DE3838945A1 - Netzwerksystem mit lokalen netzwerken und mit einer hierarchischen wegewahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzwerksystem mit einer Anzahl von lokalen Netzwerken (LANs, für "Local Area Networks") und mit einer hierarchischen Wegewahl.

Als mögliches Wegesuchverfahren in einem Netzwerksystem, bei dem lokale Netzwerke miteinander verbunden sind, ist das hierarchische Wegesuchverfahren bekannt, dessen Normung auf IEE 802.1 beruht. Gemäß einer Beschreibung in IEE 802.85*1, "An Algorithm for Distributed Computation of a Spanning Tree in an Extended LAN", (1985), ist dies ein Wegesuchverfahren, bei dem eine Weitergabesteuerung dadurch bewirkt wird, daß einer Brücke, die zwei lokale Netzwerke miteinander verbin­ det, eine Leitwegtabelle zur Verfügung steht, die anzeigt, zu welchem der beiden angeschlossenen lokalen Netzwerke die Anschlußstelle in einem Verbindungssystem von lokalen Netz­ werken gerichtet ist.

Die Leitwegtabelle jeder Brücke "lernt" dabei jedesmal, wenn die entsprechende Brücke einen von der Anschlußstelle ausge­ sendeten Nachrichtenblock weitergibt, so daß deren Inhalt nach und nach zunimmt. Zum Beispiel erhalte eine Brücke, die ein erstes lokales Netzwerk mit einem zweiten lokalen Netz­ werk verbindet, einen Nachrichten- oder Datenblock mit einer Ursprungsadresse SA = "0001" vom ersten lokalen Netzwerk. Die Brücke erkennt, daß es auf der Seite des ersten lokalen Netzwerkes eine Anschlußstelle gibt, deren Adresse gleich "0001" ist, und registriert die Adresse "0001" der Anschluß­ stelle in der Leitwegtabelle derart, daß sie dem ersten lo­ kalen Netzwerk entspricht.

Wenn danach die Brücke einen Block mit einer Bestimmungs­ adresse DA = "0001" vom zweiten lokalen Netzwerk erhält, stellt die Brücke anhand der Leitwegtabelle fest, daß der erhaltene Block an das erste lokale Netzwerk weiterzugeben ist. Da jede der Brücken die Beziehung zwischen der Ur­ sprungsadresse eines Blocks und dem lokalen Netzwerk, von dem der Block eingegeben wird, in der Leitwegtabelle regi­ striert, wird der Inhalt der Leitwegtabelle jedesmal er­ weitert, wenn ein Block erhalten wird, dessen Adresse bis jetzt noch nicht registriert worden war.

Zur Ausführung der oben erwähnten hierarchischen Wegewahl wird angenommen, daß die Form der gegenseitigen Verbindung der lokalen Netzwerke eine Baumstruktur hat, das heißt, daß keine Schleifen durch mehrere lokale Netzwerke in einem Teil des Netzwerksystems gebildet werden. Wenn nämlich mehrere lokale Netzwerke untereinander eine Schleife bilden, be­ stehen zwischen zwei Anschlußstellen mehrere Wege, woraus das Problem entsteht, daß in dem Netzwerk eine Anzahl von gleichen Blöcken erzeugt wird. Wenn jedoch das Netzwerk ursprünglich so aufgebaut ist, daß die Verbindungsform der lokalen Netzwerke untereinander eine Baumstruktur hat, ent­ stehen andere Probleme, beispielsweise daß beim Auftreten von Schwierigkeiten keine Reservewege vorhanden sind, daß Beschränkungen bei der Erweiterung des Systems bestehen undsoweiter.

Die hierarchische Wegewahl wird daher durch einen Algorith­ mus unterstützt, der die Verbindungsform logisch in einer Baumstruktur gestaltet, wobei von einer willkürlichen Form der gegenseitigen Verbindung der lokalen Netzwerke ausge­ gangen wird. Dieser Algorithmus wird "baumaufspannender Algorithmus" genannt und der aufgebaute Verbindungsbaum aus lokalen Netzwerken heißt "aufgespannter Baum".

Der baumaufspannende Algorithmus wird durch Aussenden und Empfangen einer besonderen Steuernachricht, die "Hallo-Nach­ richt" genannt wird, zwischen verschiedenen Brücken ausge­ führt. Im Anfangszustand bewirkt jede Brücke den Rundruf einer Hallo-Nachricht zu allen anderen Brücken. Jede der Brücken besitzt eine Brücken-Identifikationsnummer (ID), die innerhalb des Netzwerkes und den Identifikationsnummern der Brücken nur einmal vorkommt, und die Identifikationsnummer derjenigen Brücke, die der Aussender der Nachricht ist, ist im Herkunfts-Kennungsfeld der Hallo-Nachricht eingeschrie­ ben. Jede Brücke vergleicht die Herkunftskennung in einer erhaltenen Hallo-Nachricht mit ihrer eigenen Identifika­ tionsnummer, und wenn der Wert der erhaltenen Identifika­ tionsnummer kleiner ist als die eigene Identifikationsnum­ mer, stoppt die Brücke die Übertragung der Hallo-Nachricht. Auf diese Weise hält schließlich nur die Brücke mit der kleinsten Identifikationsnummer die Übertragung der Hallo- Nachricht aufrecht. Diese Brücke ist die Wurzel (Ursprungs­ brücke) des aufgespannten Baumes. Die anderen Brücken werden in zwei Gruppen aufgeteilt, das heißt in Brücken, die Nach­ richtenblöcke weitergeben (aktive Brücken) und in Brücken, die keine Nachrichtenblöcke weitergeben (Reservebrücken), entsprechend dem bestimmten Algorithmus, der den jeweiligen Baum aufspannt.

Auch in dem Fall, daß in den Übertragungswegen innerhalb des so aufgespannten Baumes Störungen auftreten, wird ein Rund­ ruf der Hallo-Nachricht bewirkt und der Baum dadurch wieder­ hergestellt. Die Brücke an der Wurzel ist dabei eine der aktiven Brücken. Die aktiven Brücken neben der Wurzelbrücke werden im folgenden ausgewählte Brücken genannt.

Bei diesem bekannten Stand der Technik ist jedoch nicht be­ rücksichtigt, daß in einem Netzwerksystem mit hierarchischer Struktur lokale Netzwerke, die eine relativ geringe Ge­ schwindigkeit aufweisen (auch Subnetzwerke oder sekundäre Netzwerke genannt) mit lokalen Netzwerken verbunden sind, die eine hohe Geschwindigkeit und eine große Kapazität be­ sitzen (Hauptnetzwerke oder primäre Netzwerke genannt); woraus sich das folgende Problem ergibt:

In einem Netzwerksystem mit hierarchischer Wegewahl kann ein Übertragungsblock oder Paket zwischen zwei lokalen Subnetz­ werken, die in einer solchen Beziehung zueinander stehen, daß sie untereinander unter Verwendung einer Reservebrücke kommunizieren können, nicht dazu beitragen, den Durchgang durch die Wurzelbrücke in dem aufgespannten Baum zu erleich­ tern. Im Ergebnis besteht die Tendenz, daß der Verkehr in der Umgebung der Wurzelbrücke konzentriert wird. Es ist wünschenswert, daß dieser konzentrierte Verkehr durch ein lokales Hauptnetzwerk mit einer hohen Geschwindigkeit und großen Kapazität abgewickelt wird. Nach dem Stand der Tech­ nik besteht jedoch die Möglichkeit, daß eine Brücke, die zwei Subnetzwerke verbindet, in dem aufgespannten Baum als Wurzelbrücke dient, da die Netzwerkstruktur mit lokalen Hauptnetzwerken und lokalen Subnetzwerken nicht berücksich­ tigt wird. Die Wurzelbrücke kann in einem solchen Fall über­ lastet werden, wobei sie den konzentrierten Verkehr nicht mehr bewältigen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Netzwerksystem mit hierar­ chischer Wegewahl zu schaffen, bei dem bei der Datenübertra­ gung keine Überlastung im Bereich der Brücke an der Wurzel auftritt.

Die Überlastung an der Wurzelbrücke der aufgespannten Baum­ struktur soll besonders dann vermieden werden, wenn das Netzwerksystem wenigstens ein lokales Hauptnetzwerk mit einer großen Datenübertragungskapazität und eine Anzahl von lokalen Subnetzwerken mit relativ geringer Datenübertra­ gungskapazität aufweist.

Es soll somit ein Steuerverfahren für den Aufbau einer ver­ besserten Baumstruktur in einem Netzwerksystem mit hierar­ chischer Wegewahl geschaffen werden.

Im diese Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in einem Netzwerksystem mit einer Anzahl von lokalen Subnetzen und wenigstens einem lokalen Hauptnetz ein Subsy­ stem, das das lokale Hauptnetz und eine Anzahl von mit diesem verbundenen Brücken (erste Brücken genannt) aufweist, logisch als eine Brücke betrachtet wird, wobei diese logi­ sche Brücke als Ursprungs- oder Wurzelbrücke in dem aufge­ spannten Baum dient.

Erfindungsgemäß kann somit der konzentrierte Verkehr in der Umgebung der Wurzelbrücke dadurch ohne Behinderungen abge­ wickelt werden, daß sich an der Wurzel des aufgespannten Baumes ein lokales Hauptnetzwerk mit einer großen Datenüber­ tragungskapazität befindet.

Um das lokale Hauptnetzwerk an der Wurzel des aufgespannten Baumes anzuordnen, ist es ausreichend, jeder der ersten Brücken die gleiche Brücken-Identifikationsnummer mit einem Wert für die höchste Priorität (das heißt einem kleinsten Wert) im Netzwerksystem zu geben. Beim Vorgang des Ausbil­ dens des Baumes übermittelt jede der Brücken eine Hallo- Nachricht, und es werden durch Beurteilung der Priorität der Brücken-Identifikationsnummern (Wurzel-Identifikationsnum­ mern) der an der Hallo-Nachricht beteiligten Übermittler schließlich alle der ersten Brücken zu einer Wurzelbrücke, so daß der Vorgang der Übertragung einer Hallo-Nachricht wiederholt wird. Folglich kann jede der mit dem lokalen Hauptnetzwerk verbundenen ersten Brücken so aufgebaut sein, daß sie die Hallo-Nachricht nur zu der Anschlußseite der lokalen Subnetzwerke übermittelt, und es ist nicht erforder­ lich, die Hallo-Nachricht zu der Anschlußseite des lokalen Hauptnetzwerkes zu übertragen. Für den Fall, daß beim Star­ ten des Netzwerksystems Hallo-Nachrichten von der Seite der lokalen Subnetzwerke erhalten werden, können die ersten Brücken diese Hallo-Nachrichten außer acht lassen, und es ist nicht erforderlich, diese zu dem lokalen Hauptnetzwerk zu übertragen.

Wenn die Übertragung der Hallo-Nachrichten an der Wurzel­ brücke in die Richtung zu der Anschlußseite der lokalen Subnetzwerke hin begrenzt ist, brauchen die den ersten Brücken gegebenen Identifikationsnummern nicht notwendi­ gerweise den gleichen Wert zu haben. Das heißt, solange diese eine Priorität haben, die höher ist als diejenige, die den Identifikationsnummern der die lokalen Subnetzwerke verbindenden zweiten Brücken gegeben ist, können auch Brücken-Identifikationsnummern, die jeweils einmalig sind, an die ersten Brücken ausgegeben werden.

Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Netzwerksystem werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema für eine erste Form eines Netzwerksystems mit einer Anzahl von lokalen Netzwerken;

Fig. 2 ein Beispiel für einen Netzwerkaufbau, bei dem das lokale Hauptnetzwerk im Netzwerksystem der Fig. 1 als logische Brücke betrachtet wird;

Fig. 3 ein Schema für die Form des aufgespannten Baumes für das in der Fig. 1 gezeigte Netzwerk;

Fig. 4 ein Schema für den Aufbau einer ersten Brücke, die mit dem lokalen Hauptnetzwerk verbunden ist;

Fig. 5 ein Beispiel für das Format einer Hallo-Nachricht;

Fig. 6 ein Flußdiagramm für den Vorgang der Übermittlung einer Hallo-Nachricht in jeder der Brücken;

Fig. 7 ein Flußdiagramm für den Vorgang beim Empfang eines Blockes an einer zweiten Brücke, die lokale Subnetz­ werke verbindet;

Fig. 8 ein Flußdiagramm für den genauen Vorgang beim Auf­ spannen des Baumes im Diagramm der Fig. 7;

Fig. 9 ein Flußdiagramm für den Vorgang, wenn ein Empfangs- Zeitgeber für die Hallo-Nachricht in jeder der Brücken gesperrt ist;

Fig. 10 ein Flußdiagramm für den Vorgang des Verarbeitens eines Blocks, der an der Wurzelbrücke von einem lokalen Subnetzwerk erhalten wird;

Fig. 11 eine zweite Form eines Netzwerksystems mit hierar­ chischer Wegewahl; und

Fig. 12 ein Schema für die Form des Baumes, der durch das in der Fig. 11 gezeigte Netzwerksystem gebildet wird.

Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel für ein Netzwerksystem mit einem lokalen Hauptnetzwerk 5 und einer Anzahl von lokalen Subnetzwerken 2 A bis 2 F. Die lokalen Subnetzwerke 2 A bis 2 C und das lokale Hauptnetzwerk 5 sind jeweils durch Brücken 6 A bis 6 C (erste Brücken genannt) verbunden, während die loka­ len Subnetzwerke 2 A bis 2 F jeweils über Brücken 3 AD bis 3 EF (zweite Brücken genannt) verbunden sind. Mit jedem der lo­ kalen Subnetzwerke 2 ist weiter eine Anzahl von Anschlußge­ räten 4 verbunden.

Das Netzwerksystem der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, daß ein Subsystem (von einer gestrichelten Linie umgeben), das die ersten Brücken und das lokale Hauptnetz­ werk 5 umfaßt, eine logische Brücke 1 bildet, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, wozu jeder der ersten Brücken 6 A bis 6 C im Netzwerksystem die gleiche Identifikationsnummer ID (zum Beispiel ID = 0) zugeteilt ist. Die logische Brücke 1 ist so angeordnet, daß sie sich an der Wurzel eines logischen Bau­ mes befindet, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, wenn ein Algorithmus zum Aufspannen eines solchen Baumes ausgeführt wird, wozu die den ersten Brücken zugeteilten Identifika­ tionsnummern die kleinsten Identifikationsnummern in dem Netzwerksystem sind. Wenn der Algorithmus zum Aufspannen des Baumes ausgeführt wird, werden die zweiten Brücken in zwei Gruppen aufgeteilt, das heißt in ausgewählte Brücken 3 AD, 3 BE, 3 BF, die die Weitergabe von Datenblöcken bewirken, und in Reservebrücken 3 BC, 3 EF, die in der Zeichnung durch X gekennzeichnet sind und die keine Weitergabe eines Daten­ blockes bewirken. Es wird damit ein baumartiges Netzwerk­ system aufgebaut, bei dem zwischen zwei beliebigen Anschluß­ stellen nur ein Übertragungsweg vorhanden ist.

Die Fig. 4 zeigt den Aufbau einer ersten Brücke 6 (6 A-6 C). Das Bezugszeichen 7 A steht für eine Sende- und Empfangs­ schaltung, die mit dem lokalen Hauptnetzwerk 5 verbunden ist; 7 B für eine Sende- und Empfangsschaltung, die mit einem lokalen Subnetzwerk 2 verbunden ist; und 8 für einen Mikro­ prozessor (Datenblock-Weitergabeeinrichtung), der mit den Sende- und Empfangsschaltungen 7 A, 7 B über interne Buslei­ tungen 11 A und 11 B verbunden ist. Die Sende- und Empfangs­ schaltung 7 A gibt einen von der Eingangsseite 5 a des lokalen Hauptnetzwerkes erhaltenen Daten- oder Nachrichtenblock an die Ausgangsseite 5 b weiter und sendet gleichzeitig eine Kopie des erhaltenen Datenblocks zu einem Pufferspeicher 9 im Mikroprozessor 8. Der Mikroprozessor 8 greift auf der Basis der Bestimmungsadresse des erhaltenen Datenblockes auf eine Leitwegtabelle 10 zu, und wenn festgestellt wird, daß der Anschluß für diese Bestimmungsadresse des relevanten erhaltenen Datenblockes auf der Seite der lokalen Subnetz­ werke 2 existiert, wird der erhaltene Datenblock zu der Sende- und Empfangsschaltung 7 B gesendet. Für den Fall, daß der erhaltene Datenblock eine seitens der lokalen Subnetz­ werke nicht existierende Adresse aufweist, läßt der Mikro­ prozessor 8 den erhaltenen Datenblock fallen bzw. unter­ drückt ihn. Datenblöcke, die die Sende- und Empfangsschal­ tung 7 B von den lokalen Subnetzwerken erhalten hat, werden gleichermaßen behandelt und durch den Mikroprozessor 8 selektiv zur Seite des lokalen Hauptnetzwerkes weiterge­ geben.

Wie beschrieben wirkt das Subsystem, das das lokale Haupt­ netzwerk 5 und eine Anzahl von ersten Brücken 6 umfaßt, als eine logische Brücke, die die Wurzel des aufgespannten Baumes ist. Für diesen Zweck ist es ausreichend für die erste Brücke 6, die als Brücke an der Wurzel dient, die Hallo-Nachricht nur zu der Seite der lokalen Subnetzwerke 2 zu übertragen, und es ist nicht erforderlich, sie auf die Seite des lokalen Hauptnetzwerkes 5 zu übermitteln. In der Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen Zeitgeber, der den Zeitablauf zum periodischen Aussenden der Hallo-Nach­ richt feststellt; 14 einen Speicher, der die Brücken-Identi­ fikationsnummer ID speichert, die der Brücke 6 zugeordnet ist (in dem in der Fig. 2 gezeigten Beispiel ist ID = 0); und 15 eine Bildungseinheit für die Hallo-Nachricht, die die Hallo-Nachricht mit einem vorbestimmten Format einschließ­ lich der Brücken-Identifikationsnummer in dem Moment aussen­ det, in dem der Zeitgeber 13 gesperrt oder "Aus" ist. In der ersten Brücke ist der Ausgang der Bildungseinheit 15 mit der Sende- und Empfangsschaltung 7 B auf der Seite der lokalen Subnetzwerke 2 durch eine interne Busleitung 11 C verbunden, so daß die Hallo-Nachricht an die lokalen Subnetzwerke 2 ausgesendet wird, wenn der Zeitgeber 13 "Aus" ist.

Die zweiten Brücken 13 haben einen Aufbau, der im wesent­ lichen mit dem in der Fig. 4 gezeigten Aufbau identisch ist. Dabei wird jedoch das Ausgangssignal der Bildungseinheit 15 zu beiden Sende- und Empfangseinheiten 7 A und 7 B ausgesen­ det, die mit verschiedenen lokalen Subnetzwerken verbunden sind. Des weiteren ist ein Hallo-Nachricht-Empfangszeitgeber 13′ zur Beurteilung vorgesehen, ob die Hallo-Nachricht, die periodisch von der Wurzelbrücke ausgesendet wird, normal erhalten wird oder nicht.

Die Fig. 5 zeigt das Format einer Hallo-Nachricht 30. Die Hallo-Nachricht 30 besteht aus einem Kopfetikett 31, das den Beginn der Hallo-Nachricht anzeigt; einem Übertragungssteu­ erzeichen oder TC-Flag 32, das noch erläutert wird; einer Wurzel-Identifikationsnummer ID 33, die die Brücke anzeigt, die der Aussender der Hallo-Nachricht ist; einem Wegekosten­ signal 34, das die Wegekosten beinhaltet, die bei jeder der Brücken (Weitergabebrücken) erneuert werden, durch die die Hallo-Nachricht von der relevanten Weitergabebrücke bis zu der Wurzelbrücke läuft; aus einer Identifikationsnummer ID 35 für die letzte Brücke, durch die die Hallo-Nachricht ge­ laufen ist; und aus einem Nachspann 36, der das Ende der Hallo-Nachricht anzeigt. Die Fig. 6 ist ein Flußdiagramm für den Ablauf des Übertra­ gungsvorganges für die Hallo-Nachricht an der ersten Brücke 6. Diese Routine wird beim Starten der Brücke gestartet, wo­ bei zuerst der Hallo-Nachricht-Übertragungszeitgeber 13 im Schritt 100 eingestellt wird; die Hallo-Nachricht (Schritte 102 bis 104) in dem Moment abgesendet wird, in dem der Zeit­ geber 13 "Aus" ist; und wobei jedesmal dann zum Schritt 100, in dem der Zeitgeber eingestellt wird, zurückgekehrt wird, wenn die Hallo-Nachricht übermittelt wird; so daß die Hallo­ Nachricht periodisch ausgegeben wird. In der Brücke 6 wird die Hallo-Nachricht nur an den Ausgangsanschluß des lokalen Subnetzwerkes 2 weitergegeben (Schritt 104), das heißt zu nur der Seite der Sende- und Empfangsschaltung 7B.

Beim Starten der Brücke wird auch in den zweiten Brücken 3 (3 A-3 F) eine Routine gestartet, die der der Fig. 6 ähnlich ist, und es wird ein Vorgang zur Übertragung der Hallo-Nach­ richt bewirkt. In diesem Fall wird die Hallo-Nachricht an alle Ausgangsanschlüsse (alle Sende- und Empfangsschaltun­ gen) gegeben. Da die zweiten Brücken jedoch so aufgebaut sind, daß sie den Übermittlungs-Zeitgeber 13 stoppen, wenn sie eine Hallo-Nachricht mit einer Wurzel-Identifikations­ nummer ID erhalten, deren Priorität höher als die eigene ist (kleinerer Wert), ist es schließlich nur die erste Brücke, die den Vorgang zur Übertragung der Hallo-Nachricht wieder­ holt, wie es weiter unten noch erläutert wird. Die zweite Brücke nimmt durch die Tatsache, daß sie eine Hallo-Nach­ richt mit einer höheren Priorität als der eigenen erhalten hat, davon Kenntnis, daß sie selbst keine Wurzelbrücke ist, das heißt, daß sie eine zweite Brücke ist.

Die Fig. 7 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Vorgan­ ges, wenn eine zweite Brücke 3 einen Datenblock von einem angrenzenden lokalen Netzwerk erhält.

Wenn von einem benachbarten lokalen Netzwerk ein Datenblock erhalten wird (Schritt 110), wird festgestellt, ob es eine Hallo-Nachricht ist oder nicht (Schritt 112). Wenn es eine Hallo-Nachricht ist, geht die Brücke zu dem Vorgang 130 zum Aufspannen des Baumes über, der in der Fig. 8 gezeigt ist. Für den Fall, daß der erhaltene Datenblock keine Hallo-Nach­ richt ist, wird das Reserve-Kennzeichen geprüft, das an­ zeigt, ob die Brücke eine ausgewählte Brücke oder eine Re­ servebrücke ist (Schritt 114). Wenn das Kennzeichen nicht auf EIN steht, das heißt wenn die Brücke als ausgewählte Brücke arbeitet, wird auf die Leitwegtabelle zugegriffen und diese erneuert (Leitwegbearbeitung; Schritt 116). Wenn der erhaltene Datenblock ein Block ist, der zu der anderen Seite der lokalen Netzwerke weiterzugeben ist, so wird der Block weitergegeben (Schritte 118 bis 120). Wenn der erhaltene Datenblock nicht weitergegeben zu werden braucht, wird er fallengelassen (Schritt 122). Wenn die Reserve-Kennzeichnung auf EIN steht, das heißt wenn die Brücke als Reservebrücke arbeitet, wird festgestellt, ob der erhaltene Datenblock eine TCN-Nachricht (Erklärung folgt) ist oder nicht (Schritt 124). Wenn es eine TCN-Nachricht ist, wird der Block an die anderen lokalen Netzwerke weitergegeben (Schritt 120) und wenn nicht, wird die erhaltene Nachricht fallengelassen (Schritt 122).

Die Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das den Vorgang 130 des Aufspannens eines Baumes zeigt.

In dem Fall, daß der erhaltene Datenblock eine Hallo-Nach­ richt ist, vergleichen die zweiten Brücken die Wurzel-Iden­ tifikationsnummer ID 33 in der erhaltenen Hallo-Nachricht mit der eigenen Brücken-Identifikationsnummer ID (Schritt 132), und wenn die erstere kleiner ist als letztere, wird die Hallo-Nachricht fallengelassen (Schritt 150). In dem Fall, daß die Wurzel-Identifikationsnummer in der Hallo- Nachricht kleiner als die eigene Brücken-Identifikations­ nummer ist, stellt die Brücke fest, daß sie selbst keine Wurzelbrücke ist, und schaltet den Hallo-Nachricht-Über­ mittlungszeitgeber 13 aus (Schritt 134). Gleichzeitig wird der Hallo-Nachricht-Empfangszeitgeber 13′ eingeschaltet.

Als nächstes wird im Schritt 136 der Status des TC-Flags 32 in der erhaltenen Hallo-Nachricht geprüft. Das TC-Flag zeigt an, ob es eine spezielle Hallo-Nachricht ist, die die Wur­ zelbrücke zur Rekonstruktion des Baumes aussendet, wenn in dem vorher aufgebauten Baum eine Störung aufgetreten ist. Wenn das TC-Flag im EIN-Zustand ist, initialisiert die Brücke Steuerinformationen zum Ausbilden des aufzuspannenden Baumes und den Inhalt der Leitwegtabelle (Schritt 138).

Jedesmal, wenn eine Hallo-Nachricht erhalten wird, erneuern die Brücken die Steuerinformationen im Schritt 146, wobei eine der Steuerinformationen, die in jeder der Brücken ge­ speichert sind, die Wurzel-Identifikationsnummer ID ist, die in der erhaltenen Hallo-Nachricht die kleinste ist. Im Schritt 140 wird die gespeicherte Wurzel-Idenfikationsnummer (alte ID) mit der in der erhaltenen Nachricht enthaltenen Wurzel-Identifikationsnummer (neue ID) verglichen. Wenn letztere größer ist als erstere, wird die Hallo-Nachricht fallengelassen (Schritt 150). Ist die neue Wurzel-Identifi­ kationsnummer nicht größer als die alte Nummer, so stellt die Brücke fest, ob sie eine ausgewählte Brücke oder eine Reservebrücke ist, wobei in der Folge ein Wegekostensignal 34 und eine Brücken-Identifikationsnummer 35, die in der Hallo-Nachricht enthalten ist, verwendet wird (Schritt 142).

Das Wegekostensignal 34 zeigt die Wegekosten bis zu der Brücke an, bis zu der die Hallo-Nachricht zuletzt weiter­ gegeben wurde, wobei der Wert der Wegkosten zu dem Zeitpunkt Null ist, bei dem die Wurzelbrücke die Hallo-Nachricht über­ mittelt. Der Wert der Wegekosten für die Nachricht, die durch jede der Brücken läuft, wird vorab angegeben, wobei der Wert zu dem Wert der Wegekosten addiert wird, der in der Hallo-Nachricht vor deren Weitergabe enthalten ist. Der Wert der obigen erneuerten Wegekosten wird in der Brücke als Wegekosten zu der Wurzelbrücke gespeichert.

Wenn die in der erhaltenen Hallo-Nachricht eingeschriebenen Wegekosten niedriger sind als die Wegekosten, die die Brücke selbst gespeichert hat, so entscheidet die relevante Brücke, daß sie für das lokale Netzwerk eine Reservebrücke ist, durch die Hallo-Nachricht gerade gelaufen ist. Wenn die in der erhaltenen Hallo-Nachricht eingeschriebenen Wegekosten höher sind als die Wegekosten, die die Brücke selbst gespei­ chert hat, so ist die relevante Brücke für das lokale Netz­ werk eine ausgewählte Brücke, durch die die Hallo-Nachricht gerade gelaufen ist. Wenn die in der erhaltenen Hallo-Nach­ richt eingeschriebenen Wegekosten gleich sind den Wegeko­ sten, die die Brücke selbst gespeichert hat, so vergleicht sie die Identifikationsnummer 35 für die letzte Brücke in der Hallo-Nachricht mit der eigenen Brücken-Identifikations­ nummer. Wenn erstere größer ist als letzere, so wird die Brücke zu einer Reservebrücke, und wenn erstere kleiner ist als letztere, so wirkt sie als ausgewählte Brücke. Der be­ schriebene Vorgang beinhaltet, daß in jedem der lokalen Netzwerke diejenige Brücke, für die die Wegekosten zu der Wurzelbrücke am kleinsten sind, und für den Fall, daß es eine Anzahl von kleinsten Werten gibt, diejenige Brücke, für die die Brücken-Identifikationsnummer am kleinsten ist, als ausgewählte Brücke wirkt.

Im Schritt 146 werden die oben erwähnten Steuerinformationen wie die Brücken-Identifikationsnummer, die Wegekosten, das Reserve-Kennzeichen usw. erneuert. Jede der Brücken läßt die Hallo-Nachricht fallen, wenn die Brücke als Reservebrücke wirkt (Schritte 148 bis 150), und wenn die Brücke als ausge­ wählte Brücke dient, gibt sie die erhaltene Hallo-Nachricht an das benachbarte lokale Netzwerk weiter (Schritt 152).

Der Empfangszeitgeber 13′, den jede der zweiten Brücken auf­ weist, ist niemals "Aus", solange die Hallo-Nachricht, die die Wurzelbrücke 6 periodisch übermittelt, normal empfangen werden kann. Wenn in einem Teil der Wurzel jedoch Störungen auftreten und keine Hallo-Nachrichten erhalten werden, sollte der Empfangszeitgeber 13′ "Aus" sein.

In der Brücke, in der der Empfangszeitgeber 13′ "Aus" ist, wird die in der Fig. 9 gezeigte Routine gestartet, und eine TCN-Nachricht zur Information der Wurzelbrücke über die Tatsache, daß sich in der Topologie des Netzwerksystems etwas geändert hat, wird von allen Anschlüssen ausgegeben (Schritt 160).

Die Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm für eine Routine zur Ver­ arbeitung eines Datenblockes, den eine erste Brücke 6 von der Seite der lokalen Subnetzwerke erhalten hat. Wenn die erste Brücke den Datenblock erhalten hat (Schritt 170), wird festgestellt, ob der Block eine Hallo-Nachricht ist oder nicht (Schritt 172). Wenn es eine Hallo-Nachricht ist, wird die Nachricht fallengelassen (Schritt 174). Wenn die erhal­ tene Nachricht keine Hallo-Nachricht ist, wird festgestellt, ob die erhaltene Nachricht eine TCN-Nachricht ist (Schritt 176), und wenn es eine TCN-Nachricht ist, so wird eine Hal­ lo-Nachricht gebildet, in der das TC-Flag 32 auf "1" gesetzt ist, und zu der Seite der lokalen Subnetzwerke übermittelt (Schritt 178). In dem Fall, daß die erhaltene Nachricht keine TCN-Nachricht ist, das heißt in dem Fall, daß es eine gewöhnliche Datenübermittlung ist, wird ein Wegesuchverfah­ ren wie ein Zugriff auf die Leitwegtabelle, ein Hinzufügen von Daten zu der Leitwegtabelle usw. bewirkt (Schritt 180). Wenn die obige Datenübermittlung zu dem lokalen Hauptnetz­ werk weiterzugeben ist (Schritt 182), so wird die die Daten beinhaltende Nachricht zu der relevanten Sende- und Emp­ fangsschaltung 7 B gegeben (Schritt 186). Für den Fall, daß es als Ergebnis eines Zugriffs auf die Leitwegtabelle unnö­ tig wird, die erhaltene Nachricht weiterzugeben, so wird die Nachricht fallengelassen (Schritt 184).

Für einen Datenblock, der von der Seite des lokalen Haupt­ netzwerkes erhalten wird, ist die Feststellung über die Art der Nachricht in den Schritten 172 und 176 nicht erforder­ lich, und es reicht aus, nur die den Schritten 180 bis 186 entsprechende Verarbeitung vorzunehmen, da es bei dem be­ schriebenen Verfahren nicht möglich ist, daß eine Hallo- Nachricht oder eine TCN-Nachricht durch das lokale Haupt­ netzwerk 5 übermittelt wird.

Die Fig. 11 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Netzwerk­ system mit hierarchischer Wegewahl. Bei diesem Netzwerk­ system sind zwei lokale Hauptnetzwerke 51 und 52 über eine dritte Brücke 26 miteinander verbunden, und eine Anzahl von lokalen Subnetzwerken ist mit jedem der lokalen Hauptnetz­ werke durch erste Brücken 6 A bis 6 D verbunden. Auch bei diesem Netzwerksystem kann ein Baum ausgebildet werden, wie es in der Fig. 12 gezeigt ist, da das in der Zeichnung ge­ strichelt eingeschlossene Subsystem, das die lokalen Haupt­ netzwerke 51 und 52, die ersten Brücken 6 A bis 6 D und die dritte Brücke 26 umfaßt, als logische Brücke betrachtet werden kann.

Somit ist erfindungsgemäß das lokale Hauptnetzwerk, das bezüglich der Subnetzwerke eine hohe Geschwindigkeit und eine große Kapazität ausweist, an der Wurzel bzw. dem Ur­ sprung des Baumes angeordnet, wenn der Baum durch Zuordnung einer Brücken-Identifikationsnummer mit der höchsten Prio­ rität zu den ersten Brücken, die mit wenigstens einem lo­ kalen Hauptnetzwerk verbunden sind, aufgespannt wird. Das so aufgebaute Netzwerksystem kann eine Konzentration des Ver­ kehrs mit hoher Effizienz verarbeiten. Jede der ersten Brücken, die als Wurzelbrücke dienen, übermittelt die Hallo-Nachricht zur Wiederherstellung des Baumes aufgrund einer Änderung in der Topologie nur zu der Seite der lokalen Subnetzwerke. Der Vorgang zur Wiederherstellung des Baumes kann damit auf einen Abschnitt des Netzwerksystems begrenzt werden. Bei der Wiederherstellung des Baumes nehmen die Wegewahlfunktionen vorübergehend ab und es nimmt ein unnö­ tiger Verkehr zu, da verschiedene Arten von Steuerinforma­ tionen und der Inhalt der Leitwegtabelle initialisiert werden. Da diese Abnahme der Wegewahlfunktionen erfindungs­ gemäß auf einen bestimmten Bereich des Netzwerksystems be­ grenzt bleibt, kann ein Ansteigen des Verkehrs im ganzen System vermieden werden.

Obwohl bei den obigen Ausführungsformen an die ersten Brücken Identifikationsnummern mit gleichen Werten ausgege­ ben wurden, können, wenn jede der Brücken so aufgebaut ist, daß die Hallo-Nachricht nur zu der Seite der lokalen Sub­ netzwerke übermittelt wird, auch Brücken-Identifikations­ nummern zugewiesen werden, die untereinander verschieden sind, solange deren Priorität höher ist als die für die Identifikationsnummern der zweiten Brücken.

Claims (4)

1. Netzwerksystem mit hierarchischer Wegewahl, mit einer Anzahl von lokalen Netzwerken (2, 5) zur Übermittlung von Nachrichten zwischen Anschlußgeräten (4) und mit Brücken (3, 6) mit Identifikationsnummern zum Verbinden der lokalen Netzwerke untereinander, wobei eine Baumstruktur, deren Wur­ zel von der Brücke mit der Identifikationsnummer höchster Priorität gebildet wird, dadurch ausgebildet wird, daß we­ nigstens eines der lokalen Netzwerke in einem Reservemodus arbeitet, in dem im Betriebszustand keine Nachrichten wei­ tergegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die lokalen Netzwerke wenigstens ein lokales Hauptnetzwerk (5) mit relativ großer Datenübertragungsfähigkeit und eine Anzahl von lokalen Subnetzwerken (2) mit relativ kleiner Datenübertragungsfähigkeit aufweisen;
• - erste Brücken (6) zur Verbindung des lokalen Hauptnetzwer­ kes (5) und der lokalen Subnetzwerke (2) Brücken-Identi­ fikationsnummern (ID) mit einer höheren Priorität haben als zweite Brücken (3), die die lokalen Subnetzwerke un­ tereinander verbinden;
• - wobei die ersten Brücken (6) so betrieben werden, daß sie Steuersignale für den Aufbau oder das Wiederherstellen der Baumstruktur nicht an das lokale Hauptnetzwerk (5), son­ dern periodisch nur auf die Seite der damit verbundenen lokalen Subnetzwerke (2) übermitteln; und daß
• - die Baumstruktur so aufgebaut ist, daß das lokale Haupt­ netzwerk (5) als Wurzel des Baumes dient.

2. Netzwerksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß allen ersten Brücken (6) Identifikationsnummern (ID) mit gleichen Werten zugeteilt sind.

3. Netzwerksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - jede der zweiten Brücken (3) einen Empfangs-Zeitgeber (13′) zur Überprüfung aufweist, ob das Steuersignal pe­ riodisch erhalten wird oder nicht, um eine Nachricht an ein angrenzendes lokales Netzwerk zu übermitteln, die über eine Störung in dem Netzwerksystem informiert, wenn nach Empfang eines Steuersignales innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer kein darauffolgendes Steuersignal erhalten wird;
• - die zweiten Brücken (3), die in einem Reservemodus arbei­ ten, diese Nachricht an ein angrenzendes lokales Netzwerk weitergeben, wenn sie sie erhalten; und daß
• - jede der ersten Brücken (6) Steuernachrichten zur Wieder­ herstellung des Netzwerksystems an ein lokales Subnetzwerk übermitteln, wenn sie diese Nachricht erhalten.

4. Netzwerksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - jede der zweiten Brücken (3) einen Empfangs-Zeitgeber (13′) zur Überprüfung aufweist, ob das Steuersignal pe­ riodisch erhalten wird oder nicht, um eine Nachricht an ein angrenzendes lokales Netzwerk zu übermitteln, die über eine Störung in dem Netzwerksystem informiert, wenn nach Empfang eines Steuersignales innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer kein darauffolgendes Steuersignal erhalten wird;
• - die zweiten Brücken (3), die in einem Reservemodus arbei­ ten, diese Nachricht an ein angrenzendes lokales Netzwerk weitergeben, wenn sie sie erhalten; und daß
• - jede der ersten Brücken (6) Steuernachrichten zur Wieder­ herstellung des Netzwerksystems an ein lokales Subnetzwerk übermitteln, wenn sie diese Nachricht erhalten.