DE68921373T2

DE68921373T2 - Transparente Lastteilung für parallele Netzwerke.

Info

Publication number: DE68921373T2
Application number: DE68921373T
Authority: DE
Inventors: Floyd Joseph Backes; Charles W Kaufman; George Varghese Georg Varghese
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1988-06-27
Filing date: 1989-04-10
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2009-04-11
Also published as: AU3312089A; AU600408B2; CA1319185C; DE68921373D1; JPH0244940A; EP0349099A3; EP0349099B1; EP0349099A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Fachgebiet Netzwerkmanagement im allgemeinen und da speziell die Verbesserung der Kommunikation in einem lokalen Netzwerk, das eine Anzahl von Brücken enthält.
Netzwerke werden zwn Zusammenschaften von Datensendern und -empfängern benutzt. Für diese Erfindung ist die Art der Datensender und -empfänger nicht wichtig, und alle diese Sender und Empfänger werden "Endknoten" genannt. Netzwerke befähigen die Endknoten, einander Nachrichten zu senden.
Ein Grundnetzwerk wird lokales Netzwerk oder LAN genannt. Ein LAN enthält Endknoten und einige Übertragungswege zwischen den Endknoten, z. B. eine oder mehrere die Endknoten zusammenschaltende Leitungen. In einem LAN müssen Nachrichten zwischen Endknoten nur eine Senderkennung, eine Empfangerkennung, zu übertragende Daten und sonstige gewünschte "Zusätze" (overhead) wie Netzwerkmanagementinformationen oder Fehlerprüfungscodes beinhalten.
Manchmal müssen Netzwerke wie z. B. LANs zusammengeschaltet werden. Eine solche Zusammenschaltung könnte vorkommen, wenn ein Netzwerk erweitert oder mit unterschiedlichen Netzwerken verbunden werden sollte. Eine Zusammenschaltung der Netzwerke kann die Bildung eines höherstufigen Netzwerks oder, solange die Zusammenschaltung nicht zu ausgedehnt ist, die Verbindung von Netzwerken auf dem gleichen Pegel umfassen.
Wenn ein höherstufiges Netzwerk geschaffen wird, müssen bestimmte Vorrichtungen, "Router" genannt, benutzt werden. Router fügen jedoch eine weitere Schicht des Kommunikationsprotokolls hinzu, und die Endknotennachrichten müssen Informationen enthaften, um das zugefügte Protokoll wiederzugeben.
Wenn Netzwerke auf dem gleichen Pegel zusammengeschaltet werden sollen, werden Brücken zum Verbinden der Netzwerke benutzt. Bei Brücken müssen die Endknotennachrichten nicht zusätzliche Protokollinformationen enthalten. Idealerweise sollten Brücken für Endknoten transparent sein, so daß zusammengeschaltete Netzwerke als ein großes Netzwerk erscheinen. Ein IEEE 802.1 Speichermedien-Zugriffsüberwachungs-Brückenstandard (Rev. E) (künftig "IEEE Standard"), dessen Inhalt hier durch Verweis eingeschlossen wird, hat entschieden, daß transparente Brücken für alle lokalen Netzwerke nach IEEE 801 Standard sein sollen.
Die grundsätzliche Brückenarbeitsweise ist in Backes, "Transparent Bridges for Interconnection of IEEE 802 LANs, "IEEE Netzwerk, Vol. 2, No. 1, Seiten 5-9 (Jan. 1988) erklärt, was hier durch Verweis enthalten ist. Jede Brückenhauptfunktion soll Nachrichten (auch "Datenblöcke" genannt) von einem mit der Brücke verbundenen Netzwerk empfangen und diese Nachrichten an eine oder mehrere andere Netzwerke, die auch mit der Brücke verbunden sind, befördern. Jede Brücke muß deshalb die Zieladressen der erhaltenen Nachrichten prüfen. Wenn die Brücke eine schon in irgendeiner Datenbank innerhalb der Brücke gespeicherte Nachrichtenzieladresse erkennt, schickt die Brücke die Nachricht zu den durch diese Datenbank angezeigten Netzwerken. Wenn die Brücke eine bestimmte Zieladresse nicht erkennt, schickt die Brücke die Nachricht zu allen übrigen mit ihr verbundenen Netzwerken.
Die Brücken entwickeln ihre Datenbänke auch durch Prüfen der Senderadressen der erhaltenen Nachrichten. Wenn eine Brücke von einem Netzwerk eine Nachricht erhält, stellt sie fest, ob, ausgenommen bei anderen Umständen wie widersprüchlichen Informationen, der in der Senderkennung spezifizierte Endknoten über das Netzwerk erreicht werden kann, von welchem die Nachricht empfangen wurde.
Das Netzwerk, von welchem die Nachricht empfangen wurde, wird "Stationsadresse" für den Ursprungsendknoten genannt, und die Datenbank ist eine Ansammlung von Endknoten und entsprechenden Stationsadressen. Die Stationsadresse für einen Endknoten zeigt nicht an, daß sich der entsprechende Endknoten in dem Netzwerk befindet, das durch die Stationsadresse spezifiziert ist. Z. B. kann eine Nachricht von einem Ursprungsendknoten in einem anderen Netzwerk empfangen worden sein, und die Nachricht kann durch eine andere Brücke an das Stationsadressennetzwerk geschickt worden sein. Die Stationsadresse zeigt nur an, daß der identifizierte Endknoten in der Richtung des Netzwerks erreicht werden kann, aus der die Nachricht empfangen wurde.
Obwohl parallelgeschaltete Netzwerke gewöhnlich ganz gut arbeiten, bricht ihr Betrieb zusammen, wenn es irgend eine Art von Schleife gibt. Eine Schleife existiert, wenn zwei Netzwerke durch mehr als eine Brücke verbunden werden.
Schleifen entstehen entweder zufällig, z. B. wegen schlechter Brückenausführung, oder können manchmal in eine Netzwerktopologie eingebaut sein, um entweder Redundanz oder Sicherung zu bieten.
In einer Schleifensituation sendet eine der Brücken, hier Brücke 1 genannt, eine Nachricht von einem ersten Netzwerk zu einem zweiten Netzwerk. Diese Brücke 1 speichert dann in ihrer Datenbank, daß die Stationsadresse für den Sender der Nachricht das erste Netzwerk ist. Wenn eine andere Brücke, hier Brücke 2 genannt, diese geschickte Nachricht in dem zweiten Netzwerk empfängt, stellt die Brücke 2 fest, daß die Stationsadresse des Senders der Nachricht das zweite Netzwerk ist. Die Brücke 2 schickt dann die Nachricht zur Brücke 1 zurück. Dieser Sendevorgang wird sich ohne jede Art von Sicherungsmaßnahme unbegrenzt fortsetzen.
Fig. 1 veranschaulicht, wie in zusammengeschalteten Netzwerken Schleifen entstehen. Fig. 1 zeigt die Netzwerke 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 183, 186, 190 und 196. Die Endknoten 111 und 112 sind mit Netzwerk 110 verbunden; die Endknoten 121 und 122 sind mit Netzwerk 120 verbunden; die Endknoten 131 und 132 sind mit Netzwerk 130 verbunden; die Endknoten 141 und 142 sind mit Netzwerk 140 verbunden; die Endknoten 151 und 152 sind mit Netzwerk 150 verbunden; Endknoten 161 ist mit Netzwerk 160 verbunden; Endknoten 171 ist mit Netzwerk 170 verbunden; Endknoten 181 ist mit Netzwerk 180 verbunden; Endknoten 184 ist mit Netzwerk 183 verbunden; Endknoten 187 ist mit Netzwerk 186 verbunden und Endknoten 191 ist mit Netzwerk 190 verbunden. Die Brücken 115, 125, 135, 145 und 155 schalten die verschiedenen Netzwerke zusammen. Die Brücken 115 und 125 schalten die Netzwerke 110 und 120 zusammen; Brücke 135 schaltet die Netzwerke 130 und 140 zusammen; Brücke 145 schaltet die Netzwerke 120, 150 160 180, 190 und 196 zusammen und Brücke 155 schaltet die Netzwerke 130, 170, 183, 186, 190 und 196 zusammen.
In der in Fig. 1 gezeigten Netzwerktopologie existieren schon verschiedene Schleifen. Z. B. gibt es hier eine Schleife über die Netzwerke 110 und 120 und die Brücken 115 und 125 und eine andere Schleife über die Netzwerke 190 und 196 über die Brücken 145 und 155.
Um die Probleme mit Schleifen zu vermeiden, muß entweder eine Einrichtung zur Beseitigung oder zur Vermeidung der Schleifen ausgedacht werden. Ein Lösungsweg, der sowohl im Backes-Artikel als auch im IEEE-Standard ausgedacht wurde und ausführlich beschrieben ist, ist der "spanning tree"-Algorithmus. Allgemein beinhaltet dieser Algorithmus eine Anordnung der Brücken nach einigen Kriterien. Danach ist eine mit jedem Netzwerk verbundene Brücke als eine spezifizierte Brücke entsprechend dem Anordnungskriterium ausgewählt, und nur die spezifizierte Brücke kann Nachrichten zu und von dem Netzwerk befördern, für welches sie spezifiziert ist. Die Benutzung dieses Algorithmus' unterbricht so alle Schleifen. Die anderen mit einem Netzwerk verbundenen Brücken werden Tochterbrücken genannt, und sie befördern Nachrichten an die spezifizierte Brücke nur über ein Netzwerk.
Der "spanning tree"-Algorithmus schafft jedoch in dieser Form ein zusätzliches Problem. Wenn Nachrichten nur an eines der über Verbindungsleitungen verbundenen Netzwerke (künftig: "Parallelnetzwerke") geschickt werden, kann eine Überlastung entstehen.
Ein Weg zur Beseitigung der durch "spanning tree"-Algorithmus entstandenen Überlastung in Netzwerken ist es, Nachrichten von Tochterbrücken zu spezifizierten Brücken überall in Gemeinschaftsnetzwerken in einen "round-robin" oder einen einfachen Algorithmus zu verteilen. Das Problem dieser Methode ist, daß sie die zeitliche Reihenfolge der Nachrichten nicht einhält.
Die "zeitliche Reihenfolge der Nachrichten" bezieht sich auf die Reihenfolge, in welcher Nachrichten von einem Endknoten zu einem anderen Endknoten gesendet werden. Zeitliche Reihenfolge ist wichtig, weil die zwischen Endknoten übertragenen Daten auf verschiedene Nachrichten verstreut sein können. Wenn die Nachrichten ungeordnet empfangen werden, können die Daten entstellt sein. Wenn der "round-robin"-Aigoiithmus verwendet wird, kann die zeitliche Reihenfolge der Nachrichten nicht garantiert werden, weil Nachrichten unterschiedliche Längen haben können und in unterschiedlichen Raten übertragen werden, welche die Reihenfolge ihrer Übertragung verändern könnte.
Ein anderes Problem mit dem "round-robin"-Algorithmus entsteht, wenn sich Endknoten in irgendeinem der gemeinsamen Netzwerke befinden. In solch einem Fall kann man nicht sicherstellen, daß Nachrichten an Endknoten in einem gemeinsamen Netzwerk zugestellt werden, wenn der "round-robin"-Algorithmus der Tochterbrücke diese Nachrichten zu einem anderen gemeinsamen Netzwerk führt.
Daher ist es wünschenswert, Überlastungen in Netzwerken zu beseitigen, besonders bei Überlastungen, die durch die Benutzung des "spanning tree"-Algorithmus' verursacht wurde. Es ist auch wünschenswert, die zeitliche Reihenfolge der Nachrichten bei der Überlastbeseitigung beizubehalten und sicherzustellen, daß die Entlastung nicht die Netzwerkleistung in anderen Bereichen verschlechtert. Einer jener Bereiche ist die transparente Funktion der Netzwerke in dem "spanning tree"-Algorithmus. Ein anderer Bereich ist der korrekte Zugriff zu allen Endknoten.
Zusätzlich wünschenswerte Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und teilweise aus dieser Beschreibung offensichtlich werden, oder sie können durch die Ausführung der Erfindung erfahren werden.

II. Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme der Netzwerktopologie durch Lokalisierung von "Parallel"-Netzwerken und Verteilung von Nachrichten auf die Parallelnetzwerke ohne Schleifenbildung und durch Beibehaltung der zeitlichen Reihenfolge der Nachrichten.
Um die Vorteile zu erreichen und in Übereinstimmung mit den Zielen dieser Erfindung, wie hier ausgeführt und allgemein beschrieben, ist der Lösungsweg dieser Erfindung eine Verbesserung der Kommunikation zwischen Endknoten in einem Netzwerkverbund, der mit einer Vielzahl von Endknoten und mindestens einer von einer Vielzahl von Brücken verbunden ist, um Nachrichten in zeitlicher Reihenfolge zwischen den Endknoten zu befördern.
Die Erfindung in dieser allgemeinen Form betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Kommunikation zwischen Endknoten in einem Netzwerkverbund, wie in Anspruch 1 dargestellt. Die Erfindung betrifft auch eine Brückenvorrichtung in einem Netzwerkverbund, wie in Anspruch 10 ausführlich dargestellt.
Das Verfahren beinhaltet den Schrift der Auswahl einer der Brücken, die mit jedem Netzwerk verbunden sind, als eine spezifizierte Brücke für dieses Netzwerk, um Nachrichten zu und von diesem Netzwerk zu befördern. Die mit diesem Netzwerk verbundenen verbleibenden Brücken, die nicht als spezifzierte Brücken ausgewählt werden, werden als Tochterbrücken betrachtet.
Ein weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Feststellen von jeder Tochterbrücke, ob für die einzelnen Netzwerke, die mit jener Tochterbrücke verbunden sind, eine Parallelleitungsbedingung (Bündelungsbedingung) besteht. Die Parallelleitungsbedingung entsteht, wenn eine Mehrzahl von Netzwerken, Parallelnetzwerke genannt, mit jener Tochterbrücke und mit einer entsprechenden der spezifizierten Brücken verbunden ist. Die Tochterbrücken, welche die Parallelleitungsbedingung feststellen, werden Verbindungsleitungs-Tochterbrücken genannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren schließt auch den Schrift der Ausführung eines Verbundschemas durch eine der ausgewählten Verbindungsleitungs-Tochterbrücken ein. Die Ausführung des Verbundschemas veranlaßt eine ausgewählte Verbindungsleitungs-Tochterbrücke, wie eine Mehrzahl von Tochterbrücken zu funtionieren, von denen jede mit einem anderen der jener ausgewählten Verbindungsleitungs-Tochterbrücke entsprechenden Parallelnetzwerke verbunden ist. Dieser Vorgang verteilt die von den ausgewählten Verbindungsleitungs-Tochterbrücken und zur entsprechenden spezifzierten Brücke gesendeten Nachrichten auf die verbundenen Parallelnetzwerke in einer Weise, die die zeitliche Reihenfolge der Nachrichten beibehält.
Die beigefügten Zeichnungen, deren Inhaft hierin enthaken ist und einen Teil dieser Beschreibung ausmachen, zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens und erklären, zusammen mit der Beschreibung, die Prinzipien dieser Erfindung.

III. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt mehrere lokale Netzwerke mit mehreren Endknoten und Brücken;
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm für ein bevorzugtes Verfahren der Kommunikationsverbesserung zwischen Endknoten in einem Netzwerk;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der Komponenten einer Brücke, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen;
Fig. 4 zeigt ein Format für eine Brückenprotokoll-Dateneinheit, das zwischen Brükken gesendet wird;
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm für ein bevorzugtes Verfahren zur Bestimmung der Existenz einer Parallelleitungsbedingung, wie in Schritt 240 von Fig. 2 gezeigt;
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm für ein bevorzugtes Verfahren zur Ausführung eines Verbundschemas, wie in Schritt 250 des Flußdiagramms 200 in Fig. 2 gezeigt;
Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Tochterbrücke, die an Parallel- und Nicht- Parallelnetzwerke gekoppelt ist;
Fig. 8 zeigt ein Format für Nachrichten, die zwischen Endknoten und einem Netzwerk gesendet werden sollen;
Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm der Weiterleitungsdatenbank 380, wie in Fig. 3 gezeigt;
Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm für ein bevorzugtes Verfahren zum Einstellen der Datenblockweiterleitung durch Brücken, entsprechend Schritt 260 von Fig. 2; und
Fig. 11 zeigt ein Flußdiagramm für ein bevorzugtes Verfahren zum Einstellen der Brückenlerntechniken, entsprechend Schritt 270 des Flußdiagramms 200 in Fig. 2.

IV. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Nun werden Details des jetzigen bevorzugten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung erwähnt, von denen Beispiele in den beigefügten Abbildungen dargestellt sind.
Das Verfahren dieser Erfindung kann mit den in Fig. 1 gezeigten Elementen des Netzwerks ausgeführt werden, wenn sie richtig konfiguriert sind. Wie in Fig. 1 gezeigt ist ein Zusammenschluß von Netzwerken, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 183, 186, 190 und 196 verbunden mit einer Vielzahl von Endknoten 111, 112, 121, 122, 131, 132, 141, 142, 151, 152, 161, 171, 181, 184, 187 und 191. Jedes der Netzwerke ist auch mit mindestens einer der Brücken 115, 125, 135, 145 und 155 verbunden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung befördern diese Brücken Nachrichten zwischen den Endknoten in einer besonderen zeitlichen Reihenfolge, wie oben beschrieben.
Fig. 2 zeigt ein allgemeines Flußdiagramm 200 für ein bevorzugtes Verfahren in Übereinstimmung mit dem Lösungsweg dieser Erfindung zur Verbesserung der Kommunikation unter den Endknoten. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine der mit jedem der Netzwerke verbundenen Brücken als spezifizierte Brücke für dieses Netzwerk ausgewählt, um Nachrichten zu und von diesem Netzwerk zu befördern. Die übrigen mit diesem Netzwerk verbundenen Brücken, die nicht als spezifizierte Brücke ausgewählt sind, werden als Tochterbrücken betrachtet.
Das Flußdiagramm 200 enthält mehrere Schritte zur Bereitstellung eines solchen Auswahlverfahrens entsprechend dem "spanning tree"-Algorithmus. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht unbedingt auf die Benutzung eines "spanning tree"-Algorithmus' beschränkt, obwohl die Benutzung des "spanning tree"-Algorithmus' bevorzugt wird.
Der "spanning tree"-Algorithmus erfordert zumindest, daß jede Brücke eine in den Netzwerken, in denen der Algorithmus angewandt wird, eindeutige Brückenkennung hat, und daß jeder der Ports innerhalb jeder Brücke, wo die Brücken mit den Netzwerken verbunden sind, jeweils eine eindeutige Kennung in der entsprechenden Brücke hat. Zusätzlich müssen die Konfigurationsnachrichten, die zwischen den Brücken ausgetauscht werden, Adressen haben, die von allen Brücken empfangen werden. Sonst würde die Kommunikation zwischen den Brücken schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, werden.
Vor der Beschreibung des "spannlng tree"-Algorithmus' ist es wichtig, die Brückenarchitektur verständlich auszudrücken, weil die Brücken vorzugsweise die im Flußdiagramm 200 gezeigten Schritte ausführen. Ein bevorzugtes Ausfühungsbeispiel einer Brücke, die notwendige Elemente zur Ausführung des Lösungsweges dieser Erfindung enthält, ist in Fig. 3 gezeigt. Die Brücke 300, die eine eindeutige Kennung hat, hat auch Ports 310, 320 und 330, von denen jeder in der Brücke 300 eindeutig identifiziert ist. Die Brückenports 310, 320 und 330 sind jeweils mit den Netzwerken 315, 325 und 335 verbunden.
Die Brücke 300 enthält auch eine Brückenzentraleinheit 340, welche vorzugsweise ein handelsüblicher Mikroprozessor ist, aber auch eine speziell entwickefte Einheit sein kann. Das einzig wichtige Merkmal der Brückenzentraleinheit 340 ist, daß sie genügend Schalttechnik und Leistungsfähigkeit besitzt, um die oben beschriebenen logischen Prozesse durchzuführen. Die Brückenzentraleinheit 340 kann auch die Fähigkeit besitzen, andere Prozesse durchzuhren, wie z. B. Brückenleistungsbewertung, was nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Die Brücke 300 beinhaltet vorzugsweise eine Brückenspeichereinheit 350, welche drei Teile hat: den Programmspeicher 360, den Arbeitsspeicher 370 und die Brücken- Weiterleitungsdatenbank 380. Der Programmspeicher 360 enthält verschiedene Sequenzen von Befehlen, welche die Brückenzentraleinheit 340 veranlassen, nötige und gewünschte Prozesse durchzuführen. Der Programmspeicher 360 kann entweder ein ROM, ein PROM oder ein RAM sein, abhängig von den Konzepterwägungen und der erwarteten Verwendung des Arbeitsspeichers 360.
Die Brückenspeichereinheit 350 beinhaltet auch einen Arbeitsspeicher 370, der vorzugsweise ein RAM ist. Der Zweck des Arbeitsspeichers 370 ist es, Nachrichten zu erstellen und eine Möglichkeit zum kurzzeitigen Speichern zu schaffen, z. B. bei der Ausführung des "spanning tree"-Algorithmus'.
Der letzte Teil der Brückenspeichereinheit 350 ist, wie in Fig. 3 gezeigt, die Brücken- Weiterleitungsdatenbank 380. Vorzugsweise beinhaltet die Weiterleitungsdatenbank 380 ein RAM oder einen Satz Register. Die Funktion und Struktur der Brückendatenbank 380 ist oben ausführlich beschrieben, auch ist der allgemeine Zweck der Datenbank 380 schon angesprochen worden. Kurz gesagt enthält die Datenbank 380 eine Darstellung der Topologie der Ansammlung von Endknoten, wie bei der Brücke 300 zu sehen ist. Wenn die Brücke 300 eine Nachricht empfängt, befragt sie die Datenbank 380, um den richtigen Port (bzw. das Netzwerk) zur Weiterleitung der Nachricht zu finden. Die Brücke 300 könnte aus einer Translan III-Brücke gebaut sein, die von Vitalink Communication Corporation hergestellt wird, welche dann konfiguriert und programmiert werden müßte, um den Lösungsweg der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der erste Schritt im Flußdiagramm 200, was auch Teil des "spanning tree"-Algorithmus' ist, für die Brücken ein Wechseln der Nachrichtenkonfiguration, auch "hallo"-Nachrichten oder Brückenprotokolldateneinheiten (BPDUs) genannt, mit den anderen Brücken (Schritt 210). Der Wechsel geschieht während der Wiederholung der Kontigurationszeiten. Solche Zeiten sind einstellbar, können aber z. B. alle vier Sekunden vorkommen. Im Unterschied zu den Endknotennachrichten werden BPDUs, wie oben beschrieben, zwischen Brücken verschickt.
In der Beschreibung der BPDU weiter unten wird die Brücke, die BPDU sendet, die "Übertragungsbrücke" genannt. Die Konstruktion und Übertragung von BPDUs wird durch die Brückenzentraleinheit 350, vom Programmspeicher 360 gesteuert und unter Verwendung des Arbeitsspeichers 370, ausgeführt. Jede BPDU beinhaltet, wie in Fig. 4 gezeigt, mehrere Felder wie Zusatzfeld 410, Ursprungerkennungsfeld 420, Ursprungpfad-Kostenfeld 430, Brückenerkennungsfeld 440 und Porterkennungsfeld 450.
Das Zusatzfeld 410 beinhaltet mehrere Teile, die nicht zu der vorliegenden Erfindung gehören. Z. B. könnte das Zusatzfeld 410 Anzeiger vom Type BPDU beinhalten oder bestimmte Flags (=Merker), wie z. B. Signale einer Änderungstopologie, wenn eine Brücke wieder angeschlossen ist. Das Zusatzfeld 410 könnte auch eine Protokollversion oder einen Standard identifizieren oder eine Zeitbestimmung, Verzögerung oder Leistungsinfomation beinhalten, um eine korrekte Brückensteuerung zu ermöglichen. Eine ausführlichere Erklärung solcher Zusatzfelder kann im IEEE-Standard gefunden werden.
Das Ursprungerkennungsfeld 420 identifiziert die Brücke, die für den Ursprung der Übertragungsbrücke gehalten wird. Die Ursprungsbrücke ist eine von den anderen Brücken ausgewählte Brücke zum Helfen beim Organisieren des ,,"spanning tree".
Das Ursprungspfad-Kostenfeld 430 enthält eine Anzeigevorrichtung für die "Kosten" des Weges von der Ursprungsbrücke zur Übertragungsbrücke. Die Ursprungspfadkosten sind meist durch Zählen der Beträge für die Netzwerke, die eine Nachricht zwischen der Ursprungsbrücke und der Übertragungsbrücke durchqueren muß, kalkiert. Eine Art der Bestimmung der Ursprungspfadkosten für eine Brücke ist es, eine BPDU von einer Brücke zu empfangen, die näher am Ursprung liegt, und zu den Ursprungspfadkosten in dieser BPDU einen gespeicherten Wert zu addieren, der die "Kosten" des Netzwerks, von dem diese BPDU empfangen wurde, darstellt. Die Summe sind die Ursprungspfadkosten für die BPDUS, welche die Brücke dann überträgt. Jede Brücke hat Beträge für Netzwerkkosten vorzugsweise im Speicher 350 gespeichert, und diese gespeicherten Beträge entsprechen den Ports, über die die Nachrichten empfangen wurden.
Das Brückenerkennungsfeld 440 enthält die oben beschriebene eindeutige Brückenkennung. Das Portkennungsfeld 450 enthält die eindeutige Kennung des Ports der Übertragungsbrücke, über welche BPDU 400 übertragen wurde.
Der nächste Schritt im Flußdiagramm 200 ist auch Teil des "spanning tree"- Algorithmus' und betrifft die Auswahl der Ursprungsbrücke (Schritt 220). Die Ursprungsbrücke ist im "spanning tree"-Algorithrnus wichtig, damit spezifizierte Brücken ausgewählt werden können.
Ein Weg zur Auswahl der Ursprungsbrücke ist z. B., daß man die eindeutigen Brükkenkennungen veranlaßt, ein Prioritätsfeld und ein zusätzliches Feld, der Eindeutigkeit in Fällen von geteilter Priorität einhält, zu beinhalten. Die Priorität kann auf viele Arten festgelegt werden, um das Konzept oder die Betriebsarten wiederzugeben. Die Ursprungsbrücke wäre dann die Brücke mit der höchsten Priorität. Wenn mehr als eine Brücke die höchste Priorität hat, dann wird das zusätzliche Feld benutzt.
Die Auswahl der Ursprungsbrücke würde vorzugsweise durch die Brücken selbst unter Benutzung des vom Programmspeicher 360 gesteuerten Brückenprozessors 340 und mit Hilfe des Arbeitsspeichers 370 geschehen. Eine bevorzugte Art von Auswahlanrufen für jede Brücke, um das Ursprungerkennungsfeld 420 der BPDUs zu vergleichen, empfangt sie als gespeicherte Ursprungskennung. Wenn die erhaltene Nachricht ein Ursprungerkennungsfeld mit einer höheren Priorität hat als die gespeicherte Ursprungskennung, wird der Ursprungskennungswert der erhaltenen Nachricht die neue gespeicherte Ursprungskennung werden. Auf diese Weise werden eventuell alle Brücken die gleiche gespeicherte Ursprungskennung haben.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist der nächste Schritt die Bewertung der BPDUs der anderen Brücken, um eine spezifizierte Brücke und Tochterbrücken für jedes Netzwerk zu wählen (Schritt 230). Dies ist auch Aufgabe des "spanning tree"-Algorithmus'. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird diese Bewertung von jeder Brücke getan, die die entsprechende, von Programmspeicher 360 und Arbeitsspeicher 370 gesteuerte Brückenzentraleinheit 340 benutzt.
Während die Brücken BPDUs austauschen, vergleichen vorzugsweise alle mit dem gleichen Netzwerk verbundenen Brücken die Ursprungspfadkosten, welche gleichzeitig auf die oben beschriebene Art bestimmt werden. Die Brücke mit den niedrigsten Ursprungspfadkosten wird als spezifizierte Brücke für dieses Netzwerk betrachtet. Wenn mehrere Brücken die gleichen Ursprungpfadkosten haben, dann wird irgendeine Methode, z. B. die Benutzung der Brückenkennung, dazu benutzt, die spezifizierte Brücke auszuwählen. Alle mit einem Netzwerk verbundenen Brücken, welche nicht einen anderen Ursprungspfad haben und nicht zu einer spezifizierten Brücke gewählt sind, werden als Tochterbrücken betrachtet.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet dieser Auswahlschritt einen Austausch der Konfigurationsnachrichten, wie z. B. der BPDUs, auf den Brücken während der Konfigurationsperiodenwiederholung, wie hinsichtlich Schritt 210 beschrieben.
In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren stellt jede der Tochterbrücken fest, ob eine Parallelleitungsbedingung für die Netzwerke besteht, die mit dieser Tochterbrücke verbunden sind. Die Parallelleitungsbedingung entsteht, wenn eine Vielzahl von Netzwerken, als Parallelnetzwerke bezeichnet, sowohl mit einer besonderen Tochterbrücke als auch mit einer entsprechenden spezifzierten Brücke dieses selben Netzwerks verbunden sind. In Fig. 1 sind z. B. die Netzwerke 190 und 196 Parallelnetzwerke. Die Tochterbrücken, die die Parallelleitungsbedingung feststellen, werden als "Paralleltochterbrücken" bezeichnet.
In dem in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramm wird die Existenz einer Parallelleitungsbedingung durch Feststellen der Existenz von Parallelnetzwerken zwischen einer spezifizierten und einer Paralleltochterbrücke für dieses Netzwerk ermittelt (Schritt 240). Das Flußdiagramm 500 in Fig. 5 zeigt spezifische Schritte in der bevorzugten Ausführung des Verfahrens zur Ermittlung der Existenz einer Parallelleitungsbedingung. Jede der Tochterbrücken führt vorzugsweise die im Flußdiagramm 500 gezeigten Schritte mit der Brückenzentraleinheit 340 durch, vom Programmspeicher 360 gesteuert und unter Benutzung des Arbeitsspeichers 370.
Der erste Schritt im Flußdiagramm 500 ist die initialisierung jeder Tochterbrücke mit ihrer BPDU-Information zu Beginn einer Konfigurationsperiode (Schritt 510). Dies ermöglicht eine komplette Prozedur des Plazierens jeder Konfigurationsperiode.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das Verfahren die Verbesserung der Kommunikation zwischen Endknoten den Vergleich der von jeder der Tochterbrücken empfangenen BPDUs, um das Vorkommen von während der selben Konfigurationsperiode empfangenen vielfachen Konfigurationsnachrichten herauszufinden, welche sich nur im Portidentifizierungsteil unterscheiden. Die Konfigurationsnachrichten sollten einen Portidentifizierungsteil beinhalten, der einen Code für den Port spezifiziert, von dem die entsprechende Nachricht übertragen wurde. Vorzugsweise wird dieser Schritt durch das Einbeziehen der Portkennungen in die BPDUs, wie Fig. 4 am Beispiel Kennung 450 in BPDU 400 zeigt, durchgeführt. Das Auftreten solcher vielfachen Konfigurationsnachrichten zeigt die Existenz einer Parallelleitungsbedingung auf, weil der Empfang solcher Nachrichten zeigt, daß die Nachricht vom selben Ursprung über parallele Netzwerke kam.
Wie durch das Flußdiagramm 500 in Fig. 5 gezeigt, wird ein solcher Vergleich besser in mehreren Schritten ausgeführt. Zuerst wird die BPDU für den nächsten Port geprüft (Schritt 520). Dann wird ein Vergleich zwischen dieser BPDU und den anderen BPDUS, die zuvor geprüft worden sind, gemacht (Schritt 530).
Wenn der einzige Unterschied zwischen den BPDUS die Portkennungsfelder sind, registriert die Tochterbrücke das Vorkommen einer Parallelleitungsbedingung und gruppiert diese Ports, welche die sich nur in den Portkennungen unterscheidenden BPDUs empfangen haben (Schritt 540), in dieselbe "Parallelleitungsgruppe" ein. Dieses Verfahren wird für alle BPDUs und alle Ports fortgesetzt (Schritt 550). Vorzugsweise wird der gesamte Vorgang von Fig. 5 in jeder Konfigurationsperiode wiederholt.
Auch der Schritt zur Ausführung eines Verbundschemas durch eine aus den Paralleltochterbrücken ausgewählte Brücke entspricht dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbesserung der Kommunikation zwischen Endknoten. Das Verbundschema veranlaßt die Paralleltochterbrücke, wie eine Mehrzahl von Tochterbrücken zu wirken, von denen jede mit einem anderen Parallelnetzwerk verbunden ist, entsprechend dieser ausgewählten Paralleltochterbrücke. Auf diesem Wege werden zwischen den ausgewählten Paralleltochterbrücken und den entsprechenden spezifizierten Brücken beförderte Nachrichten über die angeschlossenen Parallelnetzwerke in einer Weise verteilt, die auch die zeitliche Reihenfolge der Nachrichten einhält. Jede der Paralleltochterbrücken kann auch ihr eigenes Verbundschema ausführen, wie in Schritt 250 des Flußdiagramms 200 in Fig. 2 gezeigt.
Eine ausführlichere Erklärung der Zwischenschritte zur Ausführung des Verbundschemas ist im Flußdiagramm 600 in Fig. 6 gezeigt. Obwohl die Funktionen im Flußdiagramm 600 für eine einzige Tochterbrücke beschrieben sind, werden diese Funktionen ebenso für alle Paralleltochterbrücken durchgeführt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung könnte die Ausführung des Verbundschemas zuerst die Organisation der ausgewählten Paralleltochterbrücke in eine erste Anzahl betreffen, z. B. N Weiterleitungsgruppen, wobei N der Anzahl der Netzwerke in der entsprechenden Gruppe der Parallelnetzwerke entspricht. Somit würde, wenn von einer Parallelleitungsbedingung ermittelt wurde, daß sie fünf Netzwerke hat, die mit einer bestimmten Tochterbrücke und einer bestimmten spezifizierten Brücke verbunden sind, N gleich fünf gesetzt werden.
Fig. 7 zeigt eine Tochterbrücke 700, die mit den fünf Parallelnetzwerken 710, 720, 730, 740 und 750 verbunden ist. Die Weiterleitungsgruppen sind als 715, 725, 735, 745 und 755 gezeigt.
Im Flußdiagramm 600 ermittelt die Tochterbrücke erst die Anzahl der Parallelnetzwerke (Schritt 610). Ebenso würde die Brücke die Schritte im Flußdiagramm 600 unter Bei nutzung einer Brückenzentraleinheit 340 und vom Programmspeicher 360 gesteuert durchführen und könnte auch den Arbeitsspeicher 370 benutzen.
Der nächste Zwischenschritt beim Ausführen eines Verbundschemas ist der Zusammenschluß jener Netzwerke, "Nicht-Parallelnetzwerke" genannt, die mit der ausgewählten Paralleltochterbrücke verbunden sind, aber nicht in der Gruppe der entsprechenden Parallelnetzwerke sind, zur ersten Anzahl der im wesentlichen gleich großen, sich nicht überschneidenden Teilmengen der Nicht-Parallelnetzwerke. Ein wichtiger Schritt in solch einem Zusammenschluß ist die Organisation der ausgewählten Tochterbrücke aus den Nicht- Parallelnetzwerken in N sich nicht überschneidende Teile (Schritt 620).
Wenn z. B., wie in Fig. 7 gezeigt, die Tochterbrücke 700 mit den fünf Parallelnetzwerken 710, 720, 730, 740, 750 sowie den zehn Nicht-Paralleinetzwerken 712, 714, 722, 724, 732, 734, 742, 744, 752 und 754 verbunden waren, würden die Nicht-Parallelnetzwerke in fünf Teile von je zwei Nicht-Parallelnetzwerke organisiert werden.
Der letzte Zwischenschritt zur Ausführung des Verbundschemas gemäß eines erflndungsgemäßen Verfahrens ist, jede der Weiterleitungsgruppen mit einem anderen der entsprechenden Parallelnetzwerke und einer anderen der sich nicht überschneidenden Teile von Nicht- Parallelnetzwerken zu verknüpfen. In einer solchen Verknüpfung würde die Tochterbrücke N Weiterleitungsgruppen bilden, jede mit einem Parallelnetzwerk und einem oder mehreren Nicht-Parallelnetzwerken (Schritt 630).
Der Zweck der Weiterleitungsgruppen ist, der Tochterbrücke das Nachrichtenversenden zu der spezifizierten Brücke zu gewähren, als ob jede der Weiterleitungsgruppen eine eigene Tochterbrücke wäre. Dies vermeidet das Problem der Überlastung, wenn alle Nachrichten über eines der Parallelnetzwerke übertragen werden und, was unten deutlicher werden wird, behält die ursprüngliche zeitliche Reihenfolge bei der Übertragung der Nachrichten bei.
Wie in Fig. 7 gezeigt, bildet die Tochterbrücke 700 unter Benutzung der Brückenzentraleinheit 340, vom Programspeicher 360 gesteuert und mit dem Speicher 370 die Weiterleitungsgruppen 715, 725, 735, 745 und 755, so daß die Weiterleitungsgruppe 715 das Paral- lelnetzwerk 710 und die Nicht-Parallelnetzwerke 712 und 714 beinhaltet; Weiterleitungsgruppe 725 beinhaltet Parallelnetzwerk 720 und die Nicht-Parallelnetzwerke 722 und 724; Weiterleitungsgruppe 735 beinhaltet Parallelnetzwerk 730 und die Nicht-Parallelnetzwerke 732 und 734; Weiterleitungsgruppe 745 beinhaltet Parallelnetzwerk 740 und die Nicht- Parallelnetzwerke 742 und 744; und Weiterleitungsgruppe 755 beinhaltet Parallelnetzwerk 750 und die Nicht-Parallelnetzwerke 752 und 754.
Die Verknüpfung von jeder Weiterleitungsgruppe mit einem anderen Parallelnetzwerk und einem sich nicht überschneidenden Teil von Nicht-Parallelnetzwerken kann anderweitige Schritte beinhalten. Ein solcher Schritt betrifft irgendeine Initialisierungsabstimmung zwischen den Endknoten, die an jeden Teil von Nicht-Parallelnetzwerken und die mit der gleichen Weiterleitungsgruppe wie dieser Teil verbundenen Parallelnetzwerke angeschlossen sind. Dieser Schritt hilft bei der Ausführung der Nachricht oder der Datenblock- Übertragungsfunktonen durch die Brücke. Vorzugsweise umfaßt eine solche Übereinstimmung den Gebrauch einer unten gezeigten Tabelle in der Weiterleitungsdatenbank 380, welche entweder automatisch oder manuell erstellt werden kann.
Fig. 8 zeigt ein Format einer Nachricht 800, die für die zwischen Endknoten eines Netzwerks oder einer Gruppe von Netzwerken verschickten Nachrichten typisch ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Nachricht 800 umfaßt eine Zielkennung 810, eine Ursprungskennung 820, Daten 830, einen Fehlererkennungscode 840 und einen Zusatz 850. Jede Brücke überprüft die Zielkennung 810 der Nachricht 800, um über die Weiterleitung oder das Ablegen der Nachricht zu entscheiden. Vorzugsweise die Brücke entscheidet dies nach Rückfrage bei der Weiterleitungsdatenbank 380.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel der Weiterleitungsdatenbank 380. In Fig. 9 beinhaltet die Datenbank 380 eine Endknotenliste 910 und eine Portkennungsliste. Die Endknotenliste 910 enthält eindeutige Kennungen für jeden Endknoten, welche die betreffende Brücke kennt. Die Portkennungsliste 920 gibt den Port und somit das Netzwerk an, zu welchem alle Nachrichten für den entsprechenden Endknoten der Liste 910 geschickt werden sollten.
So konsultiert eine Brücke jedesmal, wenn sie eine Nachricht erhält, die Weiterleitungsdatenbank 380 unter Benutzung der Brückenzentraleinheit 340 und des Programmspeichers 360. Wenn die Brücke das Zielkennungsfeld 810 mit einem Eintrag in der Endknotenliste 910 in Übereinstimmung bringt, wird die Nachricht über den Port, der in dem entsprechenden Eintrag der Portkennungsliste 920 identifiziert wurde, weggeschickt. Wenn keine Übereinstimmung gefunden wurde, schickt die Brücke die Nachricht an alle Netzwerke in der Weiterleitungsgruppe, ausgenommen an das Netzwerk, von welchem die Nachricht empfangen wurde.
Um sich zu vergewissern, daß Netzwerkwechsel periodisch wiedergegeben werden, und um das Versagen von Brücken im Netzwerk zu erkennen, benutzen viele Brücken eine Zeitablaufberücksichtigung, welche die Brücken veranlaßt, ihre Weiterleitungsdatenbanken periodisch zu löschen, bevorzugt während jeder Konfigurationsperiode oder "Hallo"-Zeit. So würde in jeder Konfigurationsperiode nicht nur eine Quelle ausgewählt und spezifizierte Brükken festgelegt, sondern die Brücken-Lerntechniken würden neu starten mit einer leeren Weiterleitungsdatenbank.
Das soeben beschriebene Verbundschema beseitigt nicht nur Überlastungen, sondern vermeidet weiterhin eine Schleifenbildung des "spanning tree"-Algorithmus'. Das Verbundschema beseitigt Überlastung, weil Kommunikation zwischen einer der Tochterbrücken und den entsprechenden spezifizierten Brücken nun in jedem der Parallelnetzwerke entsteht. Bevor das Verbundschema ausgeführt ist, wurden alle Nachrichten in der Tochterbrücke zu der spezifizierten Brücke über nur ein einziges Parallelnetzwerk geschickt werden. Mit dem Verbundschema werden die Nachrichten von den Nicht-Parallelnetzwerken zu der spezifizierten Brücke über das Parallelnetzwerk geschickt, welches sich in der selben Weiterleitungsgruppe wie das Nicht-Parallelnetzwerk befindet, von dem die Nachricht empfangen wurde.
Schleifen werden indessen vermieden, weil von der spezifizierten Brücke zur Tochterbrücke eines Parallelnetzwerks gesendete Nachrichten nie zu einem anderen Parallelnetzwerk oder einem Nicht-Parallelnetzwerk weitergeleitet werden, welches nicht Teil der Weiterleitungsgruppe ist, die mit dem Parallelnetzwerk verknüpft ist, in dem die Nachricht empfangen wurde. Für alle Nachrichten, die in einem Parallelnetzwerk durch die Tochterbrücke empfangen oder übertragen wurden und, wie oben erklärt, für Nachrichten mit einer unbekannten Zielkennung oder einer Zielkennung für eine Gruppen von Endknoten, die von der Tochterbrücke über irgend ein Netzwerk empfangen wurden, übermittelt die Tochterbrücke solche Nachrichten, als ob sie N Tochterbrücken wären.
Der einzige Fall, daß die Tochterbrücke Nachrichten zwischen Weiterleitungsgruppen befördert, ist, wenn eine in einem Nicht-Parallelnetzwerk empfangene Nachricht ein Zielkennungsfeld 810 hat, das als über ein anderes Nicht-Parallelnetzwerk erreichbar bekannt ist. In diesem Fall schickt die Tochterbrücke die Nachricht in das Nicht-Parallelnetzwerk, mit welchem das Zielkennungsfeld in der Weiterleitungsdatenbank verknüpft ist. Schleifenbildung kann jedoch gerade in diesem Fall nicht entstehen, weil die Nachricht niemals zu der spezifizierten Brücke geschickt wird. So ist sichergestellt, daß die Nachricht nicht in einem anderen Parallelnetzwerk erscheinen wird. Weil jede Weiterleitungsgruppe in der Tochterbrücke sich die gleiche Weiterleitungsdatenbank 380 teilt, ist außerdem sichergestellt, daß jede Weiterleitungsgruppe einen ständigen Überblick über die Ports für Nicht-Parallelnetzwerke, über die bestimmte Endknoten erreichbar sind.
Zusätzlich wird die zeitliche Reihenfolge der Nachrichten beibehalten, weil alle Nachrichten von einem bestimmten Endknoten zu einem anderen Endknoten, die durch die spezifzierte Brücke befördert werden, noch über dasselbe Parallelnetzwerk weitergehen werden. Der einzige Unterschied, den das Verbundschema bewirkt, ist, daß die Nachrichten, die an einen bestimmten Endknoten adressiert sind, und diejenigen, die an eine Gruppe von Endknoten adressiert sind, von einem bestimmten Endknoten nicht über dasselbe Netzwerk übertragen werden und so nicht in der gleichen Reihenfolge ankommen werden, wie sie gesendet wurden. Die Reihenfolge der Nachrichten von verschiedenen Adressen ist jedoch nicht kritisch für die Netzwerkleistung. Außerdem ist das Verfahren für die Endknoten transparent, weil es völlig innerhalb der Brücken stattfindet und so die Endknoten nicht über die Netzwerkumorganisierung Bescheid wissen müssen.
Bevor das Verbundschema ausgeführt wurde, hatte die Tochterbrücke eine einfache Weiterleitungsdatenbank. Alle über die Parallelnetzwerke erreichten Endknoten hatten nur eine Portkennung, weil der "spanning tree"-Algorithmus dies in den Parallelleitungsbedingungen spezifiziert; Tochterbrücken sollten mit den entsprechenden spezifizierten Brücken über nur ein Netzwerk kommunizieren. Nachdem das Verbundschema ausgeführt ist, wird jedoch die Kommunikation über die verschiedenen Parallelnetzwerke geschehen. Daher muß die Portkennungsliste 920 für solche Einträge aktualisiert werden, um die Parallelnetzwerke für jede Weiterleitungsgruppe wiederzugeben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sollten die normale Brückennachricht oder die Datenblock-Übertragungsverfahren ebenso wie die Lernverfahren modifiziert werden. Im Flußdiagramm 200 von Fig. 2 ist die Einstellung auf Nachrichten- oder Datenblockübertragung in Schritt 260 gezeigt. Fig. 10 enthält ein ausführliches Flußdiagramm 1000 zur Ausführung der Datenblockübertragungs-Justierung.
In der in Fig. 10 gezeigten besonderen Realisierung umfaßt der Weiterleitungs die erste Ermittlung, ob eine Nachricht von irgendeinem Netzwerk eine Zieladresse für eine Gruppe von Endknoten oder eine unbekannte Adresse hat (Schritt 1010). In letzterem Fall wird die von einer Tochterbrücke einer Weiterleitungsgruppe empfangene Nachricht zu allen anderen Netzwerken dieser Weiterleitungsgruppe geschickt (Schritt 1020).
Wenn eine Nachricht nicht an eine Gruppe adressiert war und eine bekannte Zieladresse hatte, ist die nächste Entscheidung, ob die Nachricht in einem Parallelnetzwerk empfangen wurde (Schritt 1030).
In diesem Fall sollte die Portnummer mit der jeweiligen Zielkennung in der Weiterleitungsdatenbank 380 geprüft werden, um zu erkennen, ob sie in einem Nicht-Parallelnetzwerk von der selben Weiterleitungsgruppe wie das Parallelnetzwerk war, in welchem die Nachricht empfangen wurde (Schritt 1040). Wenn nicht, dann würde die Nachricht abgelegt werden (Schritt 1080). Andernfalls wird die Kennung in der Weiterleitungsdatenbank 380 geprüft, um zu erkennen, ob es auch ein Nicht-Parallelnetzwerk war (Schritt 1050). Wenn der Port entsprechend der bekannten Zielkennung in der Weiterleitungsdatenbank 380 einem Nicht- Parallelnetzwerk entspricht und die Nachricht in einem Nicht-Parallelnetzwerk empfangen wurde, dann wird die Nachricht zu dem Port entsprechend der Zielkennung der Weiterleitungsdatenbank 380 geschickt (Schritt 1070). Wenn der Port entsprechend der Zielkennung in der Weiterleitungsdatenbank 380 ein Parallelnetzwerk ist, dann wird dieses Netzwerk überprüft, um zu sehen, ob es in der selben Weiterleitungsgruppe wie der Port ist, auf dem die Nachricht empfangen wurde (Schritt 1060). Wenn ja, so wird die Nachricht durch dieses Parallelnetzwerk geschickt (Schritt 1070). Wenn nicht, wird die Nachricht abgelegt (Schritt 1080).
Die Brückenweiterleitung ist nach der Ausführung des Verbundschemas nicht dasselbe wie vor Ausführung des Verbundschemas. Wenn z. B. eine Nachricht von einem Nicht- Parallelnetzwerk in einer besonderen Weiterleitungsgruppe empfangen wird und die Zieladresse dieser Nachricht unbekannt ist, so wird diese Nachricht an alle Netzwerke der betreffenden Weiterleitungsgruppe geschickt, aber nicht an alle Netzwerke der Tochterbrücke. Dies ist normalerweise kein Problem, weil die Nachricht mit der unbekannten Zielkennung über das Parallelnetzwerk zur Spezifizierten Brücke gesendet werden wird. Die spezifizierte Brücke wird, auch wenn sie voll der Zieladresse nichts weiß, die Nachricht über die anderen Parallelnetzwerke zurücksenden und schließlich an alle Nicht-Parallelnetzwerke, die nicht in der Weiterleitungsgruppe des Nicht-Parallelnetzwerks sind, das ursprünglich die Nachricht der Tochterbrücke überbringt.
Der letzte Schritt des Flußdiagramms 200 in Fig. 2 ist das Einstellen des Brückenlernens für die Paralleltochterbrücken (Schritt 270). Fig. 11 enthält ein ausführliches Flußdiagramm 1100 zur Erklärung einer Methode der Einstellung des Brückenlernens gemäß dieser Erfindung.
Entsprechend bestimmter erfindungsgemäßer Verfahren überwacht die Tochterbrükke von der entsprechenden Brücke geschickte Nachrichten. Die Tochterbrücke aktualisiert dann die Tabelle, um die Endknoten mit den Parallelnetzwerken abzustimmen, wenn die Adressen der Endknoten vorher unbekannt waren.
Wie in Fig. 11 gezeigt, schließt die Aktualisierung anfangs ebenso die Ermittlung mit ein, ob die Nachricht in einem Nicht-Parallelnetzwerk empfangen wurde (Schritt 1110). Wenn nicht, also die Nachricht in einem Parallelnetzwerk empfangen wurde, wird die Senderkennung geprüft, um zu sehen, ob sie in der Weiterleitungsdatenbank 380 enthalten ist (Schritt 1120). Wenn die Senderkennung unbekannt ist, dann wird die Weiterleitungsdatenbank 380 mit der Lage der Senderkennung aktualisiert (Schritt 1150). Sonst sollte kein Aktualisieren geschehen, weil der Sender schon von einem Nicht-Parallelnetzwerk gelernt haben kann.
Wenn die Nachricht in einem Nicht-Parallelnetzwerk empfangen wurde, wird die Senderidentifizierung mit der Information in der Weiterleitungsdatenbank 380 verglichen, um zu sehen, ob die Information von der in der Datenbank 380 verschieden ist, oder ob die Senderidentifizierung unbekannt ist (Schritt 1140). Wenn beide Bedingungen zutreffen, dann wird die Weiterleitungsdatenbank 380 mit der Lage der Senderidentifizierung aktualisiert (Schritt 1150).
Vor dieser Erfindung konnte eine Tochterbrücke eine Weiterleitungsdatenbank mit Informationen über die Lage von sowohl unbekannten als auch bekannten Endknoten aktualisieren, sogar wenn diese Information durch beobachtende Nachrichten ermittelt wurde, die von der spezifizierten Brücke empfangen wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Paralleltochterbrücke die Weiterleitungsdatenbank 380 mit neuer Information über vorher bekannte oder vorher unbekannte Endknoten nur dann aktualisieren, wenn diese Information durch beobachtende Nachrichten ermittelt wurde, die in Nicht-Parallelnetzwerken empfangen wurden. Die einzige Information, die von Parallelnetzwerken ermittelt werden kann, betrifft vorher unbekannte Endknoten.
Es ist für die Fachleute auf diesem Gebiet klar, daß Änderungen und Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne vom Umfang der in den Patentansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verfähren zur Kommunikationsverbesserung zwischen Endknoten (111, 112, 121, 122, ...) in einem Netzwerkverbund (110, 120 bis 180, 186, 190, 196), zusammengeschaltet über Brücken (115, 125, 135, 145, 155) des Typs, welcher aufweist:

eine Vielzahl von Ports (310, 320, 330), voll denen jeder eine Schnittstelle zwischen einer bestimmten und einer anderen Brücke dieses mit der Brücke verbundenen Netzwerks aufweist;

einen Programmspeicher (360) mit Programmen für die Brücke, die für die Weiterleitung von Nachrichten (800) in zeitlicher Reihenfolge zwischen Endknoten benutzt wird, die mit anderen Netzwerken verbunden sind;

eine Datenbank (380), die eine Vielzahl von Endknoten enthält, wobei die Ports mit Netzwerken verbunden sind, die jedem dieser bekannten Endknoten entsprechen;

Prozessoreinrichtungen (340), verbunden mit der Vielzahl von Ports, der Datenbank und dem Programmspeicher; wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Auswahl (210, 220, 230) einer der mit allen Netzwerken verbundenen Brücke als spezifizierte Brücke für dieses Netzwerk zum Weiterleiten von Nachrichten zu und von diesem Netzwerk, wobei die übrigen mit diesem Netzwerk verbundenen und nicht als spezifizierte Brücke ausgewählten Brücken als Tochterbrücken betrachtet werden; und weiterhin gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Feststellen (240) durch jede der Tochterbrücken, ob eine Parallelleitungsbedingung in diesen mit dieser Tochterbrücke (700) verbundenen Netzwerken besteht, wobei diese Parallelleitungsbedingung entsteht, wenn eine Vielzahl von als Parallelnetzwerke (Bündelnetzwerke) bezeichnete Netzwerke sowohl mit dieser Tochterbrücke als auch mit einer entsprechenden spezifizierten Brücke verbunden sind, wobei die Tochterbrücken, die eine Parallelleitungsbedingung feststellen, als Paralleltochterbrücken bezeichnet werden, und

Ausführung eines Verbundschemas (250) durch eine ausgewählte Tochterbrücke, um die ausgewählte Tochterbrücke zu veranlassen, Nachrichten zu und von spezifizierten Brücken auf die gleiche Art zu befördern, wie eine Vielzahl von Tochterbrücken, von denen jede an ein anderes der Paralleinetzwerke entsprechend der ausgewählten Paralleltochterbrücke angeschlossen ist, und dabei die zwischen der ausgewählten Paralleltochterbrücke und der entsprechenden spezifizierten Brücke in den angeschlossenen Parallelnetzwerken beförderten Nachrichten auf eine Art verteilt, welche die zeitliche Reihenfolge dieser Nachrichten beibehält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ausführungsschritt des Verbundschemas (250) die Zwischenschritte der Ausfühurung des Verbundschemas für jede der Paralleltochterbrücken beinhaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ausführungsschritt des Verbundschemas folgende Zwischenschritte beinhaltet:

Organisation der ausgewählten Paralleltochterbrücke als eine erste Anzahl von Weiterleitungsgruppen, wobei diese erste Anzahl gleich der Anzahl von Parallelnetzwerken ist, die an die ausgewählte Paralleltochterbrücke angeschlossen ist;

Zusammenfassen der an die ausgewählte Paralleltochterbrücke angeschlossenen Netzwerke, die für diese Tochterbrücke Nicht-Parallelnetzwerke sind, zur ersten Anzahl von im wesentlichen gleich großen, nicht überlappenden Teil von Nicht-Parallelnetzwerken; und

Zuordnung jeder der Weiterleitungsgruppen zu einem anderen der angeschlossenen Parallelnetzwerke und einem anderen der nichtüberlappenden Teile der Nicht-Parallelnetzwerke, so daß jede zur entsprechenden spezifizierten Brücke von den Nicht-Parallelnetzwerken geschickte Nachricht über das eine der angeschlossenen und mit den gleichen Weiterleitungsgruppen verbundenen Parallelnetzwerke geschickt wird, die mit dem Nicht-Parallelnetzwerk verbunden sind, von dem die Nachricht empfangen worden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

wobei jede der Nachrichten (800) Zieladreßteile zur Identifikation des für diese Nachricht bestimmten Endknotens enthält,

wobei die ausgewählte Paralleltochterbrücke eine Datenbank mit bestimmten Endknoten, als bekannte Endknoten bezeichnet, und die Parallelnetzwerke oder Nicht-Parallelnetzwerke beinhaltet, die mit jedem der bekannten Endknoten verbunden sind, und

wobei das Verfhren die folgenden Zwischenschritte beinhaltet, die durch die ausgewählte Paralleltochterbrücke ausgeführt werden:

Weiterleitung der Nachrichten mit Zieladreßteilen zur Identifikation der bekannten Endknoten, als bekannte Zieladreßnachrichten bezeichnet, zu den mit den entsprechenden bekannten Endknoten verbundenen Netzwerken, und

Weiterleitung der Nachrichten, die Zieladreßteile enthalten, welche die bekannten Endknoten nicht identifizieren, als unbekannte Zieladreßnachrichten bezeichnet, an alle Netzwerke in den Weiterleitungsgruppen, die mit den Netzwerken verbunden sind, in welchen die unbekannten Zieladreßnachrichten empfangen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei für jede der bekannten Zieladreßnachrichten (800) ein Eingangsnetzwerk für diese Nachricht dasjenige der Netzwerke ist, von welchem die ausgewählte Paralleltochterbrücke diese Nachricht erhält, und ein Ausgangsnetzwerk für diese Nachricht dasjenige der Netzwerke ist, das über die Datenbank mit dem Endknoten verbunden ist, das durch den Zieladreßteil dieser Nachricht identifiziert wird, und

wobei der Schritt der Weiterleitung der bekannten Zieladreßnachrichten folgende Zwischenschritte beinhaltet:

Weiterleitung jeder der bekannten Zieladreßnachrichten zu den Ausgangsnetzwerken für diese bekannten Zieladreßnachrichten, für welche die Eingangsnetzwerke Parallelnetzwerke sind, die mit den Weiterleitungsgruppen verbunden sind, welche auch mit den Ausgangsnetzwerken für diese Nachrichten verbunden sind; und

Ablegen aller bekannten Zieladreßnachrichten, für welche das Eingangsnetzwerk, das nicht mit der selben Weiterleitungsgruppe verbunden ist, auch mit dem Ausgangsnetzwerk für diese Nachricht verbunden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt der Weiterleitung der bekannten Zieiadreßnachrichten folgende Zwischenschritte beinhaltet:

Weiterleitung jeder der bekannten Zieladreßnachrichten zu den Ausgangsnetzwerken für die bekannten Zieladreßnachrichten, welche entweder dafür bekannt sind, in Nicht- Parallelnetzwerken zu sein, oder in Parallelnetzwerken sind, die mit den Weiterleitungsgruppen und mit den Eingangsnetzwerken für die bekannten Zieladreßnachrichten verbunden sind; und

Ablegen der bekannten Zieladreßnachrichten, die in Nicht-Parallelnetzwerken mit Zieladreßteilen empfangen wurden, von denen bekannt ist, daß sie nicht in Nicht- Parallelnetzwerken sind, oder die in Parallelnetzwerken sind, die mit anderen Weiterleitungsgruppen der Ausgangsnetzwerke für diese Nachrichten verbunden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 3,

wobei die entsprechende spezifizierte Brücke eine Tabelle mit den ersten Endknoten enthält, die einem Parallelnetzwerk entsprechen, das an die ausgewählte Paralleltochterbrücke (700) angeschlossen ist,

wobei jeder der ersten Endknoten, der an eines der Nicht-Parallelnetzwerke in einem Teil angeschlossen ist, mit einer Weiterleitungsgruppe verknüpft wird, welche wiederum mit diesem Teil verknüpft wird, und die übrigen der ersten Endknoten jeweils mit einer eindeutigen Weiterleitungsgruppe verknüpft werden;

wobei der Verknüpfungsschritt den Zwischenschritt beinhaltet von

anfänglicher Übereinstimmung aller ersten Endknoten mit einem Parallelnetzwerk; und

wobei das Verfahren auch die Schritte beinhaltet:

Anzeigen der durch die entsprechende spezifizierte Brücke geschickten Nachrichten, und

Aktualisieren der Tabelle durch die entsprechende spezifizierte Brücke gemäß der angezeigten Nachrichten, um jedem ersten Endknoten mit dem Parallelnetzwerk, das mit der selben Weiterleitungsgruppe verknüpft ist, die wiederum mit diesem ersten Endknoten verknüpft ist, zu entsprechen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Spezifizierungsschritt einer spezifizierten Brücke für jedes Netzwerk die folgenden Zwischenschritte beinhaltet:

Auswahl einer Brücke zur Hauptbrücke gemäß der Konfigurationsnachrichten, die über diese Brücken gesendet wurden,

Festlegung eines Pfadwertes für jede Brücke gemäß der Zahl der Netzwerke zwischen jeder Brücke und der Hauptbrücke; und

Auswahl einer mit jedem Netzwerk mit geringstem Pfädwert verbundenen Brücke zur spezifizierten Brücke für dieses Netzwerk.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Brücke mit den Netzwerken über einen Port mit einem eindeutigen Identifizierungscode verbunden ist;

wobei der Schritt zur Auswahl der spezfizierten Brücken den Zwischenschritt beinhaltet:

Austausch der Konfigurationsnachrichten zwischen den Brücken während einer Folge von sich wiederholenden Konfigurationsperioden, wobei alle Konfigurationsnachrichten einen Portidentifikationsteil beinhalten, der den Identifikationscode für den Port spezifiziert, von dem die entsprechende Nachricht übertragen wurde, und

wobei der Schritt des Feststellens einer existierenden Parallelleitungsbedingung den Zwischenschritt beinhaltet:

Vergleich der Konfigurationsnachrichten, die von jeder Tochterbrücke empfangen wurde, um das Auftreten von mehrfachen Konfigurationsnachrichten zu finden, die in verschiedenen Netzwerken während derselben Konfigurationsperioden empfangen wurden, die sich nur in den Portidentifikationsteilen unterscheiden, wobei dieses Auftreten das Vorhandensein von Parallelleitungsbedingungen anzeigt.

10. Brücke(115, 125, 135, 145, 155)in einem Zusammenschluß von Netzwerken(110, 120 bis 180, 186, 190, 196), die aufweist:

eine Vielzahl von Ports (310, 320, 330), von denen jeder mit einer Schnittstelle zwischen der Brücke und einem anderen mit der Brücke verbundenen Netzwerk versehen ist,

einen Programmspeicher (360) mit Programmen für die Brücke, die für das Befördern von Nachrichten in zeitlicher Reihenfolge zwischen Endknoten (111, 112, 121, 122, ...), die mit anderen Netzwerken verbunden sind, benutzt wird,

eine Datenbank (380) mit einer Vielzahl von Endknoten, mit an Netzwerke angeschlossenen Ports entsprechend jedem bekannten Endknoten;

Prozessoreinrichtungen (340), die mit einer Vielzahl von Ports, der Datenbank (380) und dem Programmspeicher verbunden sind, mit:

Einrichtungen zum Weiterleiten von Nachrichten an die Endknoten, die durch die Nachrichten durch Zugriff auf die Datenbank (380) identifiziert wurden, um die Ports zu lokalisieren, die an die Netzwerke angeschlossen sind, entsprechend den bekannten Endknoten; und

Einrichtungen (220, 230) zum Auswählen dieser oder einer der anderen Brücken, die mit jedem der Netzwerke verbunden sind, als spezfizierte Brücke für dieses Netzwerk, um Nachrichten zu und von diesem Netzwerk zu befördern, wobei die übrigen mit diesem Netzwerk verbundenen und nicht als spezifzierte Brücke ausgewählten Brücken als Tochterbrücken betrachtet werden; außerdem gekennzeichnet durch

Einrichtungen zum Feststellen (240), ob die Brücke eine Tochterbrücke ist, ob eine Parallelleitungsbedingung in den mit der Brücke verbundenen Netzwerken existiert, wobei die Parallelleitungsbedingung entsteht, wenn eine Vielzahl von Netzwerken, als Parallelnetzwerke bezeichnet, mit der Brücke wie mit einer entsprechenden anderen Brücke verbunden ist, die eine spezifizierte Brücke ist, und

Einrichtungen zur Ausführung eines Verbundschemas (250), wenn eine Parallelleitungsbedingung festgestellt wurde, das Verbundschema die Brücke veranlaßt, Nachrichten zu und von der spezifizierten Brücke auf dieselbe Art zu befördern, wie es eine Vielzahl von Brükken täte, von denen jede an ein anderes mit der Brücke verbundenes Parallelnetzwerk angeschlossen ist, wodurch die zwischen dieser Brücke und der spezifizierten Brücke verschickten Nachrichten auf die angeschlossenen Parallelnetzwerke in einer Art verteilt werden, welche die zeitliche Reihenfolge der Nachrichten beibehält.