DE10018136A1

DE10018136A1 - Verfahren zur Übermittlung von Informationen durch Datenpakete und Netzwerk zur Übermittlung von Daten

Info

Publication number: DE10018136A1
Application number: DE10018136A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kress; Chris Huebsch; Ronald Schmid
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-18
Also published as: US20020015407A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übermittlung von Informationen durch Datenpakete, wobei die Datenpakete von einem Sender über Router zu einem Empfänger weitergeleitet werden und wobei in einem Header des Datenpaketes Informationen für die Weiterleitung des Datenpaketes enthalten sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Informationen im Header während des Transportes des Datenpaketes verändert werden. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein Netzwerk mit dem das Verfahren durchgeführt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übermittlung von In formationen durch Datenpakete, wobei die Datenpakete von ei nem Sender über Router zu einem Empfänger weitergeleitet wer den und wobei in einem Header des Datenpaketes Informationen für die Weiterleitung des Datenpaketes enthalten sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Netzwerk mit Routern zur Übermittlung von Informationen in Datenpaketen.

Gattungsgemäße Verfahren werden in paketorientierten Daten netzen eingesetzt.

Beispiele für diese Datennetze sind das Internet und anwen derspezifische Netze, insbesondere Intranetze.

Ein bekanntes Problem ist, dass Informationen zwischen einer Vielzahl von datenkommunikationsfähigen Geräten ausgetauscht werden müssen.

Als Lösung dieses Problems ist eine Erweiterung des Adress raumes von dem IPv4-Standard zu einem IPv6-Standard vorge schlagen worden.

Als offenes Problem besteht jedoch weiterhin, Informationen zwischen den verschiedenen Geräten möglichst effizient wei terzuleiten.

Diese Geräte, die häufig durch einen Mikrocontroller gesteu ert sind, werden nachfolgend dem internationalen Gebrauch entsprechend als Devices bezeichnet.

Um die Anwenderfreundlichkeit von Devices zu erhöhen, werden diese innerhalb von Netzwerken oder zwischen Netzwerken ver netzt. Damit die Devices untereinander Informationen und Be fehle austauschen können, müssen die Devices identifiziert werden. Mehrere Devices können zu einer Gruppe zusammenge fasst (Subnetz) werden. Die Subnetze können sowohl statisch während der Entwicklung gebildet werden (Zusammenfassung meh rerer Devices zu einem größeren Gerät) oder dynamisch während der Anwendung durch den Endanwender. Subnetze können wiederum miteinander verbunden werden.

Ein bekanntes Problem besteht darin, dass bei Verbindung be liebiger Subnetze dafür gesorgt werden muss, dass eine ein deutige Identifizierung der Devices in allen Subnetzen mög lich ist. Dies muss auch in dynamisch sich ändernden Netzen erfolgen.

Dieses Problem wurde bisher durch eine Verwendung des Inter netstandards TCP/IP (z. B. der Standard RFC 1180) mit Vergabe von 32bit IP-Adressen und Bildung von Subnetzen auf Basis dieser IPs gelöst. Die IP-Adressen werden poolweise von einer Zentrale vergeben. Der Transport von Daten erfolgt über spe zielle Rechner (Router), die nach bestimmten Algorithmen die Datenpakete an andere Router weiterleiten. Subnetzen wird bei TCP/IP eine eigene ID gegeben!

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Informations austausch zwischen den Devices mit einem möglichst geringen Aufwand und einer genauen Identifikation der Devices durchzu führen.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, dass die Informationen im Header während des Transportes des Datenpa ketes verändert werden.

Ferner wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein gattungsge mäßes Netzwerk so gestaltet wird, dass es wenigstens ein Mit tel enthält, das die Informationen im Header während des Transportes des Datenpaketes verändert.

Die Erfindung sieht vor, einen dynamischen Paketaufbau zu verwenden.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren so durchgeführt, dass der Header bei Absenden des Pakets Informationen über den ge samten zurückzulegenden Transportweg enthält und dass während des Transports der Datenpakete diese Informationen durch An gaben über den Absender ersetzt werden.

Es ist zweckmäßig, das Verfahren so durchzuführen, dass das Ersetzen der das Ziel wiedergebenden Dateninformationen durch die Absenderinformationen schrittweise erfolgt.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren so durchgeführt, dass die Veränderung der Datenpakete im Bereich von Schnittstellen erfolgt.

Es ist zweckmäßig, das Verfahren so durchzuführen, dass die Datenübertragung in einem Netzwerk erfolgt, das einem Inter netprotokoll entsprechend betrieben wird.

Hierdurch können Standardrouter benutzt werden.

Die Absenderangaben und die Senderangaben enthalten hierbei vorzugsweise eine interne Adresse, die beispielsweise aus ei nem Netzwerkidentifizierer und einem Hostidentifizierer be steht. Ein Einsatz einer internen Adresse hat den Vorteil, dass ein Aufwand für eine Registrierung, die beispielsweise bei einer Internetadresse erforderlich ist, entfällt.

Vorzugsweise werden Micro-Controller eingesetzt. Zum Daten austausch dienen zweckmäßigerweise Schicht 1-Protokolle. Die se haben maximale Transferlängen (Maximum Transfer Units- MTUs), beispielsweise 16 Byte bei einem CAN-Bus. Es ist be sonders zweckmäßig, möglichst kleine Identifikatoren zu ver wenden. Hierdurch verringert sich auch die Länge der in den Datenpaketen eingetragenen Datenweiterleitungsliste (Hops- Liste). Für eine eindeutige Identifikation in einem physi schen Subnetz reichen beispielsweise Adresslängen von 8 bit. Jedes Device mit mehr als einem Interface ist eine Bridge. Eine Bridge stellt die Verbindung in ein anderes Subnetz her. Subnetze werden durch die ID der Bridge identifiziert, durch die das Paket in das Subnetz eingespeist wird. Anstatt das Routing durch spezielle Rechner erfolgen zu lassen, wird die Strecke, die das Paket zurückzulegen hat, im Header des Pake tes eingetragen und der Fortschritt des Transports festgehal ten. Beim Passieren der Bridges wird die Routinginformation zum Ziel schrittweise durch die Routinginformation des Absen ders ersetzt.

Ein Vorteil ist der Wegfall von speziellen Routern, da diese Aufgabe durch die Bridges viel einfacher erfolgen kann. Au ßerdem entfällt die Notwendigkeit der eindeutigen Identifi zierung der Subnetze, beispielsweise durch Wegfall von Ver waltungsaufwand und Kostenersparnis.

Es ist besonders zweckmäßig, den nachfolgend dargestellten Paketaufbau zu verwenden: [Länge][Anzahl Hops][Aktueller Hop][Protokoll][Hops]*[Daten]*:
Länge: Gesamtlänge des Pakets in Byte
Anzahl Hops: Die Anzahl der zu passierenden Devices
Aktueller Hop: Die ID des Devices, an welches das Paket als nächstes geschickt werden soll
Protokoll: Eine Protokollidentifikation für höhere Schichten des Stacks
Hops: Eine Liste von InterfaceID-ControllerID- Paaren
Daten: Die zu transportierenden Daten

Bestandteile dieser Lösung sind einerseits die Einbindung der kompletten Routinginformation in die Pakete; andererseits werden für die Kommunikationspartner eindeutige Quell- und Zieladressen ohne administrativen Aufwand seitens der Anwen der bestimmbar. Das heisst, es muss keine Zentrale geben, die Adressen verteilt. Ein neues Gerät in einem Subnetz kann sich eine Adresse selber besorgen und muss keine zugewiesen bekom men.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbil dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispie le anhand der Zeichnung:

Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Netzwerk.

Das in Fig. 1 dargestellte Netzwerk besteht aus lokalen Bus- Netzwerken (Subnetze), die z. B. den CAN-Bus verwenden. Die Subnetze sind über direkte Verbindungen verbunden, z. B. se rielle Links. Die Ziffern am Bus sind eindeutige Identifika tionen im CAN-Netz (im Beispiel erhalten diese die Interfa ceID 0). Die Ziffern von seriellen Leitungen entsprechen Identifikationen auf der seriellen Leitung (hier InterfaceID 1). Die grossen Buchstaben und Texte dienen lediglich der Il lustration.

Anwendungsfall 1

Ein Herd (B) fragt eine Information an einem Kühlschrank (C) ab (innerhalb des Subnetzes). Das Paket hat anfänglich fol genden Aufbau:
Länge:x AnzHops:2 AktuellerHop:0 Protokoll:x Hops:0 3 Da ten:xxxxx
(x bezeichnet eine hier unwichtige Information)

Nun wird das Paket an die allgemeine Sicherungsschicht gege ben. Diese extrahiert Interface#0 als ersten Schritt und trägt 2 an Stelle der 0 ein und erhöht AktuellerHop. Dann wird das Paket an die spezielle Sicherungsschicht gegeben, die Interface 0 bedient. Das Paket hat nun folgenden Aufbau:
Länge:x AnzHops:2 AktuellerHop:2 Protokoll:x Hops:2 0 Da ten:xxxxx

Nun wird das Paket in die Vermittlungsschicht gegeben. Diese stellt aufgrund AktuellerHop gleich AnzHops fest, dass das Paket sein Ziel erreicht hat. Daraufhin wird die Route umge kehrt, um sie zu normalisieren und das Paket wird an die ent sprechende Verbindungsschicht gegeben. Eine Antwort würde in ähnlicher Weise entlang der Route: 0 2 geschickt werden.

Anwendungsfall 2

Vom TV (H) aus soll bei der Mikrowelle (A) eine Information abgefragt werden. Das Paket würde anfänglich folgenden Aufbau erhalten:
Länge:x AnzHops:10 AktuellerHop:0 Protokoll:x Hops: 021/1 0/0 31/1 0/0 17 Daten:xxx

Das Paket durchläuft die Sicherungsschicht und Device 21 be kommt ein Paket mit folgendem Inhalt:
Länge:x AnzHops:10 AktuellerHop:2 Protokoll:x Hops:20 0/1 0/0 31/1 0/0 17 Daten:xxx

Es bedeutet: Von Device 20 wurde das Paket durch Interface 0 gesendet und das nächste Ziel ist hier Interface 1, das Devi ce 0. Das Paket hat nun Device (J) erreicht. Da AnzHops un gleich AktuellerHop, muss das Paket noch weitergesendet wer den (Bridge-Funktion). Device (K) erhält in seiner Vermitt lungsschicht folgendes Paket:
Länge:x AnzHops:10 AktuellerHop:4 Protokoll:x Hops:20 0/0 0/0 31/1 0/0 17 Daten:xxx

Über Interface 0 wird das Paket nun an Device 31 geschickt, da es noch nicht sein Ziel erreicht hat:
Länge:x AnzHops:10 AktuellerHop:6 Protokoll:x Hops:20 0/0 0/3 0/l 0/0 17 Daten:xxx

Das Paket wird nun an Device (D) und danach an Device (A) ge schickt:
Länge:x AnzHops:10 AktuellerHop:8 Protokoll:x Hops:20 0/0 0/3 0/31 1/0 17 Daten:xxx
Länge:x AnzHops:10 AktuellerHop:10 Protokoll:x Hops:20 0/0 0/3 0/31 ¼ 0 Daten:xxx

Da das Paket das Ziel erreicht hat, wird die Route umgekehrt, so dass eine Identifizierung des Absenders möglich ist:
Länge:x AnzHops:10 AktuellerHop:10 Protokoll:x Hops: 0 4/1 31/0 2/0 0/0 20 Daten:xxx

Dieses Paket kann nun in die Verbindungsschicht gegeben wer den. Eine Antwort würde dann entsprechend der Route 0 4/1 31/0 3/0 0/0 20 zurückgesendet.

Anwendungsfall 3

Der Herd (B) möchte eine Information ins Internet geben. Dazu muss über den Uplink ins Internet gegangen werden (N).

Die Route von (B) nach (N) sieht folgendermaßen aus: 0 4/1 0/2 47.

Die Route von (N) nach (B): 1 12/1 0/0 2

Es zeigt sich bei Betrachtung der Routen, dass der "Backbone" aus der Sicht der "Küche" über [4 1] angesprochen wird, wäh rend aus der Sicht des "Wohnzimmer" 821 19 den "Backbone" kennzeichnet.

Anhand von Fig. 1 wurde die Erfindung anhand eines Netzes er läutert, das Subnetze aufweist, wobei das Netz einem Haus entspricht und wobei die Subnetze einzelnen Zimmern des Hau ses entsprechen.

Die Erfindung ist jedoch in keiner Weise durch eine Grösse der Netze, beziehungsweise Subnetze beschränkt.

So ist es möglich, dass das Netz und/oder die Subnetze erheb lich grösser oder kleiner sein können.

Beispiele für weitere Netze sind globale Datennetze wie das Internet oder firmenweite Intranets. Das Netz kann jedoch auch Bestandteile einer komplexen Maschine, beispielsweise einer Bearbeitungsmaschine, miteinander verbinden.

Weitere Bespiele für Subnetze sind firmeneigene Netze oder Bestandteile von anderen Netzen. Hierbei ist eine beliebige Hierarchisierung von Netzen und Subnetzen möglich. So umfasst beispielsweise in dem Fall, dass das Netzwerk die Bestandtei le einer Maschine miteinander verbindet, das Subnetzwerk ein zelne Bestandteile dieser Maschine beispielsweise einen für eine Vornahme von Manipulationen geeigneten Bearbeitungsarm.

Claims

1. Verfahren zur Übermittlung von Informationen durch Da tenpakete, wobei die Datenpakete von einem Sender über Router zu einem Empfänger weitergeleitet werden und wo bei in einem Header des Datenpaketes Informationen für die Weiterleitung des Datenpaketes enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen im Header während des Transportes des Datenpaketes verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Header bei Absenden des Pakets Informationen über den gesamten zurückzulegenden Transportweg enthält und dass während des Transports der Datenpakete diese Infor mationen durch Angaben über den Absender ersetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ersetzen der das Ziel wiedergebenden Dateninformati onen durch die Absenderinformationen schrittweise er folgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Datenpakete im Bereich von Schnitt stellen erfolgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung in einem Netzwerk erfolgt, das ei nem Internetprotokoll entsprechend betrieben wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete folgende Informationsbestandteile ent halten: [Länge][Anzahl Hops][Aktueller Hop][Protokoll][Hops]*[Daten]*.

7. Netzwerk mit Routern zur Übermittlung von Informationen in Datenpaketen, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens ein Mittel enthält, das die Informationen im Header während des Transportes des Datenpaketes ver ändert.