CN112655176B - 自动配置路由器的方法、自动配置地址的方法、路由器、计算机程序和计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

一种用于自动配置路由器(10)的方法，该路由器具有至少一个与或能与上级子网和/或上级路由器连接的上行接口(11)以及至少一个与或能与下级子网(5)连接的下行接口(12)，其中监控路由器(10)是否在至少一个上行接口(11)处接收到用于公告尤其作为DNS搜索列表选项(21)的组成部分的至少一个域的消息，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况自动地激活DNS孤岛运行，在DNS孤岛运行中利用预定义的孤岛域来配置路由器(10)的本地DNS服务器(14)的DNS区(22)，并且促使路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个下行接口(12)发送包括尤其作为DNS搜索列表选项(21)的组成部分的预先配置的孤岛域并且优选包括下行接口(12)的地址(23)的至少一个消息。本发明还涉及用于自动配置地址的方法、路由器(10)、计算机程序和计算机可读介质。

Description

自动配置路由器的方法、自动配置地址的方法、路由器、计算 机程序和计算机可读介质

技术领域

本发明涉及用于自动配置路由器的方法。本发明还涉及用于自动配置地址的方法、路由器、计算机程序和计算机可读介质。

背景技术

尤其源于自动化技术领域的机器和设施工程师希望将来也能越来越容易地并进而以更低的成本运行其机器。IPv6的分散式自动配置机制SLAAC(“无状态地址自动配置”，参见RFC 4862，其中RFC代表“请求注释”，并且RFC 4862可在https://tools.ietf.org/html/rfc4862调取)允许各个参与者能自主地给自己分配其自身唯一的IPv6地址。借此简化了机器的至今为止的网络配置，因为对于机器工程师来说无需正确的地址配置。

在此，尤其对于机器工程师而言重要的调试情况是所谓的孤岛情况。在该情况下，机器的各个部件、例如自动化设施的部件或设备相互结合。此外，还将至少一个工程系统连接于机器网络。然而，不存在与另外的网络的连接并且尤其缺少任何“基础架构”、例如路由器或名称服务器。在该情况下，机器网络形成孤岛网络。

在此，在IPv6的场景中特别重要的是：尤其机器工程师可以立即单独用名称代替“长”的二进制IPv6地址进行工作。

在名称服务、尤其是DNS服务中，通常仅将全局IPv6地址、即仅GUA或ULA与名称链接。

因此有问题的情况是，应当或必须经由IPv6由标准应用程序、例如网络浏览器或OPC UA客户端访问自动化设备之一。由于自动配置(SLAAC)，尽管所有设备都具有IPv6地址，但是该地址在没有IPv6路由器的情况下是所谓的链接本地地址(LLA)，例如像其在RFC7404中所处理的那样。

仅链接本地地址在其操作中和在编程接口处相对于全局IPv6地址(全局单播地址(GUA和唯一本地地址)ULA，参见RFC 4193)以及相对于IPv4地址在如下方面有差别：对于LLA而言强制性需要表示相应的IPv6接口的另外的参数，其中，在IPv6接口处应使用IPv6LLA(参见RFC 4291和RFC 3493)。许多网络工具(例如ping6、traceroute和ssh)都支持IPv6LLA，而相反在网络浏览器和许多第三方库中均缺少LLA支持。还不存在用于如何在URL中必须示出必要的接口标识符的所需的标准。

申请人认为：正是这种空缺的场景、特别是不仅仅点状使用的可用性是非常重要的。需要如下解决方案，其尤其在完全没有任何IT知识的情况下使机器工程师也可以访问IPv6的添加值。

从家庭应用领域来看，例如已知的是：家庭路由器超出纯调制解调器功能提供家庭网络的、对于IT外行也尽可能透明的管理。

申请人已知：存在具有静态本地家庭域的家庭路由器，将家庭网络中的设备根据由其在DHCPv4注册时传输的设备名称(所谓的主机名)登记到家庭域中，并且此后可以答复请求。仅可以在家庭网络本身中查询家庭域并且从外部既不可见也不可响应。此外，该域是静态预配置的并且永久存在。还强制性需要家用设备经由DHCP在家庭路由器处注册。

EP 3 001 714 A1公开了一种用于在工业自动化系统中提供名称服务的方法以及一种用于执行该方法的通信设备。在此，工业自动化系统的通信设备借助于名称服务构件来检查：是否为相应的通信设备分配了具有表示相应设备的空间或层级布置的拓扑或层级名称组成部分的设备名称。只要该检查的结果为肯定的，则通信设备分别将分配给其的设备名称处理为完整的设备名称。相反，如果检查结果是否定的，则通信设备从借助于路由器通告的消息处理过的拓扑或层级的名称组成部分以及在其相应的子网络之内唯一的名称组成部分自动地产生其完整的设备名称。

尤其在工业环境中适用的是：设备通常在技术上针对DHCP配置。例如，这通常适用于自动化设备。对此的原因之一是DHCP专门用于家庭和办公室范围。

发明内容

因此，本发明的目的是给出一种可行方案，即工业网络中的网络参与者即使其没有针对DHCP进行配置而在任何时间都可以用名称代替地址进行响应，即使所属的网络尤其在没有与名称服务器连接的情况下至少暂时处于孤岛运行中也适用。

该目的通过一种用于在特别是工业的网络中自动配置路由器的方法来实现，其中路由器具有至少一个与或能与上级子网和/或上级路由器连接的上行接口以及至少一个与或能与下级子网连接的下行接口，其特征在于，监控路由器是否在至少一个上行接口处接收到消息、特别是路由器通告消息和/或DHCP消息，该消息用于公告尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的至少一个域，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况自动地激活DNS孤岛运行，在DNS孤岛运行中，利用预定义的、尤其存储在路由器上的孤岛域来配置路由器的本地DNS服务器的DNS区，并且促使路由器的发送模块经由至少一个下行接口发送包括尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的预先配置的孤岛域并且优选包括下行接口的地址的至少一个消息、特别是至少一个路由器通告消息。

另外，该目的通过一种路由器实现，其具有至少一个上行接口和至少一个下行接口的，其中路由器设计和/或设置用于，监控路由器是否在至少一个上行接口处接收到消息、特别是路由器通告消息和/或DHCP消息，该消息用于公告尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的至少一个域，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况自动地激活DNS孤岛运行，在DNS孤岛运行中，利用预定义的、尤其存储在路由器上的孤岛域来配置路由器的本地DNS服务器的DNS区，并且促使路由器的发送模块经由至少一个下行接口发送包括尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的预先配置的孤岛域并且优选包括下行接口的地址的至少一个消息、特别是至少一个路由器通告消息。

换言之，本发明提出使用一种路由器，该路由器设计和/或设置用于主动地监控：是否由上级网络或由上级路由器或名称服务器公告域，并且对于不是如此的情况自动地激活DNS孤岛运行。在DNS孤岛运行中，尤其自动地配置用于路由器的本地DNS服务器的DNS区以及用于特别是路由器通告器的用于发送模块的DNS搜索列表。因此，在孤岛运行与基础架构运行之间实现自动适应的转换。在此，在孤岛运行中，将预先配置的DNS域用作为DNS区(尤其参见RFC 1034和RFC 1035)以及作为DNS搜索列表(参见RFC 8106)。纯示例性地为此列举“kunde.elc.”。

DNS域特别是在RFC 7719的范畴中的这种域。

通过本发明可行的是：自动识别孤岛运行并相应地配置DNS服务以及尤其路由器通告。特别地，在例如自动化部件的第一次投入运行的范围中，已经可以模拟基础架构，该基础架构随后根据期望提供给客户。还可行的是：将网络部件随时与网络基础架构分开并且随后再次集成，其中将根据本发明的路由器置于网络部件的上级。在分离的时间段期间进行自动配置。

经由具有域和优选具有(相应的)下行接口的地址且经由至少一个下行接口发送的消息，参与者可以从下级网络获取尤其完全合格的域名(FQDN，尤其在RFC 7719的范畴中)。特别地，可以经由下行接口的地址在DNS服务器中注册。

在此，可以激活DNS孤岛运行以响应如下情况：在预设的时间段期间在路由器的至少一个上行接口处完全没接收到任何消息、尤其路由器通告消息；或者尽管消息、尤其路由器通告消息在路由器的至少一个上行接口处进入，然而借助该消息没有公告任何域，该域尤其不包括优选在RFC8106的范畴中的DNS搜索列表。

在此，路由器、特别是在RFC 4861的范畴中的路由器被理解为转发(forwarded)包的任何节点(或任何设备)，该包没有明确地寻址到该路由器。

路由器例如可以是设计和/或设置用于实现这些功能的(单独的)设备或(单独的)硬件部件。当然，也可行的是：路由器作为“软件路由器”或“软路由器”存在，例如以存放在构造用于执行其的装置、例如PC或其他计算机装置或任意其他设备上的计算机程序或计算机程序集的形式存在。路由器或路由器功能例如还可以集成到控制装置、例如自动化系统的可编程逻辑控制器(SPS)或其他设备中，集成以硬件的形式或软件的形式进行。

在本申请的范畴中，术语“路由器”包括所有前述可能性、特别是“软路由器”以及如下设备，该设备实际上用于执行功能或其他目的，但是也承担路由器功能，即也转发没有明确地寻址到设备的数据。例如，也可将具有路由器功能的自动化设备、例如特别是可编程逻辑控制器当作根据本发明的路由器，或者如果将相应地设计和/或设置的单独的装置集成到可编程逻辑控制器中，则这种控制装置包括根据本发明的路由器。

上行接口、即路由器的上行接口特别是朝向至少一个上级子网和/或路由器的方向的接口。下行接口(Downstream-Interface)尤其是朝向至少一个下级网络或子网的方向的接口。

通常，路由器具有至少一个上行接口和至少一个下行接口。但是，也可行的是：路由器仅具有唯一的(物理)接口，并且上行与下行之间的区别仅基于软件进行。路由器的端口可以用作接口。

例如可以经由到达上行接口的路由器通告消息来获悉DNS信息。也可行的是：DNS信息优选作为前缀委派的一部分(特别是根据RFC 3633)共同从DHCP服务器到达。相应地，优选不仅监控用于公告至少一个域的路由器通告消息是否到达，还监控用于公告至少一个域的DHCP消息是否到达。

根据本发明的方法的一个特别优选的实施方式的特征在于，对于尤其在DNS孤岛运行中在至少一个上行接口处接收到用于公告尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的至少一个域的消息的情况，自动地转换到DNS正常运行中，在DNS正常运行中，利用源于在上行接口处接收到的该消息的至少一个域来配置路由器的本地DNS服务器的DNS区，并且促使路由器的发送模块经由至少一个下行接口发送包括源于在至少一个上行接口处接收到的消息的、尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的至少一个域并且优选包括下行接口的地址的至少一个消息。

相应地，根据本发明的路由器优选地设计和/或设置用于，对于尤其在DNS孤岛运行中在至少一个上行接口处接收到用于公告尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的至少一个域的消息的情况，自动地转换到DNS正常运行中，在DNS正常运行中，利用源于在上行接口处接收到的该消息的至少一个域来配置本地DNS服务器的DNS区，并且促使路由器的发送模块经由至少一个下行接口发送包括源于在至少一个上行接口处接收到的消息的、尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的至少一个域并且优选包括下行接口的地址的至少一个消息。

根据该实施方式，一旦由上级路由器(再次)公告至少一个域，就再次自动地结束DNS孤岛运行。在孤岛运行之外，在正常DNS运行中，然后自动地使用从上级消息、尤其路由器公告消息中获悉的DNS域，DNS域尤其作为DNS区和DNS搜索列表。

对于路由器具有多于一个下行接口的情况可以提出：在DNS孤岛运行中与孤岛域一起、和/或在DNS正常运行中与至少一个在至少一个上行接口处接收到的域一起经由相应的下行接口发送相应的下行接口的名称、尤其主机名称。于是，尤其提出：将在至少一个上行接口处接收到的域或孤岛域的相应的下行接口的名称前置。以该方式，与路由器的不同的下行接口连接的不同的子网可以公告不同的域。

优选地，附加地可以使用西门子公司在EP 3 091 714 A1中公开的机制，其中由所获悉的域和与路由器相关联的名称或者对于路由器具有多个下行接口的情况与相应的下行接口相关联的名称形成单一的域。纯示例性地对于所获悉的域列举“Maschinenbauer.de”，并且对于路由器或下行接口的名称列举“ibs-elchbox”，其中于是得到单一的域“ibs-elchbox.maschinenbauer.de”。

DNS服务器的优选包含在至少一个经由至少一个下行接口发送的消息中的地址尤其作为DNS服务器选项的组成部分优选根据RFC 8106发送。

此外，根据本发明的方法的特征在于，路由器包括DNS孤岛检测模块，并且由DNS孤岛检测模块监控是否在至少一个上行接口处接收到包括至少一个域的消息、特别是路由器通告消息，该域优选作为DNS搜索列表选项的组成部分。可选地或附加地可以提出：路由器包括DNS孤岛配置模块，并且DNS孤岛配置模块在DNS孤岛运行中利用预定义的域或者在DNS正常运行中利用在至少一个上行接口处接收到的至少一个域来配置本地DNS服务器的DNS区，和/或促使发送模块发送在DNS孤岛运行中具有预定义的域或者在DNS正常运行中具有在至少一个上行接口处接收到的至少一个域并且优选具有下行接口的地址的至少一个消息。

在改进方案中，根据本发明的路由器的特征相应地在于，路由器包括DNS孤岛检测模块，并且DNS孤岛检测模块设计和/或设置用于，监控是否在至少一个上行接口处接收到包括尤其作为DNS搜索列表选项的组成部分的至少一个域的消息。可选地或附加地可以提出：根据本发明的路由器包括DNS孤岛配置模块，并且DNS孤岛配置模块设计和/或设置用于，在DNS孤岛运行中利用预定义的域或者在DNS正常运行中利用在至少一个上行接口处接收到的至少一个域来配置本地DNS服务器的DNS区，和/或促使发送模块发送在DNS孤岛运行中具有预定义的域或者在DNS正常运行中具有在至少一个上行接口处接收到的至少一个域并且优选具有下行接口的地址的至少一个消息。

在根据本发明的方法的另一个尤其优选的设计方案中还提出：监控是否在至少一个上行接口处接收到消息、特别是DHCP消息，该消息尤其用于根据RFC 3633委派至少一个IPv6前缀，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况自动地激活IPv6孤岛运行，在IPv6孤岛运行中，促使路由器的发送模块经由至少一个下行接口发送包括孤岛前缀的至少一个消息、特别是至少一个路由器通告消息，其中，对于至今没成功地委派前缀的情况，使用预定义的、尤其存储在路由器上的孤岛前缀，并且对于预先已委派的前缀可用的情况，将该仍可用的前缀作为孤岛前缀使用。

在优选的设计方案中，相应地根据本发明的路由器的特征能够在于，路由器设计和/或设置用于，监控是否在至少一个上行接口处接收到消息、特别是DHCP消息，该消息用于尤其根据RFC 3633委派至少一个IPv6前缀，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况自动地激活IPv6孤岛运行，在IPv6孤岛运行中，促使路由器的发送模块经由至少一个下行接口发送包括孤岛前缀的至少一个消息、尤其至少一个路由器通告消息，其中，对于至今没成功地委派前缀的情况，使用预定义的孤岛前缀，并且对于预先已委派的前缀可用的情况，将该仍可用的前缀作为孤岛前缀使用。

根据该特别有利的设计方案，不仅主动地监控是否从上级消息、尤其路由器通告消息中获悉DNS域，而且还监控是否接收到IPv6前缀或监控前缀委派、尤其在RFC 3633的范畴中的前缀委派成功还是失败了。根据该检查的结果，自动地激活IPv6孤岛运行。如果在至少一个上行接口一方面完全没接收到任何消息，或者如果尽管接收到消息但该消息没有成功委派IPv6前缀，则激活IPv6孤岛运行。例如，如果没有为请求分配前缀，或者对于已经获得的前缀拒绝重新请求或续订请求，会是这种情况。

该设计方案使还可以使参与者、例如自动化参与者能够使用IPv6，而不必具有IT专业知识。

在此，IPv6和DNS孤岛运行在功能上是分开的，因此根据本发明的方法例如也可以借助家庭路由器执行，家庭路由器尽管主导IPv6前缀委派，但是部分地不为下级网络提供域。例如，然后可以经由根据本发明的路由器连接这种家庭路由器。如果IPv6前缀被成功委派，则根据本发明的路由器将以IPv6正常运行工作。同时，如果未提供域，则路由器以DNS孤岛运行工作。

在改进方案中，根据本发明的路由器、尤其根据本发明的路由器的DHCPv6客户端可以设计和/或设置用于，在相应预设的持续时间期间存储接收到的前缀，并且然后将其删除。通常，将一个前缀或(在将多于一个前缀委派给路由器的情况下)将多个前缀在预设的时间片期间存储在路由器中，尤其存储在路由器的DHCPv6客户端中和/或由其存储。该时间片适当地对应于属于一个或多个前缀的生存时间，生存时间随一个或多个前缀传输给路由器。在一个或多个当前存储的前缀“到期”之前，可以请求至少一个新的前缀。然而，这不必总是必要的，而也会发生的是(当前)在路由器中没有前缀可用。也在例如第一次投入运行时接收一个或多个第一前缀之前，在路由器中(还)没有可用的前缀。

所谓“前缀委派(Prefix Delegation)”的原理从RFC 3316中已知。根据该原理，等级上的上级路由器(所谓的“委派路由器”)将一个或多个子网自动分配给等级上的下级路由器(所谓的“请求路由器”)。

在RFC 3633(https://tools.ietf.org/html/rfc3633)中还描述了一种用于基于DHCPv6委派IPv6前缀的方法。在此，IPv6前缀根据通过进行委派的路由器的请求来释放以通过进行请求的路由器散布，其中，进行委派的路由器为DHCP服务器或起DHCP服务器的作用，其中，进行请求的路由器包括DHCP客户端或形成DHCP客户端或起DHCP客户端的作用。在根据本发明的方法或根据本发明的路由器的范围中，优选地接收一个或多个前缀，前缀根据该方法根据RFC 3633基于DHCPv6来委派。

根据本发明的路由器优选具有至少一个DHCPv6客户端。

对于在IPv6孤岛运行中使用的孤岛前缀，尤其提供两种可行性。对于至今为止(尤其自重新启动起)无法成功租用DHCPv6前缀(例如在重新启动时)，则可以将预定义的、尤其存储在路由器中的替换前缀作为孤岛前缀使用。对于前缀而言，纯示例性地列举fdaa:dead:beef:cafe::/64。相反，如果存在DHCPv6前缀，则可以继续使用DHCPv6前缀(尤其即使DHCPv6前缀已经到期或者没有成功重新启动/延期也如此)，尤其以便实现稳定的网络运行。

根据本发明的方法的另一个优选的实施方式的特征在于，对于尤其在IPv6孤岛运行中在至少一个上行接口处接收到消息、尤其DHCP消息的情况，其中借助该消息优选根据RFC 3633委派至少一个IPv6前缀，自动转换到IPv6正常运行中，在IPv6正常运行中，促使路由器发送模块经由至少一个下行接口发送包括源于在至少一个上行接口处接收到的消息的至少一个IPv6前缀的至少一个消息。

相应地在改进方案中，根据本发明的路由器设计和/或设置用于，对于尤其在IPv6孤岛运行中在至少一个上行接口处接收到消息、尤其DHCP消息的情况，借助该消息优选根据RFC 3633委派IPv6前缀，自动地转换到IPv6正常运行中，在IPv6正常运行中，促使路由器的发送模块经由至少一个下行接口发送包括源于在至少一个上行接口处接收到的消息中的至少一个IPv6前缀的至少一个消息。

优选将孤岛前缀以前缀信息、尤其根据RFC 4861的前缀信息的形式在至少一个消息中连同至少一个SLAAC标志一起发送(特别地A＝1)。

相应地，在改进方案中，根据本发明的路由器设计和/或设置用于，将孤岛前缀以尤其根据RFC 4861的孤岛信息选项的形式在至少一个消息中优选连同至少一个SLAAC标志一起发送。

尤其优选地，将前缀在消息中连同SLAAC标志“A”(地址自动配置)和“L”(在线)一起发送。

应当注意的是：在DNS孤岛运行或DNS正常运行中经由至少一个下行接口发送的并且包括域且优选包括DNS服务器的至少一个消息、特别是路由器通告消息以及在IPv6孤岛或IPv6正常运行中经由至少一个下行接口发送的并且包括前缀的至少一个消息、特别是路由器通告消息优选是相同的至少一个消息。这表示：(孤岛或者经由至少一个上行接口接收到的)域和(孤岛或经由至少一个上行接口接收到的)前缀可以分别共同地在消息、尤其路由器通告消息中发布给一个或多个下级网络。

此外可以提出：周期性地和/或根据请求经由至少一个下行接口发送包括(孤岛)域和尤其前缀的消息、特别是路由器通告消息。

根据另一个实施方式提出：路由器包括IPv6孤岛检测模块，并且由IPv6孤岛检测模块监控是否在至少一个上行接口处接收到用于委派至少一个IPv6前缀的消息，和/或路由器包括IPv6孤岛配置模块，并且IPv6孤岛配置模块促使发送模块在IPv6孤岛运行中发送至少一个包括孤岛前缀的消息，并且尤其在IPv6正常运行中发送包括源于在至少一个上行接口处接收到的消息的IPv6前缀的至少一个消息。

相应地，根据本发明的路由器的特征能够在于，路由器包括IPv6孤岛检测模块，并且IPv6孤岛检测模块设计和/或设置用于，监控是否在至少一个上行接口处接收到用于委派至少一个IPv6前缀的消息，和/或路由器包括IPv6孤岛配置模块，并且IPv6孤岛配置模块设计和/或设置用于，在IPv6孤岛运行中促使发送模块发送至少一个包括孤岛前缀的消息并且尤其在IPv6正常运行中发送包括源于在至少一个上行接口处接收到的消息中的IPv6前缀的至少一个消息。

IPv6孤岛配置模块尤其设计和/或设置用于，以对转换到孤岛运行中做出反应的方式配置用于下行网络的前缀。

DNS孤岛检测模块和/或DNS孤岛配置模块和/或IPv6孤岛检测模块和/或IPv6孤岛配置模块可以分别以(纯)软件的方式实施，例如通过程序提供，在路由器的普通的总归存在的硬件上运行，或以(纯)硬件的方式实施，或者也通过软件和尤其专门为相应的一个或多个模块所设的硬件构成的组合提供，或包括这种组合。

发送模块尤其设计和/或设置用于正确地处理路由器通告协议。发送模块可以包括硬件和软件的组合，或者也能以纯软件或纯硬件的方式实施。发送模块例如可以包括路由器通告守护进程(RAD或radvd)，或者由这种路由器通告守护进程(Daemon)提供，必要时与适当的硬件相结合。

发送模块优选地在孤岛运行中由DNS孤岛配置模块和/或IPv6孤岛配置模块自动配置，以发送具有孤岛域或优选具有下行接口的地址和/或孤岛前缀的至少一个消息、特别是路由器通告消息。

例如，可以经由合适的软件、例如路由器通告守护进程进行发送模块的优选自动配置。作为示例，列举路由器通告守护进程“radvd”或“RAD”(特别是Linux)和“rtadvd”(特别是OpenBSD)。尤其路由器通告守护进程可以经由配置文件指示应当将何种信息作为路由器通告消息的一部分发出。

例如，尤其可以由DNS孤岛配置模块和/或IPv6孤岛配置模块创建具有至少一个孤岛域或从上级路由器接收到的域和/或孤岛前缀或成功委派的前缀的配置文件，因为还可行的是：借助至少一个模板文件(Template)工作。然后，例如可以在模板文件中用相应的域或相应的前缀来填充占位符。DNS和/或IPv6孤岛配置模块也可以固定地编入模板文件/模板。

可以将配置文件存储在尤其至少一个下级路由器上的已知的/可约定的位置处。配置文件尤其可以由DNS孤岛配置模块和/或IPv6孤岛配置模块创建或(用新的内容)重写。然后，优选地促使发送模块、特别是路由器通告守护进程(重新)读取新创建或修改的配置文件。例如，这通过停止和重新启动尤其守护进程实现。跟在接收新的/修改的配置文件之后，可以根据新的/修改的配置文件发送路由器通告消息。

DNS孤岛检测模块和/或DNS孤岛配置模块和/或IPv6孤岛检测模块和/或IPv6孤岛配置模块可以分别以(纯)软件实施，例如通过程序提供，在路由器的普通的总归存在的硬件上运行，或以(纯)硬件实施，或者也通过软件和尤其专门为相应的一个模块或多个模块所设的硬件构成的组合提供，或包括该组合。

本发明的另一个主题是用于自动地配置网络的参与者的地址的方法，其中，至少一个网络参与者从上级路由器接收至少一个消息、特别是路由器通告消息，上级路由器配置或已配置用于执行根据前述设计方案中任一项所述的方法，并且至少一个参与者利用从路由器接收到的消息分配名称、特别是完全合格的域名，并且优选分配全局IPV6地址。

工业网络的网络参与者例如能够以自动化设备的形式存在。

至少一个网络参与者特别是在技术上不针对DHCP配置的网络参与者。

另外，本发明涉及一种计算机程序，计算机程序包括用于执行根据本发明的用于自动配置路由器的方法、或根据本发明的用于自动配置尤其工业网络的参与者的地址的方法的程序代码构件。

最后，本发明的主题是一种计算机可读介质，其包括指令，当指令在至少一台计算机上执行时，该指令使至少一台计算机实施根据本发明的用于自动配置路由器的方法、或根据本发明的用于自动配置尤其工业网络的参与者的地址的方法的步骤。

计算机可读介质例如可以是CD-ROM或DVD或USB或闪存。应当注意：应将计算机可读介质不仅理解为实体介质，其还可以例如以数据流和/或代表数据流的信号的形式存在。

附图说明

本发明的其他特征和优点根据以下结合附图对根据本发明的实施方式的描述变得明白易懂。其中示出，

图1示出孤岛运行中的自动化网络的纯示意图；

图2示出图1中的网络的纯示意图，根据本发明的路由器的实施例处于该网络的上级；并且

图3示出图2中的路由器的纯示意性放大图。

具体实施方式

图1以纯示意图示出尤其对于机器工程师重要的调试情况。

在此，机器4的多个自动化部件经由网络5彼此联网。在所示的实施例中，自动化部件具体地通过由可编程逻辑控制器(以下简称为SPS)和两个IO设备形成。

此外，工程工具也连接于机器网络5。

不存在与其他网络的连接，并且尤其没有任何“基础架构”，例如路由器或名称服务器。因此，机器网络5形成孤岛网络。

IPv6的分散的自动配置机制SLAAC(“无状态地址自动配置”，参见RFC 4862)允许：网络的各个参与者可以自主地提供其自身单一的IPv6地址。因此简化了机器的网络配置，因为对于工程师无需正确的地址配置。

当前，参与者1、2、3、6在其经由SLAAC激活后分别自主地提供其自身单一的IPv6地址。由于自动配置，所有参与者1、2、3、6都具有IPv6地址。但是，在没有缺失的基础架构的情况下，尤其在没有IPv6路由器的情况下，IPv6地址是所谓的本地链接地址(LLA)，如其例如在RFC 7404中处理的那样。

如果在图1中仅示意性地由设有附图标记7的框元件表示的机器工程师想要例如经由网络浏览器或OPC UA客户端8访问自动化部件中的一个或多个、例如包含网络服务器9的IO设备，则产生问题。

相对于全局IPv6地址(全局单播地址(GUA)和唯一本地地址(ULA)，参见RFC4193)，并且也相对于IPv4地址，由于自动配置，仅部件的本地链接地址(LLA)在处理中和在编程接口处在如下方面有区别：即对于LLA强制性需要表示相应的IPv6接口的另外的参数，应当在IPv6接口处使用IPv6 LLA(参见RFC 4291和RFC 3493)。尤其在网络浏览器和大量第三方库中完全缺少LLA支持。

该问题如下地解决，即将根据本发明的路由器10的实施例连接于孤岛网络5，路由器形成孤岛网络的上级路由器10(参见图2)。应当注意，在图2中从上方出发的虚线应表明：上行网络能与路由器10叠加。

路由器10设置和设计用于识别孤岛运行并在这种孤岛运行中进行自动配置，这将在下面更详细地深入讨论。

路由器10具体地包括上行接口11和下行接口12。路由器可以经由上行接口11与上级网络或路由器连接，并且路由器10经由下行接口12与孤岛网络5连接。应当注意：在孤岛运行中，不存在经由上行接口11与上级网络或路由器的连接。

路由器10包括发送模块13、DNS服务器14和DHCPv6客户端15。

发送模块13设置和设计用于正确地处理路由器通告协议，并且当前通过路由器通告守护进程、具体地radvd形成。部件还具有常规的以前已知的路由器。

在此，DNS服务器14以已知的方式为路由器10下级的网络提供名称服务。在此，将名称服务以已知的方式理解为如下服务，该服务分配(数字)IP地址、例如IPv4或IPv6 IP地址、设备、计算机、服务等的名称、尤其域名。域名系统(DNS)是如下服务，该服务的主任务通常在于答复名称解析请求，即将名称转译为地址，尤其是在基于IP的网络中进行。属于DNS的标准尤其是RFC 1034和RFC1035。提供名称服务的服务器也称为名称服务的服务器(Nameserver)，在DNS的情况下也称为DNS服务器。

DHCPv6客户端15以本身已知的方式用于从DHCPv6服务器获得IPv6配置信息。

除常规构件之外，路由器10还包括IPv6孤岛检测模块16、IPv6孤岛配置模块17、DNS孤岛检测模块18和DNS孤岛检测模块19。

路由器10、具体地其IPv6孤岛检测模块16设置和设计用于，监控或识别是否在上行接口11处接收到DHCP消息，借助该DHCP消息根据RFC3633委派至少一个IPv6前缀，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况(可能甚至没有输入消息)，自动地激活IPv6孤岛运行，并且向IPv6孤岛配置模块17以信号告知IPv6孤岛运行。

IPv6孤岛配置模块17设置和设计用于，在IPv6孤岛运行中自动配置发送模块13，并促使其经由下行接口12发送具有孤岛前缀的路由器通告消息，其中对于到目前为止没有成功委派前缀的情况，使用预配置的、存储在路由器10上的孤岛前缀，并且对于预先已委派的、必要时已经到期的前缀可用的情况，还可用的这种前缀作为孤岛前缀使用。

在首次调试的当前情况和缺乏基础架构的情况下，完全没有DHCP消息到达路由器10的上行接口11处，并且也不存在委派的IPv6前缀，尤其在DHCPv6客户端中仍然没有存储IPv6前缀。因此，在预设的时间段到期之后，在上行接口11处没接收到DHCP消息的情况下，使用预配置的孤岛前缀。

可以经由配置文件以本身已知的方式指示路由器通告守护进程，即应将何种信息作为路由器通告消息的一部分发送。

当前，进行radvd的相应的配置，其中由IPv6孤岛配置模块17编制配置文件或修改现有的配置文件。促使发送模块13接收由IPv6孤岛配置模块17创建或修改的配置。这可以通过促使发送模块13通过读取配置文件接收新的配置来进行。为此，例如可以停止或重新启动发送模块13。

此外，路由器10设置和设计用于，对于经由上行接口11获悉IPv6前缀的情况，自动地将IPv6前缀转发到下级网络5中。因此，路由器自动地识别IPv6正常运行，并且随后负责相应的配置。

具体地，路由器10设置和设计用于，对于路由器在IPv6孤岛运行中在上行接口11处接收到DHCP消息的情况，自动地转换到IPv6正常运行中，借助于DHCP消息的至少一个IPv6前缀根据RFC 3633成功地委派，其中在IPv6正常运行中，促使路由器10的发送模块13经由下行接口12发送包括源于在上行接口11处接收到的消息的至少一个IPv6前缀的至少一个消息。因此，在IPv6正常运行中，自动地将从上级的消息中获悉的IPV6前缀转发给下级的孤岛网络5，并在其中公布。

在此，IPv6正常运行或转换到IPv6正常运行经由相应设置和设计的IPv6孤岛检测模块16来识别。IPv6孤岛检测模块16向IPv6孤岛配置模块17信号告知IPv6正常运行，并且IPv6孤岛配置模块17用于发送模块13的上述自动配置。

在此，孤岛前缀或IPv6正常运行中经由上行接口11获悉的前缀以前缀信息选项的形式(参见RFC 4861)连同SLAAC标志“A”(地址自动配置)和“L”(在线)发送到经由下行接口12发送的路由器通告消息中。

在图3中，前缀和A/L标志仅示意性地表示为框元件20。

将上行接口11与IPv6孤岛检测模块16连接的箭头、将IPv6孤岛检测模块16与IPv6孤岛配置模块17连接的箭头、将发送模块13与IPv6孤岛配置模块17连接的箭头和将发送模块13与下行接口12连接的箭头说明了流程。

路由器10还设置和设计用于，监控其是否在上行接口11处接收到用于公告作为DNS搜索列表选项21的组成部分的至少一个域的消息、具体而言的路由器通告消息或DHCP消息，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况，自动地激活DNS孤岛运行，在DNS孤岛运行中，利用预配置的、存储在路由器上的孤岛域来配置本地DNS服务器14的DNS区22，并且促使发送模块13经由下行接口12发送至少一个路由器通告消息，路由器通告消息包括作为DNS搜索列表选项21的组成部分的预配置的孤岛域和下行接口12的地址23。

此外，对于在DNS孤岛运行中在上行接口11处接收到用于公告作为DNS搜索列表选项的组成部分的至少一个域的消息的情况，路由器10设置和设计用于，自动地转换到DNS正常运行中，在DNS正常运行中，利用源于在上行接口11处接收到的消息的至少一个域来配置本地DNS服务器14的DNS区22，并且促使发送模块13经由下行接口12发送包括源于在上行接口11处接收到的消息的、作为DNS搜索列表选项21的组成部分的至少一个域和下行接口12的地址的至少一个消息。

在此，分别相应地设置和设计的DNS孤岛检测模块18和DNS孤岛配置模块19承担这些功能。具体地，DNS孤岛检测模块18监控相应的路由器通告消息是否到达上行接口11，并且激活DNS孤岛运行并将其向DNS孤岛配置模块19以信号方式报告，DNS孤岛配置模块然后相应地配置DNS服务器14和发送模块13。对于发送模块13的配置，参考上述实施方案结合通过IPv6孤岛配置模块17对发送模块进行的配置。

因此，在孤岛运行之外，预配置的DNS域不用作DNS区22，进而也不用作DNS搜索列表21，而是作为从上级路由器通告消息中获悉的DNS域。

在下文中，纯示例地列举用于发送模块13、具体地用于路由器通告守护进程的可行的配置文件的两个片段，即一个针对IPv6和DNS孤岛运行处于活跃状态的情况(下文中称作为孤岛运行)，即当在上行接口11处都没有获悉IPv6前缀和域时的情况，以及一个针对IPv6和DNS正常运行处于活跃状态的情况，因此从上行路由器通告消息中获悉该信息(也称作为基础架构运行)：

孤岛运行

#radvd.conf

#孤岛运行

下行接口{

#孤岛前缀

前缀2001:db8:4711:4711::/64{...}；

#孤岛DNS服务器地址＝下行接口的IP地址

RDNSS 2001:db8:4711:4711::1{...}；

#孤岛DNS搜索列表/后缀

DNSSL孤岛.本地{...}；

}；

基础架构运行

#radvd.conf

#基础架构运行

下行接口{

#通过前缀委派获悉且由DHCPv6客户端指派

#给“下行”接口的前缀

前缀2001:db8:0:1::/64{...}；

#孤岛DNS服务器地址＝下行接口的IP地址

RDNSS 2001:db8:0:1::1{...}；

#孤岛DNS搜索列表/后缀

DNSSL cell42.plant2.regiowest.company.com{...}；

}；

该示例性的配置文件能分别借助IPv6孤岛配置模块17和DNS孤岛配置模块19尤其分别通过添加前缀和DNS搜索列表来创建或相应适配。

如上所述，能够以本身已知的方式例如通过重新启动路由器通告守护进程来引起配置文件的读取。

能看出，对于前缀和域，不经由下行接口12发送单独的路由器通告消息，而是所发送的路由器通告消息分别包括前缀和域(孤岛前缀或孤岛域或在上行接口11处接收到的前缀或在上行接口11处接收到的域)。

根据期望，还可以使用在西门子公司在EP 3 091 714 A1中公开的机制，其中由设施场景、尤其获悉的域和分配给路由器的名称形成单一的域。对于所获悉的域列举“Maschinenbauer.de”，并且对于路由器的名称列举“ibs-elchbox”，其中因此得到单一的域“ibs-elchbox.maschinenbauer.de”。

网络参与者1、2、3、6接收路由器通告消息，路由器10经由下行接口12发送路由器通告消息，并且网络参与者可以利用接收到的消息提供完全合格的域名(FQDN，尤其在RFC7719范畴中的FQDN)并且分配或提供全局的IPv6地址。在此，可以利用IPv6前缀和FQDN在考虑DNS查询列表21的情况下分配全局IPv6地址。由于公布DNS服务器14的地址，所以参与者1、2、3、6可以在DNS服务器14中注册。

因为路由器通告消息在IPv6孤岛运行和IPv6正常运行中以及在DNS孤岛运行和DNS正常运行中均经由下行接口12发送，并且路由器通告消息在所有运行模式中都包括IPv6前缀、A/L标志、DNS服务器14的IPv6地址和DNS搜索列表，所以网络5中的网络参与者1、2、3、6可以随时提供FQDN和全局IPv6地址并注册，这也适用于网络5处于孤岛运行、即形成孤岛网络的情况。如果参与者1、2、3、6在技术上不针对DHCP配置，如其在工业环境、尤其自动化技术中通常是这种情况，则这对于这些参与者1、2、3、6也是可行的。

可以随时容易地由标准应用程序、例如网络浏览器或OPC UA客户端8经由IPv6对参与者1、2、3、6进行访问。

由于在孤岛运行和正常运行之间自动地转换，所以网络5也可以暂时无问题地与网络基础架构分开，并且随后再次连接。

由于在所有运行模式下都全自动地进行配置，所以在此不需要参与者的开销和IT专业知识。

尽管在细节方面通过优选的实施例详细地阐述和说明了本发明，然而本发明不由公开的实例限制，并且能够由本领域技术人员从其中推导出其他的变化方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种用于在网络(5)中自动配置路由器(10)的方法，其中，所述路由器(10)具有至少一个上行接口(11)和至少一个下行接口(12)，所述上行接口与或能与上级子网或上级路由器连接，所述下行接口与或能与下级子网(5)连接，

其特征在于，监控所述路由器(10)是否在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于公告至少一个域的消息，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况则自动地激活DNS孤岛运行，在所述DNS孤岛运行中，利用预定义的孤岛域来配置所述路由器(10)的本地DNS服务器(14)的DNS区(22)，并且促使所述路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个所述下行接口(12)发送包括预先配置的所述孤岛域的至少一个消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于公告至少一个域的消息的情况，自动地转换到DNS正常运行中，在所述DNS正常运行中，利用源于在所述上行接口(11)处接收到的该消息的至少一个域来配置所述路由器(10)的所述本地DNS服务器(14)的所述DNS区(22)，并且促使所述路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个所述下行接口(12)发送包括源于在至少一个所述上行接口(11)处接收到的消息的至少一个域的至少一个消息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述路由器(10)包括DNS孤岛检测模块(18)，并且由所述DNS孤岛检测模块(18)监控是否在至少一个所述上行接口(11)处接收到包括至少一个域的消息，和/或所述路由器(10)包括DNS孤岛配置模块(19)，并且所述DNS孤岛配置模块(19)在所述DNS孤岛运行中利用预定义的域或者在所述DNS正常运行中利用在至少一个所述上行接口(11)处接收到的至少一个域来配置所述本地DNS服务器(14)的所述DNS区(22)，和/或促使所述发送模块(13)发送在所述DNS孤岛运行中具有预定义的域或者在所述DNS正常运行中具有在至少一个所述上行接口(11)处接收到的至少一个域的至少一个消息。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，监控是否在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于委派至少一个IPv6前缀的消息，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况则自动地激活IPv6孤岛运行，在所述IPv6孤岛运行中，促使所述路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个下行接口(12)发送包括孤岛前缀的至少一个消息，其中，对于至今没成功地委派前缀的情况则使用预定义的孤岛前缀，并且对于能使用预先已委派的前缀的情况将还能使用的该预先已委派的前缀作为孤岛前缀使用。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以至少一个消息中的前缀信息选项的形式发送所述孤岛前缀。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对于在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于委派至少一个IPv6前缀的消息的情况，自动地激活IPv6正常运行，在所述IPv6正常运行中，促使所述路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个下行接口(12)发送包括源于在至少一个所述上行接口(11)处接收到的消息的至少一个IPv6前缀的至少一个消息。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述路由器(10)包括IPv6孤岛检测模块(16)，并且由所述IPv6孤岛检测模块(16)监控是否在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于委派至少一个IPv6前缀的消息，和/或所述路由器包括IPv6孤岛配置模块(17)，并且所述IPv6孤岛配置模块(17)促使所述发送模块(13)在所述IPv6孤岛运行中发送包括孤岛前缀的至少一个消息。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述路由器(10)的所述发送模块(13)包括路由器通告守护进程或由路由器通告守护进程提供。

9.一种用于自动地配置网络(5)的参与者(1、2、3、6)的地址的方法，其中，至少一个网络参与者(1、2、3、6)从上级路由器(10)接收至少一个消息，所述上级路由器配置或已配置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法，并且至少一个所述参与者(1、2、3、6)利用从所述路由器(10)接收到的消息来为自己分配名称。

10.一种路由器(10)，具有至少一个上行接口(11)和至少一个下行接口(12)，其中，所述路由器(10)设计和/或设置用于，监控所述路由器是否在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于公告至少一个域的消息，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况则自动地激活DNS孤岛运行，在所述DNS孤岛运行中，利用预定义的孤岛域来配置所述路由器(10)的本地DNS服务器(14)的DNS区(22)，并且促使所述路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个下行接口(12)发送包括预先配置的所述孤岛域的至少一个消息。

11.根据权利要求10所述的路由器，其特征在于，所述路由器(10)设计和/或设置用于，对于在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于公告至少一个域的消息的情况，自动地转换到DNS正常运行，在所述DNS正常运行中，利用源于在至少一个所述上行接口(11)处接收到的该消息的至少一个域来配置所述本地DNS服务器(14)的所述DNS区(22)，并且促使所述路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个下行接口(12)发送包括源于在至少一个所述上行接口(11)处接收到的消息的至少一个域的至少一个消息。

12.根据权利要求11所述的路由器，其特征在于，所述路由器包括DNS孤岛检测模块(18)，并且所述DNS孤岛检测模块(18)设计和/或设置用于，监控是否在至少一个所述上行接口(11)处接收到包括至少一个域的消息，和/或所述路由器(10)包括DNS孤岛配置模块(19)，并且所述DNS孤岛配置模块(19)设计和/或设置用于，在所述DNS孤岛运行中利用预定义的域或者在所述DNS正常运行中利用在至少一个所述上行接口(11)处接收到的至少一个域来配置所述本地DNS服务器(14)的所述DNS区(22)，和/或促使所述发送模块(13)发送在所述DNS孤岛运行中具有预定义的域或者在所述DNS正常运行中具有在至少一个所述上行接口处接收到的至少一个域的至少一个消息。

13.根据权利要求10或11所述的路由器，其特征在于，所述路由器(10)设计和/或设置用于，监控是否在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于委派至少一个IPv6前缀的消息，并且对于在预设的时间段期间没接收到该消息的情况则自动地激活IPv6孤岛运行，在所述IPv6孤岛运行中，促使所述路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个下行接口(12)发送包括孤岛前缀的至少一个消息，其中，对于至今没成功地委派前缀的情况则使用预定义的孤岛前缀，并且对于能使用预先已委派的前缀的情况将还能使用的该预先已委派的前缀作为孤岛前缀使用。

14.根据权利要求13所述的路由器，其特征在于，所述路由器(10)设计和/或设置用于，对于在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于委派至少一个IPv6前缀的消息的情况，自动地转换到IPv6正常运行中，在所述IPv6正常运行中，促使所述路由器(10)的发送模块(13)经由至少一个下行接口(12)发送包括源于在至少一个所述上行接口(11)处接收到的消息的至少一个IPv6前缀的至少一个消息。

15.根据权利要求13所述的路由器，其特征在于，所述路由器(10)设计和/或设置用于，以至少一个消息中的前缀信息选项的形式发送所述孤岛前缀。

16.根据权利要求13所述的路由器，其特征在于，所述路由器(10)包括IPv6孤岛检测模块(16)，并且所述IPv6孤岛检测模块(16)设计和/或设置用于，监控是否在至少一个所述上行接口(11)处接收到用于委派至少一个IPv6前缀的消息，和/或所述路由器包括IPv6孤岛配置模块(17)，并且所述IPv6孤岛配置模块(17)设计和/或设置用于，在所述IPv6孤岛运行中促使所述发送模块(13)在所述IPv6孤岛运行中发送包括孤岛前缀的至少一个消息。

17.根据权利要求10或11所述的路由器，其特征在于，所述路由器(10)的所述发送模块(13)包括路由器通告守护进程或由路由器通告守护进程提供。

18.一种计算机可读介质，包括指令，当所述指令在至少一台计算机上执行时，所述指令使所述至少一台计算机实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。

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