EP4107910A1 - Netzwergerät sowie verfahren zum erfassen und verarbeiten von paketinformationen mit dem netzwerkgerät - Google Patents

Netzwergerät sowie verfahren zum erfassen und verarbeiten von paketinformationen mit dem netzwerkgerät

Info

Publication number
EP4107910A1
EP4107910A1 EP20789054.2A EP20789054A EP4107910A1 EP 4107910 A1 EP4107910 A1 EP 4107910A1 EP 20789054 A EP20789054 A EP 20789054A EP 4107910 A1 EP4107910 A1 EP 4107910A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network device
memory
time
time stamp
metadata
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20789054.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian MÜCK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hirschmann Automation and Control GmbH
Original Assignee
Hirschmann Automation and Control GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hirschmann Automation and Control GmbH filed Critical Hirschmann Automation and Control GmbH
Publication of EP4107910A1 publication Critical patent/EP4107910A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
    • H04L41/069—Management of faults, events, alarms or notifications using logs of notifications; Post-processing of notifications
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/02—Capturing of monitoring data
    • H04L43/028—Capturing of monitoring data by filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/10—Active monitoring, e.g. heartbeat, ping or trace-route
    • H04L43/106—Active monitoring, e.g. heartbeat, ping or trace-route using time related information in packets, e.g. by adding timestamps
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/12—Network monitoring probes

Definitions

  • the invention relates to a network device and a method for acquiring and processing packet information by means of a network device.
  • a visualization to the temporal sequence of incoming and outgoing data packets in a network device using hardware extensions within this unit "according to the features of the preamble of claim 1 can be made.
  • Corresponding hardware devices are required in computer networks in order to be able to send and distribute data from one terminal device to another.
  • the data is divided into data packets.
  • TCP / IP networks are known for this purpose.
  • network devices represent simple nodes (network nodes) in order to generate a star point for end devices. These devices are known as a network hub.
  • network devices which contain a programmable controller in order to distribute the data packets in a targeted manner in a network. These devices are called a network switch.
  • time stamping of packets can be found in existing applications of the prior art.
  • IEEE 1588 it is used for the purpose of time synchronization, with only certain packets being time stamped here.
  • Ethernet test devices which take high-precision time stamps, but which are not integrated in a network node.
  • the invention is therefore based on the task of creating diagnostic options for “Time Sensitive Networking” (TSN) networks which enable detailed insights into the time behavior of the packets involved. Such a diagnosis can then be used to check the actual implementation of a transmission schedule for the data packets. Furthermore, a solution integrated in a network device is to be created.
  • TSN Time Sensitive Networking
  • a network device which forms a node in a network.
  • the network device contains at least two ports, each port containing a transmitting unit and a receiving unit.
  • the participants in the network are connected via the ports so that the network device forms a star point in the network.
  • Each receiving unit and each sending unit also contain a time stamp unit, which can assign time stamps to the incoming and outgoing data packets of a port.
  • the network device has an internal memory for storing these time stamps.
  • a network device which has several ports creates a time stamp for each data packet for each incoming and outgoing packet in each port.
  • This time stamp can be derived from a precise hardware clock which, for example, can be synchronized across the network using network-based time synchronization methods, as known from IEEE 1588.
  • time stamps are aggregated in the central memory within the network device for further processing.
  • the time stamp can then be used to trace at any time the point in time at which the individual data packets were accepted and / or sent on the network device. This makes it possible to determine the transmission times between two network devices.
  • the query of the time stamps from the ports is managed by a central instance, called an arbiter, before they are stored in the central memory.
  • This instance also manages the available bandwidth for the time stamp data of the ports.
  • the ports can also arrange their time stamp data in a “daisy chain” topology for such data.
  • the arbiter can thus filter the time stamps of the ports and store them in memory. As a result, an overview of time stamps can be generated in the memory, from which it can be derived whether packages were delivered on time.
  • time stamp available in the memory determines that the sending of a data packet is taking too long, it can be sent earlier. For this purpose, sending times to the individual network participants can be calculated in advance using the time stamp.
  • the arbiter does not have to collect all time stamps in the memory, but can store time stamps in the memory according to defined rules. If, for example, the transmission times to a network participant can already be calculated using existing time stamps, further time stamps can be filtered, which means that they are not stored in the memory. The arbiter can also collect old time stamps in the memory. The data packets that can be generated by packet generation from the time stamps collected in the memory can also be transferred to the ports in accordance with the aforementioned determination of the dispatch times.
  • time stamps can be enriched with further data packet-related information in order to show even more detailed data about the network traffic.
  • the time stamps enriched with further data are referred to below as metadata
  • Whether and which metadata is used for enrichment can be configured by the user in order to tailor the resulting amount of data to the needs.
  • metadata for data reduction using hash methods can be mapped to fewer useful data bits if necessary, with the acceptance of hash collisions, since a large amount of metadata can arise in the switch when there is a high traffic load.
  • pre-filtering can be carried out to match one or more data fields mentioned in the metadata to be enriched in order to only record metadata that is of interest . Entire ports in the send and / or receive direction can also be excluded from the metadata generation here. This also lowers the load.
  • a loss of metadata caused by overloading the interface of the central memory can be detected by the event generators and / or the arbiter. This loss is saved and encoded in the next metadata that is successfully transferred to the central memory, so that information about the temporary loss of information due to overloading can be generated. This can be done via the
  • Ports or suitable signaling devices are output on the network device.
  • the metadata are further processed into Ethernet packets based on the content of the central memory.
  • the address and control data of these packages can be programmed by the user. If certain criteria exist (fill level of the central memory, expiry of a time interval), the Ethernet packets are transferred to ports of the switch that can be selected by the user or are specified by the switch tables for sending packets.
  • the normal dispatch mechanisms are used here in order not to disturb the real-time behavior of a TSN schedule.
  • An entity for example software
  • An entity in the switch's network can receive metadata packets from one or more network devices using the method, filter, aggregate and process them for display.
  • Ethernet packets in the network device avoids latency and bandwidth-limited Qut-of-Band mechanisms, such as the register set of the network device, which can be connected to an already heavily used CPU via a bus with low bandwidth.
  • the central memory can be read out using out-of-band mechanisms, such as the register set of the network device.
  • FIG. 1 An overview of a network device according to the invention with event generators in transmitting (TX) and receiving units (RX),
  • FIG. 1 shows a network device 10 according to the invention with four ports. These ports are each subdivided into a transmitting unit 2 and a receiving unit 1. The terminal devices of the network are connected to these ports and the network device can use them to receive data packets (to the receiving units 1) and send them (to the transmitting units 2).
  • the network device contains a memory 12 which can store digital data and which can be called up.
  • the transmitting 2 and receiving units 1 are also equipped with time stamp units 4, which are suitable for assigning time stamps to the incoming and outgoing data packets and storing them in memory 12.
  • the transmitting 2 and receiving units 1 are equipped with event generators 3, which assign metadata to the individual time stamps, such as incoming and / or outgoing data packets,
  • the time stamps enriched as metadata are made available to an arbiter 11. After arbitration, the metadata is stored in the central memory. If the shipping conditions are met, the sending takes place as an Ethernet packet via the sending units 2. This can be done, for example, via the packet generation 13, which feeds the generated packets to the parcel shipping 14 and thus the individual ports or sending units 2.
  • the transmission units 2 to which the packet is sent is configured by the user or determined via tables in the network device.
  • the shipping conditions for triggering the shipment of a package with time stamp data are configurable and can be (in a non-exhaustive list);
  • the present invention is not limited to the foregoing features. Rather, further configurations are possible. So could an instance in the network be provided, which collects the information aggregated in packets from various network nodes and aggregates them further.
  • the novelty consists in the integration into a network device, which up to now has possibly only used time stamps for the purpose of time synchronization. Only through this integration can the time behavior of all or filtered traffic in a productive environment be measured without changing the topology or interrupting data streams.
  • the generation of data packets for sending the metadata by an event generator means that the CPU assigned to the network device is not burdened with this task.
  • Metadata from several network devices supporting the method in a network can be acquired through the use of MAC addresses from one or more measuring stations processing the data packets through switching in the network.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Netzwerkgerät (10) mit mindestens zwei Ports zum Anschließen von Netzwerkteilnehmern sowie mit mindestens einem Speicher (12) zur Speicherung von Daten, Jeder Port beinhaltet dabei eine Sendeeinheit (2) und eine Empfangseinheit (1). Erfindungsgemäß beinhaltet weiterhin jede Empfangseinheit (1) und jede Sendeeinheit (2) eine Zeitstempeleinheit (4) und die von den Zeitstempeleinheiten (4) erzeugten Zeitstempe! eingehender Datenpakete der Empfangseinheiten (1) und ausgehender Datenpakete der Sendeeinheiten (2) können in dem Speicher (12) abgelegt werden. Weiterhin wird ein Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Paketinformationen in dem vorgenannten Netzwerkgerät vorgeschlagen, bei welchem die Zeitstempeleinheiten (4) Zeitstempel der eingehenden und ausgehenden Datenpakete erzeugen und im Speicher (12) ablegen. Die so aggregierten Zeitstempeldaten können mit Hilfe einer Paketerzeugung (13) sowie dem Paketversand (14) an die Ports weitergegeben werden.

Description

Netzwerkgerät sowie Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Paketinformationen mit dem Netzwerkgerät
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Netzwerkgerät sowie ein Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Paketinformationen mittels eines Netzwerkgerätes. Durch diese Erfindung soll eine Sichtbarmachung der zeitlichen Abfolge von ein- und ausgehenden Datenpaketen in einem Netzwerkgerät mithilfe von Hardwareerweiterungen innerhalb dieses Gerätes» gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 erfolgen können.
Entsprechende Hardwaregeräte werden in Computernetzwerken benötigt, um Daten von einem Endgerät zu einem anderen versenden und verteilen zu können. Die Daten werden dazu in Datenpakete unterteilt. Bekannt sind hierzu bspw. TCP/I P-Netzwerke.
Bekannt ist hierzu, dass Netzwerkgeräte einfache Knotenpunkte (Netzwerkknoten) darstellen, um einen Sternpunkt für Endgeräte zu erzeugen. Diese Geräte werden als Netzwerkhub bezeichnet.
Weiterhin sind Netzwerkgeräte bekannt, welche eine programmierbare Steuerung beinhalten, um die Datenpakete gezielt in einem Netzwerk zu verteilen. Diese Geräte werden als Netzwerkswitch bezeichnet.
Ebenfalls ist bspw. aus der DE 80 2006 000 171 T2 bekannt, verschiedenen Datenpaketen verschiedene Prioritäten zuzuordnen, um den Datenverkehr am Netzwerkknoten effizient zu steuern.
Das Konzept von Zeitstempeln von Paketen findet sich in bestehenden Anwendungen des Stands der Technik, Zur IEEE 1588 wird es zum Zweck der Zeitsynchronisation verwendet, wobei hier nur bestimmte Pakete zeitgestempelt werden. Auch existieren Ethernet-Testgeräte, welche hochgenaue Zeitstempel nehmen, jedoch nicht in einem Netzwerkknoten integriert.
Bestehende Verfahren des Stands der Technik, welche durch Zeitstempeln von Triggerpaketen operieren, erfassen nur das Zeitverhalten betreffend die Triggerpakete. Sofern das Inline-Timestamping zum Einsatz kommt, werden diese Pakete außerdem verändert.
Alle bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Datenverteilung in einem Netzwerk können jedoch kein detailliertes Abbild des gesamten Zeitverhaltens an einem Netzwerkknoten erstellen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Diagnosemöglichkeiten für „Time Sensitive Networking“ (TSN)-Netzwerke zu schaffen, welche detaillierte Einblicke in das Zeitverhalten der beteiligten Pakete ermöglichen. Eine solche Diagnose kann dann zur Überprüfung der tatsächlichen Umsetzung eines Versandzeitplans der Datenpakete genutzt werden. Weiterhin soll eine in einem Netzwerkgerät integrierte Lösung geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und des nebengeordneten Patentanspruchs 7 gelöst.
Erfindungsgemäß wird dazu ein Netzwerkgerät vorgeschlagen, welches einen Knotenpunkt in einem Netzwerk bildet. Das Netzwerkgerät beinhaltet dazu mindestens zwei Ports, wobei jeder Port eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit beinhaltet. Über die Ports werden die Teilnehmer des Netzwerks angeschlossen, so dass das Netzwerkgerät einen Sternpunkt im Netzwerk bildet.
Jede Empfangseinheit und jede Sendeeinheit beinhalten weiterhin eine Zeitstempeleinheit, welche den eingehenden und ausgehenden Datenpaketen eines Ports Zeitstempel zuordnen können. Zum Ablegen dieser Zeitstempel weist das Netzwerkgerät einen internen Speicher auf.
Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Netzwerkgerät, welches über mehrere Ports verfügt, für jedes ein- und ausgehende Paket in jedem Port einen Zeitstempel für jedes Datenpaket anlegt. Dieser Zeitstempel kann von einer präzisen Hardware-Uhr abgeleitet werden, welche beispielsweise über netzwerkbasierte Zeitsynchronisationsverfahren, wie aus der IEEE 1588 bekannt, netzwerkweit synchronisiert werden kann.
Diese Zeitstempel werden in dem zentralen Speicher innerhalb des Netzwerkgeräts zur Weiterverarbeitung aggregiert.
Durch diese Ausbildung eines Netzwerkgerätes kann dann anhand der Zeitstempel jederzeit nachvollzogen werden, zu welchem Zeitpunkt die einzelnen Datenpakete am Netzwerkgerät angenommen und/oder abgesendet wurden. Dadurch ist eine Bestimmung der Sendezeiten zwischen zwei Netzwerkgeräten möglich.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abfrage der Zeitstempel von den Ports vor der Speicherung im zentralen Speicher über eine zentrale Instanz, genannt Arbiter, verwaltet wird. Diese Instanz verwaltet ebenfalls die zur Verfügung stehende Bandbreite für die Zeitstempeldaten der Ports.
Als Alternative für einen zentralen Arbiter können die Ports ihre Zeitstempeldaten auch in eine „Daisy-Chain“-Topologie für solche Daten einreihen.
Durch einen solchen Arbiter ist es möglich, die Zeitstempel der Ports entgegenzunehmen und an den zentralen Speicher zu senden. Durch das Vorliegen der so gesammelten Zeitstempel kann nun überprüft werden, ob Datenpakete der Netzwerkgeräte innerhalb des Versandzeitplans versendet bzw. empfangen werden.
Der Arbiter kann somit die Zeitstempel der Ports filtern und im Speicher ablegen. Dadurch kann eine Übersicht an Zeitstempeln im Speicher erzeugt werden, aus welcher abgeleitet werden kann, ob Pakete rechtzeitig ausgeliefert wurden.
Wird durch die im Speicher zur Verfügung stehenden Zeitstempel festgestellt, dass der Versand eines Datenpaketes zu lange dauert, kann ein früheres Versenden veranlasst werden. Dazu können durch die Zeitstempel Sendezeiten zu den einzelnen Netzwerkteilnehmern im Voraus berechnet werden.
Der Arbiter muss nicht alle Zeitstempel im Speicher sammeln, sondern kann nach festgelegten Regeln Zeitstempel in den Speicher ablegen. Sind bspw. durch bereits vorhandene Zeitstempel die Sendezeiten zu einem Netzwerkteilnehmer bereits berechenbar, können weitere Zeitstempel gefiltert werden, was bedeutet, dass sie nicht im Speicher abgelegt werden. Ebenso kann der Arbiter aber auch alte Zeitstempel im Speicher sammeln. Auch die Datenpakete, welche durch eine Paketerzeugung aus den im Speicher gesammelten Zeitstempeln generierbar sind, können entsprechend der vorgenannten Bestimmung der Versandzeiten an die Ports übergeben werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zeitstempel mit weiteren Datenpaket-bezogenen Informationen angereichert werden können, um noch detailliertere Daten über den Netzwerkverkehr aufzuzeigen. Die mit weiteren Daten angereicherten Zeitstempel werden im Folgenden als Metadaten bezeichnet
Es wird vorgeschlagen, in einer besonderen Ausführungsform einen Ereignisgenerator jeder Empfangs- und jeder Sendeeinheit zuzuordnen, welcher die Zeitstempel mit den weiteren Informationen zu Metadaten verarbeitet Zur Anreicherung eignen sich beispielsweise folgende Informationen (in nicht abschließender Aufzählung):
• Länge des Datenpakets
• Verkehrsklasse („traffic dass“)
• Quell- und Ziel-MAC-Adresse
• Ethertype
• VLAN ID e VLAN Tag
• FCS-Prüfsumme OK oder nicht
• Addresse(n) in Switchtabellen bekannt oder nicht
• Auszug des Frameinhalts an wählbarer Position
• IEEE 802.1CB/Qci stream_handle
• Sequenznummer von Redundanzprotokollen (HSR/PRP/.1CB)
• Frame-Preemption-Snformationen o Klassifizierung Preemptable/Express o Framenummer
o Fragmentnummer o Beginn/Ende eines fragmentierten Datenpakets o Fehler bei der Rekonstruktion.
Ob und welche Metadaten zur Anreicherung verwendet werden, kann vom Nutzer konfiguriert werden, um die entstehende Datenmenge auf die Bedürfnisse zuzuschneiden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Metadaten zur Datenreduktion durch Hash-Verfahren unter Inkaufnahme von Hash-Kollisionen bei Bedarf auf weniger Nutzdatenbits abgebildet werden können, da bei hoher Verkehrslast im Switch eine große Menge von Metadaten entstehen kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bereits bei der Erfassung von Metadaten durch die Ereignisgeneratoren eine Vorfilterung nach Übereinstimmung mit ein oder mehreren Datenfeldern, welche bei den anzureichernden Metadaten genannt wurden, durchgeführt werden kann, um nur solche Metadaten zu erfassen, die von Interesse sind. Hier können auch ganze Ports in Sende- und/oder Empfangsrichtung von der Metadatenerzeugung ausgenommen werden. Dies senkt die anfallende Last ebenfalls.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Falle von hoher gleichzeitiger Anzahl von entstehenden Metadaten ein durch Überlastung der Schnittstelle des zentralen Speichers entstehender Verlust von Metadaten durch die Ereignisgeneratoren und/oder den Arbiter detektiert werden kann. Dieser Verlust wird gespeichert und bei den nächsten erfolgreich an den zentralen Speicher übergebenen Metadaten in diesen kodiert, so dass eine Information über den zeitweisen Informationsverlust durch Überlastung erzeugt werden kann. Diese kann über die
Ports oder geeigneten Signaleinrichtungen an dem Netzwerkgerät ausgegeben werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass neben den Ports als Quelle von Metadaten weitere Quellen existieren können. Sinnvoll erscheint die Aufzeichnung von folgenden Informationen (in nicht abschließender Aufzählung):
• Überschreiten gewisser Zeitschwellen (wie der Sekundenschwelle) der Hardwareuhr o Hierdurch kann die Zeitkontinuität der Metadaten beibehalten werden, selbst wenn mehrere Sekunden lang keine Datenpakete eintreffen, sofern die Metadaten in ihren Zeitstempel nur einen begrenzten Ausschnitt des Zeitvektors der Hardwareuhr enthalten.
• Statusinformationen über den Switch, wie Auslastung von Queues, Puffern e Auftretende Probleme im Switch wie Überlast oder intern festgestellte Fehler
• Von außen beeinflusste Ereignisse, wie der Aufbau oder Abbau eines links an einem der Ports, oder ein Geschwindigkeitswechsel
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Metadaten basierend auf dem Inhalt des zentralen Speichers zu Ethernetpaketen weiterverarbeitet werden. Die Adress- und Steuerdaten dieser Pakete können vom Nutzer programmiert werden. Bei Vorliegen gewisser Kriterien (Füllstand des zentralen Speichers, Ablauf eines Zeitintervalls) werden die Ethernetpakete an vom Nutzer wählbare oder durch die Switch-Tabellen vorgegebene Ports des Switches zum Paketversand übergeben. Hierbei werden die normalen Versandmechanismen genutzt, um das Echtzeitverhalten eines TSN-Schedules nicht zu stören. Eine Instanz (beispielsweise eine Software) im Netzwerk des Switches kann empfangene Metadatenpakete von einem oder mehreren das Verfahren einsetzenden Netzwerkgeräten empfangen, filtern, aggregieren und zur Darstellung aufbereiten.
Durch die direkte Generierung von Ethernetpaketen im Netzwerkgerät werden latenz- und bandbreitenlimitierte Qut-of-Band-Mechanismen, wie beispielsweise der Registersatz des Netzwerkgeräts, welcher über einen Bus mit geringer Bandbreite an eine bereits hoch ausgelastete CPU angebunden sein kann, vermieden.
Alternativ oder ergänzend zur direkten Generierung der Pakete im Netzwerkgerät kann der zentrale Speicher über Out-Of-Band-Mechanismen, wie beispielsweise den Registersatz des Netzwerkgeräts, ausgelesen werden.
Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Netzwerkgeräts sowie das Verfahren werden im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 : Eine Übersicht über ein erfindungsgemäßes Netzwerkgerät mit Ereignisgeneratoren in Sende (TX)- und Empfangseinheiten (RX),
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Netzwerkgerät 10 mit vier Ports, Diese Ports sind unterteilt in jeweils eine Sende- 2 und eine Empfangseinheit 1 . An diesen Ports sind die Endgeräte des Netzwerks angeschlossen und das Netzwerkgerät kann darüber Datenpakete empfangen (an den Empfangseinheiten 1) und senden (an den Sendeeinheiten 2).
Das Netzwerkgerät beinhaltet einen Speicher 12, welcher digitale Daten speichern kann und diese abrufbar bereithält. Die Sende- 2 und Empfangseinheiten 1 sind weiterhin mit Zeitstempeleinheiten 4 ausgestattet, welche dafür geeignet sind, den eingehenden und ausgehenden Datenpaketen Zeitstempel zuzuordnen und im Speicher 12 abzulegen.
Weiterhin sind die Sende- 2 und Empfangseinheiten 1 mit Ereignisgeneratoren 3 ausgestattet, welche Metadaten den einzelnen Zeitstempeln zuordnen, wie bspw. eingehenden und/oder ausgehenden Datenpaketen,
Die als Metadaten angereicherten Zeitstempel werden einem Arbiter 11 zur Verfügung gestellt. Nach Arbitrierung werden die Metadaten im zentralen Speicher abgelegt. Bei Erfüllung der Versandbedingungen erfolgt der Versand als Ethernet-Paket über die Sendeeinheiten 2. Dies kann bspw. über die Paketerzeugung 13 geschehen, welche die erzeugten Pakete dem Paketversand 14 und damit den einzelnen Ports bzw. Sendeeinheiten 2 zuführt. An welche Sendeeinheiten 2 das Paket vermittelt wird, wird vom Benutzer konfiguriert oder über Tabellen im Netzwerkgerät bestimmt.
Die Versandbedingungen zur Auslösung des Versands eines Pakets mit Zeitstempeldaten sind konfigurierbar und können sein (in nicht abschließender Aufzählung);
• Füllstand von Speicher 12 hat eine konfigurierte Schwelle überschritten
• Ein konfigurierter Zeitpunkt wurde erreicht
• Ein dringliches Ereignis wurde erfasst, welches sofort in einem Paket versendet werden soll
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangegangenen Merkmale begrenzt. Vielmehr sind weitere Ausgestaltungen möglich. So könnte eine Instanz im Netzwerk vorgesehen sein, welche die in Paketen aggregierten Informationen von verschiedenen Netzwerkknoten einsammelt und weiter aggregiert.
Die Neuheit besteht in der Integration in ein Netzwerkgerät, welches bisher Zeitstempel möglicherweise nur zum Zweck der Zeitsynchronisation verwendet hat. Erst durch diese Integration lässt sich das Zeitverhalten des gesamten oder gefilterten Verkehrs in einer Produktivumgebung ohne Topologieänderung oder Unterbrechung von Datenströmen messen.
Der klassische Ansatz des Mitschneidens des gesamten Datenverkehrs an mehreren Ports führt zu großen Datenmengen und erfordert bei Verwendung von externen „Taps“ eine Unterbrechung des Links. Beides wird mit dem vorgestellten Verfahren vermieden.
Die Erzeugung von Datenpaketen zum Versand der Metadaten durch einen Ereignisgenerator hat zur Folge, dass die dem Netzwerkgerät zugeordnete CPU nicht mit dieser Aufgabe belastet wird. Metadaten von mehreren das Verfahren unterstützenden Netzwerkgeräten in einem Netzwerk können durch die Verwendung von MAC-Adressen von einer oder mehreren die Datenpakete verarbeitenden Messstationen durch Vermittlung im Netzwerk erfasst werden. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Empfangseinheit
2 Sendeeinheit
3 Ereignisgenerator
4 Zeitstempeleinheit
5 Metadaten
10 Netzwerkgerät
11 Arbiter
12 Speicher
13 Paketerzeugung
14 Paketversand

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Netzwerkgerät (10) mit mindestens zwei Ports zum Anschließen von Netzwerkteilnehmern, mit mindestens einem Speicher (12) zur Speicherung von Daten, wobei jeder Port eine Sendeeinheit (2) und eine Empfangseinheit (1) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass jede Empfangseinheit (1) und jede Sendeeinheit (2) eine Zeitstempeleinheit (4) beinhaltet, und dass die Zeitstempeleinheiten (4) Zeitstempel eingehender Datenpakete der Empfangseinheiten (1) und/oder ausgehenden Datenpakete der Sendeeinheiten (2) in dem Speicher (12) ablegen können.
2. Netzwerkgerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sendeeinheit (2) und jeder Empfangseinheit (1) ein Ereignisgenerator (3) zugeordnet ist, um Metadaten (5) zu erzeugen, welche die Zeitstempel beinhalten.
3. Netzwerkgerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Arbiter (11) vom Netzwerkgerät (10) beinhaltet wird, welcher eingehende Zeitstempel filtern und/oder dem Speicher (12) zuführen kann.
4, Netzwerkgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkgerät (10) mindestens eine Paketerzeugung (13) zum Versenden von Datenpaketen durch die Sendeeinheiten (2) beinhaltet.
5, Netzwerkgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkgerät (10) einen Filter umfasst, um zu speichernde Zeitstempel oder Metadaten zu filtern.
6. Netzwerkgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkgerät eine Uhr beinhaltet, deren Zeit für die Erzeugung der Zeitstempel genutzt wird.
7. Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Paketinformationen in einem Netzwerkgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitstempeleinheiten (4) Zeitstempel der eingehenden und ausgehenden Datenpakete erzeugen und im Speicher (12) ablegen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitstempeleinheiten (4) Zeitstempel aller eingehenden und ausgehenden Datenpakete erzeugen und im Speicher (12) ablegen.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Paketversand (14) zu einem Zeitpunkt geschieht, welcher in Abhängigkeit der im Speicher (12) zur Verfügung stehenden Zeitstempel berechnet wird.
10, Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ereignisgenerator (3) Metadaten (5) erzeugt, welche die Zeitstempel beinhalten.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metadaten (5) datenpaketspezifische Daten enthalten können.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt der Metadaten (5) ein durch ein HASH-Verfahren erzeugter Code im Speicher (12) abgelegt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastung des Speichers (12) festgestellt werden kann und bei Feststellung einer Überlastung (12) eine entsprechende Meldung erzeugt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass interne Ereignisse im Netzwerkgerät (10) ebenfalls mit Zeitstempeln versehen werden und im Speicher (12) abgelegt werden.
15, Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten des Speichers (12) über die Paketerzeugung (13) an den Paketversand (14) zum Versand an die Ports weitergegeben werden können oder das Netzwerkgerät (10) die Daten des Speichers (12) über andere geeignete Schnittstellen versenden kann.
EP20789054.2A 2020-02-17 2020-10-07 Netzwergerät sowie verfahren zum erfassen und verarbeiten von paketinformationen mit dem netzwerkgerät Pending EP4107910A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020104098.9A DE102020104098A1 (de) 2020-02-17 2020-02-17 Netzwerkgerät sowie Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Paketinformationen mit dem Netzwerkgerät
PCT/EP2020/078077 WO2021164896A1 (de) 2020-02-17 2020-10-07 Netzwergerät sowie verfahren zum erfassen und verarbeiten von paketinformationen mit dem netzwerkgerät

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4107910A1 true EP4107910A1 (de) 2022-12-28

Family

ID=72811832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20789054.2A Pending EP4107910A1 (de) 2020-02-17 2020-10-07 Netzwergerät sowie verfahren zum erfassen und verarbeiten von paketinformationen mit dem netzwerkgerät

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230058383A1 (de)
EP (1) EP4107910A1 (de)
CN (1) CN115066870A (de)
DE (1) DE102020104098A1 (de)
WO (1) WO2021164896A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11973849B1 (en) * 2023-06-22 2024-04-30 Bank Of America Corporation System and method for automated data sorting in an electronic network

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7515612B1 (en) * 2002-07-19 2009-04-07 Qlogic, Corporation Method and system for processing network data packets
EP1681829A1 (de) 2005-01-12 2006-07-19 Deutsche Thomson-Brandt Gmbh Verfahren zum Zuordnen einer Priorität zu einer Datenübertragung in einem Netzwerk und Netzwerksknoten, der das Verfahren verwendet
US9112632B2 (en) * 2008-01-25 2015-08-18 Cisco Technology, Inc. Supporting efficient and accurate sync/followup timestamps
US20120110343A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Bandic Zvonimir Z Trustworthy timestamps on data storage devices
US9736051B2 (en) * 2014-04-30 2017-08-15 Ixia Smartap arrangement and methods thereof
WO2017053687A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Brocade Communication Systems, Inc. High granularity link oversubscription detection
US10051006B2 (en) * 2016-05-05 2018-08-14 Keysight Technologies Singapore (Holdings) Pte Ltd Latency-based timeouts for concurrent security processing of network packets by multiple in-line network security tools
US10250511B2 (en) * 2016-06-10 2019-04-02 International Business Machines Corporation Persistent flow identifiers enabling disparate applications
EP3542495A1 (de) * 2016-11-21 2019-09-25 Hirschmann Automation and Control GmbH Messverfahren zur bedarfsgerechten bestimmung von durchlaufzeiten in einem datennetzwerk

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021164896A1 (de) 2021-08-26
CN115066870A (zh) 2022-09-16
DE102020104098A1 (de) 2021-08-19
US20230058383A1 (en) 2023-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007004044B4 (de) Verfahren und Anlage zur optimierten Übertragung von Daten zwischen einer Steuereinrichtung und mehreren Feldgeräten
DE10317370B4 (de) Scheduler zum Melden einer Ablaufzeit
DE102005021820A1 (de) Kommunikationsmitteilungs-Konvertierungseinrichtung, Kommunikationsverfahren und Kommunikationssystem
DE102013207826B3 (de) Verfahren zum Betreiben eines Slave-Knotens eines digitalen Bussystems
EP0483397A1 (de) Verfahren zur Überwachung von einer Bitrate von wenigstens einer virtuellen Verbindung
EP3977682A1 (de) Fehlererkennung-testeinrichtung für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zum testen von mechanismen zur fehlererkennung bei einer kommunikation in einem seriellen bussystem
DE102011015966B4 (de) Automatisierungssystem
EP1509005B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Daten über ein Busnetz mittels Broadcast
EP3008859B2 (de) Netzwerkteilnehmer
EP4107910A1 (de) Netzwergerät sowie verfahren zum erfassen und verarbeiten von paketinformationen mit dem netzwerkgerät
DE102016216495B4 (de) Basic-CAN Controller
EP3092748B1 (de) Verfahren und system zur diagnose von übertragungs-störungen in einem netzwerk gemäss opc ua standard
DE10119472A1 (de) Schnittstelle für die Datenübertragung zwischen zwei Bussystemen und Betriebsverfahren dafür
EP3854035A1 (de) Datenübertragungsverfahren und automatisierungskommunikationsnetzwerk
WO2017036508A1 (de) Kommunikationsgerät für ein redundant betreibbares industrielles kommunikationsnetz und verfahren zum betrieb eines kommunikationsgeräts
EP2538618A1 (de) Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen
EP1357707A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Nachrichten auf einem Bussystem und Bussystem
AT517778B1 (de) Verfahren zur Datenkommunikation mit reduziertem Overhead in einem echtzeitfähigen Ethernet-Datennetzwerk
EP4070530B1 (de) Verfahren zum zyklischen übertragen von daten zwischen kommunikationsteilnehmern auf einem datenübertragungskanal und datenübertragungssystem
DE102020202226A1 (de) Verfahren sowie Übertragungssystem zur Übermittlung von Messdaten
EP2011262B1 (de) Vorrichtung zur parallel-seriell-wandlung von mehreren durch jeweils einen detektor erfassten signalgrössen
WO2018215285A1 (de) Eingebettete zyklische redundanzprüfungswerte
DE102020128285A1 (de) Verfahren zum Überwachen eines Datenverkehrs zwischen Steuergeräten eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug
WO2008119722A1 (de) Verfahren und analyse eines synchronisierten datenverkehrs eines paket- und adressorientierten datennetzes und ausbildung eines solchen datennetzes zur durchführung des verfahrens
EP4170978A1 (de) Verfahren zum überwachen eines datenverkehrs zwischen steuergeräten eines kraftfahrzeugs sowie entsprechend ausgestattetes kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220610

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)