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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme und insbesondere
auf einen Prozess und eine Vorrichtung zum Verteilen von Netzwerkkonfigurationseinstellungen
wie z. B. einer Internetprotokoll-Adresse (IP-Adresse) überall in
einem Netzwerk.
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Stand der Technik
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Wenn
ein Client-Computer oder ein Gerät
mit einem Intranet- oder
einem Internetnetzwerk verbunden ist, erfordert dasselbe einen Satz
von Netzwerkkonfigurationseinstellungen zum Zwecke eines Erreichens
einer effektiven Kommunikation. Diese Kommunikation basiert insbesondere
auf der Zuteilung einer IP-Adresse, die den Kommunikationsparteien
zugeteilt ist.
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Es
sind unterschiedliche Mechanismen zum Bereitstellen einer IP-Adresse
an ein bestimmtes Gerät
bekannt.
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Ein
erster Mechanismus basiert auf der Verwendung einer Konfigurationsdatei,
die die IP-Adresse beinhaltet, die das Gerät während eines Hochfahrprozesses
(Booting-Prozesses) desselben zum Zwecke eines Einrichtens einer
TCP/IP-Kommunikation verwenden
kann. Diese Konfigurationsdatei erfordert jedoch eine manuelle Operation
von einem fachkundigen Benutzer oder Bediener und ist zeitaufwendig. Ferner
ist die Verwendung dieser manuellen Konfiguration nicht optimal,
da die IP-Adresse nicht zugeordnet und nicht verwendet bleibt, wenn
das Gerät
nicht betrieben wird.
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Ein
zweiter bekannter Mechanismus basiert auf dem Dynamischer-Rost-Steuerprotokoll
(DHCP; DHCP = dynamic host control protocol), wie derselbe z. B.
in der Kommentaranforderung (RFC; RFC = Request For Comments) 2131
definiert ist und einem bestimmten Server – dem DHCP-Server – die Rolle eines
Verteilens der Netzwerkparameter und, spezifischer ausgedrückt, der
IP-Adressen an die unterschiedlichen Geräte, die an das Netzwerk angeschlossen
sind, zuordnet. Der DHCP-Server optimiert die Verwendung des IP-Adresse-Raumes, das die IP-Adressen
auf ein Ausschalten eines Gerätes hin
erneut verwendet werden und einem anderen Gerät zugeordnet werden können. Ferner
erlaubt derselbe, dass die manuelle Konfiguration des Netzwerks
zentralisiert wird, da lediglich der (die) DHCP-Server eine manuelle
Konfiguration erfordert (erfordern). Sobald derselbe konfiguriert
ist, basiert die Zuteilung der IP-Adressen auf dem folgenden Mechanismus:
Wenn ein Gerät
hochfährt
(bootet), sendet dasselbe einen Rundsendungsrahmen an das Teilnetzwerk,
der eine IP-Adresse anfordert, wobei der Rundsendungsrahmen an all
die Geräte
weitergeleitet wird, die an das gleiche Teilnetzwerk angeschlossen
sind. Der DHCP-Server gibt eine Rückmeldung durch ein Bereitstellen
einer bestimmten IP-Adresse
unter einem Bereich von Adressen, für die der DHCP-Server die volle
Verantwortung hat. Wenn ein großes
Intranet-Netzwerk einschließlich von
unterschiedlichen Teilnetzwerken eingerichtet werden soll, verwendet
der Netzwerkadministrator im Allgemeinen mehrere DHCP-Server, von
denen jedem ein bestimmtes Teilnetz zugeordnet ist und von denen
jeder zur Zuteilung der IP-Adressen an die unterschiedlichen Geräte dient,
die an dieses Teilnetz angeschlossen sind. 1 stellt
ein Intranet-Netzwerk dar, das drei unterschiedliche Teilnetzwerke aufweist,
von denen jedes einen zugeordneten DHCP-Server zum Zuordnen der
IP-Adressen aufweist, die zu dem Adressenbereich gehören, der
dem Teilnetzwerk entspricht. Spezifischer ausgedrückt ist ein
erstes Teilnetzwerk 160 gezeigt, das z. B. einen Computer-Client 101,
einen DHCP-Server 102, einen Drucker 103, einen
Client 104 und einen Router 105 aufweist. Ein
Proxy 150 wird zum Einrichten eines Kommunikationskanals
mit einem Internetnetzwerk 30 durch einen Firewall 140 verwendet.
Der Router 105 ermöglicht
die Kommunikation zwischen dem ersten Teilnetz 160 und
einem zweiten Teilnetz 170, das einen ersten Client-Computer 106,
einen zweiten Client-Computer 107, einen Drucker 108,
einen Router 109 und einen DHCP-Server 110 aufweist. Der Router 109 ermöglicht,
dass das zweite Teilnetz 170 mit einem dritten Teilnetzwerk 180 kommuniziert,
das einen Client-Computer 111, einen Drucker 112 und einen
DHCP-Server 113 aufweist. Um die Übertragung der DHCP-Rundsendungsrahmen
durch die unterschiedlichen Bereiche des Intranetnetzwerks zu vermeiden,
verhindern die Router im Allgemeinen eine Übertragung derselben von einem
Teilnetzwerk an ein anderes. Aus diesem Grunde erfordert. jedes Teilnetzwerk
seinen eigenen DHCP-Server, der zulässt, dass die Verteilung der
IP-Adressen an die unterschiedlichen Geräte, die an das Teilnetzwerk
desselben angeschlossen sind, gehandhabt wird.
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Somit
ist, während
die obigen Anordnungen die Konfiguration des Netzwerks erheblich
vereinfachen, die Zuteilung der Adressen noch nicht vollständig automatisiert
und erfordert immer noch den Eingriff eines fachkundigen Netzwerkadministrators.
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Ein
dritter Mechanismus wird allgemein (in der Technik) als Reverse
Address Resolution Protocol (RARP-Protokoll) bezeichnet, das ermöglicht, dass
die Geräte
die Protokolladressen derselben dynamisch finden. In der Tat weist
jedes Gerät
in dem Netzwerk eine eindeutige Hardwareadresse auf – eine sogenannte
Medienzugriffssteueradresse (M.A.C.-Adresse; M.A.C. = media access control) – die durch
den Hersteller des Gerätes
zugeordnet wird. Das RARP-Protokoll ist in der Kommentaranforderung
(RFC) Nr. 903 beschrieben. Das Prinzip des RARP-Protokolls ist es,
die eindeutige MAC-Adresse aus
der Schnittstellenkarte zu lesen und einen Rundsendungsrahmen – als RARP-Anforderung
bekannt – in
dem Teilnetzwerk zu senden, der eine Rückmeldung (eine sogenannte
RARP-Antwort) anfordert, die die IP-Adresse beinhaltet. Während dieser
Mechanismus eine Lösung
für die
Zuord nung einer IP-Adresse in einer Situation liefert, in der ein
Gerät keine
Konfigurationsdatei aufweist, die eine derartige IP-Adresse bereitstellt,
sollte beachtet werden, dass dieses RARP-Protokoll praktisch für komplexe
Netzwerke reserviert ist und ferner mit der Verwendung eines DHCP-Hosts inkompatibel
ist.
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Ein
vierter Mechanismus wurde durch Microsoft Corp. entworfen und ist
unter dem Namen APIPA bekannt, der für Automatic Private Internet
Protocol Addressing steht, der auf der Verwendung eines spezifischen
Adressenbereichs basiert – beginnend
mit 169.x.x.x – und
der die Kommunikation zwischen den uhterschiedlichen Geräten eines
Teilnetzwerks ermöglicht.
Dieser Mechanismus, der in
US
6,101,499 offenbart ist, weist einen großen Nachteil
auf, der aus der Tatsache resultiert, dass die Adresse, die dem Gerät zugeordnet
wird, während
dieselbe eine Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Elementen
des Teilnetzwerks ermöglicht,
kein Routing der Rahmen aus dem Teilnetzwerk zulässt. Bezüglich
1 ist zu
sehen, dass der Client-Computer
111 mit dem
Drucker
112 mittels einer IP-Adresse, beginnend durch 169.x.x.x,
kommunizieren kann, aber nicht fähig
ist, IP-Pakete von außen
zu empfangen, da die IP-Rahmen,
die auf einer Adresse 169.x.x.x basieren, durch die unterschiedlichen
Router nicht bis zu dem richtigen Bestimmungsort, d. h. dem Client-Computer
111,
geroutet werden.
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Ein
fünfter
Mechanismus ist in
US 6,345,294 mit
dem Titel „Method
and apparatus for remote configuration of an appliance an a network" offenbart, das an
CISCO Technology Inc. übertragen
ist. Offenbart ist ein Prozess zum Hochfahren einer Anwendung ungeachtet
dessen, ob ein Lokalserver in der lokalen Netzwerkumgebung vorhanden
ist, wie z. B. ein DHCP-Server oder ein Hochfahr-Server (Boot-Server).
Zu diesem Zweck führt
die Anwendung, sobald dieselbe mit dem lokalen Netzwerk verbunden
ist, einen Hochfahr-Algorithmus (Boot-Algorithmus), der auf einer
Beobachtungs- und Lernphase der IP-Umgebung basiert, zum Zwecke
eines Ermögli chens
einer Verbindung mit einem externen Server, der weitere Netzwerkkonfigurationsparameter
bereitstellt, aus. Dieses ältere
System offenbart jedoch nicht, wie eine Kenntnis der IP-Umgebung und
die Verteilung dieser Kenntnis zum Erleichtern der Verbindung mit
neuen Geräten
entwickelt werden soll.
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Ein
weiterer Mechanismus ist in
GB
2356111 offenbart, bei dem ein Proxy-Agent bereitgestellt
ist, der Netzwerkgeräte
entdeckt, die keine zugeordnete IP-Adresse aufweisen, und im Namen
derselben eine DHCP-Anforderung ausgibt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist allgemein auf ein Erleichtern der Aufgabe
des Netzwerkadministrators und ein Schaffen eines Prozesses zum
Bereitstellen von automatischen Netzwerkkonfigurationsparametern
gerichtet, wobei ein einfacher Einsatz von Maschinen und Geräten, wie
z. B. nicht konfigurierten oder neuen Computern, in einem existierenden
Netzwerk ermöglicht
wird.
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Dies
wird mittels eines Prozesses zum Verteilen von Netzwerkkonfigurationseinstellungen überall in
einem Netzwerk, das einen Satz von Geräten aufweist, erreicht, der
folgende Schritte aufweist:
- – Einrichten
einer Beschreibung der Netzwerkumgebung in zumindest einem Gerät;
- – Erfassen
einer Anforderung nach Netzwerkparametern, die von einem neu verbundenen
anfordernden Gerät
ausgegeben wird, in dem zumindest einem Gerät;
- – Starten
eines ersten Zeitgebers mit einer ersten Dauer T2,
die von einem vorbestimmten Kriterium abhängt, ansprechend auf das Erfassen
der Anforderung;
- – Übertragen
von Einstellungen an das Netzwerk des anfordernden Gerätes nach
dem Ablauf der ersten Dauer.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist das vorbestimmte Kriterium mit der durch das zumindest ein Gerät gesammelten
Erfahrung und Kenntnis verknüpft,
so dass die Konfigurationsparameter durch das Gerät bereitgestellt
werden, das die größte Kenntnis
der Netzwerkumgebung aufweist. Insbesondere wird diese Kenntnis
aus dem Zugriff auf die Adressenauflösungsprotokoll-Tabellen (ARP-Tabellen;
ARP = address resolution protocol) und NSLOOKUP-Tabellen entwickelt,
die in dem Netzwerk verfügbar
sind.
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Die
Netzwerkkonfigurationseinstellungen umfassen bevorzugt die Internetprotokoll-Adresse (IP-Adresse),
so dass ein neu verbundenes Gerät
die IP-Adresse desselben sogar in der Abwesenheit eines DHCP-Servers
empfängt.
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Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen weist
der Erfassungsschritt folgende Schritte auf:
- – Erfassen
einer Dynamischer-Rost-Steuer-Prozess-Anforderung (DHCP-Anforderung), die
von dem neu verbundenen anfordernden Gerät ausgegeben wird;
- – Starten
eines zweiten Zeitgebers mit einer ersten Dauer T1 vor
dem ersten Zeitgeber;
- – Testen,
ob die DHCP-Anforderung von einem DHCP-Server eine Antwort empfangen
hat;
- – Beenden
des Prozesses ansprechend auf die Erfassung der Antwort innerhalb
der ersten Dauer.
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Der
Prozess kann bevorzugt vollendet werden, wenn eine Antwort auf die
DHCP-Anforderung während
der ersten Dauer T2 erfasst wird. Zusätzlich kann
der Übertragungsschritt
folgende Schritte aufweisen:
- – Berechnen
einer IP-Adresse nach dem Ablauf der ersten Dauer T2;
- – Weiterleiten
einer DHCP-Rückmeldung,
die die berechnete IP-Adresse enthält, an das neu verbundene anfordernde
Gerät.
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Dies
ermöglicht
die Koexistenz von unterschiedlichen Instanzen des gleichen Netzwerkparameterzuteilungsagenten
bei unterschiedlichen Geräten
des Teilnetzes und erreicht ferner eine automatische Berechnung
der IP-Adresse, die jedem neu verbundenen Gerät zugeteilt werden soll.
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Der
zweite Zeitgeber kann außer
Acht gelassen werden, wenn das Gerät ein Router ist. Es ist dieser
Router, der im Allgemeinen die tiefere Einsicht in die Netzwerkkonfigurationsparameter
aufweist und schließlich
die zweckmäßigeren
und wertvolleren Einstellungen an ein neu verbundenes anforderndes Gerät liefert.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird die zweite Dauer T2 aus einer Berechnung
sowohl des Medienzugriffssteuer-Parameters (MAC-Parameters) des
Geräts
als auch des neu verbundenen anfordernden Geräts hergeleitet.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel wird
die zweite Dauer T2 aus der Operationszeit
des Geräts
berechnet, so dass das Gerät,
das die längere Erfahrung
mit dem Netzwerk aufweist, die kürzere Antwortzeit
aufweist.
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Die
IP-Protokolladresse wird bevorzugt auf der Basis der IP-Adressen,
die dem Teilnetzwerk zugeordnet sind, des Adressen-Auflösungsprotokolls (ARP;
ARP = Adress Resolution Protocol) und NSLOOKUP-Informationen, die
aus den Domainnamenservern (DNS; DNS = domain name servers) empfangen
werden, berechnet, zusammen mit einer PING- oder ICMP-ECHO-REQUEST-Verifizierung der
Adressenverfügbarkeit.
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Mit
diesem Mechanismus können
viele zusätzliche
Parameter, und insbesondere die Referenz eines vorhandenen Hypertext-Übertragungsprotokoll-Proxy
(HTTP-Proxy; HTTP = hyper text transfer protocol), die Referenz
des Gateways und sogar ein Hochfahrbild, mit dem das neu verbundene
anfordernde Gerät
hochfahren kann, verteilt werden. Dies ist sehr nützlich zum
Starten eines Computers ohne eine Verwendung des Festplattenlaufwerks.
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Die
Erfindung ist gut an die Anordnung eines verbesserten Routers und
allgemeiner ausgedrückt an
jedes Gerät,
wie z. B. einen Drucker, das die IP-Adresse und Konfigurationseinstellungen
an andere Netzwerkgeräte
bereitstellt, angepasst.
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Bei
einem verwandten Beispiel, das außerhalb des Schutzbereichs
der vorliegenden Erfindung fällt,
wird ein Prozess zum Zuordnen einer IP-Adresse an ein Client-Gerät, das zumindest
eine Konfigurationsdatei aufweist, die zumindest einen Satz von Konfigurationsparametern
aufweist, geschaffen. Der Prozess umfasst folgende Schritte:
- – Erzeugen
und Übertragen
einer Dynamischer-Host-Steuerprotokoll-Anforderung (DHCP-Anforderung)
an das Netzwerk;
- – wenn
keine Antwort empfangen wird, Testen der Existenz eines Gateways,
das einem bestimmten Satz von Parametern unter dem zumindest einem bestimmten
Satz von Konfigurationsparametern entspricht, und, wenn dies der
Fall ist, Laden und Anwenden des bestimmten Satzes von Parametern.
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Der
Prozess umfasst bevorzugt den Schritt eines Bestimmens eines bestimmten
Kontexts, der dem Hochfahren des Geräts entspricht, und eines Ladens
der Netzwerkkonfigurationseinstellungen, die dem Kontext entsprechen.
Insbesondere kann der Kontext aus den Informationen bestimmt werden,
die durch einen Globales-Positionsbestimmungssystem-Empfänger (GPS-Empfänger; GPS
= global positioning system) empfangen werden.
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Wenn
alle obigen Schritte erfolglos bleiben, kann der Prozess den Schritt
eines Anwendens einer Automatische-Privatinternetprotokolladressierung-Prozedur
(Automatic-Private-Internet-Protocol-Adressing-Prozedur)
umfassen. Dieser Prozess kann sogar ein Herunterladen eines Urladebildes (Bootstrap-Bildes)
umfassen, wenn eine Antwort auf die DHCP-Anforderung empfangen wird.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Nun
wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
typische Architektur eines Intranetnetzwerks darstellt, das drei
Teilnetzwerke aufweist.
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2 die
Verwendung von einigen Klienten darstellt, die den NPAA-Agenten
in einer Netzwerkarchitektur eingliedern.
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3 den
Prozess darstellt, der während des
Hochfahrens des NPAA-Agenten verarbeitet wird.
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4 den
Auswahlprozess des NPAA-Agenten darstellt.
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Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung
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Die
folgende Beschreibung gibt genau eine neue Funktionalität an, die
hierin als ein Netzwerkparameterzuteilungsagent (NPAA; NPAA = network
parameter allocation agent) bezeich net wird, der in einem spezifischen
Softwareagenten ausgeführt
sein kann, der in einem Computer installiert ist, und der für ein Entwickeln
und Verteilen von Netzwerkparametern an andere Client-Computer gut
geeignet ist, sogar wenn ein DHCP-Server oder andere Instanzen von
NPAA-Agenten bereits installiert sind.
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Der
Prozess für
eine automatische Zuteilung von Netzwerkparametern wird unter Bezugnahme auf
die Zuordnung einer IP-Adresse
an ein Gerät,
z. B. einen nicht konfigurierten, brandneuen Computer, das eine
Verbindung mit dem Netzwerk anfordert, genauer beschrieben. Es sei
jedoch darauf hingewiesen, dass der Mechanismus, der hiernach beschrieben
ist, einfach an die Verteilung von anderen nützlichen Netzwerkparametern
angepasst sein kann, darin ohne jegliche Einschränkung eingeschlossen die Definition
des Gateways und der Teilnetzmaske, die Domainnamenserver-Adressen
(DNS-Adressen; DNS
= domain name server), die Firewall-Parameter wie z. B. das HTTP-Proxy
oder das (SOCKS) Gateway, wie in der Kommentaranforderung (RFC)
1928 definiert, und sogar einige Netzwerkressourcen wie z. B. ein
Systemhochfahrbild (System-Boot-Bild).
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Die
Netzwerkparameterzuteilungsagenten (NPAA) sind bevorzugt unter der
Form eines spezifischen Softwareagenten ausgeführt, der in einem Client-Computer
des Teilnetzwerks installiert ist, und bevorzugt in jedem Client
und auch dem Router. Der NPAA-Agent ist ein Softwareprogramm, das
standardmäßig in dem
Herstellungsprozess des Computers installiert werden kann oder auch
später
durch den Benutzer während
einer Internetverbindung mit einem Dienstanbieter heruntergeladen
werden kann. Der NPAA-Agent kann sogar in einem jeglichen Gerät implementiert
sein, und insbesondere in einem Drucker und einem Router.
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2 zeigt
ein Beispiel einer Netzwerkarchitektur, bei der einige Clients den
NPAA-Agenten umfassen, der den Platz eines fehlenden oder temporär nicht
verfügbaren
DHCP- Servers einnehmen
kann. Das Intranetnetzwerk weist z. B. ein erstes Teilnetzwerk 260,
das z. B. einen Computer-Client 201 umfasst,
einen Computer-Client 202, der den NPAA-Agenten aufweist,
einen Drucker 203, einen Router 205 und einen
Client-Computer 204 auf. Es wird angenommen, dass die Computer 202 und 204 mit
dem NPAA-Agenten versehen sind. Ein Proxy 250 dient der
Kommunikation mit dem Internetnetzwerk durch ein Firewall 240.
Zum Zwecke der Klarheit wird angenommen, dass dem ersten Teilnetz
der Adressenbereich zugeordnet ist, der durch 130.1.1.0/29 definiert
ist. Der Router 205 wird zur Kommunikation zwischen dem
ersten Teilnetz und einem zweiten Teilnetz 270 verwendet,
wobei das letztere einen ersten Client-Computer 206, der
den in demselben installierten NPAA-Agenten aufweist, einen zweiten
Client-Computer 207, einen Drucker 208 und einen
Router 209 aufweist. Es wird angenommen, dass dem zweiten
Teilnetzwerk der Adressenbereich zugeordnet ist, der durch 130.1.1.8/29
definiert ist. Der Router 209 wird zur Kommunikation mit einem
dritten Teilnetzwerk verwendet, das einen Client-Computer 211,
einen Drucker 212, einen DHCP-Host 213 und einen Client-Computer 214,
der den in demselben installierten NPAA-Agenten aufweist, aufweist.
Es wird angenommen, dass dem dritten Teilnetzwerk der Adressenbereich
zugeordnet ist, der durch 130.1.1.16/29 definiert ist.
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Der
NPAA-Agent ist mit einer Einrichtung ausgestattet, die erstens eine
Entwicklung einer Kenntnisbasis von Netzwerkparametern und zweitens
eine Verteilung derartiger Netzwerkparameter überall in dem Netzwerk an ein
beliebiges anforderndes Gerät
erreicht. In dieser Hinsicht erreicht der NPAA-Agent das allgemeine
Ziel eines Punkt-zu-Punkt-IP-Aufbaus,
wobei ermöglicht
wird, dass jeder allgemeine Computer oder Gerät jedem neuen Gerät hilft,
das eine Verbindung mit dem lokalen Netzwerk anfordert.
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Zu
diesem Zweck stellt der NPAA-Agent die Funktion eines DHCP-Servers – die Verteilung
von IP-Adressen – bereit, aber
derselbe unterscheidet sich grundsätzlich von einem derartigen
DHCP-Server. Erstens ist jeder NPAA-Agent zu einem automatischen
Entwickeln oder Wiedergewinnen eines Satzes von Netzwerkkonfigurationsparametern
fähig, ohne
eine manuelle Konfiguration zu erfordern. Zweitens ist derselbe
dazu fähig,
mit anderen Instanzen, die in dem gleichen Teilnetz existieren,
gemeinsam zu existieren, wie hiernach bezüglich 4 detailliert gezeigt
wird. Drittens liefert der NPAA gemäß einem Auswahlmechanismus
automatisch die besten Netzwerkkonfigurationsparameter einschließlich der IP-Adresse,
ohne irgendeine manuelle Operation von einem Benutzer oder einem
Netzwerkadministrator zu erfordern. Dieser Prozess weicht im Wesentlichen von
dem traditionellen DHCP-Mechanismus ab, da keine Notwendigkeit besteht,
eine Liste von vordefinierten IP-Adressen zu speichern, wie es bei
einem DHCP-Server der Fall ist.
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Der
NPAA-Server berechnet die Adressen, die jedem neu anfordernden Gerät zugeteilt
werden sollen, aus der Kenntnis der Netzwerkparameter, die in den
Netzwerkkonfigurationsdateien – und
insbesondere den ARP-Tabellen – der
Geräte,
die das Netzwerk bilden, enthalten sind. Diese Parameter umfassen
die IP-Adressen, die den unterschiedlichen Geräten zugeordnet sind, die Teilnetzmaske des
Teilnetzwerks, die IP-Adressen eines oder mehrerer Router, die Namenserver
und andere Netzwerkeinstellungen. Die Kenntnis dieser Parameter
wird aus dem Zugriff auf die ARP-Tabellen sowie aus der Beobachtung
des lokalen Netzwerkverkehrs hergeleitet. Mehr Informationen, die
die Entwicklung derartiger Parameter betreffen, sind in
US 6,345,294 mit dem Titel „Method
and apparatus for remote configuration of an appliance an a network" zu finden, das an CISCO
Technology Inc. übertragen
ist. Zusätzlich
zu der Entwicklung einer Kenntnisbasis von Netzwerkparametern wird
ferner ein spezifischer Auswahlmechanismus zum Zwecke eines Unterscheidens
eines bestimmten NPAA-Agenten unter all den unterschiedlichen möglichen
ausgewählten
Agenten bereitgestellt – was wahrscheinlich
die wertvolleren Netzwerkeinstellungen an ein neu anforderndes Gerät liefert.
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Bezüglich 3 wird
nun der Hochfahrprozess eines NPAA-Agenten zum Zwecke eines Erreichens
einer Verbindung desselben mit einem existierenden Netzwerk detailliert
erklärt.
Mit Ausnahme des Routers, der die Konfigurationseinstellungen desselben
von einer Konfigurationsdatei empfängt, empfangen die Clients
einschließlich
der Drucker die Adressen derselben von einem NPAA-Client.
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Der
Prozess startet mit einem Schritt 301, der dem Hochfahren
eines neuen Geräts
entspricht, das Netzwerkkonfigurationseinstellungen anfordern wird,
z. B. des Client-Computers 202 von 2. Die Hochfahroperation
eines derartigen Geräts
wird in einer herkömmlichen
Weise ausgeführt
und ist nicht weiter detailliert erklärt. Es sollte ausreichen, zu
beachten, dass der anfordernde Client 202 einen PrebooteXecution-Environment-Modus
(PXE-Modus) startet.
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Bei
einem Schritt 302 startet das anfordernde Gerät durch
ein Suchen nach einem DHCP-Server, um eine IP-Adresse zu erhalten.
Um dies zu erreichen, und gemäß dem DHCP/BOOTP-Protokoll, der durch
die RFC 2131 definiert ist, erzeugt der NPAA-Agent des Computers 202 einen
Rundsendung-DHCP-REQUEST-Rahmen,
der an jedes Gerät weitergeleitet
wird, das an das betrachtete Teilnetz angeschlossen ist, z. B. das
Teilnetz 260. Mehr Informationen, die die DHCP-Anforderung
betreffen, sind in der obig zitierten RFC zu finden. Ferner sollte
beachtet werden, dass, wie es dem Fachmann bekannt ist, die Kommunikation
in dem Teilnetzwerk mittels der MAC-Adresse erreicht wird, die jeder Netzwerkschnittstelle
durch den Produkthersteller zugeordnet wird. Somit kann der Client-Computer 202 bei
Schritt 302 mit den anderen Geräten, die an das gleiche Teilnetzwerk
angeschlossen sind, kommunizieren, selbst wenn derselbe keine IP-Adresse
aufweist.
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Bei
einem Schritt 303 tritt der anfordernde NPAA-Agent in einen
Wartezustand ein und wartet auf eine mögliche Antwort auf die DHCP-Anforderung
desselben. Die Antwort auf die DHCP-Anforderung – im Allgemeinen als eine DHCP-Rückmeldung bezeichnet – kann entweder
von einem DHCP-Server (z. B. DHCP 213) oder einem ausgewählten NPAA-Agenten
gemäß dem Auswahlprozess,
der hiernach beschrieben wird, kommen. Sich erneut auf 2 und
spezifisch das Teilnetz 260 beziehend, ist zu sehen, dass
die Antwort entweder von dem Client-Computer 204 oder dem
Router 250 geliefert werden kann, wenn der Router 250 den
NPAA-Agenten eingliedert. Die Bestimmung des bestimmten NPAA-Agenten,
der die Konfigurationseinstellungen liefern wird – einschließlich der
IP-Adresse – ist unter Bezugnahme
auf 4 detailliert erklärt.
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Bei
einem Schritt 304 wird ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob eine Antwort innerhalb einer vorbestimmten Dauer
empfangen wird.
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Wenn
eine Antwort empfangen wird, fährt der
Prozess zu einem Schritt 305 fort, wo die Netzwerkkonfigurationseinstellungen
durch irgendeinen geeigneten Mechanismus validiert werden, und z.
B. mittels eines ICMP-ECHO-REQUEST-Befehls oder eines PING zum Zwecke eines
Sicherstellens, dass die empfangene IP-Adresse klar verfügbar ist.
Das anfordernde Gerät
konfiguriert sich dann unter Verwendung der wiedergewonnenen Parameter
selbst und aktualisiert die ARP-Tabelle desselben.
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Das
anfordernde Gerät
gibt dann bei einem Schritt 306 einen zweckmäßigen Rundsendungsrahmen
an die anderen Geräte
aus, die das gleiche Netzwerkteilnetz gemeinsam nutzen, so dass
diese Geräte
die eigenen ARP-Tabellen derselben aktualisierten können.
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Der
Prozess kann dann mit optionalen Schritten 307 und 308 zum
Zwecke eines Herunterladens eines Hochfahrbildes fort fahren. Bei
einem Schritt 307 fordert das anfordernde Gerät ein PXE-Urladebild
zu dem NPAA-Agenten an, und ein derartiges Bild kann bei einem Schritt 308 heruntergeladen
werden. Dies ist nützlich,
wenn der anfordernde Agent z. B. ein X-Terminal ohne einen Zugriff auf das
Festplattenlaufwerk ist, oder wenn eine Wartungsoperation erforderlich
ist, z. B. nach der Ersetzung des Festplattenlaufwerks.
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Bei
einem Schritt 309 speichert das anfordernde Gerät den gegenwärtigen Kontext
in der Festplattendatei und kann ferner den NPAA-Agenten zum Zwecke
eines Aktivierens einer Einstellungen-Verteilungsfunktion desselben
starten, so dass der NPAA-Agent um die Zuteilung der IP-Adressen
konkurrieren kann. Von diesem Zeitpunkt an setzt der NPAA-Agent die Entwicklung
der Kenntnisbasis der Netzwerkkonfigurationsparameter fort, um mehr
Informationen anzusammeln und mit anderen Instanzen von NPAA-Agenten
um eine Verteilung der Netzwerkeinstellungen zu konkurrieren.
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Wenn
der Test von Schritt 304 zeigt, dass keine Antwort von
einem ausgewählten
NPAA-Agenten empfangen wurde, ist es möglich, dass das Hochfahrgerät die erste
Hochfahrvorrichtung in dem Netzwerk ist oder der DHCP-Server temporär nicht
verfügbar
ist. Der Prozess fährt
dann zu den folgenden Schritten, mit einem Schritt 310 beginnend,
zum Zwecke eines Bestimmens eines zweckmäßigen Satzes von Konfigurationseinstellungen
fort. Zu diesem Zwecke kann der anfordernde NPAA-Agent einen Satz
von Konfigurationsdateien verwenden, die in den Festplattenlaufwerken
geladen sind, wobei jede Konfigurationsdatei möglicherweise die Adresse eines
Gateways enthält.
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Bei
einem Schritt 310 führt
der Prozess einen Test durch, um zu bestimmen, ob ein bestimmtes Gateway,
auf das in den Konfigurationsdateien verwiesen wird, auf ein PING
antwortet. Wenn dies zufällig
der Fall ist, fährt
der Prozess zu einem Schritt 317 fort, wo die bestimmte
Konfigurationsdatei geladen wird. Der Prozess fährt dann zu einem Schritt 318 fort,
wo die Einstellungen-Verteilungsfunktion des NPAA-Agenten aktiviert
wird. Dies ist sehr nützlich,
da es ermöglicht,
dass ein Gerät,
z. B. ein Laptop-Computer, die zweckmäßigen Konfigurationsdateien
gemäß der präzisen Situation
verwendet, z. B. in einer Intranet-Büroumgebung. Wie vorhergehend führt der
NPAA-Agent, der ein Kandidat für
eine Netzwerkeinstellungen-Verteilung ist, die Entwicklung der Kenntnisbasis
der Netzwerkkonfigurationsparameter fort, um Kenntnis und Erfahrung
betreffend der IP-Umgebung zu sammeln und mit anderen Instanzen
eines NPAA um die Verteilung derartiger Parameter zu konkurrieren.
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Im
umgekehrten Fall, wenn kein Gateway vorliegt, kann der Prozess dann
vor einem Eintreten in die APIPA-Prozedur von Schritt 315 zu
einem optionalen Schritt 311 fortfahren, wo der bestimmte
Kontext eines Hochfahrens bestimmt wird. Viele Ausführungsbeispiele
können
zum Bestimmen des Kontextes einer Operation des anfordernden Geräts erwogen
werden. Bei einfachen Ausführungsbeispielen könnte aus
der Verwendung einer Lernphase oder einer Beobachtung des Verkehrs
in dem Lokalnetzwerk ein Vorteil gezogen werden, wie es in dem oben erwähnten CISCO-Patent
offenbart ist. In ausgefeilteren Ausführungsbeispielen könnten Informationen, die
sich auf die genaue Stelle des Gerätes beziehen, wie dieselben
z. B. durch einen Globales-Positionierungssystem-Satellitenempfänger (GPS-Satellitenempfänger) bereitgestellt
werden, z. B. zum Einrichten des Kontextes verwendet werden.
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Gemäß dem berechneten
Kontext überprüft der Prozess
dann bei einem Schritt 312, ob der Kontext einem Satz von
Netzwerkkonfigurationseinstellungen entspricht, die in den Festplattendateien
gespeichert sind.
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Wenn
einige Einstellungen dem gegenwärtigen
Kontext entsprechen, dann lädt
der Prozess bei einem Schritt 313 die Konfigurationseinstellungen und
wendet dieselben an, und dann wird der gegenwärtige Kontext gespeichert und
die Einstellungen-Verteilungsfunktion des NPAA-Agenten wird bei dem
anfordernden Gerät
bei einem Schritt 314 aktiviert. Der NPAA-Agent fährt dann
weiter mit der Ansammlung von Kenntnis und Erfahrung, die die IP-Umgebung
betreffen, zum Zwecke eines Konkurrierens mit anderen Instanzen
von NPAA-Agenten fort.
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Es
ist zu sehen, dass gemäß dem Kontext zweckmäßige Einstellungen
automatisch geladen und dann an die anderen Geräte gemäß dem Auswahlmechanismus, der
hiernach unter Bezugnahme auf 4 beschrieben
wird, verteilt werden.
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Wenn
der Test von Schritt 312 fehlschlägt, was bedeutet, dass der
Kontext nicht zulässt,
dass zweckmäßige Einstellungen
wiedergewonnen werden, dann startet der Prozess die APIPA-Prozedur, so
dass diesem Gerät
eine Adresse zugeteilt wird, bevorzugt wird jedoch aber die Einstellungen-Verteilungsfunktion
des NPAA-Agenten in diesem Falle nicht aktiviert, so dass die Verteilung
der 169.x.x.x-Adresse bei den anderen Geräten nicht generalisiert ist.
Dies wird durch einen Schritt 316 erreicht, der der Hemmung
der Aktivierung des NPAA entspricht. Es sollte beachtet werden,
dass dies ermöglicht,
dass ein Gerät,
das gute Netzwerkeinstellungen aufweist und aus einigen Gründen später eingeschaltet
wird, die Möglichkeit
hat, die richtigen Einstellungen an das Netzwerk zu verteilen und
sogar die erste Maschine mit einer zweckmäßigen IP-Adresse neu hochzufahren
(rebooten).
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Sobald
der NPAA gestartet worden ist, entwickelt derselbe eine umfassende
Beschreibung der Netzwerkparameter zum Zwecke einer Fähigkeit, derartige
Parameter zu verteilen, als eine Sicherungsstütze für einen fehlenden DHCP-Rost.
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Bezüglich 4 wird
nun der Auswahlprozess des NPAA-Agenten
beschrieben, der – wie
oben erklärt – lediglich
wirksam ist, wenn derselbe die Einstellungen desselben nicht von
dem APIPA-Mechanismus empfangen hat – und wie die zweckmäßige IP-Adresse
wiedergewonnen und dem anfordernden Gerät zugeordnet wird.
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Der
Prozess startet mit einem Schritt 401, der die Erfassung
des Rundsendungsrahmens ist, der durch ein anforderndes Gerät übertragen
wird. Infolge empfangen all die aktivierten NPAA-Agenten, die das
gleiche Teilnetzwerk gemeinsam nutzen, den Rundsendungsrahmen.
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Bei
einem Schritt 402 startet der Prozess einen ersten Zeitgeber
oder Wachhundmechanismus und wartet bis zu dem Ablauf einer ersten
vorbestimmten Verzögerung
T1, die bei einem Ausführungsbeispiel auf einige wenige
Sekunden eingestellt werden kann. Dieser erste Wachhundmechanismus wird
für den
Zweck verwendet, einem DHCP-Server die Möglichkeit zu geben, in einer
zweckmäßigen Weise
auf die DHCP-Anforderung
zu antworten. Dies wäre
der Fall des DHCP-Servers 213 von 2.
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Bei
einem Schritt 403 überprüft der NPAA-Agent,
ob eine derartige Antwort von einem DHCP-Server während der
ersten Verzögerung
des Wachhundmechanismus kommt. Wenn dies der Fall ist, dann schließt der Prozess
bei einem Schritt 404 ab.
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Nach
dem Ablauf der ersten Verzögerung fährt der
Prozess dann zu einem Schritt 405 fort, wo ein Test durchgeführt wird,
um zu bestimmen, ob der betrachtete NPAA-Agent in einem Router installiert ist.
Alternativ kann der Schritt 405 optional sein. Es ist nützlich,
dass ein Router vor beliebigen anderen Geräten antwortet, da ein Router
im Allgemeinen eine breitere Kenntnis der Netzwerkeinstellungen
einschließlich
des IP-Gateways aufweist und weil Router sehr selten ausgeschaltet
werden. Wenn der NPAA-Agent in einem Router abläuft, dann fährt der Prozess direkt zu einem
Schritt 409 fort, wo der ablaufende NPAA-Agent ausgewählt wird.
Im umgekehrten Fall fährt
der Prozess zu einem Schritt 406 fort, wo ein Zeitstempel-Wachhundmechanismus
gestartet wird.
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Wenn
der NPAA in einem Gerät
abläuft,
das kein Router ist, dann fährt
der Prozess zu einem Schritt 406 fort, wo ein zweiter Zeitgeber-
oder Wachhundmechanismus initiiert wird. Die Zeitverzögerung, die
dem zweiten Wachhundmechanismus zugeordnet ist, hängt eng
von einem Satz von Faktoren ab, die gemäß dem betrachteten Ausführungsbeispiel der
Erfindung variieren können.
Die Faktoren oder der Satz von Kriterien, die verwendet werden,
lassen zu, dass die unterschiedlichen NPAA-Instanzen, die in den
unterschiedlichen Geräten
existieren, unterschieden werden und die Auswahl einer Instanz ermöglicht wird.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
hängt die zweite
Verzögerung
von einem mathematischen Faktor ab, der aus der MAC-Adresse sowohl
des Geräts, wo
sich der NPAA-Agent befindet, als auch der MAC-Adresse des anfordernden
Gerätes
berechnet wird. Der mathematische Abstand zwischen den zwei MAC-Adressen wird bevorzugt
berechnet, um die niedrigere Dauer für lediglich ein Gerät bereitzustellen.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel hängt die
zweite Verzögerung
eng von der Erfahrung ab, die durch das Gerät und insbesondere den NPAA-Agenten
entwickelt wurde. Dies wird durch ein Herleiten der zweiten Dauer
T2 als eine Funktion der Einschaltzeit des
Gerätes,
wo der NPAA-Agent abläuft,
erreicht. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele
können
verwendet werden. In dem Falle der UNIX-Implementierung kann der Wert des UPTIME-Parameters
(Betriebszeit-Parameters) vorteilhaft zum Zwecke eines Berechnens
der zweiten Dauer verwendet werden.
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Die
folgende Formel wird bevorzugt zum Berechnen des Wertes der zweiten
Dauer berechnet: T2 = ε + (tmax – 2xε)/(1 + αtβ)
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Wobei
t die Verzögerung
ist, die seit dem Einschalten des Gerätes abgelaufen ist (bei UNIX-Systemen
auch als UPTIME bekannt) und tmax die Maximalzeit
ist, die der Client vor einem neuen Anfragen nach einem DHCP-Server
warten muss. Diese kann für
ein 10-Mbit-Ethernetnetzwerk typischerweise auf 3 Sekunden eingestellt
werden, und α und β sind Parameter,
die eingestellt werden sollen, um die Antwortzeit für die Größe des Netzwerks
und die Durchschnittshochfahrzeit der NPAA-Server zu optimieren.
Der Parameter ε ist
eingestellt, um dem herkömmlichen
DHCP-Server erst eine ausreichende Zeit zum Antworten zu ermöglichen,
was eine vollständige
Kompatibilität
mit derartigen DHCP-Servern ermöglicht.
Ferner wird der Parameter 2xε in
der Formel oben hinzugefügt,
um Kollisionen zu vermeiden, falls mehrere Maschinen zu im Wesentlichen
der gleichen Zeit gestartet wurden.
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Bei
einem Schritt 407 wird ein Test zum Zwecke eines Bestimmens,
ob eine Antwort von einem NPAA-Agenten vor dem Ablauf der zweiten
vorbestimmten Dauer empfangen ist, ausgeführt.
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Wenn
eine derartige Antwort empfangen ist – was bedeutet, dass ein anderer
NPAA-Agent sich selbst automatisch gewählt hat – dann geht der Prozess zu
einem Schritt 408 und schließt ab.
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Im
umgekehrten Falle fährt
der Prozess zu einem Schritt 409 fort und der gegenwärtige NPAA wird
ausgewählt.
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Bei
einem Schritt 410 werden die Netzwerkkonfigurationsparameter
in dem neu ausgewählten NPAA
berechnet. Diese Berechnung wird mittels der Informationen und allgemeiner
der Kenntnis erreicht, die der ausgewählte NPAA von der Konfiguration
des Teilnetzwerks hat. Insbesondere wird die Kenntnis der IP-Adresse
und der Teilnetzmaske verwendet, die dem Teilnetzwerk zugeordnet
sind. Es sollte beachtet werden, dass, wenn der NPAA in dem Router abläuft – z. B. dem
Router 205 – diese
Kenntnis sowie diejenige des Gateways unmittelbar ist und der Prozess
somit direkt eine IP-Adresse
herleiten kann, die verfügbar
sein sollte. Der NPAA-Agent liefert bevorzugt zusätzliche
Netzwerkkonfigurationsparameter, wie z. B. die Adresse des Proxy 250 und
des Gateways. Es sollte beachtet werden, dass der Berechnungsschritt 410 aus
irgendeiner geeigneten Technik einen Vorteil ziehen kann, um die
IP-Adresse – und
allgemeiner ausgedrückt
die Netzwerkkonfigurationsparameter – zu bestimmen, die am besten
für die
Bedürfnisse
des anfordernden Geräts 201 geeignet
sind. Bei einem Ausführungsbeispiel
werden die Kenntnis der IP-Adressen in dem Teilnetzwerk, die ARP-
und NSLOOKUP-Informationen von den DNS-Servern oder weitere Informationen,
die von einem anderen DHCP-Server
empfangen werden, verwendet. Der NPAA-Agent kann bevorzugt aus der Verwendung
eines Expertensystems zum Wiedergewinnen eines möglichen Kandidaten für eine IP-Adresse einen Vorteil
ziehen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Berechnung
der IP-Adresse durch einen Satz von Tests abgeschlossen, wie z.
B. eine Überprüfung, die
durch den Domainnamenserver durchgeführt wird, um sicherzustellen,
ob die Adresse, die bei Schritt 410 berechnet wurde, nicht
einem Domainnamen zugeordnet ist.
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Bei
einem Schritt 411 werden die Konfigurationseinstellungen
validiert. Dies kann mittels eines ICMP-ECHO-REQUEST bzw. eines
PING oder einer anderen geeigneten Technik erreicht werden.
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Bei
einem Schritt 412 erzeugt der Prozess dann eine DHCP-Rückmeldung, die eine Rundsendungsnachricht
ist, wie z. B. in RFC 2131 definiert, und durch das anfordernde
Gerät empfangen
ist, und die ARP-Tabelle kann dann bei einem Schritt 413 aktualisiert
werden. Gemäß Schritt 407 wird
diese DHCP-Rückmeldung
durch die anderen ablaufenden NPAA-Agenten als das Signal interpretiert,
den eigenen Prozess derselben abzuschließen. Zusätzlich zu der DHCP-Rückmeldung
kann der ausgewählte NPAA
auch Netzwerkkonfigurationsein stellungen einschließlich der
IP-Adresse, der Teilnetzmaske, der Gatewayadresse, der DNS-Adresse,
der HTTP-Proxy-Adresse
basierend auf DHCP/BOOTP-Erweiterungsmechanismen weiterleiten.
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Während das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die Zuordnung einer IP-Adresse an ein Gerät beschrieben
wurde, das eine Kommunikation mit einem Internet- oder einem Intranetnetzwerk
anfordert, kann der gleiche Mechanismus ohne weiteres zum Zwecke
eines Bereitstellens von zusätzlichen
Netzwerkkonfigurationsparametern an das Netzwerk angepasst werden,
einschließlich
der Referenz des HTTP-Proxy und auch des Gateway. Bis zu einem gewissen
Grad kann der Mechanismus auch in Verbindung mit der PrebooteXecution-Environment-Erweiterung
(PXE-Erweiterung) des DHCP-Protokolls zum Zwecke eines Bereitstellens
eines Hochfahrbildes an den Server verwendet werden. Dies ist sehr
nützlich
für ein
Anordnen einer Webservereinrichtung in einer Arbeitsstation, ohne
die Möglichkeit
zu haben, das Festplattenlaufwerk dieser Arbeitsstation zu verwenden,
und insbesondere für
ein erneutes Installieren einer Partition, wenn ein Festplattenlaufwerk
geändert
worden ist.
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Es
kann sogar erwogen werden, dass der Auswahlprozess in einem Drucker
oder irgendeinem spezifischen Gerät, das zum Verteilen von ordnungsgemäßen Konfigurationseinstellungen
verwendet wird, ausgeführt
wird. In diesem Falle würde
die Antwortverzögerung,
die Schritt 406 entspricht, zum Zwecke eines Sicherstellens,
dass die Konfigurationseinstellungen durch diese spezifische Vorrichtung geliefert
werden, auf ein Minimum eingestellt werden.