KR101203471B1

KR101203471B1 - 네트워크 브리지에서 이더넷 프레임을 전달하는 방법 및상기 브리지 장치

Info

Publication number: KR101203471B1
Application number: KR1020060059782A
Authority: KR
Inventors: 정홍규; 제프리 엠. 가너; 류현석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: US8799741B2; KR20080001370A; US20080022184A1; US7908540B2; US20110149970A1

Abstract

본 발명은 네트워크 브리지를 통한 이더넷 프레임의 전달에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 이더넷 프레임에 포함된 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 참조하여 상기 이더넷 프레임의 포워딩 여부를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이더넷 프레임 전달 방법은, 네트워크 브리지에 연결된 유입 노드로부터 프레임 헤더를 수신하는 단계, 유입 노드로부터 프레임 헤더에 대한 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 수신하는 단계, 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 참조하여 프레임 헤더를 포함하는 이더넷 프레임의 포워딩 여부를 결정하는 단계, 상기 결정에 따라 이더넷 프레임을 유입 노드로부터 네트워크 브리지에 연결된 유출 노드로 포워딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 이더넷 네트워크를 통해 시간적 제약요건을 가진 애플리케이션을 효과적으로 서비스하는 네트워크 브리지 장치 및 상기 브리지를 이용한 프레임 전달 방법을 제공할 수 있다.

이더넷 프레임, 네트워크 브리지, 브리지, 포워딩, 레지덴셜 이더넷, CRC.

Description

네트워크 브리지에서 이더넷 프레임을 전달하는 방법 및 상기 브리지 장치{METHOD OF TRANSMITTING ETHERNET FRAME IN A NETWORK BRIDGE AND THE BRIDGE APPARATUS}

도 1은 일 실시예에 따른 이더넷 프레임의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치를 포함하는 이더넷 네트워크의 구성을 예시하는 도면이다.

도 3은 일 실시예에 따른 이더넷 프레임 전달 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다.

도 4는 도 3의 프레임 포워딩 단계를 보다 상세하게 도시한 흐름도이다.

도 5는 일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

도 6은 도 5의 동작 상태 관리부에 의해 유지 및 결정되는 동작 상태 간의 천이 관계를 도시한 상태 천이도이다.

도 7은 도 5의 프레임 전송부의 동작을 동작 상태, 헤더 CRC 플래그의 유효 여부, 및 헤더 CRC 플래그의 값에 따라 구분한 흐름도이다.

도 8은 도 7의 프레임 전송부가 제1 상태에서 헤더 CRC 플래그 값이 온인 이더넷 프레임을 전송하는 경우의 동작을 도시한 흐름도이다.

도 9는 도 7의 프레임 전송부가 제1 상태에서 헤더 CRC 플래그 값이 오프인 이더넷 프레임을 전송하는 경우의 동작을 도시한 흐름도이다.

도 10은 도 7의 프레임 전송부가 제1 상태에서 유효하지 않은 헤더 CRC 플래그를 포함하는 이더넷 프레임을 전송하는 경우의 동작을 도시한 흐름도이다.

도 11은 도 7의 프레임 전송부가 제2 상태에서 유효한 헤더 CRC 플래그를 포함하는 이더넷 프레임을 전송하는 경우의 동작을 도시한 흐름도이다.

도 12는 도 7의 프레임 전송부가 제2 상태에서 유효하지 않은 헤더 CRC 플래그를 포함하는 이더넷 프레임을 전송하는 경우의 동작을 도시한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

121: 헤더 CRC 플래그 122: 헤더 CRC

510: 프레임 수신부 520: CRC 체크 수행부

530: 동작 상태 관리부 540: 프레임 전송부

이하의 실시예들은 네트워크 브리지에서 이더넷 프레임을 전달하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수신된 이더넷 프레임에 포함된 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 이용하여 체크-앤-포워드 방식의 프레임 전달을 구현하는 방법에 관한 것이다.

인터넷으로 대표되는 컴퓨터 네트워크 기술의 발전은 정보산업 전반에 걸친 기술 발전을 이끌어 가는 원동력이 되고 있다. 네트워크 기술은 컴퓨터들 간의 유선 또는 무선 연결을 통해 새로운 부가가치를 창출해 내는 서비스들을 제공하는 등 컴퓨팅 기술의 새 지평을 열어가고 있다.

네트워크 기술의 발전은 눈부신 속도로 이루어져서 이미 네트워크에 연결되지 않은 컴퓨터를 상상하기 어렵게 되었을 정도에 이르렀다. 네트워크 기술의 이와 같은 놀라운 성공의 배경에는 이더넷(Ethernet)이 있다. 이더넷은 특유의 구조적 단순함으로 인해 30년 남짓의 짧은 역사에도 불구하고 유무선 네트워크의 광범위한 분야에 걸쳐 널리 이용되게 되었다.

그러나 이처럼 광범위한 적용 분야를 가진 이더넷은 등시성의(isochronous) 서비스를 지원하지 못하는 등의 한계로 인해 시간적 제약요건을 가진(time-sensitive) 실시간 스트리밍(real-time streaming) 애플리케이션에서는 그간 널리 이용되지 못했다. 결국 고품질 디지털 오디오 비디오 서비스에 대한 급증하는 관심으로 인해 이더넷이 가진 위와 같은 한계가 주의를 끌게 되었고, 현재 레지덴셜 이더넷(Residential Ethernet)을 필두로 하여 시간적 제약요건을 지닌 애플리케이션을 지원하기 위한 이더넷 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

네트워크 브리지 장치란 네트워크를 통해 서로 연결된 노드들 간에 이더넷 프레임을 전달하는 장치를 뜻한다. 종래의 이더넷 네트워크 브리지 장치는 흔히 스토어-앤-포워드(store-and-forward) 방식이라고 불리는 프레임 전달 방식을 지원했다. 스토어-앤-포워드 방식은 수신된 이더넷 프레임 전체를 버퍼에 일단 저장해 두고, CRC 등의 에러 검출 과정이 끝나면 비로소 저장된 이더넷 프레임을 다음 노 드로 포워딩하는 형태의 스위칭 방식을 가리킨다.

이와 같은 스위칭 방식은 이더넷 프레임의 수신과 저장에 많은 시간이 소요되고, 각 노드에서의 지연이 여러 노드를 거치면서 누적되어 결국 종단간 지연(end-to-end delay)을 가중시켜 시간적 제약요건을 가진 애플리케이션에는 적합하지 않게 된다.

한편, 스토어-앤-포워드 방식의 과도한 지연 문제를 해결하기 위해 수신된 이더넷 프레임의 헤더만을 참조하여 프레임을 곧바로 포워딩하는 컷-쓰루(cut-through) 스위칭 방식을 이용하는 경우에는, 프레임 헤더에 포함된 목적지 주소, 출발지 주소, 프레임 타입 등의 데이터를 신뢰할 수 없다는 문제가 있다.

따라서 실시간 애플리케이션을 지원하기 위해 프레임 포워딩에 따른 시간 지연을 줄이면서도 프레임 헤더 데이터의 정확성을 보장할 수 있는 스위칭 방식이 요구된다.

또한, 실시간 애플리케이션이 적용될 미래의 홈 네트워크에서는 제공되는 컨텐츠에 대한 디지털 저작권 관리(DRM: Digital Rights Management)가 중요한 이슈로 떠오르게 된다. 디지털 저작권 관리의 한 방법으로서, 일부 애플리케이션에 대해서는 컨텐츠의 반복 사용이 제한된 지역적 범위(예컨대, 거주 범위) 내로 제한될 수 있다. 이 경우, 컨텐츠 제공자 측의 미디어 서버는 컨텐츠 수신자인 미디어 플레이어가 데이터의 송신단으로부터 일정한 네트워크 거리 범위 내에 위치하고 있는지를 파악해야 한다. 그러나 현재의 이더넷 브리지 장치는 네트워크 거리 측정 기능을 지원하지 않고 있으며, 각 노드를 구성하는 브리지 장치에서의 시간 지연이 트래픽 상태에 따라 큰 편차를 가지기 때문에 정확한 측정이 어렵다는 문제점이 있다.

이에 실시예들에서는 시간적 제약요건을 가진 실시간 애플리케이션을 효과적으로 지원하면서도 종래의 이더넷 브리지 장치와의 호환성을 유지할 수 있는 네트워크 브리지 장치를 제안하고자 한다.

일실시예에 따르면, 시간적 제약요건을 가진 애플리케이션을 지원하기에 적합한 네트워크 브리지 장치, 및 상기 네트워크 브리지 장치를 이용하여 이더넷 프레임을 전달하는 방법이 제공된다.

일실시예에 따르면, 이더넷 프레임에 포함된 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 이용한 헤더 CRC 체크를 통해 이더넷 프레임 헤더의 데이터 정확성을 보장하면서도, 프레임 전체에 대한 CRC 체크를 선택적으로 수행할 수 있도록 함으로써 실시간 애플리케이션이 요구하는 낮은 수준의 시간 지연에 대한 요구를 충족시키는 이더넷 프레임 전달 방법을 제공한다.

일실시예에 따르면, 거리 측정 프레임을 최우선순위로 포워딩함으로써 컨텐츠 제공자와 컨텐츠 수신자 간의 네트워크 상의 거리를 정확히 측정하는 기능을 지원하는 네트워크 브리지 장치를 제공한다. 또한, 일실시예에 따르면, 이를 통해 실시간으로 제공되는 컨텐츠에 대한 디지털 저작권 관리를 효과적으로 지원한다.

또한, 일실시예에 따르면, 실시간 애플리케이션과 관련된 추가적인 기능을 효과적으로 지원하면서도 종래의 이더넷 브리지 장치와의 호환성을 유지하고, 이를 통해 이더넷 네트워크의 유연성과 확장성을 보장하는 새로운 네트워크 브리지 장치를 제공한다.

일실시예에 따르면, 네트워크 브리지 장치를 구현함에 있어서, 동작 상태 천이 카운터를 확률적 계산에 의해 결정된 임계값과 비교하여 동작 상태를 천이함으로써 보다 정확성 있는 프레임 포워딩 동작을 가능하게 한다.

일 실시예에 따른 이더넷 프레임 전달 방법은, 네트워크 브리지에 연결된 유입 노드로부터 프레임 헤더를 수신하는 단계, 유입 노드로부터 프레임 헤더에 대한 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 수신하는 단계, 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 참조하여 프레임 헤더를 포함하는 이더넷 프레임의 포워딩 여부를 결정하는 단계, 상기 결정에 따라 이더넷 프레임을 유입 노드로부터 네트워크 브리지에 연결된 유출 노드로 포워딩하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따른 이더넷 프레임 전달 방법은 유입 노드로부터 이더넷 프레임을 수신하는 단계, 이더넷 프레임의 헤더를 참조하여 이더넷 프레임이 송신단과 수신단 간의 네트워크 상의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 프레임인지 여부를 확인하는 단계, 및 상기 확인 결과 거리 측정 프레임인 경우, 거리 측정 프레임을 최우선순위로 포워딩하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치는 유입 노드로부터 이더넷 프레임을 수신하는 프레임 수신부, 이더넷 프레임에 포함된 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 이용하여 프레임 헤더에 대하여 CRC 체크를 수행하거나, 또는 이더넷 프레임의 CRC 필드를 이용하여 프레임 전체에 대하여 CRC 체크를 수행하는 CRC 체크 수행부, 상기 CRC 체크 결과에 따라 장치의 동작 상태를 결정하는 동작 상태 관리부, 상기 동작 상태 및 상기 CRC 체크 결과를 참조하여 수신된 프레임을 폐기(discard)하거나 유출 노드로 전송하는 프레임 전송부를 포함한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 네트워크 브리지 장치의 구성과 상기 네트워크 브리지 장치를 이용하여 이더넷 프레임을 전달하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 이더넷 프레임의 구조를 도시한 도면이다. 일 실시예에 따른 이더넷 프레임(100)은 헤더(120)와 페이로드(130) 및 프레임 체크 시퀀스(Frame Check Sequence, FCS)(140)로 구성된다.

또한, 이더넷 프레임(100)에 포함되지는 않지만, 프레임 헤더(120) 앞에 놓여 물리 계층에서 수신되는 프레임 신호를 검출하기 위한 용도로 사용되는 프리앰블(110)이 있다. 프리앰블(110)은 통상 7 바이트로 구성되며, 본 발명과 관련된 프리앰블(110)의 기능에 대해서는 후술하도록 한다.

페이로드(130)는 프레임의 운용 및 제어를 위한 오버헤드를 제외한 실제 데이터가 저장되는 부분을 의미한다. 도 1에 도시된 바에 따르면, 페이로드(130)는 헤더 CRC(Cyclic Redundancy Check) 플래그(HCRCF)와 헤더 CRC(HCRC) 필드를 포함 한다. 헤더 CRC는 프레임 헤더(120)에 대한 CRC 비트이고, 헤더 CRC 플래그는 헤더 CRC를 이용하여 프레임 헤더(120)에 대한 CRC 체크를 수행할 것인지 여부를 나타내는 지시자(indicator)이다.

한편, FCS(140) 필드는 프레임 전체의 에러를 검출하기 위한 정보를 포함한다. 일례로서, FCS(140)는 프레임 전체의 CRC 비트를 포함할 수 있다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 "프레임 전체의 CRC", 또는 "프레임의 CRC"라는 표현은 이더넷 프레임의 마지막에 위치한 FCS(140) 필드에 저장된 CRC 비트를 이용하여 프레임 전체의 에러를 검출하는 과정 또는 에러 검출 결과 자체를 가리키기 위해 사용된다.

일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치는 먼저 프레임 헤더(120)를 수신하고, 이어서 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 수신한다. 브리지 장치는 CRC 헤더 플래그(121)를 참조하여, 그 값이 '온(ON)'이라면, 유입되는 프레임(100)이 실시간 애플리케이션과 연관된 프레임이라고 판단하고, 시간 지연을 최소화하기 위해 다음과 같은 포워딩 동작을 수행한다. 브리지 장치는 먼저 헤더 CRC를 이용하여 프레임 헤더(120)에 대한 CRC 체크를 수행한다. 만약 CRC 체크 결과 헤더(120)에 데이터 오류가 없다면, 브리지 장치는 데이터 필드(123)를 포함해서 페이로드(130) 전체에 대한 수신이 완료되기 전에 유입되는 프레임(100)을 출력 포트를 통해 다음 노드로 전송한다. 만약 헤더(120)에 데이터 오류가 있다면 그 프레임(100)은 다음 노드로 전송되지 않고 폐기된다. 이와 같이, 일 실시예에 따르면, 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 이용하여 프레임 헤더(120)에 대한 CRC 체크만을 수행하고, 데이터 에러가 발견되지 않는 경우에 유입되는 프레임의 저장 없이 즉시 포워딩을 개시하는, 이른바 체크-앤-포워드(check-and-forward) 방식의 프레임 전달 방법을 제안한다.

한편, 만약 헤더 CRC 플래그 값이 '오프(OFF)'라면, 브리지 장치는 유입되는 프레임(100)이 일반 이더넷 프레임이라고 판단하고 스토어-앤-포워드 방식에 따라 프레임(100)을 다음 노드로 전달한다. 즉, 유입되는 프레임(100) 전체를 수신하여 버퍼에 저장하고, 프레임(100)의 CRC 비트를 이용하여 프레임(100) 전체에 대한 CRC 체크를 수행한다. CRC 체크 결과 프레임(100)에 데이터 에러가 없는 경우에 해당 프레임(100)을 출력 포트를 통해 다음 노드로 전송하고, 데이터 에러가 있는 경우에는 프레임(100)을 폐기한다.

이처럼 일 실시예에 의해 제안되는 체크-앤-포워드 방식의 프레임 전달 방법은 다음과 같은 점에서 실시간 애플리케이션에 최적화된 스위칭 기법이다.

첫째, 체크-앤-포워드 방식은 빠른 프레임 포워딩 처리가 필요한 실시간 애플리케이션 대해, 프레임(100) 전체에 대한 CRC 체크 없이 프레임 헤더(120)에 대한 CRC 체크만으로 포워딩 또는 폐기 여부를 결정하기 때문에 포워딩 동작이 신속하다. 또한, 포워딩 여부가 결정되면 프레임(100) 전체를 수신하기 전에 유입되는 프레임 비트들을 곧바로 출력 포트로 전달하여 다음 노드로 전송되게 함으로써 네트워크 상에서 이더넷 프레임의 전송 속도를 향상시킬 수 있다.

둘째, 실시간 애플리케이션에서는 페이로드(130)가 데이터 에러를 포함하는 경우에 상기 페이로드(130)를 포함하는 프레임(100) 전체를 폐기하거나 재전송하는 것보다는 에러가 있는 채로 전송하는 것이 더 바람직한 경우가 많다. 즉, 실시간 스트리밍 애플리케이션에서는 데이터의 정확성보다 시간적 제약요건(time constraint)이 더 중요한 변수일 수 있기 때문이다.

따라서 체크-앤-포워드 방식에서는 헤더 CRC 플래그의 값이 '온'인 프레임, 즉 실시간 애플리케이션과 연관된 프레임(100)에 대해서는 프레임(100) 전체의 CRC 에러 여부와 관계 없이 프레임 헤더(120)에만 에러가 없다면 다음 노드로 프레임 전체를 포워딩한다.

또한, 도 1에 도시된 이더넷 프레임 구조에 따르면, 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC가 별도의 헤더로서 부가되는 것이 아니라 프레임 페이로드(130)에 포함됨으로써 프레임(100) 전체의 크기를 일정하게 유지할 수 있다. 특히, 체크-앤-포워드 동작과 연관된 상기 필드들(121, 122)이 페이로드(130)의 선두에 위치함으로써 페이로드(130)의 나머지 데이터 필드(123)를 버퍼에 저장할 것인지 여부를 조기에 신속하게 결정하여 불필요한 시간 지연을 방지할 수 있는 효과가 있다.

참고로, 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC가 각각 1 바이트씩을 차지한다고 할 때, 도 1과 같이 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC 필드를 프레임 페이로드(130)에 포함시키기 위해서는, 프레임 페이로드(130)에 저장되어 전송되는 데이터가 최대 페이로드 크기인 1500 바이트보다 2 바이트 작은 1498 바이트 이하라는 가정이 필요하다. 대부분의 실시간 애플리케이션이 이와 같은 가정을 만족시킬 것으로 기대할 수 있지만, 만일 1500 바이트를 꽉 채워 외부로부터 들어온 프레임이 실시간 처리를 요하는 프레임이어서 체크-앤-포워드 방식으로 전송해야 하는 경우라면, 프레임 페이로드(130) 대신 상기 이더넷 프레임(100)과 연관된 프리앰블(110)에 헤더 CRC 플래그 필드와 헤더 CRC 필드를 포함시킬 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이 프리앰블(110)은 프레임 헤더(120) 앞에 놓인 7 바이트의 수신 신호 검출용 데이터를 저장하기 위한 필드를 의미한다. 종래에는 신호 검출을 위해 프리앰블(110)의 7 바이트를 모두 사용했지만, 물리 계층 기술의 발전으로 신호 검출을 위해 프리앰블(110)의 7 바이트를 모두 사용하는 것이 트래픽 자원의 낭비라는 의견이 제기되고 있다.

이에 따라, 프리앰블(110)의 일부를 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 저장하기 위해 이용하는 실시예에 관해 설명한다. 본 실시예에 따르면, 실시간 처리를 요하는 이더넷 프레임을 수신하는 노드는, 먼저 프리앰블(110)의 7 바이트 가운데 2 바이트에 저장된 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 수신한다. 이어서, 이더넷 프레임의 헤더(120)를 수신하고, 프리앰블(110)로부터 추출된 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 이용하여 체크-앤-포워드 방식으로 상기 이더넷 프레임을 전송한다.

뒤에서 보다 상세히 설명하겠지만, 프레임 헤더(120)의 앞부분에 위치한 Type/Length 필드는 본 발명의 또 다른 측면에 따른 거리 측정 프레임의 식별에 사용된다. 거리 측정 프레임의 식별은 체크-앤-포워드 방식의 전송에 앞서 수행된다. 따라서, 이더넷 프레임(100)을 수신하는 노드는 먼저 Type/Length 필드까지만 프레임 헤더를 수신하여 거리 측정 프레임 여부를 확인하고, 거리 측정 프레임이 아닌 실시간 프레임이어서 체크-앤-포워드 방식으로 전송해야 하는 경우에는 나머지 프레임 헤더(120)를 수신하여 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 통해 체크-앤-포 워드 방식의 전송을 수행할 수 있다.

도 2는 체크-앤-포워드 방식에 따라 동작하는 네트워크 브리지 장치를 포함하는 로컬 이더넷 네트워크의 구성을 예시하는 도면이다. 이와 같은 로컬 이더넷 네트워크의 예로는 레지덴셜 이더넷 네트워크 등이 있다.

도 2의 라우팅 경로(201)는 로컬 이더넷 네트워크의 두 종단 노드(edge node)인 브리지 장치(211)와 브리지 장치(221)를 연결하여, 브리지 장치(211)의 애플리케이션으로부터 브리지 장치(221)의 애플리케이션으로 실시간 오디오 또는 비디오 데이터가 전송될 수 있도록 한다.

한편, 라우팅 경로(202)는 외부 네트워크로부터 전송된 이더넷 프레임이 로컬 이더넷 네트워크의 종단 노드인 브리지 장치(212)와 중간 노드(intermediate node)들을 거쳐 브리지 장치(222)의 애플리케이션으로 전달되는 경우를 예시한다.

라우팅 경로(201)와 라우팅 경로(202)를 통해 보여진 바와 같이, 체크-앤-포워드 기능을 지원하는 브리지 장치는 이더넷 네트워크 상에서 체크-앤-포워드 기능을 지원하지 않는 브리지 장치와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 프레임 전달 방법은 체크-앤-포워드 기능을 통해 향상된 스위칭 성능을 제공하면서도 종래의 네트워크 브리지 장치와의 호환성을 유지하기 위한 단계들을 포함한다.

도 3은 일 실시예에 따른 이더넷 프레임 전달 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다. 도 3에 도시된 실시예에 따르면, 단계(S310)와 단계(S320)에 의해 프레임 헤더와 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC가 각각 수신된다. 프레임을 수신하는 포트 쪽에 연결된 노드를 유입 노드(previous node)라고 한다.

수신된 헤더 CRC 플래그를 참조하여, 만약 그 값이 '온'이라면, 단계(S330)는 프레임 헤더에 대한 CRC 체크를 수행한다. CRC 에러가 없다면 유입되는 프레임 비트들은 전체 프레임의 수신이 완료되기 전에 단계(S340)에 의해 다음 노드로 포워딩되고, CRC 에러가 있다면 그 프레임은 다음 노드로 포워딩되지 않고 단계(S350)에 의해 폐기된다. 이 때, 출력 포트에 연결되어 프레임 전송의 대상이 되는 노드를 유출 노드(next node)라고 한다.

참고로, 네트워크 브리지 장치에서 유입 노드와 유출 노드는 이더넷 프레임의 전송 방향에 따라 결정된다. 즉, 이더넷 프레임을 수신한 포트와 연결된 노드가 유입 노드, 이더넷 프레임을 전송하는 포트와 연결된 노드가 유출 노드가 되는 것이다. 네트워크 브리지 장치는 양방향의 패킷 흐름을 지원하므로, 프레임의 전송 방향에 따라 유입 노드와 유출 노드는 그 자리가 서로 뒤바뀔 수 있음에 유의해야 한다.

위의 경우와 달리, 만약 헤더 CRC 플래그의 값이 '오프'라면, 앞서 설명한 바와 같이 브리지 장치는 스토어-앤-포워드 방식으로 동작한다. 따라서, 이 경우 수행되는 단계(S360)에서는 이더넷 프레임 전체를 수신하여 저장한다. 저장이 완료되고 나면, 수신된 이더넷 프레임은 단계(S340)에 의해 유출 노드로 포워딩된다.

앞서 언급한 바와 같이 체크-앤-포워드를 지원하는 네트워크 브리지 장치는 이 기능을 지원하지 않는 브리지 장치와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 네트워크 브리지 장치는 유입 노드와 유출 노드가 각각 체크-앤-포워드 기능을 지원하는지 여부를 판단하여 이에 따라 프레임을 적절한 형태로 가공하여 전송해야 한다.

도 4는 이처럼 유입 노드와 유출 노드의 체크-앤-포워드 지원 여부에 따른 차별적인 프레임 포워딩 동작을 도시한 흐름도이다. 참고로, 이하에서 사용되는 "체크-앤-포워드를 지원한다"는 표현은, 구체적으로 페이로드에 포함된 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC 필드를 식별할 수 있음을 의미한다.

도 4에 따르면, 이더넷 프레임을 포워딩하는 단계(S340)는 유입 노드와 유출 노드의 체크-앤-포워드 지원 여부를 확인하는 단계(S341)를 포함한다. 확인 결과 유입 노드와 유출 노드가 모두 체크-앤-포워드 방식을 지원하는 경우에는, 별다른 처리 없이 단계(S342)에 의해 수신된 프레임을 그대로 포워딩하게 된다.

그러나, 유입 노드가 체크-앤-포워드를 지원하지 않는 경우에는 수신되는 프레임의 페이로드에 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC가 포함되어 있지 않다. 이 때, 유출 노드도 체크-앤-포워드를 지원하지 않는다면 수신된 프레임에 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 부가하지 않고 포워딩하면 되지만, 만약 유출 노드는 체크-앤-포워드를 지원하는 경우에는, 유출 노드의 오동작을 막기 위해 수신된 프레임에 적어도 헤더 CRC 플래그를 삽입하여 전송해야 한다. 이 때, 수신된 프레임이 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 포함하고 있지 않았으므로, 유출 노드에 의한 헤더 CRC 체크가 아무런 의미가 없게 된다. 따라서, 포워딩되는 프레임에 삽입되는 헤더 CRC 플래그의 값은 '오프'로 설정된다. 이와 같은 과정이 단계(S343)에 의해 수행된다.

한편, 유출 노드가 체크-앤-포워드를 지원하지 않는 경우에는 유입 노드의 체크-앤-포워드 지원 여부와 관계없이 포워딩되는 프레임은 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 포함하지 않는다. 유입 노드가 체크-앤-포워드를 지원하는 경우라면 수 신된 프레임에서 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC 필드를 제거하고, 유입 노드가 체크-앤-포워드를 지원하지 않는 경우라면 수신된 프레임에 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC 필드를 부가하지 않고 포워딩한다. 넓은 의미에서 프레임을 포워딩하는 과정은 프레임을 수신하여 수신된 프레임 비트와 동일한 값을 가지는 비트들로 구성된 프레임을 전송하는 과정이라고 볼 수 있으므로, 본 명세서의 상세한 설명과 청구범위 및 도면에서는 상기 두 가지 경우를 아울러 "헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC 필드를 제거"한다고 표현하기로 한다. 이와 같은 과정이 단계(S344)에 도시되어 있다.

또한, 도 3에는 도시되지 않았지만 본 발명에 따른 프레임 전달 방법은 수신된 프레임 헤더를 참조하여 상기 프레임 헤더를 포함하는 이더넷 프레임이 거리 측정 프레임인지 여부를 확인하는 단계를 프레임 헤더 수신 단계(S310) 바로 다음에 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "거리 측정 프레임"이란 이더넷 프레임을 전송하는 송신단과 이를 수신하는 수신단 간의 네트워크 상이 거리를 의미하는 용어로서, 송신단으로부터 수신단으로 전송되는 핑 프레임(ping)과 이를 수신한 수신단이 다시 송신단으로 전송하는 핑 응답 프레임(responsive ping frame)을 포함할 수 있다.

송신단은 핑 프레임을 전송한 때로부터 핑 응답 프레임을 수신한 때까지의 왕복 시간을 측정함으로써 송신단과 수신단 사이의 네트워크 거리를 측정할 수 있다. 본 단계에서는 핑 프레임 또는 핑 응답 프레임으로 대표되는 거리 측정 프레임 여부를, 프레임 헤더의 Length/Type 필드를 통해 확인할 수 있다.

상기 단계를 통한 확인 결과 유입되는 프레임이 거리 측정 프레임이라면, 상 기 유입되는 프레임은 최우선순위로 다음 노드로 포워딩된다. 구체적으로, 출력 포트가 프레임을 전송하고 있지 않은 유휴(idle) 상태인 경우에는 거리 측정 프레임을 즉시 포워딩하고, 출력 포트를 통해 이미 전송되고 있는 프레임이 있는 경우에는 상기 전송중인 프레임을 버퍼링하고 거리 측정 프레임을 우선적으로 포워딩한다.

네트워크의 트래픽 상황에 관계없이 네트워크 상의 각 노드들 간의 거리를 정확히 측정하기 위해서는 거리 측정 프레임이 특별히 취급될 필요가 있다. 이에 따라 본 발명에서는 위와 같이 거리 측정 프레임이 다른 프레임들보다 높은 우선순위를 가지고, 다른 프레임들의 전송 자원을 가로채기(preemption)할 수 있도록 함으로써 정확한 거리 측정 결과를 제공할 수 있다.

또한, 핑 프레임을 수신한 브리지 장치는 프레임 헤더에 포함된 목적지 주소와 자신의 이더넷 주소를 비교하여 두 주소가 일치하는 경우에는 핑 프레임을 전송한 출발지 주소로 핑 응답 프레임을 생성하여 전송한다. 만약 위의 두 주소가 일치하지 않는다면, 현재 브리지 장치가 핑 프레임의 최종 목적지가 아니므로 브리지 장치는 다음 노드로 핑 프레임을 포워딩한다.

참고로, 송신단은 미디어 서버를 포함하는 서비스 제공자를, 수신단은 미디어 플레이어를 포함하는 서비스 수신자를 포함할 수 있으며, 서비스 수신자는 레지덴셜 이더넷을 지원하는 로컬 이더넷 네트워크에 포함된 브리지 장치일 수 있다.

실시예에 따른 이더넷 프레임 전달 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

본 발명의 일 측면은 앞서 설명한 이더넷 프레임 전달 방법에 따라 동작하는 네트워크 브리지 장치에 적용된다. 도 5는 일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 프레임 수신부(510)는 유입 노드로부터 이더넷 프레임(501)을 수신한다. 구체적으로, 프레임 수신부(510)는 먼저 프레임 헤더를 수신 하고, 그 다음으로 프레임 페이로드의 선두에 위치하는 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 수신한다. 수신된 상기 프레임 헤더, 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC 등의 데이터(511)는 CRC 체크 수행부(520)로 입력된다.

CRC 체크 수행부(520)는 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 이용하여 프레임 헤더에 대하여 CRC 체크를 수행하거나, 또는 수신된 이더넷 프레임의 CRC 필드를 이용하여 이더넷 프레임 전체에 대하여 CRC 체크를 수행한다. 따라서 CRC 체크 수행부(520)는 경우에 따라 헤더 CRC 체크 결과 또는 프레임 CRC 체크 결과를 출력하고, 이와 같은 CRC 체크 결과는 동작 상태 관리부(530)로 입력된다.

동작 상태 관리부(530)는 CRC 체크 결과에 따라 본 장치의 동작 상태를 결정한다. 구체적으로, 동작 상태 관리부(530)는 본 장치를 복수의 동작 상태로 나누어 관리함으로써 본 장치가 유한 상태 기계로서 동작할 수 있도록 한다.

도 6은 동작 상태 관리부(530)에 의해 유지 및 결정되는 동작 상태 간의 천이 관계를 도시한 상태 천이도이다. 도 6을 참조하면, 본 장치의 동작 상태는 제1 상태(610) 및 제2 상태(620)를 포함한다. 제1 상태(610)는 유입 노드가 체크-앤-포워드를 지원하는 것으로 판단되는 경우의 동작 상태를 의미한다. 반면에, 제2 상태(620)는 유입 노드가 체크-앤-포워드를 지원하지 않는 것으로 판단되는 경우의 동작 상태를 의미한다.

즉, 네트워크 브리지 장치는 물리적 연결 상태 및 라우팅 경로의 변화에 따라 장치에 연결된 유입 노드 및 유출 노드가 달라질 수 있다. 따라서, 네트워크 브리지 장치는 유입 노드와 유출 노드가 체크-앤-포워드를 지원하는 노드인지 여부 를 고정된 값으로 유지하는 것이 아니라 상기 노드들로부터 수신되는 이더넷 프레임을 통해 매 순간 동적으로(dynamically) 판단해야 한다.

이에 따라, 동작 상태 관리부(530)는 유입 노드가 체크-앤-포워드를 지원하는 것으로 판단되는 경우와 그렇지 않은 경우를 각각 제1 상태(610) 및 제2 상태(620)에 대응시키고, 유입 노드의 체크-앤-포워드 지원 여부에 대한 판단을 변경하는 경우에 상기 동작 상태를 천이하고, 이더넷 프레임 포워딩 동작이 동작 상태에 따라 차별적으로 수행되도록 함으로써, 종래의 이더넷 브리지 장치 또는 본 발명에 따른 또 다른 네트워크 브리지 장치와의 연동을 유연하게 수행할 수 있도록 한다.

이를 위해 동작 상태 관리부(530)는 제1 상태(610)에서 제2 상태(620)로의 천이를 결정하는 제1 카운터 변수 M, 및 제2 상태(620)에서 제1 상태(610)로의 천이를 결정하는 제2 카운터 변수 N 의 값을 유지 또는 변경한다. 이처럼 동작 상태 관리부(530)는 상태 천이의 근거가 되는 이벤트를 누적시켜 누적 결과가 임계값에 도달하면 동작 상태를 천이하도록 한다. 이처럼 카운터 변수를 이용하게 되면 임계값을 적절히 선택할 경우에 네트워크 브리지의 동작을 최적화시킴에 있어서 보다 세밀한 제어가 가능하다. 도 6에는 M 과 N 의 값이 각각 예컨대 '3' 과 '7' 이라는 소정 임계값에 도달하는 경우에 상태가 천이되는 것으로 도시되어 있다. 도시되지는 않았지만, 이와 같은 임계값을 적용하기 위해서는 M 과 N 을 0 으로 초기화할 필요가 있다. 이와 같은 임계값의 선택 근거에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.

참고로, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 동작 상태 관리부(530)가 유입 노드의 체크-앤-포워드 지원 여부만을 판단하는 것으로 설명하고 있다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이 이더넷 프레임은 네트워크 브리지 장치의 입출력 포트를 통해 양방향으로 전달되기 때문에, 동작 상태 관리부(530)는 유출 노드에 대해서도 유입 노드와 마찬가지로 체크-앤-포워드 지원 여부를 판단하여 그 판단 결과를 동작 상태로서 관리할 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치는 CRC 체크 수행부(520)에 의한 헤더 CRC 및 프레임 CRC 체크 결과와 동작 상태 관리부(530)에 의한 동작 상태를 참조하여 수신된 이더넷 프레임을 폐기하거나 또는 다음 노드로 전송하는 프레임 전송부(540)를 포함한다. 이를 위해 프레임 전송부(540)는 프레임 수신부(510)로부터 수신된 프레임(512)을 전달받는다.

도 7은 네트워크 브리지 장치의 동작 상태, 헤더 CRC 플래그의 유효 여부, 및 헤더 CRC 플래그의 값에 따른 프레임 전송부(540)의 동작을 구분하여 도시한 흐름도이다. 도 7을 통해 구분된 각 경우에 대한 프레임 전송부(540)의 동작이 도 8 내지 도 12에 도시되어 있다.

참고로, 헤더 CRC 플래그는 복수의 비트를 통해 표현될 수 있는데, 예컨대 8 개의 비트를 사용한다고 할 때 '온' 값을 표시하기 위해 이진수 "10101011" 을, '오프' 값을 표시하기 위해 이진수 "01010100" 을 사용할 수 있다. 만약 수신된 헤더 CRC 플래그 필드가 위의 두 가지 이외의 비트 스트림을 포함하는 경우에는 헤더 CRC 플래그가 유효하지 않기 때문에 헤더 CRC 플래그 값을 '온' 또는 '오프'로 결 정할 수 없다.

도 8은 프레임 전송부(540)가 제1 상태(610)에서 헤더 CRC 플래그 값이 온인 이더넷 프레임을 전송하는 경우(①)의 동작을 도시한 흐름도이다. 유입 노드가 체크-앤-포워드 지원 노드이어서 유입되는 프레임이 유효한 헤더 CRC를 포함하고 있으리라고 기대할 수 있는 제1 상태(610)에서는, CRC 체크 수행부(520)에 의한 CRC 체크 결과 프레임 헤더에 에러가 없다면 제1 상태(610)에서 기대하는 프레임이 수신된 것이므로 동작 상태 관리부(530)는 동작 상태를 변경하지 않고 프레임 전송부(540)에 의해 프레임이 다음 노드로 포워딩되도록 한다. 또한, 위와 같은 CRC 체크 결과는 현재의 동작 상태를 유지할 강력한 근거가 되기 때문에 동작 상태 관리부(530)는 제2 상태로의 천이와 관계된 제1 상태 천이 카운터 M 의 값을 0 으로 초기화한다.

한편, CRC 체크 결과 프레임 헤더에 에러가 있다면, 프레임 전체에 대한 CRC 체크를 진행하여 그 결과를 확인한다. 만약 프레임에 CRC 에러가 없다면, 유입 노드가 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 포함하지 않는 일반 이더넷 프레임을 전송하였지만 헤더 CRC 플래그가 우연히 유효한 비트 스트림과 같은 값을 가진 경우이므로, 동작 상태 관리부(530)는 브리지 장치의 동작 상태를 제2 상태(620)로 천이하고 프레임 전송부(540)에 의해 프레임이 포워딩되도록 한다.

도 9는 프레임 전송부(540)가 제1 상태(610)에서 헤더 CRC 플래그 값이 오프인 이더넷 프레임을 전송하는 경우(②)의 동작을 도시한 흐름도이다. 이 경우는 네트워크 경로상에 체크-앤-포워드를 지원하지 않는 노드가 포함되어 있어서 전체 종단간 경로상에서 체크-앤-포워드 기능을 활용할 수 없는 경우를 나타낸다. 이와 같은 경우에 CRC 체크 수행부(520)는 프레임 헤더에 대해서 따로 CRC 체크를 수행하지 않고 프레임 전체에 대해서만 CRC 체크를 수행하게 된다.

CRC 체크 결과 프레임에 CRC 에러가 없다면 현재의 상태를 유지하면 되므로 동작 상태 관리부(530)는 제1 상태 천이 카운터 M 의 값을 0 으로 초기화하고 프레임 전송부(540)를 통해 프레임이 다음 노드로 포워딩되도록 한다. 그러나 만약 프레임에 CRC 에러가 있다면 이와 같은 프레임은 폐기하기로 결정한다.

도 10은 프레임 전송부(540)가 제1 상태(610)에서 유효하지 않은 헤더 CRC 플래그를 포함하는 이더넷 프레임을 전송하는 경우(③)의 동작을 도시한 흐름도이다. 헤더 CRC가 유효하지 않은 경우에 CRC 체크 수행부(520)는 프레임 전체에 대한 CRC 체크를 수행한다. 체크 결과 프레임에 CRC 에러가 없다면, 프레임은 유효하지만 프레임이 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC 플래그를 포함하고 있지 않다고 판단할 수 있다. 따라서 동작 상태 관리부(530)는 제2 상태(620)로의 천이를 위해 제1 상태 천이 카운터 M 의 값을 1 만큼 증가시킨다. 만약 M 이 임계값인 '3' 과 같아졌다면, 동작 상태 관리부(530)는 브리지 장치의 동작 상태를 제2 상태(620)로 천이하고, 프레임 전송부(540)는 이와 같은 상태 천이에 부합하는 포워딩 동작을 수행한다. 그러나, 만약 체크 결과 프레임에 CRC 에러가 있다면 프레임을 폐기한다.

도 11은 프레임 전송부(540)가 제2 상태(620)에서 유효한 헤더 CRC 플래그를 포함하는 이더넷 프레임을 전송하는 경우(④)의 동작을 도시한 흐름도이다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 이 경우에 CRC 체크 수행부(530)는 헤더 CRC 체크와 프레임 CRC 체크를 모두 수행할 수 있다.

만약 체크 결과 헤더와 프레임 전체에 모두 CRC 에러가 없다면, 제1 상태(610)로의 천이를 위해 제2 상태 천이 카운터 N 의 값을 1 만큼 증가시킨다. 만약 N 이 임계값인 '7' 과 같아졌다면, 동작 상태 관리부(530)는 브리지 장치의 동작 상태를 제1 상태(610)로 천이하고, 프레임 전송부(540)는 이와 같은 상태 천이에 부합하는 포워딩 동작을 수행한다.

또 달리, 만약 체크 결과 헤더에는 CRC 에러가 있지만 프레임 전체에는 CRC 에러가 없다면, 이와 같은 결과는 제2 상태(620)에서 기대할 수 있는 결과이므로 동작 상태 관리부(530)는 동작 상태를 유지하기 위하여 제2 상태 천이 카운터 N 의 값을 0 으로 초기화하고, 이에 따라 프레임 전송부(540)는 프레임을 포워딩한다.

또 달리, 만약 체크 결과 프레임 전체에 CRC 에러가 있다면, 동작 상태 관리부(530)에 의해 제2 상태 천이 카운터 N 의 값이 변경되지 않은 상태에서 프레임 전송부(540)는 프레임을 폐기한다.

도 12는 프레임 전송부(540)가 제2 상태(620)에서 유효하지 않은 헤더 CRC 플래그를 포함하는 이더넷 프레임을 전송하는 경우(⑤)의 동작을 도시한 흐름도이다. 이 경우에, CRC 체크 수행부(520)는 프레임 전체에 대한 CRC 체크를 수행한다. 체크 결과 프레임 전체에 CRC 에러가 없다면 동작 상태 관리부(530)는 동작 상태의 유지를 위해 제2 상태 천이 카운터 N 의 값을 0 으로 초기화하고, 이에 따라 프레임 전송부(540)는 프레임을 포워딩한다. 그러나, 만약 프레임 전체에 CRC 에러가 있다면 프레임 전송부(540)는 프레임을 폐기한다.

도 7 내지 도 12를 통해 설명한 프레임 전송부(540)의 동작에서, 프레임을 포워딩하는 동작은 유입 노드와 유출 노드의 동작 상태에 따라 다르게 수행된다. 즉, 유입 노드 및 상기 유출 노드의 동작 상태가 모두 제1 상태(610)라면, 프레임 전송부(540)는 프레임을 유출 노드로 그대로 전송한다. 또 달리, 유출 노드의 동작 상태가 제2 상태(620)라면, 프레임 전송부(540)는 수신된 프레임으로부터 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 제거한 뒤에 프레임을 유출 노드로 전송한다. 또한, 만약 유입 노드의 동작 상태가 제2 상태(620)이고 유출 노드의 동작 상태가 제1 상태(610)라면, 프레임 전송부(540)는 수신된 프레임에 헤더 CRC 플래그를 삽입하고, 삽입된 헤더 CRC 플래그의 값을 '오프'로 설정한 뒤에 프레임을 유출 노드로 전송한다.

앞서 설명한 실시예에 따르면, 동작 상태의 천이와 관련된 임계값은 제1 상태(610)에서 제2 상태(620)로의 천이와 관련하여 '3' 이상의 값으로, 제2 상태(620)에서 제1 상태(610)로의 천이와 관련하여 '7' 이상의 값으로 결정된다. 이와 같은 임계값은 다음과 같은 확률적 계산 결과에 근거하여 결정되었다.

비트 에러율(BER: Bit Error Rate)이 10^- ⁸ 인 포아송 에러(Poisson error)를 가정하면, 3 개의 연속된 프레임에 대해 헤더 CRC 플래그의 비트들 가운데 하나의 비트에서 에러가 발생하여 제1 상태(610)임에도 불구하고 제2 상태(620)로 천이될 확률은 (8 x 10^-8)³= 5.12 x 10^- ²² 로 계산될 수 있다. 최악의 경우에, 즉 512 비트 의 최소 크기 프레임에 대해 10 Gbps 의 초고속 이더넷 네트워크 환경에서, 이와 같은 에러율은 512 x 10^-10 / 5.12 x 10^-22 = 10¹⁴ s = 3 x 10^-6 년마다 한 번씩 잘못된 상태 천이가 발생함을 의미한다. 따라서, 제1 상태(610)에서 제2 상태(620)로의 상태 천이 임계값을 '3' 이상의 값으로 결정하면 충분히 안정적인 성능을 보장할 수 있다.

다음으로, 제2 상태(620)에서 제1 상태(610)로의 천이와 관련된 최소 임계값 '7' 에 대해 검토한다. 프레임 데이터가 무작위 비트 패턴(random bit pattern)을 포함한다고 가정하면, 제2 상태(620)에서 제1 상태(610)로 잘못 천이할 확률은 2-⁵⁶ = 1.39 x 10^- ¹⁷ 로 계산될 수 있다. 위의 경우와 같이 최악의 경우를 가정하면, 이와 같은 잘못된 상태 천이는 512 x 10^-10 / 1.39 x 10^-17 = 117 년마다 한 번씩 잘못된 상태 천이가 발생함을 의미한다. 따라서, 제2 상태(620)에서 제1 상태(610)로의 상태 천이 임계값을 '7' 이상의 값으로 결정함으로써 충분히 안정적인 성능을 보장할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치는 이더넷 프레임이 송신단과 수신단 간의 네트워크 상의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 프레임인지 여부를 확인하는 거리 측정 프레임 확인부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 거리 측정 프레임 확인부는 수신한 프레임 헤더의 Length/Type 필드 등을 통해 수신 프레임이 네트워크 거리 측정을 위해 특별히 전송된 프레임인지 여부를 확인할 수 있 다.

거리 측정 프레임 확인부에 의한 확인 결과, 수신된 프레임이 거리 측정 프레임이라면, 프레임 전송부(540)는 거리 측정 프레임을 최우선순위로 포워딩한다. 이를 위해 본 실시예에 따른 네트워크 장치는 프레임 버퍼를 포함한다. 즉, 거리 측정 프레임으로 확인된 이더넷 프레임에 대해 프레임 전송부(540)는 출력 포트가 유휴 상태인지를 확인하여, 만약 유휴 상태라면 거리 측정 프레임을 즉시 포워딩하고, 출력 포트를 통해 전송중인 이더넷 프레임이 있다면 전송중인 프레임을 프레임 버퍼에 임시로 저장하고, 거리 측정 프레임을 우선적으로 전송한다.

지금까지 도 5 내지 도 12를 참조하여 일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치에 대해 설명하였다. 일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치에는 도 1 내지 도 4와 관련하여 상술한 실시예들의 세부 내용이 그대로 적용될 수 있으므로 이하 본 네트워크 브리지 장치와 관련된 세부 내용의 설명은 생략하도록 한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

일 실시예에 따른 네트워크 브리지 장치 및 상기 브리지 장치를 이용한 이더넷 프레임 전달 방법에 따르면, 이더넷 프레임에 포함된 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 이용한 헤더 CRC 체크를 통해 이더넷 프레임 헤더의 데이터 정확성을 보장하면서도, 프레임 전체에 대한 CRC 체크를 선택적으로 수행할 수 있도록 함으로써 실시간 애플리케이션이 요구하는 낮은 수준의 시간 지연에 대한 요구를 충족시킬 수 있다.

또한, 일 실시예에 따르면 실시간 애플리케이션과 관련된 추가적인 기능을 효과적으로 지원하면서도 종래의 이더넷 브리지 장치와의 호환성을 유지할 수 있다. 또한, 이를 통해 레지덴셜 이더넷에서도 이더넷 네트워크의 유연성과 확장성을 보장할 수 있게 된다.

또한, 일 실시예에 따르면 네트워크 브리지 장치를 구현함에 있어서, 동작 상태 천이 카운터를 확률적 계산에 의해 결정된 임계값과 비교하여 동작 상태를 천이함으로써 보다 정확성 있는 프레임 포워딩 동작이 가능해진다.

Claims

네트워크 브리지에서 이더넷 프레임을 전달하는 방법에 있어서,

상기 네트워크 브리지에 연결된 유입 노드로부터 프레임 헤더를 수신하는 단계;

상기 유입 노드로부터 상기 프레임 헤더에 대한 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 수신하는 단계;

상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC를 참조하여 상기 프레임 헤더를 포함하는 이더넷 프레임의 포워딩 여부를 결정하는 단계; 및

상기 결정에 따라 상기 이더넷 프레임을 상기 유입 노드로부터 상기 네트워크 브리지에 연결된 유출 노드로 포워딩하는 단계

를 포함하는 프레임 전달 방법.
제1항에 있어서,

상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC는 상기 이더넷 프레임의 페이로드에 포함되는 프레임 전달 방법.
제2항에 있어서,

상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC는 상기 페이로드의 선두에 위치하는 프레임 전달 방법.
제1항에 있어서,

상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC는 상기 이더넷 프레임과 연관된 프리앰블에 포함되는 프레임 전달 방법.
제1항에 있어서,

상기 포워딩 여부를 결정하는 단계는,

상기 헤더 CRC 플래그 값을 확인하는 단계;

상기 헤더 CRC 플래그의 값이 온인 경우, 상기 헤더 CRC를 이용하여 상기 프레임 헤더의 CRC 체크를 수행하는 단계; 및

상기 헤더 CRC 체크 결과 상기 프레임 헤더에서 에러가 검출되지 않은 경우, 상기 이더넷 프레임의 포워딩을 결정하는 단계

를 포함하는 프레임 전달 방법.
제5항에 있어서,

상기 포워딩하는 단계는 상기 포워딩 결정에 따라 상기 이더넷 프레임 전체의 수신이 완료되기 전에 상기 이더넷 프레임의 포워딩을 개시하는 프레임 전달 방법.
제5항에 있어서,

상기 포워딩 여부를 결정하는 단계는,

상기 헤더 CRC 체크 결과 상기 프레임 헤더에서 에러가 검출된 경우, 상기 이더넷 프레임을 폐기하기로 결정하는 단계

를 더 포함하는 프레임 전달 방법.
제5항에 있어서,

상기 포워딩 여부를 결정하는 단계는,

상기 헤더 CRC 플래그의 값이 오프인 경우, 상기 이더넷 프레임의 저장 및 포워딩을 결정하는 단계

를 더 포함하고,

상기 포워딩하는 단계는, 상기 저장 및 포워딩 결정에 따라 상기 이더넷 프레임 전체를 수신하여 저장하고, 상기 저장된 이더넷 프레임을 상기 유출 노드로 포워딩하는 프레임 전달 방법.
제1항에 있어서,

상기 유입 노드 또는 상기 유출 노드가 상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC를 식별하는지 여부를 확인하는 단계

를 더 포함하는 프레임 전달 방법.
제9항에 있어서,

상기 확인 결과에 따라 상기 헤더 CRC 플래그와 상기 헤더 CRC의 값을 결정하는 단계

를 더 포함하는 프레임 전달 방법.
제9항에 있어서,

상기 포워딩하는 단계는 상기 확인 결과 상기 유출 노드가 상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC를 식별하지 못하는 경우에, 상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC를 제거하고 상기 이더넷 프레임을 포워딩하는 프레임 전달 방법.
제9항에 있어서,

상기 포워딩하는 단계는 상기 확인 결과 상기 유입 노드가 상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC를 식별하지 못하고 상기 유출 노드가 상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC를 식별하는 경우에, 상기 이더넷 프레임에 헤더 CRC 플래그를 삽입하고 상기 삽입된 헤더 CRC 플래그의 값을 오프로 설정한 뒤에 상기 이더넷 프레임을 상기 유출 노드로 포워딩하는 프레임 전달 방법.
제1항에 있어서,

상기 프레임 헤더를 참조하여 상기 이더넷 프레임이 송신단과 수신단 간의 네트워크 상의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 프레임인지 여부를 확인하는 단계; 및

상기 이더넷 프레임이 거리 측정 프레임 경우, 상기 프레임을 최우선순위로 포워딩하는 단계

를 더 포함하는 프레임 전달 방법.
제13항에 있어서,

상기 최우선순위로 포워딩하는 단계는,

상기 유출 노드로 전송중인 프레임이 있는 경우, 상기 전송중인 프레임을 버퍼링하고 상기 거리 측정 프레임을 우선적으로 포워딩하는 단계

를 포함하는 프레임 전달 방법.
제13항에 있어서,

상기 최우선순위로 포워딩하는 단계는,

상기 네트워크 브리지의 주소가 상기 프레임의 목적지 주소와 동일한 경우에, 상기 거리 측정 프레임의 출발지 주소로 상기 거리 측정 프레임을 포워딩하는 단계

를 포함하는 프레임 전달 방법.
네트워크 브리지에서 이더넷 프레임을 전달하는 방법에 있어서,

유입 노드로부터 이더넷 프레임을 수신하는 단계;

상기 이더넷 프레임의 헤더를 참조하여 상기 이더넷 프레임이 송신단과 수신단 간의 네트워크 상의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 프레임인지 여부를 확인하는 단계; 및

상기 확인 결과 거리 측정 프레임인 경우, 상기 거리 측정 프레임을 최우선순위로 포워딩하는 단계

를 포함하는 프레임 전달 방법.
제16항에 있어서,

상기 최우선순위로 포워딩하는 단계는,

유출 노드로 전송중인 이더넷 프레임이 있는 경우, 상기 전송중인 이더넷 프레임을 버퍼링하고 상기 거리 측정 프레임을 우선적으로 포워딩하는 단계

를 포함하는 프레임 전달 방법.
제16항에 있어서,

상기 최우선순위로 포워딩하는 단계는,

상기 네트워크 브리지의 주소가 상기 거리 측정 프레임의 목적지 주소와 동일한 경우에, 상기 거리 측정 프레임의 출발지 주소로 상기 거리 측정 프레임을 포워딩하는 단계

를 포함하는 프레임 전달 방법.
제13항 및 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 거리 측정 프레임은 서비스 제공자로부터 서비스 수신자에게로 전송되는 핑 프레임, 및 상기 핑 프레임에 응답하여 상기 서비스 수신자로부터 상기 서비스 제공자에게로 전송되는 핑 응답 프레임 중에서 적어도 하나를 포함하는 프레임 전달 방법.
제19항에 있어서,

상기 서비스 제공자는 미디어 서버이고, 상기 서비스 수신자는 미디어 플레이어인 프레임 전달 방법.
제1항에 있어서,

상기 이더넷 프레임은 레지덴셜 이더넷을 지원하는 프레임 전달 방법.
제1항 내지 제18항, 및 제21항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
이더넷 프레임을 전달하는 네트워크 브리지 장치에 있어서,

상기 네트워크 브리지 장치에 연결된 유입 노드로부터 이더넷 프레임을 수신하는 프레임 수신부;

상기 이더넷 프레임에 포함된 헤더 CRC 플래그와 헤더 CRC를 이용하여 상기 이더넷 프레임의 헤더에 대하여 CRC 체크를 수행하거나, 또는 상기 이더넷 프레임의 CRC 필드를 이용하여 상기 이더넷 프레임 전체에 대하여 CRC 체크를 수행하는 CRC 체크 수행부;

상기 CRC 체크 결과에 따라 상기 네트워크 브리지 장치의 동작 상태를 결정하는 동작 상태 관리부; 및

상기 동작 상태 및 상기 CRC 체크 결과를 참조하여 상기 수신된 프레임을 폐기하거나 유출 노드로 전송하는 프레임 전송부

를 포함하는 네트워크 브리지 장치.
제23항에 있어서,

상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC는 상기 프레임의 페이로드의 선두에 위치하는 네트워크 브리지 장치.
제23항에 있어서,

상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC는 상기 이더넷 프레임과 연관된 프리앰블에 포함되는 네트워크 브리지 장치.
제23항에 있어서,

상기 동작 상태 관리부는

상기 유입 노드가 상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC를 식별하는 노드임을 지시하는 제1 상태, 및

상기 유입 노드가 상기 헤더 CRC 플래그 및 상기 헤더 CRC를 식별하지 못하는 노드임을 지시하는 제2 상태

중에서 어느 하나로 상기 장치의 동작 상태를 결정하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 프레임 전송부는 상기 동작 상태가 제1 상태이고 상기 헤더 CRC 플래그의 값이 온이고 상기 프레임 헤더에서 에러가 검출되지 않은 경우에, 상기 이더넷 프레임 전체를 수신하기 전에 상기 이더넷 프레임을 상기 유출 노드로 전송하기 시작하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 프레임 전송부는 상기 동작 상태가 제1 상태이고 상기 헤더 CRC 플래그의 값이 오프이고 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출되지 않은 경우에, 상기 이더넷 프레임 전체를 수신하여 저장하고 상기 저장된 이더넷 프레임을 상기 유출 노드로 전송하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 동작 상태가 제1 상태인 경우에 상기 프레임 전송부는,

상기 헤더 CRC 플래그의 값이 온이고 상기 프레임 헤더 및 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출된 경우,

상기 헤더 CRC 플래그의 값이 오프이고 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출된 경우, 및

상기 헤더 CRC 플래그가 유효하지 않고 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출된 경우

중에서 어느 하나인 경우에 상기 이더넷 프레임을 폐기하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 프레임 전송부는 상기 동작 상태가 제2 상태이고 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출되지 않은 경우에, 상기 이더넷 프레임 전체를 수신하여 저장하고 상기 저장된 이더넷 프레임을 상기 유출 노드로 전송하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 프레임 전송부는 상기 동작 상태가 제2 상태이고 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출된 경우에 상기 이더넷 프레임을 폐기하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 동작 상태 관리부는 상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로의 천이와 관련된 제1 카운터 변수, 및 상기 제2 상태로부터 상기 제1 상태로의 천이와 관련된 제2 카운터 변수의 값을 유지 또는 변경하는 네트워크 브리지 장치.
제32항에 있어서,

상기 동작 상태가 제1 상태이고 상기 헤더 CRC 플래그의 값이 온인 경우에, 상기 프레임 헤더에서 에러가 검출되고 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출되지 않았다면, 상기 동작 상태 관리부는 상기 동작 상태를 제2 상태로 천이하는 네트워크 브리지 장치.
제32항에 있어서,

상기 동작 상태가 제1 상태이고 상기 헤더 CRC 플래그 값이 유효하지 않은 경우에, 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출되지 않고 상기 동작 상태 관리부는 상기 제1 카운터 변수값을 1만큼 증가시키고, 상기 제1 카운터 변수값이 소정의 임계값에 도달한 경우에 상기 동작 상태를 제2 상태로 천이하는 네트워크 브리지 장치.
제34항에 있어서,

상기 제1 카운터 변수값이 0으로 초기화되는 경우에, 상기 임계값은 3 이상인 네트워크 브리지 장치.
제32항에 있어서,

상기 동작 상태가 제1 상태인 경우에 상기 동작 상태 관리부는,

상기 헤더 CRC 플래그의 값이 온이고 상기 프레임 헤더에서 에러가 검출되지 않은 경우, 또는 상기 헤더 CRC 플래그의 값이 오프이고 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출되지 않은 경우에 상기 제1 카운터 변수값을 0으로 초기화하는 네트워크 브리지 장치.
제32항에 있어서,

상기 동작 상태가 제2 상태이고 상기 헤더 CRC 플래그가 유효한 경우에, 상기 프레임 헤더 및 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출되지 않았다면 상기 동작 상태 관리부는 상기 제2 카운터 변수값을 1만큼 증가시키고, 상기 제2 카운터 변수값이 소정의 임계값에 도달한 경우에 상기 동작 상태를 제1 상태로 천이하는 네트워크 브리지 장치.
제37항에 있어서,

상기 제2 카운터 변수값이 0으로 초기화되는 경우에, 상기 임계값은 7 이상인 네트워크 브리지 장치.
제32항에 있어서,

상기 동작 상태가 제2 상태인 경우에 상기 동작 상태 관리부는,

상기 헤더 CRC 플래그가 유효하고 상기 이더넷 프레임에서 에러가 검출되지 않고 상기 프레임 헤더에서 에러가 검출된 경우에 상기 제2 카운터 변수를 0으로 초기화하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 프레임 전송부는 상기 유입 노드 및 상기 유출 노드의 동작 상태가 모두 제1 상태인 경우에, 상기 이더넷 프레임을 상기 유출 노드로 그대로 전송하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 프레임 전송부는 상기 유출 노드의 동작 상태가 제2 상태인 경우에, 상기 이더넷 프레임으로부터 상기 헤더 CRC 플래그 및 헤더 CRC를 제거하고 상기 이더넷 프레임을 상기 유출 노드로 전송하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 프레임 전송부는 상기 유입 노드의 동작 상태가 제2 상태이고 상기 유출 노드의 동작 상태가 제1 상태인 경우에, 상기 이더넷 프레임에 헤더 CRC 플래그를 삽입하고, 상기 삽입된 헤더 CRC 플래그의 값을 오프로 설정한 뒤에 상기 이더넷 프레임을 상기 유출 노드로 전송하는 네트워크 브리지 장치.
제26항에 있어서,

상기 이더넷 프레임이 송신단과 수신단 간의 네트워크 상의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 프레임인지 여부를 확인하는 거리 측정 프레임 확인부

를 더 포함하고,

상기 프레임 전송부는 상기 확인된 거리 측정 프레임 여부를 참조하여 상기 이더넷 프레임의 전송 방식을 결정하는 네트워크 브리지 장치.
제43항에 있어서,

상기 이더넷 프레임을 임시로 저장하는 프레임 버퍼

를 더 포함하고,

상기 프레임 전송부는,

상기 이더넷 프레임이 거리 측정 프레임인 경우에, 상기 유출 노드로 전송중인 이더넷 프레임을 상기 프레임 버퍼에 저장하고 상기 거리 측정 프레임을 우선적으로 전송하는 네트워크 브리지 장치.
제23항에 있어서,

상기 네트워크 브리지 장치는 레지덴셜 이더넷을 지원하는 네트워크 브리지 장치.