CN100423497C

CN100423497C - 网络中的地址决定方法及其节点

Info

Publication number: CN100423497C
Application number: CNB031088619A
Authority: CN
Inventors: 鸟羽彰
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Carrier Japan Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: CN1449164A; JP3808793B2; TW200306726A; JP2003289320A; TWI254541B

Abstract

一种网络中的地址决定方法及其节点，新节点通过由预先设定的网络应用模式，将全节点应答要求或只有服务器应答要求的任一方的初始化信息包组播在子网络内，所述新节点作为初始化应答信息包，若具有来自服务器的应答信息包，则以包含其中的赋予下位层地址作为固有节点的下位层地址，若无来自服务器的应答，则按照网络应用模式进行出错停止、或者根据从1个或多个已起动的节点返回来的各自初始化应答信息包中包含的现有的下位层地址，选择未使用的1个数值作为固有节点的下位层地址。由此，在按照网络的规模和传输的容许量决定网络初期设定所必需的地址时，有无服务器均不会使处理方法出现大的差异，可用简单的方式来决定地址。

Description

网络中的地址决定方法及其节点

技术领域

本发明涉及网络中的地址决定方法及其节点。

背景技术

传统的IP网络是按照网络的规模和传输的容许量来决定网络初期设定所必需的地址，但在由RFC(request for comments：请求注解)形式记述的DHCP服务器(dynamic host configuration protocol server：动态主机配置协议服务器)和AutoIP(Auto internet protocol：Auto网际协议)等中，因服务器的有无会使地址决定方法大不相同，故存在着组装复杂的问题。又，子网络内存在服务器时，该服务器本身有时会发生异常、或者造成与服务器的通信暂时性中断，在以分散方式动作时，出现忽略服务器的存在而分配地址的问题。

并且，在传统的IP网络中存在为决定地址而需要大量时间的问题。

本发明目的在于，提供一种在按照网络的规模和传输的容许量决定网络初期设定所必需的地址时，有无服务器均不会使处理方法出现大的差异，可用简单的方式来决定地址的网络中的地址决定方法及其节点。

本发明又一目的在于，提供一种可解决传统技术中当存在于子网络内的服务器本身发生异常或者造成与服务器的通信暂时性中断时出现的忽略该服务器的存在而分配地址的问题，可缩短地址决定所需的时间的网络中的地址决定方法及其节点。

发明内容

本发明第1技术方案的网络中的地址决定方法，其特征在于，新节点新加入网络时，将全节点应答要求的初始化信息包组播在各子网络内，所述新节点若接收到来自服务器的初始化应答信息包作为对初始化信息包的应答，则将包含在所述初始化应答信息包中的赋予下位层地址决定作为自己节点的下位层地址，若无来自服务器的应答作为对初始化信息包的应答，而接收到分别从1个或多个已启动的节点返回来的初始化应答信息包，则根据分别从已启动的节点返回来的初始化应答信息包中包含的现有的下位层地址信息，选择未使用的1个数值作为自己节点的下位层地址。

本发明的第2技术方案是在上述第1技术方案的网络的地址决定方法中，其特征在于，所述初始化信息包至少包括收信地址、固有地址、信息包型、固有硬件地址和临时下位层地址，在所述收信地址中，对子网络内组播收信地址作出指定，由信息包型或附加位来识别所述网络应用模式。

本发明的第3技术方案是在上述第1或第2技术方案的网络的地址决定方法中，其特征在于，所述初始化应答信息包包括收信地址、固有地址、信息包型、固有硬件地址、赋予下位层地址或固有下位层地址、以及服务器是否应答的代码，在所述收信地址中对所述初始化信息包的送信源地址作出指定。

本发明的第4技术方案是在上述第1至第2技术方案的网络的地址决定方法中，其特征在于，所述网络是一个主机依次访问多个从机并和特定的从机之间进行信息包交换的主/从方式的网络，由应成为子网络内的服务器的从属节点决定下位层地址的预约值，所述主节点在地址取得动作之前生成包含有管理的从属节点各自的硬件地址、下位层地址、从属管理号的数据库，从新的从属节点接受所述初始化信息包时，将与设定作为预约值的下位层地址对应的从属管理号传送至从属节点地址，将来自该从属节点的初始化应答信息包返回至初始化信息包的送信源的从属节点。

本发明的第5技术方案是在上述第1至第2技术方案的网络的地址决定方法中，其特征在于，所述网络是CSMA/CD方式(carrier sense multiple accesswith collision detection：载波侦听多路访问/冲突检测)的网络，在所述服务器节点的下位层地址值中，将地址值的可设定范围的最小值设定为预约地址，接受到来自所述新节点的初始化信息包的已启动的节点在接受到该初始化信息包之后，经过与保持该节点的下位层地址值成正比的所定时间，送出与该初始化信息包相对应的初始化应答信息包。

本发明的第6技术方案是在上述第5技术方案的网络的地址决定方法中，其特征在于，各节点由从接受到的信息包的内容中得到的其他的节点各自的活动位与硬件地址的组合要素构成，保持在固有节点再启动的同时将值清除后再作成的管理表，将所述活动位附加于所述初始化应答信息包，作为已使用的下位层地址向所述新节点地址送信。

本发明第1技术方案的网络中的地址决定方法，其特征在于，新节点新加入网络时，通过由预先设定的模式，将全节点应答要求或仅服务器应答要求的初始化信息包组播在各子网络内，在进行仅服务器应答要求作为初始化信息包时，作为对该初始化信息包的应答，所述新节点若接收到来自服务器的初始化应答信息包作为初始化应答信息包，则将包含在所述初始化应答信息包中的赋予下位层地址决定作为自己节点的下位层地址，若没有从服务器接收到初始化应答信息包，就故障停止，在进行全节点应答要求作为初始化信息包时，所述新节点若接收到来自服务器的初始化应答信息包作为对所述初始化信息包的应答，则将包含在所述初始化应答信息包中的赋予下位层地址决定作为自己节点的下位层地址，若无来自服务器的应答作为对初始化信息包的应答，而接收到分别从1个或多个已启动的节点返回来的初始化应答信息包，则根据分别从已启动的节点返回来的初始化应答信息包中包含的现有的下位层地址信息，选择未使用的1个数值作为自己节点的下位层地址。

这样，当新进入具有本发明的节点的子网络时，若是子网络内存在服务器的网络，则从其服务器中得到下位层地址，若是子网络内不存在服务器的网络，则可以不与从其他节点返回来的下位层地址冲突的地址作为固有的下位层地址自律决定。

综上所述，采用本发明，使网络初期设定所需的下位层地址的决定方式按照网络的规模，仅通过变更初始化信息包的部分代码号设定网络应用模式，即可与服务器方式、分散方式中任一种简单地对应，并可缩短地址决定所需的时间。

附图的简单说明

图1为主/从方式的网络的布局。

图2为CSMA/CD方式的网络的布局。

图3为本发明一实施例的节点的协议栈图。

图4为表示本发明一实施例的节点构成的方框图。

图5为上述实施例的信息包A的构成图。

图6为上述实施例的信息包B的构成图。

图7为上述实施例的信息包C的构成图。

图8为上述实施例的信息包D的构成图。

图9为上述实施例的信息包E的构成图。

图10为上述实施例的信息包F的构成图。

图11为上述实施例的服务器方式(SR模式)中的下位层地址决定的程序图。

图12为上述实施例的分散方式(A模式)中的下位层地址决定的程序图。

图13为主/从方式的信息包收发信的时间图。

图14为CSMA/CD方式的信息包收发信的时间图。

图15为保持主节点的从属管理表的说明图。

图16为本发明第3实施例中使用的保持各节点的其他节点活动位管理表的说明图。

图17为本发明第3实施例中使用的信息包B的构成图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明一实施例。

在网络系统中，唯一存在于子网络内的服务器有两种方式：对子网络内的全节点的地址进行分配管理的方式(服务器方式)和无服务器的、由各节点自律决定固有地址的方式(分散方式)。

本实施例的网络中的地址决定方法的特征在于，在这些服务器方式和分散方式中分别包括新节点决定固有下位层地址的方法和尽可能缩短决定下位层地址所需时间的方法。另外，所谓下位层地址是指图3所示的协议栈的应保持在下位层L3的地址，它是分配到子网络内的所有已启动的节点中的、在子网络内属于世界唯一的一种地址。又，上位地址由下位层地址唯一地决定，在这里不作详细说明。在下位层地址取得动作之前，子网络内唯一的IP地址的取得结束，将该取得结束作为触发点，移至下位层地址的取得动作。又，硬件地址在制造时预先将各个传送媒体设定为唯一值。

如图4所示，包含服务器的各节点100是由数字信号传送用的传送媒体、调制调解回路1、由程序执行地址分配、管理及其他所定的运算控制的微电脑2、作为非挥发性存储器的EPROM(可擦只读存储器)3、ROM(只读存储器)4、RAM(随机存取存储器)5各要素所构成。并由软件程序执行地址决定。

图5～图10表示网络内的节点间传递数据的信息包。其中，图中的「固有」一词的含义是将该信息包送信的节点(也包含服务器的节点)，各信息包的要素以1字节单位的位来表现。

出现新节点时，从图3所示的下位层L3输出初始化信息包。如图5所示，初始化信息包A由收信地址A1、固有地址A2、信息包型A3、应答型A4、固有硬件地址A5、临时下位层地址A6各要素所构成。其中，作为收信地址A1，子网络内写入IP组播收信地址；作为固有地址A2，写入固有IP地址。并且，根据以下两种场合即有信息包型A3的写入但无应答型A4的写入场合、或者信息包型A3和应答型A4都有写入场合，来识别是全节点应答要求还是仅服务器应答要求。又，通过硬件开关和软件的设定工具等预先在新节点中对新节点是进行全节点应答要求还是仅服务器的应答要求作出设定。即，在各节点进入网络时，可由使用者或设置者选择是进行全节点应答要求还是只有服务器的应答要求。

接受到初始化信息包A的节点根据有无该初始化信息包A的应答型的写入对仅服务器的应答还是全节点进行识别。若应答型即为仅服务器的应答，则将图7所示的初始化应答信息包返回。若已收到的初始化信息包A无应答型的写入即属于全节点应答，则服务器以外的节点将图6所示的初始化应答信息包B返回，服务器将图7所示的初始化应答信息包C返回。

图6所示的初始化应答信息包B由收信地址B1、固有地址B2、信息包型B3、应答型B4、固有硬件地址B5、临时下位层地址B6的各要素所构成。图7所示的初始化应答信息包C由收信地址C1、固有地址C2、信息包型C3、应答型C4、固有硬件地址C5、固有下位层地址C6、赋予下位层地址C7的各要素所构成。

在这些初始化应答信息包B、C中，收信地址B1、C1表示初始化信息包A的送信源节点的IP地址，固有地址B2、C2表示固有IP地址，信息包型B3、C3或应答型B4和应答型C4表示对由已写入其中的代码收信的信息包是从服务器返回的信息包还是从一般节点返回的信息包进行识别，并且是一种初始化信息包A的应答。这些初始化信息包B、C包含固有硬件地址B5、C5和固有的下位层地址B6、C6。又，初始化应答信息包若是来自服务器，则该初始化信息包C包含赋予新节点的下位层地址C7。

图8所示的信息包D是该节点相对于来自服务器的下位层地址返回的受理应答，由收信地址D1、固有地址D2、信息包型D3、应答型D4、固有硬件地址D5、固有下位层地址D6的各要素所构成。该信息包D的收信地址D1即是服务器的IP地址。

图9所示的信息包E是一种决定临时下位层地址后组播在子网络内的信息包，它包含组播的收信地址E1、表示送信源的固有地址E2、信息包型E3、固有硬件地址E5和临时下位层地址E5。通过该信息包E接受临时下位层地址E5的节点若与固有的下位层地址相同，则将送信源的IP地址作为收信地址F1对图10所示的重复通知用的信息包F送信。该信息包F由收信地址F1、固有地址F2、信息包型F3、固有硬件地址F4、固有下位层地址F5的各要素所构成。

下面对本发明的无服务器的某一个下位层地址的决定方法(A模式)和由服务器可靠地决定下位层地址的方法(SR模式)的各具体动作进行说明。另外，A模式和SR模式可由硬件开关或软件设定工具等切换，最好是按照网络应用程序来决定。即，根据决定网络应用的网络规模、传输占有率容许度及有无管理者来决定。一般来讲，在规模大、无传输占有率容许度但有管理者时推荐选择SR模式，除此之外的条件则推荐使用A模式。

图11是执行各节点的SR模式时的下位层地址决定顺序的程序图。在SR模式中，必须由已启动的服务器分配下位层地址。已启动的节点与新节点间的通信中断或一旦服务器停止时，服务器无应答，在该模式中，作为出错而结束。在此场合，为了使服务器复位，需要管理者介入。

新节点对图5所示的初始化信息包A进行组播(S1)。对其作出应答，仅从已启动的服务器将图7所示的初始化应答信息包C返回(S2)。接受到该初始化应答信息包C的新节点由图8所示的信息包D作出应答，确定下位层地址。

图12是执行各节点的A模式时的下位层地址的决定顺序的程序图。在A模式中，新节点若组播初始化信息包A(S11)，则从子网络内的已启动的所有的节点(也包含服务器节点)返回初始化应答信息包B或C(服务器场合)(S12)。

在此，即使无来自服务器的应答(此时无初始化应答信息包C)，新节点也可从除了在从已收到的各节点的初始化应答信息包B中包含的固有下位层地址B6以外的下位层地址中决定临时下位层地址以用于新节点，对分别包含该值的初始化应答信息包B返回的已启动的节点作为收信地址的信息包E进行组播(S13)。

对于该组播的信息包E，若判断为某一已启动的节点与固有下位层地址重复，则由信息包F执行地址重复通知(S14)。新节点一旦接受到该地址重复通知，则除了与所述返信地址群重复的地址之外，重新设定临时下位层地址，执行S13的组播，等待重复通知的返回。

若经过了所定时间仍未从S13的组播返回重复通知，则以预先设定的临时下位层地址作为本地址进行决定(S16)。

另一方面，S11中，在通过组播从新节点将初始化信息包A送信时，若从子网络内的已启动的节点的服务器有通过初始化初始化信息包C执行的应答(S12’)，则新节点以该初始化应答信息包C中包含的赋予下位层地址C7作为固有下位层地址(S17)。在此场合，可在不进行信息包B、E、F收发信的情况下立即作出下位层地址的确定。这样，即使是A模式，也可快速进行下位层地址分配。

在本实施例的网络的地址决定方法中，无论什么场合，均可通过预先准备好新节点在子网络内组播的两种不同的信息包(变更初始化信息包A的部分代码号)区别使用决定任一下位层地址的方法(A模式)和由服务器可靠地决定下位层地址的方法(SR模式)。并且，只要已启动的节点按照来自该新节点的初始化信息包进行应答，新节点就可通过预先选择的SR模式或A模式对下位层地址进行决定。

在此，SR模式的地址决定方法因只需要对每1个新节点与服务器之间作出处理即可，故是一种传输少而稳定的方法，即使是由许多节点组成的网络也无破绽。另一方面，A模式的地址决定方法因是每1个新节点均需从全节点返回应答，故传输占有率高，与由许多节点组成的网络不对应。但在本实施例中，由于只是按照网络的规模部分地变更初始化信息包A的代码号，因此，可有选择且简单地变更对应地址决定方法。

又，存在服务器时，当然希望新节点尽快接受下位层地址分配。为了解决这一问题，下面说明以图1、图13所示的主/从方式的通信和以图2、图14所示的CSMA/CD方式的通信。

在图1、图13所示的主/从方式中，以定时时间段进行多个从属节点和1个主节点的通信，主节点按顺序号存放在各从属节点中，并在与特定从属节点之间进行信息包交换。然而，从从属节点接受信息包的主节点若预先知道将其信息包传送到哪1个从属节点，则可以最短时间将该信息包送至目的从属节点。

由于应成为服务器的节点在子网络内是唯一的，故作为该服务器节点用的下位层地址决定了1个预约值。并且，当新节点是从属节点时，接受到其送信的信息包A的主节点立即传送至具有下位层地址预约值的从属节点(或在主节点本身具有预约值时不需要传送)，作为对其的应答，可立即从具有下位层地址预约值的服务器节点将初始化应答信息包C返回至送信源的新节点。

如图15所示，主节点在取得下位层代码之前完成管理下的从属节点的至少包含IP地址、硬件地址、下位层地址、从属管理号的管理表10A、10B，保持在ROM5或EPROM3上，可分配在与下位层地址预约值相当的从属节点地址中。在此，将预约值预先写入服务器节点中，作为下位层地址值，主节点将其与IP地址和硬件地址一起读入，并反映在图15的管理表10B上。在图15的管理表10B中，将下位层地址作为0x00写入，其结果是即使主切点本身是从属节点，也可立即将初始化应答信息包C返回至送信源。

下面对图2、图14所示的CSMA/CD方式节点的通信进行说明。在该方式中，无特别的主/从的概念，想要送信的节点在即将送信时进行载波检测，若在传送媒体上无载波，则向任意的节点送信。在这种网络中，通过将从接受到初始化信息包A起至将初始化应答信息包B或C送信为止的期间作为由“下位层地址值×固定时间”赋于的时间，可避免多个节点同时送出信息包时发生的信息包冲突。与其同时，通过将服务器节点的下位层地址值作为预约值决定为小于其他的通常节点的最小值，服务器节点即可将最早初始化应答信息包C送出。即，新节点可在短时间内得到下位层地址。

这样，服务器将作为下位层地址值的预约值决定为下位层地址可设定范围的最小值，并且，特别是在主/从方式中，主节点立即存放在下位层地址值的预约值中并进行初始化信息包A的送信和初始化应答信息包C的收信；在CSMA/CD方式中，由于各节点在下位层地址值与固定时间之积赋于的时间中作为信息包应答的通信规则，新节点在存在服务器时可在短时间内接受下位层地址的分配。

又，图6所示的初始化应答信息包B通过附加以下的信息可通知更为适合的已使用的节点地址。图16所示的其他节点活动位管理表11就是保持各节点的数据表。该数据表由活动位、各节点硬件地址和定时器的要素所组成。活动位以下位层地址号按从小至大的顺序被存放在RAM5上，例如，最初的存储地址号表示下位层地址＝0，第2个地址号表示下位层地址＝1，若存在对应地址，则例如对应地址号的活动位＝1，若不存在，则定义是活动位＝0等。又，与各下位层地址对应的节点的硬件地址也保持一致。又，各节点最后接受到的信息包的送信源硬件地址的对应活动位分别具有递减计数定时器，递减计数定时器在每次接受送信源硬件地址相当信息包时复位至初始值。并且，该定时器计数从该初始值开始减小，成为所定值以下时，活动位＝0。

如图17所示，将这样管理的数据表11的活动位附加于初始化应答信息包B，通过将已使用的下位层地址值通知给新节点，就可提供更确切的已使用的下位层地址。另外，这些数据表11的数据在节点重新启动的同时加以清除而再作成。

Claims

1. 一种网络中的地址决定方法，所述网络由具有各自地址的多个节点构成，其特征在于，

新节点新加入网络时，将全节点应答要求的初始化信息包组播在各子网络内，

所述新节点若接收到来自服务器的初始化应答信息包作为对初始化信息包的应答，则将包含在所述初始化应答信息包中的赋予下位层地址决定作为自己节点的下位层地址，若无来自服务器的应答作为对初始化信息包的应答，而接收到分别从1个或多个已启动的节点返回来的初始化应答信息包，则根据分别从已启动的节点返回来的初始化应答信息包中包含的现有的下位层地址信息，选择未使用的1个数值作为自己节点的下位层地址。

2. 如权利要求1所述的网络中的地址决定方法，其特征在于，

所述初始化信息包中至少包括收信地址、自己地址、信息包型、自己硬件地址和临时下位层地址，

在所述收信地址中对子网络内组播收信地址作出指定，由信息包型或附加位来识别所述网络应用模式。

3. 如权利要求1或2所述的网络中的地址决定方法，其特征在于，所述初始化应答信息包中包括收信地址、自己地址、信息包型、自己硬件地址、赋予下位层地址或自己下位层地址、以及服务器是否应答的代码，在所述收信地址中对所述初始化信息包的送信源地址作出指定。

4. 如权利要求1或2所述的网络中的地址决定方法，其特征在于，所述网络是一个主机依次访问多个从机并和特定的从机之间进行信息包交换的主/从方式的网络，由应成为子网络内的服务器的从属节点决定下位层地址的预约值，

所述主节点在地址取得动作之前生成包含有管理的从属节点各自的硬件地址、下位层地址、从属管理号的数据库，从新的从属节点接受所述初始化信息包时，将与设定作为预约值的下位层地址对应的从属管理号传送至从属节点地址，将来自该从属节点的初始化应答信息包返回至初始化信息包的送信源的从属节点。

5. 如权利要求1或2所述的网络中的地址决定方法，其特征在于，所述网络是CSMA/CD方式的网络，在所述服务器节点的下位层地址值中，将地址值的可设定范围的最小值设定为预约地址，接受到来自所述新节点的初始化信息包的已启动的节点在接受到该初始化信息包之后，经过与保持该节点的下位层地址值成正比的所定时间，送出与该初始化信息包相对应的初始化应答信息包。

6. 如权利要求1或2所述的网络中的地址决定方法，其特征在于，各节点由从接受到的信息包的内容中得到的其他的节点各自的活动位与硬件地址的组合要素构成，保持在固有节点再启动的同时将值清除后再作成的管理表，

将所述活动位附加于所述初始化应答信息包，作为已使用的下位层地址向所述新节点地址送信。

7. 一种网络中的地址决定方法，所述网络由具有各自地址的多个节点构成，其特征在于，

新节点新加入网络时，通过由预先设定的模式，将全节点应答要求或仅服务器应答要求的初始化信息包组播在各子网络内，

在进行仅服务器应答要求作为初始化信息包时，作为对该初始化信息包的应答，所述新节点若接收到来自服务器的初始化应答信息包作为初始化应答信息包，则将包含在所述初始化应答信息包中的赋予下位层地址决定作为自己节点的下位层地址，若没有从服务器接收到初始化应答信息包，就故障停止，

在进行全节点应答要求作为初始化信息包时，所述新节点若接收到来自服务器的初始化应答信息包作为对所述初始化信息包的应答，则将包含在所述初始化应答信息包中的赋予下位层地址决定作为自己节点的下位层地址，若无来自服务器的应答作为对初始化信息包的应答，而接收到分别从1个或多个已启动的节点返回来的初始化应答信息包，则根据分别从已启动的节点返回来的初始化应答信息包中包含的现有的下位层地址信息，选择未使用的1个数值作为自己节点的下位层地址。