一种大端口交换芯片的交换系统及方法

本发明涉及大端口交换芯片的交换系统及方法，交换芯片包括多个端口模块，交换系统包括多个第一交叉开关和至少一个第二交叉开关，端口模块同第一交叉开关连接，第二交叉开关同每个第一交叉开关连接；第一交叉开关，用于在接收到端口模块发送的数据包时，判断数据包的目的端口是否为第一交叉开关自身的端口，如果是，则将数据包转发到数据包的目的端口，否则将数据包转发给第二交叉开关；第二交叉开关，用于在接收到第一交叉开关转发的数据包时，将数据包转发到数据包的目的端口所在的第一交叉开关，由数据包的目的端口所在的第一交叉开关将数据包转发到数据包的目的端口。本发明能够降低交换芯片的复杂度，并实现在同一交换机上进行大规模的交换。

1.一种大端口交换芯片的交换系统，所述交换芯片包括多个端口模块，其特征在于，所述系统包括多个第一交叉开关和至少一个第二交叉开关，所述端口模块同所述第一交叉开关连接，所述第二交叉开关同每个所述第一交叉开关连接；所述第一交叉开关包括上游端口和下游端口，所述第二交叉开关包括下游端口，各个所述第一交叉开关上游端口的数目相同，各个所述第一交叉开关下游端口的数目相同；如果所述第二交叉开关为多个，则各个所述第二交叉开关下游端口的数目相同；所述第二交叉开关的个数等于一个所述第一交叉开关的上游端口的数目，所述第二交叉开关的下游端口的数目等于所述第一交叉开关的个数；所述第一交叉开关的下游端口连接所述端口模块，所述第一交叉开关的各个上游端口依次同各个所述第二交叉开关的下游端口连接；所述第一交叉开关，用于在接收到所述端口模块发送的数据包时，判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口，如果是，则将所述数据包转发到所述数据包的目的端口，否则将所述数据包转发给一个所述第二交叉开关；所述第二交叉开关，用于在接收到所述第一交叉开关转发的数据包时，将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关；由所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关将所述数据包转发到所述数据包的目的端口。
2.如权利要求1所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第一交叉开关组成0层交叉开关，所述第二交叉开关组成1层交叉开关；所述0层交叉开关的第i个第一交叉开关的第j个上游端口同所述1层交叉开关的第j个第二交叉开关的第i个下游端口连接。
3.如权利要求2所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第一交叉开关判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口时进一步为，将所述数据包的源端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值同所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值比较，如果两值相等，则确定所述数据包的目的端口为所述第一交叉开关自身的下游端口，否则确定所述数据包的目的端口为其它第一交叉开关的下游端口。
4.如权利要求2所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第一交叉开关在将所述数据包转发到所述目的端口时进一步为确定所述数据包的目的端口在所述第一交叉开关的下游端口的顺序号为m0，将所述数据包转发到所述第一交叉开关的第m0个下游端口；所述顺序号m0等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目取整求余所得的余数。
5.如权利要求2所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第一交叉开关在将所述数据包转发给所述第二交叉开关时进一步为确定转发所述数据包的所述第一交叉开关上游端口的顺序号m1等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关上游端口的数目取整求余所得的余数，将所述数据包从所述第一交叉开关的第m1个上游端口转发给所述第二交叉开关。
6.如权利要求2所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第二交叉开关在将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关时进一步为确定所述数据包的目的端口所属的第一交叉开关在所述交换芯片中的顺序号为m2，将所述数据包经由所述第二交叉开关的第m2个下游端口转发给该第m2个下游端口连接的第一交叉开关；所述顺序号m2等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值。
7.一种大端口交换芯片的交换系统，所述交换芯片包括多个端口模块，其特征在于，所述系统包括多个交换子网和至少一个第三交叉开关，所述交换子网包括多个第一交叉开关和至少一个第二交叉开关，所述端口模块同所述第一交叉开关连接，所述第二交叉开关和同一交换子网的每个所述第一交叉开关连接；所述第三交叉开关同每个所述交换子网中的一个第二交叉开关连接；所述第一交叉开关包括上游端口和下游端口，所述第二交叉开关包括上游端口和下游端口，所述第三交叉开关包括下游端口；所述第一交叉开关的下游端口连接所述端口模块；所述第一交叉开关的上游端口连接同一交换子网的所述第二交叉开关的下游端口；所述第二交叉开关的上游端口连接所述第三交叉开关的下游端口；所述第一交叉开关，用于在接收到所述端口模块转发的数据包时，判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口，如果是则将所述数据包转发到所述数据包的目的端口，否则将所述数据包转发给同一交换子网的一个第二交叉开关；所述第二交叉开关，用于在接收到同一交换子网的第一交叉开关转发的数据包时，判断所述数据包的源端口和目的端口是否在同一交换子网，如果是，则将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关，由接收所述数据包的第一交叉开关将所述数据包转发到所述数据包的目的端口；否则将所述数据包转发给一个所述第三交叉开关；所述第三交叉开关，用于在接收到所述第二交叉开关转发的数据包时，将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的交换子网的一个第二交叉开关；由接收所述数据包的第二交叉开关将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关；由接收所述数据包的第一交叉开关将所述数据包转发到所述数据包的目的端口。
8.如权利要求7所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第一交叉开关的下游端口的数目等于所述第一交叉开关的上游端口的数目，所述第二交叉开关的下游端口的数目等于所述第二交叉开关的上游端口的数目；所述第三交叉开关的下游端口的数目等于所述交换子网的个数；所述第三交叉开关的个数等于一个所述交换子网中所有所述第一交叉开关的下游端口的总数；所述第二交叉开关的下游端口的数目等于同一交换子网中所述第一交叉开关的个数；一个交换子网中所述第二交叉开关的个数等于所述第一交叉开关的上游端口的数目。
9.如权利要求8所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，同一交换子网的所述第一交叉开关组成0层交叉开关，同一交换子网的所述第二交叉开关组成1层交叉开关，所述第三交叉开关组成2层交叉开关；同一交换子网的所述0层交叉开关的第i个第一交叉开关的第j个上游端口同所述交换子网的1层交叉开关的第j个第二交叉开关的第i个下游端口连接；2层交叉开关的第k个第三交叉开关的第q个下游端口同第q个交换子网的第k个上游端口连接。
10.如权利要求9所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第一交叉开关判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口时进一步为将所述数据包的源端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目的所得值上取整的值同所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目的所得值上取整的值比较，如果两个值相等，则所述数据包的目的端口为所述第一交叉开关自身的下游端口，否则所述数据包的目的端口为其它第一交叉开关的下游端口。
11.如权利要求9所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第一交叉开关在将所述数据包转发到所述数据包的目的端口时进一步为确定所述数据包的目的端口在所述第一交叉开关的下游端口中的顺序号为n0，将所述数据包转发到所述第一交叉开关的第n0个下游端口；所述顺序号n0等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目取整求余所得的余数。
12.如权利要求9所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第一交叉开关在将所述数据包转发给同一交换子网的第二交叉开关时进一步为确定转发所述数据包的所述第一交叉开关上游端口的顺序号n1等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的上游端口的数目取整求余所得的的余数，将所述数据包从所述第一交叉开关的第n1个上游端口转发给所述第二交叉开关。
13.如权利要求9所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第二交叉开关在判断所述数据包的源端口和目的端口是否在同一交换子网时进一步为将所述数据包的源端口号除以一个交换子网中所有所述第一交叉开关的下游端口的总数所得值上取整的值同所述数据包的目的端口号除以一个交换子网中所有所述第一交叉开关的下游端口的总数所得值上取整的值比较，如果两个值相等，则所述数据包的源端口和目的端口在同一交换子网，否则所述数据包的源端口和目的端口不在同一交换子网。
14.如权利要求9所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第二交叉开关在将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关时进一步为确定所述数据包的目的端口所属的第一交叉开关在其所属交换子网中的顺序号为n2，将所述数据包从所述第二交叉开关的第n2个下游端口转发给所述第一交叉开关；所述顺序号n2等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值除以一个交换子网中所述第一交叉开关的个数的取整求余所得的余数。
15.如权利要求9所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第二交叉开关在将所述数据包转发给所述第三交叉开关时进一步为确定所述数据包的目的端口所属的第一交叉开关在其所属交换子网中的顺序号为n3，将所述数据包从所述第二交叉开关的第n3个上游端口转发给所述第三交叉开关；所述顺序号n3等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值除以一个交换子网中所述第一交叉开关的个数的取整求余所得的余数。
16.如权利要求9所述的大端口交换芯片的交换系统，其特征在于，所述第三交叉开关在将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的交换子网时进一步为确定所述数据包的目的端口所属交换子网在所述交换芯片中的顺序号为n4，将所述数据包从所述第三交叉开关的第n4个下游端口转发给所述第二交叉开关；所述顺序号n4等于所述数据包的目的端口号除以一个交换子网中所有所述第一交叉开关的下游端口的总数的所得值上取整的值。
17.一种大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，包括：步骤1，将所述交换芯片的多个端口模块分别同第一交叉开关连接，将第二交叉开关同每个所述第一交叉开关连接；步骤2，所述第一交叉开关接收到所述端口模块发送的数据包，判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口，如果是则执行步骤4，否则，将所述数据包转发给一个所述第二交叉开关；步骤3，所述第二交叉开关接收到所述第一交叉开关转发的数据包，将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关；步骤4，所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关将所述数据包转发到所述数据包的目的端口；所述第一交叉开关包括上游端口和下游端口，所述第二交叉开关包括下游端口；所述步骤1进一步为将所述第一交叉开关的下游端口连接所述端口模块，所述第一交叉开关的上游端口连接所述第二交叉开关的下游端口；所述第一交叉开关的下游端口的数目等于所述第一交叉开关的上游端口的数目；所述第二交叉开关的下游端口的数目等于所述第一交叉开关的个数；所述第二交叉开关的个数等于所述第一交叉开关的上游端口的数目。
18.如权利要求17所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述第一交叉开关组成0层交叉开关，所述第二交叉开关组成1层交叉开关；所述步骤1进一步为将所述0层交叉开关的第i个第一交叉开关的第j个上游端口同所述1层交叉开关的第j个第二交叉开关的第i个下游端口连接。
19.如权利要求18所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤2中判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口进一步为将所述数据包的源端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值同所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值比较，如果两个值相等，则所述数据包的目的端口为所述第一交叉开关自身的下游端口，否则所述数据包的目的端口为其它第一交叉开关的下游端口。
20.如权利要求18所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于所述步骤4进一步为：步骤311，确定所述数据包的目的端口在所述第一交叉开关的下游端口中的顺序号为m0；步骤312，将所述数据包转发到所述第一交叉开关的第m0个下游端口；所述顺序号m0等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目取整求余所得的余数。
21.如权利要求18所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤2中将所述数据包转发给所述第二交叉开关进一步包括：步骤331，确定转发所述数据包的所述第一交叉开关上游端口的顺序号m1等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的上游端口的数目取整求余所得的余数；步骤332，将所述数据包从所述第一交叉开关的第m1个上游端口转发给所述第二交叉开关。
22.如权利要求18所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤3进一步为：步骤341，确定所述数据包的目的端口所属第一交叉开关在所述交换芯片中的的顺序号为m2；步骤342，将所述数据包从所述第二交叉开关的第m2个下游端口转发给所述第一交叉开关；所述顺序号m2等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值。
23.一种大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，包括：步骤1，第一交叉开关和第二交叉开关组成多个交换子网，将多个端口模块同所述第一交叉开关连接，将所述第二交叉开关和同一交换子网的每个所述第一交叉开关连接，将所述第三交叉开关同每个所述交换子网中的一个第二交叉开关连接；步骤2，所述第一交叉开关接收所述端口模块发送的数据包，判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口，如果是则执行步骤6，否则，将所述数据包转发给同一交换子网的一个第二交叉开关；步骤3，所述第二交叉开关接收同一交换子网的第一交叉开关转发的数据包，判断所述数据包的源端口和目的端口是否在同一交换子网，如果是，则执行步骤5，否则将所述数据包转发给一个所述第三交叉开关；步骤4，所述第三交叉开关接收所述第二交叉开关转发的数据包，将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的交换子网的一个第二交叉开关；步骤5，接收到数据包的第二交叉开关将所述数据包转发给所述数据包目的端口所在的第一交叉开关；步骤6，接收到数据包的第一交叉开关将所述数据包转发到所述数据包的目的端口；所述第一交叉开关包括上游端口和下游端口，所述第二交叉开关包括上游端口和下游端口，所述第三交叉开关包括下游端口；所述步骤1进一步为：步骤371，将所述第一交叉开关的下游端口同所述端口模块连接；步骤372，将所述第一交叉开关的上游端口和同一交换子网的所述第二交叉开关的下游端口连接；步骤373，将所述第二交叉开关的上游端口同所述第三交叉开关的下游端口连接。
24.如权利要求23所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述第一交叉开关的下游端口的数目等于所述第一交叉开关的上游端口的数目，所述第二交叉开关的下游端口的数目等于所述第二交叉开关的上游端口的数目；所述第三交叉开关的下游端口的数目等于所述交换子网的个数；所述第三交叉开关的个数等于一个所述交换子网中所有所述第一交叉开关的下游端口的总数；所述第二交叉开关的下游端口的数目等于同一交换子网中所述第一交叉开关的个数；一个交换子网中所述第二交叉开关的个数等于所述第一交叉开关的上游端口的数目。
25.如权利要求24所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，同一交换子网的所述第一交叉开关组成0层交叉开关，同一交换子网的所述第二交叉开关组成1层交叉开关，所述第三交叉开关组成2层交叉开关；所述步骤372进一步为将同一交换子网的所述0层交叉开关的第i个第一交叉开关的第j个上游端口同所述交换子网的1层交叉开关的第j个第二交叉开关的第i个下游端口连接；步骤373进一步为将2层交叉开关的第k个第三交叉开关的第q个下游端口同第q个交换子网的第k个上游端口连接。
26.如权利要求25所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤2中判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口进一步为将所述数据包的源端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值同所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值比较，如果两个值相等，则所述数据包的目的端口为所述第一交叉开关自身的下游端口，否则所述数据包的目的端口为其它第一交叉开关的下游端口。
27.如权利要求25所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤6进一步为：步骤411，确定所述数据包的目的端口在所述第一交叉开关的下游端口中的顺序号为n0；步骤412，将所述数据包转发到所述第一交叉开关的第n0个下游端口；所述顺序号n0等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目取整求余所得的余数。
28.如权利要求25所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤2中将所述数据包转发给同一交换子网的第二交叉开关进一步为：步骤431，确定转发所述数据包的所述第一交叉开关上游端口的顺序号n1等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的上游端口的数目取整求余所得的余数；步骤432，将所述数据包从所述第一交叉开关的第n1个上游端口转发给所述第二交叉开关。
29.如权利要求25所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤3中判断所述数据包的源端口和目的端口是否在同一交换子网进一步为将所述数据包的源端口号除以一个交换子网中所有所述第一交叉开关的下游端口的总数所得值上取整的值同所述数据包的目的端口号除以一个交换子网中所有所述第一交叉开关的下游端口的总数所得值上取整的值比较，如果两个值相等，则所述数据包的源端口和目的端口在同一交换子网，否则所述数据包的源端口和目的端口不在同一交换子网。
30.如权利要求25所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤5进一步为：步骤451，确定所述数据包的目的端口所属的第一交叉开关在其所属交换子网中的顺序号为n2；步骤452，将所述数据包从所述第二交叉开关的第n2个下游端口转发给所述第一交叉开关；所述顺序号n2等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目的所得值上取整的值除以一个交换子网中所述第一交叉开关的个数的取整求余所得的余数。
31.如权利要求25所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤3中在将所述数据包转发给所述第三交叉开关进一步为：步骤471，确定所述数据包的目的端口所属的第一交叉开关在其所属交换子网中的顺序号为n3；步骤472，将所述数据包从所述第二交叉开关的第n3个上游端口转发给所述第三交叉开关；所述顺序号n3等于所述数据包的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游端口的数目的所得值上取整的值除以一个交换子网中所述第一交叉开关的个数的取整求余所得余数。
32.如权利要求25所述的大端口交换芯片的交换方法，其特征在于，所述步骤4进一步为：步骤491，确定所述数据包的目的端口所属交换子网在所述交换芯片中的顺序号为n4；步骤492，将所述数据包从所述第三交叉开关的第n4个下游端口转发给所述第二交叉开关；所述顺序号n4等于所述数据包的目的端口号除以一个交换子网中所有所述第一交叉开关的下游端口的总数的所得值上取整的值。