DE69634916T2

DE69634916T2 - Verfahren und vorrichtung zur filterung von mehradresspaketen in einem lokalen netz durch ein transparentes zwischensystem

Info

Publication number: DE69634916T2
Application number: DE69634916T
Authority: DE
Inventors: Floyd Backes; Cyndi Jung
Original assignee: 3Com Corp
Current assignee: 3Com Corp
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2016-10-12
Also published as: JP2001517379A; DE69634916D1; EP0855115A4; US5818838A; EP0855115B1; JP3737517B2; US6169741B1; US5999530A; EP0855115A1; IL124067A; AU7443296A; WO1997014239A1

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft die Übertragung von Informationen bzw. Daten zwischen mehreren digitalen Vorrichtungen in einem Netzwerk und zwischen mehreren Netzwerken über ein Verbundnetzwerk. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es einem intermediären System in einem lokalen Netzwerk (LAN) ermöglichen, Multicast-Pakete transparent aus einem Wide Area Network (WAN) oder einem Verbundnetzwerk zu filtern, die an das LAN gerichtet sind, so dass diese Pakete nur Endsystemen zugestellt werden, die auch wünschen, diese zu empfangen.
Eine verwandte Technologie wird in dem U.S. Patent US-A-5,752,003 beschrieben, das auf den gleichen Zessionar wie die vorliegende Erfindung übertragen ist.
Standards
Die vorliegende Erfindung setzt eine bestimmte Vertrautheit mit den allgemeinen Konzepten, Protokollen und Vorrichtungen voraus, die zurzeit in LAN-Netzwerkanwendungen und in WAN-Internetworking-Anwendungen zum Einsatz kommen. Eine Gruppe von Protokollen, die zur Vernetzung in einem LAN eingesetzt wird, ist die IEEE 802 Protokollreihe, die von dem IEEE (Institute for Electrical and Electronics Engineers) erhältlich ist. Diese IEEE 802 Protokolle wurden durch die ISO (International Organization for Standardization) unter der Bezeichnung ISO 8802 überarbeitet und neu veröffentlicht. Zu den in IEEE 802 spezifizierten Protokollen zählen IEEE 802.3, die für gewöhnlich als Ethernet bezeichneten LAN-Protokolle. Eine separate Reihe von beim Internetworking verwendeten Protokollen, d.h. bei der Verbindung mehrerer LANs, wird als TCP/IP Protocol Suite bezeichnet. (TCP und IP stehen für Transmission Control Protocol und Internet Protocol). Die TCP/IP Suite ist in einer Reihe von Dokumenten veröffentlicht, die von der Internet Engineering Task Force herausgegeben worden sind. Die Dokumente werden als RFCs (Requests For Comment) bezeichnet und sind über das Internet unter der URL http://www.cis.ohiostate.edu:80/hypertext/information/rfc.html erhältlich oder über FTP unter ds.internic.net. Eine Übersicht über die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung benötigten Konzepte ist nachstehend aufgeführt. Eine nähere Beschreibung der Hintergrundinformationen findet sich in den oben genannten Dokumenten zu den Normen bzw. Standards oder in einer Reihe allgemein verfügbarer Referenzarbeiten, wie etwa TCP/IP Illustrated von R. W. Stevens, Addison Wesley, 1994.
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Die Abbildung aus 1 veranschaulicht ein lokales Netzwerk (LAN) 40 einer Art, die heute in einem mittelgroßen Unternehmen oder in einer akademischen Umgebung eingesetzt werden kann, und wobei es sich dabei um eine Art handelt, in Bezug auf welche die vorliegende Erfindung effektiv eingesetzt werden kann. LANs sind Anordnungen verschiedener Hardware- und Software-Elemente, die gemeinsam so arbeiten, dass eine Reihe digitaler Vorrichtungen Daten innerhalb des LAN austauschen können, und wobei sie ferner Internetverbindungen zu externen Wide Area Networks (WANs) aufweisen können, wie etwa den WANs 42 und 44. Kennzeichnende moderne LANs, wie das LAN 40 umfassen eines bis zahlreiche intermediäre LAN-Systeme (IS), wie etwa die IS 60 bis 62, die für die Datenübertragung über das LAN zuständig sind, sowie eine Reihe von Endsystemen (ES), wie etwa die ES 50a-d, 51a-c und 52a-g, welche die Endbenutzerausrüstung darstellen. Bei den ES kann es sich um vertraute Endbenutzer-Datenverarbeitungsanlagen handeln, wie etwa Personalcomputer, Workstations und Drucker, und wobei es sich zusätzlich aber auch um digitale Vorrichtungen handeln kann, wie etwa digitale Telefone oder Echtzeit-Videodisplays. Verschiedene Arten von ES können gemeinsam in dem gleichen LAN arbeiten. Bei einer Art von LAN werden die IS 60–61 des LAN als Brücken bezeichnet, und wobei die IS 66 und 64 des WAN als Router bezeichnet werden, wobei jedoch zahlreiche unterschiedliche LAN-Konfigurationen möglich sind, und wobei die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf das Netzwerk aus 1 beschränkt ist.
Das in der Abbildung aus 1 dargestellte LAN umfasst die Segmente 70a-e, 71a-e, 72a-e und 73a. Ein Segment ist allgemein ein einzelnes, gekoppeltes Medium, wie etwa eine Länge eines ununterbrochenen Drahtes, eines Lichtwellenleiters oder eines Koaxialkabels oder um ein bestimmtes Frequenzband. Ein Segment kann nur zwei Vorrichtungen verbinden, wie etwa das Segment 70a, oder ein Segment, wie das Segment 72d, kann eine Reihe von Vorrichtungen über ein Protokoll mit Mehrfachzugriff mit Kollisionserkennung (CSMA/CD als englische Abkürzung von Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) oder über ein anderes Mehrfachzugriffsprotokoll wie etwa einen Token Bus oder Token Ring miteinander verbinden. Ein über ein einzelnes Element wie das Element 72d übertragenes Signal wird gleichzeitig von allen mit dem Segment verbundenen ES und IS wahrgenommen.
Pakete
In einem LAN, wie dem LAN 40, werden Daten zwischen ES allgemein als unabhängige Pakete übertragen, wobei jedes Paket einen Header bzw. einen Zellkopf aufweist, mit mindestens einer Zieladresse, welch das letztendliche Ziel spezifiziert, und allgemein auch mit einer Quellenadresse und anderen Übertragungsinformationen, wie etwa der Übertragungspriorität. ES achten allgemein ununterbrochen auf die Zieladressen aller auf ihren Segmenten übertragenen Pakete, wobei sie ein Paket jedoch nur dann vollständig empfangen, wenn die Zieladresse mit der ES-Adresse übereinstimmt. Ein ES wie etwa das ES 52g kann Daten in Verbindung mit jedem anderen ES im LAN übertragen, in dem ein Datenpaket übertragen wird, das eine Zieladresse für das vorgesehene Ziel aufweist. Wenn das vorgesehene Ziel direkt mit dem gleichen Segment verbunden ist, wie etwa ES 52d, so passt ES 52d einfach auf und empfängt das Paket, wenn dies durch 52g übertragen wird. Wenn das Ziel-ES hingegen nicht direkt mit dem gleichen Segment wie das Quellen-ES verbunden ist, so ist das LAN 40 zuständig für die Datenübertragung an ein Segment, mit dem das Ziel-ES verbunden ist. Allgemein weiß ein Quellen-ES nicht, ob ein Ziel-ES in dessen LAN direkt mit dessen Segment verbunden ist. Die Quelle überträgt das Paket mit einer Zieladresse einfach und nimmt an, dass das Netzwerk das Paket zustellt. Übertragungen in dem LAN werden allgemein durch die Quelle angesteuert, d.h. das LAN stellt ein Datenpaket von einer Quelle an eine in dem Paket spezifizierte Zieladresse zu, unabhängig davon, ob das Ziel-ES das Paket tatsächlich empfangen möchte. Allgemein weisen Pakete Benutzerdaten auf, die der Benutzer eines ES empfangen möchte, wie etwa Teile einer Datendatei, die an dem ES wieder zusammengesetzt wird, nachdem alle die Datei bildenden Pakete empfangen worden sind, oder Abschnitte eines Videostroms, der dem Benutzer angezeigt wird. Pakete können auch Steuerpakete darstellen, die Steuerinformationen aufweisen, die eingesetzt werden, um die Kommunikation mit dem Netzwerk zu erleichtern.
Treiber, Adapter und LAN-Topologie
Jedes der IS und ES aus 1 weist einen oder mehrere Adapter und eine Reihe von Treibern auf. Ein Adapter weist allgemein eine Schaltkreisanordnung und Konnektoren zur Kommunikation über ein Segment auf, und er übersetzt Daten aus dem von der Schaltkreisanordnung des Computers in dem IS oder ES verwendeten digitalen Form in eine Form, die über das Segment übertragen wird. Ein ES, wie etwa das ES 50b, weist einen Adapter zur Verbindung mit dessen Einzelsegment auf. Ein LAN-IS, wie etwa 61, weist fünf Adapter auf, nämlich je einen Adapter für jedes Segment, mit dem es verbunden ist. Ein Treiber ist eine Reihe von Befehlen, die sich in einem Baustein bzw. einer Vorrichtung befinden, die es der Vorrichtung bzw. dem Baustein ermöglichen, verschiedene Aufgaben zu erfüllen, die durch verschiedene Netzwerkprotokolle definiert sind. Treiber sind allgemein Softwareprogramme, die in den IS oder ES auf eine art und Weise gespeichert sind, die eine Modifikation der Treiber ermöglicht, ohne die IS- oder ES-Hardware zu modifizieren.
LANs können eine unterschiedliche Topologie der Zwischenverbindungen zwischen den Vorrichtungen bzw. Bausteinen aufweisen. Im Zusammenhang mit einem Kommunikationsnetzwerk betrifft der Begriff „Topologie" die Art und Weise, wie an das Netzwerk angeschlossenen Stationen miteinander verbunden sind. Übliche Topologien für LANs sind ein Bus, ein Baum, ein Ring und ein Stern. LANs können auch eine hybride Topologie aufweisen, die aus einer Mischung dieser vorstehenden Topologien besteht. Das in der Abbildung aus 1 dargestellte LAN insgesamt weist im Wesentlichen eine Baumtopologie auf, wobei es jedoch ein Segment 72d aufweist, das eine Bustopologie besitzt. Eine Ringtopologie ist in der Abbildung aus 1 nicht dargestellt, wobei hiermit jedoch festgestellt wird, dass die vorliegende Erfindung in Verbindung mit LANs mit einer Ringtopologie verwendet werden kann.
Brücken
Die LAN-IS in dem LAN 40 weisen die Brücken 60 bis 63 auf. Unter Brücken versteht man im Fach eine Art eines Computers, die für eine sehr schnelle Datenübertragung zwischen zwei oder mehr Segmenten verwendet wird. Zum Beispiel ist eine Brücke 60 ein Computer mit einem Prozessor, einem Speicher zum Speichern von Netzwerkinformationen, Verbindungen mit zwei oder mehr separaten Segmenten und einem Pufferspeicher zum Speichern von Paketen, die von einem Segment zur Übertragung in einem anderen Segment empfangen worden sind. Die Brücke 60 empfängt Pakete von einem Quellenelement, wie etwa 70c, speichert die Pakete und überträgt die Pakete auf einem anderen Segment, wie etwa 70a, wenn die Brücke detektiert, dass das andere Segment still ist. Eine Brücke verändert die an einem Segment empfangenen Pakete nicht, bevor diese auf einem anderen Segment übertragen werden. Brücken sind für den Betrieb eines LAN nicht erforderlich, und tatsächlich sind sie allgemein für die beiden ES unsichtbar, mit denen sie verbunden sind sowie mit anderen Brücken und Routern. Mit unsichtbar ist gemeint, dass eine dem Stand der Technik entsprechende Brücke keine Steuerpakete zu anderen Vorrichtungen in dem Netzwerk überträgt, und dies erleichtert die Kommunikation zwischen Vorrichtungen auf zwei unterschiedlichen Segmenten, so dass weder die sendende Vorrichtung noch die empfangende Vorrichtung weiß, dass sich die Vorrichtungen nicht in dem gleichen Segment befinden.
In der einfachsten Ausführung speichert eine Brücke temporär alle an einem ihrer Anschlüsse oder Ports empfangene Paketdaten, und danach, wenn jeder andere Port zur Verfügung steht, leitet die Brücke das Paket aus jedem anderen Port weiter (überbrückt es). Auch auf dieser einfachsten Ebene neigt eine Brücke, wie etwa die Brücke 60 dazu, den Netzwerkverkehr an Segmenten zu erzielen und reduziert die Möglichkeiten für eine Kollision zwischen Paketen. Moderne Brücken gemäß der nachstehenden Beschreibung stellen auch Filterfunktionen bereit, wobei eine Brücke die LAN-Adressen aller ES lernt, die über jeden der Ports erreicht werden können, und sie leitet Pakete nur aus dem Port weiter, mit dem das Ziel-ES dieses Pakets verbunden ist. Filterbrücken sind in der Lage schnell die LAN-Adresse jedes empfangenen Pakets zu untersuchen, um zu bestimmen, ob das Paket überbrückt werden muss, und wenn ja, zu welchem Segment. Wenn zum Beispiel die Filterbrücke 62 ein Paket an dem Segment 72a empfängt, das an 52b gerichtet ist, so wird dieses Paket nur zu dem Segment 72b und nicht zu den Segmenten 72c und 72d überbrückt.
Um diese Filterfunktion zu realisieren muss eine Brücke irgendwie wissen, welche ES an jedem mit der Brücke verbundenen Segment angebracht sind. Im allgemeinen erfolgt dies auf eine von zwei Möglichkeiten: eine Brücke kann durch einen menschlichen Netzwerkmanager so konfiguriert werden, dass sie die LAN-Adressen der ES kennt, die mit jedem Segment verbunden sind, oder eine Brücke kann die LAN-Adresse der mit jedem Segment verbundenen ES lernen, wenn die Brücke Pakete empfängt. Lernfähige Brücken, die lernen können, welche ES mit jedem ihrer Segmente verbunden sind, tun dies indem sie die LAN-Quellenadresse der an einem bestimmten Port empfangenen Pakete untersuchen. Eine selbstlernende Brücke speichert die durch die Untersuchung der Quellenadresse der Pakete gelernten Informationen allgemein in einem Abschnitt des Speichers der Brücke, der hierin als Brückenfiltertabelle (BFT) bezeichnet wird. Sobald die Einträge in der BFT einer Brücke platziert worden sind, untersucht die Brücke nach dem Empfang eines Pakets die LAN-Zieladresse des gepufferten Pakets, und wenn gemäß der BFT die Zieladresse in dem gleichen Segment liegt, von dem das Paket empfangen worden ist, so wurde das Paket anscheinend bereits von dem Ziel-ES empfangen, und die Brücke entsorgt das gepufferte Paket. Wenn sich das Ziel-ES in einem zu dem Ursprungs-ES anderen Segment befindet, so überbrückt die Brücke das Paket, indem es in dem Segment des Ziel-ES übertragen wird. Wenn die Zieladresse nicht in der BFT vorhanden ist, so muss die Brücke das Paket zu allen anderen Segmenten überbrücken, um sicherzustellen, dass das richtige ES das Paket empfängt. Auf diese Weise lernen die selbstlernenden Brücken allmählich immer mehr über die mit ihnen verbundenen ES und reduzieren allmählich unnötigen Datenfluss durch das LAN. Bei einer dem Stand der Technik entsprechenden Brücke wird die Gestaltung der BFT und das folgende Filtern der Pakete transparent durch die Brücke erreicht, ohne dass die ES sich der Brücke bewusst sein müssen oder etwaige Steuerpakete zu der Brücke übertragen müssen. Eine dem Stand der Technik entsprechende Brücke weder überträgt noch empfängt Steuerpakete von bzw. mit anderen Vorrichtungen in dem LAN.
Einige dem Stand der Technik entsprechenden Brücken implementieren einen Algorithmus, der als Spanning Tree Algorithmus bekannt ist, der es ihnen ermöglicht sicherzustellen, dass ein Segment, das mit mehr als einer Brücke verbunden ist, Pakete von einer der Brücken empfängt. Dieser Algorithmus ist in dem IEEE Standard 802.1d vollständig beschrieben.
LAN-Übertragung und Gruppenadresspakete
In den vorstehenden Ausführungen wurde davon ausgegangen, dass jedes Paket in dem LAN eine Zieladresse aufweist, welche die Zustellung an nur ein Ziel anzeigt. Dies wird im Fach als Unicast-Paket bezeichnet. Es ist aber auch möglich, dass eine Quelle in dem LAN 40 ein Paket an alle ES in dem Netzwerk unter Verwendung einer speziellen Adresse überträgt, die als Sendeadresse bekannt ist. Eine Sendeadresse ist eine besondere Zieladresse, die durch das LAN-Protokoll für Sendepakete reserviert ist. Bei den meisten LAN-Implementierungen kann es sich bei der Sendeadresse nie um eine Quellenadresse für ein Paket handeln, und somit wird die Sendeadresse nie in eine BFT eingegeben. Jede ein Sendepaket empfangende Brücke versucht es, die Zieladresse des Pakets in der BFT dieser Brücke zu finden, wobei dies fehlschlägt, und wobei das Paket somit zu allen Ports überbrückt bzw. weitergeleitet wird, wobei genau dies für ein Sendepaket gewünscht wird. Als eine Alternative kann eine Brücke durch ihre Treibersoftware so vorkonfiguriert werden, dass sie Sendepakete erkennt und diese an alle Ports weiterleitet.
Beim 802.3 Ethernet entsprechen die Ethernet-Adressen 48 Bit. Die Sendeadresse ist für alle 1er als FFFF definiert. 802.3 definiert ferner eine Reihe von Ethernet-Gruppenadressen, die mehr als ein Ziel und weniger als alle Ziele anzeigt. Die Ethernet-Gruppenadressen sind reservierte Adressen, die keinem einzelnen ES oder IS zugeordnet werden können. Bei einem normalen dem Stand der Technik entsprechenden LAN wird jedes Paket mit einer Ethernet-Gruppenadresse an jedes ES in dem LAN übertragen, und es liegt an dem einzelnen ES zu bestimmen, ob es das Paket auf der Basis der Gruppenadresse dieses Pakets empfangen möchte.
Router
ES in dem LAN 40 können mit jedem anderen ES in dem LAN 40 entweder direkt kommunizieren, wenn die ES sich auf dem gleichen physikalischen Segment befinden, oder sie können über eine Brücke kommunizieren. Wenn ein ES jedoch mit einem ES oder einem anderen Dienst in einem anderen LAN kommunizieren möchte, so müssen die Daten über ein WAN übertragen werden, wie etwa das WAN 42. Die Abbildung aus 2 zeigt das WAN 42. Das WAN 42 ist ein Netzwerk von Netzwerken bzw. ein Verbundnetzwerk. (Das größte und bekannteste Verbundnetzwerk ist das weltweite Internet.) WANs umfassen allgemein eine Mehrzahl größerer Computer, die für WAN-Übertragungen optimiert sind, die hierin als Router 64 und 68a-e bezeichnet sind. Ein Router ist allgemein ein größerer Computer als eine Brücke, wobei er wie eine Brücke auch einen Prozessor, einen Speicher zum Speichern von Netzwerkinformationen und Verbindungen mit zwei oder mehr separaten Segmenten aufweist. Einige Router, wie etwa der Router 64, stellen WAN-Dienste an ein LAN bereit, und sie können zusätzlich dazu WAN-Pakete durch das vermaschte Netzwerk weiterleiten, um die WAN-Kommunikation zu erleichtern. Weitere Router sind Mehrzweckcomputer für mehrere Benutzer oder Datei-Server, die Routing-Funktionen aufweisen. Wiederum andere Router sind Computer, die exklusiv für die Behandlung von WAN-Datenverkehr reserviert sind.
Die Kommunikation von WAN-Paketen über WAN 64 über die Router unterscheidet sich deutlich von der Paketübertragung in dem LAN 40 und erfolgt gemäß einem anderen Protokoll mit einem anderen Adressierungssystem. Im Gegensatz zu Brücken kommunizieren Router Steuerpakete mit jedem ES, mit dem sie verbunden sind sowie mit anderen Routern in dem WAN. Ein Router verwendet über Steuerpakete empfangene Informationen sowie möglicherweise Konfigurationsinformationen, die über eine Bedienungsperson geliefert werden, um für sich selbst eine Darstellung des Netzwerks aufzubauen, welche der Router in einer Routing-Tabelle speichert. Ein Router prüft die WAN-Zieladresse jedes empfangenen Pakets und verwendet die in der Routing-Tabelle gespeicherten Informationen, um einzelne Routing-Entscheidungen zu einem Paket auf der Basis der Zieladresse des Pakets, sonstiger Informationen in dem Zellkopf des Pakets und dem Wissen des Routers über den Dynamikzustand des WAN zu treffen. Im Gegensatz zu einer Brücke kann ein Router zwei unterschiedliche Routing-Bestimmungen für verschiedene Pakete mit der gleichen Zieladresse auf der Basis des Dynamikzustands des WAN treffen. Ein Router, wie etwa 64, weiß allgemein nicht um die Gegenwart etwaiger Brücken in dem LAN, mit dem er verbunden ist, und er sendet alle Daten in das LAN als wäre der Router 64 direkt mit jedem ES in dem LAN verbunden.
Kennzeichnenderweise weist ein WAN, wie etwa das WAN 42, ein unterschiedliches Adressierungssystem und eine andere Paketstruktur auf, als wie diese in dem LAN verwendet werden. Jedem ES in dem LAN 40, das Pakete von dem WAN 42 empfangen möchte, muss eine eigene WAN-Adresse zugewiesen werden. Bei TCP/IP sind die WAN-Adressen 32 Bit lang und werden allgemein in der Dezimalpunktschreibweise mit Werten von 0.0.0.0 bis 255.255.255.255 geschrieben. Der Router 64 lernt die LAN-Adresse und die WAN-Adresse jedes ES in dem LAN 40 und übersetzt Pakete und Adressen zwischen dem LAN 40 und dem WAN 42.
Die Abbildung aus 3 zeigt ein Paket, wie es zu oder von dem Router 64 in dem LAN-Segment 73a übertragen werden kann. Das Paket ist im Wesentlichen ein Ethernet-Paket mit einer Ethernet-Kopfzelle 202 und einer 48-Bit-Ethernet-Adresse (00:60:8C:19:AA) 204 und einem Ethernet-Nachsatz 230. In dem Ethernet-Paket 200 befindet sich oder ist gekapselt ein IP-Paket, dargestellt durch die IP-Kopfzelle 212, welche eine 32-Bit-IP-Adresse 214 aufweist (199.35.126.34). Das Paket 200 weist eine Datennutzlast 220 auf, welche die Daten speichert, die der Benutzer gerne empfangen möchte, oder welche eine Steuernachricht speichert, die zur Konfiguration des Netzwerks verwendet wird.
WAN-Multicasting
Das WAN 42 kann in der Lage sein, WAN-Multicast-Pakete (WMPs) zu leiten, die nur den Routern zugestellt werden, die deren Empfang anfordern. Bei einer Ausführung gemäß der TCP/IP Suite erreichen Router und ES ein Multitasking durch ein spezielles Protokoll, das Internet Group Management Protocol (IGMP). Gemäß IGMP wird einer Quelle, die WMPs übermitteln möchte, eine bestimmte WAN-Multicast-Zieladresse aus einer Liste von Adressen zugewiesen, die durch IGMP für Multicast reserviert werden. In dem LAN 40 werden die WMPs durch den Router 64 in LAN-Pakete mit einer LAN-Zieladresse übersetzt, die eine LAN-Gruppenadresse darstellt. IGMP weist eine direkte algorithmische Abbildung zwischen einer WAN-IP-Multicast-Adresse und einer LAN-Gruppenadresse auf. Gemäß IGMP fordert ein Router, wie etwa der Router 64, periodisch die ES, mit denen er verbunden ist, auf, eine Meldung zurück an den Router zu erstatten, wenn sie etwaige WMP-Ströme empfangen möchten. Diese Abfrage wird in dem LAN 40 an eine der reservierten Ethernet-Gruppenadressen übertragen. Ein ES, das einen WMP-Strom empfangen möchte, reagiert auf diese IGMP-Abfrage, indem es einen IGMP-Bericht zurück an den Router 64 sendet. Der IGMP-Bericht ist an die LAN-Adresse gerichtet, die der WMP-Adresse entspricht, welche der ES empfangen möchte. Ein IGMP-Bericht führt eine WMP-Adresse auf, die das ES empfangen möchte. Ein ES sendet einen separaten Bericht für jeden WMP-Strom, den es empfangen möchte. Auf dem Gebiet wird manchmal ausgedrückt, dass das ES jedes Mal zu einer Multicast-Gruppe hinzukommt, wenn es einen bestimmten WMP-Strom empfangen möchte. Der Router kompiliert die IGMP-Berichte an die Router in dem WAN 42, wobei die Zustellung bestimmter WMP-Ströme verlangt wird.
Für die folgende Beschreibung sind drei Einzelheiten des IGMP von Bedeutung. Zum einen kann ein ES eine Multicast-Gruppe jederzeit verlassen (d.h. den Empfang von WMPs an diese Multicast-Adresse einstellen), ohne den Router darüber zu informieren, dass diese WMPs nicht mehr empfangen werden sollen. Das ES reagiert einfach nicht mehr, wenn der Router das nächste Mal eine IGMP-Abfrage in dem LAN übermittelt. (Neuere Versionen von IGMP ermöglichen es einem ES, ein Paket zu übermitteln, wobei dem Router mitgeteilt wird, dass ein bestimmter WMP-Strom nicht mehr empfangen werden soll, wobei diese neueren Versionen jedoch dafür keine ES mehr benötigen.) Ein zweites wichtiges Detail von IGMP ist es, dass für den all, dass ein LAN, wie etwa das LAN 40, zwei Router mit Verbindungen zu dem gleichen WAN aufweist, das IGMP-Protokoll einen Mechanismus aufweist, der es verhindert, dass beide Router Abfragepakete an das LAN übertragen. Wenn ein Router gemäß IGMP ein Abfragepaket an einem seiner LAN-Ports empfängt, überprüft er die WAN-Quellenadresse des Pakets, und wenn die Quellenadresse niedriger ist als die eigene WAN-Adresse des Routers, unterbricht der Router die Übertragung der Abfragepakete. Schließlich überträgt somit nur ein Router (der Router mit der niedrigsten IP-Adresse) Abfragepakete in jedem bestimmten LAN.
Ein letztes wichtiges Detail von IGMP ist es, dass die ES ihr Segment überwachen und alle IGMP Berichte lesen, die in ihrem Segment erscheinen. Gemäß IGMP übermittelt ein ES einen IGMP Bericht für eine WMP-Adresse nicht, wenn das ES feststellt, dass ein anderes ES in dessen Segment die WMP-Adresse bereits angefordert hat. Das zweite ES empfängt die WMPs einfach, wenn diese zu dem ersten ES übermittelt werden, um diese anzufordern. Dies bedeutet, dass gemäß IGMP ein Router nie weiß, ob nur ein oder mehr als ein ES in dem LAN, mit dem er verbunden ist, tatsächlich einen bestimmten WMP-Strom empfangen möchte. Der Router kann WMPs somit nicht zu einer bestimmten ES-LAN-Zieladresse führen, sondern muss das WMP zu einer der reservierten LAN-Gruppenadressen leiten. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, werden Gruppenadresspakete in dem LAN 40 über die Brücken jedem Segment in dem LAN zugestellt. Wenn somit nur das ES 72b in dem LAN 40 einen bestimmten WAN-MP-Strom anfordert, wird dieser WMP-Strom in eine LAN-Gruppenadresse umgewandelt und jedem ES in dem LAN 40 zugestellt. Im Falle eines hoch frequentierten WMP-Stroms wie etwa einem Videovermittlungsabschnitt kann dies zu einer gewaltigen Menge an unerwünschtem LAN-Verkehr führen.
Eine dem Stand der Technik entsprechende Lösung für dieses Problem ist es, das LAN 40 neu zu gestalten und jede der Brücken 60 bis 63 durch Computer zu ersetzen, die als Router arbeiten. Deise „Router" wären dabei in der Lage, an dem IGMP Protokoll insgesamt teilzuhaben und WMP-Pakete nur zu den Segmenten zu leiten, wo sie gewünscht werden. Dabei handelt es sich jedoch um einen kostspieligen Ansatz, der die Kosten für die LAN-Hardware-Infrastruktur und das LAN-Management erhöht und mit hoher Wahrscheinlichkeit die Geschwindigkeit des LAN insgesamt herabsetzt.
Schichten
Ein letztes, für das Verständnis de vorliegenden Erfindung wichtiges Hintergrundkonzept ist das Konzept der in Schichten angeordneten Netzwerkprotokolle. Moderne Kommunikationsstandards, wie etwa die TCP/IP Suite und die IEEE 802 Standards, organisieren die für die Datenübertragung erforderlichen Aufgaben in Schichten. Auf unterschiedlichen Schichten werden Daten angezeigt und unterschiedlich angeordnet, unterschiedliche Protokolle verfolgt und unterschiedliche physikalische Vorrichtungen bearbeiten den Datenverkehr. Die Abbildung aus 4 veranschaulicht ein Beispiel für einen Netzwerkstandard mit Schichten (Layered Network Standard) mit einer Mehrzahl von Schichten, die hierin wie folgt bezeichnet sind: die physikalische Schicht, die Leitungsschicht, die Routing-Schicht, die Transportschicht und die Anwendungsschicht. Diese Schichten entsprechen grob den Schichten gemäß der Definition in der TCP/IP Suite. (Der Standard 802 weist eine unterschiedliche organisatorische Struktur für die Schichten auf und verwendet etwas andere Namen.)
Auf der physikalischen Schicht werden Daten als ein nicht formatierter Bitstrom behandelt, der von einem Sender zu einem oder mehreren Empfängern über ein einzelnes Segment übertragen wird. Gemäß IEEE 802 behandelt die physikalische Schicht zum Beispiel die Codierung/Decodierung der physikalischen Übertragungssignale, die Erzeugung/Entfernung von Präambeln der übermittelten Daten, die für die Synchronisierung verwendet werden (wie etwa Start- und Stopp-Bits), und das Bitübertragungs-/Empfangsprotokoll. Verschiedene Protokolle und Vorrichtungen der physikalischen Schicht existieren für die Übertragung von Daten als elektrische Signale, als optische Signale und als Funksignale über Kabel, über Lichtwellenleiter oder über andere Medien. ES- und IS-Hardware interagiert allgemein mit der physikalischen Schicht durch Adapter, wobei binäre Daten von dem IS oder ES empfangen werden, und wobei diese Daten in Signale übersetzt werden, die auf dem Medium übertragen werden können. Die Adapter weisen die erforderliche Schaltkreisanordnung und die erforderlichen Verbindungen für die Übertragung über das Medium auf. Adapter für PCs sind als Standard-Buskarten allgemein erhältlich, die in einen parallelen Bus des PC eingesteckt werden und einen Konnektor zur Verbindung mit dem Medium aufweisen, auf dem Netzwerksignale übertragen werden.
Auf der Sicherungsschicht bzw. Leitungsschicht (DLL als englische Abkürzung von Data Link Layer) (die teilweise auch als die Schicht 2 oder MAC-Schicht bezeichnet wird) werden Daten als eine Reihe von unabhängigen Paketen behandelt, wobei jedes Paket seine eigene Zieladresse und Felder aufweist, welche die Paketlänge, die Priorität und Codes zur Fehlerprüfung spezifizieren. Eine Brücke ist eine Art von Vorrichtung, welche Übertragungen über das Netzwerk auf der Leitungsschicht unterstützt. IEEE 802 betrifft primär die Leitungsschichten und die physikalische Schichten: Ethernet und Token Ring sind zwei herkömmliche Protokolle, die auf der Leitungsschicht und der physikalischen Schicht arbeiten.
Auf der Routing-Schicht (die manchmal auch als Schicht 3 bezeichnet wird) werden die Daten als eine Reihe unabhängiger Routing-Pakete behandelt. Ein Routing-Paket enthält Informationen, die für die richtige Zustellung des Pakets über ein großes WAN wie das Internet erforderlich sind. Diese Informationen werden auf der Routing-Schicht dazu verwendet, das Paket über das Netzwerk an sein Ziel zu übertragen. Ein Router ist eine Vorrichtung, welche die Übertragungen über das Netzwerk auf der Routing-Schicht unterstützt. In dem TCP/IP-Paket zählen IP, IGMP und IGMP zu den Protokollen, welche die Übertragung auf der Routing-Schicht unterstützen.
Auf der Transportschicht werden die Daten als eine Verbindung zwischen zwei Hosts im Netzwerk betrachtet. Das Transportschichtprotokoll in TCP/IP umfasst TCP und UDP.
Die Anwendungsschicht weist Programme auf, mit denen ein Benutzer zusammenwirkt, um Netzwerkfunktionen zu nutzen, wie zum Beispiel E-Mail, FTP, Remote Login oder HTTP. Daten auf der Anwendungsschicht werden häufig als Dateien betrachtet.
Ein wichtiges Ideal in Standards mit Schichten ist das Ideal der Unabhängigkeit der Schicht. Ein Paket mit Protokollen mit Schichten spezifiziert Standardschnittstellen zwischen Schichten, so dass theoretisch eine Vorrichtung und ein auf einer Schicht arbeitendes Protokoll nebeneinander mit einer Reihe von verschiedenen Protokollen existieren können, die auf höheren oder niedrigeren Schichten arbeiten, solange die Standardschnittstellen zwischen den Schichten befolgt werden.
Zur Verknüpfung des Konzepts der Schichten zurück mit der vorstehenden Beschreibung ist es ersichtlich, dass in dem LAN 40 WAN-Übertragungen auf der Routing-Schicht stattfinden, während LAN-Übertragungen auf der niedrigeren Leitungsschicht (DLL) ablaufen. Auf der Routing-Schicht übertragen die ES Steuerpakete zu den Routern, mit denen sie verbunden sind. Auf der Leitungsschicht übertragen die ES hingegen keine Steuerpakete zu und von Brücken und somit können die ES nicht an einem Multicast-Protokoll auf der Leitungsschicht teilhaben.
Aus den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, was in einem LAN erforderlich ist, das korrekt WAN-Multicast-Pakete annehmen und an Endsysteme zustellen kann, die diese empfangen möchten, wobei dabei keine hohen unerwünschten Verkehrsaufkommen auftreten, die in dem Stand der Technik entsprechenden LANs erzeugt werden.
Weitere Beschreibungen der LAN-Technologie finden sich etwa in dem U.S. Patent US-A-5,666,362 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR ASYNCHRONOUS PPP TO SYNCHRONOUS PPP CONVERSION, das auf den gleichen Zessionar wie die vorliegende Anmeldung übertragen ist.
Zur besseren Veranschaulichung betrifft die vorliegende Beschreibung Netzwerkvorrichtungen und Konzepte in Bezug auf besondere Beispiele, nämlich Ethernet und TCP/IP. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können jedoch auch n Verbindung mit einer umfassenden Vielzahl von Netzwerkvorrichtungen betrieben werden, einschließlich Netzwerken, die sich erheblich von den in der Abbildung aus 1 veranschaulichten spezifizierten Beispielen veranschaulicht und nachstehend beschrieben sind. Im Besonderen ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar innerhalb einer Reihe von proprietären WAN- und LAN-Standards, die von den Apple Computer Corporations entwickelt wurden, und die als Applelink und SMRP bezeichnet werden. Somit ist es nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung außer auf die anhängigen Ansprüche anderweitig beschränkt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung unerwünschter WAN-Multicat-Pakete gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1, eine Brücke gemäß dem gegenständlichen Anspruch 20, ein lokales Netzwerk gemäß dem gegenständlichen Anspruch 25 und ein Verfahren zur Reduzierung der Übertragung unerwünschter WAN-Multicast-Pakete der Schicht 3 gemäß dem gegenständlichen Anspruch 27.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein verbessertes LAN WMPs von einem WAN über einen Router empfangen und den WMPs nur auf Segmenten zuführen, die mindestens ein ES aufweisen, das die WMPs empfangen möchte. Die Erfindung erreicht dies durch Modifikation der intermediären Systeme der Schicht 2 in dem LAN, um auf die Routing-Steuerpakete der Schicht 3 zu achten und um Filterentscheidungen der Schicht 2 auf der Basis der Informationen in den Paketen der Schicht 3 zu treffen. Die Erfindung umfasst einen Mechanismus für ein intermediäres System der Schicht 2, um Abfragepakete der Schicht 3 zu erzeugen, wenn kein System der höheren Ebene derartige Pakete in dem LAN erzeugt. Die Erfindung stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber vieler Arten dem Stand der Technik entsprechender LANs dar, wobei die WAN MPs auf jedes Segment in dem LAN geflutet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist an den Protokollen oder der Hardware der ES oder dem WAN keine Modifikation erforderlich. Anders ausgedrückt erreicht die vorliegende Erfindung ein Filtern der Pakete der Routing-Schicht (Schicht 3) auf der Leitungsschicht (DLL) (Schicht 2), ohne dass jegliche Modifikationen der Protokolle der Routing-Schicht erforderlich sind. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die selektive Überbrückung auf davor angeordnete WMPs auf der Basis der Anforderungen der Routing-Schicht von den ES.
Eine Brücke gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht diese Vorteile durch sorgfältige Überwachung aller Routing-Schicht-Multicast-Daten und Steuerpakete sowie das Weiterleiten von Entscheidungen durch sie. Die Brücke verwendet diese Informationen zur Verbesserung ihrer Filterdatenbank, wodurch ein sehr schnelles Filtern unerwünschter MPs ermöglicht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 ein Diagramm eines lokalen Netzwerks eines Typs, bei dem die Erfindung effektiv eingesetzt werden kann;
2 ein Diagramm eines Wide Area Networks eines Typs, bei dem die Erfindung effektiv eingesetzt werden kann;
3 ein Diagramm eines IP-Pakets, das in ein Ethernet-Paket gekapselt ist;
4 ein Diagramm eines Netzwerkprotokolls mit Schichten; und
5 ein Blockschaltungsdiagramm einer verbesserten Brücke gemäß der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die folgende genaue Beschreibung beschreibt die Funktion einer verbesserten Brücke gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf zwei Protokollpakete, die bereits vorstehend im Text beschrieben worden sind, 802.3 und TCP/IP. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist es verständlich, dass die Erfindung auch in anderen Protokollpaketen angewendet werden kann, die ein analoges Multicast-Protokoll verwenden.
Die Abbildung aus 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Brücke 62 mit Verbesserungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Brücke weist fünf Ports 80a-e auf, die eine Schaltkreisanordnung und Verbindungen bereitstellt, die es der Brücke ermöglichen, auf jedem Segment 72a-e zu kommunizieren. Über einen der Ports empfangene Pakete werden in dem gemeinsamen Paket-Pufferspeicher 82 gespeichert. Die Steuereinheit 84 liest jedes empfangene Paket und verarbeitet das Paket auf der Basis der in dem Treiber 86 spezifizierten Befehle. Die Steuereinheit 84 weist Verbindungen (nicht abgebildet) mit jeder Brückenkomponente auf, um Steuersignale zu senden und zu empfangen.
Wie dies für dem Stand der Technik entsprechende Brücken bekannt ist, verwaltet die Steuereinheit 84 eine Brückenfiltertabelle (BFT) 88 in einem Bereich des Speichers, der von dem Paketpuffer getrennt ist. Wie dies gemäß dem Stand der Technik bekannt ist, weist die BFT 88 Einträge für jede ES-LAN-Adresse auf, von der ein Paket empfangen wird. Jeder Eintrag spezifiziert die LAN-Adresse, von der ein Paket empfangen wird, und mit einer Einrichtung zum Anzeigen eines Ports, mit dem die Adresse verbunden ist. Gemäß einem Standardbetriebsmodus lernt die Brücke 62 allmählich über die ES lernt, mit denen sie verbunden ist, indem sie die LAN-Quellenadressen von Paketen liest, die an ihren Ports empfangen werden. Sobald eine Brücke eine bestimmte ES-LAN-Adresse identifiziert und einen Bezeichner für den Port in der BFT 88 gespeichert hat, mit dem das ES verbunden ist, werden die an der Brücke 62 empfangenen Pakete, die an die LAN-Adresse adressiert sind, nur zu dem Port weitergeleitet, mit dem das ES verbunden ist. Auf diese Weise reduziert die Brücke 62 allmählich unnötigen Verkehr im Netzwerk.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Brücke 62 zusätzlich in der Lage, IGMP-Multicast-Pakete auf der Basis ihrer LAN-Gruppenadresse wie folgt zu filtern. Beim Einschalten oder Zurücksetzen des Systems oder wenn keiner der Ports des Systems ein designierter Abfrageport ist, wie dies nachstehend im Text beschrieben ist, fungiert eine verbesserte Brücke 62 gemäß der vorliegenden Erfindung als wäre sie ein Router und überträgt IGMP-Abfragepakete in regelmäßigen Intervallen aus jedem ihrer Ports A-E. Anfänglich ist jeder dieser Ports durch die Brücke 62 als Nicht-Abfrage-Port bezeichnet. Die Brücke 62 überträgt Abfragen mit einer fingierten WAN-Quellenadresse, die auf einen höheren Wert gesetzt ist als jede mögliche WAN-Quellenadresse eines echten IP-Routers. Diese fingierte WAN-Quellenadresse ist einer Brücke gemäß der vorliegenden Erfindung zugewiesen. Standardmäßige, dem Stand der Technik entsprechende Brücken weisen keine WAN-Quellenadresse auf, da sie nicht auf der Schicht 3 kommunizieren. Als Reaktion auf diese Abfragen übertragen die ES, die an der Brücke 62 angebracht sind, die WMPs empfangen möchten, Berichte auf ihren Segmenten. Diese Berichtet werden an der Brücke 62 empfangen. Diese Bereichtet weisen eine Zieladresse auf, die der Multicast-Adresse entspricht, von der die ES Pakete empfangen möchten, sowie die Quellenadresse des ES, das den Bericht sendet. Jedes mal, wenn die Brücke 62 einen Bericht an einem ihrer Ports wahrnimmt, speichert sie einen Bezeichner für diesen Port und die LAN-Gruppenadresse in der BFT 88, indiziert gemäß der LAN-Gruppenadresse, und wobei angezeigt wird, an welchem Port das Berichtspaket empfangen worden ist, indem ein Flaggenwert an einem entsprechenden Speicherplatz gespeichert wird (in dem Beispiel aus 5 platziert die Brücke 62 eine „1" in einer Spalte, welche bezeichnet, dass die Ports B und D an die Ethernet-Gruppenadresse 09:10:7D:00 adressierte WMP-Pakete empfangen möchten). Wenn etwaige folgende Pakete an der Brücke 62 empfangen werden, die an die LAN-Gruppe gerichtet sind, sieht die Brücke 62 die LAN-Gruppenadresse in der BFT 88 nach und leitet die Pakete nur aus den in dieser Gruppe spezifizierten Ports.
Immer wenn die Brücke 62 ein Abfragepaket an einem ihrer Ports empfängt, prüft sie die WAN-Quellenadresse der Abfrage. Wenn die WAN-Quellenadresse des empfangenen Abfragepakets größer ist als die fingierte WMP-Quellenadresse der Brücke 62, fährt die Brücke 62 damit fort, ihre eigenen Abfragepakete in einem periodischen Intervall zu senden und markiert den Pot, an dem die Abfrage empfangen worden ist als einen Nicht-Abfrage-Port. Wenn die WAN-Quellenadresse des empfangenen Abfragepakets niedriger ist als die fingierte WMP-Quellenadresse der Brücke 62, so unterbricht die Brücke 62 das Senden der eigenen Abfragepakete und markiert den Port, an dem das Abfragepaket empfangen worden ist, als einen Abfrageport. Auf diese Weise „verliert" eine Brücke gemäß der vorliegenden Erfindung immer im Vergleich zu einem echten IP-Router, der mit einem Segment des LAN der Brücke verbunden ist. Alternativ kann die Brücke 62 eine LAN-Quellenadresse prüfen, um die Priorität zu bestimmen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Arten von intermediären LAN-Systemen gegeben sein, die gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils unterschiedliche Fähigkeiten aufweisen. Zum Beispiel können in einem LAN einige IS gemäß der vorliegenden Erfindung vollständig IEEE 802.1d kompatible Brücken darstellen, die somit vollständig den Spanning Tree-Algorithmus für Brücken implementieren, während andere IS gemäß der vorliegenden Erfindung den Spanning Tree-Algorithmus nicht vollständig implementieren können. In diesem Fall wäre es wünschenswert in dem LAN, dass ein vollständig IEEE 802.1d kompatibles IS als fingierter Router über ein IS ausgewählt wird, das nicht vollständige 802.1d kompatibel ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind somit zwei verschiedene fingiere WAN-Quellenadressen für intermediäre LAN-Systeme zur Verwendung reserviert, wenn sie Abfragepakete erzeugen. Die höhere der beiden fingierten Adressen wird dem Nicht-802.1d-IS zugewiesen. Wenn in diesem Fall ein IS ein Abfragepaket an einem ihrer Ports empfängt, prüft es die WAN-Quellenadresse der Abfrage. Wenn die WAN-Quellenadresse des empfangenen Abfragepakets größer ist als die fingierte WAN-Quellenadresse der IS, so sendet das IS weiter seine eigenen Abfragepakete in einem periodischen Intervall und markiert den Port, an dem die Abfrage empfangen worden ist, als einen Nicht-Abfrage-Port. Wenn die WAN-Quellenadresse des empfangenen Abfragepakets niedriger ist als die fingierte WAN-Quellenadresse des IS, so unterbricht das IS das Senden der eigenen Abfragepakete und markiert den Port, an dem das Abfragepaket empfangen worden ist, als einen Abfrageport. Wenn die WAN-Quellenadresse des empfangenen Abfragepakets hingegen mit der fingierten WAN-Quellenadresse des IS übereinstimmt, so vergleicht das IS seine LAN-Adresse mit der LAN-Quellenadresse des empfangenen Abfragepakets und bezeichnet den Port als Abfrageport, wenn die LAN-Quellenadresse des empfangenen Abfragepakets niedriger ist als die LAN-Quellenadresse des IS.
Sobald ein Port gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Abfrageport bezeichnet worden ist, behält die Brücke 62 diese Bezeichnung bei, bis die Brücke 62 an diesem Port kein IGMP-Abfragepaket innerhalb eines festgelegten Timeout-Zeitraums feststellt. Nach Ablauf des Timeout kehrt der Port zur Nicht-Abfrage-Port-Bezeichnung zurück. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Brücke eine Eigenschaft des IGMP in Bezug auf das Timeout behandeln. In dem IGMP ist die Frequenz nicht spezifiziert, mit der ein Router Abfragen sendet, und es gibt in dem IGMP-Abfragepaket keine Informationen, die das Intervall anzeigen. Somit ist es nicht immer klar, wie ein entsprechendes Timeout für einen bestimmten Abfrageport aussehen soll. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel überwacht eine Brücke die Frequenz, mit der Abfragepakete an einem Abfrage-Port empfangen werden und setzt danach ein Timeout fest, das mehrere Male länger ist als die bestimmte Frequenz. Wenn über einen Timeout-Zeitraum kein Abfragepaket an einem Abfrage-Port empfangen wird, bezeichnet eine Brücke gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Port als Nicht-Abfrage-Port. Wenn alle Ports an der Brücke gemäß der vorliegenden Erfindung als Nicht-Abfrage-Ports bezeichnet sind, beginnt die Brücke mit der Erzeugung und Übertragung von Abfragepaketen.
An Nicht-Abfrage-Paketen überwacht die Brücke 62 IGMP-Berichtpakete und verwendet darin gespeicherte Informationen zum Aufbau der BFT. Gemäß der Erfindung leitet die Brücke 62 keine IGMP-Berichtpakete aus Nicht-Abfrage-Ports weiter. Die Brücke 62 leitet nur ein Berichtpaket aus Abfrage-Ports weiter. Der Grund dafür ist es, es zu verhindern, dass ES an anderen Ports ihre IGMP-Berichtpakete unterdrücken, da diese ES einen anderen Bericht an dem gleichen LAN mit der gleichen WMP-Anforderung erfahren. Um in dem IGMP-Protokoll zu verhindern, dass alle ES ihre eigene Kopie des Berichts senden, überwachen die ES alle IGMP-Berichtpakete an ihrem Segment, und wenn sie einen passierenden Bericht sehen, derein WMP meldet, an dem sie interessiert sind, so fordern sie dieses WMP nicht an, wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist. Die Brücke 62 muss jedoch kein separates Berichtpaket von mindestens einem jedes ihrer Segmente empfangen, so dass sie weiß, an welche Segmente sie WMPs überbrücken muss.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass sie in einem LAN implementiert werden kann, wie etwa dem LAN 40, während keine neue Software in den ES benötigt wird und kein neues Protokoll zwischen den ES und den Routern oder zwischen den ES und den Brücken. In einem Ausführungsbeispiel kann die vorliegende Erfindung implementiert werden, indem einige oder alle Brücken in einem LAN modifiziert werden und keine weiteren Modifikationen des LAN oder WAN vorgenommen werden.
Die Erfindung wurde vorstehend in Bezug auf besondere Ausführungsbeispiele beschrieben. Weitere Ausführungsbeispiele sind für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich. Im Besonderen wurden die Verfahrensschritte als Teil verschiedener Teilverfahren gruppiert und bezeichnet, um die Offenbarung klarer zu gestalten, wobei diese Schritte aber auch gruppiert werden können, ohne den wesentlichen Ablauf der Erfindung zu verändern. Somit wird keine über den Umfang der anhängigen Ansprüche hinausgehende Beschränkung der vorliegenden Erfindung beabsichtigt.

Claims

Verfahren zum Reduzieren der Übermittlung unerwünschter WAN-Multicast-Pakete in einem LAN (40), wobei das genannte LAN (40) eine Mehrzahl von Endsystemen (50a-d, 51a-c, 52a-g) umfasst, die Pakete übermitteln und empfangen können, wobei die genannten Pakete eine Quellenadresse und eine Zieladresse aufweisen und eine Mehrzahl von intermediären LAN-Systemen IS (60, 61, 62), die Pakete transparent weiterleiten können, wobei die genannten IS (60, 61, 62) eine Mehrzahl von Ports (80a-e) zur Verbindung mit Netzwerksegmenten (70a-e, 71a-e, 72a-e, 73a) umfasst: das Detektieren von WAN-Multicast-Abfragen an mindestens eines der genannten IS (60, 61, 62) und das Aufzeichnen eines Bezeichners an dem genannten IS (60, 61, 62) für jeden Port (80a-e), an dem die genannten WAN-Multicast-Abfragen empfangen werden, wobei diese Ports (80a-e) als Abfrage-Ports bezeichnet werden; das Empfangen von Anforderungen von den genannten Endsystemen (50a-d, 51a-c, 52a-g) für den Empfang von WAN-Multicast-Paketen an dem genannten mindestens einen IS (60, 61, 62), wobei die genannten Anforderungen von den genannten Endsystemen (50a-d, 51a-c, 52a-g) an eine andere Zieladresse gerichtet sind als die Zieladresse des genannten mindestens einen IS (60, 61, 62); das Speichern von Bezeichnern für die Ports (80a-e), an denen die genannten Anforderungen in Verbindung mit Multicast-Adressen empfangen werden, die in den genannten Anforderungen spezifiziert sind, an dem genannten IS (60, 61, 62); das Weiterleiten der genannten Anforderungen von nur den Ports (80a-e) an dem genannten IS (60, 61, 62), die als Abfrage-Ports bezeichnet sind; das Überprüfen an dem genannten IS (60, 61, 62) jedes WAN-Multicast-Datenpakets, das empfangen wird, um die Multicast-Zieladresse des Pakets zu bestimmen; und das Weiterleiten jedes genannten WAN-Multicast-Datenpakets aus den Ports (80a-e), an denen entweder eine Anforderung für die genannte Zieladresse des Multicast-Pakets oder eine Abfrage empfangen worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dieses ferner folgendes umfasst: das Erzeugen eines WAN-Multicast-Abfragepakets an einem IS (60, 61, 62), wenn keine mit dem genannten IS (60, 61, 62) verbundenen Ports (80a-e) als Abfrage-Ports bezeichnet sind, und das Weiterleiten des genannten WAN-Multicast-Abfragepakets aus allen Ports (80a-e) an dem genannten IS (60, 61, 62).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei dieses ferner folgendes umfasst: das Überprüfen der Quellenadresse von WAN-Multicast-Abfragen, die an einem der Ports (80a-e) des genannten IS (60, 61, 62) empfangen werden, an dem genannten IS (60, 61, 62); das Vergleichen der genannten empfangenen Quellenadresse mit der Quellenadresse des genannten IS (60, 61, 62); und auf der Basis des genannten Vergleichs entweder das Bezeichnen des genannten einen der genannten IS-Ports (80a-e) als Abfrage-Port oder ansonsten das Fortfahren mit dem Erzeugen von WAN-Multicast-Abfragen an dem genannten IS (60, 61, 62).
Verfahren nach Anspruch 3, wobei einer der genannten IS-Ports (80a-e) als ein Abfrage-Port bezeichnet ist, wenn die genannte empfangene Quellenadresse niedriger ist als die genannte IS-Quellenadresse.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem genannten Vergleich die Quellenadressen des WAN (42, 44) verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem genannten Vergleich die Quellenadressen des LAN (40) verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem genannten Vergleich eine empfangene Quellenadresse des WAN (42, 44) mit einer fingierten WAN-Quellenadresse verglichen wird, die dem genannten IS (60, 61, 62) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei dem genannten Vergleich die Quellenadressen des LAN (40) verglichen werden, wenn die Werte der genannten Quellenadressen (42, 44) eine Übereinstimmung gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das genannte LAN (40) eine Mehrzahl von IS (60, 61, 62) aufweist, wobei einige der genannten IS (60, 61, 62) einer ersten Gruppe mit anderen Eigenschaften angehören als andere IS (60, 61, 62), die einer zweite Gruppe angehören, und wobei zwei unterschiedliche fingierte WAN-Multicast-Adressen existieren, von denen je eine jeder Gruppe der genannten IS (60, 61, 62) des LAN (40) zugeordnet ist, so dass von den IS (60, 61, 62) in einer Gruppe erzeugten WAN-Multicast-Abfragen beim Empfang an einem Port in der anderen Gruppe immer dazu führen, dass der Port als ein Abfrage-Port bezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein spezifiziertes Timeout-Intervall existiert, wobei für den Fall, dass während dem genannten Timeout-Intervall kein Abfragepaket an einem als Abfrage-Port bezeichneten Port (80a-e) empfangen wird, so wird der Port (80a-e) als Nicht-Abfrage-Port neu bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei dieses ferner folgendes umfasst: das Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitintervalls zwischen dem Empfang von Abfragepaketen an einem Abfrage-Port; und das Einstellen des genannten Timeout-Intervalls auf ein Vielfaches des durchschnittlichen Zeitintervalls.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die IS (60, 61, 62) des genannten LAN (40) Vorrichtungen sind, die Unicast-Pakete des LAN (40) weiterleiten, ohne die Routinginformationen des WAN (42, 44) in den genannten Paketen zu prüfen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die IS (60, 61, 62) des genannten LAN (40) Pakete für die genannten Endsysteme transparent und ohne den Inhalt oder Header der genannten Pakete zu modifizieren weiterleiten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) mit einer Mehrzahl von Routern (64, 66, 68a-e) kommunizieren, welche das genannte LAN (40, 46, 48) mit einem WAN (42, 44) verbinden, wobei die genannten Router (64, 66, 68a-e) und die genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) Steuerinformationen austauschen, wobei die genannten Steuerinformationen die genannten WAN-Multicast-Abfragen und die genannten Anforderungen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) mit einer Mehrzahl von Routern (64, 66, 68) unter Verwendung von Protokollen eines TCP/IP-Protokollpakets kommunizieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest eines der IS (60, 61, 62) des genannten LAN (40) die in IEEE 802.1d ausgeführten Spezifikationen erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl der genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) und die genannten IS (60, 61, 62) unter Verwendung eines Ethernet-Protokolls miteinander kommunizieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannten WAN-Multicast-Abfragen und die genannten WAN-Multicast-Datenpakete in LAN-Gruppenpakete eingeschlossen sind, wobei die genannten LAN-Gruppenpakete eine LAN-Multicast-Adresse aufweisen, die algorithmisch mit der genannten WAN-Multicast-Adresse übersetzt werden kann, und wobei das genannte IS (60, 61, 62) die genannten LAN-Multicast-Adressen detektiert, speichert und überprüft.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die genannte zugeordnete fingierte Adresse eine LAN-Gruppenadresse ist, die algorithmisch mit einer WAN-Quellenadresse übersetzt werden kann.
Brücke (60, 61, 62) zur Verwendung in einem lokalen Netzwerk (40, 46, 48), wobei die Brücke eine Mehrzahl von Ports (80a-e) aufweist, die Daten von einem Netzwerksegment (70a-e, 71a-e, 72a-e, 73a) übermitteln und empfangen, das eine Mehrzahl gemeinsam genutzter Pufferspeicher (82) zum Puffern der an den genannten Ports (80a-e) empfangenen Daten oder der Daten, die auf eine Übermittlung an den genannten Ports (80a-e) warten, aufweist, mit einer Brückensteuereinheit (84), welche die Quellen- und Zieladressen jedes an einem der genannten Ports (80a-e) empfangenen Daten lesen kann, gekennzeichnet durch: eine Brückenfiltertabelle (88); wobei die genannte Brückensteuereinheit (84) die Quellenadresse jedes an einem bestimmten Segment in Verbindung mit einem Bezeichner des genannten bestimmten Segments empfangenen Pakets in der genannten Brückenfiltertabelle (88) speichern kann, und wobei sie eine Multicast-Adresse jedes Multicast-Anforderungspakets in der genannten Brückenfiltertabelle (88) speichern kann, das in Verbindung mit einem Bezeichner eines Ports empfangen worden ist, an dem das genannte Multicast-Anforderungspaket empfangen wird; und wobei die genannte Brücke die empfangenen Multicast-Pakete nur an die Segmente weiterleiten kann, an denen ein Multicast-Berichtspaket empfangen worden ist, das diese Multicast-Pakete anfordert.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die genannte Brückenfiltertabelle (88) ferner folgendes umfasst: einen Abfrage-Port-Eintrag, der einen Indikator für jeden Port der genannten Brücke umfasst, wobei der genannte Indikator anzeigt, ob der genannte Port als ein Abfrage-Port bezeichnet ist; und eine Mehrzahl von Zieladresseinträgen, wobei jeder genannte Zieladresseintrag eine Zieladresse und Indikatoren für Ports der genannten Brücke aufweist, wobei die genannten Indikatoren anzeigen, ob etwaige Pakete, die an der genannten Brücke empfangen werden, welche die genannte Zieladresse aufweisen, an den genannten Ports weitergeleitet werden sollen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die genannte Mehrzahl von Zieladresseinträgen Einträge aufweist, die eine Gruppenzieladresse und Indikatoren für Ports der genannten Brücke umfassen, wobei die genannten Indikatoren anzeigen, ob Pakete, die an der genannten Brücke empfangen werden, welche die genannten Gruppenzieladresse aufweisen, an den genannten Ports weitergeleitet werden sollen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei diese ferner einen Speicherplatz (87) zum Speichern des Werts eines Timeout-Intervalls für jeden Port (80a-e) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei diese ferner eine Einrichtung zum Erzeugen eines Multicast-Abfragepakets umfasst, wenn keine Ports als Abfrage-Ports bezeichnet sind.
Lokales Netzwerk (40, 46, 58) mit einer Mehrzahl von Endsystemen (50a-d, 51a-c, 52a-g), die jeweils eine Verbindung mit einem Netzwerksegment (70a-e, 71a-e, 72a-e, 73a) aufweisen, wobei die genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) an dem genannten Segment (70a-e, 71a-e, 72a-e, 73a) ein Multicast-Berichtspaket übermitteln können, wobei das genannte Multicast-Berichtspaket eine angeforderte Multicast-Adresse umfasst, von der ein Endsystem Daten empfangen möchte, gekennzeichnet durch: eine Mehrzahl von Brücken (60, 61, 62), wobei jede Brücke (60, 61, 62) Verbindungen zu mindestens zwei Netzwerksegmenten (70a-e, 71a-e, 72a-e, 73a) aufweist, wobei mindestens eine der genannten Brücken (60, 61, 62) an den genannten Netzwerksegmenten (70a-e, 71a-e, 72a-e, 73a) übermittelte Multicast-Berichtspakete detektieren kann und einen Bezeichner der genannten angeforderten Multicast-Adresse in Verbindung mit einem Bezeichner des genannten Segments (70a-e, 71a-e, 72a-e, 73a) speichern kann, wobei die genannte mindestens eine Brücke empfangene Multicast-Pakete nur an die Segmente weiterleitet, an denen ein Multicast-Berichtspaket empfangen worden ist, das diese Multicast-Pakete anfordert.
Lokales Netzwerk nach Anspruch 25, wobei die genannten Brücken (60, 61, 62) ferner in der Lage sind, an einem Port (80a-e) empfangene Multicast-Abfragepakete zu detektieren und diesen Port (80a-e) als einen Abfrage-Port zu bezeichnen, und wobei die genannten Brücken (60, 61, 62) eine Frequenz empfangener Abfragepakete an einem Abfrage-Port bestimmen und ein Timeout-Intervall so festlegen können, dass es einem Vielfachen der genannten Frequenz entspricht, und wobei die genannten Brücken (60, 61, 62) einen Abfrage-Port als einen Nicht-Abfrage-Port bezeichnen, wenn ein Abfragepaket nicht während einem Timeout-Intervall empfangen wird.
Verfahren zur Reduzierung der Übermittlung unerwünschter WAN-Multicast-Pakete der Schicht 3 in einem LAN (40, 46, 48), wobei das genannte LAN (40, 46, 48) eine Mehrzahl von Endsystemen (50a-d, 51a-c, 52a-g) umfasst, die LAN-Pakete der Schicht 2 übermitteln und empfangen können, wobei die genannten Pakete mindestens eine LAN-Quellenadresse und eine LAN-Zieladresse aufweisen, und mit einer Mehrzahl von intermediären LAN-Systemen der Schicht 2 (60, 61, 62), die Pakete auf der Schicht 2 transparent weiterleiten können, wobei die genannten IS (60, 61, 62) eine Mehrzahl von Ports zur Verbindung mit Netzwerksegmenten (70a-e, 71a-e, 72a-e, 73a) aufweisen, wobei das Verfahren folgendes umfasst: das Detektieren von eingeschlossenen WAN-Multicast-Abfragen der Schicht 3 an einem IS der genannten IS (60, 61, 62) durch Überprüfen des Inhalts aller Gruppenpakete der Schicht 2, und das Aufzeichnen eines Bezeichners an dem genannten IS (60, 61, 62) für jeden Port (80a-e), an dem die genannten WAN-Multicast-Abfragen empfangen werden, wobei diese Ports (80a-e) als Abfrage-Ports bezeichnet werden; das Empfangen von Anforderungen der Schicht 3 von den genannten Endsystemen (50a-d, 51a-c, 52a-g) für den Empfang von WAN-Multicast-Datenpaketen an dem genannten IS, wobei die genannten Anforderungen von einem Endsystem (50a-d, 51a-c, 52a-g) an eine andere Zieladresse gerichtet sind als die Zieladresse des genannten IS, und wobei der genannte Inhalt der Schicht 3 der genannten Anforderungen überprüft wird; das Speichern von Bezeichnern für Ports, an denen die genannten Anforderungen in Verbindung mit der in den genannten Anforderungen spezifizierten Gruppenadresse der Schicht 2 empfangen werden, an dem genannten IS in einer Filtertabelle der Schicht 2; das Weiterleiten der genannten Anforderungen von nur den Ports (80a-e) an dem genannten IS, die als Abfrage-Ports bezeichnet sind; und das Überprüfen an dem genannten IS (60, 61, 62) jedes WAN-Multicast-Datenpakets, das empfangen wird, um die Multicast-Zieladresse des Pakets zu bestimmen; und das Filtern jedes Datenpakets LAN-Gruppenadressierung an dem genannten IS auf der Basis der genannten Filtertabelle der Schicht 2 und dadurch dass Weiterleiten von WAN-Multicast-Datenpaketen nur von den Ports (80a-e), an denen eine Anforderung für die genannte Zieladresse für das genannte Multicast-Datenpaket oder eine Abfrage empfangen worden ist.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei dieses ferner folgendes umfasst: das Erzeugen eines WAN-Multicast-Abfragepakets an einem IS (60, 61, 62), wenn keine mit dem genannten IS verbundenen Ports als Abfrage-Ports bezeichnet sind, und das Weiterleiten des genannten WAN-Multicast-Abfragepakets von allen Ports (80a-e) an dem genannten IS.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei dieses ferner folgendes umfasst: das Überprüfen an dem genannten IS (60, 61, 62) der Quellenadresse von WAN-Multicast-Abfragen, die an einem Port der genannten Ports (80a-e) des IS empfangen worden sind; das Vergleichen der genannten empfangenen Quellenadresse mit der genannten Quellenadresse des genannten IS; und auf der Basis des genannten Vergleichs entweder das Bezeichnen des genannten Ports als einen Abfrage-Port oder ansonsten das Fortführen des Erzeugens von WAN-Multicast-Abfragen an dem genannten IS.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei der genannte Port (80a-e) als ein Abfrage-Port bezeichnet ist, wenn die genannte Quellenadresse niedriger ist als die Quellenadresse des genannten IS.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei bei dem genannten Vergleich eine empfangene WAN-Quellenadresse mit einer dem genannten IS (60, 61, 62) zugeordneten WAN-Quellenadresse verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei bei dem genannten Vergleich die LAN-Quellenadressen verglichen werden, wenn die Werte der genannten WAN-Quellenadressen übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das genannte LAN (40, 46, 48) eine Mehrzahl von IS (60, 61, 62) aufweist, wobei einige der genannten IS einer ersten Gruppe angehören, mit anderen Eigenschaften als andere IS, die einer zweiten Gruppe angehören, und wobei zwei verschiedene fingierte WAN-Quellenadressen existieren, wobei jeweils eine einer Gruppe der genannten LAN-IS zugeordnet ist, so dass durch die IS in einer Gruppe erzeugten WAN-Multicast-Abfragen, wenn sie an einem Port in der anderen Gruppe empfangen werden, immer dazu führen, dass der Port als ein Abfrage-Port bezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei es sich bei den genannten IS (60, 61, 62) des genannten LAN (40, 46, 48) um Vorrichtungen der Schicht 2 handelt, welche LAN-Unicast-Pakete weiterleiten, ohne den Inhalt der genannten Pakete zu überprüfen oder zu verändern.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) mit einer Mehrzahl von Routern (64, 66, 68a-e) kommunizieren, welche das genannte LAN (40, 46, 48) unter Verwendung eines Protokolls der Schicht 3 mit einem WAN (42, 44) verbinden, wobei die genannten Router (64, 66, 68a-e) und die genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) Steuerinformationen austauschen, wobei die genannten Steuerinformationen die genannten WAN-Multicast-Abfragen und die genannten Anforderungen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei die genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) unter Verwendung von Protokollen in einem TCP/IP-Protokollpaket mit einer Mehrzahl von Routern (64, 66, 68a-e) kommunizieren.
Verfahren nach Anpruch 27, wobei mindestens eines der genannten IS (60, 61, 62) des LAN (40) die in IEEE 802.1d ausgeführten Spezifikationen erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei eine Mehrzahl der genannten Endsysteme (50a-d, 51a-c, 52a-g) und die genannten IS (60, 61, 62) unter Verwendung eines Ethernet-Protokolls kommunizieren.