DE69216915T2

DE69216915T2 - Router, der durch entfernte Adressauflösung Daten wie über eine Brücke weiterleiten kann

Info

Publication number: DE69216915T2
Application number: DE69216915T
Authority: DE
Inventors: Radia J Perlman
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-06-08
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2012-06-09
Also published as: JPH05207022A; US5420862A; DE69216915D1; EP0518596B1; EP0518596A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf das Versenden von Nachrichten von einer ersten Verbindung zu einer weiteren Verbindung, genauer bezieht sie sich auf die Reduzierung der für das Versenden von Datenpaketen benötigten Zeit.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Kommunikationssysteme zwischen Computern besitzen zur Zeit die Fähigkeit, zehntausende von Computern zu verbinden. Typischerweise erzeugt dabei ein Computer eine an einen weiteren Computer gerichtete Nachricht und sendet die Nachricht als eine Folge von Datenpaketen an das Kommunikationssystem. Aufgrund der großen Anzahl der an das System angeschlossenen Computer und der großen Anzahl der zwischen den Computern übertragenen Datenpaketen ist der Durchsatz der vom System übertragenen Pakete ein wichtiges Merkmal.
Kommunikationssysteme sind oft in eine Anzahl von Verbindungen unterteilt. Typischerweise kann eine Verbindung ein lokales Netz sein, wobei jedes lokale Netz imstande ist, einige hundert Computer zu unterstützen. Ein lokales Netz wird im folgenden als ein LAN bezeichnet. Die LANs sind durch eine Anzahl verschiedener Standardeinrichtungen miteinander verbunden, die die Pakete weiterleiten. Mit der zunehmenden Größe moderner Kommunikationssysteme wird die für das Versenden eines Datenpakets zwischen LANs benötigte Zeit ein wichtiger Parameter beim Systementwurf.
Andere Verbindungstypen in einem Kommunikationssystem können beispielsweise ein durch das Verknüpfen weiterer Verbindungen wie z. B. LANs gebildetes Weitverkehrsnetz, eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Computern etc. sein. Einen hohen Durchsatz des Paketverkehrs im System aufrechtzuerhalten, ist auch ein wichtiges Problem bei allen Zwischenverbindungskopplungen. Ferner können alle Verbindungstypen über Standardeinrichtungen miteinander gekoppelt sein.
Vor der Beschreibung von Standardeinrichtungen zur Kopplung der Verbindungen sollen Datenpakete und die von verschiedenen Schichten des Nachrichtenprotokolls hinzugefügten Anfangsblöcke von Datenpaketen beschrieben werden. Ein Datenpaket wird typischerweise in einer höheren Schicht des Nachrichtenprotokolls gebildet und schließlich hinunter an die Transportschicht übergeben, die das Paket an die Vermittlungsschicht weiterleitet. Die Vermittlungsschicht fügt dem Datenpaket einen Anfangsblock hinzu, den Vermittlungsschicht-Anfangsblock, und leitet das Paket an die Datenübermittlungsschicht weiter. Die Datenübermittlungsschicht fügt dann dem Datenpaket einen Anfangsblock, den Datenübermittlungsschicht-Anfangsblock, hinzu. Das Datenpaket wird dann von der Bitübertragungsschicht an das Kommunikationssystem gesendet.
Ist ein Paket erst einmal an das Kommunikationssystem gesendet worden, dann wird es von Verbindung zu Verbindung weitergeleitet, bis es seine Ziel-Endstation erreicht.
Ein erster Einrichtungstyp zur Kopplung von Verbindungen des Kommunikationssystems ist eine Brücke. Eine Brücke arbeitet in der Datenübermittlungsschicht des Nachrichtenprotokolls, die die Schicht unmittelbar über der Bitübertragungsschicht ist. Eine Brücke empfängt Datenpakete von einer Verbindung, üblicherweise ein LAN, und untersucht dann den Datenübermittlungs-Anfangsblock. Die Brücke entscheidet nun, was mit dem Datenpaket geschieht, wobei die Entscheidung auf den im Datenübermittlungs-Anfangsblock gefundenen Inhalten beruht.
Ein zweiter Einrichtungstyp zur Kopplung von LANs ist ein Router. Ein Router arbeitet in der Vermittlungsschicht, eine Schicht über der Datenübermittlungsschicht. Ein Router führt eine Untersuchung sowohl des Datenübermittlungs-Anfangsblocks als auch des Vermittlungsschicht-Anfangsblocks durch und trifft Entscheidungen auf der Grundlage der Inhalte beider Anfangsblöcke.
Bei einigen Konzeptionen kann eine Brücke bei der Weiterleitung eines Datenpakets von einer ersten Verbindung zu einer zweiten ungefähr 200 mal schneller sein als ein Router.
Wenn auch ein Router bei der Weiterleitung von Paketen von einer Verbindung, wie z. B. einem LAN, zu einer weiteren Verbindung langsamer ist, ist es an bestimmten Stellen zwischen mehreren Verbindungen nötig, eher Router als Brücken zu verwenden. Der Router führt Funktionen aus, die über diejenigen einer Brücke hinausgehen, wie z. B.: Versenden auf besseren Wegen als eine Brücke; Erhöhen eines "Sprungzählfeldes" eines weitergeleiteten Pakets zum Aufzeigen der Anzahl der Durchgänge des Pakets durch einen Router, um einen endlosen Umlauf des Pakets zu verhindern; Vermeidung der Weiterleitung eines bestimmten Management-Datenverkehrs, wie z. B. "Hallo"- Nachrichten, von einer Verbindung zur anderen; Führen von "Vermittlungsschicht-Adressen" von Stationen auf den Verbindungen, die er koppelt; Fragmentieren und Wiederzusammenfügen von Paketen aufgrund von unterschiedlichen Protokollen, die von verschiedenen Verbindungen benutzt werden, wobei explizite Quittungsprotokolle mit Endstationen durchgeführt werden, die an Verbindungen angeschlossen sind, die mit dem Router verbunden sind; Teilnahme an Leitwegalgorithmen und weiteren Funktionen.
Eine Schwierigkeit beim Betrieb von Kommunikationsnetzen mit einer großen Anzahl von Computern liegt jedoch darin, daß die von einem Router zum Weiterleiten von Nachrichten benötigte Zeit einen geringeren Durchsatz bewirken kann.
Die europäische Offenlegungsschrift EP-A-0-357-136 lehrt eine Vorrichtung zum Versenden von Datenblöcken mit einer Zieladresse von einem ersten Bus zu einen zweiten Bus, die einen Adressen-Anfangsblock erfaßt. Die Vorrichtung ist imstande, die Zieladresse in einen "Teilnetz-Adressen"-Teil und einen "Host-Adressen"-Teil zu zerlegen, wobei die Versendevorrichtung den "Teilnetz-Adressen"-Teil dazu verwendet, das Datenfeld an das richtige Teilnetz zu versenden und gleichzeitig den Host-Adressenteil mit dem Teilnetz-Adressenteil zu vertauschen, damit die Zieladresse richtig von der Zielstation gelesen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung beruht auf einer Vorrichtung zum Versenden von Paketen, wie sie umfassend im Anspruch 1 dargestellt ist, und löst das Problem eines Routers, zu viel Zeit zum Versenden von Paketen zu benötigen, sowie das Problem einer Brücke, den Adressenanforderungsprotokoll-Datenverkehr (ARP-Datenverkehr) durch die Weiterleitung von ARP- Nachrichten zu erhöhen.
Ein Kommunikationssystem besitzt eine erste Nachrichtenverbindung und eine zweite Nachrichtenverbindung, wenigstens eine Endstation, die auf jeder der Nachrichtenverbindungen kommunizieren kann, eine Vorrichtung zum Versenden eines Pakets von der ersten Verbindung zur zweiten Verbindung, wobei die Vorrichtung fähig ist, einen Vermittlungsschicht-Anfangsblock, der eine Zieladresse besitzt, in einem Datenpaket zu erfassen. Der Vorrichtung ist eine Vorrichtungs-Maske mit einer Versendemasken- Länge zugeordnet, um die Zieladresse in einen Teilnetz- Adressenteil und einen Host-Adressenteil zu unterteilen. Ebenso ist einer Endstation eine Endstation-Maske mit einer Endstationmasken-Länge zugeordnet, um die Zieladresse in einen Teilnetz-Adressenteil und einen Host-Adressenteil zu unterteilen. Zudem ist der Versendemasken-Länge eine größere Länge zugewiesen als der Endstationmasken- Länge, um der Endstation unter Verwendung der Endstation- Maske zu ermöglichen, sämtliche Endstationen auf der ersten Verbindung und auf der zweiten Verbindung als auf einer einzigen Verbindung befindlich zu identifizieren, sowie der Vorrichtung zu ermöglichen, unter Verwendung der Versendemaske zu unterscheiden, ob eine von der Vermittlungschichtadresse adressierte Endstation auf der ersten Verbindung oder auf der zweiten Verbindung liegt.
Ferner gibt es eine erste Einrichtung für eine ausgewählte Endstation, die dazu dient, eine lokale Anforderungsnachricht für ein Adressenanforderungsprotokoll (im folgenden ARP-Anforderungsnachricht genannt), die eine Datenübermittlungsadresse einer empfangenden Endstation anfordert, an die erste Nachrichtenverbindung zu senden. Ferner ist eine zweite Einrichtung für die Vorrichtung vorhanden, die dazu dient, als Antwort auf die lokale ARP-Anforderungsnachricht eine entfernte ARP-Anforderungsnachricht zu erzeugen und die entfernte ARP-Anforderungsnachricht zu einer zweiten Versendevorrichtung zu senden, die mit der zweiten Verbindung, an die die empfangende Endstation angeschlossen ist, verbunden ist. Außerdem ist eine dritte Einrichtung für die Vorrichtung vorhanden, die dazu dient, eine entfernte ARP-Antwortnachricht, die die Datenübermittlungsadresse der empfangenden Endstation enthält, von der zweiten Versendevorrichtung zu empfangen. Ferner ist eine vierte Einrichtung für die Vorrichtung vorhanden, die dazu dient, als Antwort auf die entfernte ARP-Anforderungsnachricht eine lokale ARP-Antwortnachricht zu erzeugen und die lokale ARP- Antwortnachricht an die ausgewählte Endstation zu senden.
Die Versendevorrichtung leitet ein Datenpaket als eine Brücke weiter, in dem Fall, in dem eine Datenübermittlungsadresse in einem Nachrichtenpaket keine Datenübermittlungsadresse der Vorrichtung ist.
Die Versendevorrichtung leitet ein Datenpaket als ein Router weiter, in dem Fall, in dem eine Datenübermittlungsadresse im Nachrichtenpaket eine Datenübermittlungsadresse der Vorrichtung ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein genaueres Verständnis der Erfindung soll die folgende Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen vermitteln, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, in welchen:
Fig. 1 eine logische Darstellung zweier LANs ist, die durch einen Router gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gekoppelt sind,
Fig. 1A ein Flußdiagramm einer Brox gemäß der Erfindung ist,
Fig. 2 eine Darstellung der Felder eines Datenpakets gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 3A eine Darstellung der Felder eines Adressenfeldes ist,
Fig. 3B eine Darstellung der Felder einer Maske für ein Adressenfeld ist,
Fig. 3C eine Darstellung der Felder einer Maske für ein Adressenfeld ist,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems mit mehreren Verbindungen gemäß der Erfindung ist,
Fig. 5 eine Darstellung der Felder einer Adresse gemäß der Erfindung ist,
Fig. 6A eine Darstellung der Felder einer Adresse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 6B eine Darstellung der Felder einer Maske für eine Brücke-Router-Box (Brox) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 7A eine Darstellung der Felder einer Adresse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 7B eine Darstellung der Felder einer Endstation- Maske gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß der Erfindung ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

ERSTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM

In diesem Dokument soll die Großschreibung benutzt werden, um die Namen der Felder eines Pakets hervorzuheben und die Lesbarkeit des Dokuments zu erhöhen.
In Fig. 1 ist eine Kopplungsvorrichtung für Nachrichtenverbindungen 100, eine "Brox", gemäß der Erfindung gezeigt. Die Bezeichnung "Brox" wird hier neu geprägt und ist als eine Box zur Kopplung von Nachrichtenverbindungen gemäß der Erfindung definiert. Eine Brox leitet unter bestimmten Bedingungen als ein Router weiter, unter anderen Bedingungen jedoch als eine Brücke. Das Wort "Brox" ist ein Akronym (gebildet aus den großgeschriebenen Buchstaben in Brücke-Router-bOX) für eine Box, die sich als eine Brücke oder als ein Router verhält. Ferner kann eine Brox Verhaltensweisen zeigen, die weder denen einer Standard- Brücke noch denen eines Standard-Routers entsprechen.
Für eine Mehrfachsprung-Datenpaketübertragung kann die Funktionsweise der Erfindung einfach anhand eines Netzes beschrieben werden, das, wie folgt, ein Protokoll vom Typ eines Übertragungssteuerprotokolls-Internetprotokolls (TCP-IP) verwendet. TCP-IP ist eine wohlbekannte Protokollfamilie, die in den Vereinigten Staaten entwickelt worden ist. Die vorliegende Erfindung arbeitet besonders gut mit dem TCP-IP-Protokoll zusammen, arbeitet aber auch mit ähnlichen Protokollen zusammen.
Zunächst soll jedoch kurz ein TCP-IP-Protokolltyp beschrieben werden. Bei einem Protokoll des TCP-IP-Typs wird eine Zieladresse im Vermittlungsschicht-Anfangsblock eines Pakets unter Anwendung einer Maske in eine Teilnetz-Adresse und eine Host-Adresse aufgelöst. Eine Maske ist einer Verbindung zugeordnet. Eine Station ist mit einer Vermittlungsschichtadresse und einer Maske für die jeweilige Verbindung, an die die Station angeschlossen ist, versehen. Die Maske besitzt ebenso viele Bit-Einheiten wie die Adresse im Paket.
Die Maske besitzt einige Bits, die auf "1" gesetzt sind, und einige Bits, die auf "0" gesetzt sind. Die Bits der Maske, die gleich "1" sind, gehören zu den Bits der Adresse, die die Verbindung identifizieren. Die Bits der Maske, die gleich "0" sind, gehören zu den Bits der Adresse, die den Host oder die Endstation auf dieser Verbindung identifizieren.
Zum Beispiel: In dem Fall, in dem Vermittlungsschichtadresse 32 Bits (bzw. 4 Bytes) besitzt, besitzt die Maske ebenfalls 32 Bits; im weiteren Fall, in dem die Maske 16 Bits besitzt, die auf 1 gesetzt sind, und 16 Bits, die auf 0 gesetzt sind, deutet die Station die Bits in der Adresse, die zu den Bits mit dem Wert 1 gehören, als Identifikation der Verbindung. Die Bits in der Adresse, die zu den Nullen in der Maske gehören, identifizieren den Host oder die Endstation auf dieser Verbindung.
Wenn in einem weiteren Beispiel die ersten beiden Bytes der Maske 8 Bits besitzen, die allesamt gleich 1 sind, und die nächsten beiden Bytes der Maske nur Bits gleich 0 besitzen, dann ist die Adresse der Verbindung in den zwei Bytes der Adresse enthalten, die zu den Bits der Maske gehören, die gleich 1 sind. Ferner ist die Host- oder Stationsadresse auf dieser Verbindung in den Bits der Adresse enthalten, die zu den Bits der Maske gehören, die gleich 0 sind.
Im folgenden wird die im Bereich der Computerkommunikation verwendete Terminologie beschrieben. Die Begriffe "Verbindung" und "Teilnetz" sind im wesentlichen Synonyme. Außerdem sind die Begriffe "Host" und "Endstation" im wesentlichen Synonyme. Die Begriffe "Verbindung" und "Endstation" werden häufig bei der Beschreibung von Computerkommunikationssystemen des OSI- Norm-Typs verwendet. Die Begriffe "Teilnetz" und "Host" werden häufig bei der Beschreibung von Computerkommunikationssystemen des TCP-IP-Typs verwendet. Eine Verbindung oder ein Teilnetz können ein lokales Netz oder ein anderer Systemtyp zur Computerkommunikation sein. Ein Host oder eine Endstation ist der an die Verbindung oder an das Teilnetz angeschlossene Rechner.
Ein weiteres Standardmerkmal eines Protokolls des TCP-IP- Typs ist, daß dann, wenn eine Quell-Station eine Übertragung an eine vorgesehene Empfangsstation einleitet, die Quell-Station nur die Vermittlungsschichtadresse der vorgesehenen Empfangsstation "kennt". Um die Datenübermittlungsschicht-Adresse der vorgesehenen Empfangsstation zu "erlernen", sendet die Quell-Station eine Adressenanforderungsprotokoll-(ARP)-Nachricht. Eine Brücke leitet die ARP-Nachricht weiter, während ein Router die ARP-Nachricht ignoriert. In dem Fall, in dem die vorgesehene Empfangsstation die ARP-Nachricht empfängt, entweder weil sie auf derselben Verbindung wie die Station liegt, oder weil die ARP-Anforderung über die Brücke zu der Verbindung, auf der die vorgesehene Empfangsstation liegt, geleitet worden ist, sendet die vorgesehene Empfangsstation eine ARP-Antwort, die die Datenübermittlungsschicht- Adresse der vorgesehenen Empfangsstation enthält, an die Quell-Station. Auf den Empfang der ARP-Antwort hin, sendet die Quell-Station Datenpakete an die vorgesehene Empfangsstation, indem sie die mittels der ARP-Antwort erlernte Datenübermittlungsschicht-Adresse in den Datenübermittlungs-Anfangsblock des Datenpakets einsetzt.
Als weitere Standardtechnik bei einem Protokoll des TCP- IP-Typs vergleicht eine Quell-Station zuerst die Vermittlungsschichtadresse der vorgesehenen Empfangsstation mit ihrer eigenen Vermittlungsschichtadresse. Da jede Station auf der Nachrichtenverbindung der Quell-Station die gleiche Teilnetz-Adresse besitzt, vergleicht die Quell- Station somit die Teilnetz-Adresse der vorgesehenen Empfangsstation mit ihrer eigenen Teilnetz-Adresse.
In dem Fall, in dem die zwei Teilnetz-Adressen gleich sind, sendet die Quell-Station eine ARP-Nachricht.
In dem Fall, in dem die zwei Teilnetz-Adressen verschieden sind, sendet die Quell-Station ein Datenpaket an einen Router, der an die Nachrichtenverbindung der Quell- Station angeschlossen ist. Der Router unterhält ein Versendetabelle und "kennt" somit die Nachrichtenverbindung, die die vorgesehene Empfangsstation enthält. Der Router leitet das Datenpaket zur richtigen Verbindung weiter, wo ein weiterer Router die Datenübermittlungsschicht-Adresse der vorgesehenen Empfangsstation in den Datenübermittlungsschicht-Anfangsblock des Datenpakets einsetzt und das Datenpaket auf der richtigen Verbindung zum Empfang durch die vorgesehene Empfangsstation weiterleitet. Die Quell-Station erfährt die Datenübermittlungsadresse der Empfangsstation nicht.
In der folgenden einfachen Beschreibung der Erfindung sind sowohl der Router als auch die Brücke durch eine "Brox" der Erfindung ersetzt. Ferner sind bei der Erfindung die Vermittlungsschichtadressen der Endstationen auf den verschiedenen Verbindungen bedächtig ausgewählt, so daß alle Endstationen auf allen durch die Erfindung gekoppelten Verbindungen in ihrer Vermittlungsschichtadresse besitzen: erstens, eine Bitfolge, die für alle Endstationen identisch ist, die an beliebige durch die Broxen gekoppelte Verbindungen angeschlossen sind; zweitens, eine Bitfolge, die für Stationen auf einer einzelnen Verbindung identisch ist, für Stationen auf verschiedenen Verbindungen jedoch unterschiedlich ist; und drittens, eine Bitfolge, die unter den Stationen auf einer beliebigen Verbindung einmalig ist.
Die Versendevorrichtung der Erfindung ist die Brox. Einer Brox ist eine Maske zugeordnet, die sowohl die identische Bitfolge als auch die einmalige Bitfolge offenlegt. Dagegen besitzen die Endstationen eine kürzere Maske, die nur die identische Bitfolge offenlegt.
Sämtliche durch die Erfindung verbundenen Endstationen besitzen die gleiche identische Bitfolge. Wenn demgemäß eine Quell-Station die Vermittlungsschichtadresse einer vorgesehenen Empfangsstation mit ihrer eigenen Vermittlungsschichtadresse vergleicht, um zu entscheiden, ob sie eine lokale ARP-Nachricht senden darf, dann erhält eine vorgesehene Endstation, die über die Erfindung angeschlossen ist, die Berechtigung eine lokale ARP-Nachricht zu senden, unabhängig davon, ob die vorgesehene Endstation auf der gleichen Verbindung wie die Quell-Station oder auf einer anderen Verbindung liegt.
Ferner ist es bei der Erfindung wichtig, vier (4) verschiedene Typen von ARP-Nachrichten zu unterscheiden. Diese vier verschiedenen Typen von ARP-Nachrichten sind:
1. eine lokale ARP-Anforderung. Eine lokale ARP-Anforderung wird von einer Endstation auf einer mit der Endstation verbundenen Verbindung gesendet. Eine lokale AR-Anforderung fordert eine Datenübermittlungsadresse einer vorgesehenen Zielstation an. Eine lokale ARP-Anforderung ist gleichbedeutend mit der obenbeschriebenen TCP-IP-kompatiblen Standard-ARP-Anforderung.
2. eine lokale ARP-Antwort. Eine lokale ARP-Antwort wird von einer Endstation empfangen und liefert der Endstation eine Datenübermittlungsadresse. Eine lokale ARP-Antwort ist gleichbedeutend mit der obenbeschriebenen TCP-IP- Standard-ARP-Antwort.
3. eine entfernte ARP-Antwort. Eine entfernte ARP-Antwort wird von einer Brox auf der Verbindung einer Quell- Endstation als Antwort auf den Empfang einer lokalen ARP- Anforderung durch die Brox erzeugt. Die entfernte ARP-Anforderung wird an eine entfernte Brox auf der Verbindung der vorgesehenen entfernten Zielstation gesendet.
4. eine entfernte ARP-Antwort. Eine entfernte ARP-Antwort wird von einer entfernten Brox auf der Verbindung einer vorgesehenen entfernten Zielstation als Antwort auf den Empfang einer lokalen ARP-Antwort durch die Brox erzeugt. Die entfernte ARP-Antwort wird an eine Brox auf der Verbindung der Quell-Endstation gesendet, woraufhin die Brox als Antwort auf den Empfang der entfernten ARP- Anforderung eine lokale ARP-Antwort erzeugt und zur Quell-Endstation sendet.
Durch eine umsichtige Auswahl der Adressen sämtlicher mit der Erfindung verbundenen Endstationen, durch die Verwendung von Broxen zur Weiterleitung zwischen den verschiedenen Verbindungen und durch die Verwendung von kurzen Masken für Stationen und von langen Masken für Broxen ergeben sich durch die Erfindung Vorteile. Der erste Vorteil ist, daß die Datenpakete zwischen den mit Hilfe der Erfindung verbundenen Endstationen mit Brückengeschwindigkeit versendet werden. Ein zweiter Vorteil ist, daß der lokale ARP-Datenverkehr auf einer Verbindung auf diese Verbindung beschränkt ist und nicht versendet wird, wie in dem Fall. in dem die Verbindungen durch eine herkömmliche Brücke gekoppelt sind. Ein dritter Vorteil ist, daß sämtliche durch die Erfindung gekoppelten Verbindungen von entfernten ARP-Nachrichten, die als Antwort auf eine beliebige Endstation auf einer beliebigen Verbindung erzeugt worden sind, erreicht werden können, ohne alle Verbindungen mit unnötigen lokalen ARP-Nachrichten zu fluten.
Die Versenderegeln, die eine Brox beachtet, können wie folgt zusammengefaßt werden:
1. In dem Fall, in dem die Brox die durch die Untersuchung des Datenübermittlungs-Zieladressenfeldes eines Pakets gefundene Adresse als eine von dieser Brox verwendete Adresse erkennt, empfängt die Brox das Paket und arbeitet als Router.
2. In dem Fall, daß die Brox die durch die Untersuchung des Datenübermittlungs-Anfangsblocks gefundene Zieladresse nicht als eine Adresse der Brox erkennt, leitet die Brox das Paket als Brücke weiter.
3. In dem Fall, in dem die Brox das Paket als lokale ARP-Anforderung erkennt und sich die vorgesehene Ziel- Endstation auf einer entfernten Verbindung befindet, was die Brox unter Verwendung ihrer langen Maske festgestellt hat, erzeugt die Brox eine entfernte ARP-Anforderung und sendet diese zu einer Brox auf der Verbindung der vorgesehenen Ziel-Endstation.
4. Später empfängt die Brox eine entfernte ARP-Antwort von einer Brox, die an die Verbindung der vorgesehenen Ziel-Endstation angeschlossen ist. Die Brox erzeugt dann eine lokale ARP-Antwort als Antwort auf die ursprüngliche lokale ARP-Anforderung. Die lokale ARP-Antwort enthält die Datenübermittlungsschicht-Adresse der vorgesehenen Empfangs-Endstation. Die Brox sendet dann die lokale ARP- Antwort auf der Verbindung mit der Quell-Endstation. Die lokale ARP-Antwort wird von der Quell-Endstation empfangen, wodurch die Quell-Endstation die Datenübermittlungsadresse der vorgesehenen Zielstation erlernt.
Ein bedeutender Vorteil der Erfindung ist, daß, sobald die Quell-Endstation die Datenübermittlungsadresse der vorgesehenen Ziel-Endstation erlernt hat, die Weiterleitung später gesendeter Datenpakete mit Brückengeschwindigkeit statt mit Routergeschwindigkeit stattfindet. Der Sendeverzug an jeder Brox kann, wenn die Brox als Brücke statt als Router arbeitet, bei einigen Konzeptionen 200 mal geringer sein. Demgemäß beschleunigt die Erfindung das Weiterleiten von Datenpaketen beträchtlich.
In Fig. 2 ist eine typische Feldstruktur eines Datenpakets gezeigt, die von einer Endstation der in Fig. 1 gezeigten LANs 110 und 112 verwendet wird. Das Datenpaket 120 ist mit einem Datenübermittlungs-Anfangsblock 122 und einem Vermittlungsschicht-Anfangsblock 124 gezeigt. Wenn das Datenpaket 120 erzeugt und auf einem LAN gesendet wird, fügt die Vermittlungsschicht dem Paket den Vermittlungsschicht-Anfangsblock 124 hinzu, woraufhin das Paket zur Datenübermittlungsschicht hinabgereicht wird. Die Datenübermittlungsschicht fügt dem Paket dann den Datenübermittlungs-Anfangsblock hinzu. Bei der Übertragung kann das Datenpaket 120 zusätzliche Felder besitzen, die dem Datenübermittlungs-Anfangsblock 122 vorangehen, wie z. B. Präambelfelder, wobei die genaue Struktur solcher Präambelfelder von der Norm abhängt, nach der das LAN 110 entworfen wurde. Derartige Präambelfelder sind in Fig. 2 nicht gezeigt, da sich Fig. 2 auf diejenigen Felder konzentriert, die von der Erfindung verwendet werden.
Der Datenübermittlungsschicht-Anfangsblock 122 enthält das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 und das Datenübermittlungs-Quelladressenfeld 128. Weitere Datenübermittlungs-Anfangsblockfelder 130 sind ebenfalls in Fig. 2 gezeigt, werden jedoch hier nicht weiter beschrieben, da sich die Erfindung auf das Datenübermittlungs- Zieladressenfeld 126 und das Datenübermittlungs-Quelladressenfeld 128 des Datenübermittlungs-Anfangsblocks 122 konzentriert. Das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 ist mit DL D abgekürzt. Das Datenübermittlungs-Quelladressenfeld 128 ist mit DL S abgekürzt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, besitzt der Vermittlungsschicht- Anfangsblock 124: ein Vermittlungsschicht-Zieladressenfeld 140, das NL D-Feld 140; ein Vermittlungsschicht- Quelladressenfeld 142 NL S; und weitere Felder 144. Außerdem folgen die Datenfelder 146 auf den Vermittlungsschicht-Anfangsblock 124. Das Vermittlungsschicht- Zieladressenfeld 140 ist mit NL D abgekürzt. Das Vermittlungsschicht-Quelladressenfeld 142 ist mit NL S abgekürzt.
In beispielhaften Netzkonzeptionen kann dem Vermittlungsschicht-Zieladressenfeld 140 und dem Vermittlungsschicht- Quelladressenfeld 142 jeweils eine feste Länge zugewiesen sein. Die Länge wird oft in Form von Bytes ausgedrückt. Ein Byte ist eine Datenstruktur, die üblicherweise eine Länge von 8 Bits besitzt. Beispielsweise ist in einem TCP-IP-kompatiblen Netz sowohl dem Vermittlungsschicht- Zieladressenfeld 140 als auch dem Vermittlungsschicht- Quelladressenfeld 142 jeweils eine Länge von 32 Bits bzw. 4 Bytes zugewiesen.
In Fig. 1A ist ein Flußdiagramm der Logik einer beispielhaften Brox 100 gezeigt. Bei Block 1000 kommt das Paket an der Brox an. Die Steuerung geht zum Entscheidungsblock 1010 über, wo die im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 des Pakets enthaltene Paketdatenübermittlungs-Zieladresse bestimmt wird. Dann wird das Paketdatenübermittlungs-Zieladressenfeld untersucht, um festzustellen, ob es sich um eine Router-Adresse bzw. um eine von einem Router verwendete Rundspruch-Adresse handelt. In dem Fall, daß der Entscheidungsblock 1010 mit "ja" antwortet, ist die Paketdatenübermittlungs-Zieladresse eine Router- Adresse bzw. eine Rundspruch-Adresse und die Steuerung folgt der Linie 1012 zur Router-Verarbeitung.
In dem Fall, in dem der Entscheidungsblock 1010 mit "nein" antwortet, geht die Steuerung zu Block 1014 über, wo das Paket durch eine normale Brücken-Weiterleitung weiterverarbeitet wird.
Die Router-Verarbeitung folgt der Linie 1012 zu einer Reihe von Entscheidungsblöcken, Block 1020, Block 1030, Block 1040 und Block 1050. In diesen Entscheidungsblöcken wird der Pakettyp bestimmt.
Bei Block 1020 wird das Paket untersucht, um festzustellen, ob es sich um eine lokale ARP-Anforderung handelt, wobei in dem Fall, in dem dies zutrifft, der Entscheidungsblock 1020 mit "ja" antwortet und die Steuerung zum Entscheidungsblock 1022 zur Bearbeitung als lokale ARP- Anforderung übergeht. In dem Fall, in dem der Entscheidungsblock 1020 mit "nein" antwortet, geht die Steuerung zum Entscheidungsblock 1030 über.
Beim Entscheidungsblock 1030 wird das Paket untersucht, um festzustellen, ob es sich um eine lokale ARP-Antwort handelt, wobei in dem Fall, in dem dies zutrifft, der Entscheidungsblock 1030 mit "ja" antwortet und die Steuerung zu Block 1032 zur weiteren Verarbeitung als lokale ARP-Antwort übergeht. In dem Fall, in dem der Entscheidungsblock 1030 mit "nein" antwortet, geht die Steuerung zum Entscheidungsblock 1040 über.
Beim Entscheidungsblock 1040 wird das Paket untersucht, um festzustellen, ob es sich um eine entfernte ARP-Anforderung handelt, wobei in dem Fall, in dem dies zutrifft, der Entscheidungsblock 1040 mit "ja" antwortet und die Steuerung zu Block 1042 zur Verarbeitung als entfernte ARP-Anforderung übergeht. In dem Fall, in dem der Entscheidungsblock 1040 mit "nein" antwortet, geht die Steuerung zum Entscheidungsblock 1050 über.
Beim Entscheidungsblock 1050 wird das Paket untersucht, um festzustellen, ob es sich um eine entfernte ARP-Antwort handelt, wobei in dem Fall, in dem dies zutrifft, der Entscheidungsblock 1050 mit "ja" antwortet und die Steuerung zu Block 1052 zur weiteren Verarbeitung als entfernte ARP-Antwort übergeht. In dem Fall, in dem der Entscheidungsblock 1050 mit "nein" antwortet, geht die Steuerung zum Entscheidungsblock 1060 über.
Bei Block 1060 wird das Paket gemäß einer normalen Leitweg-Verarbeitung zur richtigen Verbindung weitergeleitet.
Im folgenden wird die Verarbeitung für den Fall beschrieben, in dem die Untersuchung des Pakets bei den Entscheidungsblöcken 1020, 1030, 1040 und 1050 ein "ja" ergeben hat.
Zunächst wird die Verarbeitung für den Fall beschrieben, in dem der Entscheidungsblock 1020 mit "ja" antwortet, das Paket eine lokale ARP-Anforderung ist und die Steuerung zum Entscheidungsblock 1022 übergeht. Ein Abzweigen zum Entscheidungsblock 1022 bedeutet, daß ein Host auf einer an die Brox angeschlossenen Verbindung eine lokale ARP-Anforderung ausgegeben hat. Beim Entscheidungsblock 1022 wird das Paket untersucht, um festzustellen, ob die Vermittlungsschichtadresse des vorgesehenen Ziel-Hosts auf der quellseitigen Verbindung liegt, wobei der Entscheidungsblock 1022 in dem Fall, in dem dies zutrifft, mit "ja" antwortet und die Verarbeitung zu Block 1024 abzweigt. Bei Block 1024 wird das Paket als normale lokale ARP-Anforderung behandelt.
In dem Fall, in dem der Entscheidungsblock 1022 mit "nein" antwortet, befindet sich die Vermittlungsschicht- Zieladresse des Pakets nicht auf der quellseitigen Verbindung und die Steuerung geht zu Block 1026 über. Bei Block 1026 sendet die Brox eine entfernte ARP-Anforderung an eine Brox oder an einen Router auf dem Ziel-LAN.
Als nächstes wird die Verarbeitung für den Fall beschrieben, in dem es sich bei dem Paket, wie durch eine "ja"- Antwort beim Entscheidungsblock 1040 festgestellt worden ist, um eine entfernte ARP-Anforderung handelt und die Steuerung zu Block 1042 übergegangen ist. Bei Block 1042 wird ein Cache-Speicher-Eintrag vorgenommen, um zu vermerken, daß eine anhängige entfernte ARP-Anforderung empfangen worden ist. Die Steuerung geht dann zu Block 1044 über, wo eine lokale ARP-Anforderung auf der betreffenden Verbindung erzeugt wird, wobei die Verbindung mit einer Anschlußstelle der Brox verbunden ist. Eine Verarbeitung in den Blöcken 1042 und 1044 bedeutet, daß die Brox die entfernte Brox bei einer entfernten ARP-Anforderung ist.
Als nächstes wird die Verarbeitung für den Fall beschrieben , in dem das Paket eine lokale ARP-Antwort ist, d. h. der Entscheidungsblock 1030 mit "ja" geantwortet hat, und die Verarbeitung zu Block 1032 übergegangen ist. Bei Block 1032 wird ein Eintrag in den Cache-Speicher für anhängige entfernte ARP-Anforderungen vorgenommen und die Steuerung geht zum Entscheidungsblock 1034 über. Beim Entscheidungsblock 1034 wird die Frage gestellt: "Gibt es eine anhängige entfernte ARP-Anforderung, die zu dieser lokalen ARP-Antwort paßt?", wobei die Steuerung in dem Fall, in dem die Antwort "nein" ist, zu Block 1036 übergeht, wo die Verarbeitung des Pakets abbricht, da die Verarbeitung beendet ist.
In dem Fall, in dem der Entscheidungsblock 1034 mit "ja" antwortet, gibt es eine passende anhängige entfernte ARP- Anforderung und die Steuerung geht zu Block 1038 über. Bei Block 1038 erzeugt die Brox eine entfernte ARP-Antwortnachricht und sendet die Antwort zur Quell-Brox.
Als nächstes wird die Verarbeitung für den Fall beschrieben, in dem der Entscheidungsblock 1050 mit "ja" geantwortet hat, das Paket eine entfernte ARP-Antwort ist und die Steuerung zu Block 1052 übergeht. Bei Block 1052 erzeugt die Brox eine lokale ARP-Antwort und überträgt sie auf die an die Brox angeschlossene betreffende Verbindung. Eine Verarbeitung bei Block 1052 bedeutet, daß die Brox ursprünglich eine entfernte ARP-Anforderung erzeugt hat, daß nun die entfernte ARP-Antwort eingegangen ist und die entfernte ARP-Antwort dazu verwendet wird, eine an den Quell-Host gerichtete lokale ARP-Antwort zu erzeugen.
Im folgenden werden die normale Funktionsweise einer Brücke und die normale Funktionsweise eines Routers beschrieben.

Brücken

Der Datenübermittlungsschicht-Anfangsblock 122 enthält eine Anzahl von Feldern, wobei die von der Brücke hauptsächlich benutzten Felder sind: das Datenübermittlungs- Zieladressenfeld 126 und das Datenübermittlungs-Quelladressenfeld 128 (Fig. 2).
Die Brücke vergleicht die im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld gefundene Adresse mit einer Versendetabelle, die in einer in der Brücke enthaltenen Datenbank geführt wird, ferner vergleicht sie die Inhalte des Datenübermittlungs-Quelladressenfeldes des Pakets mit einer Quelladressenliste, die für jede Verbindung geführt wird, die mit der Brücke verbunden ist. Die Brücke trifft dann üblicherweise Versendeentscheidungen auf der Grundlage der Inhalte dieser Felder.
Es folgen typische Entwurfsregeln für die Funktionsweise einer Brücke, die sowohl Regeln für den Empfang eines Pakets als auch Regeln für das Versenden eines Pakets umfassen.
Beim Empfang eines Pakets vergleicht eine Brücke die Inhalte des Datenübermittlungs-Zieladressenfeldes des Pakets mit intern geführten Versendetabellen.
Beim Versenden entscheidet die Brücke beispielsweise, was mit dem Paket geschehen soll, wie folgt. Wie für eine Brücke, die den Fluten-Rückwärtslern-Algorithmus (flooding and backward learning algorithm) verwendet, charakteristisch ist, trifft die Brücke auf der Grundlage der Inhalte des Datenübermittlung-Zieladressenfeldes des Pakets folgenden Entscheidungen: Wenn die Datenübermittlungs-Zieladresse des Pakets in der Versendetabelle einer an die Brücke angeschlossenen Verbindung enthalten ist, dann versende das Paket zur richtigen Verbindung, außer, wenn das Ziel des Pakets auf der Verbindung liegt, von der das Paket stammt, dann verwerfe das Paket; und wenn die Zieladresse nicht in der Versendetabelle steht, dann sende das Paket an alle mit der Brücke verbundenen Verbindungen, jedoch nicht an die Verbindung, von der das Paket stammt. Ferner versendet eine Brücke typischerweise Pakete mit Mehrfachsendungs- oder Rundspruch-Adressen in ihren Datenübermittlungs-Zieladressenfeldern, wie z. B. Hallo-Nachrichten von Endstationen. Die Brücke versucht die Verbindungen, die sie koppelt, zu veranlassen, wie ein erweitertes LAN zu arbeiten.
Wenn ferner der Inhalt des Datenübermittlungs-Quelladressenfeldes des Pakets nicht in den Versendetabellen der Brücke enthalten ist, fügt die Brücke der entsprechenden Versendetabelle eine Zuordnung zwischen der im Datenübermittlungs-Quelladressenfeld des Pakets enthaltenen Adresse und der Verbindung, auf der das Paket ankam, hinzu. Sämtliche nachfolgenden Pakete, die an diese Adresse gerichtet sind, werden dann auf der zugeordneten Verbindung weitergeleitet. Durch Aktualisierung ihrer Versendetabelle unter Ausnutzung der Eingangsverbindung von unbekannten Paketen lernt eine Brücke die Zuordnung zwischen Eingangsverbindungen und den Quell-Adressen der Endstationen, die entweder auf diesen Verbindungen liegen oder über andere Verbindungen mit diesen Verbindungen gekoppelt sind, wobei sie Einträge in ihren Versendetabellen erzeugt. Überdies gibt es beispielsweise viele andere Wege, wie die Einträge in eine Brücken-Versendetabelle zusammengestellt werden können.

Router

Ein Router empfängt ein Paket in dem Fall, in dem das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld DL D 126 des Pakets die Datenübermittlungsadresse eines Routers oder eine spezielle, von Routern verwendete Mehrfachsendungsadresse enthält, ansonsten ignoriert der Router das Paket.
Wenn der Router ein Paket empfängt, benutzt er seine Maske, um die Vermittlungsschicht-Zieladresse, die im Vermittlungsschicht-Zieladressenfeld NL D 140 des Pakets mitgeführt wird, zu analysieren. Unter Verwendung der Maske zerlegt der Router die Vermittlungschicht-Zieladresse des Pakets in einen Teilnetz- bzw. Verbindungsteil und einen Host-Adressenteil.
Der Router "kennt" einen Weg zur Zielverbindung aufgrund einer vom Router geführten Versendetabelle. Die Versendetabelle wird vom Router durch die Teilnahme an Router- Protokollalgorithmen aufgebaut. Der Router versendet die Pakete, indem er eine entsprechende Datenübermittlungs- Zieladresse in das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld DL D des Pakets einträgt und das Paket auf der richtige Verbindung sendet.
Router führen weitere Funktionen aus, die nicht unmittelbar die vorliegende Erfindung betreffen, wie z. B.: das Betreiben von Leitwegprotokollen, um zu entscheiden, welche Wege zwischen Verbindungen aufrechtzuerhalten sind, wenn es Wahlmöglichkeiten zwischen mehreren Wegen gibt, d. h. die Teilnahme an Leitwegalgorithmen; das Abriegeln von Verbindungen beispielsweise durch Verhindern der Weiterleitung eines bestimmten Management-Datenverkehrs, wie z. B. Hallo-Nachrichten von Endstationen, von einer Verbindung zu einer weiteren Verbindung; Fragmentieren und Wiederzusammensetzen von Paketen aufgrund der unterschiedlichen Protokolle, die von verschiedenen Verbindungen benutzt werden; Durchführung von expliziten Quittungsprotokollen mit Endstationen, die an die mit dem Router verbundenen Verbindungen angeschlossen sind; und weitere Funktionen.
In Fig. 3A ist die Struktur einer Vermittlungsschichtadresse gezeigt. Fig. 3A kann sich auf die Adresse einer Station auf einer Verbindung beziehen. In einem anderen Fall kann sich Fig. 3A auf ein Vermittlungsschicht- Zieladressenfeld eines Nachrichtenpakets beziehen. In einem weiteren Fall kann sich Fig. 3A auf ein Vermittlungsschicht-Quelladressenfeld eines Nachrichtenpakets beziehen. Aus Gründen der Bequemlichkeit kann die Feldstruktur in Fig. 3A als Struktur eines Vermittlungsschicht-Zieladressenfeldes (oft als NL D abgekürzt) des Nachrichtenpakets bezeichnet werden, obwohl, wie für Fachkundige offensichtlich ist, die Beschreibung ebenso gut auf das Vermittlungsschicht-Quelladressenfeld (oft als NL S- Adressenfeld abgekürzt) 142 eines Nachrichtenpakets angewendet werden kann. Außerdem soll Fig. 3A zur Beschreibung einer Vermittlungschichtadresse, die einer Station zugeordnet ist, verwendet werden.
Wie in Fig. 3A gezeigt , besitzt das NL D-Adressenfeld 140 4 Bytes, Byte 150, Byte 152, Byte 154 und Byte 156. Jedes der Bytes 150, 152, 154 und 156 ist ein Oktett und besitzt somit 8 Bits.
In Fig. 3B ist eine Maske 158 gezeigt. Die Maske 158 besitzt 4 Bytes, Byte 160, Byte 162, Byte 164 und Byte 166. Eine Maske ist einer Station zugeordnet, z. B. ist die Maske der Endstation A 111A, B 111B oder der Endstation C 113C oder der Brox 100 zugeordnet. In dem Fall, in dem eine Station ein Nachrichtenpaket erfaßt, wendet die Station die Maske 158 auf das NL D-Adressenfeld 140 an, um die Adresse, die durch das NL D-Adressenfeld 140 wiedergegeben wird, zu bestimmen. Beispielsweise ist in dem in den Fig. 3A und 3B gezeigten Beispiel die Maske 158 mit ausschließlich Einsen in den Bytes 160, 162 und 164 gezeigt. Dagegen enthält Byte 166 nur Nullen. Dementsprechend stellen die entsprechenden Bytes des NL D-Adressenfeldes 140 die Teilnetz-Adresse dar, wobei Byte 150 dem Byte 160 der Maske entspricht, Byte 152 dem Byte 162 der Maske entspricht und Byte 154 dem Masken-Byte 164 entspricht. Die Bezeichnung "Teilnetz" ist gleichbedeutend mit "Verbindung" und kann demnach für ein lokales Netz oder jede andere Art von Verbindung stehen. Das Byte 156 des NL D-Adressenfeldes 140 entspricht den Nullen des Masken-Bytes 166 und stellt demnach die Host-Adresse dar. Die Bezeichnung "Host" ist gleichbedeutend mit "Station" und kann somit für eine "Endstation", eine "Brox" oder jede andere Art von Station stehen. Die Maske 158 zeigt durch die Nullen in Byte 166 an, daß die Host-Adresse, die durch das NL D-Adressenfeld 140 wiedergegeben wird, im Byte 156 enthalten ist.
Dementsprechend deutet die Maske 158 das NL D-Adressenfeld 140 derart, daß die Bytes 150, 152 und 154 eine Teilnetz-Adresse wiedergeben. Ferner zeigt die Maske 158 an, daß das Byte 156 eine Host-Adresse wiedergibt.
Wie in Fig. 3B gezeigt, ist das Byte 160 der Maske 158 als Byte B1 bezeichnet. Das Byte 162 ist als Byte B2 bezeichnet. Das Byte 164 ist als Byte B3 bezeichnet. Das Byte 166 ist als Byte B4 bezeichnet. Die Bezeichnungen B1, B2, B3 und B4 weisen auf die Position des Bytes in der Maske 158 hin.

ZWEITE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM

Im folgenden wird die Funktionsweise des Kommunikationssystems 101, das in Fig. 1 gezeigt ist, beschrieben. In dem Fall, in dem sich die Endstation A 111A dazu entschließt, ein Nachrichtenpaket an die Endstation C 113 zu senden, treten die folgenden Ereignisse ein:
1. Die Endstation A 111A versucht zunächst, die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation C 113 zu erlernen. Beim ersten Schritt, der dazu dient, die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation C 113 zu erlernen, vergleicht die Endstation A 111A ihre Vermittlungsschichtadresse mit der Vermittlungsschichtadresse der Endstation C 113, um festzustellen, ob sich die beiden Endstationen auf derselben Verbindung befinden. Falls sich die Endstationen auf derselben Verbindung befinden, ist die Endstation A 111A berechtigt, eine Nachricht für ein Adressenanforderungsprotokoll (eine lokale ARP-Anforderungsnachricht) zu senden. Eine von einer Endstation gesendete lokale ARP-Anforderungsnachricht wird im folgenden als lokale ARP-Anforderung bezeichnet.
Die Endstation A 111A verwendet eine kurze Maske, wie sie in Fig. 3C gezeigt ist, bei der Entscheidung, ob die Endstation C 113 auf derselben Verbindung wie die Endstation A 111A liegt oder nicht, und folgert aufgrund der umsichtigen Auswahl der Vermittlungsschichtadressen der Endstationen, daß die Endstation C 113 auf derselben Verbindung wie die Endstation A 111A liegt. Wie in Fig. 3C gezeigt ist, besitzen die Bytes 161 und 163 der kurzen Maske, die von der Endstation A 111A verwendet wird, jeweils acht Einsen, während Byte 165 und Byte 167 jeweils acht Nullen besitzen. Demgemäß "sieht" die Endstation A 111A nur das Byte 150 und das Byte 152 der in Fig. 3A gezeigten Adressenfelder, die ihrer eigenen Teilnetz-Adresse und der der Endstation C 113 entsprechen. Durch die umsichtige Auswahl der Endstation-Adressen besitzen sowohl die Endstation A 111A als auch die Endstation C 113 die gleichen Werte der Bytes 150 und 152 in ihren Vermittlungsschichtadressen. Somit folgert die Endstation A 111A, daß sie und die Endstation C 113 auf derselben Verbindung liegen.
Physikalisch liegt die Endstation A 111A, wie in Fig. 1 gezeigt ist, auf der Verbindung 110 und die Endstation C 113 auf der Verbindung 112. Jedoch folgert die Endstation A 111A aufgrund der umsichtigen Auswahl der Vermittlungsschichtadressen der Endstationen und aufgrund der Verwendung einer kurzen Maske, daß sie und die Endstation C 113 auf derselben Verbindung liegen.
2. Infolge ihrer Schlußfolgerung, daß die Endstation C 113 auf derselben Verbindung liegt, sendet die Endstation A 111A eine lokale ARP-Anforderung auf der Verbindung 110.
3. Die lokale ARP-Anforderung wird von der Brox 100 erfaßt. Die Logikeinheit 115 ermittelt, daß das Paket eine lokale ARP-Anforderung ist. Als Antwort auf den Empfang der lokalen ARP-Anforderung erzeugt die Brox 100 eine neue lokale ARP-Anforderung. Die Brox 100 sendet die neue lokale ARP-Anforderung mit der Datenübermittlungsschicht- Adresse der Endstation C 113 im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 auf der Verbindung 112. Durch die Verwendung der langen Maske der Fig. 3B, in der Byte 164 acht Einsen besitzt, kann die Brox 100 die Verbindung feststellen, mit der die Endstation C 113 verbunden ist. Durch die Verwendung des Abschnitts der Maske, der die Nullen enthält, kann die Brox 100 die Vermittlungsschichtadresse der vorgesehenen Ziel-Endstation C 113 bestimmen.
4. Die Endstation C 113 empfängt die zweite lokale ARP- Anforderungsnachricht vom LAN 112, antwortet mit der Erzeugung einer lokalen ARP-Antwortnachricht und sendet die lokale ARP-Antwortnachricht auf der Verbindung 112. Die lokale ARP-Antwortnachricht enthält die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation C 113.
5. Die Brox 100 erfaßt die lokale ARP-Antwortnachricht und verarbeitet sie mittels der Logikeinheit 117. Die Brox 100 stellt dann fest, daß diese lokale ARP-Antwort durch eine anhängige ARP-Anforderung ergänzt ist. Die Brox 100 erzeugt dann eine zweite lokale ARP-Antwortnachricht und sendet die zweite lokale ARP-Antwortnachricht auf der Verbindung 110.
6. Die Endstation A 111A empfängt die zweite lokale ARP- Antwortnachricht auf dem LAN 110 und extrahiert aus dieser die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation C 113.
7. Die Endstation A 111A sendet ein Nachrichtenpaket an die Endstation C 113 durch das Einsetzen der Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation C 113 in das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 des Nachrichtenpakets.
8. Die Brox 100 erfaßt das an die Endstation C 113 adressierte Nachrichtenpaket, folgert, daß das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 keine Datenübermittlungsadresse der Brox 100 enthält, und leitet deshalb das Nachrichtenpaket wie eine Brücke weiter, wobei das Nachrichtenpaket auf der Verbindung 112 weitergeleitet wird. Dieser brückentypische Versendevorgang ist schnell, da die Brox 100 die Entscheidung durch die ausschließliche Analyse des Datenübermittlungs-Anfangsblockfeldes 122 des Nachrichtenpakets getroffen hat.
9. Die Endstation C 113 erfaßt dann das Nachrichtenpaket durch das Erkennen seiner Datenübermittlungs-Zieladresse im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 des Nachrichtenpakets und empfängt das Nachrichtenpaket.
10. Die Endstation A 111A kann dann durch Einfügen der Datenübermittlungsadresse der Endstation C 113 in das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 des Nachrichtenpakets eine Folge von Nachrichtenpaketen an die Endstation C 113 senden; dann leitet die Brox 100 das Nachrichtenpaket als Brücke weiter.
Die Vorteile der Erfindung sind folgende. Die Brox 100 verhinderte die Weiterleitung der von der Endstation 111A gesendeten lokalen ARP-Anforderungsnachricht an die Verbindung 112 und arbeitete demgemäß als Router. Die Brox 100 leitet die von der Endstation A 111A gesendeten Nachrichtenpakete auf der Verbindung 110 weiter, wobei das Nachrichtenpaket im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation C 113 enthält. Die Brox 100 leitet folglich Nachrichtenpakete schnell weiter und beschränkt zudem den lokalen ARP-Verkehr auf eine einzige Verbindung.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die lokalen ARP-Anforderungs- und lokalen ARP-Antwortnachrichten auf einer Verbindung, z. B. der Verbindung 110, durch die Brox von der anderen Verbindung, in diesem Beispiel Verbindung 112, isoliert werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß in dem Fall, in dem eine Endstation auf einer Verbindung, beispielsweise Verbindung 112, eine Folge von Datenpaketen an eine Endstation auf einer anderen Verbindung sendet, alle Pakete nach dem ersten Paket mit der Geschwindigkeit einer Brücke weitergeleitet werden.

DRITTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM

Im folgenden wird eine Mehrfachsprung-Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In Fig. 4 ist ein komplexeres Kommunikationssystem 170 gezeigt. Das Kommunikationssystem 170 besitzt eine Verbindung 172, eine Verbindung 174, eine Verbindung 176 und eine Verbindung 178. Die Verbindung 172 besitzt die Endstationen 172A, 172B und 172C. Zusätzlich kann die Verbindung 172 eine weitere Anzahl von Endstationen besitzen und kann z. B. bis zu mehrere hundert Endstationen unterstützen.
Die Verbindung 174 besitzt die Endstationen 174A, 174B, 174C und 174D. Außerdem kann die Verbindung 174 eine weitere Anzahl von Endstationen unterstützen.
Die Verbindung 176 besitzt die Endstation 176A, die Endstation 176B und die Endstation 176C. Ferner besitzt die Verbindung 178 die Endstation 178A, die Endstation 178B und die Endstation 178C. Zudem können die Verbindungen 176 und 178 jeweils eine weitere Anzahl von Endstationen unterstützen.
Obwohl die Verbindungen 172, 174, 176 und 178 in Fig. 4 als gerade Linien gezeigt sind, kann jede Verbindung z. B. ein Token-Ring-Kommunikationssystem wie z. B. ein IEEE-802.5-Token-Ring oder ein ANSI/IEEE-FDDI-Token-Ring sein.
Die Brox 180 besitzt einen Anschluß 182 an die Verbindung 172 und ferner einen Anschluß 184 an die Verbindung 174. Die Brox 190 besitzt einen Anschluß 192 an die Verbindung 174 und ferner einen Anschluß 194 an die Verbindung 176. Zusätzlich besitzt die Brox 190 einen Anschluß 196 an die Verbindung 178. Brox 200 besitzt einen Anschluß 202 an die Verbindung 174 und einen Anschluß 204 an ein Weitverkehrsnetz über eine Nachrichtenverbindung, die durch den gezackten Pfeil 206 angedeutet ist.
Die Adressen der Stationen auf den Verbindungen 172, 174, 176 und 178 sind durch das Adressenfeld der Fig. 3A gegeben. Die Bytes 150 und 152 der Adressen sind für alle Stationen auf allen Verbindungen 172, 174, 176 und 178 gleich. Die Bytes 154 und 156 sind für die verschiedenen Verbindungen und Stationen unterschiedlich, wie im folgenden beschrieben ist.
In Fig. 4 zeigt die Adresse 210 die Felder 154 und 156 der Adressenfelder in Fig. 3A, die den Stationen auf der Verbindung 172 zugeordnet sind. Feld 154 enthält 11111000. Das Byte 156 kann eine beliebige Kombination aus Einsen und Nullen besitzen. Der Wert des Bytes 156 dient dazu, einen eindeutigen Wert für jede Endstation 172A, 172B, 172C usw. anzugeben. Nur ein Byte 156 ist für die Host-Adresse der an die Verbindung 172 angeschlossenen Endstationen reserviert, so daß die Anzahl der Stationen, die eindeutig adressiert werden können, 2&sup8; bzw. 256 Stationen beträgt.
Die Adresse 212 zeigt die Bytes 154 und 156 der Adressen in Fig. 3A, die den Stationen auf der Verbindung 174 zugewiesen sind. Das Byte 154 enthält 11110000. Das Byte 156 enthält einen beliebigen Wert, wobei jeder an die Verbindung 174 angeschlossenen Stationen ein eindeutiger Wert für das Byte 156 zugewiesen ist. Zum Beispiel ist den Endstationen 174A, 174B, 174C, 174D und dem Anschluß 184 an die Brox 180 sowie dem Anschluß 192 an die Brox 190 jeweils ein eindeutiger Wert für das Byte 156 zugewiesen. Wiederum kann das Byte 156 auf bis zu 256 Stationen verweisen.
Die Adresse 214 zeigt die Bytes 154 und 156 der Adressen in Fig. 3A, die den Stationen auf der Verbindung 176 zugewiesen sind. Das Byte 154 der Adresse 214 enthält: 11100000. Das Byte 156 enthält einen beliebigen Wert, wobei jeder Station auf der Verbindung 176 ein eindeutiger Wert zugewiesen ist. Beispielsweise ist den Endstationen 176A, 176B, 176C und dem Anschluß 194 an die Brox 190 jeweils ein eindeutiger Wert für das Byte 156 zugewiesen.
Die Adresse 216 zeigt die Bytes 154 und 165 der Adressen in Fig. 3A, die den Stationen auf der Verbindung 178 zugewiesen sind. Das Byte 154 der Adresse 216 enthält: 11000000. Dem Byte 156 ist ein beliebiger Wert zugewiesen, wobei ihm für jede an die Verbindung 178 angeschlossene Endstationen, z. B. für die Endstationen 178A, 178B, 178C und den Anschluß 196 an die Brox 190, ein eindeutiger Wert zugewiesen ist.
Jede Endstation im Kommunikationssystem 170 verwendet die Maske 221, die in Fig. 7B gezeigt ist. Die Maske 221 besitzt nur Einsen im Byte B1 160, nur Einsen im Byte B2 162, nur Nullen im Byte B3 164 und nur Nullen im Byte B4 166. Demgemäß wird immer dann, wenn eine beliebige Endstation im System 170 die Maske 221 auf eine Adresse einer vorgesehenen, im System 170 liegenden Empfangsstation anwendet, die vorgesehene Empfangsstation der sendenden Endstation als auf derselben Verbindung wie die sendende Endstation liegend erscheinen. Dies folgt aus der folgenden Anwendung der Maske 221 auf die Adresse einer beliebigen Endstation im System 170:
UND (A_eigen, Maske)
UND (A_Empfang, Maske),
wobei A_eigen die Vermittlungsschichtadresse der Endstation und A_Empfang die Vermittlungsschichtadresse der vorgesehenen Empfangs-Endstation ist.
Auf die UND-Operationen folgt eine Prüfung auf Gleichheit der beiden UND-Operationen.
In dem Fall, in dem die beiden UND-Operationen gleich sind, folgert die sendende Endstation, daß sie auf derselben Verbindung wie die vorgesehene Empfangs-Endstation liegt. Demgemäß ist in dem Fall, in dem die zwei UND-Operationen gleich sind, die sendende Endstation berechtigt, eine lokale ARP-Anforderungsnachricht zu senden, um sich zu erkundigen: "Wie lautet die Datenübermittlungsadresse der vorgesehenen Empfangs-Endstation?".
In Fig. 6A ist eine Adresse gezeigt. Ein Teil der Adresse in Fig. 6A ist eine Teilnetz-Adresse, ein weiterer Teil der Adresse ist eine Host-Adresse, wie durch die zugehörige Maske festgelegt ist.
In Fig. 6B ist eine Maske für eine Brox gezeigt. Die Maske in Fig. 6B ist den Broxen 180, 190 und 200 zugeordnet. Sowohl das Byte B1 160 als auch das Byte B2 162 enthalten 8 Einsen, wie in Fig. 6B gezeigt ist. Das Byte B3 enthält: 11111000. Das Byte B4 166 enthält nur Nullen. Wenn die Maske 220 aus Fig. 6B auf die Adresse 210 der Verbindung 172, auf die Adresse 212 der Verbindung 174, auf die Adresse 214 der Verbindung 176 oder auf die Adresse 216 der Verbindung 178 angewendet wird, dann ermöglicht die Anordnung der Einsen im Byte 164 der Maske 220 die Unterscheidung der verschiedenen Verbindungen. Das heißt, daß die längste Adresse im Byte 154 in der Adresse 210 der Verbindung 172 liegt und aus fünf (5) Einsen besteht. Diese fünf Einsen sind zur Aufnahme in die Teilnetz-Adresse durch die Anordnung von fünf Einsen in Byte 164 der Maske 220, die in Fig. 6B gezeigt ist, maskiert. Folglich kann durch die Verwendung der Maske 220, die den Broxen 180, 190 oder 200 zugeordnet ist, entschieden werden, auf welcher Verbindung eine bestimmte Stationsadresse liegt.
Durch die Verwendung der Nullen in der Maske 220 der Fig. 6B kann eine Identifizierung der Host-Adresse 224, wie sie in Fig. 6B gezeigt ist, vorgenommen werden. Die Host-Adresse umfaßt, wie in Fig. 6B gezeigt ist, die letzten drei Bits des Bytes 154 und alle acht Bits des Bytes 156. Folglich wird das Byte 156 der Adresse 210 eindeutig irgendeine der an die Verbindung 172 angeschlossenen Stationen identifizieren. Andererseits wird die Adresse 212 im Byte 156 irgendeine der an die Verbindung 174 angeschlossenen Stationen durch eine Maskierung der Nullen der Maske 220 der Fig. 6B identifizieren. Zudem können die Endstationen der Verbindungen 176 und der Verbindung 178 in ähnlicher Weise durch die Anwendung der Nullen der Maske 220 auf die Adresse 214 für die Verbindung 176 und die Adresse 216 für die Verbindung 178 identifiziert werden.
Da die Host-Adresse der Brox-Maske 220 der Fig. 6B elf (11) Bits verwendet, kann jede Verbindung bis zu 2¹¹ bzw. zweitausendachtundvierzig (2048) eindeutige Stationsadressen besitzen.
In Fig. 7B ist eine Endstation-Maske 221 gezeigt. Das Byte B1 160 der Endstation-Maske 221 besitzt acht Einsen, das Byte B2 162 besitzt ebenfalls acht Einsen. Dagegen besitzen die Bytes B3 164 und B4 166 nur Nullen. Folglich wird eine Endstation, die die Maske 221 verwendet, bei deren Anwendung auf eine beliebige der als Adressen 210, 212, 214 und 216 bezeichneten Adressen feststellen, daß die Adressen durch die Bytes 150 und 152 gegeben sind.
Die Bytes 150 und 152 sind für alle Stationen im Kommunikationssystem 170 gleich gewählt. Folglich werden unter Verwendung der Maske 221 alle Endstationen des Kommunikationssystems 170 die gleiche Teilnetz-Adresse 222 feststellen. Aus der Tatsache, daß alle Endstationen des Kommunikationssystems 170 durch die Verwendung der Endstation-Maske 221 die gleiche Teilnetz-Adresse feststellen, folgt gemäß den üblichen Regeln für die Funktionsweise eines Kommunikationssystems des TCP-IP-Typs, daß die Endstationen die Berechtigung besitzen, eine lokale ARP-Anforderungsnachricht zu senden.
In Fig. 5 ist die vollständige Adresse für die Adressen 210, 212, 214 und 216 gezeigt. Wie in Fig. 5 gezeigt, enthalten die Bytes 150 und 152 den gleichen Wert für jede der Adressen 210, 212, 214 und 216. Die Adressen 210, 212, 214 und 216 unterscheiden sich nur durch die unterschiedlichen Werte im Byte 154 und Byte 156.

Funktionsweise des Mehrfachsprung-Systems

In dem Fall, in dem die Endstation 172A eine Datennachricht an die Endstation 178C senden will, treten die folgenden Ereignisse ein:
1. Die Endstation 172A führt eine UND-Operation mit ihrer Adresse und der Adresse der Endstation 178C aus. Die Endstation 172A verwendet die Endstation-Maske 221 der Fig. 7B. Die Endstation 172A folgert dann, daß ihre Teilnetz-Adresse 222 und diejenige der Endstation 172A gleich sind, und schließt somit darauf, daß sie eine lokale ARP-Anforderungsnachricht an die Endstation 178C senden kann, um die Datenübermittlungsadresse der Endstation 178C zu erlernen.
2. Die Brox 180 untersucht die Datenübermittlungsadresse der lokalen ARP-Anforderungsnachricht, folgert, daß die lokale ARP-Anforderungsnachricht nicht an die Brox 180 adressiert ist, und empfängt folglich die lokale ARP-Anforderungsnachricht. Die Brox 180 erkennt das Datenpaket als eine lokale ARP-Anforderungsnachricht, erkennt ferner, daß die in der lokalen ARP-Anforderungsnachricht enthaltene Vermittlungsschichtadresse die Vermittlungsschichtadresse der Endstation 178C ist, und erzeugt dann eine entfernte ARP-Anforderungsnachricht und sendet die entfernte ARP-Anforderungsnachricht an die Brox 190. Die Brox 180 weiß, wie die entfernte ARP-Anforderungsnachricht an die Brox 190 zu senden ist, da die Brox 180 eine Versendetabelle führt, die die an verschiedene Broxen angeschlossenen Endstationen aufführt. Diese Versendetabelle wird, analog zu dem von den Routern verwendeten Zwischen-Router-Datenverkehr zum Aufbau der Versendetabellen, durch einen Zwischen-Brox-Datenverkehr aufgebaut.
3. Die Brox 190 empfängt die entfernte ARP-Antwortnachricht und sendet auf dem Anschluß 196 an die Verbindung 178 eine lokale Standard-ARP-Anforderungsnachricht, die die Datenübermittlungsadresse der Endstation 178C enthält.
4. Die Endstation 178C antwortet auf die lokale ARP-Anforderungsnachricht durch das Senden einer lokalen ARP- Antwortnachricht auf der Verbindung 178, die die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation 178C enthält.
5. Die Brox 190 empfängt die lokale ARP-Antwortnachricht von der Endstation 178C und erzeugt eine entfernte ARP- Antwortnachricht und sendet diese an die Brox 180.
6. Die Brox 180 erzeugt dann eine lokale Standard-ARP- Antwortnachricht und sendet diese über den Anschluß 182 an die Verbindung 172, wobei die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation 172A im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 der lokalen ARP-Antwortnachricht steht.
7. Die Endstation 172A interpretiert dann die lokale ARP-Antwortnachricht und extrahiert aus dieser die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation 178C.
8. Die Endstation 172A sendet dann ein an die Endstation 178C gerichtetes Nachrichtenpaket, wobei das Nachrichtenpaket im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation 178C enthält.
9. Die Brox 180 untersucht den Datenübermittlungs-Anfangsblock 122 des Nachrichtenpakets, erkennt, daß das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 nicht die Adresse des Anschlusses 182 enthält, und leitet deshalb das Nachrichtenpaket wie eine Brücke weiter.
10. Das Nachrichtenpaket wird über den Anschluß 184 an die Verbindung 174 versendet, wo die Brox 190 das Nachrichtenpaket an der Verbindung 192 erfaßt.
11. Die Brox 190 untersucht den Datenübermittlungs-Anfangsblock 122 des Nachrichtenpakets, folgert, daß das Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 nicht die Datenübermittlungsadresse des Anschlusses 192 enthält, und versendet folglich das Nachrichtenpaket wie eine Brücke. Die Brox 190 leitet als Brücke das Nachrichtenpaket über den Anschluß 196 an die Verbindung 178 auf der Grundlage einer in der Brox 190 geführten Versendetabelle weiter.
12. Das Nachrichtenpaket wird von der Endstation 178C erfaßt, die ihre eigene Datenübermittlungsadresse im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 des Nachrichtenpakets erkennt. Demgemäß empfängt die vorgesehene Empfangsstation 178C das Nachrichtenpaket.
Jede in Fig. 4 gezeigte Station im Kommunikationssystem 170 verwendet die Endstation-Maske 221, die in Fig. 7B gezeigt ist, im einzelnen: die Endstationen 172A, 172B und 172C auf der Verbindung 172; die Endstationen 174A, 174B, 174C und 174D auf der Verbindung 174; die Endstationen 176A, 176B und 176C auf der Verbindung 176; und die Endstationen 178A, 178B und 178C auf der Verbindung 178. Die kurze Maske 221 der Fig. 7B veranlaßt dann, wenn sie von den Endstationen des Kommunikationssystems 170 verwendet wird, sämtliche Endstationen des Kommunikationssystems 170, zu folgern, daß sie auf derselben Verbindung liegen. Aufgrund dieser Schlußfolgerung sind die Endstationen dazu berechtigt, eine lokale ARP-Anforderungsnachricht für die Datenübermittlungsadresse einer vorgesehenen Empfangsstation zu senden.
Jede der Broxen 180, 200 und 190 verwendet die längere Brox-Maske 220, die in Fig. 6B gezeigt ist. Diese längere Brox-Maske 220 besitzt Einsen an den ersten fünf (5) Stellen des Bytes 164, wobei es diese Einsen der Brox erlauben, die Teilnetz-Adressen der Verbindungen 172, 174, 176 und 178 zu unterscheiden.
In dem Fall, in dem eine Endstation im Kommunikationssystem 170 die Übertragung eines Nachrichtenpakets an eine Endstation, die mit dem Kommunikationssystem 170 über eine Brox 200 und die Weitverkehrsnetz-Nachrichtenverbindung 204 verbunden ist, vorbereitet, wird sich die Adresse in den Bytes 150 und 152 des vorgesehenen Vermittlungsschicht-Zieladressenfeldes 140 des Nachrichtenpakets von den Bytes 150 und 152 einer Adresse der Verbindungen 172, 174, 176 und 178 unterscheiden. Folglich wird eine Brox, die eine lokale ARP-Anforderungsnachricht für eine derartige entfernte Endstation empfängt, das Nachrichtenpaket wie ein Router arbeitend an die Brox 200 versenden, die es dann auf der Weitverkehrsnetz-Verbindung 204 an eine geeignete Brox mit einer Verbindung zur vorgesehenen Empfangs-Endstation sendet.
Wie in Fig. 6B und Fig. 7B zu erkennen ist, sieht eine Brox eine längere Teilnetz-Adresse als eine Endstation. Wie beim Byte 164 in Fig. 6B gezeigt ist, ist die Teilnetz-Adresse, die von einer Brox gesehen wird, 5 Bits länger als eine Teilnetz-Adresse, die von einer Endstation gesehen wird, die die Maske 221 der Fig. 7B verwendet. Die kürzere Endstation-Maske veranlaßt die Endstation, sämtliche Endstationen im Kommunikationsnetz 170 als auf einer Verbindung liegend zu sehen. Die längere Brox-Maske 220, die in Fig. 6B gezeigt ist, erlaubt der Brox, die vorgesehene Empfangs-Endstation und ferner die Verbindung, an die die vorgesehene Empfangs-Endstation angeschlossen ist, zu unterscheiden.
Ferner ist die Zuordnung der Adressen der Endstation umsichtig durchgeführt, damit die Endstationen gemäß der obigen Beschreibung der Brox-Maske und der Endstation- Maske, die in Fig. 6B und Fig. 7B gezeigt sind, unterscheidbar sind. Das heißt, daß jeder Endstation im Kommunikationssystem 170 ein Wert für das Byte 154 wie folgt zugewiesen wurde: Der Verbindung 172 wurde ein Wert von 11111000 für das Byte 154 zugewiesen; der Verbindung 174 wurde ein Wert von 11110000 für das Byte 154 zugewiesen; der Verbindung 176 wurde ein Wert von 11100000 für das Byte 154 zugewiesen; der Verbindung 178 wurde ein Wert von 11000000 für das Byte 154 zugewiesen. Diese umsichtige Auswahl der Adressen ist der Schlüssel zur Unterscheidung von Endstationen auf verschiedenen Verbindungen durch die Verwendung einer kurzen Endstation-Maske 221 und einer langen Brox-Maske 220.

VIERTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM

In Fig. 8 ist das Kommunikationssystem 300 gezeigt. Im folgenden werden die Vermittlungsschichtadressen der Endstationen des Kommunikationssystems 300 besprochen. Die Vermittlungsschichtadresse kommt im Vermittlungsschicht- Zieladressenfeld 140 der Fig. 2 zur Anwendung. Die Vermittlungsschichtadresse kann z. B. die 4 Bytes 150, 152, 154 und 156 besitzen, wie im Adressenfeld in Fig. 3A dargestellt ist. Der Wert des Bytes 150 kann durch die Zahl N1 wiedergegeben werden. Der Wert des Bytes 152 kann durch die Zahl N2 wiedergegeben werden. Der Wert des Bytes 154 kann durch die Zahl N3 wiedergegeben werden. Der Wert des Bytes 156 kann durch die Zahl N4 wiedergegeben werden. Die Vier-Byte-Adresse kann dann wie folgt dargestellt werden:
N1.N2.N3.N4
In der obenstehenden symbolischen Darstellung der Vermittlungsschichtadresse beziehen sich die Zahlen N1, N2, N3 und N4 auf die Bytes der Adresse 140, d. h. die Bytes 150, 152, 154 bzw. 156.
Eine umsichtige Auswahl der Werte der Bytes N1, N2, N3 und N4 erlaubt der Erfindung, eine kurze Endstation-Maske für eine Endstation zu verwenden, um die Berechtigung zu erlangen, eine lokale ARP-Anforderung zu senden, sowie eine lange Brox-Maske zu verwenden, um einer Brox zu ermöglichen, die Endstationen auf verschiedenen Verbindungen zu unterscheiden.
Als weiteres Beispiel für die Darstellung einer Vermittlungsschichtadresse kann eine Maske beispielsweise 12 Bits lang sein, d. h. die Maskengrenzen müssen nicht mit den Byte-Grenzen übereinstimmen. Zum Beispiel verwendet die in Fig. 6B gezeigt Maske 5 Bits aus dem Byte 164. Dennoch kann eine symbolische Darstellung der Vermittlungsschichtadresse angegeben werden als:
A1.A2.A3,
wobei A1, A2 und A3 Zahlen sind, die sich auf Teile der Vermittlungsschichtadresse beziehen. Zum Beispiel kann A1 eine Gruppe verbundener LANs, A2 ein bestimmtes LAN der Gruppe und A3 die Host-Adresse darstellen.
Es folgt eine beispielhafte Zuordnung von Endstationsadressen.
Im Kommunikationssystem 300, das in Fig. 8 gezeigt ist, ist das LAN 302 über eine Brox BR4 304 mit dem LAN 306 verbunden. Das LAN 308 ist über die Brox BR6 310 mit dem LAN 306 verbunden. Das LAN 306 ist über die Brox BR3 312 mit dem LAN 314 verbunden. Das LAN 314 ist über die Brox BR1 316 mit dem LAN 320 verbunden. Das LAN 320 ist über die Brox 322 mit dem LAN 324 verbunden. Das LAN 320 ist über die Brox BR5 326 mit dem LAN 328 verbunden.
An die LANs 302, 306, 308, 314, 320, 324 und 328 sind jeweils mehrere Endstationen mittels Kommunikationsverbindung angeschlossen. Zur Vereinfachung sollen nur bestimmte Endstationen direkt beschrieben werden. LAN 302 ist mit der Endstation A 340 gezeigt. LAN 328 ist mit der Endstation B 342 gezeigt.
Die Adressen sind gemäß der vorliegenden Erfindung den Endstationen auf dem jeweiligen LAN zugeordnet. Zum Beispiel können die Adressen den LANs wie folgt zugeordnet sein. Jedem LAN ist eine Adresse 140 zugeordnet, die die 4 Bytes 150, 152, 154 und 156 umfaßt. Als Vereinfachung sollen davon hier nur die drei Bytes, 142, 154 und 156 besprochen werden. Dem höchsten Byte 150 kann ein beliebiger Wert zugeordnet sein, wobei alle Verbindungen jedoch den gleichen Wert für das Byte 150 besitzen.
Zum Beispiel ist im Kommunikationssystem 300 dem Byte 152 der Wert "19" zugeordnet. Dementsprechend ist allen Stationen im LAN 302 die Adresse 19.3.* zugeordnet. "*" bezeichnet eine beliebige eindeutige Zahl zur Unterscheidung der Stationen. Allen Stationen, die mit dem LAN 306 verbunden sind, ist die Adresse 19.4.* zugeordnet. Allen Stationen, die mit dem LAN 308 verbunden sind, ist die Adresse 19.8.* zugeordnet. Allen Stationen, die mit dem LAN 314 verbunden sind, ist die Adresse 19.5.* zugeordnet. Allen Stationen, die an das LAN 320 angeschlossen sind, ist die Adresse 19.5.* zugeordnet. Allen Stationen, die mit dem LAN 324 verbunden sind, ist die Adresse 19.6.* zugeordnet. Allen Stationen, die an das LAN 328 angeschlossen sind, ist die Adresse 19.7.* zugeordnet. Die Stationen auf jeder Verbindung umfassen mehrere Endstationen sowie die Anschlüsse an die entsprechenden Broxen.
Im folgenden wird der Fall betrachtet, in dem die Endstation A 340 im LAN 302 mit der Vermittlungsschichtadresse 19.3.8 das Senden eines Nachrichtenpakets an die Endstation B im LAN 328 mit der Vermittlungsschichtadresse 19.7.5 veranlaßt. Die folgenden Ereignisse treten ein:
1. Die Endstation A 340 untersucht die Vermittlungsschichtadresse der vorgesehenen Empfangsstation B 342, um festzustellen, ob die Endstation 340 die Berechtigung besitzt, eine lokale ARP-Anforderungsnachricht zu senden, um die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation B 342 zu erlernen. Adressen, die von einer 32-Bit-TCP-IP- Adresse abweichen, können in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann die Endstation A 340 in dem Fall, in dem eine Adresse aus drei Bytes verwendet wird, eine Maske mit den Werten:
11111111.00000000.00000000
verwenden, während alle Broxen im Kommunikationssystem 300 eine Maske mit den Werten:
11111111.11111111.11111111
für Versendeentscheidungen verwenden. Folglich verwendet die Endstation A 340 ihre Endstation-Maske und folgert, daß die Verbindung, auf der die Endstation B 342 liegt, "19.*.*" ist, was der Verbindung entspricht, auf der die Endstation A340 liegt. Dementsprechend sendet die Endstation A eine lokale ARP-Anforderungsnachricht auf dem LAN 302.
2. Die Brox BR4 304 erfaßt die lokale ARP-Anforderungsnachricht, interpretiert die lokale ARP-Anforderungsnachricht und erzeugt eine entfernte, an die Brox BR5 326 gerichtete ARP-Anforderungsnachricht. Die Brox BR4 304 weiß aufgrund ihrer Teilnahme an Leitweg-Algorithmen, die Fachleuten auf dem Gebiet der Computerkommunikation bekannt sind, wie die entfernte ARP-Anforderungsnachricht an die Brox BR5 326 zu schicken ist. Folglich sendet die Brox BR4 304 die entfernte ARP-Anforderungsnachricht an die Brox BR5 326. Die Brox BR5 326 empfängt die entfernte ARP-Anforderungsnachricht und sendet als Antwort darauf eine lokale Standard-ARP-Anforderungsnachricht auf dem LAN 328.
3. Die Endstation B 342 empfängt die auf dem LAN 328 gesendete lokale ARP-Anforderungsnachricht und erzeugt eine lokale ARP-Antwortnachricht, die die Datenübermittlungsadresse der Endstation B 342 enthält, wobei die Datenübermittlungsadresse der Station mit der Vermittlungsschichtadresse 19.7.5 entspricht.
4. Die Brox BR5 326 erfaßt die von der Endstation B 342 gesendete lokale ARP-Antwortnachricht, erkennt diese als Abschluß einer anhängigen entfernten ARP-Anforderungsnachricht und erzeugt eine entfernte ARP-Antwortnachricht. Die Brox BR5 326 sendet dann die entfernte ARP- Antwortnachricht an die Brox BR4 304. Die Brox BR4 304 empfängt die entfernte ARP-Antwortnachricht und erzeugt als Antwort darauf eine lokale ARP-Antwortnachricht. Die Brox BR4 304 sendet dann die lokale ARP-Antwortnachricht auf dem LAN 302.
5. Die Endstation A 340 empfängt die lokale ARP-Antwortnachricht vom LAN 302, interpretiert die lokale ARP-Antwortnachricht und speichert die Datenübermittlungsschicht-Adresse der Endstation B 342.
6. Die Endstation A 340 stellt ein Datenpaket zusammen, das im Datenübermittlungs-Zieladressenfeld 126 eines Nachrichtenpakets 120 die Datenübermittlungsschicht- Adresse der Endstation B 342 enthält.
7. Die Brox BR4 304 erfaßt das Datenpaket, untersucht den Datenübermittlungs-Anfangsblock 122 und erkennt, daß der Inhalt des Datenübermittlungs-Zieladressenfeldes 126 keine von der Brox BR4 304 verwendete Adresse ist, und beschließt somit, das Nachrichtenpaket wie eine Brücke weiterzuleiten.
Das von der Endstation A 340 gesendete Datenpaket wird von allen zwischenliegenden Broxen, Brox BR4 304, Brox BR3 312, Brox BR1 316 und Brox BR5 326, die sich wie Brücken verhalten, weitergeleitet. Somit wird das Datenpaket bei einigen Entwürfen bei jedem Sprung in weniger als 1/200 der Zeit weitergeleitet, die erforderlich ist, wenn eine Brox als Router betrieben wird.
Die von der Endstation A 340 auf dem LAN 302 gesendete lokale ARP-Anforderung wird von der Brox BR4 304 aufgehalten. Das heißt, die lokale ARP-Anforderung wird nicht an das LAN 306 weitergeleitet, was geschehen würde, wenn die Brox BR4 304 als Standard-Brücke arbeiten würde. Das heißt, die Brox BR4 304 arbeitet als Standard-Router, wobei dadurch, daß sie keine ARP-Nachrichten zwischen den LANs weiterleitet, das LAN 304 vom LAN 306 isoliert wird. Ebenso sind alle lokalen ARP-Anforderungen und lokalen ARP-Antworten auf das LAN beschränkt, in dem sie von den als Router arbeitenden Broxen erzeugt wurden.
Demgemäß kann der Datenverkehr zwischen beliebigen Endstationen auf beliebigen Verbindungen im Kommunikationsnetz 300 schnell versendet werden, da jede Brox als Brücke weiterleitet. Außerdem wird der auf irgendeinem LAN erzeugte lokale ARP-Datenverkehr dadurch, daß alle Broxen als Router arbeiten, von allen anderen Verbindungen isoliert.
Die Erfindung hat in allen Ausführungsformen den Vorteil, daß sie das Versenden von Datenpaketen beschleunigt und somit den Durchsatz im Datenkommunikationssystem erhöht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß in dem Fall, in dem eine zwischenliegende Versendestation ein Router des herkömmlichen Typs ist, der sich nicht gemäß den obenstehenden Regeln der Erfindung in eine Brücke verwandelt, die Erfindung mit allen zwischenliegenden Broxen, die gemäß der Erfindung arbeiten, ausgezeichnet zusammenarbeiten wird. Sämtliche zwischenliegenden Router des "herkömmlichen Typs", die in einem herkömmlichen System bereits installiert sind, stören nicht die Verbesserungen, die durch die dem System neu hinzugefügten Broxen erreicht werden.
Folglich erhöht die Erfindung erheblich die Geschwindigkeit, mit der eine Nachricht über mehrere Verbindungen eines komplexen Kommunikationssystems versendet wird.

Claims

1. Kommunikationssystem, mit einer ersten Nachrichtenverbindung (172) und einer zweiten Nachrichtenverbindung (174), einer ersten Endstation (172A), die mit der ersten Verbindung gekoppelt ist, einer zweiten Endstation (174A), die mit der zweiten Verbindung gekoppelt ist,

einer Versendevorrichtung (100, 180) zum Versenden eines Pakets von der ersten Verbindung (172) zur zweiten Verbindung (174), wobei die Versendevorrichtung einen Vermittlungsschicht-Anfangsblock (124) im Paket erfaßt, der eine Zieladresse (140) enthält, die ein Teilnetz-Feld (150, 154) und ein Host-Feld (156) besitzt, wobei das Kommunikationssystem enthält:

eine Versendemaske (158, 220) in der Versendevorrichtung (100), wobei die Versendemaske eine Versendemasken-Länge besitzt und die Zieladresse in einen ersten Teilnetz-Adressenteil (122) und einen ersten Host-Adressenteil (224) unterteilt, wobei der erste Teilnetz-Adressenteil eine Länge besitzt, die gleich der Länge des Teilnetz-Feldes ist;

eine Endstation-Maske (158, 221) in der ersten Endstation (172A), wobei die Endstation-Maske eine Endstationmasken-Länge besitzt, um die Zieladresse in einen zweiten Teilnetz-Adressenteil (222) und einen zweiten Host-Adressenteil (224) zu unterteilen, wobei die Endstationmasken-Länge kleiner als die Versendemasken-Länge ist, um den zweiten Teilnetz-Adressenteil dadurch zu unterscheiden, daß er eine Länge besitzt, die kleiner als die Länge des Teilnetz-Feldes ist;

wobei die erste Endstation und die zweite Endstation die Endstationenmaske als Antwort auf den zweiten Teilnetz-Adressenteil, dessen Länge kleiner als die Länge des Teilnetz-Feldes ist, verwenden, um sämtliche Endstationen auf der ersten Verbindung (172) und der zweiten Verbindung (174) als auf einer einzigen Verbindung befindlich zu identifizieren, wobei die Versendevorrichtung (100, 180) die Versendemaske (220) verwendet, um zu unterscheiden, ob das Datenpaket auf der ersten Verbindung oder auf der zweiten Verbindung versendet werden soll, wobei das System ferner enthält:

eine Einrichtung für die erste Endstation (172A), damit diese eine lokale Anforderungsnachricht für ein Adressenanforderungsprotokoll (im folgenden ARP-Anforderungsnachricht genannt) auf die erste Nachrichtenverbindung (172) sendet, wobei die lokale ARP-Anforderungsnachricht eine Datenübermittlungsadresse einer empfangenden Endstation (178C) anfordert, wobei die empfangende Endstation mit einer dritten Verbindung (178) gekoppelt ist;

eine Einrichtung (115, 119) für die Versendevorrichtung (180), damit diese als Antwort auf die lokale ARP-Anforderungsnachricht eine entfernte ARP-Anforderungsnachricht an eine zweite Versendevorrichtung (190) sendet, wobei die zweite Versendevorrichtung mit der zweiten Verbindung (174) und mit der dritten Verbindung (178) verbunden ist;

eine Einrichtung für die Versendevorrichtung (180), damit diese eine die Datenübermittlungsadresse der empfangenden Endstation (178C) enthaltende entfernte ARP- Antwortnachricht von der zweiten Versendevorrichtung (190) empfängt;

eine Einrichtung für die Versendevorrichtung (180), damit diese als Antwort auf die entfernte ARP-Anforderungsnachricht eine lokale ARP-Antwortnachricht zur ersten Endstation (172A) sendet, wobei die Versendevorrichtung ferner enthält:

eine Einrichtung (116, 119), die als Antwort auf eine Datenübermittlungs-Zieladresse im Datenpaket, die nicht gleich einer Datenübermittlungsadresse der Versendevorrichtung ist, als Brücke arbeitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die als Brücke arbeitende Einrichtung ferner enthält:

eine Einrichtung (115) zum Lesen eines Datenübermittlungsschicht-Anfangsblocks (122) des Pakets; und

eine Einrichtung (119, 116) zum Versenden des Pakets auf der Grundlage der Inhalte des Datenübermittlungsschicht-Anfangsblocks des Pakets.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, in dem die Versendevorrichtung ferner enthält:

eine Einrichtung (114, 119), die als Antwort auf eine Datenübermittlungs-Zieladresse (126) im Datenpaket, die gleich einer Datenübermittlungsadresse der Versendevorrichtung (100) ist, als Router arbeitet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, in der die als Router arbeitende Einrichtung (114, 119) ferner enthält:

eine Einrichtung (115) zum Lesen eines Datenübermittlungsschicht-Anfangsblocks (122) des Pakets;

eine Einrichtung (115) zum Lesen eines Vermittlungsschicht-Anfangsblocks (124) des Pakets; und

eine Einrichtung (114, 119) zum Versenden des Pakets auf der Grundlage der Inhalte des Datenübermittlungsschicht-Anfangsblocks und des Vermittlungsschicht- Anfangsblocks des Pakets.

5. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, in dem die erste Nachrichtenverbindung (172) und die zweite Nachrichtenverbindung (174) lokale Netze (LANs) sind.

6. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 5, in dem das Teilnetz-Feld der Pakete ein erstes Teilfeld und ein zweites Teilfeld besitzt, wobei das erste Teilfeld für sämtliche Endknoten auf der ersten Verbindung und für sämtliche Knoten auf der zweiten Verbindung gleich ist, und wobei das Kommunikationssystem ferner enthält:

eine Einrichtung für die zweite Versendevorrichtung (190), damit diese als Antwort auf die entfernte ARP-Anforderungsnachricht eine zweite lokale ARP-Anforderungsnachricht an die empfangende Endstation sendet;

eine Einrichtung für die empfangende Endstation (178C), damit diese als Antwort auf die zweite lokale ARP-Anforderungsnachricht eine zweite lokale ARP-Antwortnachricht zur zweiten Versendevorrichtung (190) sendet, wobei die zweite lokale ARP-Antwortnachricht die Datenübermittlungsadresse der empfangenden Endstation enthält;

eine Einrichtung für die zweite Versendevorrichtung (190), damit diese als Antwort auf die zweite lokale ARP-Antwortnachricht eine entfernte ARP-Antwortnachricht zur Versendevorrichtung (180) versendet;

wobei die Einrichtung für die Versendevorrichtung (180), damit diese eine lokale ARP-Antwortnachricht zur ersten Endstation (172A) sendet, die lokale ARP-Antwortnachricht als Antwort auf die entfernte ARP-Antwortnachricht zur ersten Endstation sendet; und

eine Einrichtung für die erste Endstation (172A), damit diese als Antwort auf die lokale ARP-Antwortnachricht die Datenübermittlungsadresse der empfangenden Endstation (178C) empfängt und ein zweites Paket sendet, das die Datenübermittlungsadresse der empfangenden Endstation enthält, und für die Versendevorrichtung, damit diese als Antwort auf die im zweiten Paket enthaltene Datenübermittlungsadresse der empfangenden Endstation als Brücke arbeitet.