantly more than four billion subscribers to be addressed. Each participant has a network-wide unique address, its membership in subnets can be recognized at the address. IP networks work in a package-oriented way. It is divided into control information and user data. The division into certain areas is called a frame. Different tasks of the devices are separated by hierarchical levels (backup, mediation, transport, session). Control information and user data of a higher layer are packed in the payload of the lower layer. The frames are thus nested hierarchically. Today's methods try to be particularly easy to integrate into existing networks by an excess of compatibility and keep control information that have no meaning in modern networks. To separate networks into subareas and to enable different paths in networks routers are necessary. Routers have multiple ports that can be connected to different subnets. A router accepts a data packet at a port and decides to which port it passes it. These decisions take time and slow down the path of a data packet. The destination network or another router can be connected to this port. A passage through a device is called a hop. With the number of hops required, the duration of a packet is extended by a network. The number of redirects is displayed in a hop counter. The hop counter counts from the predicted number of required hops, one per device, down to zero. The present invention relates to methods for reducing the delay time when traversing a router. The following new method points are introduced: Edgerouter translate the packets of conventional networks into packets of the presented method. Routers inside the network are called corer routers, they can only forward the novel packets of the presented method. Decisions about forwarding should be made as early as possible, so the necessary information is placed in the stream at the beginning. The reorganization takes place with each hop so that it is optimal for the following router. In addition, the path of a packet is encoded by the network in the address. The address of a subscriber is unique only from one point of the network for a particular route through the network. Two subscribers can have the same relative address from different parts of the network. A subscriber can have two different relative addresses from one location of the network, if data packets take different paths in the network. The destination address in a packet changes from hop to hop as it traverses the network. The necessary procedure is called IPwoy. The method presented here will fully meet these requirements and thus enable a significant acceleration of Internet Protocol-based networks.

Description

Hintergrund/Stand der TechnikBackground / state of the art

In Netzwerksegmenten in denen ausschließlich IPv6-Routing stattfindet wird der Pfad eines Paketes durch das Netzwerk anhand der Adressinformationen im IPv6-Header vorgegeben. Dieser besteht, wie in dargestellt, aus 64 Bit Header-Informationen und zweimal 128 Bit Adressinformationen. Definiert man einen idealen Router als Datenflussmaschine oder Prozessor, der die Weiterleitung eine Paketes bewerkstelligt sobald die Zielinformation gelesen wurde, erkennt man den ungünstigen Aufbau der Internetprotokolle IPv4 und IPv6. Bei beiden Protokollversionen befinden sich, wie in und erkennbar, zwischen dem Paketanfang und der Zieladresse, Informationen die für das Routing nicht benötigt werden. Dadurch wird die Paketweiterleitung im Router unnötig verzögert. Beispiele für dieses lediglich auf IPv6 basierte Routing werden von Choi u. a. [1] und Foglar [3] vorgestellt.In network segments where only IPv6 routing takes place, the path of a packet through the network is given based on the address information in the IPv6 header. This consists, as in shown, consisting of 64 bit header information and twice 128 bit address information. Defining an ideal router as a data flow machine or processor, which accomplishes the forwarding of a packet as soon as the destination information has been read, one recognizes the unfavorable structure of the Internet protocols IPv4 and IPv6. Both protocol versions are located as in and recognizable, between the beginning of the packet and the destination address, information that is not needed for the routing. This unnecessarily delays packet forwarding in the router. Examples of this IPv6-based routing are provided by Choi and others [1] and Foglar [3].

Das hier beschriebene Verfahren unterscheidet sich grundlegend von den hier vorgestellten Ansätzen: Goldman u. a. [4] stellen eine Virtualisierung von Informationen aus Layer 2 und Layer 3 zur Optimierung des Netzwerkverkehrs zu Virtual-Hosts vor. Chunduri u. a. [2] und Wen u. a. [8] stellen Verfahren zur Optimierung der MAC-IPv6-Zuordnung vor, Shimizu u. a. [6] betrachtet den Sicherheitsaspekt dieser Relation. Mulligan [5] stellt eine Methode zur Kompression des IPv6-Headers durch Nutzung von Layer 2 Informationen vor. Diese Methode dient hier allerdings dem Einsparen von redundanten Bits im Header und nicht dem schnelleren Zugriff auf für das Routing wichtige Informationen.The method described here differs fundamentally from the approaches presented here: Goldman and others [4] present a virtualization of Layer 2 and Layer 3 information to optimize network traffic to virtual hosts. Chunduri and others [2] and Who among others [8] present methods for optimizing MAC-IPv6 mapping, Shimizu and others [6] considers the security aspect of this relation. Mulligan [5] presents a method for compressing the IPv6 header using Layer 2 information. However, this method is used here to save redundant bits in the header and not to gain faster access to information that is important for routing.

Beschreibungdescription

1 Routing1 routing

zeigt einen beispielhaften Aufbau eines IPway-Netzwerkes. An den Netzkanten befinden sich die Edgerouter E1 und E2, die die Konvertierung zwischen dem IPv6-Standard und IPway realisieren. Im Inneren befinden sich verschiedene Corerouter mit unterschiedlichen Anzahlen von Ports. Je nach Anzahl der Ports können die Router verschiedene Bitbreiten für die Nummerierung nutzen. So kann ein Router auf dem Weg über 4 Ports verfügen, ein anderer über 1024 Ports. Das Verfahren nutzt nur die nötige Bitbreite. shows an exemplary structure of an IPway network. At the edges of the network are the Edgerouter E1 and E2, the conversion between the IPv6 standard and IPway realize. Inside there are several corer routers with different numbers of ports. Depending on the number of ports, the routers can use different bit widths for numbering. Thus, one router can have 4 ports on the way, another can have 1024 ports. The method uses only the necessary bit width.

Eine relative Adresse enthält immer die für den nächsten Hop relevanten Informationen an erster Stelle. Das Routing eines IPway-Paketes erfolgt anhand der Weg-Information im gleichnamigen Datenfeld. Wie in Bild 3 ersichtlich, enthält das Weg-Feld die Routing Informationen der einzelnen Hops in der Reihenfolge ihres Auftretens. Bei einem Hop entnimmt der Router die Nummer des Ports über den er das Paket weitersenden muss und schiebt die Adresse um die entsprechende Anzahl Bits nach links. Dann fügt er die Nummer des Ports, von dem er das Paket erhalten hat, an das Ende des Adressfeldes an. Die Bitbreite der Portnummer ist dem Router bekannt, da er die Anzahl seiner Ports kennt. Auf diese Weise wird bei jedem Hop aus der relativen Adresse für den Hinweg schrittweise die Adresse für den Rückweg.A relative address always contains the information relevant for the next hop in the first place. The routing of an IPway packet is based on the route information in the data field of the same name. As can be seen in Figure 3, the path field contains the routing information of the individual hops in the order in which they occur. In the event of a hop, the router removes the number of the port via which it must forward the packet and shifts the address by the appropriate number of bits to the left. Then he adds the number of the port from which he received the packet to the end of the address field. The bit width of the port number is known to the router because it knows the number of its ports. In this way, for each hop from the relative address for the way out step by step the address for the return.

In einem Beispiel soll eine Information durch das Netzwerk aus von Edgerouter (E1) zu Edgerouter 2 (E2) gesendet werden. Gewählt wird der Weg, welcher durch Corerouter 1, 3 und 6 führt. Je nach Portanzahl der durchquerten Router wird die Information durch eine unterschiedliche Anzahl Bits codiert. Die gewählte Verbindung wird durch die Bitfolge 1 11 011 01 beschrieben. Am Ende der Übertragung, ist wie in dem oben beschriebenen Verfahren, die Adresse für den Rückweg bekannt, sie lautet 00 10 000 00. Die Länge des Wege-Feldes ändert sich innerhalb des Netzsegmentes nicht, da alle Ports eines Routers mit der gleichen Anzahl von Bits codiert werden. Lediglich beim Empfangen am Endknoten des Weges kann eine Längenänderung auftreten wenn die Ports von Start- und Zielgerät mit einer unterschiedlichen Anzahl Bits kodiert sind.In one example, information is meant to be through the network from Edgerouter (E1) to Edgerouter 2 (E2). The way is chosen, which leads through Corerouter 1, 3 and 6. Depending on the number of ports of the routers crossed, the information is coded by a different number of bits. The selected connection is described by the bit sequence 1 11 011 01. At the end of the transmission, as in the method described above, the address for the return path is known, it is 00 10 000 00. The length of the path field does not change within the network segment, since all ports of a router with the same number of Bits are coded. Only when receiving at the end node of the path can a length change occur when the ports of start and target device are coded with a different number of bits.

2 Paketaufbau2 package construction

In Bild 5 ist der Aufbau einen IPway-Paketes dargestellt. Ausgehend vom IPv6-Paket wurde am Anfang des Frames ein 256 Bit großes Weg-Feld eingeführt, dieses enthält einen 1 Byte großen Hop-Counter, welcher in Abschnitt 3 näher erläutert wird. Die im Paket vorhandenen IPv6 Quell- und Ziel-Adressen werden in reinen IPway-Netzen nicht benötigt und sind nur für die Tunnelung von IPv6-Verkehr über ein IPway-Netzsegment notwendig.Figure 5 shows the structure of an IPway packet. Based on the IPv6 packet, a 256-bit path field was introduced at the beginning of the frame, this contains a 1-byte hop counter, which is explained in more detail in section 3. The existing IPv6 source and destination addresses are not needed on pure IPway networks and are only needed to tunnel IPv6 traffic over an IPway network segment.

3 Corerouter3 corer routers

Corerouter befinden sich im Inneren des Netzwerks und verarbeiten ausschließlich IPway-Pakete. Dieser beginnt mit dem Senden eines Pakets sobald die ersten x = ld(N) Bits des Wege-Feldes gelesen wurden. Da N die Anzahl der Ports eines Routers ist, ist jedem Router die Anzahl der zu verarbeitenden Bits bekannt. Alle verarbeiteten Bits werden beim Weiterleiten des Paketes verworfen. Die Länge des Wege-Feldes wird zunächst als statisch angesehen und beträgt 256 Bit. Ist diese Verschiebung durch ein in Bild 3 dargestelltes Schieberegister implementiert erfolgt dadurch keine Verzögerung des Paketes, da der Router sofort nachdem ihm die Routinginformationen zur Verfügung stehen, mit dem Senden der weiteren Wege-Bits beginnt und lediglich die Kennung des Eingangsports an das Ende des Wege-Feldes anhängt. Durch diesen Vorgang befinden sich die für den aktuellen Hop benötigten Informationen immer am Anfang des Adressblocks. Durch das Anfügen der Eingangs-Informationen bleibt der Weg des Paketes nachvollziehbar, um eventuelle Antworten zu adressieren. Bei jedem Hop wird der Hop-Counter am Anfang des IPway-Paketes um x dekrementiert. Erreicht dieser Counter 0, ist das Paket an seinem Ziel angekommen und muss nicht weitergeleitet werden. Für den Rückweg muss der Hop-Counter aus einer im Frame vorhandenen Kopie rekonstruiert werden.Corer routers are located inside the network and process only IPway packets. This begins by sending a packet as soon as the first x = ld (N) bits of the way field have been read. Since N is the number of ports of a router, each router knows the number of bits to be processed. All processed bits are discarded when forwarding the packet. The length of the path field is initially considered static and is 256 bits. If this shift is implemented by a shift register illustrated in FIG. 3, this does not delay the packet since the router immediately after the routing information is available to it begins to transmit the further path bits and only the identifier of the input port to the end of the path - Field attaches. By doing so, the information needed for the current hop is always at the beginning of the address block. By adding the input information, the path of the package remains traceable to address any answers. For each hop, the hop counter at the beginning of the IPway packet is decremented by x. If this counter reaches 0, the parcel arrived at its destination and does not need to be forwarded. For the return route, the hop counter must be reconstructed from a copy in the frame.

6 zeigt die Arbeitsschritte der Paketverarbeitung in einem Corerouter. Diese Abbildung korrespondiert mit Bild 7 welche den gleichen Vorgang aus der Perspektive des Datenpaketes zeigt. In Schritt 1 ist ein neues Paket angekommen, welches verarbeitet werden soll. In Schritt 2 werden Schicht 1 Informationen, wie Präambel und SFD1

1
Start of frame delimiter
, eingelesen, daraufhin wird in Schritt 3 der Hop-Counter ausgelesen. Schritt 4 ist eine Entscheidung, wenn der Hop-Counter 0 ist, ist das Paket in Schritt 5 am Ziel angekommen und der Inhalt wird ggf. verarbeitet. Beträgt der Hop-Counter des Pakets nicht 0, werden in Schritt 6, n = ld(N) Bit des Wegfeldes gelesen. In Schritt 7 wird anhand der Wegbits der Ausgangsport ermittelt. Die Schicht 1 Information, also Präambel und SFD, wird in Schritt 8 versendet, in Schritt 9 werden die weiteren Weginformationen gelesen und gleichzeitig weiter gesendet. Schritt 10 beinhaltet das Senden der ID der Eingangsports. In Schritt 11 wird weiterhin über am Eingangsport gelesen und Pakete über den Ausgangsport verschickt, dieser Schritt wird solange wiederholt, bis Bedingung 12, eine Prüfung auf das Ende des Paketes, erfüllt ist. Ist das Paketende erreicht, ist die Verarbeitung beendet. (Schritt 13) 6 shows the steps of packet processing in a corerouter. This figure corresponds to Figure 7 which shows the same process from the perspective of the data packet. In step 1 has arrived a new package, which is to be processed. In step 2 Layer 1 information, such as preamble and SFD 1
1
Start of frame delimiter
, read in, then it will step in 3 the hop counter read out. step 4 is a decision, if the hop counter is 0, the package is in step 5 arrived at the destination and the content is processed if necessary. If the hop counter of the package is not 0, go to step 6 , n = ld (N) Bit of the way field read. In step 7 is determined based on the way bits of the output port. The layer 1 information, ie preamble and SFD, is in step 8th shipped, in step 9 the further route information is read and sent at the same time. step 10 involves sending the ID of the input ports. In step 11 is still read over at the input port and packets sent via the output port, this step is repeated until condition 12 , a check on the end of the package, is met. When the end of the packet is reached, processing is complete. (Step 13 )

Bild 7 zeigt die Paketverarbeitung eines IPway-Paketes innerhalb eines Corerouters. Betrachtet man lediglich die OSI-Schicht 3 muss der Router bei einer herkömmlichen IPv6-Paket 64 Bit + 128 Bit + 128 Bit = 320 Bit des Paketes lesen bevor ihm die Routing-Informationen zur Verfügung stehen. Mit der Annahme das ein Corerouter maximal 1024 Ports besitzt, müssen bei IPway lediglich 8 Bit + ld(1024) Bit = 18 Bit gelesen werden. Hier ergibt sich also ein Gewinn von 320 Bit – 18 Bit = 302 Bit pro Corerouter. Die Zeit die ein IP-Router für das Ermitteln des nächsten Hops aus den Adressinformationen benötigt wurde hier nicht quantisiert. Das sofortige Ablesen des Weges aus den im Paket enthaltenen Weginformation, ist jedoch ein essentieller Bestandteil des Verfahrens und stellt einen signifikanten Vorteil des IPway-Routers im Vergleich zu IP-Routern dar.Figure 7 shows the packet processing of an IPway packet within a corerouter. Looking only at OSI layer 3, the router must read 64 bits + 128 bits + 128 bits = 320 bits of the packet in a conventional IPv6 packet before the routing information is available to it. Assuming that a corerouter has a maximum of 1024 ports, IPway only needs to read 8 bits + ld (1024) bits = 18 bits. This results in a gain of 320 bits - 18 bits = 302 bits per corerouter. The time it took an IP router to determine the next hop from the address information was not quantized here. However, the immediate reading of the path from the path information contained in the packet is an essential part of the method and represents a significant advantage of the IPway router compared to IP routers.

4 Edgerouter4 Edgerouter

Die Edgerouter, welche an den Grenzen des IPway-Netzsegmentes positioniert sind, realisieren die Umsetzung zwischen IPv6 und IPway. Sind alle Netzwerkelemente IPway-fähig werden keine Edgerouter benötigt. Kommunizieren zwei Endpunkte2

2
Beliebige Teilnehmer außerhalb des IPway-Netzes
zum ersten Mal miteinander, ermittelt der Corerouter mit Hilfe eines geeigneten Algorithmus3
3
Beispielsweise durch Flooding 171
den bevorzugten Weg durch das IPway-Netzwerksegment. Die Wegermittlung kann auch durch eine SDN-Schnittstelle am Router beeinflusst werden. Diesen Weg speichert er zusammen mit der Ziel-IPv6-Adresse zur späteren Verwendung in seiner Datenbank ab. Da der Weg durch das IPway-Netzwerk nicht mit den IP6-Source- und Destination-Adressen korreliert, müssen die IPv6-Adressinformationen innerhalb des IPway-Paketes übertragen werden. Wie in Bild 5 dargestellt werden diese Adressinformationen im IPway-Header übertragen. Tritt ein IPv6-Paket in ein IPway-Netz ein, so erfahren die Daten im Vergleich zur herkömmlichen Verarbeitung als IPv6 Paket eine Verzögerung von 8 Bit + 256 Bit = 264 Bit durch das Anfügen der Weginformation sowie des Hop-Counters, wie in Bild 8 ersichtlich.The Edgerouter, which are positioned at the borders of the IPway network segment, realize the conversion between IPv6 and IPway. If all network elements are IPway-enabled, no Edgerouter is needed. Communicate two endpoints 2
2
Any participants outside the IPway network
for the first time with each other, the corerouter determines with the help of a suitable algorithm 3
3
For example, by flooding 171
the preferred path through the IPway network segment. The route determination can also be influenced by an SDN interface on the router. It saves this route together with the destination IPv6 address for later use in its database. Since the path through the IPway network does not correlate with the IP6 source and destination addresses, the IPv6 address information must be transmitted within the IPway packet. As shown in Figure 5, this address information is transmitted in the IPway header. When an IPv6 packet enters an IPway network, the data experiences a delay of 8 bits + 256 bits = 264 bits compared to conventional processing as an IPv6 packet by adding the path information and the hop counter, as shown in Figure 8 seen.

9 zeigt den Ablauf bei einem eingehenden Paket in einen IPway-Edgerouter v1. In Schritt 21 trifft ein neues Paket von Außerhalb ein. Aus diesem werden in Schritt 22 die Schicht 1 und Schicht 2 Informationen gelesen. Während Schritt 23 werden weitere Bits gelesen, dieser Schritt wird solange wiederholt, bis in Schritt 24 alle Zielinformationen der Schicht 3 gelesen wurden. Ist diese Bedingung 24 erfüllt, wird in Schritt 25 ermittelt, ob der Weg zur Ziel-Adresse bereits in der Datenbank vorliegt. Ist der Weg noch nicht gespeichert, wird in Schritt 26 der Weg zum Ausgangs-Edgerouter ermittelt. In Schritt 27 wird das erste Paket vermerkt, gleichzeitig wird in Schritt 28 der Weg und die Schicht 3 Zieladressen mit einer neuen ID in der Datenbank abgelegt. Die Threads 27 und 28 enden hier in den Zuständen 199 und 200 ohne das einen Abhängigkeit zum restlichen Handlungsstrang besteht. 9 shows the procedure for an incoming packet in an IPway Edgerouter v1. In step 21 arrive a new package from outside. For this will be in step 22 Layer 1 and Layer 2 read information. During step 23 If more bits are read, this step is repeated until in step 24 all target information of layer 3 has been read. Is this condition 24 is met, in step 25 Determines whether the route to the destination address already exists in the database. If the route is not saved, it will step in 26 the way to the output Edgerouter determined. In step 27 the first package is noted, at the same time in step 28 the path and the layer 3 destination addresses with a new ID stored in the database. The threads 27 and 28 end here in states 199 and 200 without a dependency on the rest of the plotline.

Ist der Weg bereits in der Datenbank gespeichert oder wurde Schritt 26 neu ermittelt und in Schritt 28 abgespeichert, wird in Schritt 29 der Ausgangsport des Weges aus der Datenbank gelesen. In Schritt 30 werden weitere Bits vom Eingangsport gelesen, gleichzeitig werden in Schritt 31 Schicht 1 und Schicht 2 Informationen über den Ausgangsport gesendet. Schritt 32 beinhaltet das Senden des Weg-Feldes. Weiterhin werden in Schritt 33 die IPv6-Zieladresse, in Schritt 34 die IPv6-Quelladresse, in Schritt 35 der IPv6-Header und in Schritt 36 eine Kopie des Hop-Counters gesendet. Anschließend erfolgt durch Schritt 37 und Bedingung 38 ein Lesen und Senden der restlichen Daten des Paketes, bis das Ende des Paketes erreicht ist (Bedingung 38). Nach Senden des letzten Bits ist der Vorgang mit Zustand 39 abgeschlossen.Is the path already stored in the database or has been step 26 redetermined and in step 28 stored in step 29 the output port of the route is read from the database. In step 30 More bits are read from the input port, at the same time in step 31 Layer 1 and layer 2 Information about the output port sent. step 32 involves sending the way field. Continue to be in step 33 the IPv6 destination address, in step 34 the IPv6 source address, in step 35 the IPv6 header and in step 36 sent a copy of the hop counter. Then done by step 37 and condition 38 a reading and sending the remaining data of the packet until the end of the packet is reached (condition 38 ). After sending the last bit, the process is with state 39 completed.

Bild 10 zeigt den Austritt eines IPway-Paketes aus dem Netzwerksegment. Beim IPv6-Paket stehen die Routinginformationen nach 64 Bit + 128 Bit + 128 Bit = 320 Bit zur Verfügung. Ein gewöhnlicher IPv6-Router muss noch weitere 320 Bit lesen, bevor er mit einer komplizierten Berechnung den weiteren Weg des Paketes durch das Netzwerk bestimmen kann. Beide Unterschiede, die geringer Zahl der zu lesenden Bits und der Wegfall der Routing-Berechnung führen zu extremen Geschwindigkeitsvorteilen des IPway-Verfahrens. Der Edgerouter muss das IPv6-Zieladressfeld innerhalb des IPway-Frames gelesen haben um das Paket weiter zusenden, hierzu müssen 8 Bit + 256 Bit + 128 Bit = 392 Bit gelesen werden. Die Verzögerung, im Vergleich zur Verarbeitung eines herkömmlichen IPv6-Paketes, beträgt somit 392 Bit – 320 Bit = 72 Bit. Die Summe der durch IPway verursachte Paketverzögerung beim Ein- und Austritt in das IPway-Netzwerksegment beträgt somit 264 Bit + 72 Bit = 336 Bit. Schon bei der Nutzung von zwei IPway-Coreroutern wird der Nachteil der durch die Umsetzung von IPv6 in IPway und zurück entsteht somit aufgehoben. Bild 9 sowie Bild 11 beschreiben den Ablauf der Paketverarbeitung im IPway-Edgerouter.Figure 10 shows the exit of an IPway packet from the network segment. With the IPv6 packet, the routing information is available after 64 bits + 128 bits + 128 bits = 320 bits. An ordinary IPv6 router needs to read another 320 bits before it can use a complicated computation to determine the packet's path through the network. Both differences, the small number of bits to read and the omission of the routing computation lead to extreme speed advantages of the IPway method. The Edgerouter must have read the IPv6 destination address field within the IPway frame in order to forward the packet by reading 8 bits + 256 bits + 128 bits = 392 bits. The delay compared to processing a conventional IPv6 packet is thus 392 bits - 320 bits = 72 bits. The sum of the packet delay caused by IPway when entering and exiting the IPway network segment is thus 264 bits + 72 bits = 336 bits. Even if two IPway corer routers are used, the disadvantage of converting IPv6 to IPway and back is eliminated. Figure 9 and Figure 11 describe the process of packet processing in the IPway Edgerouter.

11 zeigt den Ablauf bei ausgehenden Paketen. In Schritt 41 ist ein neues Paket von Innerhalb verfügbar. Aus diesem werden in Schritt 42 die Schicht 1 und Schicht 2 Informationen ausgelesen. Danach wird in Schritt 43 der Hop-Counter ermittelt. Beträgt dieser in Schritt 44 nicht 0 (Bedingung 44), wird ab Schritt 45 wie in Bild 6 fortgefahren. Beträgt der Wert des Counters in Schritt 44 0, werden in Schritt 46 der Weg und in Schritt 47 die IPv6-Adressen gelesen. In Schritt 48 wird der Ausgangsport anhand der IPv6-Adresse festgelegt, dieser wird in Schritt 49 gesendet. Gleichzeitig wird in Schritt 50 der IPv6-Header gelesen. Weiterhin wird in Schritt 51 der IPv6-Header und in Schritt 52 die IPv6-Adressen gesendet. In Schritt 53 werden weitere Daten vom Eingangsport gelesen und umgehend über den Ausgangsport versendet. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die Bedingung 54 zutrifft und das Paketende erreicht ist. Der Vorgang wird in Schritt 55 beendet. 11 shows the procedure for outgoing packets. In step 41 is a new package available from within. For this will be in step 42 the layer 1 and layer 2 information read out. After that, in step 43 the hop counter is determined. Is this in step 44 not 0 (condition 44 ), starting from step 45 as shown in Figure 6. If the value of the counter is in step 44 0, in step 46 the way and in step 47 read the IPv6 addresses. In step 48 the output port is determined by the IPv6 address, this will be in step 49 Posted. At the same time in step 50 read the IPv6 header. Furthermore, in step 51 the IPv6 header and in step 52 sent the IPv6 addresses. In step 53 Further data is read from the input port and immediately sent via the output port. This process is repeated until the condition 54 applies and the end of the package is reached. The process will be in step 55 completed.

Nachfolgend werden zwei Optimierungen von IPway beschrieben welche zum einen eine variable Weglänge sowie eine Reduktion des durch die Übertragung der IPv6-Adressen verursachten Overlheads anstreben.In the following, two optimizations of IPway are described which aim for a variable path length as well as a reduction of the overlay caused by the transmission of IPv6 addresses.

5 IPway.25 IPway.2

Abhängig von der Anzahl der Hops innerhalb eines IPway-Netzwerkes werden unterschiedlich viele Bits für die Übertragung dieser Information benötigt. Bei dieser Optimierung wird ein variables Weg-Feld eingeführt, dessen Länge durch ein 8 Byte Längenfeld angegeben ist. Ansonsten funktioniert die Behandlung der IPway-Pakete analog zum bisherigen Ablauf. 9 ist ebenfalls für die Paketverarbeitung des modifizierten Edgerouters gültig, beschreibt den Ablauf für ausgehende Pakete.Depending on the number of hops within an IPway network, different numbers of bits are required to transmit this information. This optimization introduces a variable way field whose length is given by an 8-byte length field. Otherwise, the treatment of IPway packets works analogous to the previous procedure. 9 is also valid for the packet processing of the modified Edgerouter, describes the process for outgoing packets.

Durch diese Optimierung erhält das Wegfeld eine Variable Länge von W, entsprechend ändern sich die Verzögerungen und Zeitgewinne bei der Paketverarbeitung innerhalb der Core- und Edgerouter.

Gewinn pro Corerouter: 320 Bit – (8 Bit + 8 Bit + ld(1024)Bit) = 294 Bit
Verlust am Edgerouter in: 8 Bit + 8 Bit + W Bit = 16 + W Bit
Verlust am Edgerouter out: 8 Bit + 8 Bit + W Bit + 128 Bit – 320 Bit = W – 176 Bit
Gesamtgewinn an den Edgeroutern: –(W – 176 Bit) – (16 + W Bit) = 160 – 2 W Bit
This optimization gives the way field a variable length of W, correspondingly changing the delays and time gains in packet processing within the Core and Edger routers.

Profit per Corerouter: 320 bits - (8 bits + 8 bits + ld (1024) bits) = 294 bits
Loss on Edgerouter in: 8 bits + 8 bits + W bits = 16 + W bits
Loss on Edgerouter out: 8 bits + 8 bits + W bits + 128 bits - 320 bits = W - 176 bits
Total gain on Edgerouters: - (W - 176 bits) - (16 + W bits) = 160 - 2 W bits

Durch diese Optimierung entsteht im Vergleich zur Übertragung von Standard-IPv6-Paketen ein Zeitgewinn an den Edgeroutern solange die Länge des Wegfeldes eine Länge von 160 Bit / 2 = 80 Bit nicht überschreitet4

4
Mit 80 Bit ließen sich beispielsweise 8 Hops über Router mit einer Portanzahl von jeweils 1024 Ports kodieren.
.This optimization results in comparison to the transmission of Standard IPv6 packets a gain of time on the Edgeroutern as long as the length of the Wegfeldes a length of 160 bits / 2 = 80 bits does not exceed 4
4
With 80 bits, for example, 8 hops could be encoded via routers with a port number of 1024 ports each.
,

12 zeigt den Ablauf der Paketverarbeitung für ausgehende Pakete. In Schritt 81 liegt ein neues Paket vor, von dem in Schritt 82 die Schicht 1 und Schicht 2 Informationen und im Schritt 83 der Hop-Counter gelesen wird. In Schritt 84 wird überprüft, ob der Hop-Counter 0 beträgt, ist dies nicht der Fall, läuft die weitere Verarbeitung nach Schritt 85 wie in 6 ab. Beträgt der Hop-Counter 0, wird in Schritt 86 das Weg-Längenfeld, in Schritt 87 der Weg und in Schritt 88 die IPv6-Adressen gelesen. Daraufhin wird in Schritt 89 der Ausgangsport anhand der IPv6-Adresse festgelegt. In Schritt 90 werden die Schicht 1 – und Schicht 2 Informationen gesendet, gleichzeitig wird in Schritt 91 der IPv6-Header gelesen. Weiterhin wird in Schritt 92 der IPv6-Header und in Schritt 93 die IPv6-Adresse gesendet. In Schritt 94 wird der Rest des Paketes am Eingangsport gelesen und gleichzeitig über den Ausgangsport gesendet. Dieser Schritt wird so lange wiederholt, bis die Bedingung 95 (Paketende) erfüllt wird und somit das Paketende erreicht wurde. Mit Schritt 96 ist der Vorgang beendet. 12 shows the process of packet processing for outgoing packets. In step 81 there is a new package from which in step 82 the layer 1 and layer 2 information and in the step 83 the hop counter is read. In step 84 if the hop counter is checked for 0, this is not the case, the further processing goes to step 85 as in 6 from. If the hop counter is 0, in step 86 the path-length field, in step 87 the way and in step 88 read the IPv6 addresses. Then in step 89 the output port is determined by the IPv6 address. In step 90 the layer 1 and layer 2 information are sent, at the same time in step 91 read the IPv6 header. Furthermore, in step 92 the IPv6 header and in step 93 sent the IPv6 address. In step 94 the remainder of the packet is read at the input port and sent simultaneously via the output port. This step is repeated until the condition 95 (End of parcel) is fulfilled and thus the parcel end has been reached. With step 96 the process is finished.

6 IPway.3 6 IPway.3

Dieser Optimierung des IPway-Protokolls beschreibt die Abbildung der IPv6-Adressen innerhalb des IPway-Netzsegmentes auf eine Kombination aus einer ID5

5
nachfolgend Hash genannt
der Länge 24 Bit und der IPway-Weginformation. Diese Optimierung führt zwei weitere IPway-Frame-Varianten ein, welche in den Bildern 18 und 19 dargestellt wurden. Wird eine Route durch das IPway-Netzwerk erstmalig genutzt speichert der erste Edgerouter die Information über den ermittelten Weg, das IPv6-Adressen-Paar, sowie einer laufenden Nummer in seiner Datenbank. Anschließend überträgt er das Datenpaket, wie in Bild 18 dargestellt, mit den IPv6-Adresse und der laufenden Nummer. Der Edgerouter am Netzausgang speichert ebenfalls die Information über das Wege-Feld, die laufende Nummer sowie die IPv6-Adressen. In weiteren Paketen dieses Kommunikationspfades ist somit die Information der IPv6-Adressen durch die laufende Nummer sowie das Wege-Feld kodiert und muss nicht zusätzlich übertragen werden. Die Unterscheidung ob ein Paket, das erst eines Streams ist erfolgt durch das setzen des Flag-Feldes im Paket. Der Übertragung erfolgt durch den Frame wie er in Bild 19 dargestellt ist.This optimization of the IPway protocol describes mapping the IPv6 addresses within the IPway network segment to a combination of an ID 5
5
hereafter called hash
24-bit length and IPway route information. This optimization introduces two additional IPway frame variants, which are shown in Figures 18 and 19. If a route through the IPway network is used for the first time, the first Edgerouter saves the information about the determined route, the IPv6 address pair, as well as a consecutive number in its database. It then transmits the data packet, as shown in Figure 18, with the IPv6 address and serial number. The Edgerouter at the network output also stores the information about the path field, the serial number and the IPv6 addresses. In further packets of this communication path, the information of the IPv6 addresses is thus coded by the consecutive number and the path field and does not have to be additionally transmitted. The distinction whether a packet that is only a stream is done by setting the flag field in the packet. The transmission takes place through the frame as shown in Figure 19.

14 und 15 zeigen den Ablauf der Paketverarbeitung von eingehenden Paketen. 14 setzt sich nach unten in 15 fort. In Schritt 101 kommt ein neues Paket von Außerhalb im Edgerouter an. Die Schicht 1 und Schicht 2 Informationen werden in Schritt 102 gelesen. In Schritt 103 und Schritt 104 werden die Schicht 3 Zielinformationen im Paket gesucht. Schritt 103 wird so lange wiederholt, bis die Bedingung 104 zutrifft und die Zielinformationen der Schicht 3 gelesen wurden. In Schritt 105 wird entschieden, ob der Weg zur Zieladresse bereits in der Datenbank steht. Ist dies nicht der Fall, wird mit Schritt 107 fortgefahren und der Weg zum Ausgangs-Edgerouter, analog zu IPwayv2, ermittelt. Daraufhin wird in 108 ein Vermerk erstellt, das dies das erste Paket mit diesem Weg ist. Gleichzeitig werden in Schritt 109 der Weg und die Schicht 3 Zieladressen unter einer neuen ID in der Datenbank abgelegt. Die Threads 108 und 109 enden hier jeweils in den Zuständen 203 und 204 ohne das einen Abhängigkeit zum restlichen Handlungsstrang besteht. Nach diesem Schritt oder falls in Schritt 106 bereits der Weg zur Zieladresse bekannt ist, wird der Ausgangsport des Wegs in Schritt 106 festgelegt. In Schritt 110 werden weitere Bits vom Eingangsport gelesen und gleichzeitig in Schritt 111 Schicht 1 Informationen, Präambel und SFD, über den Ausgangsport gesendet. Weiterhin werden in Schritt 112 das Längenfeld des Weges und in Schritt 113 das Weg-Feld gesendet. In Schritt 114 ( ) wird überprüft, ob das Paket das erste Paket mit diesem Ziel war. Ist dies der Fall wird mit Schritt 115, dem Senden eines Flags, welches die Information „erstes Paket” beinhaltet fortgefahren. Weiterhin wird in Schritt 116 die IPv6-Zieladresse, in Schritt 117 die IPv6-Quelladresse, in Schritt 118 die neue ID und in Schritt 119 der IPv6-Header gesendet. Ist das Paket nicht das erste, wird das in Schritt 120 mit einem Flag signalisiert. In Schritt 121 wird die passende ID zum IPv6-Weg-Tupel und in Schritt 122 der IPv6-Header gesendet. Nach beiden Varianten folgt Schritt 123, in dem eine Kopie der Hop-Counters gesendet wird. Daraufhin werden in Schritt 124 weitere Daten vom Eingangsport gelesen und umgehend über den Ausgangsport gesendet. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die Bedingung in Schritt 125 wahr ist und das Paketende gesendet wurde. Mit Schritt 126 ist der Vorgang abgeschlossen. 14 and 15 show the process of packet processing of incoming packets. 14 sits down in 15 continued. In step 101 Arrives a new package from outside the Edgerouter. The layer 1 and layer 2 information will be in step 102 read. In step 103 and step 104 the layer 3 destination information is searched in the package. step 103 is repeated until the condition 104 applies and the layer 3 destination information has been read. In step 105 a decision is made as to whether the route to the destination address already exists in the database. If this is not the case, then step 107 and the way to the output Edgerouter, analogous to IPwayv2 determined. Thereupon will be in 108 created a note that this is the first package with this path. At the same time in step 109 the path and the layer 3 destination addresses are stored under a new ID in the database. The threads 108 and 109 end here in each case in the states 203 and 204 without a dependency on the rest of the plotline. After this step or if in step 106 already known the way to the destination address, the output port of the way in step 106 established. In step 110 Further bits are read from the input port and simultaneously in step 111 Layer 1 information, Preamble and SFD, sent via the output port. Continue to be in step 112 the length field of the path and in step 113 sent the way field. In step 114 ( ) checks if the package was the first package with this goal. If this is the case with step 115 , the sending of a flag, which includes the information "first packet" continued. Furthermore, in step 116 the IPv6 destination address, in step 117 the IPv6 source address, in step 118 the new ID and in step 119 sent the IPv6 header. If the package is not the first, it will be in step 120 signaled with a flag. In step 121 will be the appropriate ID to the IPv6 way tuple and in step 122 sent the IPv6 header. After both variants follows step 123 in which a copy of the hop counters is sent. Thereupon, in step 124 further data is read from the input port and sent immediately via the output port. This process is repeated until the condition in step 125 true and the end of the package has been sent. With step 126 the process is complete.

16 und 17 zeigen den Ablauf der Paketverarbeitung bei ausgehenden Paketen. Erreicht ein IPway-Paket einen inneren Port eines Edgerouters (Zustand 131) werden zunächst in den Schritten 132 und 133 Die Schicht 1 und Schicht 2 Informationen sowie der IPway-Hop-Counter gelesen. In Entscheidung 134 wird geprüft ob der Hop-Counter gleich 0 ist. Besitzt der Hop-Counter einen Wert größer als 0 wird analog zum Corerouter wie in verfahren. Ist der Hop-Counter 0, folgt mit Schritt 136 das Lesen des Weg-Längenfeldes sowie in Schritt 137 das Lesen des Weges. In Schritt 138 wird das Flag für die Kennzeichnung eines neuen Paketes gelesen. Der Ablauf setzt sich nun in Bild 17 fort. Dieser Übergang wird durch die Zustände 205 und 206 realisiert. Mit der Entscheidung 139 wird das gerade gelesene Flag ausgewertet. Abhängig davon ob es sich um ein unbekanntes Paket handelt, wird mit Schritt 143 oder Schritt 140 fortgefahren. Ist das Flag nicht gesetzt und somit ein Datensatz in der Routerdatenbank gespeichert wird in Schritt 143 die ID des Datensatzes vom Eingangsport gelesen und in Schritt 144 die zum (ID, Weg)-Tupel gehörigen IPv6-Adressen aus der Datenbank abgefragt. Ist das Paket laut Schritt 139 bekannt, folg in Schritt 140 das Lesen der IPv6-Adressen vom Eingangsport. Anschließend wird im Schritt 141 die ID des Paketes vom Eingangsport gelesen und in Schritt 142 das Tripel (Weg, ID, IPv6-Adressen) in der Datenbank abgelegt. Gleichzeitig mit Schritt 141 erfolgt in Schritt 145 die Festlegung des Ausgangsports anhand der nun bekannten IPv6-Adressen. Schritt 145 folgt ebenfalls auf Schritt 144. Im weiteren Ablauf folgt das Senden der Schicht 1 und Schicht 2 Informationen über den festgelegten Ausgangsport (Schritt 146). Gleichzeitig wird der IPv6-Header vom Eingangsport gelesen (Schritt 147). Es folgt das Senden des IPv6-Headers sowie der IPv6-Adressen (Schritte 148 und 149). Anschließend werden die restlichen Daten vom Eingangsport gelesen und über den Ausgangsport gesendet (Schritt 150). Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das Paketende gelesen wurde (Bedingung 151). Der Vorgang endet nach Senden des letzten Bits in Zustand 152. 16 and 17 show the process of packet processing on outgoing packets. If an IPway packet reaches an inner port of an Edgerouter (state 131 ) are first in the steps 132 and 133 The layer 1 and layer 2 information as well as the IPway-Hop-Counter are read. In decision 134 Checks if the hop counter is 0. If the hop counter has a value greater than 0, it is analogous to the corerouter as in method. If the hop counter is 0, follow with step 136 reading the path length field as well as in step 137 reading the way. In step 138 the flag for the labeling of a new packet is read. The process now continues in Fig. 17. This transition is through the states 205 and 206 realized. With the decision 139 the currently read flag is evaluated. Depending on whether it is an unknown package, it will step 143 or step 140 continued. If the flag is not set and thus a record is stored in the router database in step 143 the ID of the record is read from the input port and in step 144 the IPv6 addresses belonging to the (ID, path) tuple are queried from the database. Is the package loud step 139 known, follow in step 140 reading the IPv6 addresses from the input port. Subsequently, in step 141 the ID of the package is read from the input port and in step 142 the triple (path, ID, IPv6 addresses) is stored in the database. Simultaneously with step 141 takes place in step 145 Determining the output port based on the now known IPv6 addresses. step 145 also follows step 144 , In the further process, the transmission of layer 1 and layer 2 is followed by information about the specified output port (step 146 ). At the same time, the IPv6 header is read from the input port (step 147 ). This is followed by sending the IPv6 header and the IPv6 addresses (steps 148 and 149 ). Subsequently, the remaining data is read from the input port and sent via the output port (step 150 ). This process is repeated until the end of the packet has been read (condition 151 ). The process ends after sending the last bit in the state 152 ,

Verlässt eine solches optimiertes IPway-Paket das Netzwerksegment muss der Edgerouter nun lediglich den 24 Bit Hashwert lesen um die IPv6-Adressen für die Rekonstruktion des IPv6-Paketes zu ermitteln. Diese Optimierung senkt den Zeitverlust eine IPway-Paketes zusätzlich.

Gewinn pro Corerouter: 320 Bit – (8 Bit + 8 Bit + ld(1024) Bit) = 294 Bit
Verlust am Edgerouter in: 8 Bit + 8 Bit + W Bit = 16 + W Bit
Verlust am Edgerouter out: 8 Bit + 8 Bit + W Bit + 24 Bit – 320 Bit = W – 280 Bit
Gesamtgewinn an den Edgeroutern: –(W – 280 Bit) – (16 + W Bit) = 264 – 2 W Bit
If such an optimized IPway packet leaves the network segment, the Edgerouter now only has to read the 24-bit hash value to determine the IPv6 addresses for the reconstruction of the IPv6 packet. This optimization additionally reduces the time loss of an IPway packet.

Profit per Corerouter: 320 bits - (8 bits + 8 bits + ld (1024) bits) = 294 bits
Loss on Edgerouter in: 8 bits + 8 bits + W bits = 16 + W bits
Loss on Edgerouter out: 8 bits + 8 bits + W bits + 24 bits - 320 bits = W - 280 bits
Total gain on the Edgerouters: - (W - 280 bits) - (16 + W bits) = 264 - 2 W bits

Durch diese Optimierung entsteht im Vergleich zur Übertragung von standardmäßigen IPv6-Paketen ein Zeitgewinn an den Edgeroutern solange die Länge des Wegfeldes eine Länge von 132 Bit nicht überschreitet.This optimization saves Edgerouters time compared to standard IPv6 packets as long as the length of the path does not exceed 132 bits.

6.1 Zusammenfassung6.1 Summary

Durch Kombination der soeben vorgestellten Verfahren in den Edge- und Coreroutern lassen sich folgende Zeiteinsparung im Vergleich zur Übertragung eines IPv6-Paketes über die gleiche Anzahl an Netzwerkknoten erreichen:

Gewinn pro Corerouter: 294 Bit
Gesamtgewinn an den Edgeroutern: 264 – 2 W Bit
Wobei W realistischerweise mit 80 Bit angenommen werden kann.
By combining the methods just presented in the edge and core routers, the following time savings can be achieved in comparison to the transmission of an IPv6 packet via the same number of network nodes:

Profit per Corerouter: 294 Bit
Total profit on Edgeroutern: 264 - 2 W bit
Where W can realistically be assumed to be 80 bits.

6.2 IPv46.2 IPv4

Durch den ähnlichen Aufbau6

6
Header-Quelladresse-Zieladresse-Daten
von IPv4- und IPv6-Paketen lassen sich die durch IPway vorgestellten Optimierungen auch auf IPv4-Pakete anwenden. Da IPway auf der Verlagerung von routingrelevanten Informationen an den Paketanfang basiert, lässt sich dieses Verfahren auch auf IPv4-Pakete anwenden.By the similar construction 6
6
Header source address destination address data
for IPv4 and IPv6 packets, the optimizations introduced by IPway can also be applied to IPv4 packets. Because IPway relies on relocating routing-related information to the beginning of the packet, this technique also applies to IPv4 packets.

AbbildungsverzeichnisList of Figures

  • 1 (Stand der Technik:) Abstrahiertes IPv6-Paket innerhalb eines MAC 802.3 Payloads.1 (Prior Art) Abstracted IPv6 packet within a MAC 802.3 payload.
  • 2 (Stand der Technik:) Herkömmliche Verarbeitung eines IPv6-Paketes in einem Netzwerk.2 (Prior Art) Conventional processing of an IPv6 packet in a network.
  • 3 Abbildung des IPway-Adressblocks realisiert als Schieberegister.3 Image of the IPway address block implemented as a shift register.
  • 4 Abbildung eines IPway-Netzwerksegmentes.4 Illustration of an IPway network segment.
  • 5 Abbildung des IPway-Paketes.5 Illustration of the IPway package.
  • 6 Ablaufplan eines IPway Corerouters6 Flowchart of an IPway Corerouter
  • 7 Verarbeitung eines Paketes im Corerouter innerhalb des IPway-Netzwerkes7 Processing of a packet in the corerouter within the IPway network
  • 8 Paketverarbeitung bei Eintritt in das IPway-Netzwerk.8 Packet processing when entering the IPway network.
  • 9 Ablaufplan eines IPway-Edgerouters mit Protokollversion 1 und 2 für eingehende Pakete9 Flowchart of an IPway Edgerouter with protocol version 1 and 2 for incoming packets
  • 10 IPway-Paket beim Austritt aus dem IPway-Netzwerk10 IPway packet exiting the IPway network
  • 11 Ablaufplan eines IPway-Edgerouters mit Protokollversion 1 für ausgehende Pakete11 Flowchart of an IPway Edgerouter with protocol version 1 for outgoing packets
  • 12 Ablaufplan eines IPway-Edgerouters mit Protokollversion 2 für ausgehende Pakete12 Flowchart of an IPway Edgerouter with protocol version 2 for outgoing packets
  • 13 Abbildung eines IPway-Paketes mit variabler Weglänge.13 Mapping of a variable path length IPway packet.
  • 14 Ablaufplan eines IPway-Edgerouters mit Protokollversion 3 für eingehende Pakete14 Flowchart of an IPway Edgerouter with protocol version 3 for incoming packets
  • 15 Ablaufplan eines IPway-Edgerouters mit Protokollversion 3 für eingehende Pakete15 Flowchart of an IPway Edgerouter with protocol version 3 for incoming packets
  • 16 Ablaufplan eines IPway-Edgerouters mit Protokollversion 3 ausgehende Pakete16 Flowchart of an IPway Edgerouter with protocol version 3 outgoing packets
  • 17 Ablaufplan eines IPway-Edgerouters mit Protokollversion 3 ausgehende Pakete17 Flowchart of an IPway Edgerouter with protocol version 3 outgoing packets
  • 18 Abbildung eines IPway-Paketes mit IPv6-Hash und IPv6-Adressen.18 Mapping of an IPway packet with IPv6 hash and IPv6 addresses.
  • 19 Abbildung eines IPway Paketes mit IPv6-Hash ohne IPv6-Adressen.19 Mapping of an IPway packet with IPv6 hash without IPv6 addresses.

Literaturliterature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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  • Chunduri u. a. [0002] Chunduri et al. [0002]
  • Wen u. a. [0002] Who among others [0002]
  • Shimizu u. a. [0002] Shimizu et al. [0002]
  • IPv6-Standard [0003] IPv6 standard [0003]
  • Standard-IPv6-Paketen [0018] Standard IPv6 Packages [0018]

Claims (6)

Verfahren zur Optimierung von der Übertragung von IP-Paketen über IEEE 802.3 Ethernetverbindungen, weiterhin als IPWay bezeichnet, mit folgenden Eigenschaften: a) Entfernung der MAC-Adresse aus dem via Ethernet übertragenen IP-Paket, b) Entfernung des VLAN-Feldes aus dem via Ethernet übertragenen IP-Paket, c) Einfügen eines 256 Bit Wegefeldes an die Stelle der MAC-Addressen, d) Umordnung der IPvX-Adressen im IP-Paket, sodass auf das Wegefeld die IPvX-Zieladresse folgt.A method for optimizing the transmission of IP packets over IEEE 802.3 Ethernet links, further referred to as IPWay, having the following characteristics: a) removal of the MAC address from the IP packet transmitted via Ethernet, b) removal of the VLAN field from the IP packet transmitted via Ethernet, c) inserting a 256 bit way field in place of the MAC addresses, d) Rearranging the IPvX addresses in the IP packet so that the way field is followed by the destination IPvX address. Verfahren zur Weiterleitung von IPWay-Paketen nach Anspruch 1 mit folgenden Eigenschaften: Nutzung der ersten ld(N) Bits des Wegefeldes zur Bestimmung des Weiterleitungsports, wobei N die Anzahl der verfügbaren Ports ist, sofortige sequenzielle Weiterleitung des Paketes nachdem der Ausgangsport bekannt ist, Entfernung der genutzten Bits aus dem Wegefeld, Anhängen der Kennung des genutzten Ausgangsports an das Ende des Wegefeldes.A method of routing IP-WAY packets as claimed in claim 1 having the following features: using the first ld (N) bits of the routing field to determine the forwarding port, where N is the number of available ports, immediate sequential routing of the packet after the output port is known, distance the used bits from the way field, appending the identifier of the used output port to the end of the way field. Verfahren zur Konvertierung von IPvX-over-IEEE802.3-Ethernet- in IPWay-Frames mit folgenden Eigenschaften: Modifikation des Frames nach Anspruch 1, Erhalt der enthaltenden Daten und IPvX-Zielinformationen, Generierung des Wegefeldes nach Anspruch 1 und 2.A method of converting IPvX over IEEE802.3 Ethernet into IPWay frames having the following characteristics: Modification of the frame according to claim 1, obtaining the containing data and IPvX destination information, generating the path field according to claim 1 and 2. Verfahren zur Konvertierung von IPWay- in IPvX-over-IEEE802.3-Ethernet-Frames mit folgenden Eigenschaften: Modifikation des Frames nach Anspruch 1, Wiederherstellung eines gleichwertigen IPvX-over-IEEE802.3-Ethernet-Frames welcher die beinhaltenden Daten äquivalent zum unveränderten Frame ausliefert.A method of converting IP-to-IPvX-over-IEEE802.3 Ethernet frames having the following characteristics: Modification of the frame according to claim 1, recovering an equivalent IPvX-over-IEEE802.3 Ethernet frame which is equivalent to the containing data Frame delivers. Gerät für das Routing in und aus einem IPWay-Netzsegment, bezeichnet als IPWay-Edgerouter, mit folgenden Eigenschaften: Anwendung der in Anspruch 3 und 4 formulierten Verfahren, Zwischenspeichern der Kombination aus Zieladresse und Wegeinformationen von ankommenden Paketen beider Richtungen für die beschleunigte Verarbeitung weiterer Pakete.Device for routing in and out of an IPWay network segment, referred to as IPWay Edgerouter, having the following characteristics: Application of the methods formulated in claims 3 and 4, buffering the combination of destination address and path information of incoming packets of both directions for the accelerated processing of further packets , Gerät für das Routing innerhalb eines IPWay-Netzsegmentes, bezeichnet als IPWay-Corerouter, mit folgenden Eigenschaften: Weiterleitung von IPWay-Paketen nach Anspruch 2, beschleunigte Weiterleitung im Vergleich zu einem unveränderten IPvX-Frames durch die in Anspruch 1 und 2 beschriebenen Eigenschaften und Verfahren.Device for routing within an IPWay network segment, referred to as an IPWay corerouter, having the following properties: forwarding of IPWay packets according to claim 2, accelerated forwarding compared to an unchanged IPvX frame by the features and methods described in claims 1 and 2 ,
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