CN103186249B - 远程管理系统及远程管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供远程管理系统及远程管理方法网络接口。于远程管理系统中，媒体存取控制器具有第一MAC地址且可编程逻辑元件具有第二及第三MAC地址。当第一电脑与中央处理器交换第一网络信息帧时，第一网络信息帧经由第一网络接口传递且以第一MAC地址作为目的或来源地址。可编程逻辑元件将来自第二电脑的多种不同协议数据转换为符合以太网络协议的数据。当中央处理器经由可编程逻辑元件与第二电脑进行数据交换时，以第二MAC地址作为数据来源或目的的标记。当可编程逻辑元件经由第二网络接口与第一电脑交换第二网络信息帧时，第二网络信息帧以第三MAC地址作为目的或来源地址。
Description
技术领域
本发明与远程管理有关，特别是关于一种具备网络备援(Redundancy)功能的远程管理系统及远程管理方法。
背景技术
多电脑切换器(Keyboard-Video-Mouse Switch；KVM Switch)使得使用者可以单一组键盘、屏幕及鼠标来管控多台电脑，而网络型多电脑切换器(IP-based KVM Switch)指具有网络接口的多电脑切换器，其更进一步使桌上型或笔记型电脑(中控电脑)的使用者可以通过网络管理多台位于远程的被控电脑以及观看被控电脑经由网络传来的画面。
网络型多电脑切换器以其网络接口耦接此中控电脑并以其电脑端口连接一台或多台被控电脑。网络型多电脑切换器会撷取被控电脑输出的影像信号然后将其转换为网络信息帧后传送给中控电脑，中控电脑亦会将其键盘或鼠标的信号转换为网络信息帧后传送给网络型多电脑切换器。举例来说，位于台湾的管理者便可藉此通过网络型多电脑切换器远程管理或控制位于美国机房当中的服务器。
网络型多电脑切换器可经由其多个电脑端口连接多台被控电脑以接收其所输出的模拟影像信号，然后由影像处理单元将该些模拟影像信号转换为多个连续的数字静态影像帧。一般会将每个静态影像帧再分割成数个区块，在比较找出前后两静态影像帧所对应的区块后，可以找出像素值有差异的区块。之后会经由JPEG的编码压缩技术将这些有差异的区块的像素值以网络信息帧的形式经由网络传送至远程的中控电脑，位于远程的中控电脑将这些信息帧进行解码及处理之后便通过其屏幕可看到这些画面。
同时，中控电脑也会将其键盘或鼠标之类的控制信号通过网络传送至网络型多电脑切换器，而网络型多电脑切换器识别出这些控制信号的目的地是被控电脑后，便会将这些控制信号再转传给被控电脑，而被控电脑在收到这些控制信号后，便会根据这些控制信号将影像信号输出至网络型多电脑切换器，经由网络型多电脑切换器的上述影像处理，中控电脑的使用者便可在其屏幕上看到被控电脑的影像输出，如此一来中控电脑的使用者便可由远程管理及控制此网络型多电脑切换器所连接的多台被控电脑。
如图1A所示，国际标准组织(International Organization forStandardization；ISO)于1984年发表了OSI模型，将整个网络系统分为7层(Layer)，每层各自负责特定的工作，愈低层的架构与硬件的相关性愈高，而愈高层的架构则与软体相关性愈高。其中，第一层称为实体层(Physical Layer)，其规范了：(1)传输信息的介质规格；(2)将数据以实体呈现并传输的规格；(3)接头的规格。第二层称为数据链结层(Data LinkLayer)，其规范了：(1)同步；(2)侦错；(3)制定媒体存取控制方法(Media Access ControlMethod,MAC Method)，例如CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection)。因此，一般来说，以太网络卡主要包含媒体存取控制(MAC)、实体层(PHY)及收发器(Transceiver)这三部分。此外，图1A亦显示了OSI模型与DoD模型及TCP/IP协议组合之间的对应关系。
如图1B所示，依据IEEE所订定的802.3标准，以太网络信息帧EP包含下列栏位：(1)同步(Preamble)栏位N1；(2)目的MAC地址栏位N2；(3)来源MAC地址栏位N3；(4)长度(Length)栏位N4；(5)承载数据(Payload)栏位N5；(6)信息帧检查结果(Frame Check Sequence,FCS)栏位N6。其中，同步栏位N1的长度为8个位元组，前面7个位元组由一串101010…..循环字串所构成，用以提供系统信号同步处理(Synchronization)工作，随后的位元组则是10101011字串，代表同步的结束与信息帧的开始，这个位元组与前面7个位元组在最后的两个位元部分有所不同，因此IEEE 802.3在栏位的定义上将这个位元组独立出来，称为起始信息帧分界元(Start Frame Delimiter；SFD)；目的MAC地址栏位N2及来源MAC地址栏位N3的长度均为6个位元组；长度栏位N4的长度为2个位元组；承载数据栏位N5的长度为46至1500个位元组，这是用来放置数据讯息的位置，这个数据讯息也包含了网络层、传输层等上层协议的标头数据，因为从第二层以太网络架构的角度来看，这些属于上层协议的讯息都只是数据的一部分；信息帧检查结果栏位N6的长度为4个位元组，用以检查信息帧数据位元是否正确，其以环冗长检查(Cyclic Redundancy Check；CRC)方式对目的地址、来源地址及承载数据(不包含前序与SFD)进行运算。所以将栏位N1～N6的长度相加后得到每个以太网络信息帧EP的长度介于64至1518个位元组之间。
基于设置成本及电路设计复杂度的考量，传统的网络型多电脑切换器通常仅具有一个网络连接端口以及单一个MAC控制器，故不具备网络备援(Redundancy)的功能。一般而言，为了实现网络备援功能，网络型多电脑切换器通常会设有两组的MAC控制器以提供两组对外进行网络通讯的MAC地址。MAC地址作为以太网络中两节点(Node)相互通讯时的识别标记，用以在信息帧(Frame)中标记来源地址(Source Address)与目的地址(DestinationAddress)。
然而，当这两组MAC控制器位于中央处理器之外时，此中央处理器必须设置有一特殊的接口(例如PCI接口)才能与这两组外部的MAC控制器进行沟通，其PCI接口的设置成本相当高。若欲使用两个内建有MAC控制器功能的中央处理器来实现网络备援功能，不仅成本将会更高，设计者也必须妥善协调这两个中央处理器之间的主从关系，大幅增加了电路设计的复杂度。
发明内容
因此，本发明提出一种远程管理系统及远程管理方法，以解决先前技术所遭遇到的上述种种问题。
根据本发明的一具体实施例为一种远程管理系统。该远程管理系统用以使得第一电脑可经由网络管理及控制一台或多台第二电脑。该远程管理系统至少包含远程管理装置及程序码。
远程管理装置至少包含电脑接口、第一网络接口、第二网络接口、影像处理模块、中央处理器、媒体存取控制器及可编程逻辑元件。电脑接口耦接于该台或多台第二电脑。可编程逻辑元件将电脑接口耦接至中央处理器。媒体存取控制器具有第一媒体存取控制(MAC)地址。可编程逻辑元件具有第二媒体存取控制地址及第三媒体存取控制地址。
影像处理模块用以将该台或多台第二电脑所输出的影像进行撷取、编码及/或压缩。中央处理器用以使编码及/或压缩后的影像被转换为网络信息帧。媒体存取控制器对应于中央处理器。当第一电脑与中央处理器进行网络通讯以交换第一网络信息帧时，第一网络信息帧经由第一网络接口传递且以第一媒体存取控制地址作为目的地址(DestinationAddress)或来源地址(Source Address)。可编程逻辑元件用以将来自第二电脑的多种不同协议数据转换为符合以太网络协议的数据。当中央处理器经由可编程逻辑元件与第二电脑进行数据交换时，以第二媒体存取控制地址作为数据来源或目的的标记。当启动网络备援功能时，可编程逻辑元件经由第二网络接口与第一电脑进行网络通讯以交换第二网络信息帧，且第二网络信息帧以第三媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址。
程序码执行于第一电脑上，以提供可管理该远程管理装置的管理接口，使第一电脑可与远程管理装置进行网络通讯，并使第一电脑所产生与键盘或游标移动有关的控制信号可被传送至远程管理装置，并使代表该台或多台第二电脑所输出的影像可在第一电脑上显示，进而使该第一电脑可与该第二电脑产生互动。
于一实施例中，可编程逻辑元件更可在接收来自第一电脑的第二网络信息帧后，将第二网络信息帧转换为第三网络信息帧后传送给中央处理器，且第三网络信息帧以第二媒体存取控制地址作为来源地址。因为此第三网络信息帧中含有第二网络信息帧的讯息，所以中央处理器可以辨识出信息帧真正的来源是第一电脑(而非第二电脑)。
于一实施例中，第三网络信息帧以第二网络信息帧为承载数据(payload)。
于一实施例中，中央处理器更可经由可编程逻辑元件向第一电脑传送第四网络信息帧，且第四网络信息帧以第三媒体存取控制地址作为来源地址。
于一实施例中，远程管理系统更至少包含区域网络开关(LAN Switch)，用以在中央处理器、可编程逻辑元件、第一网络接口及第二网络接口之间安排网络信息帧的路径。
于一实施例中，可编程逻辑元件由场域可编程门阵列(Field-Programmable GateArray,FPGA)、复杂可编程逻辑装置(Complex Programmable Logic Device,CPLD)及特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)所组成的群组中所选出。
于一实施例中，第二媒体存取控制地址及第三媒体存取控制地址由中央处理器所指派。
根据本发明的另一具体实施例为一种远程管理方法。该远程管理方法用以使得第一电脑可经由网络管理及控制第二电脑。远程管理方法包含下列步骤：(a)将第二电脑所输出的影像进行撷取、编码及/或压缩；(b)将编码及/或压缩后的影像转换为网络信息帧；(c)经由第一网络接口与第一电脑进行网络通讯以交换第一网络信息帧，第一网络信息帧以第一媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；(d)将来自第二电脑的多种不同协议数据转换为符合以太网络协议的数据；(e)与第二电脑进行数据交换并以第二媒体存取控制地址作为数据来源或目的的标记；(f)经由第二网络接口与第一电脑进行网络通讯以交换第二网络信息帧，第二网络信息帧以第三媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；(g)于第一电脑上执行程序码，以提供可管理远程管理装置的管理接口，使第一电脑可与远程管理装置进行网络通讯，并使第一电脑所产生与键盘或游标移动有关的控制信号可被传送至远程管理装置，以及使代表第二电脑所输出的影像可在第一电脑上显示。
根据本发明的另一具体实施例为一种远程管理方法。该远程管理方法实施于远程管理装置中，远程管理装置使第一电脑可经由网络管理及控制第二电脑。远程管理装置包含有中央处理器、可编程逻辑元件、第一网络接口及第二网络接口。中央处理器具有第一MAC地址，可编程逻辑元件具有第二MAC地址及第三MAC地址。远程管理方法至少包含下列步骤：(a)提供远程管理装置于第一电脑与第二电脑之间；(b)建立远程管理装置与第一电脑之间的通讯，以在第一电脑与第二电脑之间交换网络信息帧，网络信息帧代表第一电脑所输出的键盘或游标控制信号或代表第二电脑所输出的影像。其中，步骤(b)更包含下列步骤：(b1)以中央处理器与第一电脑经由第一网络接口交换第一网络信息帧，且第一网络信息帧以第一MAC地址作为目的地址(Destination Address)或来源地址(Source Address)；(b2)在可编程逻辑元件与第一电脑之间经由第二网络接口交换第二网络信息帧，且第二网络信息帧以第三MAC地址作为目的地址或来源地址。当可编程逻辑元件作为第二网络信息帧的接收端时，步骤(b2)更包含下列步骤：(b2-1)可编程逻辑元件将第二网络信息帧转换为第三网络信息帧后传送给中央处理器，且第三网络信息帧以第二MAC地址作为来源地址；当可编程逻辑元件作为第二网络信息帧的传送端时，步骤(b2)更包含下列步骤：(b2-2)可编程逻辑元件将来自中央处理器的第四网络信息帧转换为第二网络信息帧，且第四网络信息帧以第二MAC地址作为目的地址。
相较于先前技术，根据本发明的远程管理系统及远程管理方法不需具有特殊PCI接口的中央处理器或两个内建有MAC控制器功能的中央处理器即能够提供网络备援(Redundancy)的功能，还可克服先前技术所遭遇到的设置成本高及电路设计复杂等难题，因此，本发明可提供一种可提供网络备援功能且兼具有低成本与电路设计简单的优点的网络型多电脑切换器。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
附图说明
图1A绘示传统OSI模型、DoD模型及TCP/IP协议组合的结构与彼此之间的对应关系。
图1B绘示传统以太网络信息帧EP依据IEEE订定的802.3标准所包含栏位的示意图。
图2A绘示本发明的远程管理系统的架构示意图。
图2B绘示本发明的远程管理装置的详细功能方块图。
图2C绘示当远程管理装置作为接收端时，媒体存取控制器的主要工作流程图。
图2D绘示当远程管理装置作为传送端时，媒体存取控制器的主要工作流程图。
图3A绘示可编程逻辑元件将第二网络信息帧转换为第三网络信息帧后传送给中央处理器的示意图。
图3B绘示第三网络信息帧以第二网络信息帧作为承载数据的至少一部分的示意图。
图4A绘示可编程逻辑元件将第五网络信息帧转换为第四网络信息帧后再通过网络传送出去的示意图。
图4B绘示第五网络信息帧以第四网络信息帧作为承载数据的至少一部分的示意图。
【主要元件符号说明】
S10～S48：流程步骤
EP：以太网络信息帧 N1～N6：栏位
10：远程管理装置 PG：程序码
A：第一电脑(中控电脑) B1～B3：第二电脑(被控电脑)
N：网络 DS：显示器
KB：键盘 MS：鼠标
CIM：电脑接口模块 100：电脑接口
101：第一网络接口 102：第二网络接口
103：中央处理器 104：区域网络开关
105：切换模块 106：差动接收模块
107：可编程逻辑元件 103a：影像处理模块
103b、107a：媒体存取控制器 103c：屏幕显示选单
ONA：其他网络装置 108：本地端连接端口
100a：USB装置控制器 NP2：第二网络信息帧
NP3：第三网络信息帧 NP4：第四网络信息帧
NP5：第五网络信息帧 USER：使用者
具体实施方式
本发明的一较佳具体实施例为一种远程管理系统。请参阅图2A，本图绘示本发明的此较佳具体实施例的远程管理系统的架构示意图。如图2A所示，本发明的远程管理系统至少包含远程管理装置10及程序码PG，使得第一电脑(中控电脑)A可经由网络N管理及控制一台或多台第二电脑(被控电脑)B1～B3。其中，此程序码PG执行于第一电脑A上，以提供可管理远程管理装置10的管理接口，使第一电脑A可与远程管理装置10进行网络通讯，并使第一电脑A所产生与键盘或游标移动有关的控制信号可被传送至远程管理装置10，以及使代表该台或多台第二电脑B1～B3所输出的影像可在第一电脑A上显示。此外，远程管理装置10亦可耦接本地端的中控装置，例如显示器DS、键盘KB或鼠标MS等。为了延伸远程管理装置10与第二电脑B3之间的距离，远程管理装置10与第二电脑B3之间可通过电脑接口模块CIM耦接，但不以此为限。
于此实施例中，此程序码PG可为网页浏览器(Web Browser)、网页浏览器与外挂程序的组合或是其他任何适当的应用程序。随着第一电脑A采用不同的操作系统，此程序码PG可能会有不同的版本。此外挂程序由远程管理系统的供应商所提供。此管理接口的功能包含但不限定于：列出所有可供选择的被控电脑、显示/编辑被控电脑的名称、列出未连接被控电脑的空端口、对远程管理装置进行设定等。
如图2B所示，本发明的远程管理装置10至少包含电脑接口100、第一网络接口101、第二网络接口102、中央处理器103、区域网络开关104、切换模块105、差动接收模块106及可编程逻辑元件(Programmable Logic Device)107。其中，可编程逻辑元件107与中央处理器103位于不同的集成电路封装当中，且可编程逻辑元件107可以程式改变或新增其逻辑上的功能。中央处理器103包含有影像处理模块103a、媒体存取控制器103b及屏幕显示选单103c。其中，远程管理装置10以其电脑接口100耦接该台或多台第二电脑B1～B3，以其第一网络接口101或第二网络接口102通过网络N耦接第一电脑A或其他网络装置ONA。更详细地说，此电脑接口100耦接于该台或多台第二电脑B1～B3的影像输出端口及键盘/鼠标端口。此电脑接口100接收第二电脑B1～B3所输出的影像后交由影像处理模块103a进行影像处理。此电脑接口100可能包含多个RJ-45连接器、影像连接器、PS2连接器、USB连接器或音讯连接器，但不以此为限。
在一较佳实施例中，为了延伸远程管理装置10与第二电脑B3之间的距离，远程管理装置10与第二电脑B3之间设置有电脑接口模块CIM。此电脑接口模块CIM亦称为适配器(Adapter)、单体(Dongle)、服务器接口模块(Sever Interface Module,SIM)或是RIP(RackInterface Pod)。电脑接口模块CIM一外接于第二电脑B3的装置，其外观上具有一壳体以及数条由壳体向外延伸的缆线，在缆线远离壳体的一端具有多个连接器，例如VGA连接器及USB连接器，用以电性连接某一第二电脑(例如B1)。在本领域中具有通常知识者可以认知的是，为了连接具有不同接口的第二电脑B1～B3，此USB连接器可由PS/2或其他连接器所取代；VGA连接器可由DVI连接器或HDMI连接器所取代。另外，电脑接口模块CIM的壳体更设有RJ-45接口及数个灯号显示器，其中RJ-45接口用以连接CAT-5缆线或是其他类似缆线的一端，例如CAT-5e或是CAT-6。CAT-5缆线的另外一端连接至远程管理装置10的电脑接口100。灯号显示器用以显示电脑接口模块CIM的状态。
电脑接口模块CIM的差动驱动模块(Differential Driver)会将第二电脑(例如B1)所输出的影像(一般为单端信号)转换为数个差动影像信号后输出至远程管理装置10，以增加该影像可传输的距离(例如可达1000英尺)。在这些差动影像信号之中亦可能夹杂其他信号，例如垂直/水平同步信号或是一些用以检测影像的衰减或色偏(Skew)的测试信号。
在一较佳实施例中，电脑接口模块CIM可以是宏正自动科技公司所提供的KA7170、KA7176或KA7177，而其差动驱动模块可以是Analog Devices公司所提供的AD8146、AD8147或AD8148，但不以此为限。另外，在电脑接口模块CIM中亦可选择性地设有一FPGA、ASIC、震荡器或是其他任意适当的信号产生装置，用以产生前述的测试信号。在电脑接口模块CIM中亦可设有多工器(Multiplexer)，用以控制该测试信号与垂直/水平同步信号夹杂在该差动影像信号中的时点(timing)。经由适当的时点控制与过滤，此测试信号不会影响屏幕的正常显示。
本发明的远程管理装置10除了可由远程进行控制外，为了能够由近端控制远程管理装置10，远程管理装置10可设有一组本地端(Local)连接端口108，用以连接一组本地端的中控装置，例如一组屏幕DS、键盘KB及鼠标MS或其他游标控制装置。位于本地端的中控装置可由此本地端连接端口108与远程管理装置10的中央处理器103交换第二电脑B1～B3的影像及键盘/鼠标的控制信号。
在一较佳实施例中，为了对第二电脑B1～B3模拟出键盘/鼠标或其他装置以提供热插拔(Hot Plug)功能，电脑接口100更可包含一个或多个USB装置控制器(USB DeviceController)100a。当USB装置控制器100a模拟成键盘/鼠标时，第二电脑B1～B3即会将USB装置控制器100a视为一人机接口装置(HID)；当USB装置控制器100a模拟成其他装置(例如硬碟机、光碟机或随身碟)时，第二电脑B1～B3即会将USB装置控制器100a视为一大量储存装置(Mass Storage Device)。或者是，以单一个USB装置控制器100a同时模拟出人机接口装置及大量储存装置。当使用上述的电脑接口模块CIM时，USB装置控制器100a位于电脑接口模块CIM的壳体内。另外，当远程管理装置10在不同的第二电脑B1～B3之间切换时，对应于这些不同的第二电脑B1～B3的USB装置控制器100a可使得第二电脑B1～B3与USB装置控制器100a之间不用再进行初始化过程，例如依据USB协议所进行的列举(Enumeration)过程。
影像处理模块103a用以对该台或多台第二电脑B1～B3所输出的影像进行撷取、编码及/或压缩。撷取过程可包含信号采样、色彩坐标转换以及将模拟信号转换成数字信号等程序；编码及/或压缩方式可包含JPEG、JPEG2000或小波转换(Wavelet Transform)等。在影像的编码及/或压缩过程中，可采用YUV/444、YUV/422、YUV/421、YUV/420或YUV/411的转换方式，但不以此为限。压缩方式可包有损压缩或无损压缩。
如图2B所示，在一较佳实施例中，影像处理模块103a及媒体存取控制器103b均对应并整合于中央处理器103之中，使得经影像处理模块103a编码及/或压缩后的影像数据能够被中央处理器103转换为网络信息帧。实际上，中央处理器103可以是台湾信骅科技(ASPEED)公司所提供的AST2100，但不以此为限。另外，中央处理器103亦可整合有虚拟集线器控制器(Virtual Hub Controller)、人机接口装置控制器(HID Controller)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、快闪存储器(Flash Memory)、IPMI基板管理控制器(BMC)、VGA控制器(VGA Controller)、VGA驱动器(VGA Driver)及屏幕显示选单(On-Screen Display,OSD)等功能。
另外，在电脑接口100与中央处理器103或影像处理模块103a之间，更可设有影像切换模块105及差动接收模块(Differential Receiver)106。其中，影像切换模块105可具有多个输入端与多个输出端，影像切换模块105从多个差动影像来源(例如对应至电脑接口100中的不同电脑端口)中选出一个或多个差动影像后输出至差动接收模块106，再由差动接收模块106将该个或多个差动影像转换为单端影像后输出至中央处理器103或影像处理模块103a。在一较佳实施例中，影像切换模块105可以是一个或多个交叉点切换器(例如由Analog Devices公司所提供的AD8177)或是由多个多工器(例如74HC4052)所构成的切换矩阵；差动接收模块106可以是Analog Devices公司所提供的AD8145，但不以此为限。
中央处理器103中的媒体存取控制器103b用以控制传输媒体的使用权以及形成或处理以太网络信息帧，其具有第一MAC地址，当第一电脑A或其他网络装置ONA(例如路由器)与中央处理器103进行网络通讯以交换第一网络信息帧时，第一网络信息帧经由第一网络接口101传递且以第一MAC地址作为目的地址或来源地址。此媒体存取控制器103b具有10Mbps、100Mbps及1000Mbps的通讯能力。
一般而言，所谓的MAC地址为一组独一无二的识别标记，而IP地址可能是以太网络信息帧的承载数据的一部分(因为依据前述的模型，IP层是MAC层的上层协议，所以IP封包由以太网络信息帧所包含)，故两者并不相同。MAC地址一组长度为6个位元组的识别标记，其中前3个位元组称为厂商位元组，而后3个位元组称为序号位元组。MAC地址一般也称为实体地址(Physical Address)、硬件地址(Hardware Address)或Layer 2地址。MAC地址通常是储存于电子抹除式可复写只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)中。至于IP地址则为一组长度为32位元的识别标记，用来标记IP封包的来源及目的地，其包含网络地址(Network ID)与主机地址(Host ID)。在一般的情况下，第一电脑A或其他网络装置ONA以第一网络接口101及第一MAC地址与中央处理器103进行网络通讯。当启动网络备援功能时，可改以第二网络接口102及可编程逻辑元件107对外进行网络通讯。但是，亦可同时使用第一网络接口101、第二网络接口102及其配合的元件。
请参阅图2C，当远程管理装置10作为接收端时，媒体存取控制器103b的主要工作流程如下：当远程管理装置10收到信息帧(步骤S10)后，将会执行步骤S12，检查信息帧长度是否小于64个位元组。若步骤S12的检查结果为是，则执行步骤S14，丢弃此信息帧，不予处理；若步骤S12的检查结果为否，则执行步骤S16，检查信息帧中目的MAC地址与自己的MAC地址是否相同。
若步骤S16的检查结果为否，则执行步骤S14，丢弃此信息帧，不予处理；若步骤S16的检查结果为是，则执行步骤S18，检查CRC值是否正确。若步骤S18的检查结果为否，代表信息帧已经损毁，故执行步骤S14，丢弃此信息帧，不予处理；若步骤S18的检查结果为是，则执行步骤S20，检查信息帧长度是否大于1518个位元组。此信息帧长度不包含前述的同步栏位(8个位元组)。
若步骤S20的检查结果为是，执行步骤S14，丢弃此信息帧，不予处理；若步骤S20的检查结果为否，则执行步骤S22，去除表头(Header)与表尾(Trailer)后，再执行步骤S24，将承载数据(Payload)传送给上层协议进行后续处理。依据前述模型可知，此承载数据包含IP封包。值得注意的是，关于步骤S16，依据以太网络的协议，当目的MAC地址为0xFFFFFFFFFFFF(全部bit均为1)时，表示所有的接收端都必须处理这个信息帧。
请参阅图2D，当远程管理装置10作为传送端时，媒体存取控制器103b的主要工作流程如下：当远程管理装置10准备传送信息帧(步骤S30)时，将会执行步骤S32，检测是否有空档。若步骤S32的检测结果为否，则重新执行步骤S32；若步骤S32的检测结果为是，则执行步骤S34，判断空档时间是否持续96Bit-time。在100Mbps以太网络中，96Bit-time为0.96微秒；在10Mbps以太网络中，96Bit-time为9.6微秒。若步骤S34的判断结果为否，则重新执行步骤S32；若步骤S34的判断结果为是，则执行步骤S36，送出信息帧。
接着，执行步骤S38，判断是否发生碰撞。若步骤S38的判断结果为否，执行步骤S42，传送完毕；若步骤S38的判断结果为是，执行步骤S40，通知其他节点发生了碰撞。于步骤S40之后，执行步骤S44，判断碰撞是否发生16次。若步骤S44的判断结果为否，则重新执行步骤S32；若步骤S44的判断结果为是，则执行步骤S48，放弃传送并通知上层。
另外，当远程管理装置10作为传送端时，媒体存取控制器103b更可执行下列步骤：判断欲送出的信息帧长度是否小于64个位元组，若长度小于64个位元组则加上一些填充位元(Padding)；加上目的地址与来源地址；产生CRC值；加上表头与表尾。
请回到图2B，如图所示，可编程逻辑元件107将电脑接口100耦接至中央处理器103。因为第二电脑B1～B3对外通讯可能使用多种不同的协议(例如UART、USB、PS/2或音讯)，因此，在一实施例中，可编程逻辑元件107主要作为协议转换器(Protocol Converter)，用来将电脑接口100接收自第二电脑B1～B3的多种不同协议的数据转换为单一种协议(例如以太网络)的数据后传送给中央处理器103，以减轻中央处理器103的负担。另外，可编程逻辑元件107亦可用来对电脑接口模块CIM传来的影像相关信号进行解码，以将差动信号中的垂直/水平同步信号撷取/还原出来，供上述的本地端屏幕DS使用。在一较佳实施例中，可编程逻辑元件107由场域可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array；FPGA)、复杂可编程逻辑装置(Complex Programmable Logic Device；CPLD)及特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit；ASIC)所组成的群组中所选出。举例而言，若可编程逻辑元件采用场域可编程门阵列，则可以是XILINK公司所提供的SPARTAN 6，但不以此为限。
在一较佳实施例中，可编程逻辑元件107亦可执行媒体存取控制器的功能，因此可视为其具有另一媒体存取控制器107a。可编程逻辑元件107具有第二MAC地址及第三MAC地址，其中第二MAC地址及第三MAC地址在开机后由中央处理器103所指派。当中央处理器103通过可编程逻辑元件107与第二电脑B1～B3进行数据交换时，以第二MAC地址作为数据来源或目的的标记；当可编程逻辑元件107对外与第一电脑A或其他网络装置ONA进行网络通讯以交换第二网络信息帧时，第二网络信息帧经由第二网络接口102传递且以第三MAC地址作为目的地址或来源地址。因此，可编程逻辑元件107可视为一虚拟的媒体存取控制器107a。第二网络接口102可作为一备援(Redundant)网络接口。亦即，当可编程逻辑元件107传送网络信息帧给第一电脑A或其他网络装置ONA时，以第三MAC地址作为该信息帧的来源地址；当第一电脑A或其他网络装置ONA传送网络信息帧给可编程逻辑元件107时，以第三MAC地址作为该信息帧的目的地址。总结来说，第一电脑A或其他网络装置ONA将会认为此远程管理装置10具有两个MAC地址(第一MAC地址及第三MAC地址)。此二网络信息帧可包含来自第一电脑A的代表键盘及/或游标控制的信号，或是虚拟媒体相关的数据。
更详细地说，如图3A所示，在本发明的远程管理装置当中，当可编程逻辑元件107接收来自第一电脑A或其他网络装置ONA的第二网络信息帧NP2后，可编程逻辑元件107并不会依据前述图2C所示的步骤对此第二网络信息帧NP2的承载数据(Payload)进行判读与解析，而是将第二网络信息帧NP2转换为第三网络信息帧NP3后传送给中央处理器103。换句话说，可编程逻辑元件107通过中央处理器103与上层协议(IP层)沟通。另外需说明的是，如图3B所示，第二网络信息帧NP2及第三网络信息帧NP3均可为以太网络信息帧，此一转换指第三网络信息帧NP3以第二网络信息帧NP2作为承载数据的至少一部分，且第三网络信息帧NP3以第二MAC地址作为来源地址，使得第三网络信息帧NP3的总长度大于第二网络信息帧NP2的总长度。然后，再由中央处理器103对第三网络信息帧NP3的承载数据中的第二网络信息帧NP2进行上述的解析及控制后续的因应(response)，例如自第二网络信息帧NP2中取出IP封包后再传输给上层协议。但是，在一较实施例中，可编程逻辑元件107并不会将第二信息帧NP2的同步栏位也包在第三网络信息帧NP3的承载数据当中。
另外，如图4A所示，在本发明的远程管理装置当中，中央处理器103更可经由可编程逻辑元件107通过网络N对外进行网络通讯。例如，中央处理器103可经由可编程逻辑元件107通过网络N向第一电脑A或其他网络装置ONA传送第四网络信息帧NP4。但是，中央处理器103并不是通过给可编程逻辑元件107直接将第四网络信息帧NP4传送给第一电脑A或其他网络装置ONA，而是先传送第五网络信息帧NP5给可编程逻辑元件107，再由可编程逻辑元件107将第五网络信息帧NP5转换为第四网络信息帧NP4。第五网络信息帧NP5以第二MAC地址作为目的地址；以第一MAC地址作为来源地址。更详细地说，在收到此第五网络信息帧NP5后，可编程逻辑元件107会将第五网络信息帧NP5的承载数据转为第四网络信息帧NP4后再传送出去。第四网络信息帧NP4以第一电脑MAC地址作为目的地址；以第三MAC地址作为来源地址。但是，在一较实施例中，中央处理器103并不会将第四网络信息帧NP4的同步栏位也包在第五网络信息帧NP5的承载数据当中，而是由可编程逻辑元件107收到第五网络信息帧NP5后再加上一同步栏位。此四网络信息帧NP4可包含来自第二电脑的影像相关数据。
当中央处理器103欲经由可编程逻辑元件107向第一电脑A或其他网络装置ONA传送第四网络信息帧NP4时，会先产生第五网络信息帧NP5。如图4B所示，第五网络信息帧NP5会将此第四网络信息帧NP4作为其承载数据(可不包含同步栏位)，且第五网络信息帧NP5的目的地址为第二MAC地址，但是其承载数据当中的第四网络信息帧NP4却是以第一电脑A或其他网络装置ONA的MAC地址作为目的地址。当可编程逻辑元件107收到此第五网络信息帧NP5后，会去除其目的地址、来源地址及信息帧检查结果等栏位，仅将承载数据中的第四网络信息帧NP4加上同步栏位后传送出去。这样的处理过程会使得第一电脑A或其他网络装置ONA认为第四网络信息帧NP4直接由可编程逻辑元件107(虚拟MAC控制器)所发出，进而与其产生互动。或者是，在另一实施例中，此转换包含保留第四网络信息帧NP4的承载数据；将信息帧的来源地址由第一MAC地址置换为第三MAC地址；将信息帧的目的地址由第二MAC地址置换为第一电脑MAC地址。
值得注意的是，因为可编程逻辑元件具有高度的弹性，可以程式改变或是新增其逻辑上的功能，因此本发明并非仅能模拟出一个虚拟MAC控制器，本发明的可编程逻辑元件107亦可依据需求模拟出更多的虚拟MAC控制器，使得第一电脑A或其他网络装置ONA认为本发明的远程管理装置10具有三个或三个以上的MAC控制器。依据前述说明的精神，本领域具有通常知识者可以认知的是，可编程逻辑元件107所模拟的第二个虚拟MAC控制器对内通讯时会以第四MAC地址作为信息帧来源或目的的标记；对外通讯时会以第五MAC地址作为信息帧来源或目的的标记。
请回到图2B，本发明的远程管理装置10更可包含区域网络开关(LAN Switch)104，用以在中央处理器103、可编程逻辑元件107、第一网络接口101及第二网络接口102之间安排上述网络信息帧的传递路径。区域网络开关104可依据网络信息帧中的MAC地址安排适当的路径。于实际应用中，区域网络开关104可以是台湾瑞昱(REALTEK)公司所提供的RTL8367，但不以此为限。
在另一较佳实施例中，可编程逻辑元件107仅使用单一个MAC地址(亦即第二MAC地址)。当可编程逻辑元件107对内与中央处理器103进行内部数据交换时，以第二MAC地址作为数据来源或目的的标记；当可编程逻辑元件107对外与第一电脑A或其他网络装置ONA进行网络通讯时，亦以第二MAC地址作为数据来源或目的的标记。更详细地说，当可编程逻辑元件107接收到来自第一电脑A或其他网络装置ONA的第二网络信息帧NP2后，会将第二网络信息帧NP2的目的地址由第二MAC地址置换为第一MAC地址后交由上述的区域网络开关104传送给中央处理器103，再由中央处理器103对第二网络信息帧NP2进行解析(依据前述图2C所示的步骤)及控制后续的响应(response)。当可编程逻辑元件107接收到来自中央处理器103的网络信息帧(其目的地为第一电脑A或其他网络装置ONA)后，会将此网络信息帧的来源地址由第一MAC地址置换为第二MAC地址后传送给第一电脑A或其他网络装置ONA。
图2B的中央处理器103可视为同时具有OSI模型的七层协议，而可编程逻辑元件107仅执行OSI的模型第二层(链结层)的功能，第一网络接口101及第二网络接口102可视为OSI的模型的第一层(实体层)。所以，依据OSI模型，中央处理器103至少具有一第一链结层及一网络层；可编程逻辑元件107具有一第二链结层。可编程逻辑元件107仅负责接收及在处理后转发(可通过一区域网络开关104)属于第二层的以太网络信息帧。可编程逻辑元件107并不将IP封包(Packet)自以太网络信息帧当中所撷取出来，以太网络信息帧当中的IP封包由中央处理器103的第一链结层负责撷取出来，然后再交由中央处理器103所实现的上层协议(网络层)来处理。
相较于先前技术，根据本发明的远程管理系统及远程管理方法不需具有特殊PCI接口的中央处理器或两个内建有MAC控制器功能的中央处理器即能够提供网络备援(Redundancy)的功能，还可克服先前技术所遭遇到的设置成本高及电路设计复杂等难题，因此，本发明是一种可提供虚拟网络备援功能且兼低成本及电路设计简单的网络型多电脑切换器。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
Claims (15)
1.一种远程管理系统，使得一第一电脑可经由一网络管理及控制一台或多台第二电脑，该远程管理系统至少包含：
一远程管理装置，至少包含：
一电脑接口，耦接于该台或多台第二电脑；
一第一网络接口；
一第二网络接口；
一影像处理模块，可经由该电脑接口将该台或多台第二电脑所输出的影像进行撷取、编码及/或压缩；
一中央处理器，使该编码及/或压缩后的影像被转换为网络信息帧；
一媒体存取控制器，对应于该中央处理器，该媒体存取控制器具有一第一媒体存取控制地址，当该第一电脑与该中央处理器进行网络通讯以交换一第一网络信息帧时，该第一网络信息帧经由该第一网络接口传递且以该第一媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；以及
一可编程逻辑元件，将该电脑接口耦接至该中央处理器，用以将来自该第二电脑的多种不同协议数据转换为符合以太网络协议的数据，且该可编程逻辑元件具有由该中央处理器所指派的一第二媒体存取控制地址及一第三媒体存取控制地址，当该中央处理器经由该可编程逻辑元件与该第二电脑进行数据交换时，以该第二媒体存取控制地址作为数据来源或目的的标记，当启动网络备援功能时，该可编程逻辑元件经由该第二网络接口与该第一电脑进行网络通讯以交换一第二网络信息帧，且该第二网络信息帧以该第三媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；以及
一用以提供可管理该远程管理装置的一管理接口的模块，执行于该第一电脑上，使该第一电脑可与该远程管理装置进行网络通讯，并使该第一电脑所产生与键盘或游标移动有关的控制信号可被传送至该远程管理装置，以及使代表该台或多台第二电脑所输出的影像可在该第一电脑上显示。
2.如权利要求1所述的远程管理系统，其特征在于，当该可编程逻辑元件接收到该第二网络信息帧后，该可编程逻辑元件将该第二网络信息帧转换为一第三网络信息帧后传送给该中央处理器，且该第三网络信息帧以该第二媒体存取控制地址作为来源地址。
3.如权利要求2所述的远程管理系统，其特征在于，该第三网络信息帧以该第二网络信息帧为承载数据。
4.如权利要求1所述的远程管理系统，其特征在于，该中央处理器更可经由该可编程逻辑元件向该第一电脑传送一第四网络信息帧，且该第四网络信息帧以该第三媒体存取控制地址作为来源地址。
5.如权利要求1所述的远程管理系统，其特征在于，更至少包含一区域网络开关，用以在该中央处理器、该可编程逻辑元件、该第一网络接口及该第二网络接口之间安排网络信息帧的路径。
6.如权利要求1所述的远程管理系统，其特征在于，该可编程逻辑元件由场域可编程门阵列、复杂可编程逻辑装置及特殊应用集成电路所组成的群组中所选出。
7.一种远程管理装置，使得一第一电脑可经由一网络管理及控制一第二电脑，该远程管理装置至少包含：
一电脑接口，耦接于该第二电脑；
一第一网络接口；
一第二网络接口；
一影像处理模块，可经由该电脑接口对该第二电脑所输出的影像进行撷取、编码及/或压缩；
一中央处理器，使该编码及/或压缩后的影像被转换为网络信息帧；
一媒体存取控制器，对应于该中央处理器，该媒体存取控制器具有一第一媒体存取控制地址，当该第一电脑与该中央处理器进行网络通讯以交换一第一网络信息帧时，该第一网络信息帧经由该第一网络接口传递且以该第一媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；以及
一可编程逻辑元件，将该电脑接口耦接至该中央处理器，用以将来自该第二电脑的多种不同协议数据转换为符合以太网络协议的数据，且该可编程逻辑元件具有一第二媒体存取控制地址及一第三媒体存取控制地址，当该中央处理器经由该可编程逻辑元件与该第二电脑进行数据交换时，以该第二媒体存取控制地址作为数据来源或目的的标记，当启动网络备援功能时，该可编程逻辑元件经由该第二网络接口与该第一电脑进行网络通讯以交换一第二网络信息帧，且该第二网络信息帧以该第三媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址。
8.一种远程管理方法，使得一第一电脑可经由一网络管理及控制一第二电脑，该远程管理方法至少包含下列步骤：
(a)将该第二电脑所输出的影像进行撷取、编码及/或压缩；
(b)将该编码及/或压缩后的影像转换为网络信息帧；
(c)经由一第一网络接口与该第一电脑进行网络通讯以交换一第一网络信息帧，该第一网络信息帧以一第一媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；
(d)与该第二电脑进行数据交换并以由一中央处理器所指派的一第二媒体存取控制地址作为数据来源或目的的标记；
(e)经由一第二网络接口与该第一电脑进行网络通讯以交换一第二网络信息帧，该第二网络信息帧以由该中央处理器所指派的一第三媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址，将该第二网络信息帧转换为一第三网络信息帧，且该第三网络信息帧以该第二媒体存取控制地址作为来源地址；以及
(f)于该第一电脑上执行一程序码，以提供可管理一远程管理装置的一管理接口，使该第一电脑可与该远程管理装置进行网络通讯，并使该第一电脑所产生与键盘或游标移动有关的控制信号可被传送至该远程管理装置，以及使代表该台或多台第二电脑所输出的影像可在该第一电脑上显示。
9.如权利要求8所述的远程管理方法，其特征在于，该第三网络信息帧以该第二网络信息帧为承载数据。
10.如权利要求8所述的远程管理方法，其特征在于，更至少包含下列步骤：
向该第一电脑传送一第四网络信息帧，且该第四网络信息帧以该第三媒体存取控制地址作为来源地址。
11.一种远程管理方法，实施于一远程管理系统中，该远程管理系统使一第一电脑可经由一网络管理及控制一第二电脑，该远程管理系统具有一中央处理器、一可编程逻辑元件、一第一网络接口及一第二网络接口，且该中央处理器具有一第一MAC地址，该可编程逻辑元件具有一第二MAC地址及一第三MAC地址，该远程管理方法至少包含下列步骤：
(a)提供该远程管理装置于该第一电脑与该第二电脑之间；以及
(b)建立该远程管理装置与该第一电脑之间的通讯，以在该第一电脑与该第二电脑之间交换网络信息帧，该网络信息帧代表该第一电脑所输出的键盘或游标控制信号或代表该第二电脑所输出的影像；
其中步骤(b)更包含下列步骤：
(b1)以该中央处理器与该第一电脑经由该第一网络接口交换一第一网络信息帧，且该第一网络信息帧以该第一MAC地址作为目的地址或来源地址；或
(b2)在该可编程逻辑元件与该第一电脑之间经由该第二网络接口交换一第二网络信息帧，且该第二网络信息帧以该第三MAC地址作为目的地址或来源地址；
其中，当该可编程逻辑元件作为该第二网络信息帧的接收端时，步骤(b2)更包含下列步骤：
(b2-1)该可编程逻辑元件将该第二网络信息帧转换为一第三网络信息帧后传送给该中央处理器，且该第三网络信息帧以该第二MAC地址作为来源地址；以及
其中，当该可编程逻辑元件作为该第二网络信息帧的传送端时，步骤(b2)更包含下列步骤：
(b2-2)该可编程逻辑元件将来自该中央处理器的一第四网络信息帧转换为该第二网络信息帧，且该第四网络信息帧以该第二MAC地址作为目的地址。
12.如权利要求11所述的远程管理方法，其特征在于，该第三网络信息帧以该第二网络信息帧为承载数据。
13.一种远程管理装置，使得一第一电脑可经由一网络与一第二电脑产生互动，该远程管理装置至少包含：
一电脑接口，耦接于该第二电脑；
一第一网络接口；
一第二网络接口；
一第三网络接口；
一影像处理模块，可经由该电脑接口对该第二电脑所输出的影像进行撷取、编码及/或压缩；
一中央处理器，使该编码及/或压缩后的影像被转换为网络信息帧，以及处理一代表键盘及/或游标的控制信号；
一媒体存取控制器，对应于该中央处理器，该媒体存取控制器具有一第一媒体存取控制地址，当该第一电脑与该中央处理器进行网络通讯以交换一第一网络信息帧时，该第一网络信息帧经由该第一网络接口传递且以该第一媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；以及
一可编程逻辑元件，将该电脑接口耦接至该中央处理器，该可编程逻辑元件具有一第二媒体存取控制地址、一第三媒体存取控制地址及一第四媒体存取控制地址，其中该第二媒体存取控制地址、该第三媒体存取控制地址及该第四媒体存取控制地址由该中央处理器所指派；
其中当该中央处理器经由该可编程逻辑元件与该第二电脑进行数据交换时，以该第二媒体存取控制地址作为数据来源或目的的标记，当启动网络备援功能时，该可编程逻辑元件可经由该第二网络接口与该第一电脑进行网络通讯以交换一第二网络信息帧，且该第二网络信息帧以该第三媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；当启动网络备援功能时，该可编程逻辑元件可经由该第三网络接口与该第一电脑进行网络通讯以交换一第三网络信息帧，且该第三网络信息帧以该第四媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址。
14.一种远程管理装置，使得一第一电脑可经由一网络管理与一第二电脑产生互动，该远程管理装置至少包含：
一电脑接口，耦接于该第二电脑；
一第一网络接口；
一第二网络接口；
一影像处理模块，可经由该电脑接口对该第二电脑所输出的影像进行撷取、编码及/或压缩；
一中央处理器，使该编码及/或压缩后的影像被转换为网络信息帧，以及处理一代表键盘及/或游标的控制信号；
一媒体存取控制器，对应于该中央处理器，该媒体存取控制器具有一第一媒体存取控制地址，当该第一电脑与该中央处理器进行网络通讯以交换一第一以太网络信息帧时，该第一以太网络信息帧经由该第一网络接口传递且以该第一媒体存取控制地址作为目的地址或来源地址；以及
一可编程逻辑元件，将该电脑接口耦接至该中央处理器，该可编程逻辑元件具有由该中央处理器所指派的一第二媒体存取控制地址及一第三媒体存取控制地址；
其中当该中央处理器经由该可编程逻辑元件与该第二电脑进行数据交换时，以该第二媒体存取控制地址作为数据来源或目的的标记，当该可编程逻辑元件经由该第二网络接口与该第一电脑进行网络通讯以交换一第二以太网络信息帧，且该可编程逻辑元件经由该中央处理器将该第二以太网络信息帧中的IP封包交由上层协议处理。
15.一种远程管理系统，使一第一电脑可与一第二电脑可经由一网络产生互动，该远程管理系统至少包含：
一中央处理器，具有一第一链结层及一网络层，该网络层为该第一链结层的上层协议；
一可编程逻辑元件，该可编程逻辑元件具有由该中央处理器所指派的一第二媒体存取控制地址及一第三媒体存取控制地址，该可编程逻辑元件还具有一第二链结层；
一第一实体层，可经由该网络自该第一电脑接收一第一网络信息帧，该第一网络信息帧代表该第一电脑的键盘及/或游标控制信号；
一第二实体层，可经由该网络自该第一电脑接收一第二网络信息帧，该第二网络信息帧代表该第一电脑的键盘及/或游标控制信号；以及
一网络切换器，可将该第一网络信息帧传输至该中央处理器，或将该第二网络信息帧传输至该可编程逻辑元件，并使该第二链结层可与该第一链结层进行通讯；
其中，该可编程逻辑元件更可将该第二网络信息帧转换为一第三网络信息帧后经由该第一链结层交由该网络层处理。
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- 2012-12-25 CN CN201210570366.3A patent/CN103186249B/zh active Active
Patent Citations (4)
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