[发明专利]信息包交换、交换方法、规程和网络

说明书

本发明涉及适用于综合的局部或宽区域网络（LANS或WANS）的信息包交换网络方法，规程，交换和结点（网络接口单元），尤其涉及无争用（Collision-free）信息包存取的基本回路方法和具有实质上可在硬件中完成的端到端数据传送技术。

它通常涉及包括有重要网络单元，传送和ISO参考模式对话层（号码3、4和5）的子网络设备，它便于端到端高速通信，并为综合实时（声频、视频、传感器/控制和某些终端通信）和非实时（传真通信、电子资金汇兑处理、计算机文件传输）的数据传送提供根据。已知的数据传送、信息包程序、信息拥挤控制、对话建立等方法可用于完成这样的子网络。

本发明的技术和装置也可以用于某些现有的信息包交换网络以增进其先进性。在某些方面，例如本发明可应用于现有网络之间，在多重TDM（时分多路复用）载体内的时隙之间，在一个计算机和它的外围设备之间以及在多重处理器和MIMD（多重指令多重数据）计算机的存储单元之间的数据传送。

在该说明书的结尾处的参考目录回顾了该信息包交换领域，并讨论该ISO参考模式。

在线路和交换的一种公共通信网络的应用中，信息包交换提供了较高效率的可能，它是将用户信息（或数据块）分割成短的自寻址信息包，在网络上传送它们，并在它们各个目标的每一个目标处重新组合它们。然而，尽管在近年来在计算和电通信方面有较大进步，端到端（装置到装置）通信速率超过了有少许改进的信息包交换网络。

这一僵局的首要原因是，由包含在信息包处理中的编成程序的中断型输入/输出设备强加在结点处理器上的软件（因而处理器）装载量。所包含的功能包括：装填信息并增加校准控制和地址信息;把该信息包放到每一个能达到它的目标而同其他信息包没有争用的连续链路上（或者，如果有争用，就从该链上收回）;在每一交换处校验和再次发送该信息;校验该信息的有效性和顺序，如果需要再次进行有序化（即使不是在每一交换处，至少在目标处）;确认每个校正信息并要求重新传送漏掉的有错误的或失序的信息包;重新传送遗漏的或有错误的信息包并把它们安置到一个位置上;取出该数据以便重新建立该原始信息。端对端通信不仅是缓慢的，而且意味着结点处理器的容量对提供先进的用户定向设施，例如对用于不同装置的规程转换，多路对话窗口，加密和为增强‘不灵活’（dumb）计算机终端和数字电话的设备来说是不适用的。

综合起来的问题是，如果任何链路或目标结点暂时拥挤并且信息包必须被废除或为了较迟一些时间传送而排除，则对于结点处理器的信息包管理来说，排除增加了队列管理的负担。声频数据是固有字段并且不允许延迟，但可以调节信息包的小百分比随机损耗。计算机数据允许延迟，而一个信息包的损耗会包含许多其它信息的再传送，从而加重了拥挤问题。其他数据，如实时控制信息，就不能允许明显的延迟或不允许信息包损耗，这样，在综合系统中信息包不能不加选择地废除。

在现有的计算机通信中，在寻求这些问题的不同策略。非常大的信息包使得有可能（如在SNA中）降低信息包予置处理的积累的作用，但迄今为止仍使用这样的信息包，失掉了信息包交换的先进性。由点到点/存储转发规程（如在ARPARNET和SNA中）的使用，能降低在该目标处和端到端再传送的误差校验的负担，但是，尤其是如果数据块或信息的所有信息包在每一个中间点重新排序的话，所有的处理器的复杂情况会极大地增加。另一方面，在一种简单的端到端数据服务中（如在DECNET中），该端一点处理器能用于做几乎所有工作，在这种数据服务中信息包不需要按序传送，可以废除（例如拥挤控制），可以重叠或可以在网络内部循环。这些毫不适用于声频包处理，并且，除SNA之外，并不涉及对话层通信。所有这些都允许长的或长度可变的信息包，从而经受长的等待时间。

TDM一般用于多路数字声频信道，它能提供较短的信息包延迟、无争用存取和顺序保存，它可应用于已被推荐的综合的宽区域信息包交换网络，而不管附属设备的成本如何。如授于贝尔实验室的申请号为3，749，845中所公开的由综合性的TDM系统所指鞯哪茄诮岬愫徒换淮Π浅＞咛宓拇砥鞯母旱＃淙欢说蕉舜秃投曰安愎娉淌遣谎爸返摹Ｗ魑皇苋萌说拿拦ɡ昵牒盼?，979，733，它是利用用于缓冲和再寻址信息包的可实施的硬件技术去降低这个明显的不切合实际的处理负担，只要把它们从一个TDM中继线移开并放到另一个上去。但这述及的仅是该问题的相对次要的一部分。作为同一受让人的美国专利，申请号为4，491，945具有类似的作用，公开了以硬件为基础的Banyan型信息包交换以及用于象信息传送交换那样用于旋转地址位的一个方案。