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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Technologie ToIP (im
Englischen "Telephony
over IP", was Telephonie über IP bedeutet),
die auf der Verwendung der existierenden IP-Netze ("Internetprotokoll"-Netze) und der Zusammenarbeit
der Telephonieinformationsflüsse
(nachstehend ToIP-Flüsse) mit
den anderen Informationsflüssen
(nachstehend Datenflüsse)
beruht.
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Um
Kommunikationen mit guter Qualität
zu garantieren, müssen
das Netz und eventuell die Telephonapparate (auch IP-Telephone genannt)
die Dienstqualität
(QoS), d. h. die Steuerung der Verzögerung der Übermittlung von IP-Paketen,
des Jitters (d. h. der Schwankung der Verzögerung der Übermittlung der Pakete) und
des Verlusts von Paketen, steuern. Diese Steuerung kann entweder
durch die Ausführung
eines spezifischen Protokolls, wie des DiffServ-Protokolls (Protokolls
von "Differentiated Services", RFC 2474 und RFC
2475), das auf der Ebene 3 (Netzschicht des OSI-Referenzmodells) durch
Markierung ("tagging" im Englischen) der
Pakete mit einem Prioritätsniveau
wirkt, oder durch die Ausführung
eines Protokolls wie der Norm "VLAN Tagging" IEEE 802.1 Q/P von
IEEE, das auf der Ebene 2 (Verbindungsschicht des OSI-Referenzmodells) durch
Markierung der Rahmen mit einem Identifizierer des virtuellen Unternetzes
und einem Prioritätsniveau
wirkt, verwirklicht werden.
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Selbst
wenn die existierenden Anlagen des Netzes mit dem DiffServ-Protokoll
kompatibel sind, ist die Markierung der Rahmen gemäß der Norm 802.1
Q/P vorteilhaft, wenn das Netz, beispielsweise ein Ethernet-Netz
(siehe die Norm IEEE 802.3, von ISO unter der Nomenklatur ISO 8802.3 übernommen),
bereits eine Struktur von virtuellen Unternetzen beispielsweise
des Typs VLAN ("Virtual
Local Area Network")
für die
verschiedenen Datenverarbeitungsanwendungen aufweist. Das Netz kann
beispielsweise ein "Daten"-VLAN zum Transportieren der
Datenflüsse
und ein "Telephonie"-VLAN zum Transportieren
der ToIP-Flüsse
umfassen. In diesem Fall markiert jede Endgerät-Anlage des Netzes tatsächlich bereits
ihre Rahmen mit einem VLAN-Identifizierer durch Implementieren der
Version 802.1 Q der Norm. Folglich genügt es, die Version 802.1 Q/P der
Norm zu implementieren, damit ein IP-Telephon seine Rahmen mit einem VLAN-Identifizierer
und einem Prioritätsniveau
markiert, was es ermöglicht, eine
gute QoS zu garantieren.
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Gemäß der aktuellen
Version von IP (IPv4) benötigt
eine Netzanlage folgende Parameter zum Funktionieren, die das bilden,
was Vermietung genannt wird, und Gegenstand einer Konfigurationsprozedur
sind:
- – eine
eindeutige Adresse auf dem Netz (IP-Adresse);
- – eine
Unternetzmaske (oder "subnet
mask"), die das
IP-Unternetz, zu dem die Anlage gehört, unter der Gesamtheit der
miteinander verbundenen IP-Netze identifiziert; und
- – die
Adresse des Vorgabe-Routers, mit dem die Anlage kommunizieren muss
("DeFault Gateway" oder DFG).
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Andere
Parameter stehen für
die spezifischen Bedürfnisse
der Anwendungen zur Verfügung. Insgesamt
existieren 63 Parameter. Deshalb ist die Konfiguration der Anlagen,
die bei der Installation von jeder von ihnen manuell durchgeführt wird,
mühselig, vor
allem für
die IP-Telephone, die nur eine Telephontastatur als Mensch/Maschine-Schnittstelle
aufweisen.
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Es
existiert ein begründeter
Bedarf dafür,
einem IP-Telephon zu ermöglichen,
seine IP-Parameter automatisch von einem Konfigurationsserver wie einem
DHCP-Server (Server des "Dynamic
Host Configuration Protocol",
RFC 3361) bei jeder Inbetriebnahme (im Englischen "boot") zu empfangen. Unter
der Inbetriebnahme wird die physikalische und/oder elektrische Verbindung
der Anlage mit dem Netz verstanden. Dies ermöglicht es tatsächlich,
die Verwaltung des Netzes zu vereinfachen, insbesondere die Ausbreitung
von Telephonapparaten in Masse auf dem existierenden IP-Netz, aber
auch ihre Wartung. Die automatische Konfiguration der IP-Parameter
vermeidet es tatsächlich,
an der Tastatur von jedem Telephonapparat die IP-Informationen und
die QoS-Informationen (d. h. beispielsweise die für DiffServ
oder für
802.1 Q/P spezifischen Informationen), die die Parameter seiner
Vermietung bilden, erfassen zu müssen.
Dazu fordert der DHCP-Client des Telephonapparats diese Parameter
direkt vom DHCP-Server mit Hilfe des Feldes "Class Identifier" einer Vermietungsanforderung ("lease"-Anforderung im Englischen)
an. Der DHCP-Server schickt ihm dann die Parameter mit Hilfe des
Feldes "Vendor Specific
Information" eines
Vermietungsangebots.
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Eine
Arbeitsumgebung eines Benutzers umfasst im Allgemeinen ein IP-Telephon
und ein Datenverarbeitungssystem wie einen Universalrechner (nachstehend
PC für "Personal Computer"). Folglich muss
die Zusammenarbeit von verschiedenen Protokollen und Normen, die
bei der Inbetriebnahme des IP-Telephons oder des PC ausgeführt werden,
nämlich
DHCP, Relay DHCP, IEEE 802.1 Q/P und/oder DiffServ und IEEE 802.3,
gesteuert werden. Es wird daran erinnert, dass DHCP jedem IP-System ermöglicht,
seine Netzkonfiguration von einem DHCP-Server dynamisch zu empfangen.
Relay DHCP, das einem DHCP-Abschnitt entspricht, ist eine Funktionalität, die,
wenn sie auf den IP-Routern implementiert wird, es ermöglicht,
die von den DHCP-Clients ausgesandten Anforderungen zu einem DHCP-Server zu übertragen,
der mit einem anderen Netz (anderes entferntes Netz mit WAN- oder
VLAN-Verbindung) verbunden ist. Die Norm IEEE 802.1 Q/P ermöglicht es,
virtuelle Unternetze zu definieren und ihnen verschiedene Verarbeitungsprioritäten zuzuordnen.
DiffServ ist ein Protokoll zur Markierung der Priorität eines
IP-Rahmens. Schließlich
definiert die Norm IEEE 802.3 das Format der Ethernet-Rahmen.
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Wenn
das IP-Telephon und der PC ein und desselben Arbeitsplatzes mit
dem IP-Netz durch
zwei physikalisch getrennte Zugangs-Ports verbunden werden, wird
die Verarbeitung der Protokolle und Normen in vollständig unterschiedlicher
Weise von den aktiven Anlagen des Netzes ausgeführt. Eine Politik von virtuellen
QoS-Unternetzen mit automatischer Konfiguration kann folglich für das IP-Telephon und
für den
PC getrennt ausgeführt
werden.
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Bei
der Verwendung eines Umschalters zum Verbinden der zwei Anlagen
mit dem IP-Netz über
einen einzigen physikalischen Zugangs-Port ist dagegen die erforderliche
Unterscheidung zwischen den zwei Anlagen mit den Basisfunktionen
der eingesetzten Protokolle und Standards nicht mehr realisierbar. Ein
derartiger Umschalter ist beispielsweise ein Ethernet-Umschalter
mit drei Ports. Er ist beispielsweise in das IP-Telephon integriert,
um zu ermöglichen,
die Telephonie über
IP auszubreiten, ohne die Architektur eines existierenden Netzes
modifizieren zu müssen,
um einen auf die Telephonie zugeschnittenen physikalischen Zugangs-Port
für jeden
Arbeitsplatz hinzuzufügen.
Bestimmte Probleme, die mit der Reihung der Operationen bei der
Inbetriebnahme des IP-Telephons verbunden sind, können folglich auftreten.
Diese Probleme sind mit der spezifischen Funktion des DHCP-Protokolls und der
Norm IEEE 802.1 verbunden. Daraus ergibt sich, dass das IP-Telephon und der
PC eine Vermietung empfangen, die sich notgedrungen auf demselben
VLAN befindet. Dies bedeutet, dass der ToIP-Fluss und der Datenfluss
vermischt werden und mit derselben Priorität verarbeitet werden.
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Folglich
ist es erwünscht,
eine Transparenz der Funktion des IP-Telephons, das einen Umschalter
integriert, gegenüber
dem PC, der mit ihm verbunden ist und der für dieses auch ein DHCP-Client
ist, bei der Inbetriebnahme des IP-Telephons oder des PC zu garantieren,
wenn diese Anlagen ihre Vermietungsanforderung ausführen und
Konfigurationsinformationen empfangen.
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Vom
Konstrukteur des Netzwerkherstellers Cisco wurde eine Technologie
vorgeschlagen, die auf der Ausführung
eines zusätzlichen
Protokolls beruht, das CDP ("Cisco
Discovery Protocol")
genannt wird. Dieses Protokoll ist vollständig firmeneigen. Es ist nur bei
bestimmten Ethernet-Umschaltern, bestimmten Routern und bei den
IP-Telephonen, die von Cisco hergestellt werden, zu finden.
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Bei
seiner Inbetriebnahme verwendet das IP-Telephon das CDP-Protokoll,
um sich beim Cisco-Ethernet-Umschalter zu identifizieren. Dieser
letztere erkennt diese Art von Client und bringt automatisch die
folgenden Ethernet-Rahmen auf das "Telephonie"-VLAN, dessen Nummer im Voraus an jedem der
Ethernet-Umschalter des Netzes konfiguriert wurde.
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Wenn
ein PC mit demselben physikalischen Zugangs-Port des Ethernet-Netzes
mittels des Ethernet-Umschalters verbunden wird, macht der Umschalter
automatisch den Unterschied zwischen den zwei Anlagen auf der Basis
der MAC-Adressen (Adressen
der "Media Access
Control") von jedem von
ihnen. Die Ethernet-Rahmen,
die vom PC stammen, werden auf das "Daten"-VLAN gelenkt, das typischerweise auf
den Port des Umschalters, der sie empfängt, parametrisiert ist, und
die vom IP-Telephon ausgesandten Rahmen werden auf das "Telephonie"-VLAN verteilt. Somit
befindet sich die Gesamtheit der ToIP-Flüsse von dem IP-Telephon des Netzes
dynamisch auf einem getrennten VLAN, auf das die gewünschte Priorität angewendet
wird.
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Diese
Konfigurationsprozedur ist sicher vollständig automatisch, wobei die
Parameter der VLAN- und Prioritätsnummer
in zentralisierter Weise durch das Verwaltungswerkzeug des Netzes
konfiguriert werden können.
Trotzdem basiert die Lösung
vollständig
auf einem firmeneigenen Protokoll, das nur an bestimmten Ethernet-Umschaltern und Cisco-Routern
(nur den jüngsten)
zur Verfügung
steht. Insbesondere funktioniert die vorstehend beschriebene Prozedur
nicht mehr, wenn das Netz andere Anlagen als jene von Cisco umfasst.
Das Dokument
WO 00/77983
A1 (21. 12. 2000) offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Außerdem empfängt die
Gesamtheit der IP-Telephone eine Vermietung, die sich obligatorisch auf
ein und demselben "Telephonie"-VLAN befindet. In
bestimmten Organisationen oder Unternehmen sind nun mehrere verschiedene "Telephonie"-VLANs erforderlich, um Sicherungs- oder
Isolationsbedürfnissen
der verschiedenen Telephonie-Unternetze zu genügen.
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Die
Erfindung zielt darauf ab, die Nachteile des vorstehend genannten
Standes der Technik zu beseitigen.
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Dazu
schlägt
ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur automatischen
Konfiguration einer bestimmten Anlage eines paketvermittelten Datenübertragungs netzes
vor, in dem wenigstens ein erstes virtuelles Unternetz für Netzanlagen
eines ersten Typs und wenigstens ein zweites virtuelles Unternetz für Netzanlagen
eines zweiten Typs definiert sind. Die Anlage ist mit irgendeinem
des ersten und des zweiten virtuellen Unternetzes physikalisch verbunden.
Sie gehört
zu irgendeinem des ersten und des zweiten Typs. Das Verfahren umfasst
die folgenden Schritte, wobei die Anlage die Schritte ausführt, die aus
Folgendem bestehen:
- – in der Rundsendebetriebsart
("broadcast" im Englischen) in
das virtuelle Unternetz, mit dem sie physikalisch verbunden ist,
eine erste Vermietungsanforderung auszusenden, die einen Identifizierer
des Typs, zu dem sie gehört,
enthält;
- – als
Reaktion auf die erste Vermietungsanforderung eine erste Vermietung,
die eine Adresse in dem virtuellen Unternetz, mit dem sie physikalisch verbunden
ist, und einen Identifizierer des virtuellen Unternetzes der Anlagen
des Typs, zu dem sie gehört,
und dann, wenn sie nicht zu dem Typ der Anlagen des virtuellen Unternetzes,
mit dem sie verbunden ist, gehört,
eine Information für
die Aktivierung des Markierens der Rahmen mit dem Identifizierer
des virtuellen Unternetzes zu empfangen;
- – falls
die erste Vermietung die Markierungsaktivierungsinformation enthält:
– die erste
Vermietung freizugeben;
– in
der Rundsendebetriebsart in dem virtuellen Unternetz der Anlagen
des Typs, zu dem sie gehört,
eine zweite Vermietungsanforderung auszusenden, die mit dem Identifizierer
des virtuellen Unternetzes der Anlagen des Typs, zu dem sie gehört, markiert
ist; und
– als
Reaktion auf die zweite Vermietungsanforderung eine zweite Vermietung,
die eine Adresse enthält,
in dem virtuellen Unternetz der Anlagen des Typs, zu dem sie gehört, zu empfangen;
- – andernfalls
Beibehalten der ersten Vermietung.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System mit einem paketvermittelten
Datenübertragungsnetz,
in dem wenigstens ein erstes virtuelles Unternetz für Netzanlagen
eines ersten Typs und wenigstens ein zweites virtuelles Unternetz
für Netzanlagen
eines zweiten Typs definiert sind. Das System umfasst außerdem eine
bestimmte Anlage, die mit irgendeinem des ersten und des zweiten
virtuellen Unternetzes physikalisch verbunden ist. Die Anlage gehört zu irgendeinem
des ersten und des zweiten Typs. Die Anlage ist ausgelegt, um ein
Verfahren gemäß dem ersten
Aspekt auszuführen.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Anlage eines
paketvermittelnden Datenübertragungsnetzes,
in dem wenigstens ein erstes virtuelles Unternetz für Netzanlagen
eines ersten Typs und wenigstens ein zweites virtuelles Unternetz
für Netzanlagen
eines zweiten Typs definiert sind. Die Anlage gehört zu irgendeinem
des ersten und des zweiten Typs. Sie umfasst Mittel zum Ausführen eines
Verfahrens gemäß dem ersten
Aspekt.
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Die
Begriffe des Typs von Anlagen und von virtuellen Unternetzen der
Anlagen eines bestimmten Typs sind nicht begrenzend. Hier wird eine
Gesamtheit von Anlagen, von denen der Administrator des Netzes wünschen kann,
sie in ein und demselben virtuellen Unternetz gemäß einem
bestimmten Kriterium oder einer Kombination von bestimmten Kriterien zu
gruppieren, bezeichnet. Ein Kriterium kann sich beispielsweise auf
die Art der Anlagen beziehen (insbesondere können die Endgerät-Anlagen
oder die Systemanlagen für
die Telephonie bzw. für
die Daten in unterschiedlichen virtuellen Unternetzen gruppiert werden).
Ein weiteres Kriterium kann die Geographie sein (alle Anlagen, die
sich in einem bestimmten Gebäude
oder einer bestimmten lokalen Zone befinden, können in ein und demselben virtuellen
Unternetz gruppiert werden). Ein noch weiteres Kriterium kann funktionell
sein (die Endgerät-Anlagen
einer Gruppe von identifizierten Benutzern können in ein und demselben virtuellen
Unternetz unabhängig
von ihrer geographischen Position gruppiert werden). Etc.
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Das
Hauptnetz ist beispielsweise ein lokales Netz (LAN oder "Local Area Network") mit einem Ethernet-Netz
als Gerüst.
Die virtuellen Unternetze sind beispielsweise VLAN. Die virtuellen
Unternetze werden beispielsweise gemäß der Norm IEEE 802.1 Q/P definiert
und verwaltet. Gemäß dieser
Norm enthält
der erste Vermietungs vorschlag außerdem eine der Anlage zugeordnete
Prioritätsnummer.
In diesem Fall enthält
die zweite Vermietungsanforderung vorteilhafterweise diese Prioritätsnummer.
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Die
Anlagen des ersten und/oder des zweiten Typs sind beispielsweise
Endgerät-Anlagen. Die Anlagen
des ersten Typs sind beispielsweise PCs und die Anlagen des zweiten
Typs sind beispielsweise IP-Telephone. Trotzdem kann die Erfindung
auch an Netzanlagen wie ToIP-Netzbrücken oder dergleichen ausgeführt werden.
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Der
Konfigurationsserver ist beispielsweise ein DHCP-Server, d. h.,
dass er das DHCP-Konfigurationsprotokoll implementiert. Die Ausführung der Erfindung
ist mit durch einen einzigen oder mehrere Konfigurationsserver betreuten
Netzarchitekturen kompatibel.
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Die
erste Vermietungsanforderung wird durch einen ersten Konfigurationsserver
verarbeitet, der physikalisch mit dem virtuellen Unternetz verbunden
ist oder nicht, mit dem die Anlage physikalisch verbunden ist. Wenn
nicht, wird die erste Vermietungsanforderung in der Rundsendebetriebsart
in der Einzelzielbetriebsart ("unicast" im Englischen) über einen
oder mehrere geeignete Router, wie Router, die das Protokoll Relay
DHCP in dem Beispiel implementieren, zum ersten Konfigurationsserver übertragen.
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Die
zweite Vermietungsanforderung wird ebenso vom ersten Konfigurationsserver
oder von einem zweiten Konfigurationsserver verarbeitet, der mit
dem virtuellen Unternetz der Anlagen, zu dem die Anlage gehört, physikalisch
verbunden ist oder nicht. Wenn nicht, wird die zweite Vermietungsanforderung in
der Rundsendebetriebsart über
einen oder mehrere geeignete Router in der Einzelzielbetriebsart
zum ersten oder zweiten Konfigurationsserver übertragen.
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Wenn
dies derselbe Konfigurationsserver (d. h. der erste Konfigurationsserver)
ist, der das erste und das zweite virtuelle Unternetz betreut und
die erste und die zweite Vermietungsanforderung verarbeitet, verwaltet
dieser Konfigurationsserver einen ersten und einen zweiten Adressenbereich
("scope" im Englischen) im
ersten bzw. zweiten virtuellen Unternetz. In allgemeiner Weise verwaltet
er einen Adressenbereich für
jedes virtuelle Unternetz, das er betreut. Wenn er außerdem der
einzige Konfigurationsserver des Netzes ist, verwaltet er somit
einen Adressenbereich für
jedes virtuelle Unternetz des Netzes.
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Die
Erfindung basiert folglich vorteilhafterweise auf der Verwendung
von Standard-Protokollen und
-Normen: IEEE 802.3, IEEE 802.1 Q/P, DHCP und Relay DHCP. Sie ist
folglich von den im Netz existierenden Anlagen vollständig unabhängig.
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Jede
Anlage konfiguriert sich vollständig
und in vollständig
dynamischer Weise gemäß den von dem
(oder den) Konfigurationsserver(n) gelieferten Auskünften. Kein
zusätzlicher
Eingriff des Administrators des Netzes ist erforderlich, um die
QoS zu konfigurieren. Die Ausbreitung und vor allem die Wartung
der großen
Netze für
Telephonie über
IP sind folglich leichter.
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Der
Administrator des Netzes kann so viele virtuelle Unternetze jedes
Typs wie erforderlich erstellen, indem er nur den (oder die) Konfigurationsserver
parametrisiert. Außerdem
ist die Modifikation der virtuellen Unternetze erleichtert, indem
die Parametrisierung des (oder der) Konfigurationsserver(s) modifiziert
wird, ohne in die mit dem Hauptnetz verbundenen Endgerät-Anlagen
eingreifen zu müssen.
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Die
erste Anlage und die zweite Anlage können gleichzeitig als Client
des Konfigurationsprotokolls funktionieren. Obwohl sie mit dem Hauptnetz durch
denselben physikalischen Zugangs-Port verbunden sind, empfangen
sie Konfigurationsmietverträge
in verschiedenen virtuellen Unternetzen und werden somit an verschiedene
virtuelle Unternetze angeschlossen. Folglich wird die für jeden
Typ von Anlagen geeignete QoS garantiert.
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Die
Verwendung der existierenden Verkabelung mit einem einzigen physikalischen
Zugangs-Port, d. h. einem einzigen Netzanschluss, durch den Benutzer
(durch einen in eine der Anlagen integrierten Umschalter) wird somit
möglich
gemacht, indem die Informationsflüsse, die zu jedem Typ von Anlagen
gehören,
in verschiedene virtuelle Unternetze aufgetrennt werden, von welchen
jedes in dynamischer Weise konfigurierbar ist.
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Die
Ausführung
der Erfindung erleichtert erheblich die massenweise Installation
und die Wartung von IP-Telephonen in Netzinfrastrukturen wie großen Ethernet-Gerüsten ("backbones" im Englischen) des
Typs von jenen, die auf den Universitätsgeländen oder den Unternehmensstandorten
eingesetzt werden.
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Außerdem können andere
Anlagen als Endgerät-Anlagen,
wie beispielsweise die ToIP-Netzbrücken oder dergleichen des Netzes,
davon profitieren. Die Vorteile der Erfindung sind an sich geringer
als für
Endgerät-Anlagen,
da diese Anlagen keinen Ethernet-Umschalter integrieren, der es
ermöglicht, sie
mit Datenverarbeitungsanlagen zu verketten.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigen sich noch beim Lesen
der folgenden Beschreibung. Diese ist rein erläuternd und muss im Hinblick
auf die beigefügten
Zeichnungen gelesen werden, in denen:
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1 ein
Diagram eines Beispiels eines paketvermittelnden Datenübertragungssystems
ist;
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2 ein
Diagramm ist, das Netztopologiebeispiele mit virtuellen Unternetzen
eines Systems gemäß 1 darstellt;
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3 ein
Steuerungsdiagramm des Nachrichtenaustauschs eines Beispiels der
Ausführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung
in einem ersten Fall ist; und
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4 ein
Steuerungsdiagramm des Nachrichtenaustauschs eines Beispiels der
Ausführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung
in einem zweiten Fall ist.
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In 1 wurde
schematisch ein Datenverarbeitungssystembeispiel auf der Basis eines
paketvermittelten Datenübertragungsnetzes,
insbesondere eines IP-Netzes des LAN-Typs, dargestellt.
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Das
Netz umfasst beispielsweise als Gerüst 1 ein Ethernet-Netz
mit einem oder mehreren Ethernet-Umschaltern. Netzanlagen sind mit
dem Gerüst 1 verbunden.
Diese Anlagen umfassen Endgerät-Anlagen
und Systemanlagen.
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Die
Endgerät-Anlagen
umfassen PCs, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 11 bezeichnet sind,
und Telephonapparate (IP-Telephone), die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 21 bezeichnet
sind. Die Telephonapparate 21 können zugeschnittene Apparate
oder Telephonapparate, die auf einem Rechner emuliert werden (im
Jargon des Fachmanns "Soft-Phone" genannt), sein.
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Im
Prinzip ist jede Endgerät-Anlage
mit dem IP-Netz mittels eines jeweiligen physikalischen Zugangs-Ports
physikalisch verbunden. Dieser physikalische Zugangs-Port kann folglich
einem virtuellen Unternetz der Anlagen des Typs der betrachteten Endgerät-Anlage
zugeordnet werden. Wenn ein Dienst der Telephonie über IP in
einem existierenden IP-Netz eingesetzt wird, kommt es jedoch vor,
dass die Verkabelung des Netzes derart ist, dass ein einziger physikalischer
Zugangs-Port zum Netz für
jeden Arbeitsplatz des Benutzers zur Verfügung steht. Folglich ist es
möglich,
einen Ethernet-Umschalter in die Telephonapparate 21 einzubauen,
um die Verbindung beispielsweise eines PC und eines Telephonapparats
an dem physikalischen Zugangs-Port mit dem Netz zu ermöglichen.
Dies vermeidet es, die Verkabelung des Netzes zu modifizieren.
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In
dem dargestellten Beispiel wird folglich ein physikalischer Zugangs-Port 41 von
einem PC 11' und
einem Telephonapparat 21 geteilt. In dem Beispiel umfasst
der Telephonapparat 21' einen
Umschalter 50 mit 3 Kommunikationsports, nämlich einem
Ausgangs-Port 51 und zwei Eingangs-Ports 52 und 53.
Der Port 51 ist mit dem physikalischen Zugangs-Port 41 des
Netzes verbunden. Der Port 52 ist mit dem PC 11' verbunden,
um den "Daten"-Fluss, der von diesem
PC stammt, zu empfangen, und der Port 53 empfängt den
ToIP-Fluss des Telephonapparats 21'.
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Der
Umschalter kann natürlich
auch im PC 11' enthalten
sein oder sich außerhalb
des PC 11' und
im Telephonapparat 21' befinden.
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Die
Systemanlagen umfassen einen Netzserver 10, der die "Daten"-Anwendungen des
Netzes verwaltet, einen Anrufserver 20, der die "Telephonie"-Anwendungen des
Netzes verwaltet, sowie eventuell eine ToIP-Netzbrücke 23,
die die Schnittstelle des Ethernet-Netzes mit dem vermittelten Telephonienetz 24 (RTC)
sicherstellt. Der Anrufserver 20 stellt dynamisch die Entsprechung
zwischen den Rufnummern der Telephonieapparate und ihren jeweiligen
IP-Adressen her.
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Um
eine wirksame Steuerung der QoS für die Telephonie zu ermöglichen,
ist es insbesondere möglich,
mehrere virtuelle Netze des VLAN-Typs gemäß der Norm IEEE 802.1 Q/P zu
definieren.
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Außerdem ist
eine automatische Konfiguration jeder Endgerät-Anlage bei ihrer Inbetriebnahme durch
Implementieren eines dynamischen Konfigurationsprotokolls wie DHCP
in dem Netz möglich.
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Diese
verschiedenen Eigenschaften sind durch das Diagramm von 2 dargestellt,
in dem dieselben Elemente wie in 1 dieselben
Bezugszeichen tragen.
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In
dem Beispiel von 2 ist das Netz 1 von 1 in
vier virtuelle Unternetze 1a bis 1d aufgeteilt. Diese
virtuellen Unternetze sind vom VLAN-Typ und die Übertragung von Daten zwischen
ihnen wird durch einen Router 100 gesteuert. Somit wird
unterschieden:
- – ein "Daten/System"-VLAN 1a für die Systemanlagen, die die "Daten"-Anwendungen verwalten, mit welchem der
Netzserver 10 verbunden ist;
- – ein "Telephonie/System"-VLAN 1b für die Systemanlagen,
die die "Telephonie"-Anwendungen verwalten,
mit welchem der Anrufserver 20 und der Router 23 verbunden
sind;
- – ein "Daten/Endgeräte"-VLAN 1c für die Endgeräte-Anlagen
des "Daten"-Typs, mit welchem die PCs verbunden
sind; und
- – ein "Telephonie/Endgeräte"-VLAN 1d für die Endgeräte-Anlagen
des "Daten"-Typs, mit welchem
die Telephonapparate 21 verbunden sind.
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Dieses
Beispiel hält
folglich für
die Definition der virtuellen Unternetze an einem Kriterium fest,
das sich auf die Art der Netzanlagen bezieht. Es ist jedoch zu beachten,
dass beispielsweise auf Grund einer mit der Verkabelung verbundenen
Einschränkung
der Kommunikations-Port 41, mit dem der Telephonapparat 21' physikalisch
verbunden ist (über den
Umschalter 50), zum virtuellen Unternetz 1c gehört. Es wird
daran erinnert, dass der PC 11' auch über den Umschalter 50 mit dem
Kommunikations-Port 41, der dem virtuellen Unternetz 1c zugeordnet
ist, physikalisch verbunden ist.
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Außerdem ist
mindestens ein Konfigurationsserver 30, wie ein DHCP-Server,
mit dem Netz verbunden. Der Konfigurationsserver 30 hat
die Funktion, die Konfigurationen der Anlagen, insbesondere der
Endgerät-Anlagen,
bei ihrer Betriebnahme dynamisch zu verteilen.
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In
einem ersten Beispiel, das dem Fall von 2 entspricht,
ist der Server 30 der einzige Konfigurationsserver des
Netzes und ist mit dem virtuellen Unternetz 1c physikalisch
verbunden. In einem zweiten Beispiel ist der Server 30 der
einzige Konfigurationsserver des Netzes und ist mit einem anderen
virtuellen Unternetz, beispielsweise dem virtuellen Unternetz 1a,
physikalisch verbunden. In einem dritten Beispiel umfasst das Netz
einen zweiten Konfigurationsserver 30', der mit dem VLAN 1d physikalisch verbunden
ist, zusätzlich
zum Server 30. Schließlich ist
in einem vierten Beispiel der zweite Konfigurationsserver 30' mit dem VLAN 1b physikalisch
verbunden. Die Verbindung der Server 30 und 30' gemäß diesem
zweiten, dritten und vierten Beispiel ist in 2 in Strichlinien
dargestellt.
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Im
Fall einer Netztopologie, wie der in 2 dargestellten,
hat, wenn keine Vorkehrung getroffen wird, die Ausführung des
DHCP-Protokolls bei der Inbetriebnahme des Telephonapparats 21' das Ergebnis,
dass dieser vom Server 30 eine Vermietung (insbesondere
eine IP-Adresse) auf dem virtuellen Unternetz 1c empfängt. Bestenfalls
wird der ToIP-Fluss dieses Telephonapparats 21' mit dem Datenfluss
der PCs 11 und 11' vermischt,
was hinsichtlich der Dienstqualität QoS sehr schlecht ist. Schlimmstenfalls
hat der Telephonapparat 21' keinen
Zugang zum Anrufserver 20. Er kann sich folglich nicht
beim Server registrieren, was bedeutet, dass er inaktiv bleibt. Deshalb
ist es angebracht, dass der Telephonapparat 21' eine Vermietung
auf dem Unternetz 1d der Telephon-Endgeräte empfängt.
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Die
Steuerungsdiagramme des Nachrichtenaustauschs von 3 und 4 stellen
ein Beispiel der Ausführung
des Verfahrens bei der Inbetriebnahme des Telephonapparats 21' bzw. des PC 11' dar.
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Im
Fall der 3 und 4 wird das
vorstehend genannte erste Beispiel betrachtet, gemäß dem der
Konfigurationsserver 30 mit dem Unternetz 1c physikalisch
verbunden ist und gemäß dem er
außerdem
der einzige Konfigurationsserver des Netzes ist. In diesem Fall
verwaltet er einen ersten Adressenbereich in dem Unternetz 1c und
einen zweiten Adressenbereich in jedem der anderen Unternetze, insbesondere
in dem VLAN 1d. Außerdem
implementiert der Router 100 das Protokoll Relay DHCP zum Übertragen
der DHCP-Anforderungen zum Server 30, die in der Rundsendebetriebsart
in den anderen Netzen, insbesondere in dem VLAN 1d, ausgesandt
werden.
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Zuallererst
soll der in 3 dargestellte Fall betrachtet
werden, der der Inbetriebnahme der Anlage 21' entspricht. Es wird daran erinnert,
dass diese Anlage nicht zum Typ der Anlagen des VLAN gehört, mit
dem sie physikalisch verbunden ist. Es handelt sich nämlich um
einen Telephonapparat, der mit dem Kommunikations-Port 41 physikalisch
verbunden ist, der dem "Daten/Endgeräte"-VLAN 1c zugeordnet
ist.
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In
einem Schritt 71 sendet die Anlage 21' eine erste
Vermietungsanforderung aus. In diesem Stadium kennt die Anlage 21' weder ihre
IP-Adresse noch die IP-Adresse des DHCP-Servers, der das VLAN 1c betreut.
Diese Anforderung wird folglich in der Rundsendebetriebsart gemäß der Norm
IEEE 802.3 im Inneren des VLAN 1c ausgesendet, mit dem die
Anlage 21' als
DHCP-Client physikalisch verbunden ist. In dem Beispiel handelt
es sich um eine DHCP-Nachricht, die "discover" genannt wird. Sie ist in einem Feld "Class identifier" mit einem Identifizierer
TID ("Terminal IDentifier") des Typs von Anlagen, zu
dem die Anlage 21' gehört, d. h.
einem den Telephonapparaten des Netzes eigenen Identifizierer, vervollständigt. Diese
Anforderung wird vom Konfigurationsserver 30, der mit dem
VLAN 1c verbunden ist, empfangen und verarbeitet.
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In
einem Schritt 72 sendet der Konfigurationsserver 30 ein
erstes Vermietungsangebot zum Telephonapparat in Reaktion auf die
erste Vermietungsanforderung. Es handelt sich um eine DHCP-Nachricht,
die "offer" genannt wird. Diese Nachricht
wird gemäß der Norm
IEEE 802.3 ausgesandt. Die vorgeschlagene Vermietung enthält die klassischen
Parameter, nämlich:
eine IP-Adresse (auf der Linie mit @IP/1c bezeichnet) im virtuellen Unternetz 1c,
eine Maske des Unternetzes ("subnet") und die Adresse
des Vorgabe-Routers (DFG). Die IP-Adresse ist eine Adresse des Adressenbereichs des
VLAN 1c, der vom Server 30 verwaltet wird.
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Wenn
die Norm IEEE 801.1 Q/P ausgeführt wird,
enthält
ein Feld "Vendor
Specific Option" der Vermietung
außerdem
auch einen Identifizierer VID ("Vlan
IDentifier") des
VLAN 1d, d. h. des VLAN der Anlagen des Typs, zu dem sie
gehört.
Dieser Identifizierer VID ist ein Feld mit 12 Bits, das die IP-Adresse des
VLAN angibt.
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Da
die Anlage 21' nicht
zu dem Typ von Anlagen des VLAN 1c gehört, mit dem sie physikalisch verbunden
ist, enthält
die Vermietung außerdem ebenfalls
im vorstehend genannten Feld "Vendor Specific
Option" eine Information
zur Aktivierung der Markierung der Rahmen. Diese Information umfasst ein
bestimmtes TAG-Bit, das beispielsweise in diesem Fall auf den Wert
1 gesetzt wird. Diese Information bedeutet, dass die Anlage 21' ihre Rahmen
mit dem Identifizierer des VLAN 1d markieren muss.
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Die
erste Vermietung enthält
außerdem
immer im Feld "Vendor
Specific Option" eine
Prioritätsnummer
PRIO, die der Anlage zugeordnet ist. Diese Nummer ist in einem Feld
mit 3 Bits codiert. Daraus ergibt sich, dass acht Prioritätsniveaus
definiert werden können,
was es ermöglicht,
bestimmte Anwendungen in Bezug auf andere zu privilegieren.
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Gemäß dem DHCP-Protokoll
schickt die Anlage 21' dann
in einem Schritt 73 eine DHCP-Nachricht, die "request" genannt wird, zum
Annehmen der Vermietung. Anschließend schickt ihr der Server 30 in
einem Schritt 74 eine DHCP-Nachricht, die "ACK" genannt wird, zum
Bestätigen
der Zuweisung der Vermietung. Diese zwei Nachrichten werden gemäß der Norm
IEEE 803.2 ausgesandt.
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Zur
Vereinfachung können
die Schritte 72 bis 74 zusammengefasst werden,
indem gesagt wird, dass die Anlage 21' die erste Vermietung empfängt, wie
vorstehend beschrieben.
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Wenn
die Information zur Aktivierung der Markierung der Rahmen vorhanden
ist (d. h. wenn das TAG-Bit auf 1 liegt), gibt die Anlage 21' die erste Vermietung
frei, indem sie in einem Schritt 75 eine DHCP-Nachricht
schickt, die "Release" genannt wird. Diese
Nachricht wird gemäß der Norm
IEEE 802.3 geschickt.
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In
einem Schritt 76 schickt die Anlage anschließend eine
zweite Vermietungsanforderung. In diesem Stadium kennt die Anlage 21' die IP-Adresse des
VLAN 1d der Anlagen des Typs, zu dem sie gehört, aber
sie kennt nicht die Adresse des DHCP-Servers, der dieses VLAN betreut.
Deshalb wird die zweite Vermietungsanforderung in der Rundsendebetriebsart
im Inneren des VLAN 1d ausgesandt. Sie wird gemäß der Norm
IEEE 802.1 Q ausgesandt, d. h., dass sie mit dem Identifizierer
VID des VLAN 1d markiert ist. Wenn das erste Vermietungsangebot eine
Prioritätsnummer
enthielt, wird die zweite Vermietungsanforderung gemäß der Norm
IEEE 802.1 Q/P ausgesandt, d. h., dass sie außerdem mit der Prioritätsnummer
PRIO markiert ist. In dem Beispiel ist die zweite Vermietungsanforderung
auch eine Nachricht "discover". Diese Nachricht
ist auch im Feld "Class
identifier" mit
dem Identifizierer des Typs von Anlagen, zu dem die Anlage 21' gehört, vervollständigt. Diese
Anforderung wird vom Konfigurationsserver 30, der mit dem
VLAN 1c verbunden ist, empfangen und verarbeitet.
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In
einem Schritt 77 schickt der Server 30 in Reaktion
auf die zweite Vermietungsanforderung einen zweiten Vermietungsvorschlag
zur Anlage 21', der
eine IP-Adresse
in dem VLAN 1d, d. h. dem virtuellen Unternetz der Anlagen
des Typs, zu dem die Anlage gehört,
enthält.
Diese Adresse ist in der Fig. mit "@IP/1c" angegeben. Es handelt sich um eine Nachricht "offer", die gemäß der Norm
IEEE 802.3 ausgesandt wird. Sie enthält außerdem dieselben Informationen
wie das erste Vermietungsangebot, das in Schritt 72 ausgesandt
wurde.
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In
einem Schritt 78 nimmt die Anlage 21' den zweiten
Vermietungsvorschlag an, indem sie eine Nachricht "request" unter Verwendung
der Maskierung der Norm IEEE 802.1 Q/P schickt. Anschließend schickt
ihr der Server 30 in einem Schritt 79 eine Nachricht "ACK" zum Bestätigen der
Zuweisung der zweiten Vermietung. Diese letzte Nachricht wird gemäß der Norm
IEEE 802.3 ausgesandt.
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Zur
Vereinfachung können
die Schritte 77 bis 79 zusammengefasst werden,
indem gesagt wird, dass die Anlage 21' die zweite Vermietung empfängt, wie
vorstehend beschrieben.
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In
einem Schritt 80 schickt die Anlage 21' anschließend eine
Nachricht in der Einzelzielbetriebsart zum Anrufserver 20,
um sich bei diesem Server zu registrieren. Diese Nachricht wird
gemäß der Norm IEEE
802.1 Q/P ausgesandt, d. h., dass sie mit dem Identifizierer des
VLAN 1d und gegebenenfalls mit der der Anlage 21' zugeordneten
Prioritätsnummer markiert
ist.
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Im
Gegenzug schickt der Anrufserver 20 in einem Schritt 81 die
Signalgebung in der Einzelzielbetriebsart gemäß der Norm IEEE 802.1 Q/P zur
Anlage 21',
d. h., mit der Nummer des VLAN 1d markiert.
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In
einem Schritt 82 beginnt die Anlage 21', Telephonieinformationen
(ToIP-Fluss) zu anderen Telephongeräten 21 oder zum RTC über die
ToIP-Netzbrücke 23 zu
senden. Die Pakete dieses ToIP-Flusses entsprechen der Norm IEEE
802.1 Q/P, d. h., dass sie mit dem Identifizierer des VLAN 1d,
mit der der Anlage 21' zugeordneten
Prioritätsnummer
markiert sind.
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Nun
soll sich dem in 4 dargestellten Fall der Inbetriebnahme
der Anlage 11' zugewendet
werden. Im Gegensatz zur Anlage 21' gehört diese Anlage zu dem Typ
von Anlagen des VLAN, mit dem sie physikalisch verbunden ist.
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Die
Schritte 91 bis 94 sind jeweils identisch zu den
Schritten 71 bis 74, die weiter oben hinsichtlich
der Anlage 21' beschrieben
wurden. In diesem Fall enthält
jedoch die Nachricht der Antwort 92 nicht die Informationen
des Feldes "Vendor
Specific Option".
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Deshalb
behält
die Anlage 11' die
in Schritt 92 mit dem ersten Vermietungsvorschlag empfangene
erste Vermietung bei. In einem Schritt 95 beginnt die Anlage 11', "Daten"-Informationen (Datenfluss) zu
anderen PCs 11 oder zum Netzserver 10 zu senden.
Die Pakete dieses Datenflusses entsprechen der Norm IEEE 802.3,
d. h., dass sie nicht markiert sind.
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Der
Umschalter 50 muss folglich in der Lage sein, markierte
Pakete (jene des ToIP-Flusses,
der von der Anlage 21' stammt)
und nicht markierte Pakete (jene des Datenflusses, der von der Anlage 11' stammt) zu
empfangen. Da nicht alle Ethernet-Umschalter auf dem Markt diese Bedingung
erfüllen,
ist es angebracht, einen kompatiblen Umschalter zu wählen. Dieselbe
Einschränkung
gilt für
den Ethernet-Umschalter
des Netzes 1, mit dem der Umschalter 50 verbunden
ist.
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Nun
soll der Fall des weiter oben in Erwägung gezogenen zweiten Beispiels
betrachtet werden, gemäß dem der
Server 30 der einzige Konfigurationsserver des Netzes ist
und mit einem anderen virtuellen Unternetz als dem VLAN 1c,
insbesondere mit dem virtuellen Unternetz 1a in dem Beispiel,
physikalisch verbunden ist. In diesem Fall werden die erste Vermietungsanforderung,
die in Schritt 71 oder in Schritt 91 geschickt
wird, und die zweite Vermietungsanforderung, die in Schritt 76 geschickt
wird, durch den Router 100 zum Server 30' übertragen. Dazu
implementiert der Router 100 das Protokoll Relay DHCP.
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Nun
soll der Fall des weiter oben in Erwägung gezogenen dritten Beispiels
betrachtet werden, gemäß dem das
Netz einen zweiten Konfigurationsserver 30', der mit dem VLAN 1d physikalisch
verbunden ist, zusätzlich
zum Server 30 umfasst, der mit dem VLAN 1c physikalisch
verbunden ist. In diesem Fall findet der Nachrichtenaustausch der
Schritte 76 bis 79 zwischen der Anlage 21' und dem Server 30' anstatt dem
Server 30 statt, da der Server 30 nicht über einen
Adressenbereich für
die Telephonie verfügt,
wobei dieser Adressenbereich vom Server 30' verwaltet wird.
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Nun
soll der Fall des weiter oben in Erwägung gezogenen vierten Beispiels
betrachtet werden, gemäß dem das
Netz einen zweiten Konfigurationsserver 30', der mit dem VLAN 1a physikalisch
verbunden ist, zusätzlich
zum Server 30 umfasst, der mit dem VLAN 1c physikalisch
verbunden ist. In diesem Fall wird einerseits die zweite Vermietungsanforderung,
die in Schritt 76 geschickt wird, durch den Router 100,
der das Protokoll Relay DHCP dazu implementiert, zum Server 30' übertragen.
Und andererseits findet der Nachrichtenaustausch der Schritte 76 bis 79 zwischen
der Anlage 21' und
dem Server 30' anstatt
dem Server 30 statt. Der Server 30 muss in diesem
Beispiel nicht mehr einen Adressenbereich für die Telephonie verwalten,
da dieser Adressenbereich vom Server 30' verwaltet wird.