DE102013215029A1

DE102013215029A1 - Verfahren zur Datenkommunikation in einem Netzwerk sowie Netzwerk

Info

Publication number: DE102013215029A1
Application number: DE201310215029
Authority: DE
Inventors: Thomas Fleischmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: WO2015014656A1; DE102013215029B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem Netzwerk (1), insbesondere einem geschlossenen Netzwerk wie einem Zugnetzwerk, wobei das Netzwerk zumindest ein erstes Teilnetz (2) und ein zweites Teilnetz (3) umfasst, die miteinander gekoppelt sind, und wobei ein Gerät (L) über das zweite Teilnetz (3) an das erste Teilnetz (2) angebunden ist, wobei – dem Gerät (L) in dem ersten Teilnetz (2) direkt oder indirekt zwei oder mehrere erste Netzwerkadressen (85) zugeordnet sind, – dem Gerät (L) in dem zweiten Teilnetz (3) eine zweite Netzwerkadresse (80) zugeordnet ist, – zur Kommunikation mit dem Gerät (L) aus dem ersten Teilnetz (2) die zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) in die zweite Netzwerkadresse (80) und zur Kommunikation des Geräts (L) mit dem ersten Teilnetz (2) die zweite Netzwerkadresse (80) in eine der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) umgesetzt werden müssen, enthält erfindungsgemäß ein Teil der zweiten Netzwerkadresse (80) eine Adressumsetzungs-Information (81), anhand der die zweite Netzwerkadresse (80) bei der Adressumsetzung eindeutig genau jeweils einer der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) zugeordnet wird. Die zweiten Netzwerkadressen tragen somit selbst alle notwendigen Informationen, die für eine korrekte Zuordnung der zweiten Netzwerkadresse zu einer der ersten Netzwerkadressen notwendig sind. Hierdurch werden keine Mechanismen zur Verbindungsverfolgung und somit auch kein dafür notwendiger Speicher benötigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem Netzwerk gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Netzwerk gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 8. Bei dem Netzwerk handelt es sich insbesondere um ein geschlossenes Netzwerk wie z.B. ein Zugnetzwerk.
Moderne Züge weisen eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme zur Steuerung des Zuges, des Antriebes, der Bremsen, der Türen, der Beleuchtung, der Fahrgastinformation etc. auf. Die einzelnen Geräte eines derartigen Systems kommunizieren hierbei jeweils untereinander, aber auch mit Geräten anderer Systeme, um ein optimales Zusammenspiel aller Systeme bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen und Konfigurationen des Zuges sowie eine umfangreiche Diagnose für eine hohe Verfügbarkeit des Zuges zu ermöglichen.
Für diese Kommunikation weist der Zug ein Netzwerk auf, im Folgenden auch als „Zugnetzwerk“ bezeichnet. In der Zukunft wird hierbei vor allem ein IP (Internet Protocol) basierendes Zugnetzwerk zum Einsatz kommen. Ein derartiges Netzwerk ist bereits Gegenstand verschiedenster Standardisierungsbemühungen bei der IEC (siehe z.B. Normentwürfe zur IEC 61375).
Bei einem Zugnetzwerk handelt es sich um ein „geschlossenes“ Netzwerk. Während bei einem offenen Netzwerk wie z.B. dem Internet die Zahl der Netzwerkteilnehmer und die Ausdehnung des Netzwerkes praktisch unbeschränkt ist und hinsichtlich der Notation der IP-Adressen kaum Freiheitsgrade bestehen, ist bei einem geschlossenen Netzwerk die maximale Anzahl der Netzwerkteilnehmer beschränkt, das Netzwerk ist üblicherweise hinsichtlich seiner Ausdehnung begrenzt und es bestehen mehr Freiheitsgrade bei der Notation der IP-Adressen. Geschlossene Netzwerke finden sich neben Zügen auch in anderen Fahrzeugen (Land-, Wasser-, Luft- und Raumfahrzeuge) oder aber typischerweise auch in sich abgeschlossene große Anlagen der Industrie, der Energieerzeugung und -verteilung, der Infrastruktur, Krankenhäuser oder in großen Behörden.
Oftmals umfasst das Netzwerk zur Datenkommunikation zwischen Geräten dabei ein erstes übergeordnetes Teilnetz (auch als „globales“ Teilnetz anzusehen) und mehrere dem übergeordneten Teilnetz untergeordnete zweite Teilnetze (auch als „lokale“ Teilnetze anzusehen), die mit dem ersten Teilnetz gekoppelt sind. Zahlreiche Geräte sind dann über eines der untergeordneten Teilnetze an das übergeordnete Teilnetz angebunden. Eine Datenkommunikation zwischen Geräten, die an unterschiedliche untergeordnete Teilnetze angeschlossen sind, oder zwischen einem an ein untergeordnetes Teilnetz und einem an das übergeordnete Teilnetz angeschlossenes Gerät erfolgt dann über das übergeordnete Netzwerk.
So besteht ein Zug üblicherweise aus mehreren nicht weiter teilbaren Fahrzeugeinheiten. Diese Fahrzeugeinheiten werden manchmal auch als „Consist“ bezeichnet. Das übergeordnete Teilnetz ist dann typischerweise ein zugweites Teilnetz und ein untergeordnetes Teilnetz ein auf eine einzige Fahrzeugeinheit (bzw. „Consist“) beschränktes Teilnetz.
Beispielsweise kann ein Zug für jede Fahrzeugeinheit jeweils ein Antriebssteuerungssystem aufweisen, das mehrere in der jeweiligen Fahrzeugeinheit angeordnete Geräte umfasst, die über ein auf die jeweilige Fahrzeugeinheit beschränktes untergeordnetes Teilnetz miteinander kommunizieren können. Die Antriebssteuerungssysteme unterschiedlicher Fahrzeugeinheiten können wiederum über das zugweite übergeordnete Teilnetz miteinander oder aber auch mit anderen Systemen wie z.B. Bremssystemen oder einem übergeordneten Zugsteuerungssystem kommunizieren.
In einem IP-basierenden Netzwerk besteht manchmal die Anforderung, dass ein Endgerät in einem untergeordneten (lokalen) Teilnetz mit einer real zugeordneten lokalen Netzwerk-Adresse von einem übergeordneten (globalen) Netzwerk über einen Router unter zwei oder mehreren weiteren durch "Network Address Translation" umgesetzten globalen Netzwerk-Adressen erreichbar sowie eine Kommunikationsverbindung zu diesem aufbaubar sein soll.
Bei einer ersten der globalen Netzwerkadressen handelt es sich beispielsweise um eine dem lokalen Gerät in dem ersten Netzwerk direkt zugeordnete Netzwerkadresse. Bei den anderen globalen Netzwerkadressen kann es sich beispielsweise um sogenannte virtuelle Adressen handeln, d.h. um Adressen, die einem Gerät nur indirekt anhand einer Funktion des Zuges anstatt direkt anhand einer eindeutig zugeordneten Netzwerkadresse zugeordnet sind. Wird von einem Sender ein Datenpaket an eine derartige virtuelle Adresse gesendet, dann wird dieses Datenpaket an das oder diejenigen Geräte weitergeleitet, die dieser Funktion zugeordnet sind. Auf diese Weise kann beispielsweise von einer übergeordneten Zugsteuerung ein Datenpaket, das die Funktion des Antriebs betrifft, an alle untergeordneten Antriebssteuerungen gesendet werden, ohne dass die Zugsteuerung die genauen Netzwerkadressen dieser Antriebssteuerungen kennen muss.
Dem lokalen Endgerät sind somit in dem übergeordneten ersten Teilnetz direkt oder indirekt zwei oder mehrere erste Netzwerkadressen zugeordnet, während dem lokalen Endgerät in dem untergeordneten zweiten Teilnetz lediglich eine einzige eindeutige zweite Netzwerkadresse zugeordnet ist. Zur Kommunikation mit dem Gerät aus dem ersten Teilnetz müssen dann die zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen in die zweite Netzwerkadresse und zur Kommunikation des Geräts mit dem ersten Teilnetz die zweite Netzwerkadresse in eine der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen umgesetzt werden.
Diese Umsetzung erfolgt in IP-Netzwerken mit der sogenannten „Network Address Translation (NAT)“. NAT ist i.d.R. ein symmetrisches Verfahren, d.h. eine Übersetzung bzw. Umsetzung die ein Datenpaket auf dem Weg global nach lokal (auch als „Down-Pfad“ bezeichnet) erfährt, muss auf dem Rückweg lokal nach global (auch als „Up-Pfad“ bezeichnet) entsprechend zurückübersetzt werden. Für den Fall lokal nach global und zurück gilt selbige Beschreibung. Wenn nun aber zwei oder mehr globale auf eine lokale IP-Adresse hin übersetzt werden, so entsteht bei der Rückantwort das Problem, dass herausgefunden werden muss, in welche der zwei oder mehr globalen die eine lokale IP-Adresse zurückübersetzt werden muss. Sollte das initiale IP Paket vom lokalen Endgerät selbst stammen, also keine "Übersetzungsvorgeschichte" existieren, dann kommt obiges Problem verstärkt zum tragen; d.h. die Klärung der Frage in welche der zwei oder mehr globalen die eine lokale IP Adresse umgesetzt werden muss.
Um dieses Problem zu lösen, werden im Stand der Technik Mechanismen zur Verbindungsverfolgung implementiert. Mittels „Connection Tracking“ wird versucht, die Übersicht über alle logischen Netzwerkverbindungen oder Sitzungen zu behalten, und somit alle Pakete, die eine Verbindung ausmachen, miteinander in Bezug zu stellen. Die NAT ist auf diese Information angewiesen, um alle verwandten Pakete in gleicher Weise zu transformieren. Problematisch in diesem Zusammenhang ist, dass der Zustand einer Verbindung unabhängig ist von jeglichen Zuständen eines potentiellen Transportprotokolls wie TCP oder SCTP. Ein Grund dafür ist, dass beim bloßen Weiterleiten von Paketen, also keiner lokalen Zustellung, der eigentliche TCP-Abarbeitungsprozess gar nicht zum Zuge kommen muss. Selbst verbindungslose Protokolle wie UDP, IPsec (AH/ESP), GRE und andere Tunnelprotokolle haben einen, wenn auch “pseudo”-, Verbindungszustand.
Beim „Connection Tracking“ müssen zu jeder erkannten Verbindung eine Vielzahl von Verbindungsdaten gespeichert werden. Für die Speicherung der Informationen zur Verbindungsverfolgung wird deshalb ein Speicher benötigt. Durch eine Begrenzung des zur Verfügung stehenden Speichers ist aber auch die maximale Anzahl der gleichzeitig geöffneten Verbindungen begrenzt. Bei wachsender Verbindungsanzahl steigt außerdem die Verarbeitungszeit bzgl. der Speicherverarbeitung, z.B. nimmt bei steigender Verbindungsanzahl die Suchzeit nach den passenden Verbindungsdaten zu. Sollen zwei Router redundant betrieben werden, d.h. der normalerweise passive soll bei Ausfall des aktiven das Routing übernehmen, so ist dies nicht oder nur aufwändig möglich. Dem passiven Router fehlt, wenn er zum aktiven Router bestimmt wird, die "Verbindungsvorgeschichte", d.h. die bisher aufgelaufenen Daten zur Verbindungsverfolgung. Da die Anzahl der gleichzeitig offengehaltenen Verbindungen begrenzt ist, müssen Mechanismen zur Zwangstrennung (z.B. über ein Timeout) für nicht weiter genutzte Verbindungen implementiert werden. Der Speicherbedarf wirkt sich außerdem sowohl negativ auf die Hardware-Kosten als auch auf Kosten aus, die auf die Software entfallen, die zur Verwaltung der NAT-Sessions geschrieben werden muss.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren und ein Netzwerk zur Datenkommunikation anzugeben, mit denen die vorstehend geschilderten Nachteile vermieden werden können. Außerdem ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, eine besonders vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Netzwerkes anzugeben.
Die Lösung der auf das Verfahren gerichteten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und die Lösung der auf das Netzwerk gerichteten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Netzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Eine besonders vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruchs 15. Ein Zug mit einem erfindungsgemäßen Netzwerk ist Gegenstand des Anspruchs 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Datenkommunikation in einem Netzwerk, insbesondere einem geschlossenen Netzwerk wie einem Zugnetzwerk, wobei das Netzwerk zumindest ein erstes Teilnetz und ein zweites Teilnetz umfasst, die miteinander gekoppelt sind, und wobei ein Gerät über das zweite Teilnetz an das erste Teilnetz angebunden ist, und wobei

– dem Gerät in dem ersten Teilnetz direkt oder indirekt zwei oder mehrere erste Netzwerkadressen zugeordnet sind,
– dem Gerät in dem zweiten Teilnetz eine zweite Netzwerkadresse zugeordnet ist,
– zur Kommunikation mit dem Gerät aus dem ersten Teilnetz die zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen in die zweite Netzwerkadresse und zur Kommunikation des Geräts mit dem ersten Teilnetz die zweite Netzwerkadresse in eine der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen umgesetzt werden müssen,

Die Erfindung geht hierbei von dem Gedanken aus, dass es – insbesondere in geschlossenen Netzwerken – möglich ist, in der Netzwerkadresse Informationen zu speichern, die in erster Näherung nichts mit der Adressierung zu tun haben. Es kann somit beispielsweise für jede mögliche Umsetzung der zweiten Netzwerkadresse in die zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen jeweils eine eindeutige Kennung definiert und zugeordnet werden, die dann als Adressumsetzungs-Information in der zweiten Netzwerkadresse hinterlegt wird. Bei der Kennung handelt es sich beispielsweise um einen „Merker“, der angibt, in welche der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen umgesetzt werden soll.
Wenn beispielsweise sichergestellt werden kann, dass die führenden 8 Bit einer Netzwerkadresse immer eine 10dez beinhalten und z.B. eine 11dez als führende 8 Bit einer Netzwerkadresse ansonsten im geschlossenen System nicht vorkommt, dann kann man die 10 dez und die 11dez als Kennung bzw. "Merker" für zwei unterschiedliche Umsetzungen nutzen.
Die Netzwerkadressen selbst tragen im zweiten Teilnetz somit alle notwendigen Informationen mit sich, die für eine korrekte Zuordnung der zweiten Netzwerkadresse zu einer der ersten Netzwerkadressen und somit Umsetzung der Adressen im Up-Pfad notwendig sind. Hierdurch werden keine Mechanismen zur Verbindungsverfolgung und somit auch kein dafür notwendiger Speicher mit den eingangs geschilderten Nachteilen benötigt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird bei einer Übertragung eines ersten Datenpakets von dem ersten Teilnetz zu dem Gerät bei der Adressumsetzung die Adressumsetzungs-Information in dem ersten Datenpaket hinterlegt. Bei einer anschließenden Übertragung eines zweiten Datenpakets von dem Gerät zu dem ersten Teilnetz wird dann die empfangene Adressumsetzungs-Information von dem Gerät in dem zweiten Datenpaket hinterlegt und bei der Adressumsetzung aus dem Datenpaket entfernt. Somit ist sichergestellt, dass die Datenpakete in dem ersten Teilnetz keine Adressumsetzungs-Information beinhalten, was zu Fehlern führen könnte, wenn der für die Adressumsetzungs-Information genutzte Teil der Netzwerkadresse in dem ersten Teilnetz anderen Zwecken dient.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird bei der Übertragung des ersten Datenpakets die Adressumsetzungs-Information in einer Netzwerkadresse zur Identifikation des Senders in dem zweiten Teilnetz hinterlegt und bei der Übertragung des zweiten Datenpakets wird die Adressumsetzungs-Information in einer Netzwerkadresse zur Identifikation des Empfängers in dem zweiten Teilnetz hinterlegt. Hierdurch kann eine Eindeutigkeit der Netzwerkadressen in dem zweiten Teilnetz gewahrt werden.
Wenn in dem zweiten Datenpaket als Netzwerkadresse zur Identifikation des Empfängers in dem zweiten Teilnetz eine mit dem ersten Datenpaket empfangene Netzwerkadresse zur Identifikation des Senders in dem zweiten Teilnetz verwendet wird kann mit geringem Aufwand sichergestellt werden, dass bei der Rückübersetzung im Up-Pfad die korrekte Adresse des Empfängers vorliegt.
Von Vorteil werden bei der Adressumsetzung bei einer Datenübertragung von dem ersten Teilnetz zu dem zweiten Teilnetz zuerst höherwertige Bits der Netzwerkadresse und anschließend niederwertige Bits der Netzwerkadresse und bei einer Datenübertragung von dem zweiten Teilnetz zu dem ersten Teilnetz zuerst niederwertige Bits der Netzwerkadresse und anschließend die höherwertigen Bits der Netzwerkadresse verarbeitet. Bei der Adressumsetzung kann somit strukturiert in einem ersten Schritt zuerst ein höherwertiger Netzanteil und in einem zweiten Schritt ein niederwertiger Anteil, z.B. ein eine virtuelle Adresse kennzeichnender Teil der Netzwerkadresse, umgesetzt werden. Grundsätzlich ist aber auch ein umgekehrtes Vorgehen möglich, d.h. in einem ersten Schritt wird zuerst ein niederwertiger Netzanteil und in einem zweiten Schritt ein höherwertiger Anteil umgesetzt. Auch eine gleichzeitige, d.h. parallele Umsetzung sowohl des höher- als auch des niederwertigen Anteiles ist möglich.
Bevorzugt werden bei einer Datenübertragung von dem zweiten Teilnetz zu dem ersten Teilnetz bei zumindest einer der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen sowohl die höherwertigen Bits als auch die niederwertigen Bits umgesetzt und bei zumindest einer anderen der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen nur die höherwertigen Bits umgesetzt, die niederwertigen Bits dagegen nicht umgesetzt. In letzterem Fall wird somit eine standardmäßig bei der Netzwerkadresse vorhandene Bitfolge auch bereits als Adressumsetzungs-Information genutzt. Der Aufwand für das Hinterlegen der Adressumsetzungs-Information in der Netzwerkadresse kann dadurch reduziert werden.
Wegen seiner weiten Verbreitung ist das Netzwerk bevorzugt ein IP (Internet Protocol) basierendes Netzwerk.
Ein erfindungsgemäßes Datenkommunikations-Netzwerk, insbesondere geschlossenes Datenkommunikations-Netzwerk wie ein Zugnetzwerk, umfasst ein erstes Teilnetz und ein zweites Teilnetz, die miteinander gekoppelt sind. Ein Gerät ist über das zweite Teilnetz an das erste Teilnetz angebunden, wobei

– dem Gerät in dem ersten Teilnetz direkt oder indirekt zwei oder mehrere erste Netzwerkadressen zugeordnet sind,
– dem Gerät in dem zweiten Teilnetz eine zweite Netzwerkadresse zugeordnet ist und
– eine Adressumsetzungseinrichtung vorhanden ist, in der zur Kommunikation mit dem Gerät aus dem ersten Teilnetz die zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen in die zweite Netzwerkadresse und zur Kommunikation des Geräts mit dem ersten Teilnetz die zweite Netzwerkadresse in eine der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen umsetzbar sind.

Die zweite Netzwerkadresse enthält dabei eine Adressumsetzungs-Information, anhand der bei der Adressumsetzung in der Adressumsetzungseinrichtung die zweite Netzwerkadresse eindeutig einer der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen zuordenbar ist.
Gemäß ein ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Netzwerks ist die Adressumsetzungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie bei einer Übertragung eines ersten Datenpakets von dem ersten Teilnetz zu dem Gerät die Adressumsetzungs-Information in dem ersten Datenpaket hinterlegt und bei einer Übertragung eines zweiten Datenpakets von dem Gerät zu dem ersten Teilnetz eine in dem zweiten Datenpaket gespeicherte Adressumsetzungs-Information aus dem Datenpaket entfernt.
Bevorzugt ist dabei die Adressumsetzungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie bei der Übertragung des ersten Datenpakets die Adressumsetzungs-Information in einer Netzwerkadresse zur Identifikation des Senders in dem zweiten Teilnetz hinterlegt, und das Gerät ist derart ausgebildet, dass es bei der Übertragung des zweiten Datenpakets die Adressumsetzungs-Information in einer Netzwerkadresse zur Identifikation des Empfängers in dem zweiten Teilnetz hinterlegt.
Von Vorteil ist das Gerät weiterhin derart ausgebildet, dass es in dem zweiten Datenpaket als Netzwerkadresse zur Identifikation des Empfängers in dem zweiten Teilnetz eine mit dem ersten Datenpaket empfangene Netzwerkadresse zur Identifikation des Senders in dem zweiten Teilnetz verwendet.
Gemäß ein weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Netzwerks weist die Adressumsetzungseinrichtung für eine Datenübertragung von dem ersten Teilnetz zu dem zweiten Teilnetz und für eine Datenübertragung von dem zweiten Teilnetz zu dem ersten Teilnetz jeweils eine erste und eine zweite Verarbeitungseinheit zur Adressumsetzung auf, wobei die erste Verarbeitungseinheit zur Umsetzung von höherwertigen Bits der Netzwerkadresse und die zweite Verarbeitungseinheit zur Umsetzung von niederwertigen Bits der Netzwerkadresse ausgebildet ist.
Bevorzugt ist dabei in der Adressumsetzungseinrichtung für die Datenübertragung von dem ersten Teilnetz zu dem zweiten Teilnetz die erste Verarbeitungseinheit vor der zweiten Verarbeitungseinheit angeordnet und für die Datenübertragung von dem zweiten Teilnetz zu dem ersten Teilnetz ist die zweite Verarbeitungseinheit vor der ersten Verarbeitungseinheit angeordnet.
Das Netzwerk ist von Vorteil als ein IP (Internet Protocol) basierendes Netzwerk ausgebildet.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren und dessen vorteilhafte Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Netzwerk und dessen jeweils korrespondierenden vorteilhaften Ausgestaltungen.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert; darin zeigen:
1 ein Netzwerk mit einem ersten übergeordneten Teilnetz und vier zweiten untergeordneten Teilnetzen,
2 eine Detailsicht der Anbindung von Endgeräten und Routern an die Teilnetze von 1,
3 eine detaillierte Darstellung der NAT-Verarbeitungseinheiten von 2,
4 Tabellen zur Veranschaulichung von Adressumsetzungen im Down- und im Up-Pfad ohne Verwendung einer virtuellen Adresse,
5 einen zeitlichen Ablauf der Adressumsetzungen im Down- und im Up-Pfad ohne Verwendung einer virtuellen Adresse,
6 Tabellen zur Veranschaulichung von Adressumsetzungen im Down- und im Up-Pfad bei Verwendung einer virtuellen Adresse,
7 einen zeitlichen Ablauf der Adressumsetzungen im Down- und im Up-Pfad bei Verwendung einer virtuellen Adresse,
8 einen möglichen Aufbau der Netzwerkadressen,
9 eine Zugeinheit mit einem übergeordneten Teilnetz und zwei untergeordneten Teilnetzen,
10 einen Zug mit einem übergeordneten Teilnetz und vier untergeordneten Teilnetzen.
Es werden dabei folgende Abkürzungen verwendet:

IP: Internet Protocol
NAT: Network Address Translation (Netzwerk-Adressumsetzung)
DIP: Destination IP (IP Netzwerkadresse des Empfängers)
nDIP: neue Destination IP (neue IP Netzwerkadresse des Empfängers)
SIP: Source IP (IP Netzwerkadresse des Senders)
nSIP: neue Source IP (neue IP Netzwerkadresse des Senders)
DNet: Destination Net (Netz des Empfängers)
nDNet: neues Destination Net (neues Netz des Empfängers)
SNet: Source Net (Netz des Senders)
nSNet: neues Source Net (neues Netz des Senders)
DIP_G: globale Destination IP
SIP_G: globale Source IP
DIP_L: lokale Destination IP
SIP_L: lokale Source IP
DIP_GT: temporäre globale Destination IP
SIP_GT: temporäre globale Source IP
DIP_LT: temporäre lokale Destination IP
SIP_LT: temporäre lokale Source IP

1 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Netzwerk 1 auf Basis des IP-Netzwerkprotokolls. Bei dem Netzwerk 1 handelt es sich vorzugsweise um ein geschlossenes Netzwerk wie beispielsweise ein Zugnetzwerk. Das Netzwerk 1 umfasst ein erstes übergeordnetes Teilnetz 2 und mehrere (hier vier) zweite untergeordnete Teilnetze 3, die über jeweils eine Adressumsetzungseinrichtung in Form eines NAT-Routers 4 mit dem ersten Teilnetz 2 gekoppelt sind. Verschiedene untergeordnete Endgeräte L sind an jeweils eines der zweiten Teilnetze 3 angeschlossen und somit über das jeweilige zweite Teilnetz 3 an das erste Teilnetz 2 angebunden. An das erste Teilnetz 2 sind zudem mehrere übergeordnete Endgeräte G angeschlossen.
Das erste Teilnetz 2 könnte auch als eine Art „globales“ Teilnetz und die zweiten Teilnetze 3 als eine Art „lokale“ Teilnetze angesehen werden. Entsprechend könnten die Endgeräte L als „lokale“ Endgeräte und die Endgeräte G als „globale“ Endgeräte angesehen werden.
Wenngleich in dem Ausführungsbeispiel das Teilnetz 2 ein übergeordnetes und die Teilnetze 3 untergeordnete Teilnetze sind, so ist dies nicht als beschränkend anzusehen. Grundsätzlich kann es sich bei den Teilnetzen 2, 3 auch um gleichberechtigte Teilnetze handeln.
Den Geräten L sind in dem ersten Teilnetz 2 direkt oder indirekt zwei oder mehr globale Netzwerkadressen zugeordnet. Bei einer ersten der globalen Netzwerkadressen handelt es sich beispielsweise um eine dem lokalen Gerät in dem ersten Netzwerk direkt zugeordnete Netzwerkadresse. Bei den anderen globalen Netzwerkadressen kann es sich beispielsweise um sogenannte virtuelle Adressen handeln, d.h. um Adressen, die einem Gerät nur indirekt anhand einer übergreifenden Funktion anstatt direkt anhand einer eineindeutig zugeordneten Netzwerkadresse zugeordnet sind. Wird von einem Sender ein Datenpaket an eine derartige virtuelle Adresse gesendet, dann wird dieses Datenpaket an das oder diejenigen Geräte weitergeleitet, die dieser Funktion zugeordnet sind. Auf diese Weise kann beispielsweise von einer übergeordneten Zugsteuerung ein Datenpaket, das die Funktion des Antriebs betrifft, an alle untergeordneten Antriebssteuerungen gesendet werden, ohne dass die Zugesteuerung die genauen Netzwerkadressen dieser Antriebssteuerungen kennen muss.
Außerdem ist jedem Gerät L in dem zweiten Teilnetz 3, an das es angeschlossen ist, jeweils eine eineindeutige zweite Netzwerkadresse zugeordnet.
Zur Kommunikation mit einem Gerät L aus dem ersten Teilnetz 2 müssen somit die zwei oder mehreren globalen Netzwerkadressen in die zweite Netzwerkadresse und zur Kommunikation eines Geräts L mit dem ersten Teilnetz 2 die zweite Netzwerkadresse in eine der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen umgesetzt werden. Dies Adressumsetzung erfolgt in dem NAT-Router 4, der das erste Teilnetz 2 mit dem Teilnetz 3 koppelt, an dass das jeweilige Endgerät L angeschlossen ist.
Wie im Detail in 2 dargestellt ist, sind die Endgeräte G über jeweils eine Verbindung 2a an das erste Teilnetz 2 angebunden. Die Endgeräte L sind über jeweils eine Verbindung 3a an das zweite Teilnetz 3 angebunden. Die Router 4 sind über jeweils eine Verbindung 2b an das erste Teilnetz 2 und eine Verbindung 3b an das zweite Teilnetz 3 angebunden. Die Teilnetze 2, 3 haben hierbei keine direkte Verbindung sondern sind nur über die Router 4 miteinander gekoppelt.
In jedem der Router 4 befinden sich zwei Ethernet-Empfangs- und Sendeeinheiten 11 bzw. 12, eine erste aktive Komponente in Form der NAT-Einheit 13, realisiert in einem programmierbaren Logikbaustein (z.B. einem FPGA) und eine optionale, zweite aktive Komponente in Form einer CPU 14, über welche das NAT-Verhalten parametrierbar ist.
Die Parametrierbarkeit bezieht sich hierbei auf die Tabellen 27‘, 28‘, 37‘, 38‘, die später erläutert werden.
Die NAT-Einheit 13 ist über Kommunikationswege 15, 16, 17 an die jeweiligen Ethernet-Empfangs- und Sendeeinheiten 11, 12 bzw. die CPU 14 angebunden und dient der eigentlichen Adressumsetzung.
In der NAT-Einheit 13 sind zwei Datenpfade 20, 30 realisiert. Ein erster Pfad 20 ist für den Datenfluss eines Endgeräts G an ein Endgerät L verantwortlich, diese Richtung wird im Weiteren als "Down-Pfad" bezeichnet. Ein zweiter Pfad 30 ist für den Datenfluss eines Endgeräts L zu einem Endgerät G verantwortlich, diese Richtung wird im Weiteren als "Up-Pfad" bezeichnet. Beide Pfade 20, 30 sind ähnlich aufgebaut. Sie bestehen aus jeweils einer Paketempfangseinheit 21 bzw. 31, einer Paketsendeeinheit 22 bzw. 32, den NAT-Verarbeitungseinrichtungen 23 bzw. 33 und weiteren internen Kommunikationswegen 24, 25, 26 bzw. 34, 35, 36.
Die NAT-Verarbeitungseinrichtungen 23, 33 bestehen wiederum aus jeweils einer speziellen NAT-Verarbeitungseinheit NAT1, auf welche die Übersetzung der höherwertigen Bits der IP Adresse (der „Netzanteil“) entfällt, und einer speziellen NAT-Verarbeitungseinheit NAT2, auf welche die Übersetzung der niederwertigen Bits der IP Adresse entfällt. Letztere wird für die Umsetzung der virtuellen IP Adressen benötigt.
3 soll in weiteren Details den Aufbau und die Arbeitsweise der NAT-Verarbeitungseinrichtungen 23, 33 näher verdeutlichen. Die speziellen NAT-Verarbeitungseinheiten NAT1, NAT2 der NAT-Verarbeitungseinrichtung 23 übersetzen hierzu die DIP, d.h. die Destination IP (IP Netzwerkadresse des Empfängers), und die speziellen NAT-Verarbeitungseinheiten NAT1, NAT2 der NAT Verarbeitungseinrichtung 33 übersetzen hierzu die SIP, d.h. die Source IP (IP Netzwerkadresse des Senders).
Für die IP Umsetzung in den Verarbeitungseinheiten NAT1 werden IP Paketverarbeitungseinheiten 27 bzw. 37 durch Tabellen 27‘ bzw. 37‘, in denen die Umsetzungsvorschriften enthalten sind, gesteuert. Hierzu werden die Tabellen 27‘ bzw. 37‘ von den jeweiligen Paketverarbeitungseinheiten 27 bzw. 37 durchsucht. Die Tabellen 27‘ bestehen aus Informationssätzen altes Destination Netz (DNet) und neues Destination Netz (nDNet). Die Tabellen 37‘ bestehen aus Informationssätzen altes Source Netz (SNet) und neues Source Netz (nSNet). Sollte ein passender DNet Eintrag in der Tabelle 27‘ bzw. ein passender SNet Eintrag in der Tabelle 37‘ gefunden werden, so wird das DNet bzw. SNet in der jeweiligen Paketverarbeitungseinheit 27 bzw. 37 in das nDNet bzw. nSNet übersetzt. Es werden somit nur die höherwertigen Bits geändert, die niederwertigen Bits der betroffenen IP Adresse werden bei der Umsetzung nicht geändert.
Für die IP Umsetzung in den Verarbeitungseinheiten NAT2 werden IP Paketverarbeitungseinheiten 28 bzw. 38 durch Tabellen 28‘ bzw. 38‘, in denen Umsetzungsvorschriften enthalten sind, gesteuert. Hierzu werden die Tabellen 28‘ bzw. 38‘ von den jeweiligen Paketverarbeitungseinheiten 28 bzw. 38 durchsucht.
Im Up-Pfad wird die Paketverarbeitungseinheit 38 jedoch nur dann aktiv, wenn die DIP eine Adressumsetzungsinformation in Form eines bestimmten "Merker" trägt. Sollte dies der Fall sein wird darüber hinaus dieser "Merker" aus der DIP entfernt.
Die Tabelle 28‘ besteht aus Informationssätzen alte Destination IP (DIP) und neue Destination IP (nDIP). Die Tabelle 38‘ besteht aus Informationssätzen alte Source IP (SIP) und neue Source IP (nSIP). Sollte ein passender DIP Eintrag in der Tabelle 28‘ oder ein passender SIP Eintrag in der Tabelle 38‘ gefunden werden, so wird die DIP bzw. SIP in der jeweiligen Paketverarbeitungseinheit 28 bzw. 38 in die nDIP bzw. nSIP übersetzt. Zusätzlich wird in der SIP im Down Pfad durch die Paketverarbeitungseinheit 28 im Fall einer Umsetzung von einer virtuellen Adresse eine AdressumsetzungsInformation in Form eines "Merker" hinterlegt bzw. aufgeprägt. Die höherwertigen Bits der betroffenen IP Adresse werden bei der Umsetzung nicht geändert. Der Merker dient dabei zur Kenntlichmachung, dass eine Umsetzung auf eine virtuelle IP Adresse stattgefunden hat.
Hierbei wird der Umstand genutzt, dass man in einem geschlossenen IP Netzwerk 1 die Kontrolle über den Aufbau aller IP Adressen hat. Es eröffnet sich somit der Weg, in der IP Adresse Informationen zu speichern, die in erster Näherung nichts mit der Adressierung zu tun haben, für die die IP Schicht verantwortlich ist.
Wenn eine Netzwerkadresse aus einer Bitfolge mit einer Anzahl von Bits besteht und gewährleistet ist, dass ein Teil der Bits der Bitfolge immer den gleichen Wert aufweisen, dann können diese Bits zur temporären Speicherung der Adressumsetzungs-Information genutzt werden. Beispielhaft ist hierzu in 8 der Aufbau einer IP Adresse 80 in den zweiten Teilnetzen 3 und der Aufbau einer IP Adresse 85 in dem ersten Teilnetz 2 gezeigt. Die IP Adressen 80, 85 bestehen aus einer Bitfolge von 32 Bits. Die Bitfolge besteht wiederum aus einem mit 81 bezeichneten führenden Teil mit einer Länge von 8 Bit, einem höherwertigen Anteil 82 (hier der Netzanteil) mit einer Länge von 10 Bit und einem niederwertigen Anteil 83 mit einer Länge von 14 Bit.
Wenn im Fall der IP Adresse 80 gewährleistet ist, dass die mit 81 bezeichneten führenden 8 Bit immer eine 10dez beinhalten, dann kann man diese 8 Bit und somit beispielsweise die 10dez und z.B. eine 11dez für die Adressumsetzungs-Information nutzen.
Im Folgenden soll dies anhand von Beispielen näher erläutert werden.
In einem anhand der 4 und 5 erläuterten Fall soll ein IP Packet von einem Endgerät G zu einem Endgerät L auf Basis einer dem Endgerät L in dem ersten Teilnetz 2 direkt zugeordneten Adresse, d.h. keiner virtuelle IP Adresse, gesendet werden. Es erfolgt somit keine Umsetzung in den speziellen Verarbeitungseinheiten NAT2. Dabei zeigt 4 anhand einer Tabelle 40 eine Umsetzung von Adressen im Down-Pfad 20 und anhand einer Tabelle 41 eine Umsetzung von Adressen im Up-Pfad 30. In 5 ist der zeitliche Ablauf der Adressumsetzungen anhand eines zeitlichen Ablaufdiagramms 50 für den Down-Pfad 20 und eines zeitlichen Ablaufdiagramms 51 für den Up-Pfad 30 dargestellt.
Baut ein Endgerät G mit einem Endgerät L eine Datenverbindung auf, so enthält das von dem Endgerät 6 versendete IP Telegramm folgende Informationen:
Als SIP wird die eigene SIP_G 10.131.0.10 vom Endgerät G verwendet, als DIP wird die direkt zugeordnete DIP_G des Endgerät L verwendet, z.B. die 10.131.0.20.
Im Down-Pfad 20 wird in der Verarbeitungseinheit NAT1 die DIP_G in eine temporäre DIP_LT 10.0.0.20 umgesetzt. Die Paketverarbeitungseinheit 28 in der Verarbeitungseinheit NAT2 findet keinen passenden Eintrag in der Tabelle 28‘ und macht nichts. Hiermit bleibt als DIP die temporäre DIP_LT gültig und ist damit die DIP_L des Endgeräts L. Es wird folglich kein "Merker" in den führenden 8 Bit der SIP gesetzt, sondern die SIP bleibt bei den führenden 8 Bit unverändert.
Das Endgerät L empfängt Datenpakete vom Endgerät G somit mit der eigenen DIP_L 10.0.0.20 und der SIP_G 10.131.0.10 von dem Endgerät G.
Antwortet das Endgerät L nun auf Pakete vom Endgerät G, so werden von TCP/IP Stacks im Gerät L die empfangene SIP als neue DIP und die eigenen IP, welche der empfangenen DIP entspricht, als neue SIP verwendet.
Das IP Antworttelegramm enthält somit als DIP die DIP_G 10.131.0.10 des Endgeräts G und als SIP die SIP_L 10.0.0.20 des Endgeräts L. Die Verarbeitungseinheit NAT2 im Up-Pfad 30 macht nichts, da in der DIP der "Merker" nicht vorhanden ist bzw. sie interpretiert die standardmäßig vorhandenen 10dez in den führenden 8 Bit als Adressumsetzungs-Information in dem Sinne, dass eine Zuordnung zu der direkt zugeordneten ersten IP-Adresse DIP_G des Endgeräts L und nicht zu einer virtuellen Adresse des Endgeräts L erfolgen muss.
In der Verarbeitungseinheit NAT1 im Up-Pfad 30 wird die SIP_L in die SIP_G 10.131.0.20 des Endgeräts L umgesetzt.
Das Endgerät G empfängt Pakete vom Endgerät L somit mit der eigenen DIP_G 10.131.0.10 und der SIP_G 10.131.0.20 vom Endgerät L.
In einem anhand 6 und 7 erläuterten Fall soll ein IP Packet von einem Endgerät G zu einem Endgerät L mit virtueller IP Adresse gesendet werden, d.h. es erfolgt eine Umsetzung in den speziellen Verarbeitungseinheiten NAT2. Dabei zeigt 6 anhand einer Tabelle 60 eine Umsetzung von Adressen im Down-Pfad 20 und anhand einer Tabelle 61 eine Umsetzung von Adressen im Up-Pfad 30. In 7 ist der zeitliche Ablauf der Adressumsetzungen anhand eines zeitlichen Ablaufdiagramms 70 für den Down-Pfad 20 und eines zeitlichen Ablaufdiagramms 71 für den Up-Pfad 30 dargestellt.
Baut ein Endgerät G mit einem Endgerät L eine Datenverbindung auf, so enthält das von dem Endgerät G versendete IP Telegramm folgende Informationen:
Als SIP wird die eigene SIP_G 10.131.0.10 vom Endgerät G verwendet, als DIP wird die virtuelle Adresse DIP_G des Endgeräts L verwendet, z.B. die 10 131.0.30.
In der Verarbeitungseinheit NAT1 des Down-Pfads 20 wird die DIP_G in eine temporäre DIP_LT 10.0.0.30 umgesetzt. Die Paketverarbeitungseinheit 28 in der speziellen Verarbeitungseinheit NAT2 findet einen passenden Eintrag in der Tabelle 28‘ und setzt die temporäre DIP_LT 10.0.0.30 in die DIP_L 10.0.0.20 des Endgeräts L um. Darüber hinaus wird in der SIP ein "Merker" als Adressumsetzungs-Information hinterlegt bzw. aufgeprägt, d.h. die führende 10 in der SIP_G 10.131.0.10 wird z.B. in eine 11 umgesetzt. Die resultierende SIP ist dann die temporäre SIP_GT 11.131.0.10.
Das Endgerät L empfängt Pakete vom Endgerät G somit mit der eigenen DIP_L 10.0.0.20 und der SIP_GT 11.131.0.10 vom Endgerät G.
Antwortet das Endgerät L nun auf Pakete vom Endgerät G, so werden von TCP/IP Stacks des Endgeräts L die empfangene SIP als neue DIP und die eigene IP, welche der empfangenen DIP entspricht, als neue SIP verwendet.
Das IP Antworttelegramm enthält somit als DIP die DIP_GT 11.131.0.10 des Endgeräts G und als SIP die SIP_L 10.0.0.20 des Endgeräts L.
Die spezielle Verarbeitungseinheit NAT2 im Up-Pfad 30 erkennt in der DIP den "Merker" und wird daraufhin aktiv. Sie sucht einen passenden Eintrag in der Tabelle 38‘ und übersetzt bei einem Fund die SIP 10.0.0.20 in die SIP_LT 10.0.0.30 des Endgeräts L. Darüber hinaus wird immer in der DIP die Adressumsetzungs-Information in Form des "Merkers" entfernt, also wieder eine führende 10dez in die DIP geschrieben. Aus der DIP_GT 11.131.0.10 wird somit die DIP_G 10.131.0.10 gebildet.
In der speziellen Verarbeitungseinheit NAT1 im Up-Pfad 30 wird die SIP_LT in die SIP_G 10.131.0.30 des Endgeräts L umgesetzt. Das Endgerät G empfängt Pakete vom Endgerät L somit mit der eigenen DIP_G 10.131.0.10 und der SIP_G 10.131.0.30 von Endgerät L.
Eine bevorzugte Verwendung der Erfindung liegt im Bereich der Züge bzw. der darin verwendeten Zugnetzwerke, da es sich hierbei um geschlossene Netzwerke handelt, bei denen der IP-Adressbereich deutlich eingeschränkt werden kann.
Bei den untergeordneten Teilnetzen 3 handelt es sich dann – wie vereinfacht in 9 dargestellt – vorzugsweise um Teilnetze, die sich nur über eine im Betrieb nicht weiter teilbare Zugeinheit 90 (manchmal auch als „Consist“ bezeichnet). erstrecken. Bei dem übergeordneten Teilnetz 2 handelt es sich dagegen um ein Teilnetz, das sich zumindest über die Zugeinheit 90, oder aber auch darüber hinaus erstreckt.
10 zeigt hierzu beispielhaft einen Zug 91, der aus mehreren miteinander gekoppelten Zugeinheiten 90a, 90b besteht. In diesem Fall erstreckt sich das übergeordnete Teilnetz 2 über den gesamten Zug 91, während die untergeordneten Teilnetze 3 in ihrer Ausdehnung auf nur jeweils eine einzige Zugeinheit 90a, 90b beschränkt sind.
Beispielsweise handelt es sich bei den untergeordneten Teilnetzen 3 um Netze für den Antrieb, die Bremsen, die Türen oder für die Fahrgastinformation und bei den daran angeschlossenen Endgeräten L um Steuergeräte dieser Teilnetze wie z.B. Antriebssteuergeräte, Bremssteuergeräte, Türsteuergeräte, Steuergeräte des Fahrgastinformationssystems.
Bei den übergeordneten Geräten G handelte es sich beispielsweise um übergeordnete Geräte zur Zugsteuerung oder Zugdiagnose.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC 61375 [0003]

Claims

Verfahren zur Datenkommunikation in einem Netzwerk (1), insbesondere einem geschlossenen Netzwerk wie einem Zugnetzwerk, wobei das Netzwerk zumindest ein erstes Teilnetz (2) und ein zweites Teilnetz (3) umfasst, die miteinander gekoppelt sind, und wobei ein Gerät (L) über das zweite Teilnetz (3) an das erste Teilnetz (2) angebunden ist, wobei – dem Gerät (L) in dem ersten Teilnetz (2) direkt oder indirekt zwei oder mehrere erste Netzwerkadressen (85) zugeordnet sind, – dem Gerät (L) in dem zweiten Teilnetz (3) eine zweite Netzwerkadresse (80) zugeordnet ist, – zur Kommunikation mit dem Gerät (L) aus dem ersten Teilnetz (2) die zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) in die zweite Netzwerkadresse (80) und zur Kommunikation des Geräts (L) mit dem ersten Teilnetz (2) die zweite Netzwerkadresse (80) in eine der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) umgesetzt werden müssen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der zweiten Netzwerkadresse (80) eine Adressumsetzungs-Information (81) enthält, anhand der die zweite Netzwerkadresse (80) bei der Adressumsetzung eindeutig genau jeweils einer der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Übertragung eines ersten Datenpakets von dem ersten Teilnetz (2) zu dem Gerät (L) bei der Adressumsetzung die Adressumsetzungs-Information (81) in dem ersten Datenpaket hinterlegt wird, und dass bei einer anschließenden Übertragung eines zweiten Datenpakets von dem Gerät (L) zu dem ersten Teilnetz (2) die empfangene Adressumsetzungs-Information (81) von dem Gerät (L) in dem zweiten Datenpaket hinterlegt und bei der Adressumsetzung aus dem Datenpaket entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Übertragung des ersten Datenpakets die Adressumsetzungs-Information (81) in einer Netzwerkadresse (SIP) zur Identifikation des Senders in dem zweiten Teilnetz (3) hinterlegt wird und bei der Übertragung des zweiten Datenpakets die Adressumsetzungs-Information (81) in einer Netzwerkadresse (DIP) zur Identifikation des Empfängers in dem zweiten Teilnetz (3) hinterlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Datenpaket als Netzwerkadresse (DIP) zur Identifikation des Empfängers in dem zweiten Teilnetz (3) eine mit dem ersten Datenpaket empfangene Netzwerkadresse (SIP) zur Identifikation des Senders in dem zweiten Teilnetz (3) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Adressumsetzung bei einer Datenübertragung von dem ersten Teilnetz (2) zu dem zweiten Teilnetz (3) zuerst höherwertige Bits der Netzwerkadresse und anschließend niederwertige Bits der Netzwerkadresse und bei einer Datenübertragung von dem zweiten Teilnetz (3) zu dem ersten Teilnetz (2) zuerst niederwertige Bits der Netzwerkadresse und anschließend höherwertige Bits der Netzwerkadresse verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Datenübertragung von dem zweiten Teilnetz (3) zu dem ersten Teilnetz (2) bei zumindest einer der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) sowohl die höherwertigen Bits als auch die niederwertigen Bits umgesetzt werden und bei zumindest einer anderen der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) nur die höherwertigen Bits umgesetzt werden, die niederwertigen Bits dagegen nicht umgesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (1) ein IP (Internet Protocol) basierendes Netzwerk ist.
Datenkommunikations-Netzwerk (1), insbesondere geschlossenes Datenkommunikations-Netzwerk wie ein Zugnetzwerk, wobei das Netzwerk zumindest ein erstes Teilnetz (2) und ein zweites Teilnetz (3) umfasst, die miteinander gekoppelt sind, und wobei ein Gerät (L) über das zweite Teilnetz (3) an das erste Teilnetz (2) angebunden ist, wobei – dem Gerät (L) in dem ersten Teilnetz (2) direkt oder indirekt zwei oder mehrere erste Netzwerkadressen (85) zugeordnet sind, – dem Gerät (L) in dem zweiten Teilnetz (3) eine zweite Netzwerkadresse (80) zugeordnet ist, – eine Adressumsetzungseinrichtung (4) vorhanden ist, in der zur Kommunikation mit dem Gerät (L) aus dem ersten Teilnetz (2) die zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) in die zweite Netzwerkadresse (80) und zur Kommunikation des Geräts (L) mit dem ersten Teilnetz (2) die zweite Netzwerkadresse (80) in eine der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) umsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Netzwerkadresse (80) eine Adressumsetzungs-Information (81) enthält, anhand der bei der Adressumsetzung in der Adressumsetzungseinrichtung (4) die zweite Netzwerkadresse (80) eindeutig einer der zwei oder mehreren ersten Netzwerkadressen (85) zuordenbar ist.
Netzwerk (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressumsetzungseinrichtung (4) derart ausgebildet ist, dass sie bei einer Übertragung eines ersten Datenpakets von dem ersten Teilnetz (2) zu dem Gerät (L) die Adressumsetzungs-Information (81) in dem ersten Datenpaket hinterlegt und bei einer Übertragung eines zweiten Datenpakets von dem Gerät (L) zu dem ersten Teilnetz (2) eine in dem zweiten Datenpaket gespeicherte Adressumsetzungs-Information (81) aus dem Datenpaket entfernt.
Netzwerk (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (L) derart ausgebildet ist, dass es bei der Übertragung des ersten Datenpakets die Adressumsetzungs-Information (81) in einer Netzwerkadresse (SIP) zur Identifikation des Senders in dem zweiten Teilnetz (3) hinterlegt, und dass das Gerät (L) derart ausgebildet ist, dass es bei der Übertragung des zweiten Datenpakets die Adressumsetzungs-Information (81) in einer Netzwerkadresse (DIP) zur Identifikation des Empfängers in dem zweiten Teilnetz (3) hinterlegt.
Netzwerk (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (L) derart ausgebildet ist, dass es in dem zweiten Datenpaket als Netzwerkadresse (DIP) zur Identifikation des Empfängers in dem zweiten Teilnetz (3) eine mit dem ersten Datenpaket empfangene Netzwerkadresse (SIP) zur Identifikation des Senders in dem zweiten Teilnetz (3) verwendet.
Netzwerk (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressumsetzungseinrichtung (4) für eine Datenübertragung von dem ersten Teilnetz (2) zu dem zweiten Teilnetz (3) und für eine Datenübertragung von dem zweiten Teilnetz (3) zu dem ersten Teilnetz (2) jeweils eine erste und eine zweite Verarbeitungseinheit (NAT1, NAT2) zur Adressumsetzung aufweist, wobei die erste Verarbeitungseinheit (NAT1) zur Umsetzung von höherwertigen Bits der Netzwerkadresse und die zweite Verarbeitungseinheit (NAT2) zur Umsetzung von niederwertigen Bits der Netzwerkadresse ausgebildet ist.
Netzwerk (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Adressumsetzungseinrichtung (4) für die Datenübertragung von dem ersten Teilnetz (2) zu dem zweiten Teilnetz (3) die erste Verarbeitungseinheit (NAT1) vor der zweiten Verarbeitungseinheit (NAT2) angeordnet ist und für die Datenübertragung von dem zweiten Teilnetz (3) zu dem ersten Teilnetz (2) die zweite Verarbeitungseinheit (NAT2) vor der ersten Verarbeitungseinheit (NAT1) angeordnet ist.
Netzwerk (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein IP (Internet Protocol) basierendes Netzwerk ausgebildet ist.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Datenkommunikation in einem Zug (91), wobei der Zug aus mehreren, vorzugsweise nicht weiter teilbaren, Fahrzeugeinheiten (90a, 90b) besteht und wobei das erste Teilnetz (2) ein zugweites Teilnetz und das zweite Teilnetz (3) ein auf eine einzige Fahrzeugeinheit (90a bzw. 90b) beschränktes Teilnetz ist.
Zug (91) aus mehreren, vorzugsweise nicht weiter teilbaren, Fahrzeugeinheiten (90a, 90b) und mit einem Netzwerk (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei das erste Teilnetz (2) ein zugweites Teilnetz und das zweite Teilnetz (3) ein auf eine einzige Fahrzeugeinheit (90a bzw. 90b) beschränktes Teilnetz ist.