DE10231941A1 - Datenpaketstruktur für direkt adressiertes Multicast-Protokoll - Google Patents

Abstract

Datenpakete und ein Verfahren zum Entwickeln von Datenpaketen für eine Übertragung über ein Netzwerk zu ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorten. Die Datenpakete umfassen einen Anfangsblockabschnitt und einen Datenabschnitt. Der Anfangsblockabschnitt umfaßt ein spezielles Vernetzungsprotokollfeld, das anzeigt, daß eine Liste von Vernetzungsprotokolladressen in dem Datenpaket eingebettet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Vernetzungsprotokoll (IP = Internetworking Protocol) -Multicast-Protokoll, das für die Implementierung von vernetzter Speicherung nützlich ist.
• Bestehende IP-Multicast-Technologie (IP-Sammelsendungs- Technologie) arbeitet so, daß die Sendesysteme ein Datenpaket zu einer eindeutigen Multicast-Adresse (Gruppenadresse) adressieren, das dann durch die Netzwerkinfrastruktur zu jedem der entfernten Bestimmungsorte geleitet wird, der einen Wunsch ausgedrückt hat, das Datenpaket zu empfangen. Als solche sind die Bestimmungsorte für die IP-Multicast- Datenpakete dem Sender unbekannt. Dieses Modell der Adressierung ist nützlich für die vorherrschendste Verwendung des aktuellen IP-Multicast-Schemas, Streaming Multimedia.
• Bei bestehenden IP-Multicast-Protokollen sendet der Sender ein Datenpaket zu einer einzigen virtuellen Multicast- Adresse, wo die tatsächlichen Empfänger durch einen Teilnehmerprozeß bestimmt werden, der durch ein Netzwerk von Schaltern und Routern verwaltet wird. Im Stand der Technik gibt es zwei Alternativen zum Erreichen von Multicast- Datenübertragung über ein IP-Netzwerk: (1) Senden mehrerer einzeln adressierter Pakete, eines an jeden der entfernten Bestimmungsorte; und (2) Einrichten einer Multicast-Gruppe in dem Netzwerkschalter, Senden des Multicast-Pakets und anschließend Löschen der Multicast-Gruppe. Die erste Alternative führt zu einer wesentlichen Belastung auf dem sendenden System und auf der Netzwerkinfrastruktur, die mit demselben verbunden ist. Die zweite Alternative führt zu einer erhöhten Belastung auf den Netzwerkschaltern. Es besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Verfahren zum Senden von Multicast-Datenpaketen.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Datenpaket, ein Verfahren zum Entwickeln eines Datenpakets und ein computerlesbares Medium zum Übertragen von Daten über ein Netzwerk an mehrere entfernte Bestimmungsorte mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch ein Datenpaket gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 5 und ein computerlesbares Medium gemäß Anspruch 7 gelöst.
• Die vorliegende Erfindung verwendet ein verbessertes Adressierungsmodell für IP-Multicast-Protokolle. Bei einem Aspekt ist ein Datenpaket beschrieben, das zum Übertragen von Daten über ein Netzwerk an ausgewählte mehrere entfernte Bestimmungsorte auf einem computerlesbarem Medium gespeichert ist. Das Datenpaket umfaßt einen Anfangsblockabschnitt und einen Datenabschnitt. Der Anfangsblockabschnitt umfaßt eine Liste von Netzwerkadressen für die ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorte, und der Datenabschnitt umfaßt computerlesbare Daten, die zu den ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorten gesendet werden sollen.
• Bei einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Entwickeln eines Datenpakets für eine Übertragung zu ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorten beschrieben. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Einbetten eines formatierten IP-Optionsfeldes in einem Anfangsblockabschnitt eines ersten Datenpakets durch einen DAMP-Sendeklienten, wobei das IP-Optionsfeld die Identifikation des Datenpakets als ein DAMP-Datenpaket umfaßt; Einstellen eines Quell-IP- Adreßfelds zu der IP-Adresse des DAMP-Sendeklients, und Einstellen eines Bestimmungsort-IP-Adreßfelds für die Nicht-Null-IP-Adresse von einem der ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorte.
• Bei noch einem weiteren Aspekt ist ein computerlesbares Medium beschrieben, in dem ein Programm eingebettet ist. Das eingebettete Programm umfaßt Befehle zum Ausführen des obigen Verfahrens.
• Ein Fachmann auf diesem Gebiet wird diese und andere Vorteile und Nutzen verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung von einem Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf die nachfolgend aufgeführten Zeichnungen erkennen.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Systems zum Senden von Multicast-Datenpaketen über ein Netzwerk gemäß dem Stand der Technik;
• Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Systems zum Senden von Datenpaketen über ein Netzwerk an ausgewählte mehrere entfernte Bestimmungsorte gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 3 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems zum Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk an ausgewählte mehrere entfernte Bestimmungsorte gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk an ausgewählte mehrere entfernte Bestimmungsorte;
• Fig. 5 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Struktur eines direkt adressierten Multicast- Protokolldatenpakets gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 6 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Struktur eines IP-Optionsfeldes in einem direkt adressierten Multicast-Protokolldatenpaket gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 7 ein Diagramm, das einen Weg eines Ausführungsbeispiels eines direkt adressierten Multicast- Protokolldatenpakets durch das Internet zu mehreren Bestimmungsorte darstellt; und
• Fig. 8 ein Diagramm, das einen weiteren Weg eines Ausführungsbeispiels eines direkt adressierten Multicast-Protokolldatenpakets durch das Internet zu mehreren Bestimmungsorten darstellt.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues IP- Multicast-Protokoll, das hierin nachfolgend als direkt adressiertes Multicast-Protokoll (DAMP = Directly Addressed Multicast Protocol) bezeichnet wird. Bei einem DAMP-System spezifiziert ein Sendeklient direkt für jedes Datenpaket, das gesendet wird, eine Liste von entfernten Bestimmungsorten. Der Begriff DAMP wird nur als Bezeichnung verwendet und andere Begriffe können das gleiche oder ähnliche Protokolle definieren.
• Unter Verwendung von DAMP setzt ein Netzwerk von Schaltern und Routern das Neusenden der Datenpakete über nur die Netzwerksegmente fort, die eine Route zu zumindest einer der spezifizierten entfernten Bestimmungsortadresse enthalten. Dieses Verfahren erzeugt somit keinen unnötigen Verkehr auf jedem Netzwerksegment. Diese Form von Multicast vereinfacht außerdem den Multicast-Prozeß enorm durch Entfernen des Bedarfs nach Multicast- Gruppenverwaltungsprotokollen zum Verwalten der Bestimmungsortlisten in der Netzwerkinfrastruktur. Die Liste von entfernten Bestimmungsorten ist in jedem Datenpaket eingebettet, und ist nicht ständig in der Netzwerkinfrastruktur.
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems 100 zum Senden von Multicast-Datenpaketen über ein Netzwerk gemäß dem Stand der Technik. Im Stand der Technik, der IP-Multicast- Protokolle abdeckt, umfaßt das System 100 zumindest einen IP-Multicast-Sendeklient 110, der mit einer Netzwerkinfrastruktur 115 verbunden ist und mit derselben kommuniziert. Der IP-Sendeklient 110 sendet IP-Multicast-Datenpakete zu der Netzwerkinfrastruktur 115. In der Netzwerkinfrastruktur 115 ist zumindest ein IP-Multicast-Teilnehmerverwalter 120 ferner mit einer Anzahl von Netzwerkgeräten 140 verbunden und kommuniziert mit denselben. Der IP-Multicast- Teilnehmerverwalter 120 empfängt Anforderungen von den Netzwerkgeräten 140, um an Multicast-Datenübertragungen von dem IP-Multicast-Sendeklient 110 teilzunehmen. Wenn der IP- Multicast-Sendeklient 110 IP-Multicast-Datenpakete zu der Netzwerkinfrastruktur 115 sendet, bestimmt der IP- Multicast-Teilnehmerverwalter 120, welche der Netzwerkgeräte 140 sich für diese spezielle Datenpakete angemeldet haben. Neben dem IP-Multicast-Teilnehmerverwalter 120 befinden sich eine Anzahl von Netzwerkschaltern und Routern 130 in der Netzwerkinfrastruktur 150. Auf eine Bestimmung hin, welche Netzwerkgeräte 140 für die Datenpakete angemeldet sind, die von dem IP-Multicast-Sendeklient übertragen werden, leiten die Netzwerkschalter und -router 130 Kopien der Datenpakete zu jedem der Netzwerkgeräte 140 weiter, das für die Datenpakete angemeldet ist, und erwarten Empfangsbestätigungen von den Netzwerkgeräten 140. Die Netzwerkinfrastruktur 115 kann Datenpakete neu senden, bis alle Datenpakete von allen Netzwerkgeräten 140 als empfangen bestätigt sind. Als Folge dieses Multicast-Schemas können die Datenpakete häufig über jedes bestimmte Netzwerksegment verlaufen, wodurch die Belastung auf der Netzwerkbandbreite multipliziert wird.
• Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Systems 200 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk an ausgewählte mehrere entfernte Bestimmungsorte. Das System 200 der vorliegenden Erfindung umfaßt einen DAMP Sendeklienten 210, der mit einem oder mehreren Netzwerkelementen 220 verbunden ist. Der DAMP-Sendeklient 210 überträgt DAMP-Datenpakete zu den Netzwerkelementen 220. Ein Netzwerkelement 220 kann ein Netzwerkschalter oder -router sein und ist ein Teil der Gesamtnetzwerkinfrastruktur 115, wie sie für Fig. 1 beschrieben ist. Anders als bestehende Multicast-Systeme 100 erfordert die vorliegende Erfindung jedoch nicht, daß ein IP- Multicast-Teilnehmerverwalter 120 Anforderungen für Teilnahmen an Multicast-Datenübertragungen verwaltet, und Listen von anfordernden Netzwerkgeräten 140 verwaltet. Das System 200 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Anzahl von entfernten Netzwerkgeräten 240. Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Liste von ausgewählten entfernten Netzwerkgeräten 240, die DAMP- Multicast-Übertragung empfangen sollen, in die DAMP- Datenpakete selbst eingebettet. Die Netzwerkelemente 220 leiten die DAMP-Datenpakete weiter zu den ausgewählten entfernten Netzwerkgeräten 240, die in der Liste bestimmt sind, die in den DAMP-Datenpaketen eingebettet ist. Bei dem System 200 ist es nicht notwendig, daß die DAMP-Datenpakete mehr als einmal über jedes bestimmte Netzwerksegment verlaufen, und somit wird die Belastung auf der Bandbreite des Netzwerks reduziert.
• Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems 300 zum Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk an ausgewählte mehrere entfernte Bestimmungsorte gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 300 stellt die Verwendung der vorliegenden Erfindung bei einer Netzwerkspeicherungsanwendung dar. Das System 300 umfaßt einen DAMP-Sendeklient 310, der mit einem oder mehreren Netzwerkelementen 320 verbunden ist. Der DAMP-Sendeklient 310 überträgt DAMP-Datenpakete an die Netzwerkelemente 320.
• Wie bei den Netzwerkelementen 220 des Systems 200 können die Netzwerkelemente 320 Netzwerkschalter, -router oder andere Netzwerkinfrastrukturelemente umfassen. Die Netzwerkelemente 320 sind mit einer Anzahl von entfernten Netzwerkspeichergeräten verbunden. Wie bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 beschrieben ist, ist bei dem System 300 eine Liste von ausgewählten entfernten Netzwerkspeichergeräten 340, die die DAMP-Multicast-Übertragung empfangen sollen, in den DAMP-Datenpaketen eingebettet. Die Netzwerkelemente 320 leiten die DAMP-Datenpakete weiter zu den ausgewählten entfernten Netzwerkspeichergeräten 340, die in der Liste bestimmt sind, die in den DAMP-Datenpaketen eingebettet ist.
• Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk an ausgewählte mehrere entfernte Bestimmungsorte. Das Verfahren 400 umfaßt folgende Schritte: Einbetten einer Liste von entfernten Bestimmungsortadressen in Datenpakete (Schritt 420); Aktivieren von Netzwerkelementen zum Zugreifen auf die Liste von entfernten Bestimmungsadressen (Schritt 430); und Anweisen von Netzwerkelementen, Kopien der Datenpakete an jede Adresse auf der Liste von entfernten Bestimmungsadressen zu übertragen (Schritt 440).
• Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 400 umfaßt der Einbettungsschritt 420 folgende zusätzliche Schritte: Einstellen eines IP-Optionsfeldes in dem IP- Anfangsblockabschnitt eines DAMP-Datenpakets; Einstellen eines Code-Bytes in dem IP-Optionsfeld auf einen spezifischen Wert, um anzuzeigen, daß das Datenpaket ein DAMP- Datenpaket ist; Einstellen eines Längen-Bytes auf einen bestimmbaren Wert, um die Länge des IP-Optionsfeldes in 32- Bit-Wörtern anzuzeigen; Einbetten der Werte einer bestimmbaren Anzahl von IP-Adressen für die mehreren entfernten Bestimmungsorte für das DAMP-Datenpaket in aufeinanderfolgenden 32-Bit-Wörtern; und Einstellen der Quell-IP-Adresse in dem Anfangsblockabschnitt des DAMP-Datenpakets auf die IP-Adresse des DAMP-Sendeklients 210; und Einstellen der Bestimmungsort-IP-Adresse in dem IP-Anfangsblockabschnitt des DAMP-Datenpakets auf die IP-Adresse von einem der mehreren entfernten Bestimmungsorte, die in dem IP-Optionsfeld eingebettet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 400 umfaßt der Kopierschritt 440 ferner folgende Schritte: Empfangen einer Kopie des DAMP-Datenpakets von dem DAMP-Sendeklient 210 oder von einem anderen Netzwerkelement 220 durch das Netzwerkelement 220; Einstellen der IP-Adressen auf Null, die in dem IP-Optionsfeld eingebettet sind und nicht direkt unterhalb des Netzwerkelements 220 zugreifbar sind, durch das Netzwerkelement 220; Einstellen der Bestimmungsort-IP-Adresse in dem IP- Anfangsblockabschnitt des DAMP-Datenpakets auf die IP- Adresse von einer der nicht auf Null gestellten mehreren entfernten Bestimmungsorte, die in dem IP-Optionsfeld eingebettet sind, durch das Netzwerkelement 220; und Leiten einer Kopie des modifizierten DAMP-Datenpakets zu jedem zusätzlichen Netzwerkelement 220 oder Netzwerkgerät 240, für das es eine entsprechende, nicht auf Null gesetzte IP- Adresse gibt, die in der eingebetteten Liste von mehreren entfernten Bestimmungsort-IP-Adressen aufgeführt ist, durch das Netzwerkelement 220.
• Fig. 5 ist ein Diagramm der Struktur 500 eines Ausführungsbeispiels eines DAMP-Datenpakets 510 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Datenpaketstruktur 500 umfaßt einen Datenpaketanfangsblockabschnitt 515 und ein Datenpaketdatenabschnitt 525.
• Der Datenpaketanfangsblockabschnitt 515 enthält mehrere Felder, von denen eines ein variables Längenfeld ist, das bestimmte IP-Optionsinformationen enthält, ein IP- Optionsfeld 520. Fig. 6 ist ein Diagram eines Ausführungsbeispiels der Struktur eines IP-Optionsfelds 520 in einem direkt adressierten Multicast-Protokolldatenpakets 510 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das variable Länge-IP- Optionsfeld 520 umfaßt eine Sequenz von Elementen, von denen jedes mit einem Code-Byte 610 beginnt, das aus den folgenden Bits besteht, wobei das Bit 0 als höchstwertiges Bit ("MSB" = Most Significant Bit) angesehen wird:
  Bit 0 - Kopierbit -, das definiert, ob das IP- Optionsfeld 520 in jedes Netzwerkfragment kopiert werden sollte, falls das Datenpaket über mehrere Netzwerkrahmen fragmentiert oder aufgeteilt ist. Ein Wert von 0 zeigt an, daß das IP-Optionsfeld 520 nur in den ersten Rahmen kopiert werden sollte, während ein Wert von 1 anzeigt, daß das IP-Optionsfeld 520 in jeden Rahmen kopiert werden sollte;
  Bits 1 bis 2 - Optionsklasse - die einen Satz von IP- Klassenwerten definiert;
  Bit 3 bis 7 - Optionszahl - diese Bits identifizieren die spezifische IP-Option für dieses Datenpaket, wobei jede der verfügbaren IP-Optionen einer eindeutigen Optionszahl zugeordnet ist.
• Ein IP-Datenpaket 510 kann mit DAMP codiert werden, unter Verwendung eines IP-Options-Code-Bytes 610, das bei einem Ausführungsbeispiel auf einen Wert von 138 eingestellt sein kann. Andere Werte für das IP-Options-Code-Byte 610 sind ebenfalls möglich. Ein Code-Byte-Wert von 138 entspricht dem Einstellen des Kopierbits auf 1, der Optionsklasse auf 0 und der Optionsanzahl auf 10, wobei 10 einer der derzeit nicht verwendeten Werte für IP-Optionszahlen ist. Die Optionszahl kann alternativ jeder derzeit nicht verwendete IP- Optionswert sein.
• Nach dem Code-Byte 610 bei dem Codieren des DAMP- Datenpaket-IP-Optionsfelds 520 kann die Struktur eines DAMP-Datenpaketanfangsblockabschnitts 510 einer Struktur folgen, die ähnlich ist wie der bestehenden Strict-Route- IP-Option, die derzeit der IP-Optionszahl 137 zugewiesen ist. Siehe hierzu Comer, Douglas E., Internetworking with TCP/IP - Principles, Protocols, and Architecture, 4. Ausgabe., Bd. 1, Prentiss Hall, Februar 2000, S. 97-114.
• Das IP-Optionsfeld 520 ist in mehrere 32-Bit-Wörter unterteilt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Das erste Wort des IP- Optionsfeldes 520 enthält das 8-Bit (1 Byte) Code-Byte 610, das für DAMP-Datenpakete auf einen Wert von 138 gesetzt ist, und das Längen-Byte 615, das einen Wert enthält, der die Anzahl von Bytes in dem IP-Optionsfeld 520 spezifiziert (einschließlich der Code- und Längen-Bytes 610 und 615). Diesem Wort folgen mehrere IP-Adreßfelder 620, die jeweils 4-Byte-IP-Adressen für jeden der beabsichtigten Empfänger des DAMP-Datenpakets 510, die entfernten Netzwerkgeräte 240, enthält. Es kann so viele IP-Adreßfelder 620 geben, wie es durch den Wert erlaubt ist, der in dem Längen-Byte 615 spezifiziert ist. Falls beispielsweise das Längen-Byte 615 anzeigt, daß das IP-Optionsfeld 520 32 Bytes umfaßt, dann enthält das IP-Optionsfeld 520 sieben 32-Bit (4-Byte) IP-Adreßfelder 620, zusätzlich zu dem ersten Wort, das das Code-Byte 610 und das Längen-Byte 615 enthält. Der Datenpaketanfangsblockabschnitt 515 kann außerdem zwei andere Felder von Interesse umfassen: ein Quell-IP-Adreßfeld 522, das die IP-Adresse des DAMP-Sendeklients 210 spezifiziert, und ein Bestimmungsort IP-Adreßfeld 524, das die IP-Adresse von einem der entfernten Netzwerkgeräte 240 spezifiziert. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel können die IP- Adreßfelder 620, das Quell-IP-Adreßfeld 522 und das Bestimmungsort-IP-Adreßfeld 524 jeweils Mehrbyte-IP-Adressen von einem Typ umfassen, der sich von 4-Byte-Adressen unterscheidet.
• Der Datenpaketdatenabschnitt 525 ist nach einem Benutzerdatagrammprotokoll- ("UDP" = User Datagram Protocol) IP- Datenpaketcodierschema codiert. Als ein verbindungsloses Protokoll, das wie TCP auf IP geschichtet ist, garantiert UDP weder die Sendung noch erfordert es eine Verbindung. Folglich ist es leicht und effizient, aber alle Fehlerverarbeitung und erneute Sendung muß durch das Anwendungsprogramm übernommen werden. Siehe Postel, Jon, User Datagram Protocol, RFC 768, Network Information Center, SRI International, Menlo Park, Kalifornien, August 1980.
• Fig. 7 zeigt einen beispielhaften Weg eines Ausführungsbeispiels eines DAMP-codierten Datenpakets 711 über das Internet an mehrere entfernte Bestimmungsortnetzwerkgeräte 240. Wenn ein DAMP-Sendeklient 210 ein DAMP-Datenpaket 711 sendet, setzt derselbe die Quell-IP-Adresse 522, die in dem Datenpaketanfangsblockabschnitt 525 enthalten ist, auf die IP-Adresse des DAMP-Sendeklients 210 selbst, und die Bestimmungsort-IP-Adresse 524 auf jede der IP-Adressen der entfernten Netzwerkgeräte 240, die das Datenpakets empfangen sollen. Der DAMP-Sendeklient 210 codiert ferner das Datenpaket 711 mit einem IP-Optionsfeld 520, das den Wert für die DAMP-IP-Option enthält, wie es oben beschrieben ist, und das eine Liste von jedem der gewünschten entfernten Bestimmungsortnetzwerkgeräte-IP-Adressen enthält. Der Datenpaketdatenabschnitt 525 oder UDP-codierte Datenabschnitt des Datenpakets bleibt somit unverändert von dem eines Standard-UDP-Datenpakets, das unter bestehenden IP- Übertragungsprotokollen an jeden einzelnen Empfänger gesendet werden kann.
• Wenn ein Router (oder Netzwerkschalter) 715 ein DAMP- Datenpaket 711 empfängt, das ein Router oder Schalter von der DAMP-IP-Option erkennen kann, die in das Datenpaket 711 codiert ist, ignoriert derselbe die Bestimmungsort-IP- Adresse 524 und untersucht statt dessen die Liste von IP- Adressen, die in dem DAMP-IP-Optionsfeld 520 enthalten sind. Der Router 715 sendet dann eine Kopie an jede Netzwerkschnittstelle 720 und 730, die zumindest einen Empfänger enthält, wie es in der Adreßliste in dem IP-Optionsfeld 520 spezifiziert ist. Bevor die Datenpakete 721 und 731 zu einer Netzwerkschnittstelle weitergeleitet werden, wie z. B. den gezeigten Netzwerkschnittstellen 720 und 730, wird jedoch jede IP-Adresse in der IP-Optionsfeld 520-Liste, die die Kopie des Datenpakets schließlich nicht empfangen soll, d. h. die nicht auf einem Zweig dieser spezifischer Netzwerkschnittstelle gefunden wird, auf Null gesetzt. Dies verhindert die Erzeugung einer unendlichen Anzahl von Datenpaketen, die durch zwei miteinander verbundene Router oder Schalter gesendet werden, die Hosts adressieren, die über mehr als eine Netzwerkschnittstelle existieren. Ferner setzt der Schalter oder Router 715 die Bestimmungsort-IP- Adresse 524 in dem IP-Anfangsblockabschnitt 515 auf einen der Nicht-Null-Einträge, die in der Empfängerliste verbleiben (und die entsprechende Rahmenanfangsblockbestimmungsort-Hardwareadresse). Wenn ein DAMP-Datenpaket 721 oder 731 mit auf Null gesetzter Adresse darin empfangen wird, werden die auf Null gesetzten Adressen ignoriert. Einträge werden eher auf Null gesetzt als entfernt, damit der Router oder Schalter das Datenpaket nicht umformatieren muß.
• Fig. 8 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein Netzwerk von DAMP-aktivierten Routern und Schaltern ein DAMP-Datenpaket durch mehrere Zweige des Netzwerks leiten würde. Beispielhafte Werte für die relevanten Felder, die in jeder aufeinanderfolgenden Kopie des DAMP-Datenpakets eingebettet sind, sind gezeigt, während dieselbe über jedes Netzwerksegment verläuft. Diese Figur zeigt, wie ein Netzwerkelement 220, wie z. B. ein Router oder ein IP-Schalter (815, 825, 835, 837), bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf das Empfangen einer Kopie des DAMP-Datenpakets 510 (811, 821, 831, 832) hin von dem DAMP-Sendeklient 210 oder von einem anderen Netzwerkelement (815, 825, 835, 837) dann eine Kopie des empfangenen DAMP-Datenpakets (811, 821, 831, 832) verarbeitet, durch Nullen der IP-Adressen, die in dem IP- Optionsfeld 520 eingebettet sind, die nicht direkt unter dem Netzwerkelement (815, 825, 835, 837) zugreifbar sind; Einstellen der Bestimmungsort-IP-Adresse 524 in dem IP- Anfangsblockabschnitt 525 der Kopie des DAMP-Datenpakets (821, 822, 831, 832, 841, 842, 843) auf die IP-Adresse von einem der nicht auf Null gesetzten entfernten Bestimmungsortnetzwerkgeräte (851, 852, 853, 854), die in dem IP- Optionsfeld 520 eingebettet sind; und Leiten der modifizierten Kopie des DAMP-Datenpakets (821, 822, 831, 832, 841, 842, 843) an jedes zusätzliche Netzwerkelement (825, 835, 837) oder Netzwerkgerät (851, 852, 853, 854), für das es eine entsprechende nicht auf Null gesetzte IP-Adresse gibt, die in der eingebetteten Liste von mehreren entfernten Bestimmungsort-IP-Adressen aufgeführt ist.
• Wenn ein entferntes Netzwerkgerät 240 ein DAMP-Datenpaket empfängt, kann es das selbe wie jedes andere UDP-Datenpaket verarbeiten. In der Tat ist keine DAMP-Software auf den entfernten Netzwerkgeräten 240 notwendig, über die normale UDP-Software hinaus, die notwendig ist, um das Datenpaket zu empfangen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel könnte das Netzwerkelement 220 des entfernten Netzwerkgeräts 240 programmiert oder anderweitig angepaßt sein, um DAMP-bewußt zu sein, so daß das Netzwerkelement 220 die Liste von Adressen untersuchen könnte, die in dem DAMP-IP- Optionsfeld 520 enthalten sind, um zu bestimmen, ob das DAMP-Datenpaket 510 für dieses Netzwerkelement 220 beabsichtigt war. Dadurch würde die Notwendigkeit wegfallen, daß Schalter und Router die Bestimmungsort-IP-Adresse 524 auf eine Empfangs-IP-Adresse einstellen müssen (was für Netzwerkelemente 220 unpraktisch durchzuführen sein kann, ohne das Datenpaket 510 zu duplizieren und eine Kopie des Datenpakets 510 für jede Empfangsadresse an jedes Netzwerkgerät 240 zu senden, das daran angeschlossen ist).
• Ein alternatives Ausführungsbeispiel eines DAMP- Datenpaketcodierens kann Bestimmungsortnummern zusammen mit den IP-Adressen in der Empfangsliste speichern. Router und Schalter könnten dann die Torzahlen in dem UDP-Anfangsblock in dem IP-Datenabschnitt des DAMP-Datenpakets einstellen. Dieses alternative Ausführungsbeispiel kann eine potentielle Begrenzung des DAMP-Codierschemas eliminieren, wobei es andernfalls angenommen wird, daß die Bestimmungsortnummer für jeden Empfangshost identisch ist.
• Das Verfahren 400, das in Fig. 4 gezeigt ist, ist besser verständlich in Verbindung mit dem Diagramm der Struktur 500 eines DAMP-Datenpakets 510, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, und dem Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Struktur eines IP-Optionsfelds 520 in einem direkt adressierten Multicast-Protokolldatenpaket 510, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.
• Das Verfahren 400 arbeitet durch Einbetten (Schritt 420) mehrerer IP-Adreßfelder 620 in den Anfangsblockabschnitt 515 eines DAMP-Datenpakets 510. Außerdem liefert das Verfahren 400 ein Schema (Schritt 430), durch das Netzwerkelemente 220, wie z. B. Netzwerkrouter oder Schalter auf die Liste von mehreren IP-Adreßfeldern 620 zugreifen können. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung plaziert ein eindeutig formatiertes IP-Optionsfeld 520 in den IP- Anfangsblockabschnitt 515 des DAMP-Datenpakets 510. Das IP- Optionsfeld 520 meldet durch einen spezifischen Wert, der einem Code-Byte 610 in dem IP-Optionsfeld 520 zugewiesen ist, daß das Datenpaket 510 ein DAMP-Datenpaket ist, und zeigt daher an, daß eine Liste von mehreren IP-Adreßfeldern 620 in dem IP-Anfangsblockabschnitt 515 des DAMP- Datenpakets eingebettet ist. Das IP-Optionsfeld 520 kann dann durch die Netzwerkelemente 220 gelesen und übersetzt werden (Schritt 430), und auf die Liste von mehreren IP- Adreßfeldern 620, die in dem IP-Anfangsblockabschnitt 515 des DAMP-Datenpakets 510 eingebettet ist, kann dann zugegriffen werden und dieselbe kann gelesen werden. Die Netzwerkelemente 220 übertragen dann (Schritt 440) Kopien des DAMP-Datenpakets 510 zu jeder der Adressen in der Liste von mehreren IP-Adreßfeldern 620.
• Die vorliegende Erfindung verbessert bestehende Multicast- Protokolle in einer Hinsicht durch Nicht-Verbrauchen von Bandbreite auf einem Netzwerksegment, um die gleichen Daten zweimal zu senden. Dies führt zu einer geringeren Netzwerkausnutzung und verbesserten Netzwerkleistung. DAMP verbessert bestehende Mulitcast-Protokolle ferner, indem es nicht den Mehraufwand des Einrichtens und Löschens von Multicast- Gruppen in dem Netzwerkschalter, unabhängig von den Datenpaketen, erfordert, und indem es keinen Teilnehmerdienst für die Übertragung von Multicast Daten erfordert. Dies führt ebenfalls zu einer geringerer Netzwerkausnutzung und einer verbesserten Leistungsfähigkeit.
• Für eine Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann außerhalb des eindeutigen DAMP-Adressierungsmodells und Multicast-Verhaltens ein Vergleich durchgeführt werden zwischen den Netzwerkeffekten von DAMP und dem gut bekannten UDP-Protokoll ("UDP" = Unreliable Datagram Protocol) im Gegensatz zu dem Übertragungssteuerprotokoll ("TCP" = Transmission Control Protocol). Dieser Vergleich kann gezogen werden, wo das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung keine Empfangsbestätigung für die DAMP-Datenpakete von den entfernten Netzwerkgeräten erfordert, die zu dem DAMP-Sendeklienten zurück gesendet werden müssen, bevor die Übertragung von zusätzlichen DAMP-Datenpaketen fortgesetzt wird, wie bei UDP. Dieses Ausführungsbeispiel reduziert die Belastung auf dem Netzwerk wesentlich.
• Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, daß die Empfangsbestätigung der DAMP-Datenpakete durch die entfernten Netzwerkgeräte zu dem DAMP-Sendeklient zurückgesendet wird, ähnlich zu der Art und Weise, auf die das TCP arbeitet. Dieses Ausführungsbeispiel erfordert die bidirektionale Übertragung von Daten, was zu einer entsprechend geringeren Verringerung beim Netzwerkverkehr führt, als bei dem oben beschriebenen Beispiel.
• Eine potentielle Verwendung, die für DAMP angegeben ist, ist bei vernetzten Speicherungssystemen. DAMP ermöglicht es Datenklienten, Daten direkt zu Speicherelementen zu senden, und ermöglicht es den Datenklienten, die Daten in gestreiften und gespiegelten Konfigurationen über zahlreiche entfernte Speicherelemente anzuordnen, die jeweils ihre eigene einmalige IP-Adresse aufweisen, ohne daß Multicast Teilnehmerverwaltungselemente in der Netzwerkinfrastruktur notwendig sind. DAMP ermöglicht es dem Klienten, Daten effizient und dynamisch ohne unnötigen Mehraufwand zu den geeigneten entfernten Speicherelementen zu übertragen.
• Die Schritte des Verfahrens 400 können mit Hardware oder durch Ausführen von Programmen, Modulen oder Scripten implementiert werden. Die Programme, Module oder Scripte können in einer Vielzahl von Formaten auf einem oder mehreren computerlesbaren Medien gespeichert oder enthalten sein, wie z. B. Quellcode, Objektcode oder ausführbarer Code. Die computerlesbaren Medien können beispielsweise sowohl Speicherelemente als auch Signale umfassen. Beispielhafte computerlesbare Speichergeräte umfassen herkömmliche Computersystem RAM (Direktzugriffsspeicher), ROM (Nur-Lese- Speicher), EPROM (löschbarer programmierbarer ROM), EEPROM (elektrisch löschbarer, programmierbarer ROM) und magnetische oder optische Platten oder Bänder. Beispielhafte computerlesbare Signale, unabhängig davon, ob sie unter Verwendung eines Trägers moduliert sind oder nicht, sind Signale, auf die ein Computersystem, das die beschriebenen Verfahren aufnimmt oder betreibt und entsprechend konfiguriert ist, zugreifen kann, einschließlich Signalen, die durch das Internet oder andere Netzwerke heruntergeladen werden.

Claims (8)

1. Datenpaket (510), das auf einem computerlesbarem Medium gespeichert ist, zum Übertragen von Daten über ein Netzwerk an ausgewählte mehrere entfernte Bestimmungsorte (240), wobei das Datenpaket (510) folgende Merkmale umfaßt:
einen Anfangsblockabschnitt (515), wobei der Anfangsblockabschnitt (515) eine Liste von Netzwerkadressen für die ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorte (240) umfaßt; und
einen Datenabschnitt (525), wobei der Datenabschnitt (525) computerlesbare Daten umfaßt, die zu den ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorten (240) übertragen werden sollen.

2. Datenpaket (510) gemäß Anspruch 1, wobei die Datenpakete (510) Vernetzungsprotokoll- (IP-) Datenpakete umfassen.

3. Datenpaket (510) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Anfangsblockabschnitt (515) ein speziell formatiertes IP-Optionsfeld (520) umfaßt.

4. Datenpaket (510) gemäß Anspruch 3, bei dem das IP- Optionsfeld (520) folgende Merkmale umfaßt:
ein Code-Byte (610), das anzeigt, daß das Datenpaket (510) ein DAMP-Datenpaket (510) ist;
ein Längen-Byte (615), das die Länge des IP- Optionsfelds (520) spezifiziert; und
eine Anzahl von Mehrbyte-IP-Adressen (620), eine für jeden der ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorte (240).

5. Verfahren zum Entwickeln eines Datenpakets (510) für die Übertragung zu ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorten (240), wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Einbetten eines formatierten IP-Optionsfelds (520) in einem Anfangsblockabschnitt (515) eines ersten Datenpakets (510), wobei das IP-Optionsfeld (520) eine Identifikation des Datenpakets (510) als ein DAMP- Datenpaket umfaßt, durch einen DAMP-Sendeklient (210);
Einstellen eines Quell-IP-Adreßfelds (522) auf die TP- Adresse des DAMP-Sendeklients (210); und
Einstellen eines Bestimmungsort-IP-Adreßfelds (524) auf die Nicht-Null-IP-Adresse von einem der ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorte (240).

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem der Einbettungsschritt ferner das Formatieren des IP-Optionsfelds (520) umfaßt, um folgendes zu umfassen:
ein Code-Byte (610), das anzeigt, daß das Datenpaket (510) ein DAMP-Datenpaket (510) ist;
ein Längen-Byte (615), das die Länge des IP- Optionsfelds (520) spezifiziert; und
eine Anzahl von Mehrbyte-IP-Adressen (620), eine für jeden der ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorte (240).

7. Computerlesbares Medium, auf dem ein Programm eingebettet ist, das wirksam ist, um ein Verfahren zum Entwickeln eines Datenpakets für die Übertragung zu ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorten auszuführen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Einbetten eines formatierten IP-Optionsfelds (520) in einem Anfangsblockabschnitt (515) eines ersten Datenpakets (510), wobei das IP-Optionsfeld (520) eine Identifikation des Datenpakets (510) als ein DAMP- Datenpaket umfaßt, durch einen DAMP-Sendeklient (210);
Einstellen eines Quell-IP-Adreßfelds (522) auf die IP- Adresse des DAMP-Sendeklients (210); und
Einstellen eines Bestimmungsort-IP-Adreßfelds (524) auf die Nicht-Null-IP-Adresse von einem der ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorte (240).

8. Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 7, bei dem der Einbettungsschritt ferner das Formatieren des IP- Optionsfeld umfaßt, um folgendes zu umfassen:
ein Code-Byte (610), das anzeigt, daß das Datenpaket (510) ein DAMP-Datenpaket (510) ist;
ein Längen-Byte (615), das die Länge des IP- Optionsfelds (520) spezifiziert; und
eine Anzahl von Mehrbyte-IP-Adressen (620), eine für jeden der ausgewählten mehreren entfernten Bestimmungsorte (240).