CN112840601A - 用于配置的方法、提供拓扑信息的方法、应用、装置、计算机程序和计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于配置待命名的装置(2)的方法，该装置尤其在工业网络中，优选在工业自动化设备中，其中，a)待命名的装置(2)从邻居装置(1、3)接收邻居名称消息(8)，b)待命名的装置(2)的自我命名模块(7)基于邻居名称消息(8)创建拓扑邻居域名，c)自我命名模块(7)优选在DNS查询(10)的范畴中将拓扑邻居域名传输至名称业务服务器、特别是DNS服务器(9)，d)自我命名模块(7)尤其在另外的DNS查询的范畴中从名称业务服务器(9)获得回复消息(11)，其包括待命名的装置(2)的至少一个属于拓扑邻居域名的装置名称，并且e)将来自回复消息(11)的至少一个装置名称分配给待命名的装置(2)，其尤其由自我命名模块(7)在待命名的装置(2)上存储为装置名称。本发明还涉及用于提供拓扑信息的方法、名称业务服务器(9)的应用、装置(1、2、3)、计算机程序和计算机可读介质。

Description

用于配置的方法、提供拓扑信息的方法、应用、装置、计算机程 序和计算机可读介质

技术领域

本发明涉及一种用于配置待命名的装置的方法，该装置尤其在工业网络中，优选在工业自动化设备中。本发明还涉及用于提供拓扑信息的方法、名称业务服务器的应用、装置、计算机程序和计算机可读介质。

背景技术

在网络、特别是工业网络的领域中，网络参与者的名称在识别装置以及识别功能和类似的方面占据越来越重要的地位。参考申请人的用于自动化的工业以太网标准(PRFINET)从开始就使用这种名称，其特别用于主要识别IO(输入输出)装置(IO-Devices)而不识别例如IP地址。

尤其在更换代表网络参与者的装置的情况下，当使用名称代替IP地址进行识别时，特别重要的是使还是空的更换装置尽快获得其正确的单一名称。特别地，该过程在PROFINET环境中也被称为“命名”。因此，在更换装置的情况下希望或要求快速的“再命名”。

“命名”装置在所谓的“拓扑的”命名中存在的可行方案原则上基于装置的网络连接进行区分。

申请人已知在PROFINET中采用拓扑的命名的(几乎)集中的方式。

在此，在利用工程化工具规划自动化应用期间也检测自动化装置的网络连接。规划工具从装置与装置名称关联的连接中计算所谓的代称的列表。在此，确定的装置具有最多与以太网端口一样多的代称。代称由端口名称组成，在其上附加邻居的装置名称。对于具有端口名称“port001”的端口和装置名称“io-2.hall1.acme.com”来说，例如随后获得“port001”加“io-2.hall1.acme.com”作为用于在端口“port001”上连接的装置“io-2.hall1.acme.com”的代称。

各个设备只要将其引入到网络中，就经由特别在IEEE 802.1AB中限定的链路层发现协议(LLDP)获知其邻居的名称。根据前述“端口名称加邻居装置名称”的规则，每个还未命名的装置能够随后计算其代称。在此，各个装置不知道代称列表。该列表仅对计算该列表的中央规划工具是已知的。

规划工具必须将代称列表加载到PROFINET的IO控制器(IOC)中。在加载的列表的基础上，IO控制器随后不断尝试找出根据其代称仍未命名的装置。如果找到根据其代称仍未命名的一个或多个装置，装置就以之前在规划工具中分配了相应代称的名称命名。此外，在IPv4的环境下常常还分配几个IPv4参数、例如IPv4地址、网络掩码、默认网关和类似物。

在PROFINET中设置的拓扑的命名总是需要(类似)中央IO控制器，其发现未命名的装置并且随后对其命名。

在一般的IT领域、特别是办公室环境中，常常采用动态主机配置协议(DHCP)(见互联网工程工作小组(IETF)的请求意见(RFC)2131“动态主机配置协议”以及请求意见(RFC)3315“用于IPv6的动态主机配置协议(DGCPv6)”)。其同样能够实现为装置分配“主机名称”(装置名称)。

然而在此被视为部分缺点的是，DHCP使用装置的硬件网络地址(MAC)作为单一秘钥。如果更换装置，MAC地址也改变，则自动命名就会引起巨大的管理开销。出于该原因，DHCP根据申请人的认知状态通常采用在其系统生成的情况下已经具有单一名称的装置。

发明内容

本发明的目的在于，给出一种用于具有装置名称的网络装置的自动自我命名的可行方案，其是可靠的并且同时能够以小的开销实施。

该目的通过一种用于配置待命名的装置的方法实现，该装置尤其用在工业网络中，优选用在工业自动化设备中，其中，

a)待命名的装置从邻居装置接收邻居名称消息，邻居名称消息包括邻居装置的至少一个装置名称并且可选地包括邻居装置的端口的名称，经由该端口将邻居名称消息发送或已发送至待命名的装置，

b)待命名的装置的自我命名模块基于邻居名称消息创建拓扑邻居域名，拓扑邻居域名至少包括已接收的邻居装置名称和可选地接收的邻居端口名称、和/或待命名的装置的端口的名称、以及尤其由自我命名模块已知的预设的附加名称部分，待命名的装置经由该端口接收了邻居名称消息，

c)自我命名模块优选在DNS查询的范畴中将拓扑邻居域名传输至名称业务服务器、特别是DNS服务器，

d)自我命名模块尤其在另外的DNS查询的范畴中从名称业务服务器获得回复消息，回复消息包括待命名的装置的至少一个属于拓扑邻居域名的装置名称，并且

e)将来自回复消息的至少一个装置名称分配给待命名的装置，该装置名称尤其由自我命名模块在待命名的装置上存储为装置名称。

该目的还通过一种设计和设置用于执行根据本发明的方法的装置实现，其特别是自动化装置。

在此优选提出，装置具有至少一个端口，该装置经由该端口能连接或连接代表邻居装置的另外的装置的端口，并且该装置具有自我命名模块，自我命名模块设计和/或设置用于，

a)在由邻居装置发送至装置的邻居名称消息的基础上创建拓扑邻居域名，邻居名称消息包括邻居装置的至少一个装置名称并且可选地包括邻居装置的端口的名称，经由该端口将邻居名称消息发送或已发送至装置，拓扑邻居域名至少包括已接收的邻居装置名称和可选地接收的邻居端口名称、和/或装置的端口的名称、以及尤其由自我命名模块已知的预设的附加名称部分，装置经由该端口接收了邻居名称消息，

b)优选在DNS查询的范畴中将拓扑邻居域名传输至名称业务服务器、特别是DNS服务器，

c)尤其在另外的DNS查询的范畴中从名称业务服务器获得回复消息，回复消息包括装置的至少一个属于拓扑邻居域名的装置名称，并且

d)将来自回复消息的至少一个装置名称分配给装置，该装置名称尤其在装置上被存储为装置名称。

因此，本发明使用用于名称业务的服务器、特别是域名系统(DNS)服务器，以用于为分布的、独立的拓扑的装置命名提供拓扑信息。

命名在此被特别理解为装置名称、特别是主机名称到装置的分配、和/或来自装置的装置名称、特别是主机名称的接收、和/或装置名称、特别是主机名称到装置上的存储。

优选地，待命名的装置被理解为(还)要被给定装置名称的装置，尤其因为其还没获得装置名称或者还没被设置装置名称。能够通过存储在装置上的还是空的名称文件或者存储在装置上的还是空的名称字符串来标记待命名的装置。在没有名称的状态中，装置在其第一次在网络中运行之前例如处于出货状态中。

优选地，在执行根据本发明的用于该命名的情况下分配给装置并且尤其在其上存储的装置名称或者主机名称优选是(全局)单一名称，特别是完全限定域名，特别是优选在RFC7719(互联网工程工作小组(IETF)请求意见：7719，https://tools.ietf.org/html/rfc7719)方面的完全限定域名。

如果名称业务服务器或者域名系统使得由具体的网络连接造成的邻居关系、即拓扑信息已知或者为名称业务服务器或在域名系统中提供该信息，则还未命名的装置能够非常容易地例如经由DNS查询访问该信息。

如果可以访问网络的拓扑信息，则实现的是，还未命名的装置、例如只要其与网络连接就从唯一的已知其装置名称的邻居装置得知装置名称和邻居装置的未命名的装置与邻居装置连接所经由的端口的名称。在识别邻居装置名称和邻居端口名称以及邻居关系的情况下能够随后以简单的方式由装置得出自己的装置名称。

本发明建立在已经在PROFINET的范畴中采用的、拓扑的命名的集中的方式的基础之上，然而其中，正好不必访问中央的PROFINET的IO控制器以获得需要的邻居信息，而是访问名称业务服务器。因此能够放弃中央控制器。

名称业务被理解为如下业务，其(数字的)IP地址、例如IPv4或IPv6的IP地址关联装置、计算器、业务等的名称、特别是域名。域名系统(DNS)是这种业务，其主要任务通常在于回答关于名称解析、即将名称转为特别是基于IP的网络的地址的请求。特别地，属于DNS的标准是RFC1034和RFC1035。提供名称业务的服务器也被称为名称业务服务器(英文：Nameserver)，在DNS的情况下也被称为DNS服务器。根据本发明用于获得用于自我命名的拓扑信息的名称业务服务器能够是本地的名称业务服务器。不重要的是DNS服务器的服务“从哪来”，其可以来自各处，只要存在到该或这些引用的DNS服务器的IP可到达性(IP连通性)就行。“本地”例如能够位于相同的子网中又或者例如企业的云中的任意处。该自由度或者独立性是DNS的重要特性。

根据本发明的方式还能在独立于PROFINET的环境中实现装置的自动自我命名的实施。在此，解决方案是分布式的。每个装置能够独立地自我命名，只要经由标准机构存在特别是IP或DNS连通性就行。在此，实施方式的是特别的。拓扑信息能够不仅如迄今为止在规划工具中事先检测的那样，还以简单的标准工具、例如也在测试结构中检测、“封锁”并且在名称服务、特别是域名系统中磨合。另一优点是标准环境的实用性。信息被标准化并且其尤其在DNS的范畴中利用创建的IT技术被提供。

特别地，在至少还有一个参与者仍未命名的网络中，每个装置都与一个或多个另外的装置连接，其特别地存在点对点连接。优选地，待命名的装置具有一个或多个端口，其中适用的是，每个端口都与其它在网络上参与的装置的端口优选地经由线缆连接。例如，多个装置经由以太网连接，其中，每个装置具有两个端口。在邻居关系文件中随后将所有参与者的、特别是完全限定域名形式的装置名称与相应的邻居关系形式的拓扑信息一起存储。

当(仅出于解释说明的原因)示例性地从例如网络的多个参与者在“几何水平”的线上连接出发每个装置都具有“几何左边”的端口和“几何右边”的端口时，每个装置例如都能够与该线中左边的邻居经由“左边”端口并且与右边的邻居经由“右边”端口特别地经由线缆连接。在至少一个邻居关系文件中随后存储信息，使得装置G1的右边端口P1利用完全限定域名FQDN1与右边邻居装置G2连接，其中右边邻居G的完全限定域名FQDN2被存储为属于装置G1的端口P1。

特别地，网络是IPv6网络(另见RFC2460)。

如果例如在IP子网中存在多个“分段的”连接(链接)，经由连接特别地分别使装置与邻居装置相连，则该连接也被称为点对点连接。

自我命名模块能够是纯软件实现或纯硬件实现的，又或者通过适合的硬件和软件的组合给出。自我命名模块能够是装置的单独的功能单元。自我命名模块能够作为软件在总是在待命名的装置中存在的硬件、例如总是存在的处理器上运行。然而，还能专门为自我命名模块设置硬件。

完全限定域名(FQDN)特别是RFC7719的意义上的完全限定域名。

在步骤a)中从邻居接收的装置名称例如能够是PROFINET装置名称、特别是站名(NoS)。在步骤a)中从邻居接收的装置名称能够是尤其在RFC7719的意义上的完全限定域名(FQDN)。还能涉及尤其在RFC7719的意义上的部分限定域名(PQDN)。

优选地，利用回复消息接收的装置名称是完全限定域名(FQDN)。

特别地，创建的拓扑邻居域名包括接收的邻居装置名称、以及可选地接收的邻居装置的将邻居名称消息发送或已发送至待命名的装置所经由的端口的名称、或者待命名的装置的由待命名的装置接收邻居名称消息所经由的端口的名称。分别连接两个邻居的两个端口实现了邻居关系的确定。特别优选地，拓扑邻居域名包括邻居名装置名称和邻居装置的将邻居名称消息发送或已发送至待命名的装置所经由的端口的名称。

然而，即使不要求标识或给定两个端口，不排除的是，邻居的发送端口以及待命名的装置的接收端口都影响拓扑邻居域名。

待命名的装置或者根据本发明的装置例如能够以自动化装置的形式存在。其能够例如涉及自动化设备的IO装置。

如果过待命名的装置在步骤d)中获得具有多个数据拓扑邻居域名的装置名称，则优选提出，装置名称以字母顺序排列并且将最上面的装置名称分配给待命名的装置作为装置名称。

根据本发明的方法的一个优选的实施方式的特征在于，在步骤a)中接收具有邻居装置名称的邻居名称消息，邻居装置名称由部分限定域名(PQDN)或完全限定域名(FQDN)给定。在该情况下，自我命名模块特别地检查邻居装置名称是否是完全限定域名并且将其接收，当是这种情况时，在步骤b)中将其作为邻居装置名称不改变地接纳到拓扑邻居域名中。对于邻居装置名称是部分限定域名的情况，从邻居装置名称通过添加后缀、特别是DNS后缀创建完全限定域名并且将其在步骤b)中作为邻居装置名称接收到拓扑邻居域名中。

能够实现的是，从邻居装置接收邻居名称消息，其包括邻居装置名称，其仅在本地、特别地仅在邻居装置存在的子网中是单一的。随后特别地，邻居装置名称代表了(仅)部分限定域名(PQDN)。在该情况下，自我命名模块首先生成(全局)单一邻居装置名称。其能够以已知的方式完成，在其中为部分限定域名添加至少一个后缀。

用于获得(全局)单一邻居装置名称而添加的后缀有利地代表了要补充的附加名称组成部分。

根据本发明的方法在改进方案中的特征在于，在步骤a)中接收具有邻居装置名称的邻居名称消息，邻居装置名称由部分限定域名(PQDN)给定，并且为部分限定域名附加后缀，后缀已由装置经由路由器公告消息、优选根据IPv6的路由器公告消息接收。优选地，至少一个路由器公告消息是根据RFC4861的路由器公告消息。

待命名的装置例如能够在执行该方法的情况下获得后缀，后缀同样在申请人引用的EP 3 091 714 A1中描述。随后特别地，要添加的后缀是在EP 3 091 714 A1中被称为分级名称环境或者拓扑和/或分级的名称组成部分的组成部分。

特别地，后缀能够作为迁移路径也用于具有仅本地单一名称的存在的PROFINET基础设施。

根据本发明的方法的另一个优选的实施方式的特征在于，在步骤b)中，根据模板端口名称通过追加点、追加预设的附加名称部分、追加点、追加邻居装置名称来创建拓扑邻居域名。特别地，该模型化作为正面的附加效果允许为相同的装置给定多重名称。随后特别地为相同的域名存在多个指针(PTR)资源记录(RR)，在其中特别地能够涉及DNS拥有者名称或者DNS域名。在此特别地，拥有者名称被理解为满足附加条件的域名，即其在RR限定的“左”侧例如在区域文件中存在。域名还能出现在其它的位置(例如“右”侧)，如在PTR RRS、SOAs、CNAMEs等中那样。

对于例如邻居端口名称“port0001”和例如预设的附加名称部分“_topo”以及例如邻居装置名称“io-1.zelle1.elc”来说，根据前述模板给出拓扑邻居域名“port0001._topo.io-1.zelle1.elc”。

特别地能够提出，预设的附加名称组成部分(如之前的实例)在其开头具有下划线。随后优选地，下划线如在RFC6763中引入的那样跟着专门的模板，以便防止子域中的与常规主机名称的冲突。

根据本发明的方法的另一个优选的实施方式的特征在于，在步骤a)中，待命名的装置根据在IEEE 802.1AB中限定的链路层发现协议(LLDP)从邻居装置接收邻居名称消息。

已显示的是，对于接收有关至少一个邻居的名称和端口的信息来说能够参考证明有效的链路层发现协议。

特别地，邻居装置是LLDP协议或者IEEE 802.1AB的意义上的邻居装置或邻居(“neighbor”)。

特别地，所谓的第4类型的端口描述TVL在邻居之间通过LLDP传输。随后优选地，端口描述TVL的内容(值)跟随固定的格式“<port>.<nos>”。在此，<port>部分对应端口名称，例如能够是“port001”、“port002”等。<nos>部分对应主机名称并且能够包括一个或多个标签，直到形成完全限定域名(FQDN)为止。

如果接收包括仅本地、特别地仅在邻居装置所在的子网中是单一邻居装置名称的邻居名称消息，则随后必须在可能的情况下进行分级环境的扩展，这如前所述能够通过添加后缀实现。

此外，在改进方案中能够提出，在步骤e)中由自我命名模块从回复消息中提取装置名称。

在步骤d)中接收的回复消息能够还包括至少一个指针(PTR)资源记录(RR)或由这种指针资源记录给定。特别地，指针或指针记录是根据RFC 1035中的RFC的指针或指针记录。

此外，本发明还涉及用于为装置的自我命名提供拓扑信息的方法，该装置尤其用在工业网络中，优选用在工业自动化设备中，其中，在名称业务服务器、特别是域名系统(DNS)服务器上提供尤其呈优选标准化的区域文件形式的至少一个邻居关系文件，其中，至少一个邻居关系文件包括具有用于网络的装置的邻居关系条目的列表，其中，每个邻居关系条目包括相应的装置的特别完全限定域名和至少一个配属的拓扑邻居域名，拓扑邻居域名具有作为邻居装置名称的、与相应的装置相邻的邻居装置的特别完全限定域名、以及与相应的装置连接的邻居装置的端口的名称、和/或相应的装置的、用于将相应的装置与邻居装置连接的端口的名称、以及特别至少一个预设的附加名称组成部分。

在根据本发明的用于提供拓扑信息的方法的改进方案中能够提出，每个邻居关系条目由指针(PTR)资源记录(RR)给定或者包括指针资源记录，其中，每个指针资源记录优选地从拓扑邻居域名指向装置的特别完全限定域名。

此外能够提出，根据模板端口名称通过追加点、追加预设的附加名称部分、追加点、追加邻居装置名称来创建每个邻居关系条目中的拓扑邻居域名。

存在不同的可行性方案，以便为名称业务或名称业务服务器提供有关拓扑的信息或者传输至名称业务或名称业务服务器，即执行(拓扑)登记。

因此，根据本发明的用于提供拓扑信息的方法的另一个实施方式的特征在于，至少一个邻居关系文件由中央工程化工具提供并且随后被传递至名称业务服务器，中央工程化工具用于构建由属于邻居关系条目的装置参与的网络。

优选地，拓扑信息以所谓的区域文件、特别是标准化的区域文件的形式从工程化工具中导出并且随后被导入名称业务的服务器、特别是DNS服务器中。

例如能够实现DNS数据的借助于DNS更新操作、特别是根据RFC2136“域名系统中的动态升级(DNS升级)”的直接转换。在此，主管的初级DNS服务器自动根据装置的FQDN测定。在此，首先测定区域，其中，QUERY FQDN IN SOA提供主管的SOA以及FQDN所在的区域。

随后确定来自SOA RR“MNAME”的初级DNS服务器(见RFC1035，“域名执行和规范”和RFC2181，“DNS规范的声明”)。随后在事先确定的区域通过DNS更新进行DNS信息的更新。

根据需要在该传递中能够同时删除过时的信息。

可替换或附加地，能够提出，至少一个邻居关系文件由中央在线工具提供并且随后被传递至名称业务服务器，中央在线工具执行给定的网络的拓扑发现并且在拓扑发现的结果的基础上创建邻居关系文件。

随后特别地，邻居结构的拓扑发现能够根据应用者指令和/或以时间控制方式被执行。其例如能够经由工程化工具和/或规划工具实现。随后优选地，在该邻居的基础上计算例如能够包括指针资源记录(PTR RRs)或由其给定的所需要的DNS信息。随后能够将这些数据在线传递至名称业务服务器和DNS中，特别地通过根据RFC2136的前述DNS更新操作和/或通过根据RFC1035的区域文件传递。

(独立的)在线工具例如能由路由器与(本地)DNS服务一起提供。

用于拓扑发现的在线工具还能在云中提供。

在此，(独立的)在线工具例如能够实施为网页服务器应用或具有配属的智能手机App的网页API。

可替换或附加地，还能够提出，至少一个邻居关系文件在邻居信息的基础上创建，其由网络的这种装置传输至名称业务服务器，即其装置名称不在执行根据本发明的用于配置的方法的情况下而是由外部源、特别是通过DCP或DHCP或由本地的名称分配机构获得。

随后，能够实现装置的自动的自我登记，其中，自动的自我登记与自我命名明确地分开。由此能够保障的是，错误接线不造成名称服务、特别是DNS中的拓扑信息的错误的更新。

拓扑信息的自我分级仅当信息的源是外部的源或分配时实现。然而在此，具体的源不一起在名称服务中登记。

因此还能够实现拓扑的再学习，在其中，首先有意重置装置“主机名称”并且随后将其重新设置。然而，该方式之前适用于小的改变。在更广泛的改变中前述两个其它的变体方案是优选的。

如果应当实现自动的自我登记，则例如能够提出，网络的装置分别包括名称服务客户端，其特别地定期给名称业务服务器发送更新、特别是DNS更新，经由其更新在储存在名称业务服务器上的邻居关系文件中的记录。如果邻居关系文件包括描述网络的拓扑的指针(PTR)资源记录(RR)，则特别提出，其优选定期经由更新来进行更新，其由装置的名称服务客户端发送。在此特别地，至少根据标准RFC1034/1035为信息内容发送描述。特别地，发送的更新包括PTR。

对于DNS中的资源记录的内部的描述来说存在不同的可行性方案，例如其能够作为存储器指针或数据库记录或JSONs存在。

在申请人引用的EP 3 091 714 A1中描述了如下装置，其包括名称客户端，其给DNS服务器发送DNS更新，经由其更新地保持用于装置的特别完全限定域名的、存储在DNS服务器上的地址记录(例如AAAA、可能的情况下A RRs，其中AAAA是IPv6地址并且A是IPv4地址)。

能够提出，网络的装置分别具有名称服务客户端，经由其共同维护用于装置的特别是完全限定域名的地址记录，如在EP 3 091 714 A1中所述那样，并且维护描述网络的拓扑的指针(PTR)资源记录(RR)。还能实现的是，装置分别具有分开的名称服务客户端，其独立负责由其维护的地址记录(例如在EP 3 091 714 A1中所描述那样)。

在根据本发明的用于配置待命名的装置的方法的范畴中，待命名的装置在步骤d)中优选地获得名称业务服务器的回复，在执行根据本发明的用于提供拓扑信息的方法的情况下在名称业务服务器上提供或已提供至少一个邻居关系文件。

此外，本发明涉及一种名称业务服务器、特别是DNS服务器的应用，名称业务服务器用于为装置的自我命名提供拓扑信息，装置尤其用在工业网络中，优选用在工业自动化设备中。

此外，本发明涉及一种计算机程序，其包括用于执行根据本发明的用于配置待命名的装置的方法或根据本发明的用于提供拓扑信息的方法的步骤的程序代码构件。

最后，本发明涉及一种计算机可读介质，其包括指令，该指令当其在至少一个计算机上实施时使至少一个计算机执行根据本发明的用于配置待命名的装置的方法或根据本发明的用于提供拓扑信息的方法的步骤。

计算机可读介质例如能够是CD ROM或DVD或USB或闪存。要说明的是，计算机可读介质不仅被理解为物理上的介质，例如还能以数据流和/或代表数据流的信号的形式存在。

附图说明

结合下述联系附图详细阐述的根据本发明的实施方式的描述，阐述了本发明的另外的特征和优点。在此示出：

图1是自动化设备的工业网络的三个装置的纯示意图；

图2是表现拓扑信息如何在DNS名称空间中存储的纯示意图；

图3是信息经由邻居关系到名称业务服务器的传输的纯示意图。

具体实施方式

图1示出了自动化设备的工业网络的局部纯示意图，自动化设备在附图中未进一步具体示出。在此，在图1的部分示图中的多个网络参与者示例性地仅示出三个装置1、2、3，其在描述的实施例的范畴中以IO装置的形式给出。三个装置1、2、3代表根据本发明的自动化装置的实施例。

三个装置1、2、3中的每个都具有图1中的左边端口4和图1中的右边端口5，并且装置1、2、3相互连接，使得装置1、2、3的左边端口分别与左边邻居、具体地其右边端口5以及装置1、2、3的右边端口分别与右边邻居、具体地其左边端口4经由线缆6连接。图1的左和右端部的三个点意味着，仅局部地示出网络能够且附加另外的装置。在图1中相应地获得在“几何上水平”的线中的连接。

当前在网络中采用工业以太网标准PROFINET。PROFINET使用名称而不使用(数字)IP地址，以主要识别IO装置1、2、3。

首先在装置1、2、3例如由于损坏而被替换的情况下，当名称作为IP地址的替换用于识别时重要的是，首先还空的更换装置尽可能快地并且没有大开销地获得单一名称。名称的获得在PROFINRET的环境中也被称为“命名”。

本发明提供了可靠且同时能以小开销实施的可行性方案，尤其快速并且可靠地自动命名更换装置。

对此，三个装置1、2、3中的每个都包括自我命名模块7。要说明的是，在图1中示例性地仅为中间的装置2示出自我命名模块7。其原则上上能够是，网络中的全体装置都具有自我命名模块7，或仅一部分装置、例如仅要评估为定期更换的装置具有。

接下来同样示例性地仅研究中间的装置2的自我命名。要强调的是，通过相同的流程能够实现装置1和3以及网络的另外的装置的自我命名。

自我命名模块7设计和设置为，在由装置1、3发送至装置2的邻居名称消息8的基础上，该邻居名称消息包括邻居装置1、3的装置名称和邻居装置1、3的用于将邻居消息8发送或已发送至装置2的端口4、5的名称，创建包括接收的邻居装置名称、接收的邻居端口名称和由自我命名模块7已知的预设的附加名称部分的拓扑邻居域名(TNDN)。

此外，自我命名模块7设计和设置为，在DNS查询10的范畴中将拓扑邻居域名传输至名称业务服务器9。

此外，自我命名模块设计和设置为，由DNS服务器9在另外的DNS查询的范畴中获得具有完全限定域名(FQDN)(在RFC7719的意义上)形式的至少一个装置名称的回复消息11，并且将来自回复消息11的装置名称分配给装置2并且将其在装置上存储为装置名称。已经存储的装置名称在图1中纯示意性地通过方框示出并且标有标号12。

为了能够在参考DNS服务器9的情况下实现自我命名，在其上存储有关网络的拓扑信息。在此，存储有关的信息，其是装置的邻居，特别地其与装置直接相互连接。

附加地在DNS服务器9上等待的拓扑信息在图1中通过标有标号13的元件在DNS服务器9上表示。

在此描述的实施例中，在DNS服务器9上具体以根据RFC1034和RFC1035的标准化的区域文件的形式存储邻居关系文件，其包括拓扑信息。区域文件具有多个邻居关系条目，其分别由指针(PTR)资源记录(RR)给定。在此，每个指针资源记录(PTR RR)都从拓扑邻居域名指向装置的完全限定域名。

由此出发，即在图1左边的装置1的名称为“io-1”，要命名的中间的装置2要获得名称“io-2”，并且在图3右边的装置具有名称“io-3”，并且各个左边端口4的名称为“port0001”并且各个右边端口5的名称为“port002”，配属的区域文件的结构能够利用下面简要表达的邻居关系得出：

…

port002._topo.io-1.zelle1.elc.IN PTR ioc-2.zelle1.elc.

port001._topo.io-2.zelle1.elc.IN PTR ioc-1.zelle1.elc.

port002._topo.io-2.zelle1.elc.IN PTR ioc-3.zelle1.elc.

port001._topo.io-3.zelle1.elc.IN PTR ioc-2.zelle1.elc.

…

在图2中为了更好地阐述而纯示意性地示出了用于拓扑的自我命名所要求的拓扑信息存储在DNS服务器9的DNS名称空间中的方式。所识别的是：标有标号14的根(“root”)“.”，以标号15标记的顶级域“elc”，其在此纯示例性地以已经报告的用于“容易通信(Effortless Communication)”的简称选择，以标号16标记的次级域“zell1”，其在图2中仅简写地以“z1”给出，以标号17标记的装置名称io-1、io-2和io-3。在图2中以标号18标记的标签“_topo”属于直接在装置1、2、3的完全限定域名之下的新的(子)名称空间。标签中引导的下划线在此跟随专门的模板、如通过RFC6763引入的那样，以便防止与子域中的“正常的”主机名称冲突。接下来的是在图2中以标号19标记的装置1、2、3的端口4、5的端口名称“port0001”和“port002”和以标号20标记的配属的指针“PTR”，其分别指向FQDN形式的邻居装置名称。利用箭头在图2中指出的是，相应的指针20指向哪个邻居。

接下来详细探讨在DNS中如何提供拓扑信息。

装置在参考DNS中的该信息的情况下的自我命名能够如下进行。

在装置2作为更换装置与网络连接之后，其根据在IEEE802.1AB中限定的链路层发现协议(LLDP)从邻居装置1接收邻居名称消息8。在此所示的实施例中，装置2以及每个另外的装置包括LLDP模块21，其将邻居名称消息8接收并且传递至自我命名模块7。在图1中，其经由相应的箭头示出。在此，邻居名称消息8经由邻居装置1的右边端口5发送并且由其经由线缆6连接的装置2的左边端口接收。

要说明的是，在图1中仅示例性和示意性地示出邻居名称消息8，其由左边邻居装置1发送至装置2。显而易见地，可替换或附加地同样能够实现的是，由右边邻居装置3发送(另外的)名称消息。其经由邻居装置3的左边端口4发送并且到达装置2的右边端口5并且同样由LLDP模块21接收。对于该进程来说也在图1中标有相应的箭头，其使右边端口与LLDP模块21连接。

由哪个邻居装置1、3发送邻居名称消息8给装置2不重要。前提仅在于，发送邻居名称消息8的邻居装置1、3知道其名称，即已被命名。

发送至装置2的邻居名称消息8相应地包括邻居名称“io-1.elc.”和端口名称“port0002”，经由其使消息8由邻居装置1发送至装置2。邻居名称“io-1.elc.”代表PORFINET装置名称，具体代表站名(NoS)。

因为不再是经由邻居名称消息8由邻居装置1、3发送的邻居名称代表(全局)单一完全限定域名(FQDNs)，而是还能仅在子网(本地)中给定单一装置名称的情况，所以自我命名模块7在接收到邻居装置名称之后检查是完全限定域名还是仅部分限定域名(PQDN)。

例如能够这样识别是否存在完全限定域名，即在接收的邻居装置名称的右边端部存在表现其当前情况的部位。

如果该检查(与在此描述的实例不同)给出的不是完全限定域名而是仅部分限定域名，则自我命名模块7就首先创建如下的完全限定域名，在其中为接收的邻居装置名称附加后缀、特别是DNS后缀：

if isFQDN(NoS)then FQDN:＝Nos else FQDN:＝Nos+“.”+ELCSuffix。

在此描述的实例中选择称呼ELCSuffix，其中，ELC作为“容易通信(EffortlessCommunication)”的简写。

DNS后缀能够由装置2、具体由其自我命名模块7事先经由路由器公告消息已知。配属的进程例如在同样由申请人引用的EP 3 091 714 A1中描述。随后特别地，所附加的后缀是在EP 3 091 714 A1中被称为分级的名称环境或者拓扑的和/或分级的名称组成部分的组成部分。

在(在可能的情况下通过添加后缀获得的)装置FQDNs和邻居装置1发送邻居名称消息8所经由的端口5的端口名称“port0002”的基础上，自我命名模块7随后根据下面的模板创建拓扑邻居域名(TNDN)：

TND:＝LocalPortName+“.”+“_topo”+“.”+FQDN。

在根据上述模板创建拓扑邻居域名之后，自我命名模块7执行DNS查询10，以便确定对待命名的装置2的完全限定域名的一个(在可能的情况下多个)指向。在图1中，DNS查询纯示意性地通过从自我命名模块7到DNS服务器9指向的箭头和在箭头旁边以标号10标记的方框示意性地指出。

查询例如能够如下：

PTRRRSET:＝“QUERY”TNDN“IN”“PTR”。

经由其根据指针(PTR)资源记录(RRs)在DNS的“IN”名称空间中查找。

在对DNS查询10的回应中，自我命名模块7从DNS服务器9获得具有指针资源记录(PTR RRs)的资源记录组(RRSet)。自我命名模块7从其中提取指针指向的域名。对于获得多个域名的情况，例如其能够按字母顺序排列并且将第一个名称用作为装置2的自我命名的装置名称或主机名称：

Hostname:＝(sort(PTRRRSET))[1]。

随后，将最上面的名称分配给装置2作为单一装置名称并且在装置中存储。如前述那样说明的是，借助于自我命名模块7测定的存储的单一装置名称在图1中通过以标号12标记的方框纯示意性地表示。

随后，装置2被“命名”并且能被访问。

提供各种的可行性方案，以便为DNS服务器9提供有关拓扑的信息或者传输至其，即执行(拓扑)登记。

当前在执行根据本发明的用于提供用于装置1、2、3在工业网络中的自我命名的方法的实施例的情况下，实现拓扑信息的标准化的区域文件形式的提供。

在此，前述简要反馈的区域文件由创建图1所示的装置1、2、3所参与的网络的工程化工具作为邻居关系文件传递至DNS服务器9。

在此，区域文件借助于中央的工程化工具提供并且随后由DNS服务器9导入。

这在图3中纯示意性地示出。在其中所提供的区域文件以标号22标记并且经由从其指向DNS服务器9的箭头表示导入。

例如能实现DNS数据的借助DNS更新操作、特别是根据RFC2136“域名系统中的动态升级(DNS升级)”的直接转换。在此，主管的初级DNS服务器自动根据装置的FQDN(s)测定。在此，首先测定区域，其中QUERY FQDN IN SOA提供主管的SOA以及FQDN所在的区域。

随后确定来自SOA RR“MNAME”的初级DNS服务器(见RFC1035，“域名执行和规范”和RFC2181，“DNS规范的声明”)。随后在事先确定的区域通过DNS更新进行DNS信息的更新。可选地在该传递中能够同时删除过时的信息。

作为引入工程化工具的替换或附加，邻居关系文件还能由实施给定的网络的拓扑发现并且在拓扑发现的结果的基础上创建邻居关系文件的中央在线工具提供，并且将其随后传递至名称业务服务器。

随后特别地，邻居结构的拓扑发现能够根据应用者指令和/或以时间控制方式执行。其例如能够经由工程化工具和/或规划工具实现。随后优选地，在该邻居的基础上计算所需要的DNS信息、例如PTR RRs。随后能够将这些数据在线传递至名称业务服务器9并且传递到DNS中，特别地通过根据RFC2136的前述DNS更新操作传递。

图3示出了示意性地作为以标号23标记的方框的在线拓扑工具，由其指向DNS服务器9的箭头表示DNS更新。

(独立的)在线工具例如能够通过路由器与(本地)DNS服务一起提供。在此，(独立的)在线工具例如能够实施为网页服务器应用或具有配属的智能手机App的网页API。其还能在云中提供。

最后，可替换或附加地，邻居关系文件在邻居信息的基础上创建，其由网络的这种装置传输至名称业务服务器9，即其装置名称不经由前述自我命名获得，而是由外部源、例如通过DCP或DHCP或由本地的名称分配机构获得。

随后，能够实现装置1、2、3的自动的自我登记，其中，自动的自我登记与自我命名明确地分开。由此能够保障的是，错误接线不造成名称服务、特别是DNS中的拓扑信息的错误的更新。

根据本发明的方式能够实现的是，实施装置1、2、3的自动自我命名的。在此，解决方案是分布式的。每个装置1、2、3都能够独立地自我命名，只要经由标准机构存在特别是IP或DNS连通性。在此的实施方案是专用的。拓扑信息能够不仅如迄今为止在规划工具中事先检测的那样，还以简单的标准工具、例如也在测试结构中检测、“封锁”并且在名称服务中磨合。另一个优点是标准环境的实用性。当前在DNS的范畴中，对信息进行标准化并且其利用所创建的IT技术提供。

尽管通过优选的实施例在细节上详细地阐述并描述了本发明，但本发明并不局限于所公开的实例，并且其它的变体方案能够由专业人员推导出，这并不脱离本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种用于配置待命名的装置(2)的方法，所述装置尤其用在工业网络中，优选用在工业自动化设备中，其中，

a)待命名的所述装置(2)从邻居装置(1、3)接收邻居名称消息(8)，所述邻居名称消息包括所述邻居装置(1、3)的至少一个装置名称并且可选地包括所述邻居装置(1、3)的端口(4、5)的名称，经由所述端口将所述邻居名称消息(8)发送或已发送至待命名的所述装置(2)，

b)待命名的所述装置(2)的自我命名模块(7)基于所述邻居名称消息(8)创建拓扑邻居域名，所述拓扑邻居域名至少包括已接收的邻居装置名称和可选地接收的邻居端口名称、和/或待命名的所述装置(1、2、3)的所述端口(4、5)的名称、以及尤其由所述自我命名模块(7)已知的预设的附加名称部分，待命名的所述装置(1、2、3)经由所述端口接收了所述邻居名称消息(8)，

c)所述自我命名模块(7)优选在DNS查询(10)的范畴中将所述拓扑邻居域名传输至名称业务服务器、特别是DNS服务器(9)，

d)所述自我命名模块(7)尤其在另外的DNS查询的范畴中从所述名称业务服务器(9)获得回复消息(11)，所述回复消息包括待命名的所述装置(2)的至少一个属于所述拓扑邻居域名的装置名称，并且

e)将来自所述回复消息(11)的至少一个装置名称分配给待命名的所述装置(2)，该装置名称尤其由所述自我命名模块(7)在待命名的所述装置(2)上存储为装置名称。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中接收具有邻居装置名称的邻居名称消息(8)，所述邻居装置名称由部分限定域名或完全限定域名给定，并且所述自我命名模块(7)特别地检查所述邻居装置名称是部分限定域名还是完全限定域名，并且对于所述邻居装置名称是完全限定域名的情况在步骤b)中将所述完全限定域名作为邻居装置名称不改变地接纳到所述拓扑邻居域名中，并且对于所述邻居装置名称是部分限定域名的情况通过添加后缀、特别是DNS后缀从所述部分限定域名创建完全限定域名，并且在步骤b)中将创建的所述完全限定域名作为邻居装置名称接纳到所述拓扑邻居域名中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤a)中接收具有邻居装置名称的邻居名称消息(8)，所述邻居装置名称由部分限定域名给定，并且为所述部分限定域名附加后缀，所述后缀已由所述装置经由路由器公告消息、优选根据IPv6的路由器公告消息接收。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，根据模板端口名称通过追加点、追加预设的所述附加名称部分、追加点、追加所述邻居装置名称来创建所述拓扑邻居域名。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，预设的所述附加名称部分特别地在该附加名称部分的开头具有下划线。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，待命名的所述装置(2)根据在IEEE 802.1AB中限定的链路层发现协议从所述邻居装置(1、3)接收邻居名称消息(8)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤e)中由所述自我命名模块(7)从所述回复消息(8)中提取所述装置名称。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中接收的所述回复消息(8)包括至少一个指针资源记录或由至少一个指针资源记录给定。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中接收的所述邻居装置名称是PROFINET装置名称、特别是站名。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，待命名的所述装置(2)在步骤d)中获得来自所述名称业务服务器(9)的回复，在执行根据权利要求11至16中任一项所述的方法的情况下在所述名称业务服务器上提供或已提供至少一个邻居关系文件。

11.一种用于为装置(1、2、3)的自我命名提供拓扑信息的方法，所述装置尤其用在工业网络中，优选用在工业自动化设备中，其中，在名称业务服务器、特别是DNS服务器(9)上提供尤其呈优选标准化的区域文件(22)形式的至少一个邻居关系文件，其中，至少一个所述邻居关系文件(22)包括具有用于网络的装置(1、2、3)的邻居关系条目的列表，其中，每个邻居关系条目包括相应的所述装置(1、2、3)的特别完全限定域名和至少一个配属的拓扑邻居域名，所述拓扑邻居域名具有作为邻居装置名称的、与相应的所述装置(1、2、3)相邻的邻居装置(1、2、3)的特别完全限定域名、以及与相应的所述装置(1、2、3)连接的所述邻居装置(1、2、3)的端口(4、5)的名称、和/或相应的所述装置(1、2、3)的、用于将相应的所述装置与所述邻居装置(1、2、3)连接的端口(4、5)的名称、以及特别至少一个预设的附加名称组成部分。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，每个邻居关系条目由指针资源记录给定或者包括指针资源记录，其中，每个指针资源记录优选地从拓扑邻居域名指向装置(1、2、3)的特别完全限定域名。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，根据模板端口名称通过追加点、追加预设的附加名称部分、追加点、追加所述邻居装置名称来创建每个邻居关系条目中的所述拓扑邻居域名。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个邻居关系文件(22)由中央工程化工具提供并且随后被传递至所述名称业务服务器(9)，所述中央工程化工具用于构建由属于所述邻居关系条目的所述装置(1、2、3)参与的网络。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个邻居关系文件(22)由中央在线工具(23)提供并且随后被传递至所述名称业务服务器(9)，所述中央在线工具执行给定的网络的拓扑发现并且在所述拓扑发现的结果的基础上创建所述邻居关系文件(22)。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，在邻居信息的基础上创建至少一个邻居关系文件(22)，所述邻居信息由网络的装置(1、2、3)传输至所述名称业务服务器(9)，该装置不通过执行根据权利要求1至9中任一项中的方法而是从外部源、特别是经由DCP或DHCP或从本地的名称分配机构获得了所述装置的装置名称。

17.一种名称业务服务器、特别是DNS服务器(9)的应用，所述名称业务服务器用于为装置(1、2、3)的自我命名提供拓扑信息，所述装置尤其用在工业网络中，优选用在工业自动化设备中。

18.一种设计和设置用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的装置(1、2、3)，所述装置特别是自动化装置。

19.根据权利要求18所述的装置(1、2、3)，其特征在于，

所述装置(1、2、3)具有至少一个端口(4、5)，所述装置经由所述端口能连接或连接代表邻居装置的另外的装置(1、2、3)的端口(4、5)，并且所述装置(1、2、3)具有自我命名模块(7)，所述自我命名模块设计和/或设置用于，

a)在由邻居装置(1、2、3)发送至所述装置(1、2、3)的邻居名称消息(8)的基础上创建拓扑邻居域名，所述邻居名称消息包括所述邻居装置(1、2、3)的至少一个装置名称并且可选地包括所述邻居装置(1、2、3)的端口(4、5)的名称，经由所述端口将所述邻居名称消息发送或已发送至所述装置(1、2、3)，所述拓扑邻居域名至少包括已接收的邻居装置名称和可选地接收的邻居端口名称、和/或所述装置(1、2、3)的所述端口的名称、以及尤其由所述自我命名模块(7)已知的预设的附加名称部分，所述装置(1、2、3)经由所述端口接收了所述邻居名称消息(8)，

b)优选在DNS查询(10)的范畴中将所述拓扑邻居域名传输至名称业务服务器、特别是DNS服务器(9)，

c)尤其在另外的DNS查询的范畴中从所述名称业务服务器(9)获得回复消息(11)，所述回复消息包括所述装置(1、2、3)的至少一个属于所述拓扑邻居域名的装置名称，并且

d)将来自所述回复消息(11)的至少一个装置名称分配给所述装置(1、2、3)，该装置名称尤其在所述装置(1、2、3)上被存储为装置名称。

20.一种计算机程序，包括用于执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法的程序代码构件。

21.一种计算机可读介质，包括指令，当在至少一个计算机上实施所述指令时，所述指令使至少一个所述计算机执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法的步骤。

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