SE516175C2 - Anordning och metod för kommunikation över ett nätverk - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 u u u uoouoø a nun-no n 2 som skall sändas över nätverket omvandlas av nätverks- kortet för att passa nätverket. Om den enhet som är avsedd för kommunikation över ett nätverk skulle kunna utnyttja ett sådant nätverkskort màste dess interna sys- tem kunna hantera en stor mängd extra programkod. Den vanligtvis lilla mängd lediga interna systemresurser, som finns kvar när enheten är optimerad för sitt ändamål, är emellertid inte tillräcklig för hantering av nämnda extra programkod.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att peka ut en lösning till de ovannämnda problemen genom att ge en tillverkare av nätverksapplikationsanordningar större frihet att utveckla nya nätverksapplikationsanordningar eller vidareutveckla befintliga nätverksapplikations- anordningar, vilket resulterar i lägre kostnader och tidsåtgång för utvecklingen eller vidareutvecklingen och möjliggör för tillverkaren att använda ett befintligt, internt system hos en nätverksapplikationsanordning utan att förlora de fördelar som nämnts ovan.

Dessa syften, sàväl som andra syften som kommer att bli uppenbara frän den följande beskrivningen, àstadkoms nu av ett system av det slag som nämnts i ingressen och som därutöver innefattar särdragen i den kännetecknande delen av krav 1.

Syftena àstadkoms också medelst en anordning enligt krav 6 och krav 9 och medelst en metod enligt krav ll och krav 15.

Enligt uppfinningen innefattar systemet två anord- ningar, nämligen en nätverksapplikationsanordning och en nätverksgränssnittsanordning. Nätverksapplikationsanord- ningen kan vara en anordning av vilket slag som helst, exempelvis en skrivare, en industrirobot, en styrenhet eller en mätare för en process, vilken anordning är avsedd att vara kopplad till ett nätverk för sändning av information till detta eller för mottagning av informa- 10 15 20 25 30 35 u o u o o o: 3 tion frän utrustning som är kopplad till nätverket.

Nätverksapplikationsanordningen innefattar en nätverks- applikation, vilken exempelvis kan vara bildad av något telnet, FTP, SNMP eller SMTP, och en nätverks-API (applikationsprogrammeringsgräns- av protokollen för HTTP, snitt), vilket exempelvis kan vara ett Berkley Sockets API, ett Winsock2 API eller ett Java Sockets API.

Nätverksgränssnittsanordningen är belägen mellan nätverksapplikationsanordningen och nätverket och inne- fattar en protokollstack, vilken exempelvis kan innefatta protokoll för TCP/IP, NetWare, NetBIOS/NetBEUI eller Appletalk, och ett MAC-lager, vilket exempelvis kan vara en realisering av CSMA/CD, Token bus eller Token ring.

Mellan dessa två anordningar är ett fysiskt gränssnitt anordnat, vilket gör det möjligt att överföra information mellan de tvä anordningarna.

Uppfinningen ger upphov till ett antal fördelar.

Tillverkare av applikationer kommer enkelt att kunna realisera nya eller förändrade applikationer och proto- koll pà toppen av den befintliga protokollstacken utan någon inblandning av tillverkaren av nätverksgränssnitts- anordningar. Det kommer också att vara möjligt att fort- sättningsvis använda ett befintligt, internt system eller en befintlig CPU, eftersom de flesta processor- och minneskrävande delarna avseende nätverkskommunikation, såsom protokollstacken, är belägna i nätverksgränssnitts- enheten och nya protokollstandarder kan läggas till av tillverkaren av nätverksgränssnittsanordningar utan att tillverkaren av applikationer behöver omprogrammera eller bygga om nätverksapplikationsanordningen.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen är ett nätverksapplikationsprogrammeringsgränssnitt (API) anordnat i nätverksapplikationsanordningen mellan nätverksapplikationen och det fysiska gränssnittet med avseende pà informationstransport. En fördel med detta är att utveckling och testning av nätverksapplikationer kan utföras fràn nästan vilken plattform som helst, sà länge ...- 10 15 20 25 30 516 175 4 som den kan använda samma nätverks-API som nätverksappli- kationsanordningen.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform av upp- finningen är ett paketbaserat protokoll anordnat i samband med det fysiska gränssnittet för kommunikation mellan nätverksapplikationsanordningen och nätverksgräns- snittsanordningen. En särskild fördel med detta är att inga ändringar av ett logiskt gränssnitt eller det fysis- ka gränssnittet krävs under utveckling, förbättring och uppdatering av t ex protokollstacken, nätverksapplika- tionen eller applikationen. En annan fördel med detta är att inga ändringar krävs i nätverksapplikationen när förbättringar läggs till protokollstacken.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform är det fysiska gränssnittet av det slag som har tvà samverkande gränssnittsorgan, vilka tillåter enkel koppling med och frànkoppling fràn varandra. Följaktligen kan varje anord- ning i systemet testas separat. Dessutom kan inledande test av nätverksapplikationsanordningen utföras av en applikation, som simuleras i en dator.

Kort beskrivning av ritninqarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka visar en för närvarande föredragen utföringsform av uppfin- ningen.

Fig l är en schematisk framställning av systemet i en typisk omgivning.

Fig 2 är ett blockschema över systemet.

Fig 3 är ett flödesschema av informationsvägen genom systemet under överföringen.

Fig 4 är ett flödesschema av informationsvägen genom systemet under mottagning. 10 15 20 25 30 35 516 175 5 Detalfierad beskrivninq_av en föredraqen utföringsform I fig 1 beskrivs ett nätverk 130 och olika slags enheter som är kopplade därtill, såsom datorer 150, styrutrustning, andra applikationer 140, som inte innefattar det uppfinningsenliga systemet, eller andra applikationer 100, som innefattar det uppfinningsenliga systemet. Den applikation 100 som använder systemet är avsedd att kommunicera över nätverket 130 med olika enheter som är anslutna därtill. Pilarna på de linjer som förbinder enheterna med varandra eller med nätverket 130 symboliserar dubbelriktad kommunikation.

I fig 2 visas en föredragen utföringsform av sys- temet innefattande en nätverksapplikationsanordning 110 (NAD = snittsanordning 120 (NID = Network Application Device) och en nätverksgräns- Network Interface Device).

Nätverksapplikationsanordningen 110 är en anordning som är avsedd att vara ansluten till ett nätverk. En sådan anordning kan vara exempelvis en skrivare, en industrirobot, en styrenhet eller en mätare för en process. Nätverksapplikationsanordningen 110 är före- trädesvis utrustad med en CPU och minnesenheter såväl som hårdvara för utförande av andra uppgifter än kommunice- ring över nätverket. Vidare är en nätverksapplikation 111 realiserad i form av en webbserver och ett HTTP-proto- koll, ett nätverks-API 112, verks-API, i formen av ett standardnät- ett paketprotokoll 114, i form av IEEE 1284.4, en protokollagent 113 som omvandlar informationen som nätverksapplikationen via API:t avser att skicka med paketprotokollet till ett format som är lämpligt för paketprotokollet 114.

Nätverksgränssnittsanordningen (NID) 120 är i sig själv ett gränssnitt mellan nämnda NAD 110 och nätverket 130. I nämnda NID 120 finns ett paketprotokoll 121 rea- liserat, vilket motsvarar paketprotokollet 114 i nämnda NAD 110, finns i nämnda NAD 110, ett TCP-, ett IP- och ett LLC-protokoll en protokollagent 122, som motsvarar den 113 som en protokollstack 123 i form av (logisk länkstyr- 10 15 20 25 30 35 6 ning), ett MAC-lager (mediumàtkomststyrningslager), exempelvis i form av en realisering av CSMA/CD och en förbindelse till nätverket. I nämnda NID är det fysiska nätverksgränssnittet realiserat i enlighet med IEEE 802.3.

Ett fysiskt gränssnitt 115 är beläget mellan nämnda NAD 110 och nämnda NID 120. Om nämnda NAD 110 och nämnda NID 120 är realiserade pà samma tryckta kretskort kan det fysiska gränssnittet 115 utgöras av ledare mellan de tvà anordningarna. Om de är realiserade pà separata tryckta kretskort så kan det fysiska gränssnittet 115 vara en han- och en honkoppling, vilka antingen är kopplade direkt till varandra eller medelst en kabel, vilka kopp- lingar är anordnade pà respektive kort. En annan möjlig- het är att sätta en honkoppling pà ett av korten och làta det andra kortets ledare nä kanten av detta andra kort, vilket sedan insättes i kopplingen för etablering av kontakt.

Ett logiskt gränssnitt 125 är definierat av proto- 122 och paketprotokollen 114, 121. I fig 3 beskrivs i vilken ordning och av vilken intern kollagenterna 113, enhet information behandlas i en föredragen utförings- form, när information är avsedd att sändas till nätver- ket. Den information som nämnda NAD 210 önskar presentera via nätverket skickas till nätverksapplikationen 211, där webservern strukturerar informationen. Från nätverks- applikationen skickas den behandlade och strukturerade informationen till ett nätverks-API 212, där informatio- nen struktureras till ett generellt format, som krävs av protokollstacken. Sedan skickas information vidare till protokollagenten 213 där informationen anpassas till paketprotokollet 214. Paketprotokollet 214, IEEE l284.4 protokoll, och skickar den över en datakanal till paketprotokollet i form av ett tar sedan hand om informationen 221, vilket är realiserat i nämnda NID 110, via det fysiska gränssnittet 215. De tvà paketprotokollen 214, 221 fungerar som en "peer-to-peer"-koppling. Efter paket- lO 15 20 25 30 35 5 16 17 5 gggg _ g-yx: _ f; -z 7 protokollet 221 tar protokollagenten 222 hand om informa- tionen, vilken även denna fungerar som ett "peer"- protokoll i förhållande till den motsvarande protokoll- agenten 213. Protokollagenten 222 omvandlar informationen tillbaka till den form den hade innan den behandlades av den föregående protokollagenten 213 och för den vidare till protokollstacken 223. kommer protokollstacken 223 att se informationen som om den kom omedelbart fràn nämnda nätverks-API. Protokoll- IP- och LLC-protokoll, behandlar och administrerar informationen baserat pá de Som ett resultat av detta stacken, i form av ett TCP-, mottagna instruktionerna. Därefter skickas den behandlade informationen vidare till MAC-lagret 224 där informatio- nen ges sådana särdrag som är nödvändiga för sändning av den över nätverket, såsom att vara anpassad till CSMA/CD standard, varefter den skickas ut pà nätverket.

I fig 4 beskrivs i vilken ordning och av vilken intern enhet information behandlas i en föredragen utföringsform när informationen tas emot fràn nätverket.

Information, som är avsedd för applikationen och som kommer fràn nätverket, tas emot och behandlas av MAC- lagret 324, för att vidarebefordras till protokollstacken 323. De olika protokollen, i detta fall protokollen för TCP, IP och LLC, administrerar informationen i enlighet med varje proto- i protokollstacken 323 behandlar och koll. Denna behandlade information som genererats av protokollstacken 323 skickas sedan vidare till proto- kollagenten 322 där den anpassas till paketprotokollet 321. Paketprotokollet 321, i form av ett protokoll enligt standaden IEEE 1284.4, och skickar den över en datakanal till paketprotokollet tar sedan hand om informationen 314, vilket är realiserat i nämnda NAD 120, via det fysiska gränssnittet 315.

Paketprotokollen fungerar som en "peer-to-peer"- koppling.

Efter paketprotokollet tar en protokollagent 313 hand om informationen. Även protokollagenten fungerar som 516 175 '* 8 ett "peer"-protokoll i förhållande till dess motsvarande protokollagent 322. Protokollagenten 313 återskapar informationen i den form den hade före behandlingen av den föregående protokollagenten 322. Informationen över- förs sedan till nämnda nätverks-API 312, där informa- tionen struktureras till ett generellt format, som krävs av nätverksapplikationen 311. Från nämnda nätverks-API skickas informationen vidare till nätverksapplikationen 311.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 5 16 17 5 §II= . ' n aoonvn n ooonoc o 9 PATENTKRAV

1. System för kommunikation över ett nätverk, innefattande en nätverksapplikation (111), en proto- kollstack (123), som har protokoll för överförings- styrning och vägval, och vidare innefattande ett (124) omvandling av information för kommunikation mellan mediumàtkomststyrningslager (MAC-lager) för nätverket och systemet, k ä n n e t e c k n a t av att systemet är funktionellt och fysiskt delat i en nätverks- gränssnittsanordning (120), vilken innefattar nätverks- protokollstacken (123) och MAC-lagret (124), och i en nätverksapplikationsanordning (110), som innefattar nätverksapplikationen (111), och att systemet mellan nätverksapplikationsanordningen (110) och nätverks- gränssnittsanordningen (120), med avseende på informa- tionstransport, är försett med ett fysiskt gränssnitt (115) för dubbelriktad kommunikation.

2. System enligt krav 1, vid vilket ett nätverks- (API) (112) anordnat i nätverksapplikationsanordningen (110) mellan applikationsprogrammeringsgränssnitt är nätverksapplikationen (111) och det fysiska gränssnittet (115), med avseende på informationstransport.

3. System enligt krav 1 eller 2, vid vilket nät- verksapplikationsanordningen (110) och nätverksgräns- snittsanordningen (120) var och en innefattar ett paket- (ll4, l2l), anslutning till det fysiska gränssnittet vilket är anordnat i (115) kommunikation mellan nätverksapplikationsanordningen baserat protokoll för (110) och nätverksgränssnittsanordningen (120).

4. System enligt krav 3, vid vilket det paketbase- rade protokollet (114, 121) vidare är ett dubbelriktat, förbindelseorienterat, "peer-to-peer"-protokoll_

5. System enligt krav 3 eller 4, vid vilket en protokollagent (113) är anordnad mellan nämnda nätverks- API (112) och paketprotokollet (114), med avseende pà informationstransport, i nätverksapplikationsanordningen 10 15 20 25 30 35 516 175 10 är anordnad mellan (121), avseende pà informationstransport, i nätverksgränssnitts- (122) och paketprotokollet (110) och en protokollagent protokollstacken (123) med anordningen (120), varvid nämnda protokollagenter (113, 122) format som kan tolkas av en funktion, vilken är avsedd är anordnade att omvandla information till ett att behandla informationen i ett nästa steg.

6. System enligt nàgot av kraven 1-5, vid vilket det (115) gränssnittsorgan, vilka möjliggör enkel koppling av nät- fysiska gränssnittet innefattar tvà samverkande verksapplikationsanordningen (110) till nätverksgräns- snittsanordningen (120) och enkel frànkoppling därifrån.

7. Nätverksapplikationsanordning (110) innefattande en nätverksapplikation (111), ett dubbelriktat fysiskt gränssnittsorgan (115), som är anordnat för koppling till en nätverksgränssnitts- (120), ett nätverks-API (112), som är anordnat i anslutning anordning och till nätverksapplikationen (111) och mellan nätverks- applikationen (111) och det fysiska gränssnittet (115) med avseende pà informationstransport.

8. Nätverksapplikationsanordning (110) enligt krav (114) ordnat i anslutning till det fysiska gränssnittet (115) (115) nätverks-API (112) med avseende pà informationstransport. 7, vid vilken ett paketbaserat protokoll är an- och mellan det fysiska gränssnittet och nämnda

9. Nätverksapplikationsanordning (110) enligt krav 8, vid vilken en protokollagent (113) är anordnad mellan nämnda nätverks-API (112) och paketprotokollet (114) med avseende pà informationstransport, och vid vilken proto- (113) till ett format som kan tolkas av en funktion, vilken är kollagenten är anordnad att omvandla information avsedd att behandla informationen i ett nästa steg.

10. Nätverksgränssnittsanordning (120) innefattande en protokollstack (123) som har protokoll för över- föringsstyrning och vägval, 10 15 20 25 30 35 516 175 11 ett MAC-lager (124) för kommunikation pà ett nätverk (130), och för omvandling av information ett dubbelriktat fysiskt gränssnittsorgan (115), vilket är anordnat för anslutning till en nätverksappli- kationsanordning (110) för kommunikation därmed.

11. Nätverksgränssnittsanordning (120) enligt krav (121) ordnat i förbindelse med det fysiska gränssnittet (115) stacken (123) med avseende pä informationstransport. är an- (115) och protokoll- 10, vid vilken ett paketbaserat protokoll och mellan det fysiska gränssnittet

12. Nätverksgränssnittsanordning (120) enligt krav 11, vid vilken en protokollagent (122) är anordnad mellan det paketbaserade protokollet (121) och protokollstacken (123) med avseende på informationstransport.

13. Metod för etablering av kommunikation över ett nätverk, innefattande stegen att skicka information frän en nätverksapplikation (211), vilken är anordnad i en nätverksapplikationsanord- (210), till ett nätverks-API (212), i vilket API informationen omvandlas till ett format, (223), att skicka den omvandlade informationen frän nämnda nätverks-API (212) (215), som är anordnat i nätverksapplikationsanordningen (210), att överföra information fràn detta fysiska gräns- ning som är läsbart av en nätverksprotokollstack till ett fysiskt gränssnittsorgan snitt (215) via en fysisk kommunikationslänk till ett motsvarande fysiskt gränssnitt (215), vilket är anordnat i en nätverksgränssnittsanordning (220), att därefter överföra information till en nätverks- protokollstack (223), som är anordnad i nätverksgräns- (220), behandlas och administreras i nätverksprotokollstacken (223) snittsanordningen vid vilken nämnda information för kommunikation mellan applikationer, och att skicka information från nätverksprotokollstacken (223) till ett MAC-lager verksgränssnittsanordningen (220) och i vilket informa- (224), vilket är anordnat i nät- 10 15 20 25 30 35 516 175 12 tionen anpassas till och skickas vidare till det aktuella nätverkskommunikationsmediet.

14. Metod enligt krav 13, vid vilken information överförs över det fysiska gränssnittet (215) medelst ett (214, 221).

15. Metod enligt krav 14, vid vilken information (215) medelst ett "peer-to-peer"-protokoll (214, paketbaserat protokoll överförs fràn det fysiska gränssnittet paketbaserat, 221).

16. Metod enligt något av kraven 14-15, vidare tvàvägs-, innefattande stegen att skicka information fràn nämnda nätverks-API (212) till en protokollagent (213) ett format som är läsbart av paketprotokollet (214), för omvandling till att skicka denna omvandlade information vidare till paketprotokollet (214), kationsanordningen (210), som är anordnat i nätverksappli- (221), som är anordnat i nätverksgränssnittsanordningen (220), (222) som är läsbart av protokollstacken (223), och att skicka information fràn paketprotokollet till en protokollagent för omvandling till ett format, att skicka denna omvandlade information vidare till protokollstacken (223).

17. Metod för kommunikation över ett nätverk innefattande stegen att ta emot information fràn en enhet som är anslu- ten till ett nätverk, vilken information tas emot av ett MAC-lager (324) i en nätverksgränssnittsanordning (320), att i MAC-lagret (324) ett format som är läsbart av protokollen i en protokoll- stack (323), att därefter överföra information till en nätverks- omvandla informationen till protokollstack (323), som är anordnad i nätverksgräns- snittsanordningen (320), i vilken protokollstack infor- mationen behandlas och administreras, 10 15 20 25 30 516 175 13 att överföra information från protokollstacken (323) till ett fysiskt gränssnittsorgan (315) hos nätverks- gränssnittsanordningen (320), att skicka informationen fràn detta fysiska gräns- (315) ett motsvarande fysiskt gränssnitt via en fysisk kommunikationslänk till (315), anordnat i nätverksapplikationsanordningen (310), snittsorgan vilket är att skicka informationen fràn det fysiska gräns- (315) till ett nätverks-API snittsorganet hos nätverksapplikationsanordningen (310) (312), omvandlas till ett format som är läsbart av en nätverks- där informationen applikation (311), och att därefter överföra nämnda information till nätverksapplikationen (311). _

18. Metod enligt krav 17, vid vilken informationen överförs över det fysiska gränssnittet (315) medelst ett (314, 321).

19. Metod enligt krav 18, vid vilken informationen paketbaserat protokoll överförs över det fysiska gränssnittet (315) medelst ett paketbaserat, (314, 321).

20. Metod enligt krav 18-19, vid vilken informatio- tvàvägs-, "peer-to-peer"-protokoll nen från protokollstacken (323) skickas till en proto- kollagent (322) för omvandling till ett format, som är läsbart av paketprotokollet (321), varvid nämnda informa- tion skickas till paketprotokollet (321) i nätverksgräns- (320), och varvid information från paketprotokollet hos nätverksapplikationsanordningen (310) applikationsanordningen snittsanordningen skickas till en protokollagent (313) hos nätverks- (310), tion omvandlas till ett format som är läsbart av nämnda nätverks-API (312), till nämnda nätverks-API i vilken nämnda informa- varefter nämnda information skickas (312).