DE102021120184B4

DE102021120184B4 - Laufzeitbestimmungssystem und Verfahren zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit

Info

Publication number: DE102021120184B4
Application number: DE102021120184.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Hanns Paul Fitzek; Justus Rischke; Heiko Hirschberg
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2024-04-04
Anticipated expiration: 2041-08-04
Also published as: DE102021120184A1

Abstract

Laufzeitbestimmungssystem (10) zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit (PL) in einem Datennetzwerksystem (2) mit mindestens zwei Netzknoten (4), umfassend
eine zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) und
mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmittel (16), die jeweils an einem Netzknoten (4) des Datennetzwerksystems (2) angeordnet und über eine Datenverbindung mit der zentralen Paketdatenauswerteeinheit (12) verbunden sind,
wobei die Netzknotenüberwachungsmittel (16) jeweils derart ausgebildet sind,
- dass diese ein Duplikat-Datenpaket (DP) durch Duplikation eines durch den jeweiligen Netzknoten (4) geleiteten Original-Datenpakets (P) erzeugen,
- dass diese das Duplikat-Datenpaket (DP) mit einem seinem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden Zeitstempel (T) versehen und
- dass diese das Duplikat-Datenpaket (DP) an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) übertragen, und
wobei die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) derart ausgebildet ist,
- dass diese den Zeitstempel (T) der von den mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmitteln (16) empfangenen Duplikat-Datenpakete (DP) ausliest und
- dass diese basierend auf den Zeitstempeln (T) der empfangenen Duplikat-Datenpakete (DP) eine Datenpaketlaufzeit (PL) bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufzeitbestimmungssystem zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit in einem Datennetzwerksystem mit mindestens zwei Netzknoten und betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit in einem Datennetzwerksystem mit mindestens zwei Netzknoten.
Unter Netzknoten sind im vorliegenden Zusammenhang verschiedene Punkte des Datennetzwerksystems zu verstehen, die über eine Datenverbindung, typischerweise in Form eines Kabels, miteinander verbunden sind. Die Datenverbindung kann jedoch grundsätzlich in jeder beliebigen Form erfolgen, beispielsweise über Leiterbahnen, optisch, per Funk, etc. Typische Beispiele für Netzknoten sind Netzwerkteilnehmer, wie PCs oder Server, sowie Netzwerk-Switche und Netzwerk-Router, die im Allgemeinen mehre Netzwerkteilnehmer miteinander verbinden. Typischerweise sind die einzelnen Netzknoten des Datennetzwerksystems jeweils durch separate Hardware gebildet.
Aus der DE 602 23 806 T2 ist ein Laufzeitbestimmungssystem bekannt, wobei ein erstes Netzknotenüberwachungsmittel an einem ersten Netzknoten des Datennetzwerksystems angeordnet ist und ein zweites Netzknotenüberwachungsmittel an einem zweiten Netzknoten des Datennetzwerksystems angeordnet ist. Das erste Netzknotenüberwachungsmittel ist derart eingerichtet, dass dieses ein durch den ersten Netzknoten geleitetes Datenpaket empfängt, das Datenpaket mit einem aktuellen Zeitstempel versieht, und das Datenpaket anschließend an seinen jeweiligen Bestimmungsort weiterleitet. Das zweite Netzknotenüberwachungsmittel ist derart eingerichtet, dass dieses ein durch den zweiten Netzknoten geleitetes Datenpaket empfängt, überprüft ob das Datenpaket von dem ersten Netzknotenüberwachungsmittel mit einem Zeitstempel versehen wurde, und - sofern ein derartiger Zeitstempel vorhanden ist - den Zeitstempel ausliest und basierend auf dem ausgelesenen Zeitstempel und einer aktuellen Zeit eine Datenpaketlaufzeit bestimmt. Durch das beschriebene System kann auf Grund der Bearbeitung der durch die Netzknoten geleiteten Datenpakete jedoch eine nachteilige Verzögerung der Datenpaketübertragung verursacht werden.
Aus der DE 601 24 970 T2 ist ferner ein System zur Bestimmung von Netzwerkeigenschaften bekannt, bei welchem eine Eingangsüberwachungseinrichtung Dateneinheiten abfängt, wenn diese in einen Netzwerkpfad eintreten, und eine Ausgangsüberwachungseinheit dieselben Dateneinheiten abfängt, wenn diese aus dem Netzwerkpfad austreten. Jede Überwachungseinheit erzeugt einen Zeitstempel für jedes abgefangene Datenpaket und leitet eine eindeutige beziehungsweise einzigartige Signatur für jede Dateneinheit ab, derart, dass gleiche Dateneinheiten die gleiche Signatur beim Eintritt und beim Austritt aufweisen. Die Signatur, der Zeitstempel und ein Paketzählwert bilden einen Eintrag, der in einer Eintragswarteschlange in jeder Überwachungseinrichtung gespeichert wird. Eine Datenkorrelationseinrichtung zieht periodisch eine Liste von Einträgen aus jeder Überwachungseinrichtung und bestimmt basierend auf den Zeitstempeln von Einträgen mit gleicher Signatur eine Ende-zu-Ende-Latenz des Netzwerkpfads.
Aus der DE 602 23 806 T2 ist ein System zur Messung von Netzwerkparametern bekannt, bei welchem durch Hinzufügen von Routing-Kopfblöcken spezifische Netzknoten anvisiert werden können, um eine detaillierte Dienstmessung zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Datenpaketlaufzeit in einem Datennetzwerksystem mit mindestens zwei Netzknoten zu ermöglichen, welche die Datenpaketübertragung nicht signifikant beeinträchtigt.
Diese Aufgabe wird durch ein Laufzeitbestimmungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Das erfindungsgemäße Laufzeitbestimmungssystem umfasst eine zentrale Paketdatenauswerteeinheit und mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmittel, die jeweils an einem Netzknoten des Datennetzwerksystems angeordnet und über eine Datenverbindung mit der zentralen Paketdatenauswerteeinheit verbunden sind. Die erfindungsgemäße zentrale Paketdatenauswerteeinheit und die erfindungsgemäßen Netzknotenüberwachungsmittel können jeweils sowohl durch eine entsprechend ausgebildete Hardware, die an dem Netzknoten angeordnet ist, als auch durch eine entsprechend ausgebildete Software, die in den Netzknoten einprogrammiert ist, gebildet sein.
Die erfindungsgemäßen Netzknotenüberwachungsmittel sind jeweils derart ausgebildet, dass diese durch Duplikation eines durch den jeweiligen Netzknoten geleiteten Original-Datenpakets ein dem Original-Datenpaket entsprechendes Duplikat-Datenpaket erzeugen. Die erfindungsgemäßen Netzknotenüberwachungsmittel sind ferner jeweils derart ausgebildet, dass diese das Duplikat-Datenpaket mit einem seinem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden Zeitstempel versehen. Der Zeitstempel gibt also den Zeitpunkt an, an dem das Original-Datenpaket in dem jeweiligen Netzknoten durch das Netzknotenüberwachungsmittel verarbeitet wurde. Die erfindungsgemäßen Netzknotenüberwachungsmittel sind ferner jeweils derart ausgebildet, dass diese das Duplikat-Datenpaket an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit übertragen.
Erfindungsgemäß erhält also die zentrale Paketdatenauswerteeinheit Duplikat-Datenpakete von den Netzknotenüberwachungsmitteln, wobei die Duplikat-Datenpakete jeweils einen Zeitstempel enthalten, der den Zeitpunkt der Verarbeitung des Original-Datenpakets in dem entsprechenden Netzknoten angibt.
Die erfindungsgemäße zentrale Paketdatenauswerteeinheit ist derart ausgebildet, dass diese den Zeitstempel der von den mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmitteln empfangenen Duplikat-Datenpakete ausliest und basierend auf den Zeitstempeln der empfangenen Duplikat-Datenpakete eine Datenpaketlaufzeit bestimmt. Typischerweise entspricht die Datenpaketlaufzeit hierbei im Wesentlichen der Zeitdifferenz zwischen den Zeitstempeln von empfangenen Duplikat-Datenpaketen. Die zentrale Paketdatenauswerteeinheit ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese mehrere Datenpaketlaufzeiten bestimmt, sofern Duplikat-Datenpakete von mehr als zwei unterschiedlichen Netzknotenüberwachungsmitteln empfangen werden.
Da durch das erfindungsgemäße Laufzeitbestimmungssystem keine Bearbeitung der Original-Datenpakete stattfindet, insbesondere kein Hinzufügen von Daten zu den Original-Datenpaketen stattfindet, wird durch das erfindungsgemäße Laufzeitbestimmungssystem die Datenpaketübertragung im überwachten Datennetzwerksystem nicht signifikant beeinträchtigt.
Vorzugsweise sind die Netzknotenüberwachungsmittel jeweils derart ausgebildet, dass diese das Duplikat-Datenpaket mit einem dem jeweiligen Original-Datenpaket eindeutig zuordenbaren Paketidentifizierungsmerkmal versehen, und ist die zentrale Paketdatenauswerteeinheit derart ausgebildet, dass diese das Paketidentifizierungsmerkmal der von den mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmitteln empfangenen Duplikat-Datenpakete ausliest und die Datenpaketlaufzeit basierend auf den Zeitstempeln von mindestens zwei empfangenen Duplikat-Datenpaketen mit übereinstimmendem Paketidentifizierungsmerkmal bestimmt. Das Paketidentifizierungsmerkmal kann beispielsweise eine Sequenznummer oder eine Kombination aus sogenannter „Frame-ID“ und sogenanntem „Cycle Counter“ sein. Das Paketidentifizierungsmerkmal ermöglicht der zentralen Paketdatenauswerteeinheit eine Zuordnung der empfangenen Duplikat-Datenpakete und somit der empfangenen Zeitstempel zu verschiedenen Original-Datenpaketen. Dies wiederum ermöglicht eine simultane Verarbeitung mehrerer durch das Datennetzwerksystem übertragener Original-Datenpakete und schafft somit ein besonders effizientes und leistungsstarkes Laufzeitbestimmungssystem.
Vorteilhafterweise sind die Netzknotenüberwachungsmittel jeweils derart ausgebildet, dass diese das Duplikat-Datenpaket mit einem dem jeweiligen Netzknoten eindeutig zuordenbaren Netzknotenidentifizierungsmerkmal versehen, und ist die zentrale Paketdatenauswerteeinheit derart ausgebildet, dass diese das Netzknotenidentifizierungsmerkmal der von den mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmitteln empfangenen Duplikat-Datenpakete ausliest und die Datenpaketlaufzeit basierend auf den Zeitstempel von mindestens zwei empfangenen Duplikat-Datenpaketen mit unterschiedlichen Netzknotenidentifizierungsmerkmalen bestimmt. Das Netzknotenidentifizierungsmerkmal kann hierbei durch jede beliebige Modifikation des Duplikat-Datenpakets realisiert sein, die eine eindeutige Identifikation desjenigen Netzknotenüberwachungsmittels ermöglicht, welches das jeweilige Duplikat-Datenpaket erzeugt hat und/oder eine eindeutige Identifikation desjenigen Netzknotens ermöglicht, an welchem das jeweilige Duplikat-Datenpaket erzeugt wurde. Das Netzknotenidentifizierungsmerkmal ermöglicht der zentralen Paketdatenauswerteeinheit eine Zuordnung der empfangenen Duplikat-Datenpakete und somit der empfangenen Zeitstempel zu verschiedenen Netzknotenüberwachungsmitteln beziehungsweise zu verschiedenen Netzknoten. Dies wiederum ermöglicht - sofern Duplikat-Datenpakete von mehr als zwei Netzknotenüberwachungsmitteln empfangen werden - eine einfache Bestimmung von Datenpaketlaufzeiten zwischen verschiedenen Netzknoten des Datennetzwerksystems und ermöglicht somit eine besonders umfangreiche Überwachung des Datennetzwerksystems.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die zentrale Paketdatenauswerteeinheit hierbei derart ausgebildet, dass diese basierend auf den Netzknotenidentifizierungsmerkmalen der mindestens zwei empfangenen Duplikat-Datenpaketen mit unterschiedlichen Netzknotenidentifizierungsmerkmalen eine Netzwerkpfadinformation bestimmt und die bestimmte Datenpaketlaufzeit mit der bestimmten Netzwerkpfadinformation verknüpft. Durch das Verknüpfen der Datenpaketlaufzeit mit den Netzwerkpfadinformation wird eine einfache nachgeschaltete Auswertung der Datenpaketlaufzeiten innerhalb des Datennetzwerksystems ermöglicht.
Vorzugsweise sind die Netzknotenüberwachungsmittel jeweils derart ausgebildet, dass diese Nutzdaten des Duplikat-Datenpakets entfernen. Hierdurch wird die Größe der an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit übertragenen Duplikat-Datenpakete und somit die durch das Laufzeitbestimmungssystem verursachte Beeinträchtigung des Datennetzwerksystems signifikant reduziert.
Vorteilhafterweise sind alle Netzknotenüberwachungsmittel mit einer gemeinsamen Zeitgebereinheit synchronisiert, um eine besonders exakte und zuverlässige Bestimmung der Datenpaketlaufzeit zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

- Einleiten eines Original-Datenpakets in das Datennetzwerksystem,
- Erzeugen eines Start-Duplikat-Datenpakets durch Duplizieren des Original-Datenpakets in einem Start-Netzknoten des Datennetzwerksystems,
- Versehen des Start-Duplikat-Datenpakets mit einem seinem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden Start-Zeitstempel,
- Übertragen des mit dem Start-Zeitstempel versehenen Start-Duplikat-Datenpakets an eine zentrale Paketdatenauswerteeinheit,
- Erzeugen eines End-Duplikat-Datenpakets durch Duplizieren des Original-Datenpakets in einem End-Netzknoten des Datennetzwerksystems,
- Versehen des End-Duplikat-Datenpakets mit einem seinem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden End-Zeitstempel,
- Übertragen des mit dem End-Zeitstempel versehenen End-Duplikat-Datenpakets an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit,
- Auslesen des Start-Zeitstempels aus dem Start-Duplikat-Datenpaket und des End-Zeitstempels aus dem End-Duplikat-Datenpaket durch die zentrale Paketdatenauswerteeinheit, und
- Bestimmen einer Gesamt-Datenpaketlaufzeit basierend auf dem Start-Zeitstempel und dem End-Zeitstempel durch die zentrale Paketdatenauswerteeinheit.

Der Start-Netzknoten kann beispielsweise ein Netzwerkteilnehmer sein, von dem das Original-Datenpaket in das Datennetzwerksystem eingeleitet wird, und der End-Netzwerkknoten kann beispielsweise ein Netzwerkteilnehmer sein, an den das Original-Datenpaket gerichtet ist. Grundsätzlich können der Start-Netzknoten und der End-Netzknoten jedoch beliebige Netzknoten des Datennetzwerks sein, zwischen denen eine Datenpaketlaufzeit bestimmt werden soll.
Typischerweise entspricht die bestimmte Gesamt-Datenpaketlaufzeit im Wesentlichen der Zeitdifferenz zwischen dem Start-Zeitstempel und dem End-Zeitstempel.
Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit erfolgt keine Bearbeitung der Original-Datenpakete, insbesondere kein Hinzufügen von Daten zu den Original-Datenpaketen, sodass die Datenpaketübertragung im überwachten Datennetzwerksystem nicht signifikant beeinträchtigt wird. Durch mehrmaliges Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit verschiedenen Start-Netzknoten und/oder verschiedenen End-Netzknoten können hierbei auf einfache Weise Datenpaketlaufzeiten zwischen verschiedenen Netzknoten des Datennetzwerksystems bestimmt werden.
Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren N Zwischen-Duplikat-Datenpakete durch Duplizieren des Original-Datenpakets in N unterschiedlichen, zwischen dem Start-Netzknoten des Datennetzwerksystems und dem End-Netzknoten des Datennetzwerksystems angeordneten Zwischen-Netzknoten erzeugt, wobei gilt N = {1 ;2;3;...}, wobei N also eine natürliche Zahl ungleich Null ist. Die N Zwischen-Duplikat-Datenpakete werden jeweils mit einem ihrem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden Zwischen-Zeitstempel versehen, sodass jedes der N Zwischen-Duplikat-Datenpakete eine Information über seinen jeweiligen Duplizierungszeitpunkt und somit über den Verarbeitungszeitpunkt des Original-Datenpakets in dem jeweiligen Zwischen-Netzknoten enthält. Die N Zwischen-Duplikat-Datenpakete werden jeweils an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit übertragen. Durch die zentrale Paketdatenauswerteeinheit werden die N Zwischen-Zeitstempel der N empfangenen Zwischen-Duplikat-Datenpakete ausgelesen und werden basierend auf dem Start-Zeitstempel, den N Zwischen-Zeitstempeln und dem End-Zeitstempel, also basierend auf insgesamt N+2 Zeitstempeln, N+1 Zwischen-Datenpaketlaufzeiten bestimmt, die jeweils die Datenpaketlaufzeit zwischen zwei Netzknoten des Datennetzwerksystems angeben. Dies ermöglicht eine besonders umfangreiche und effiziente Erfassung von Datenpaketlaufzeiten innerhalb des Datennetzwerksystems.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmungssystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren erläutert. Hierbei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Datennetzwerksystems mit einem erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmungssystem, und
2 eine vereinfachte Darstellung von Paketdaten von von dem erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmungssystem erzeugten Duplikat-Datenpaketen.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Datennetzwerksystems 2 mit einem erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmungssystem 10 zur Bestimmung von Datenpaketlaufzeiten PL in dem Datennetzwerksystem 2.
Der dargestellte Ausschnitt des Datennetzwerksystems 2 umfasst zwölf Netzknoten 4-1 bis 4-12, die über bidirektionale Datenverbindungen miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Netzknoten 4-1 bis 4-3 jeweils durch einen mit dem Datennetzwerksystem 2 verbundenen PC gebildet, sind die Netzknoten 4-4 und 4-5 jeweils durch einen mit dem Datennetzwerksystem 2 verbundenen Server gebildet, und sind die Netzknoten 4-6 bis 4-12 jeweils durch einen Netzwerk-Switch oder einen Netzwerk-Router des Datennetzwerksystems 2 gebildet.
Das Laufzeitbestimmungssystem 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgebildet, Datenpaketlaufzeiten PL für die Übertragung von Datenpaketen P zwischen dem Netzknoten 4-3 und dem Netzknoten 4-4 zu bestimmen.
Das Laufzeitbestimmungssystem 10 umfasst eine zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12, eine zentrale Zeitgebereinheit 14 und - im vorliegenden Ausführungsbeispiel - sechs Netzknotenüberwachungsmittel 16-1 bis 16-6, wobei das Netzknotenüberwachungsmittel 16-1 an dem Netzknoten 4-3 angeordnet ist, das Netzknotenüberwachungsmittel 16-2 an dem Netzknoten 4-8 angeordnet ist, das Netzknotenüberwachungsmittel 16-3 an dem Netzknoten 4-9 angeordnet ist, das Netzknotenüberwachungsmittel 16-4 an dem Netzknoten 4-10 angeordnet ist, das Netzknotenüberwachungsmittel 16-5 an dem Netzknoten 4-12 angeordnet ist, und das Netzknotenüberwachungsmittel 16-6 an dem Netzknoten 4-4 angeordnet ist. Jedes Netzknotenüberwachungsmittel 16-1 bis 16-6 ist mit der zentralen Zeitgebereinheit 14 synchronisiert und über eine Datenverbindung mit der zentralen Paketdatenauswerteeinheit 12 verbunden.
Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmungssystems 10 werden nachfolgend der Einfachheit halber unter Verwendung von Bezugszeichen ohne Index beschrieben.
Jedes Netzknotenüberwachungsmittel 16 des erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmungssystems 10 ist derart ausgebildet, dass dieses ein Duplikat-Datenpaket DP erzeugt, indem das durch den jeweiligen Netzknoten 4 geleitete Original-Datenpaket P dupliziert wird.
Jedes Netzknotenüberwachungsmittel 16 ist ferner derart ausgebildet, dass dieses Nutzdaten des Duplikat-Datenpakets DP entfernt und das Duplikat-Datenpaket DP mit einem Zeitstempel T, einem Paketidentifizierungsmerkmal PM und einem Netzknotenidentifizierungsmerkmal NM versieht. Hierbei gibt der Zeitstempel T den jeweiligen Duplizierungszeitpunkt des Duplikat-Datenpakets DP an, ist das Paketidentifizierungsmerkmal PM dem jeweils duplizierten Original-Datenpaket P eindeutig zuordenbar, und ist das Netzknotenidentifizierungsmerkmal NM dem Netzknoten 4, an dem das jeweilige Netzknotenüberwachungsmittel 16 angeordnet ist, eindeutig zuordenbar.
Jedes Netzknotenüberwachungsmittel 16 ist ferner derart ausgebildet, dass dieses das erzeugte und bearbeitete Duplikat-Datenpaket DP an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12 überträgt.
Die zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12 des erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmungssystems 10 ist ausgebildet, die Duplikat-Datenpakete DP von den Netzknotenüberwachungsmitteln 16 zu empfangen und zu verarbeiten. Die zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12 ist im Speziellen derart ausgebildet, dass diese den Zeitstempel T, das Paketidentifizierungsmerkmal PM und das Netzknotenidentifizierungsmerkmal NM jedes empfangenen Duplikat-Datenpakets DP ausliest. Die zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12 ist ferner derart ausgebildet, dass diese basierend auf den Zeitstempeln T von zwei Duplikat-Datenpaketen DP mit übereinstimmendem Paketidentifizierungsmerkmal PM und unterschiedlichem Netzknotenidentifizierungsmerkmal NM eine Datenpaketlaufzeit PL sowie eine Netzwerkpfadinformation NI bestimmt und die bestimmte Datenpaketlaufzeit PL mit der bestimmten Netzwerkpfadinformation NI verknüpft.
Die bestimmte Datenpaketlaufzeit PL und die bestimmte Netzwerkpfadinformation NI können beispielsweise in einem Datenspeicher abgespeichert werden und/oder an eine nachgeschaltete Datenverarbeitungseinheit übertragen werden.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmungssystems 10 wird nachfolgend beispielhaft für die in 1 schematisch dargestellte Übertragung eines am Netzknoten 4-3 in das Datennetzwerksystem 2 eingeleiteten Datenpakets P-0 zu dem Netzknoten 4-4 beschrieben.
In diesem Fall bildet der Netzknoten 4-3 einen Start-Netzknoten im Sinne der vorliegenden Anmeldung, da dieser der erste Netzknoten des überwachten Netzwerkpfades ist, und bildet der Netzknoten 4-4 einen End-Netzknoten im Sinne der vorliegenden Anmeldung, da dieser der letzte Netzknoten des überwachten Netzwerkpfades ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der überwachte Netzwerkpfad neben dem Start-Netzknoten 4-3 und dem End-Netzknoten 4-4 noch die vier Netzknoten 4-8,4-9,4-10,4-12 die jeweils zwischen dem Start-Netzknoten 4-3 und dem End-Netzknoten 4-4 angeordnet sind und somit Zwischen-Netzknoten im Sinne der vorliegenden Anmeldung bilden.
Beim Einleiten des Original-Datenpakets P-0 in den Start-Netzknoten 4-3 wird durch das am Start-Netzknoten 4-3 angeordnete Netzknotenüberwachungsmittel 16-1 das Start-Duplikat-Datenpaket DP-1 durch Duplikation des Original-Datenpakets P-0 generiert und mit dem Start-Zeitstempel T-1 versehen, der den Duplizierungszeitpunkt des Start-Duplikat-Datenpakets DP-1, also den Zeitpunkt der Verarbeitung des Original-Datenpakets P-0 im Start-Netzknoten 4-3 angibt. Ferner wird das Start-Duplikat-Datenpaket DP-1 durch das Netzknotenüberwachungsmittel 16-1 mit dem Paketidentifizierungsmerkmal PM-1 versehen, welches eindeutig dem Original-Datenpaket P-0 zuordenbar ist, und mit dem Netzknotenidentifizierungsmerkmal NM-1 versehen, welches eindeutig dem Start-Netzknoten 4-3 zuordenbar ist. Anschließend wird das Start-Duplikat-Datenpaket DP-1 von dem Netzknotenüberwachungsmittel 16-1 an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12 übertragen.
Analog werden bei der Übertragung des Original-Datenpakets P-0 durch die an den vier Zwischen-Netzknoten 4-8,4-9,4-10,4-12 angeordneten Netzknotenüberwachungsmittel 16-2 bis 16-5 die vier Zwischen-Duplikat-Datenpakte DP-2 bis DP-5 erzeugt und an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12 übertragen, und wird durch das am End-Netzknoten 4-4 angeordnete Netzknotenüberwachungsmittel 16-6 das End-Duplikat-Datenpaket DP-6 erzeugt und an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12 übertragen. Die derart erzeugten Duplikat-Datenpakete DP-1 bis DP-6 weisen folglich übereinstimmende Paketidentifizierungsmerkmale PM-1 bis PM-6 auf, da sie jeweils durch Duplikation des gleichen Original-Datenpakets P-0 erzeugt wurden, und weisen unterschiedliche Netzknotenidentifizierungsmerkmale NM-1 bis NM-6 auf, da sie jeweils in unterschiedlichen Netzknoten 4-3,4-8,4-9,4-10,4-12,4-4 erzeugt wurden.
2 zeigt beispielhaft eine vereinfachte Darstellung des Paketinhalts der von den Netzknotenüberwachungsmitteln 16-1,16-3,16-4,16-6 erzeugten Duplikat-Datenpakete DP-1,DP-3,DP-4,DP-6.
2 zeigt ferner schematisch die Bestimmung einer Gesamt-Datenpaketlaufzeit PL-ges basierend auf den Paketdaten des Start-Duplikat-Datenpakets DP-1 und des End-Duplikat-Datenpakets DP-6, sowie beispielhaft die Bestimmung einer Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-3 basierend auf den Paketdaten der Zwischen-Duplikat-Datenpakete DP-3 und DP-4.
Die Gesamt-Datenpaketlaufzeit PL-ges entspricht im Sinne der vorliegenden Anmeldung der Datenpaketlaufzeit zwischen dem Start-Netzknoten (hier: Netzknoten 4-3) und dem End-Netzknoten (hier: Netzknoten 4-4). Die Gesamt-Datenpaketlaufzeit PL-ges wird daher im vorliegenden Ausführungsbeispiel von der zentralen Paketdatenauswerteeinheit 12 basierend auf den Paketdaten des Start-Duplikat-Datenpakets DP-1 und des End-Duplikat-Datenpakets DP-6 bestimmt. Im Speziellen entspricht die Gesamt-Datenpaketlaufzeit PL-ges im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zeitdifferenz zwischen dem End-Zeitstempel T-6 des End-Duplikat-Datenpakets DP-6 und dem Start-Zeitstempel T-1 des Start-Duplikat-Datenpakets DP-1. Die zugehörige ermittelte Netzwerkpfadinformation Nl-ges gibt an, dass sich die ermittelte Gesamt-Datenpaketlaufzeit PL-ges auf eine Datenpaketübertragung von dem Netzknoten 4-3 zu dem Netzknoten 4-4 bezieht.
Neben der Gesamt-Datenpaketlaufzeit PL-ges werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die zentrale Paketdatenauswerteeinheit 12 fünf Zwischen-Datenpaketlaufzeiten PL-1 bis PL-5 basierend auf den Paketdaten des Start-Duplikat-Datenpakets DP-1, des End-Duplikat-Datenpakets DP-6 und der vier Zwischen-Duplikat-Datenpakete DP-2 bis DP-5 ermittelt.
Die Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-1 entspricht hierbei der Zeitdifferenz zwischen dem Zwischen-Zeitstempel T-2 des Zwischen-Duplikat-Datenpakets DP-2 und dem Start-Zeitstempel T-1 des Start-Duplikat-Datenpakets DP-1 und die zugehörige ermittelte Netzwerkpfadinformation NI-1 gibt an, dass sich die ermittelte Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-1 auf eine Datenpaketübertragung von dem Netzknoten 4-3 zu dem Netzknoten 4-8 bezieht.
Die Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-2 entspricht der Zeitdifferenz zwischen dem Zwischen-Zeitstempel T-3 des Zwischen-Duplikat-Datenpakets DP-3 und dem Zwischen-Zeitstempel T-2 des Zwischen-Duplikat-Datenpakets DP-2 und die zugehörige ermittelte Netzwerkpfadinformation NI-2 gibt an, dass sich die ermittelte Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-2 auf eine Datenpaketübertragung von dem Netzknoten 4-8 zu dem Netzknoten 4-9 bezieht.
Die Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-3 entspricht der Zeitdifferenz zwischen dem Zwischen-Zeitstempel T-4 des Zwischen-Duplikat-Datenpakets DP-4 und dem Zwischen-Zeitstempel T-3 des Zwischen-Duplikat-Datenpakets DP-3 und die zugehörige ermittelte Netzwerkpfadinformation NI-3 gibt an, dass sich die ermittelte Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-3 auf eine Datenpaketübertragung von dem Netzknoten 4-9 zu dem Netzknoten 4-10 bezieht.
Die Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-4 entspricht der Zeitdifferenz zwischen dem Zwischen-Zeitstempel T-5 des Zwischen-Duplikat-Datenpakets DP-5 und dem Zwischen-Zeitstempel T-4 des Zwischen-Duplikat-Datenpakets DP-4 und die zugehörige ermittelte Netzwerkpfadinformation NI-4 gibt an, dass sich die ermittelte Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-4 auf eine Datenpaketübertragung von dem Netzknoten 4-10 zu dem Netzknoten 4-12 bezieht.
Die Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-5 entspricht der Zeitdifferenz zwischen dem End-Zeitstempel T-6 des End-Duplikat-Datenpakets DP-6 und dem Zwischen-Zeitstempel T-5 des Zwischen-Duplikat-Datenpakets DP-5 und die zugehörige ermittelte Netzwerkpfadinformation NI-5 gibt an, dass sich die ermittelte Zwischen-Datenpaketlaufzeit PL-5 auf eine Datenpaketübertragung von dem Netzknoten 4-12 zu dem Netzknoten 4-4 bezieht.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere können durch das erfindungsgemäße Laufzeitbestimmungssystem beziehungsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren auch Datenpaketlaufzeiten für mehrere Netzwerkpfade des Datennetzwerksystems bestimmt werden, da die Duplikat-Datenpakete über das Paketidentifizierungsmerkmal und das Netzknotenidentifizierungsmerkmal jeweils eindeutig einem speziellen Original-Datenpaket und einem speziellen Netzwerkknoten zugeordnet werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren müssen der Start-Netzknoten und der End-Netzknoten auch nicht - wie im beschriebenen Ausführungsbeispiel - durch einen Eintritts-Netzknoten und einen Austritts-Netzknoten gebildet sein, sondern es können durch das erfindungsgemäße Laufzeitbestimmungssystem beziehungsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich Datenpaketlaufzeiten für beliebige Abschnitte des Datennetzwerksystems bestimmt werden.

Claims

Laufzeitbestimmungssystem (10) zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit (PL) in einem Datennetzwerksystem (2) mit mindestens zwei Netzknoten (4), umfassend eine zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) und mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmittel (16), die jeweils an einem Netzknoten (4) des Datennetzwerksystems (2) angeordnet und über eine Datenverbindung mit der zentralen Paketdatenauswerteeinheit (12) verbunden sind, wobei die Netzknotenüberwachungsmittel (16) jeweils derart ausgebildet sind, - dass diese ein Duplikat-Datenpaket (DP) durch Duplikation eines durch den jeweiligen Netzknoten (4) geleiteten Original-Datenpakets (P) erzeugen, - dass diese das Duplikat-Datenpaket (DP) mit einem seinem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden Zeitstempel (T) versehen und - dass diese das Duplikat-Datenpaket (DP) an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) übertragen, und wobei die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) derart ausgebildet ist, - dass diese den Zeitstempel (T) der von den mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmitteln (16) empfangenen Duplikat-Datenpakete (DP) ausliest und - dass diese basierend auf den Zeitstempeln (T) der empfangenen Duplikat-Datenpakete (DP) eine Datenpaketlaufzeit (PL) bestimmt.
Laufzeitbestimmungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Netzknotenüberwachungsmittel (16) jeweils derart ausgebildet sind, dass diese das Duplikat-Datenpaket (DP) mit einem dem jeweiligen Original-Datenpaket (P) eindeutig zuordenbaren Paketidentifizierungsmerkmal (PM) versehen, und die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) derart ausgebildet ist, - dass diese das Paketidentifizierungsmerkmal (PM) der von den mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmitteln (16) empfangenen Duplikat-Datenpakete (DP) ausliest und - dass diese die Datenpaketlaufzeit (PL) basierend auf den Zeitstempeln (T) von mindestens zwei empfangenen Duplikat-Datenpaketen (DP) mit übereinstimmendem Paketidentifizierungsmerkmal (PM) bestimmt.
Laufzeitbestimmungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Netzknotenüberwachungsmittel (16) jeweils derart ausgebildet sind, dass diese das Duplikat-Datenpaket (DP) mit einem dem jeweiligen Netzknoten (4) eindeutig zuordenbaren Netzknotenidentifizierungsmerkmal (NM) versehen, und die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) derart ausgebildet ist, - dass diese das Netzknotenidentifizierungsmerkmal (NM) der von den mindestens zwei Netzknotenüberwachungsmitteln (16) empfangenen Duplikat-Datenpakete (DP) ausliest und - dass diese die Datenpaketlaufzeit (PL) basierend auf den Zeitstempel (T) von mindestens zwei empfangenen Duplikat-Datenpaketen (DP) mit unterschiedlichen Netzknotenidentifizierungsmerkmalen (NM) bestimmt.
Laufzeitbestimmungssystem (10) nach Anspruch 3, wobei die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) derart ausgebildet ist, - dass diese basierend auf den Netzknotenidentifizierungsmerkmalen (NM) der mindestens zwei empfangenen Duplikat-Datenpaketen (DP) mit unterschiedlichen Netzknotenidentifizierungsmerkmalen (NM) eine Netzwerkpfadinformation (NI) bestimmt und - dass diese die bestimmte Datenpaketlaufzeit (PL) mit der bestimmten Netzwerkpfadinformation (NI) verknüpft.
Laufzeitbestimmungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Netzknotenüberwachungsmittel (16) jeweils derart ausgebildet sind, dass diese Nutzdaten des Duplikat-Datenpakets (DP) entfernen.
Laufzeitbestimmungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Netzknotenüberwachungsmittel (16) mit einer gemeinsamen Zeitgebereinheit (14) synchronisiert sind.
Verfahren zur Bestimmung einer Datenpaketlaufzeit (PL) in einem Datennetzwerksystem (2) mit mindestens zwei Netzknoten (4), mit den folgenden Verfahrensschritten: - Einleiten eines Original-Datenpakets (P-0) in das Datennetzwerksystem (2), - Erzeugen eines Start-Duplikat-Datenpakets (DP-1) durch Duplizieren des Original-Datenpakets (P-0) in einem Start-Netzknoten (4-3) des Datennetzwerksystems (2), - Versehen des Start-Duplikat-Datenpakets (DP-1) mit einem seinem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden Start-Zeitstempel (T-1), - Übertragen des mit dem Start-Zeitstempel (T-1) versehenen Start-Duplikat-Datenpakets (DP-1) an eine zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12), - Erzeugen eines End-Duplikat-Datenpakets (DP-6) durch Duplizieren des Original-Datenpakets (P-0) in einem End-Netzknoten (4-4) des Datennetzwerksystems (2), - Versehen des End-Duplikat-Datenpakets (DP-6) mit einem seinem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden End-Zeitstempel (T-6), - Übertragen des mit dem End-Zeitstempel (T-6) versehenen End-Duplikat-Datenpakets (DP-6) an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12), - Auslesen des Start-Zeitstempels (T-1) aus dem Start-Duplikat-Datenpaket (DP-1) und des End-Zeitstempels (T-6) aus dem End-Duplikat-Datenpaket (DP-6) durch die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12), und - Bestimmen einer Gesamt-Datenpaketlaufzeit (PL-ges) basierend auf dem Start-Zeitstempel (T-1) und dem End-Zeitstempel (T-6) durch die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei N Zwischen-Duplikat-Datenpakete (DP-2 bis DP-5) durch Duplizieren des Original-Datenpakets (P-0) in N zwischen dem Start-Netzknoten (4-3) des Datennetzwerksystems (2) und dem End-Netzknoten (4-4) des Datennetzwerksystems (2) angeordneten Zwischen-Netzknoten (4-8,4-9,4-10,4-12) erzeugt werden, wobei gilt N = {1 ;2;3;...}, die N Zwischen-Duplikat-Datenpakete (DP-2 bis DP-5) jeweils mit einem ihrem Duplizierungszeitpunkt entsprechenden Zwischen-Zeitstempel (T-2 bis T-5) versehen werden, die N Zwischen-Duplikat-Datenpakete (DP-2 bis DP-5) jeweils an die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) übertragen werden, die N Zwischen-Zeitstempel (T-2 bis T-5) der N Zwischen-Duplikat-Datenpakete (DP-2 bis DP-5) durch die zentrale Paketdatenauswerteeinheit (12) ausgelesen werden, und basierend auf dem Start-Zeitstempel (T-1), den N Zwischen-Zeitstempeln (T-2 bis T-5) und dem End-Zeitstempel (T-6) N+1 Zwischen-Datenpaketlaufzeiten (PL-1 bis PL-5) bestimmt werden.