The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

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A Novel Implementation of Fault-Tolerant Ethernet NIC (Network Interface Card) Using Single MAC

단일 MAC을 이용한 자동 고장 극복 Ethernet NIC (Network Interface Card) 장치 구현

  • 김세목 (명지대학교 정보통신공학과 Ubiquitous&Convergence 연구실) ;
  • ;
  • 이동호 (국방과학연구소) ;
  • 이종명 (명지대학교 정보통신공학과)
  • Received : 2012.08.27
  • Accepted : 2012.11.09
  • Published : 2012.11.30
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Abstract

One of the important operational requirements for mission critical Ethernet networked system is having the fault tolerant capability. Such capability can be obtained by equipping multiport Network Interface Card (NIC) in each node in the system. Conventional NIC uses two or more Media Access Controls (MACs) and a co-processor for the MAC switching whenever an active port fails. Since firmware is needed for the co-processor, longer fail-over switching and degraded throughput can be generally expected. Furthermore the system upgrading requiring the firmware revision in each tactical node demands high cost. In this paper we propose a novel single MAC based NIC that does not use a co-processor, but just use general discrete building blocks such as MAC chip and switching chip, which results in better performances than conventional method. Experimental results validate our scheme.

Mission critical 임무를 수행하는 Ethernet 기반 첨단 네트워크 시스템에서 자동 고장 극복 기능은 시스템의 중단 없는 운용을 위한 중요한 요구사항 중의 하나이다. 이러한 고장 극복 기능은 네트워크 시스템의 각 노드에 멀티 port를 지원하는 네트워크 인터페이스 카드 (Network Interface Card, NIC)를 설치함으로써 가능하다. 현재 가용한 NIC 장치는 두 개 또는 그 이상의 MAC (Media Access Control)을 사용하여, active port 고장 시에 MAC switching하여 자동 고장 극복 기능을 수행한다. 이러한 NIC 장치는 일반적으로 co-processor 및 이를 위한 펌웨어 (firmware)를 필요로 하며, 이에 따라 고장 극복 시간이 길어지고 throughput이 저하되는 단점이 있다. 또한 co-processor를 위한 펌웨어는 전술 환경 변화에 따라 upgrade를 해야 하므로 고장 극복 장치 가격도 상승하게 한다. 본 논문은 기존 하드웨어 방식에서 일반적으로 사용하는 co-processor와 다수 MAC 대신에, 하나의 MAC 만을 사용하는 새로운 하드웨어 방식 NIC 장치 설계 방안을 제시한다. 제시된 새로운 NIC은 단일 MAC과 일반 로직게이트 블럭으로 설계하여 고장 극복 기능을 수행한다. 제안 방식에 따라 NIC을 구현하여 성능 실험을 통해 기존 방식 대비 우수함을 입증하였다.

Keywords

References

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