CN101611378B

CN101611378B - 用于提供被动自动配置的方法和装置

Info

Publication number: CN101611378B
Application number: CN2007800513477A
Authority: CN
Inventors: 斯科特·戴维·阿雷纳
Original assignee: Verizon Services Corp
Current assignee: Verizon Services Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: CN101611378A; WO2008079832A2; WO2008079832A3; HK1137827A1; US20080151892A1; US7948983B2

Abstract

一种用于提供被动自动配置的装置可以包括地址监视元件和与该地址监视元件通信的地址配置元件。该地址监视元件可以被构造成对被分配至监视地址的设备发出第一查询。该地址配置元件可以被构造成如果另一设备响应于第一查询，则采用或保持不同于该监视地址的被动地址，以及如果无其他设备响应第一查询，则调用地址替换例程。

Description

用于提供被动自动配置的方法和装置

技术领域

本发明涉及网络配置，尤其涉及用于提供被动自动配置的方法和装置。

背景技术

在诸如IEEE802.3网络的典型网络中，不允许将两个设备配置成同时具有相同网络协议(IP)地址。由于协议和网络的固有操作，将两个设备配置成具有相同IP地址会导致冲突和碰撞。在这方面，在设备之间对于共享的IP地址的竞争可能在网络上导致冲突以及下跌和/或间歇的流量。因此，每次仅将单个设备分配至每个IP地址。

在其中设备冗余对于改善网络的操作是理想的网络中，通常对故障的设备执行手工替换，以提供这种冗余，并且仍然避免两个设备具有相同IP地址。然而，即使在以及时的方式小心谨慎地执行这种替换的情形下，也可能存在某些时间敏感的应用或设备，对于这些应用或设备而言，任何长度时间的这种应用和设备的损失在任何条件下是非所期望的。此外，某些设备可能处于远程位置，从而要求向该设备的远程位置派出技术人员进行手工替换，从而增加了成本和网络宕机时间。像这样，就网络操作的质量降低和花消以及服务与收入的潜在损失而言在故障设备情况下的手工替换是昂贵的。

发明内容

根据本发明的一个方面提供了一种方法，用于提供被动自动配置，包括：从备份设备对被分配至监视地址的主设备发出第一查询，其中所述第一查询能够从所述备份设备经由间接网络连接被发送至所述主设备；如果另一设备响应所述第一查询，则将不同于所述监视地址的被动地址关联至所述备份设备；以及如果无其他设备响应所述第一查询，调用地址替换例程。

根据本发明的另一个方面提供了一种提供被动自动配置的装置，包括：地址监视元件，所述地址监视元件被构造成对被分配至监视地址的设备发出第一查询，其中所述第一查询能够从所述地址监视元件经由间接网络连接被发送至所述主设备；以及地址配置元件，所述地址配置元件被构造成如果另一设备响应所述第一查询，则将不同于所述监视地址的被动地址关联至备份设备，以及如果无其他设备响应所述第一查询，则调用地址替换例程。

附图说明

图1示出了可能从示例性实施例受益的网络的结构图；

图2是根据示例性实施例的被动以太网自动配置(PEAP)元件的示意性结构图；

图3示出了根据示例性实施例的PEAP使能设备的操作的流程图；以及

图4是根据示例性实施例的方法的流程图。

具体实施方式

下文将参考附图描述示例性的实施例，其中，示出了示例性实施例和示例。遍及全文相同的附图标记表示相同的元件。

可以将一个或多个实施例实现为方法、设备或计算机程序产品。相应地，实施例可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例，或组合了软件和硬件方面的实施例的形式。此外，可以采取包括计算机可读存储介质的计算机程序产品的形式实现实施例，其中计算机可读存储介质具有在该存储介质中实现的计算机可读程序指令(例如：计算机软件)。更具体地说，可以采取网络实现的计算机软件的形式实现某些实施例。可以使用任何适当的计算机可读存储介质，包括硬盘、CD-ROM、光存储设备或磁存储设备。

在此处所参考的某些实施例中，可以描述“计算机”或“计算设备”。例如，这种计算机可以是大型机、服务器、台式机、膝上型电脑或诸如数据获取和存储设备的手持设备，或者其可以是在另一装置中实现的处理设备，诸如用于电视系统或无线电话的机顶盒。在某些实例中，计算机可以是用于通过网络访问数据或处理器的“哑”终端。

在此处所参考的某些实施例中，可以参考“网络”或“网络系统”。例如，这种网络被认为是例如个域网(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网等。这种网络可以包括一个或多个设备，诸如计算机和外围设备。网络可以被构造成通过一个或多个接口，与一个或多个外部设备、系统、网络或其他源通信。更具体地说，一个或多个计算机或外围设备可以被构造成接收和/或发送信息至外围设备、系统、网络或其他外部源，或通过外围设备、系统、网络或其他外部源接收和/或发送信息。

例如，如图1中所示，网络10可以在多种网络设备12和客户住所设备(CPU)14之间提供通信。网络设备12可以包括一个或多个路由器、网关设备、服务器、计算机等，这些设备的每个可以具有诸如IP地址的唯一地址。例如，用户设备14可以是移动电话、个人电脑、PDA、膝上型计算机或各种其他类型的固定的和/或移动通信终端，这些设备的每个可以通过有线或无线通信链路与网络10通信。网络10可以是例如公共交换电话网络(PSTN)、无线网络、专用分组交换网络或各种其他能够提供数据和/或诸如网络电话(VoIP)、网络接入、非对称数字用户线(ADSL)的通信服务的网络等。

提供网络设备冗余可以是所期望的。因此，根据示例性实施例，网络设备12的特定之一(例如，主网络设备16)可以与备份设备18相关联。在示例性实施例中，主网络设备16和备份设备18可以各自使用诸如被动以太网自动配置(PEAP)元件20的被动自动配置元件，虽然在使用诸如IP地址的地址的任何网络中可以实现实施例。应该注意的是，虽然图1中仅示出了一个具有相关备份设备和PEAP元件20的主网络设备，但任何或所有网络设备12可以具有相关备份设备，这些设备的每个(即，任何或所有网络设备12和它们各自的备份设备)可以包括PEAP元件20。此外，虽然图1仅示出了一个用于主网络设备16的备份设备(例如：备份设备18)，但应该理解的是，具有PEAP元件20的任何数目的备份设备可以可选地与主网络设备16相关联。如下文中将更详细描述的，在主网络设备16故障的情形下或如果主网络设备16因为某种理由失去了与网络10的通信，通过使得备份设备18能够自动地采用(assume)主网络设备16的IP地址，PEAP元件20允许自动设备冗余。一旦采用了主IP地址，则备份设备18可以承担主网络设备角色。此外，如果主网络设备16重新在线或以其他方式恢复与网络10的通信，那么主网络设备16可以承担备份设备的角色。

在示例性实施例中，PEAP元件20可以包括两种操作的模式。在第一种模式中(例如，备份模式中)PEAP元件20可以与备份设备18相对应。备份设备18可以与具有备份或预备IP地址的网络通信。在备份模式中，备份设备18的PEAP元件20可以被构造成例如以预定的时间间隔监视主IP地址(例如，主网络设备16的IP地址)。当在备份模式中监视主IP地址时，PEAP元件20可以被构造成提供关于主IP地址的查询。该查询可以被认为请求与主IP地址相关的设备(例如，主网络设备16)以识别其本身。响应来自主网络设备16的指示主网络设备16与主IP地址相关的响应的接收，备份设备18的PEAP元件20可以保持在备份模式中，并且以预定的时间间隔监视主IP地址。然而，如果未接收到响应该查询的应答，那么通过执行备份设备18的重置或重启以及将备份设备18绑定至主IP地址，备份设备18的PEAP元件20可以变换到第二模式(例如，主模式)。在主模式中，备份设备18自动采用主IP地址，并且作为主网络设备16的替换而操作。同时，主网络设备16的PEAP元件20可以在主模式中操作，至少直至由于某种原因主网络设备16失去了与网络10的通信。在主网络设备16恢复之后，主网络设备16的PEAP元件20可以转换成备份模式，并且主网络设备16可以采用备份或预备地址(例如，被动地址)，同时备份设备18继续在主模式中运行。

通过采用主IP地址，备份设备18读取和响应通过网络10发送至主IP地址的消息。此外，备份设备18发送源自主IP地址的消息。

在示例性实施例中，一个或一系列的IP地址可以作为固定或静态备份或预备地址被分配，这些地址可以与在备份模式中操作的各种设备相关联。然而，在可选的示例性实施例中，备份地址可以是动态分配的。在这方面，如果采用了或变换至备份模式，设备通过检查网络IP地址中当前未分配的地址，可以获得备份地址。当找出当前未分配地址时，设备可以采用未分配的地址为备份地址，同时监视诸如主IP地址的主监视地址。

主网络设备16和备份设备18也可以执行定期的同步，以便同步设备之间的数据。可以以基于所述设备相对于它们所可能包含的数据的关键性(criticality)所确定的时间间隔，执行这种同步。相应地，如果主网络设备16失去了与网络10的通信，则备份设备18可以接管主IP地址，以提供冗余，减少丢失的数据量。

PEAP元件20可以是在硬件、软件或硬件或软件的组合中实现的装置或设备，该装置或设备能够监视特定IP地址，并且采用特定的IP地址，以响应与特定IP地址相关的原始设备失去通信或者至少无其他设备与特定IP地址当前相关的确定。PEAP元件20可以实现为处理元件或在处理元件的控制下操作。在示例性实施例中，PEAP元件20可以实现为算法或为软件，该算法或软件被构造成执行与此处描述的PEAP元件20相关的功能。

图2示出了根据示例性实施例的PEAP元件20的结构图。如图2中所示，PEAP元件可以包括处理元件22，处理元件22可以控制或以其他方式与地址监视元件24和地址配置元件26通信。如此处描述的处理元件可以以多种方式实现。例如，处理元件22可以实现为处理器、协处理器、控制器或包括诸如ASIC(特定应用集成电路)的集成电路的多种其他处理装置或设备。地址监视元件24和地址配置元件26每个可以是在软件、硬件或软件和硬件组合中实现的设备或装置，该设备或装置能够执行分别与地址监视元件24和地址配置元件26相关的功能，如下文描述。例如，地址监视元件24和地址配置元件26是处理元件22的部分。

如上所述，备份设备18可以被初始地分配备份或预备IP地址(例如：PEAP被动地址(PPA))。当处于备份模式中时，备份设备18的PEAP元件20可以被构造成监视主IP地址(例如：初始分配给主网络设备16的地址，其可以被称为PEAP监视地址(PMA))。通过PEAP元件20的地址监视元件24可以执行这种监视。地址监视元件24可以被构造成在例如以预定的时间间隔发送查询，以确定设备是否与主IP地址相关联。在这一方面，地址监视元件24可以接收监视哪个主IP地址和/或预定时间间隔的指示，其每个可以由例如网络运营商来提供。基于主网络设备16对于网络10操作的关键性，能够确定预定的时间间隔。例如，主网络设备16可以是PC服务器、DHCP服务器、诸如GPS主时钟的定时源，或任何其他网络设备，该任何其他网络设备每个可以具有关于网络操作的相关关键性。在示例性实施例中，网络运营商可以设置预定的时间间隔。可选地，网络运营商可以定义与主IP地址相关的关键性，并且对应于该关键性的预定的时间间隔可以与地址监视结合使用。

如上所述，在示例性实施例中，地址监视元件24可以被构造成查询来自与主IP地址(例如，PMA)相关设备的确认。如果未接收到响应，例如，在预定数目的尝试或询问之后或在预定时间量内，地址监视元件24可以将指示发送至地址配置元件26，以导致地址配置元件26操作，以将与地址监视元件24相对应的设备和地址配置元件26(例如：备份元件18)相关联，以采用主IP地址(例如，从PPA变换成PMA)。该查询可以在任何适合的方式中执行。例如，在示例性实施例中，地址监视元件24可以被构造成以预定时间间隔发出Ping命令并且验证成功应答的接收。在可选的示例性实施例中，地址监视元件24可以被构造成使用地址解析协议(ARP)报文和以预定的时间间隔监视响应，以监视PMA。

地址配置元件26可以被构造成至少部分基于在第一设备的操作模式，为其相对应的设备(例如，第一设备)配置地址，其中基于该第一设备变成在线时，另一设备是否被分配了主IP地址来确定第一设备的操作模式。换言之，当第一设备变成在线时，第一设备的相对应的PEAP元件20可以包括指定主IP地址(例如：PMA)和备份地址(例如：PPA)的信息，并且响应于地址配置元件26关于PMA是否当前被分配至另一设备的确定，PEAP元件20将确定第一设备的操作模式。例如，如果第二设备响应(respond)其当前被分配了主IP地址，那么第一设备可以承担备份模式和作为备份设备的角色。然而，如果没有设备响应当前被分配了主IP地址，那么第一设备可以承担主模式并且作为主网络设备。地址配置元件26可以被构造成将与地址监视元件24和地址配置元件26(例如：备份设备18)相对应的设备绑定至PAM，以响应在查询时无设备被当前分配至PMA的确定。在示例性实施例中，地址配置元件26可以被构造成通过重新启动和重新引导备份设备18以将备份设备18的介质存取控制(MAC)地址绑定至主IP地址，来将备份设备18的IP地址转换成主IP地址。

如上所述，可能存在多个备份设备监视单一IP地址，以提供进一步冗余。在这种情形下，希望提供一种机制，以减少两个或多个备份设备试图同时采用主IP地址的可能性。相应地，在一个示例性实施例中，地址监视元件24可以包括随机定时器28，随机定时器28可以被构造成计算随机时间量。像这样，地址监视元件24可以被构造成执行第二查询，以响应对第一查询应答的接收的失败。因此，第一地址监视元件24可能被构造成在提供第二查询之前，等待由随机定时器28确定的随机时间量。相应地，如果使用多个备份设备，并且失去了相应的主网络设备，虽然超过一个备份设备可能未接收到对第一查询的响应，但是具有由其相应的随机定时器所确定的最短随机时间量的多个备份设备中的仅一个也可能未接收到对第二查询的响应。那么，具有由其相对应的随机定时器所确定的最短随机时间量的多个备份设备中的一个可以采用主IP地址，从而其他备份设备接收到响应它们的相应第二查询的应答，并且保持备份角色。应该注意的是，由其他备份设备所接收的应答在本实施例中将已经由具有最短随机时间量的先前备份设备所提供，该先前备份设备现在已经采用主IP地址。

应该注意的是，也可以使用其他机制来防止试图采用主IP地址的设备之间的冲突。在这一方面，例如，可以为备份设备的每个提供预定顺序或优先级，预定顺序或优先级定义当当前主设备丢失时，哪个备份设备将变换至主模式。

可选择地，可以在备份设备的每个之间定义固定定时差异，从而可以防止冲突。

在操作中，主网络设备16和备份设备18的角色不是固定的，而是可以在网络10的设置期间以及在当主网络设备因某种原因失去与网络10的通信时的网络操作期间的各个时间被确定。在这一方面，装备有PEAP元件20的网络设备12的每一个能够是备份或主网络设备。

图3示出了根据示例性实施例的PEAP使能设备的操作的流程图。在初始化过程中，每个PEAP使能设备(即，具有PEAP元件20的设备)可以在操作100中被启动或被引导。在操作110中，可以将PPA和PAM分配至PEAP使能设备。如果使用动态地址分配，则地址配置元件126可以动态地配置备份地址，如上所述。在连接到网络时，在操作120，PEAP使能设备可以发出关于PMA的查询。在示例性实施例中，可以定义延迟或可变PEAP持续时间，在延迟或可变PEAP持续时间之间，发出每个查询。在操作130，做出关于是否接收到对查询的确认的确定。如果接收到响应于该查询的肯定的确认(即，另一设备当前被分配了PMA)，PEAP使能设备可以等待可变的PEAP持续时间，以在操作140中提供另一查询。如果未接收到响应于该查询的确认，则PEAP使能设备可以在操作150中调用PMA替换地址例程。在操作160中，PEAP使能设备可以将PMA设置为PEAP使能设备的IP地址，并且可以执行PEAP使能设备的重置或重新引导，以将该PEAP使能设备的MAC地址绑定至PMA。操作160可以，例如，将PEAP使能设备从备份模式变换至主模式。

应注意的是，如上所述，可以使用随机定时器(例如，随机定时器28)，其也可以被称为PEAP延迟定时器。在这种情形下，PEAP延迟定时器可以在上述方法中引入另外的操作，该操作在图3中的虚线中示出。在这一方面，替换地址例程可以包括进一步的操作155，操作155在等待由PEAP延迟定时器所确定的随机时间量之后，执行另外的查询。如果接收到响应于该另外的查询的肯定确认，PEAP使能设备可以等待可变的PEAP持续时间，以在操作140中提供另一查询。如果未接收到响应于该查询的确认，则PEAP使能设备可以将PMA设置为PEAP使能设备的IP地址，并且可以对PEAP使能设备执行重置，以在操作160中，将PEAP使能设备的MAC地址绑定至PMA。

图4是根据示例性实施例的提供被动以太网自动配置的方法的流程图。在这一方面，该方法可以包括在操作200，对于被分配至监视地址的设备发出第一查询。在操作210，如果另一设备响应第一查询，则与该监视地址不同的被动地址可以被关联。在这一方面，通过关联该被动地址，使用操作210的设备根据在启动或稳定状态操作期间该方法是否被执行，例如可以采用或保持该被动地址。如果在操作220无其他设备响应第一查询，则可以调用地址替换例程。该方法也可以包括操作230，其中，响应于每次发生的另一设备响应第一查询，以预定的时间间隔，重复发出第一查询。在示例性实施例中，操作220可以包括等待随机的时间量，并且发出第二查询，以及如果无其他设备响应该第二查询，则采用该监视地址。例如，使用Ping命令或ARP报文，能够执行该查询。地址替换例程可以包括将监视地址设置为执行该方法的设备的地址，并且重置或重新引导该设备，以将该设备的MAC地址绑定至监视地址。

在示例性实施例中，可以使用可选择的序列，以确保如果例如主设备由于链路故障而丢失，在链路重新建立时，两种设备均被分配PMA。像这样，例如，在主模式中操作的主设备可以包括翻转位值。在另一实施例中，翻转位值0可以指示主设备尚未改变其状态，而翻转位值1可以表示主设备先前已经翻转至备份模式，如下文所更详细描述的。

根据这个示例，在主设备的初始上电期间，可以配置0的翻转位值。这个示例的操作可以基本上类似于上述操作，因为处于备份模式中的设备不是查询具有特定IP地址的另一设备(例如，PMA)的存在性的唯一设备，处于主模式中的主设备也可以监视备份设备(例如，PPA)。换言之，主设备监视PPA的方式与备份设备监视PMA的方式类似。

在这一方面，根据一个示例，主设备可以与以预定的时间间隔监视PMA的备份设备并行对PPA执行ARP或ping。响应于肯定确认的接收，两种设备均可以保持其状态，并且继续以预定的时间间隔进行监视。响应于否定的确认，可以调用地址替换例程。在这个实施例中，地址替换例程可以包括等待可变的PEAP持续时间。主设备可以查询PPA和/或备份设备在等待预定的时间间隔之后可以再次查询PMA。响应于肯定确认的接收，两种设备均可以保持它们的状态并且以预定的时间间隔继续监视。然而，响应于否定的确认，主和备份设备可以交换IP地址。在这方面，主设备可以初始地检查翻转位，以观察其是否已经循环了一次。如果翻转位值为1，则主设备已经翻转了一次，并且将返回正常地以预定的时间间隔进行监视。如果翻转位值为0，在一个实施例中，主设备将PPA设置为其IP地址，并且也将翻转位值设置为1，以指示在状态中的翻转，或者备份设备将PMA设置为其IP地址。然后，可以重置任一设备，以将其相应的MAC和IP地址绑定，并且继续以预定的时间间隔进行监视。

在前面的说明中，已经描述了所要求的本发明的各种实施例。然而，将显而易见的是，在不脱离如在下列权利要求中所述的本发明的更广泛的精神和范围的条件下，可以做出各种修改和改变。因此，本说明书和附图应被视为阐释性的而非限制性的意义。

Claims

1.一种用于提供被动自动配置的方法，包括：

从备份设备对被分配至监视地址的主设备发出第一查询，其中所述第一查询能够从所述备份设备经由间接网络连接被发送至所述主设备；

如果另一设备响应所述第一查询，则将不同于所述监视地址的被动地址关联至所述备份设备；以及

如果无其他设备响应所述第一查询，调用地址替换例程。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，发出所述第一查询包括向所述监视地址发出ping命令。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，发出所述第一查询包括向所述监视地址发出地址解析协议(APP)报文。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，调用所述地址替换例程包括采用所述监视地址。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，采用所述监视地址包括执行重新启动，以将所述备份设备的介质存储控制(MAC)地址绑定至所述监视地址。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，调用所述地址替换例程包括等待随机时间量并发出第二查询，并且如果无其他设备响应所述第二查询，则采用所述监视地址。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于每次发生的另一设备响应所述第一查询，以预定的时间间隔，重复发出所述第一查询。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，关联所述被动地址包括采用所述被动地址。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，关联所述被动地址包括保持所述被动地址。

10.一种用于提供被动自动配置的装置，包括：

地址监视元件，所述地址监视元件被构造成对被分配至监视地址的设备发出第一查询，其中所述第一查询能够从所述地址监视元件经由间接网络连接被发送至所述主设备；以及

地址配置元件，所述地址配置元件被构造成如果另一设备响应所述第一查询，则将不同于所述监视地址的被动地址关联至备份设备，以及如果无其他设备响应所述第一查询，则调用地址替换例程。

11.根据权利要求10的所述装置，其中，所述地址监视元件还被构造成向所述监视地址发出被实现为ping命令的所述第一查询。

12.根据权利要求10的所述装置，其中，所述地址监视元件还被构造成向所述监视地址发出被实现为地址解析协议(ARP)报文的所述第一查询。

13.根据权利要求10的所述装置，其中，所述地址配置元件被构造成通过采用所述监视地址，调用所述地址替换例程。

14.根据权利要求13的所述装置，其中，所述地址配置元件被构造成：通过执行重新启动，以将所述备份设备的介质存取控制(MAC)地址绑定至所述监视地址，来调用所述地址替换例程。

15.根据权利要求10的所述装置，其中，所述地址配置元件还被构造成：通过等待随机时间量并且发出第二查询，以及如果无其他设备响应所述第二查询则采用所述监视地址，来调用所述地址替换例程。

16.根据权利要求10的所述装置，其中，所述地址监视元件还被构造成：响应于每次发生的另一设备对所述第一查询的响应，以预定的时间间隔，重复发出所述第一查询。

17.根据权利要求11的所述装置，其中，所述地址配置元件被构造成采用所述被动地址。

18.根据权利要求11的所述装置，其中，所述地址配置元件被构造成保持所述被动地址。