Brevet FR2674650A1 — publié le 19921002

La présente invention concerne un procédé pour constituer un commutateur de paquets X25 à résistance aux pannes, peu sensible aux agressions et incidents localisés (attentats, incendies, inondations, coupures locales de courant), et dont la fiabilité permet d'envisager quelques milliers de raccordements utilisateurs sur un même commutateur. Les commutateurs de paquets sont le plus souvent constitués de cartes coupleurs d'accés des utilisateurs, avec ou sans processeurs et reliées entre elles et avec d'autres cartes processeurs par des BUS informatiques propres à chaque constructeur, le tout constituant un systéme nodal, concentré en un seul site où aboutissent les media de raccordement des utilisateurs et vers d'autres commutateurs. De tels systémes sont sensibles aux agressions pouvant affécter le site. Par ailleurs les érreurs résiduelles de logiciels, notamment lors des changements de versions, mises en évidence en service réel par des actions marginales ayant échappé aux tests, le plus souvent produisent une réinitialisation compléte du commutateur due à la propagation des érreurs par le partage de mémoires entre les différents processeurs. C'est l'un des buts de l'invention de s'affranchir de ce comportement nuisible à la qualité de service et de permettre la réalisation de commutateurs de paquets à capacité de raccordement de quelques milliers d'utilisateurs sur un même commmutateur. En éffet le procédé selon l'invention permet, en s'affranchissant de ce type de structure à BUS constructeur, de réaliser un systéme commmutateur de paquets à processeurs paralleles Multiples Instructions, Multiples Données (MIMD) dispersés sur un grand nombre de sites à faible probabilité d'être tous simultanemments agressés et ne propageant pas en interne les incidents afféctant l'un de ses composants grâce à l'absence de mémoire commune directement partagée entre les microprocesseurs . Pour la clarté de l'exposé il est rappelé que le sigle ISO désigne l'international Standard Organisation, organisme de normalisation et qu'il est fait référence aux normes publiées par cet organisme ou ses adhérents AFNOR, IEEE US etc...) Par ailleurs la terminologie employée pour décrire le procédé (liaisons) s'appuie sur le Modéle de Référence pour 'Interconnexion de Systémes Ouverts ISO 7498. - La figure 1 représente un synoptique du procédé; - la figure 2 représente un exemple de dispositif selon le procédé. Le procédé consiste tout d'abord à réaliser une fonction sécurisée de répartition d'accés à une mémoire partagée mais -dynamique et fugitive obtenue par une liaison multipoints à tolérance de panne normalisée ISO (1), à laquelle sont raccordés des relais de liaisons (2) , appelés aussi PONTS (bridge) selon IEEE 802.1, assurant la fonction de filtrage et de relayage des trames entre cette liaison à tolérance de pannes et des liaisons multipoints (3) normalisées ISO jouant, selon le procédé, le rôle de répartition d'accés, tout ceci constituant un premier niveau bien sécurisé et indépendant du reste de la structure. Puis à la périphérie de ce niveau et sur les liaisons multipoints de répartition, le procédé consiste à constituer la fonction de routage du commutateur distribuée sur des microrouteurs (4) desservant chacun un seul raccordement utilisateur (5).Le procédé consiste de plus à munir ces microrouteurs, dispositifs programmables à microprocesseurs, de logiciels assurant la réalisation des protocoles réseaux orientés connexions ISO 8208 (équivalent de CCITT X25) et ISO 8881 permettant, au moyen des services que fournissent ces protocoles, à ces microrouteurs de coopérer entre eux d'une part pour l'acheminement des paquets en provenance et à destination des utilisateurs, d'autre part pour la détection et le contrôle d'incidents internes pouvant affecter 1' un des composants du commutateur. Enfin ces microrouteurs sont munis des logiciels assurant les conversions et adaptations de protocoles nécéssaires pour ramener les protocoles d'accés des utilisateurs dans le protocole orienté connexion sus mentionné, lorsque ces utilisateurs n appliquent pas directement un protocole ISO 8208 sur leurs liaisons d'accés (5) indifférement point à point ou multipoints (réseaux locaux). Du fait de la caractéristique multipoints de la liaison à tolérance de panne, il est possible d'étendre (6) par ajout d'un nouveau relais de liaisons (7), le nombre de liaisons de répartition et ainsi d'augmenter la capacité de partage de la mémoire centrale fugitive du commmutateur de paquets sans perturber le service opérationnel aux utilisateurs déja raccordés. Par ailleurs le procédé présente une autre possibilité d'extension de la capacité en raccordement du commutateur, toujours sans nuire à la continuité du service opérationnel, ainsi qu'une possibilité d'équilibrage des charges internes dans l'étage de répartition, par la fonction multipoints des liaisons normalisées ISO de répartition qui offrent l'avantage de permettre l'ajout (8) de microrouteurs pouvant, de plus, être déplacés d'une liaison à l'autre en fonction du profil de charge mesuré sur cette liaison. Enfin la résistance aux pannes et agressions ponctuelles est asurée par le fait que le procédé combinant des media et des liaisons ISO permet de séparer et disperser géographiquement les différents composants du commutateur (relais de trame, microrouteurs) dans des sites différents, aux alimentations éléctriques et sources d'énergie indépendantes, sites à choisir en fonction de leur faible probabilité d'agréssions simultanées. Un exemple de dispositif selon le procédé est réalisé par une liaison à tolérance de panne ISO 9314 (21), anneau à jeton FDDI comportant deux media en fibre optique. Cet étage s'ouvre par plusieurs relais de liaisons (22) vers des liaisons ISO 8802.3 CSMA/CD Ethernet (23). Répartis sur ces liaisons se trouvent les microrouteurs (24) en charge de controler et d'acheminer les paquets, unités de données de protocole réseau, de chaque utilisateur raccordé (25). Un microrouteur pourra être constitué selon une architecture, désormais classique pour un systéme à microprocesseur, articulée autour d'un BUS assurant les échanges entre un microprocesseur, deux ports d'entrées sorties ou coupleurs, l'un étant adapté à la liaison interne de répartition, l'autre étant adapté aux caractéristiques . du médium support de la liaison d'accés de l'utilisateur, ainsi que mémoires vives et mémoires mortes contenant les programmes de téléchargements de parametres, logiciels de traitement des protocoles ISO et conversions et adaptation de protocoles des utilisateurs non ISO.Il appartiendra à l'homme de l'art de réaliser les logiciels, constitutifs des protocoles ISO 8208 et ISO 8881 ou le sous ensemble pertinent de ces protocoles au vu des services qu'il entend éffectivement offrir aux utilisateurs raccordés, ainsi que les logiciels de conversions de protocoles d'accés et ceux d'administration de chacun des objets composants du commutateur. D'un point de vue opérationnel, l'administration et l'exploitation du dispositif commutateur de paquets est assurée par un ou plusieurs microordinateurs (27) raccordés sur l'une quelconque des branches de répartition des accés pour les microrouteurs ou sur une branche (26) dédiée et son relais de liaisons (28) vers la liaison centrale à tolérance de panne, et accédant aux entités d'administration de chacun des composants actifs, relais de liaisons et microrouteurs et ce pour assurer notamment le téléchargement de paramétres ou de versions de logiciels. Enfin un tel dispositif, réunissant une quarantaine de liaisons de répartition et une centaine de microrouteurs par liaison de répartition, réaliserait un commutateur de paquets d'une capacité de raccordement de 4000 utilisateurs, une panne se produisant sur une liaison de répartition n'affecterai dans le pire des cas que 100 utilisateurs soit 2.5% de la capacité du commutateur, tandis qu'une panne affectant l'un des relais de liaisons serait immédiatement contournée par la fonction de tolérance de panne qui en caractérise la constitution. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un commutateur de paquets de la couche réseau résistant aux pannes et extensible en service, caractérisé en ce qu'il combine: - tout d'abord un premier niveau assurant la fonction sécurisée de répartition d'accés à une mémoire partagée dynamique et fugitive réalisée au moyen d'une liaison normalisée ISO multipoints à tolérance de panne, elle même uniquement ouverte par des relais de liaisons assurant le rôle de filtrage et de relayage de trames vers des liaisons multipoints normalisées ISO d'accés et de répartition des moyens du deuxiéme niveau. - puis un deuxiéme niveau assurant une fonction de routage des paquets distribuée sur des microrouteurs, dispostif à microprocesseur et programme enregistré, désservant et contrôlant chacun l'accés d'un utilisateur final ou d'un autre commutateur de paquets, chacun de ces microrouteurs étant raccordés en un point d'une des liaisons de répartition précédentes. 2. Procédé de réalisation d'un commutateur de paquets de la couche réseau résistant aux pannes et extensible en service selon la revendication 1, caractérisé en ce que les microrouteurs, dipositif composé d'un BUS reliant mémoire vive, mémoire morte, micropocesseur et deux ports d'entrées sortie l'un adapté au raccordement vers la liaison multipoint interne de répartition, l'autre adapté à, et assurant l'accés de, l'utilisateur externe raccordé au commutateur, coopérent entre eux pour le contrôle et l'acheminement des paquets des utilisateurs, au moyen des services fournis par les protocoles ISO de la couche réseau orientés connexions appliqués sur les liaisons d'accés et de répartition reliant ces microrouteurs. 3. Procédé de réalisation d'un commutateur de paquets de la couche réseau résistant aux pannes et extensible en service selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les relais de liaisons et les microrouteurs à microprocesseurs ne partageant directement aucune mémoire statique commune et n'interagissant entre eux qu'aux moyens de protocoles et de liaisons multipoints normalisés ISO forment ensemble un systéme à processeurs paralléles à multiples instructions, multiples données. 4. Procédé de réalisation d'un commutateur de paquets de la couche réseau résistant aux pannes et extensible en service selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les microrouteurs assurent les conversions et adaptation de protocoles des accés de raccordement des utilisateurs en protocoles de la couche réseau , inter microrouteurs, orientés connexion 5. Procédé de réalisation d'un commutateur de paquets de la couche réseau résistant aux pannes et extensible en service selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les composants actifs à microprocesseur et programme enregistré, tels les relais de liaisons et les microrouteurs, sont répartis dans des sites différents et alimentés en énergie par des sources autonomes ou propre à ces sites. 6. Commutateur de paquets entre des utilisateurs caractérisé en ce qu'il comporte, - une premiére liaison multipoint à tolérance de panne (1), - des relais de liaisons (2) - des deuxiémes liaisons multipoint (3), chacun desdits relais de liaison (2) reliant l'une des deuxiémes liaisons multipoints (3) à la premiére liaison multipoints (1), chacune des deuxiéme liaisons multipoints supportant des utilisateurs ayant chacun un protocole d'entrée (5), - des microrouteurs (4), l'un de ces microrouteurs étant interposé entre chaque utilisateur et la deuxiéme liaison multipoint (3) qui le supporte et ayant pour fonction le routage des paquets de cet utilisateurs avec au moins un des autres microrouteurs (4), chacun des microrouteurs codifiant et interprétant lesdits paquets selon des protocoles réseaux orientés connexions, communs à tous ces microrouteurs, interne au commutateur et indépendants du protocole d'entrée particulier à chaque utilisateur. 7. Commutateur de paquets selon la revendication 6 caractérisé en ce que chaque microrouteur comporte - un microprocesseur, - une mémoire vive - une mémoire morte, - deux ports d'entrée sortie - un bus reliant entre eux ledit microprocesseur, la mémoire vive, la mémoire morte , les deux ports d'entrée sortie. 8. Commutateur de paquets selon l'une quelconque des revendications 6 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire partagée, sécurisée, dynamique et fugitive réalisée aux moyens d'une liaison normalisée ISO multipoints à tolérance de panne, elle même uniquement ouverte par des relais de liaisons assurant le rôle de filtrage et de relayage de trames vers les deuxiémes liaisons multipoints normalisées ISO assurant l'accés et la répartition périphérique des microrouteurs. 9. commutateur de paquets selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que les composants actifs, à savoir relais de liaisons et microrouteurs, sont répartis dans des sites différents et alimentés en énergie par des sources autonomes ou propre à ces sites.