CN101253728A - 分割通信网络的装置和方法 - Google Patents

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CN101253728A
CN101253728A CNA2006800319133A CN200680031913A CN101253728A CN 101253728 A CN101253728 A CN 101253728A CN A2006800319133 A CNA2006800319133 A CN A2006800319133A CN 200680031913 A CN200680031913 A CN 200680031913A CN 101253728 A CN101253728 A CN 101253728A
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W·R·小马西
P·格尔哈特
A·切尔诺古佐夫
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Abstract

网关(400)用于将网络(例如容错以太网(FTE))分割成岛。网关(400)接收来自第一岛的流量、将该流量的部分转发到第二岛、并且阻挡流量的另一部分被转发到第二岛。所转发的流量可以包含单播流量。所阻挡的流量可以包含广播或组播流量，该广播或组播流量包含来自第一岛中的一个或更多节点的诊断消息。

Description

分割通信网络的装置和方法
技术领域
本公开通常涉及通信网络并且更具体地涉及分割(segment)通信网络的装置和方法。
背景技术
通信网络，例如计算网络，常规地使用交换机、路由器和其他节点来通过网络传送信息。这些节点中的每个通常在网络中接收信息并且识别所述信息的目的地。这些节点中的每个然后通常将所述信息直接地转发到目的地或通过一个或更多其他节点将所述信息间接地转发到目的地。
某些类型的网络相比于其他类型的网络来说不能很好地调整(scale)。例如，调整容错以太网(FTE)以包含大量节点通常是很难的。作为特定示例，FTE网络可以具有理论上512个节点、实践中接近200个或300个节点的实现限制。这可以表示节点的数目不足以在网络中提供所期望的功能或覆盖。
发明内容
本公开提供了分割通信网络的装置和方法。
在一个实施例中，方法包含接收来自网络的第一岛(island)中的一个或更多节点的流量。所接收的流量包含(i)来自第一岛中的一个或更多节点的单播流量，以及(ii)广播流量和组播流量的至少一个，其包含来自第一岛中的一个或更多节点的诊断消息。方法还包含将单播流量转发到网络中的第二岛。另外，方法包含阻挡广播和组播诊断消息的至少一部分被转发到第二岛。
在特定实施例中，网络表示容错网络。容错网络被分割成第一和第二岛而不妨碍第一岛中的一个或更多节点和第二岛中的一个或更多节点绕过网络中的一个或更多故障路由流量的能力。
根据下面的附图、描述和权利要求，其他技术特征对本领域的技术人员来说将变得很明显。
附图说明
为了更加完整理解本公开，结合附图参考了以下描述，其中：
图1示出根据本公开的一个实施例被分割成岛的示例通信网络；
图2示出根据本公开的一个实施例被分割成岛的第二示例通信网络；
图3示出根据本公开的一个实施例被分割成岛的第三示例通信网络；
图4示出根据本公开的一个实施例用于将通信网络分割成岛的示例网关；以及
图5和6示出根据本公开的一个实施例将通信网络分割成岛的示例方法。
具体实施方式
图1示出根据本公开的一个实施例被分割成岛的示例通信网络100。图1所示的通信网络100的示例仅用于说明。在不背离本公开的范围的前提下可以使用通信网络的其他实施例。
在本示例实施例中，通信网络100包含多个交换机102a-102d以及多个端点104a-104e。交换机102a-102d在各个端点104a-104e之间传达和传送信息。例如，交换机102a可以从端点104a接收信息并且将信息发送到交换机102c，并且交换机102c可以将信息转发到一个或多个端点104c-104e。取决于网络100的布局，交换机102a-102d的每个通常耦合到一个或多个端点104a-104e和/或一个或多个其他交换机。交换机102a-102d的每个包含任何硬件、软件、固件或其组合，用于在网络100中传送信息。在本文档中，术语“耦合”及其派生词指两个或更多元件之间的任何直接的或间接的通信，不管那些元件是否相互物理接触。
端点104a-104e通过交换机102a-102d相互通信。端点104a-104e也执行网络100中的任何广泛的附加功能。例如，端点104a-104e可以表示为用户执行各种应用的计算装置(例如台式计算机、膝上计算机、服务器计算机、个人数字助理和数据库)。作为另一示例，端点104a-104e也可以表示过程或生产环境中的控制或制造设备或系统，例如处理设施中的控制器和其他装置。
取决于端点104a-104e的功能，端点104a-104e可以通过交换机102a-102d传达任何适当的信息。同样，端点104a-104e可以使用任何适当的协议(例如以太网)来传达信息。另外，端点104a-104e的每个可以固定在特定位置或者是可移动的，并且端点104a-104e可以通过有线或无线连接与交换机102a-102d通信。端点104a-104e的每个包含任何硬件、软件、固件及其组合，用于发送和/或接收信息。
通信网络100还包含两个网关106a-106b。网关106a-106b便于各个交换机102a-102d之间的通信。例如，网关106a-106b可以允许交换机102a-102b与交换机102c-102d进行通信并且反之亦然。
网关106a-106b也将通信网络100分割或划分成多个岛108a-108b。在本文档中，术语“岛”指通信网络中的节点的子集，其中子集包含网络中的一个或一些但不是所有节点。同样，术语“节点”指网络中的任何部件，该部件在网络中提供或传送信息，例如是端点、交换机、路由器、网关或其他部件。
在一些实施例中，通信网络100表示冗余或者容错网络，该网络使用广播或组播诊断流量来诊断网络故障和保持共同的网络状态信息。例如，通信网络100可以表示容错以太网(FTE)或基金会(Foundation)现场总线高速以太网(HSE)。通常，FTE或HSE网络表示或包含一组(a community of)节点，并且所述节点可以存在于公共子网内。在图1所示的示例中，岛108a-108b的每个可以表示一组节点，尽管每组总体上小于网络100。网关106a-106b通常是网络组的成员并且是岛108a-108b的成员。
为了将网络100分割成岛108a-108b，网关106a-106b限制或防止诊断流量在岛108a-108b之间通过。在一些实施例中，网络中的至少一些节点(例如交换机102a-102d以及网关106a-106b)周期地广播或组播诊断消息。例如，这些节点可以广播或组播用于网络维护和故障检测和恢复的诊断消息。如特定示例，这些节点的每个可以通过耦合到节点的每个网络电缆每秒一次地发送诊断消息。诊断消息指示在网络100中节点正在操作并且是可用的。网络100中的部件也使用诊断消息来在网络100中路由流量并且来避免网络100中的故障。在本文档中，词语“诊断流量”以及“诊断消息”指广播或组播消息，所述广播或组播消息被周期地或重复地发送并且用于识别网络故障、保持网络上的活动节点的目录，并且/或者向网络管理者提供网络状态信息。
网关106a-106b可以防止组播和广播流量在岛108a-108b之间通过并且只允许单播流量在岛108a-108b之间通过。组播和广播流量可以包含诊断消息，因此很少或无诊断流量可以在岛108a-108b之间通过。通常，单播流量是指向单个指定接受者的流量，组播流量是指向两个或更多指定接受者的流量，并且广播流量是指向一个或更多非指定接受者或到所有可能接受者的流量。
由于不在岛108a-108b之间传送诊断流量，可以减少任何单个岛中的诊断流量的量。这允许岛108a-108b的每个被调整以包含大量节点。如上所述，常规FTE网络可以具有理论上512个节点的以及实践中接近200个或300个节点的实现限制。通常，这些限制由网络中的诊断流量引起。随着网络中的节点数目的增加，诊断流量的量也增加。诊断流量消耗带宽以及网络中的节点的处理资源两者。通过减少在岛108a-108b中的诊断流量，岛108a-108b中的每个可以包含较大量节点。同样，可以根据需要增加或移除岛以为网络100提供适当的配置。另外，随着减小的或最小化的诊断流量和广播和组播流量，能通过低速和长距离通信链路更容易地连接远程岛和端点。另外，可以在网络100中使用欠强大的节点(例如具有较差处理能力的节点)，因为可能需要这些节点来处理较少流量。
每个网关106a-106b包含任何硬件、软件、固件及其组合，用于分割网络。例如，网关106a-106b的每个可以包含两个半驱动器(half-driver)(例如半FTE驱动器)用于上游和下游通信。以下描述图4所示的网关的一个示例实施例。
可以使用任何适当的准则将网络100分割成不同的岛108a-108b。例如，可以基于端点104a-104e的功能将网络100分割成不同的岛108a-108b。作为特定示例，岛108b可以指包含加工或生产环境中的控制或制造装置或系统的“L1”岛。岛108a可以指包含计算装置(例如台式计算机、膝上计算机、服务器计算机、个人数字助理和数据库)的“L2”岛。在本示例中，L1岛108b中的节点可以处于单个机柜中或覆盖多个部件的其他结构中。可以使用任何其他或额外的准则将网络100分割成任何数目的不同岛。
如图1所示，交换机102a-102d以及端点104a-104e的每个具有全FTE或HSE连通性。例如，至少四条路径可以将任何交换机102a-102d或端点104a-104e耦合到任何其他的交换机102a-102d或端点104a-104e。同样，网关106a-106b具有它们之间的两条通信路径，一条通过交换机102a-102b并且另一条通过交换机102c-102d。这可以允许网关106a-106b相互通信并且调整它们的活动。
在该示例实施例中，交换机102a-102d和网关106a-106b成对设置。例如，交换机102a-102b可以表示一对交换机，并且交换机102c-102d可以表示另一对交换机。类似地，网关106a-106b可以表示形成单个逻辑装置的一对网关。如图1所示，交换机102a-102d以及网关106a-106b的每对包含未遮蔽(unshade)的交换机或网关以及遮蔽的交换机或网关。通常，如FTE或HSE网络的冗余网络包含两个网络，除了成对的交换机(例如交换机102a-102b)使用交叉电缆相互耦合之外，所述两个网络相互独立。遮蔽区分不同的网络。不同的网络可以与不同的诊断消息相关，如当诊断消息具有标识与消息相关的网络的比特时。作为特定实例，网络可以与不同的颜色(如针对未遮住的为黄色并且针对遮住的为绿色)相关。不同颜色的电缆可以用于不同的网络。例如，黄色以太网电缆可以用于耦合“黄色”网络中的交换机102a、102c以及网关106a，而绿色以太网电缆可以用于耦合“绿色”网络中的交换机102b、102d以及网关106b。
在一对中的一个交换机或网关在网络100中丢失的情况下，该对中的另一个交换机或网关用于路由流量。例如，如果图1中的网关106a丢失，则网关106b可以用于路由岛108a-108b之间的流量。类似地，如果图1的交换机102a丢失，则交换机102b可以用于路由端点104a-104b与网关106a-106b之间所有的流量。交换机或网关可以由于任何数目的理由在网络中丢失，例如由于网络电缆故障、电源故障、交换机或网关中的硬件或软件故障或其他原因。
图2示出根据本公开的一个实施例被分割成岛的示例通信网络200。图2所示的通信网络200的实施例仅用于说明。在不背离本公开的范围的前提下可以使用通信网络的其他实施例。
在本示例中，通信网络200包含交换机202a-202f以及端点204a-204h。同样，通信网络200包含两对网关206a-206d。网关206a-206d将通信网络200分割成三个岛208a-208c。在该示例中，岛208a可以表示L2岛，并且岛208b-208c的每个可以表示L1岛。每个L1岛可以包含机柜，该机柜包含那个岛的节点。
图3示出根据本公开的一个实施例被分割成岛的第三示例通信网络300。图3所示的通信网络300的实施例仅用于说明。在不背离本公开的范围的前提下可以使用通信网络的其他实施例。
在该示例中，通信网络300包含交换机302a-3021。通信网络300中的端点从图3中省略。然而，任何适当数目的端点可以被耦合到任何交换机302a-3021。
通信网络300还包含两对网关306a-306d，并且通信网络300被分割成三个岛308a-308c。在该示例中，岛308a可以表示L2岛，并且岛308b-308c的每个可以表示L1岛。交换机对302c-302j的每个可以表示包含那个岛的节点的机柜，并且多个机柜可以形成单个L1岛。
如图3所示，交换机302k-3021直接地耦合到L2岛308a中的交换机302a-302b。在一些实施例中，交换机302k-3021表示L2岛308a的扩展。在特定实施例中，交换机302k-3021可以表示放置在远离L2岛308a中的其他交换机302a-302b的位置中的交换机。在这种排列中，交换机302a-302b、302k-3021的每个将从L2岛308a中的其他交换机接收诊断流量。这说明在网络中的每对交换机之间不需要网关。
如图1到3所示，可以根据特定需要将网络分割成任何数目的岛。如上所述，网关可以通过两个岛之间的边界传送单播流量而不是组播或广播流量。通过这种方式，网关可以减少或防止诊断流量从一个网络岛进入另一个网络岛。由于减少的流量，每个网络岛可以包含更多节点，因为岛中的节点的处理要求和带宽被减少。
在一些实施例中，可以使用静态路由来提供到网关的接入。例如，图1到3的网关“以下”的岛中的节点可以使用默认网关来与其他岛中的节点通信。作为特定示例，基于来自图1的岛108b中的节点的流量的目的地的网际协议(IP)地址，流量可以被转发到默认网关106a。默认网关106a然后使用目的地的IP地址将流量路由到岛108b以外的节点或岛。可以使用任何适当的方式建立默认网关，例如通过在节点中配置传输控制协议/网际协议(TCP/IP)栈来使用默认网关。
图1到3的网关“以上”的岛中的节点也可以使用静态路由来接入网关以下的节点。特别地，静态路由可以与代表网关以下的节点的每个网关相关。作为特定示例，到网关的静态路由可以与该网关以下的节点的IP地址范围相关。当第一节点希望与具有在那个范围内的IP地址的第二节点通信时，该第一节点可以使用与该范围相关的静态路由来与适当的网关通信，该网关将从该第一节点接收到的流量转发到第二节点。术语“以上”和“以下”的使用仅与示于图1到3中的节点的相对位置有关并且不限制本公开的范围。
以下表示涉及已分割的通信网络中的端点的岛间和岛内通信的一些示例。这些示例仅用于说明。取决于网络的配置，其他或额外的通信可以发生在网络中。
作为第一示例，L1岛和L2岛之间的岛间通信可以如下地进行。需要接入到L1岛中的端点的L2岛中的端点使用到用于耦合L2岛和L1岛的网关之一的静态路由。使用静态路由将单播流量从L2岛中的端点发送到网关，并且网关将流量转发到L1岛。L1岛然后将流量转发到适当的L1端点。
作为特定示例，图1中的端点104a可以被配置成使用静态路由通过交换机102a或交换机102b与网关106a通信(其然后通过交换机102a与网关106a通信)。网关106a接收来自端点104a的单播流量并且将其转发到L1岛108b。L1岛108b然后将所接收的流量通过交换机102c直接地路由到端点104d或者通过交换机102d间接地路由到端点104d。
可以使用类似过程将来自L1岛中的端点的单播流量路由到L2岛中的端点。L1岛中的端点被配置成使用默认网关(例如图1中的网关106a)，并且默认网关将单播流量转发到L2岛。然而，默认网关不转发广播流量和组播流量。因此，L1岛中的广播和组播流量通常停留在L1岛中，并且L2岛中的广播和组播流量通常停留在L2岛中。
作为第二示例，两个L1岛中的端点之间的岛间通信可以如下地进行。需要接入到第二L1岛中的端点的第一L1岛中的端点使用耦合第一L1岛和L2岛的网关的一个默认网关。单播流量从第一L1岛中的端点发送到默认网关，该默认网关将流量转发到L2岛。L2岛将流量路由到第二L1岛，并且L2岛可以使用第二网关被耦合到第二L1岛或者不耦合到第二L岛。第二L1岛然后将流量转发到第二L1岛中的适当的L1端点。
作为特定示例，图2的L1岛208b中的端点204c可以被配置成与网关206a通信。网关206a接收来自端点204c的单播流量并且将其转发到L2岛208a。流量在L2岛中通过交换机202a或者通过交换机202a和202b被路由。网关206c-206d中的一个接收流量并且通过L1岛208c中的交换机202e或交换机202f将流量路由到端点204f。
当在岛之间路由流量时，网关可以使用目的地的网络地址将流量路由到另一个网关。例如，如以下的更详细描述，网关可以与设备指标值(index value)相关，并且可以使用网关的设备指标来构造网关的IP地址。作为特定示例，网关206a可以具有设备指标“1”，并且网关206a以下的节点可以使用IP地址0.1.x.x。类似地，网关206c可以具有设备指标“6”，并且网关206c以下的节点可以使用IP地址0.6.x.x。如果具有IP地址0.1.0.1的节点将具有在IP地址0.6.0.7的目的地的流量传达到网关206a，则网关206a能基于目的地的IP地址中的第二值确定流量应当被重新路由到网关206c。
作为第三示例，L1岛或L2岛中的岛内通信可以如下地进行。岛中的端点(其需要接入到同一岛中的另一个端点)通过岛中的交换机与另一个端点通信。使用那个岛中的交换机路由岛内的流量而不涉及网关。例如，图1的岛108b中的端点104c可以通过交换机102c-102d与端点104e通信，而不涉及网关106a-106b。
如上所述，每对网关可以形成网络中的单个逻辑设备。在一些实施例中，该对网关可以从岛内以及岛外被看作单个设备。每对网关可以使用耦合到所述网关的两个岛中的交换机进行通信。例如，图1中的网关106a-106b可以通过交换机102a-102b或通过交换机102c-102d彼此通信。如果网关之一检测到网络中的故障，这允许网关进行通信。每个网关还可以在耦合到网关的岛中广播、组播或另外发送诊断消息。对中的网关可以将它自己对网络的观察(view)与对中的另一个网关的观察进行叠加以产生诊断消息。岛中的节点可以使用这些诊断消息来确定哪个网关适于使用。另外，网关可以从网络中的其他节点接收诊断消息。网关可以使用诊断消息来确定如何在网络中路由流量。例如，网关可以使用诊断消息来识别网络中的故障。网关可以然后执行智能路由功能来在网络中路由流量并且避免已识别的故障。
以下表示网络中的故障的一些示例以及网络的岛中的节点如何相应地调整它们的操作。这些示例仅用于说明。在不背离本公开的前提下，其他或额外故障可以发生并且被解决。另外，以下示出了已分割的网络如何能够容忍在未分割的网络中被处理的典型故障。另外，已分割的网络和网关不引入降低整个网络容错的新的故障情况。
作为第一示例，电缆故障可以发生在将网关链接到L2岛的网络电缆中。例如，电缆故障可以发生在链接图1的网关106a和交换机102a的网络电缆中。当这发生时，网关106a停止在L1岛108b中发送诊断消息。由于这个原因，L1岛108b中的节点将所有流量重新路由到另一个网关106b(例如在两秒内重新路由流量)。同时，网关106a将从L1岛108b接收的所有流量通过交换机102c-102d重新路由到网关106b。网关106a也停止在L2岛108a中发送诊断消息。因为这个原因，L2岛108a中的节点将所有流量重新路由到另一个网关106b(例如在两秒内重新路由流量)。另一个转接机制可以涉及网关106a使用岛108b中的交换机102c-102d向另一个网关106b通知故障。同样，如果电缆故障发生在链接网关和L1岛的网络电缆中，类似过程可能发生。
作为第二示例，耦合L1岛和L2岛的网关可能出故障。例如，图1中的网关106a可能出故障，例如网关106a掉电。当这发生时，网关106a不再在岛108a-108b的任何一个中发送诊断消息。岛108a-108b中的节点然后将所有流量重新路由到另一个网关106b(例如在两秒内重新路由流量)。
网络的各个岛中的节点可以使用任何适当的机制进行通信。例如，可以为网络的岛中的节点分配网络地址和设备指标两者。例如，IP地址可以用在网络中。在一些实施例中，L2岛中的节点可以具有与L1岛中的节点不同的网络地址，并且网络地址可以被重用在不同的L1岛中。网关本身可以在一个岛中被分配一个网络地址并且在另一个岛中被分配不同的网络地址，并且网关可以在两个岛中具有相同的设备指标。在特定实施例中，L2岛中的网络地址可以是公共的或者私有的，L1岛中的网络地址可以表示私有链路的A类网络0.0.0.0/8地址，并且通过指定255.255.255.0作为子网掩码将每个岛划分成C类子网。同样，在特定实施例中，用于网关的L2网络地址从L2地址空间被分配，并且用于同一网关的L1网络地址从网关的设备指标被构造(例如IP地址为0.网关设备指标..0)。L1岛中的其他节点的网络地址可以从相关网关的设备指标和节点的设备指标被构造(例如IP地址为0.网关设备指标..节点设备指标)。其中，这允许相同私有IP地址范围被用于岛内的多个组(community)。
尽管网关已经被描述成防止所有诊断流量在两个岛之间流动，网关也可以降低两个岛之间的诊断流量。在这些实施例中，网关还可以允许一些流量跨过两个岛的边界。同样，网关可以允许例如维护消息的消息在岛之间通过。维护消息可以表示用于识别网络中的故障的消息并且该消息被提供给网络中的维护节点。在一些实施例中，网络中的网关不阻挡维护消息，其有助于确保网络中的维护节点接收维护消息。另外，网关可以允许网络时间协议(NTP)流量在岛之间通过并且允许简单网络管理协议(SNMP)接入L1岛中的交换机。另外，因为每个网关可以收集或提供对来自网关“以下”的节点的状态信息的接入，所以网关可以代理岛中针对节点的网络状态。
尽管图1到3示出被分割成岛的通信网络100-300的各个示例，可以对图1到3作各种变化。例如，网关可以用在任何其他或额外的网络中以提供任何适当的网络配置。同样，网关用于其中的网络可以包含任何其他或额外的部件。另外，网关可以使用任何适当的传输介质被耦合到L1和L2岛，例如使用铜介质耦合到L1岛并且使用铜或光纤介质耦合到L2岛。另外，网关可以被集成到交换机中或者被实现为网络中的独立设备。作为特定示例，网关可以与L1交换机集成，L1交换机例如是九端口交换机、26端口交换机，具有专用铜或光纤上行链路以用于连接到L2岛的九端口交换机，或者具有专用铜或光纤上行链路以用于连接到L2岛的26端口交换机。
图4示出根据本公开的一个示例用于将通信网络分割成岛的示例网关400。图4中示出的网关400的实施例仅用于说明。在不背离本公开的范围的前提下，可以使用网关的其他实施例。同样，图4中示出的网关400可以用作图1到3所示的任何网关。
如图4所示，网关400包含两个端口402a-402b。端口402a-402b表示能够被耦合到网络电缆的结构或能够将网关400耦合到网络中的其他部件的其他连接。例如，每个端口402a-402b可以表示能够被耦合到以太网电缆的结构，例如能够被耦合到5类(Cat5)电缆的RJ-45插孔。在一些实施例中，使用端口402a-402b将网关400耦合到L2岛和L1岛中的其他节点。
网关400也包含控制器404。控制器404能够控制网关400的操作。例如，控制器404可以通过端口402a-402b之一接收流量并且确定是否应当通过端口402a-402b的另一个发送流量。作为特定示例，控制器404可以确定所接收的流量表示单播、广播还是组播流量。当阻挡广播和组播流量时，控制器404可以将来自端口402a-402b之一的单播流量转发到端口402a-402b的另一个。
控制器404包含任何硬件、软件、固件及其组合，用于控制网关400。控制器404例如可以表示飞思卡尔半导体公司(FREESCALESEMICONDUCTOR INC)的MPC8255、MPC8260或MPC8270处理器。控制器404也可以表示能够使两个100兆位以太网链路饱和的任何处理器。在特定实施例中，控制器404实现两个半驱动器，一个用于与L1岛通信并且另一个用于与L2岛通信。同样，在特定实施例中，控制器404具有不需要操作系统的中断驱动或者定时器驱动设计。
在一些实施例中，控制器404的功能可以被计算机程序实现或支持，该计算机程序由计算机可读程序代码形成并且体现在计算机可读介质中。词语“计算机可读程序代码”包含任何类型的计算机代码，包含源代码、目标代码和可执行代码。词语“计算机可读介质”包含能够被计算机访问的任何类型的介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬磁盘驱动器、光盘(CD)、数字化视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。
两个存储器406-408通过总线410被耦合到控制器404。存储器406-408能够存储由控制器404产生或使用的任何适当的信息。例如，存储器406可以表示闪速存储器或能够存储由控制器404执行的指令的其他存储器。存储器408可以表示随机存取存储器(RAM)或能够存储在指令执行期间由控制器404产生或使用的数据的其他存储器。存储器406-408的每个包含任何适当的易失性或非易失性存储器以及一个或多个检索设备。
总线410耦合控制器404和存储器406-408。总线410表示能够在控制器404和存储器406-408之间传送信息的任何适当的结构。总线410例如可以表示用于MPC8255、MPC8260或MPC8270处理器的82xx总线。
另外，网关400包含配置网关400的操作的各个交换机412-414。在该示例中，一个或更多指标交换机412用于定义网关400的设备指标。设备指标表示唯一与网络中的网关400相关的数字的或其他标识符。一个或更多指标交换机412表示用于定义数字的或其他标识符的任何一个或多个适当的结构。指标交换机412例如可以表示一个或多个循环二进制编码的十进制(BCD)交换机。作为特定实施例，三个循环BCD交换机(0-900、0-90和0-9)可以定义网关400的设备指标，其中设备指标被限制到值1到511之间。
网络选择器交换机414用于限定在网络中网关400操作于哪个网络。例如网络选择器交换机414可以限定网关400是在FTE或HSE网络中操作于“黄色”还是“绿色”网络。可能需要黄色或绿色网络的适当标识来确保网关400的适当操作。例如，可能需要黄色或绿色网络的适当标识使得网关400在它发送的消息中设置适当的比特并且使得网关400正确地解释它接收的诊断消息。网络选择器交换机414表示用来识别多个网络中的一个的任何一个或多个适当结构。
在操作的一个方面中，网关400可以使用一个或多个定时器(例如实现在控制器404中的定时器)来控制网关400的各个操作。例如，定时器可以用于控制控制器404何时通过端口402a-402b向L1和L2岛发送诊断消息。诊断消息可以包含任何适当的信息并且指示网关400在网络中正在操作并且可用。在特定实施例中，控制器404使用软件实现定时器，并且定时器可以基于来自硬件时钟或操作系统时钟的中断。
当在岛之间路由单播流量时，网关400可以进行涉及较少计算的流量的快速路由。例如，控制器404可以不需要执行任何IP分组操作并且可以只根据需要替换介质访问控制(MAC)地址来在网络中路由IP分组。同样，IP分组中的原始校验和或其他故障检测数据可以被保留。控制器404也可以执行端口过滤来仅允许被授权的流量进入L1岛。通过仅允许被授权的单播流量(例如来自L2岛中的特定节点的单播流量)进入L1岛，网关400可以为L1岛提供高的安全级别。
尽管图4示出用于将通信网络分割成岛的网关400的一个示例，可以对图4作出各种变化。例如，可以在网关400中省略一个或多个设备指标交换机412和网络选择器交换机414，并且来自那些交换机412-414的信息可以被存储在存储器中。同样，例如当网关400被耦合到三个或更多岛时，网关400可以包含两个以上端口。
图5和6示出根据本公开的一个示例将通信网络分割成岛的示例方法。特别地，图5示出示例方法500，用于将来自岛的流量路由到岛外的目的地。图6示出示例方法600，用于将从岛外的源接收到的流量路由到岛内的目的地。为了便于解释，就图4的网关400操作于图1的网络100中而言来描述方法500、600。方法500、600可以被其他任何适当的设备使用并且可以用在任何其他适当的系统中。
在图5中，在步骤502，网关400接收来自岛的流量。这可以包含例如网关400从L2岛108a或从L1岛108b接收IP分组或其他流量。这也可以包含网关400的控制器404通过两个端口402a-402b之一来接收流量。流量的目的地在提供该流量的岛的外部。
在步骤504，网关400识别所接收的流量的类型。这可以包含例如网关400的控制器404判定所接收的IP分组是单播、广播还是组播传输。控制器404可以使用任何适当的技术来识别所接收的流量的类型。
在步骤506，网关400判定所接收的流量是否为单播流量。作为该判定的一部分，控制器404可以例如通过执行端口过滤来判定流量是否是来自被授权的源的单播流量。如果不是，在步骤508网关400阻挡流量。这可以包含例如控制器404不将所接收的流量转发到外部目的地。网关400然后返回到步骤502来接收和处理额外的流量。
如果流量是单播流量，则在步骤510网关400判定所接收的单播流量是否以另一个岛为目的地。取决于网络的设置，流量的目的地可以在另一个岛中或可以不在另一个岛中。网关400可以以任何适当的方式进行该判定，如通过检查目的地的IP地址中的第二值。如果第二值表示另一个网关的设备指标，则目的地在另一个岛中。
如果目的地在另一个岛中，则在步骤512网关400将另一个网关的MAC地址放在流量中。否则，目的地不在另一个岛中(但仍在产生流量的岛外)，则在步骤514网关400将目的地的MAC地址放在流量中。这可以包含例如控制器404将另一个网关或目的地的MAC地址放在一个或更多IP分组中。IP分组可以已经包含MAC地址(例如网关400的MAC地址)，因此网关400可以使用新的MAC地址取代当前MAC地址。
可以以任何适当的方式确定另一个网关的设备指标以及其他网关或目的地的MAC地址。例如，网关400中的控制器404可以在一个或更多存储器(例如一个或更多存储器406-408)中保持一个或更多诊断表格。其中，诊断表格可以包含其他网关的设备指标和网络中的其他节点的MAC地址。当网关400接收来自其他节点的诊断流量时，设备指标和MAC地址可以被识别。控制器404可以访问诊断表格来识别特定部件(例如其他网关或目的地)的设备指标或MAC地址并且在任何步骤510-514中使用该信息。
网关400然后在步骤516发送所接收的流量。这可以包含例如控制器404将所接收的流量转发到目的地或用于输送到目的地的另一个网关。网关400然后返回到步骤502来接收和处理额外的流量。
在图6中，在步骤602，网关400为耦合到网关400的岛接收流量。这可以包含例如网关400接收来自L2岛108a或来自L1岛108b的IP分组或其他流量。
网关400在步骤604识别所接收的流量的类型并且在步骤606判定所接收的流量是否是单播流量。如果不是，网关400在步骤608阻挡来自岛的流量。网关400然后返回到步骤602来接收和处理额外的流量。
否则，流量是以耦合到网关400的岛为目的地的单播流量。网关400在步骤610将目的地的MAC地址放在流量中。这可以包含例如控制器404将目的地的MAC地址放在一个或更多IP分组中。网关400然后在步骤612将所接收的流量发送到岛内的目的地。网关400然后返回到步骤602来接收和处理额外的流量。
尽管图5和6示出用于将通信网络分割成岛的方法500、600的示例，可以对图5和6作出变化。例如，网关400可以允许一些广播或组播流量跨过两个岛之间的边界，而不是阻挡所有广播或组播流量。同样，可以在两个岛之间传递维护消息或其他类型的消息。另外，图5和6示出网关400如何处理岛间流量。在岛内流量的情况下，网关400可以不需要执行任何功能来确保流量的适当输送。
陈述贯穿本专利文档所使用的特定字和词语的定义，是有利的。术语“包含”和“包括”及其派生词表示没有限制的包括。术语“或”是包含的，表示和/或。词语“与相关”和“与之相关”及其派生词，可以表示来包含、被包括在、与互联、包含、被包含在、连接到或与连接、耦合到或与耦合、与通信、与合作、交错、并置、接近于、被限制到或被限制为、具有、具有特性等等。术语“控制器”表示控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分。控制器可以以硬件、固件、软件或至少其中两个的某种组合来实现。与任何特定控制器相关的功能性可以被集中或分布，不管是本地地还是远程地。
既然本公开已经描述了特定实施例以及通常地相关方法，这些实施例和方法的替换和改变对本领域技术人员来说将是明显的。因此，示例实施例的以上描述不限定或限制本公开。在不背离如所附权利要求所限定的本公开的实质和范围的前提下，其他变化、代替和改变也是可能的。

Claims (10)

1.一种装置(400)，包括：
至少两个端口(402a-402b)，所述至少两个端口能够从网络的至少第一岛和第二岛接收流量，所接收的流量包括(i)来自第一岛中的一个或更多节点的单播流量，以及(ii)广播流量和组播流量的至少一个，所述广播流量和组播流量包括来自第一岛中的一个或更多节点的诊断消息；以及
控制器(404)，其能够：
将单播流量转发到第二岛；以及
阻挡广播和组播诊断消息的至少一部分被转发到第二岛。
2.如权利要求1所述的装置(400)，其中：
该网络包括容错网络；并且
该装置(400)能够将容错网络分割成第一和第二岛而不妨碍第一岛中的一个或更多节点和第二岛中的一个或更多节点绕过网络中的一个或更多故障路由流量的能力。
3.如权利要求1所述的装置(400)，其中：
所接收的流量还包括(i)来自第二岛中的一个或更多节点的单播流量，以及(ii)广播流量和组播流量的至少一个，所述广播流量和组播流量包括来自第二岛中的一个或更多节点的诊断消息；并且
该控制器(404)还能够：
将从第二岛接收到的单播流量转发到第一岛；并且
阻挡从第二岛接收的广播和组播诊断消息的至少一部分被转发到第一岛。
4.如权利要求1所述的装置(400)，其中：
该装置(400)包括第一网关；并且
该控制器(404)还能够当第一网关和第二岛之间的通信出现故障时将从第一岛接收的流量通过第一岛重新路由到第二网关。
5.如权利要求1所述的装置，其中：
该装置(400)与第一岛中的第一网络地址和第二岛中的第二网络地址相关；
第一网络地址包括来自第一岛的地址空间的地址；并且
第二网络地址包括与该装置(400)相关的指标值。
6.一种方法，包括：
接收来自网络的第一岛中的一个或更多节点的流量，所接收的流量包括(i)来自第一岛中的一个或更多节点的单播流量，以及(ii)广播流量和组播流量的至少一个，所述广播流量和组播流量包括来自第一岛中的一个或多个节点的诊断消息；
将单播流量转发到网络中的第二岛；以及
阻挡广播和组播诊断消息的至少一部分被转发到第二岛。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：
接收来自第二岛中的一个或更多节点的第二流量，第二流量包括(i)来自第二岛中的一个或更多节点的单播流量，以及(ii)广播流量和组播流量的至少一个，所述广播流量和组播流量包括来自第二岛中的一个或多个节点的诊断消息；
将从第二岛接收的单播流量转发到第一岛；以及
阻挡从第二岛接收的广播和组播诊断消息的至少一部分被转发到第一岛。
8.如权利要求6所述的方法，其中转发单播流量包括执行端口过滤以仅允许被授权的流量进入第二岛。
9.如权利要求6所述的方法，其中第一网关执行接收、转发和阻挡；并且
还包括通过第一和第二岛的至少一个与第二网关交换信息，一旦第一网关出现故障，第二网关能够执行接收、转发和阻挡。
10.一种体现在计算机可读介质上的并且可操作地由处理器执行的计算机程序，该计算机程序包括计算机可读程序代码，用于：
接收来自网络的第一岛中的一个或多个节点的流量，所接收的流量包括(i)来自第一岛中的一个或更多节点的单播流量，以及(ii)广播流量和组播流量的至少一个，所述广播流量和组播流量包括来自第一岛中的一个或多个节点的诊断消息；
将单播流量转发到网络中的第二岛；以及
阻挡广播和组播诊断消息的至少一部分被转发到第二岛。
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