SE520033C2

SE520033C2 - Error handling method for handling transmissions without data loss in redundant data network in way not increasing network traffic involves measuring time taken to receive message acknowledgement and sends it by 2nd network if too long

Info

Publication number: SE520033C2
Application number: SE9802820A
Authority: SE
Inventors: Per Sahlqvist
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2003-05-13
Also published as: SE9802820L; SE9802820D0

Abstract

The method sends data from a 1st node connected to a 1st network to a 2nd node connected to a 2nd network and resends the data automatically when a data acknowledgement timeout expires. The data is resent by substituting a 2nd route specific network address using an alternate network in place of the 1st network address before the timeout for the 1st data acknowledgement expires. Independent claims describe a redundant data network comprising a 1st network and a 2nd network and a transmission protocol and a data carrier comprising digitally encoded information.

Description

. ~ . . ,. . ~. . ,.

En känd lösning för felhantering i ett redundant datanätverk är följaktligen att överföra varje meddelande samtidigt via varje separat rutt som de redundanta nät- verksanslutningarna tillhandahåller mellan noderna. Den mottagande noden eller en mottagande applikation vid en nod förkastar kopioma av alla mottagna medde- landen. Denna strategi försäkrar att ett skickat meddelande tas emot med en sä- kerhet på nästan 100%. Eftersom hälften av överföringarna är duplicerade medde- landen leder detta emellertid detta till en hög trafiklast vid slutnodema.Accordingly, a known solution for error handling in a redundant data network is to transmit each message simultaneously via each separate route provided by the redundant network connections between the nodes. The receiving node or a receiving application at a node rejects copies of all received messages. This strategy ensures that a sent message is received with a security of almost 100%. However, since half of the transmissions are duplicate messages, this leads to a high traffic load at the end nodes.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med uppfinningen är att anvisa en metod för hantering av dataöverföringar utan dataförluster i ett redundant datanätverk, på ett sätt som inte ökar nätverk- strafiken. Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att överföringsfel hanteras ef- fektivt och relativt fort. Ytterligare ett syfte är att anvisa en metod som inte kräver ytterligare åtgärder från avsändaren av meddelandet. Ytterligare ett syfte är att an- visa en metod som är kompatibel med rådande överföringsprotokoll.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a method for handling data transmissions without data losses in a redundant data network, in a way that does not increase the network traffic. Another object of the invention is that transmission errors are handled efficiently and relatively quickly. Another purpose is to provide a method which does not require further action on the part of the sender of the message. Another purpose is to indicate a method that is compatible with current transmission protocols.

Dessa och andra syften uppnås enligt uppfinningen genom en dataöverföringsme- tod och anordning i ett redundant datanätverk i enlighet med patentkraven. Före- liggande uppfinning innefattar en metod och en anordning för hantering av över- föringar i ett redundant datanätverk, i vilket åtminstone två noder båda är anslutna till mer än ett nätverk. Överföringsmetoden innefattar stegen att efter ett meddelan- de har skickats från en nod till en annan, registreras tiden innan bekräftelsemed- delandet tas emotvid den avsändande noden, enligt känd teknik. Föreliggande uppfinning innefattar att meddelandet återsänds till destinationen via ett andra nätverk när en tidsgräns för mottagning av bekräftelsemeddelandet utgår. I en utfö- ringsform utförs detta genom att den första nätverksadressen ersätts av en andra nätverksadress för den ursprungliga destinationen, innan återsändningen sker. När en tidsgräns går ut återsänds följaktligen ursprungsmeddelandet automatiskt till ursprungsdestinationen via en alternativ rutt över det redundanta datanätverket, vilket uttrycks som en alternativ nätverksadress.These and other objects are achieved according to the invention by a data transmission method and device in a redundant data network in accordance with the claims. The present invention comprises a method and apparatus for handling transmissions in a redundant data network, in which at least two nodes are both connected to more than one network. The transmission method comprises the steps that after a message has been sent from one node to another, the time before the confirmation message is received at the sending node is registered, according to known technology. The present invention includes that the message is returned to the destination via a second network when a time limit for receiving the acknowledgment message expires. In one embodiment, this is done by replacing the first network address with a second network address for the original destination, before the retransmission takes place. Consequently, when a time limit expires, the original message is automatically returned to the destination of origin via an alternate route over the redundant data network, which is expressed as an alternate network address.

Den största fördelen med föreliggande uppfinning är att den hanterar överföringsfel i ett redundant datanätverk utan att öka systemlasten eller nätverkstrafiken på noden. Ingen data förloras, så det resulterande redundanta datanätverket är feltole- rant. Ytterligare en fördel med föreliggande uppfinning är att metoden är totalt osynlig för en anordning eller applikation som skickar ett meddelande. Detta är en stor teknisk fördel, eftersom det betyder att inga modifikationer krävs på aktuell hårdvara eller aktuella dataapplikationer. Ytterligare en fördel är att återhämtning från ett överföringsfel kan väljas att ske mycket fort, beroende på kraven på nät- verkstrafiken.The main advantage of the present invention is that it handles transmission errors in a redundant data network without increasing the system load or network traffic on the node. No data is lost, so the resulting redundant data network is fault tolerant. A further advantage of the present invention is that the method is totally invisible to a device or application that sends a message. This is a great technical advantage, as it means that no modifications are required to current hardware or current computer applications. Another advantage is that recovery from a transmission error can be chosen to take place very quickly, depending on the requirements of the network traffic.

Tidsgränsen innan återsändning sker kan på förhand väljas att vara kortare eller längre beroende på nätverkstrafikens rådande nivå. Ytterligare en fördel med upp- ﬁnningen är att en händelse för åtgärd av ett överföringsfel är synlig för en nät- verksansvarig, så att åtgärder för att undersöka eller åtgärda ett fel kan initieras.The time limit before retransmission can be chosen in advance to be shorter or longer depending on the prevailing level of network traffic. Another advantage of the invention is that an event for correcting a transmission error is visible to a network manager, so that measures for investigating or correcting an error can be initiated.

Utöver de ovan nämnda fördelarna har en metod enligt uppfinningen ytterligare en fördel, i det att den kan användas tillsammans med vilken anordning eller nätverk som helst som använder ett överföringsprotokoll av standardtyp.In addition to the above-mentioned advantages, a method according to the invention has a further advantage, in that it can be used together with any device or network that uses a standard type transmission protocol.

KORT BESKRIVNING AV FIGURERNA Uppfinningen kommer att beskrivas mer i detalj med hänvisning till de medföljande figurerna.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will be described in more detail with reference to the accompanying figures.

F ig. l visar schematiskt ett redundant datanätverk vilket består av två nätverk, nätverk A och nätverk B.F ig. 1 schematically shows a redundant data network which consists of two networks, network A and network B.

Fig. 2 visar schematiskt ett redundant datanätverk i enlighet med känd teknik.Fig. 2 schematically shows a redundant data network in accordance with the prior art.

Fig. 3 visar ett blockdiagram över en metod för felhantering enligt uppfinningen.Fig. 3 shows a block diagram of a method for error handling according to the invention.

Fig. 4 visar schematiskt ett redundant datanätverk enligt föreliggande uppfinning.Fig. 4 schematically shows a redundant data network according to the present invention.

BESKRIVNING AV DE FÖREDRAGNA UT F ÖRINGSFORMERNA Fig. l visar ett redundant datanätverk med ett första nätverk A och ett andra nät- verk B. Tre värddatorer Hl, H2 och H3 är var och en anslutna till nätverken A, B.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Fig. 1 shows a redundant data network with a first network A and a second network B. Three hosts H1, H2 and H3 are each connected to the networks A, B.

Ett fel i ett nätverk vilket leder till överföringsfel indikeras vid en punkt X. I fig. l måste H1 använda en rutt över nätverket A för att nä H2, eftersom anslutningen till nätverket B har brutits. Hl måste använda en rutt över nätverket B för att nä vär- den H3, eftersom anslutningen till nätverket A har brutits. När en nod eller en värd har två nätverksanslutningar och två ruttspecifika adresser, kan noderna fortsätta att kommunicera efter att ett av de två nätverken har gått sönder.A fault in a network which leads to transmission errors is indicated at a point X. In Fig. 1, H1 must use a route over the network A to reach H2, since the connection to the network B has been broken. Hl must use a route over network B to reach values H3, since the connection to network A has been broken. When a node or host has two network connections and two route-specific addresses, the nodes can continue to communicate after one of the two networks has broken.

Fig. 2 visar två värddatorer H I och H2 och ett första nätverk A och ett andra nät- verk B. Var och en av värddatorerna har en applikation 1, 5. De två värdarna H1 och H2 är var och en anslutna via nätverken A och B. I det visade exemplet är 520 4 överföringsprotokollet som används TCP/ IP [Transmission Control Pro- tocol/lnternet Protocol). lntemetprotokollet (IP) 3 innefattar en rutt-tabell 4. Rutt- tabellen 4 visas schematiskt i fig. 2. För var och en av noderna i nätverket, d. v. s. för var och en av de möjliga destinationerna, innefattar rutt-tabellen information listade under Dest, destinationen, Ncxt Hop och l id (gränssnittsidentitet). Next Hop är en term vilken kan ses som att den betyder destinationen för nästa överföring eller delöverföring. Next Hop kan dessutom beskrivas som adressen för nästa router som skickar vidare data till destinationen. Gränssnittsidentiteten är en hänvisning till gränssnittet som används för rutten och visas här förkortad till lﬂd. Gränssnitt- sadressen, adressen som används av ändanvändaren, i detta fall applikationen, visas förkortad till ipAddr. En standardfunktion för två noder i ett redundant da- tanätverk i enlighet med känd teknik visas i fig. 2. I exemplet finns en första appli- kation 1 vid en första nod, värd 1. Den första applikationen 1 är ansluten till en annan applikation 5 som är belägen vid en andra nod, H2. Under normal funktion visas lP-adressen för H2 från H1 som A2 i Intemetprotokollets rutt-tabell 4, där adressen för Next Hop också visas som A2.Fig. 2 shows two hosts H1 and H2 and a first network A and a second network B. Each of the hosts has an application 1, 5. The two hosts H1 and H2 are each connected via the networks A and B In the example shown, the 520 4 transmission protocol used is TCP / IP [Transmission Control Protocol / Internet Protocol). The Internet Protocol (IP) 3 includes a route table 4. Route table 4 is shown schematically in Fig. 2. For each of the nodes in the network, ie for each of the possible destinations, the route table includes information listed under Dest , the destination, Ncxt Hop and l id (interface identity). Next Hop is a term which can be seen as meaning the destination of the next transfer or partial transfer. Next Hop can also be described as the address of the next router that forwards data to the destination. The interface identity is a reference to the interface used for the route and is shown here abbreviated to l ﬂ d. The interface address, the address used by the end user, in this case the application, is abbreviated to ipAddr. A standard function for two nodes in a redundant data network in accordance with known technology is shown in Fig. 2. In the example, a first application 1 is at a first node, host 1. The first application 1 is connected to another application 5 located at a second node, H2. During normal operation, the IP address of H2 from H1 is displayed as A2 in the Internet Protocol Route Table 4, where the address of Next Hop is also displayed as A2.

Blockdiagrammet i fig. 3 refererar till värden H1 och transportprotokollet. Blockdia- grammet visar schematiskt händelsesekvensen när en överföring hanteras i enlighet med uppfinningen och när ett överföringsfel uppstår.The block diagram in Fig. 3 refers to values H1 and the transport protocol. The block diagram schematically shows the sequence of events when a transmission is handled in accordance with the invention and when a transmission error occurs.

I ett överföringsprotokoll för ett redundant datanätverk, är destinationsadresserna för alla noderna eller värdarna kända och lagrade. I en föredragen utföringsforrn av uppfinningen görs en modifikation av överföringsprotokollet för att lägga till en pro- cedur till tidsgränsrutinen för ätersändning. En tidsgränsrutin för återsändning är en instruktion i överföringsprotokollet som återsänder ursprungsmeddelandet till den ursprungliga destinationsadressen om en bekräftelsesignal för ursprungsmed- delandet ej har mottagits inom en specificerad tidsgräns. Ordet meddelande an- vänds häri för att beskriva data av någon typ som är skickad från en nod till en annan nod. En tidsgräns kan specificeras för ett speciellt redundant datanätverk för att passa trafikförhållandena, d. v. s. så att ingen extra trafik läggs till i onödan.In a transmission protocol for a redundant data network, the destination addresses of all the nodes or hosts are known and stored. In a preferred embodiment of the invention, a modification of the transmission protocol is made to add a procedure to the time frame routine for retransmission. A retransmission time limit routine is an instruction in the transmission protocol that returns the original message to the original destination address if a confirmation message for the original message has not been received within a specified time limit. The word message is used herein to describe data of any type sent from one node to another node. A time limit can be specified for a special redundant data network to suit the traffic conditions, i.e. so that no extra traffic is added unnecessarily.

Tidsgränsen kan väljas med hänsyn till dataäterhämtningstiden för ett speciellt redundant datanätverk, eller en dataäterhämtningstid som krävs av en eller ﬂera applikationer som kommunicerar via det redundanta datanätverket.The time limit can be selected with respect to the data recovery time for a particular redundant data network, or a data recovery time required by one or more of your applications communicating via the redundant data network.

En modifikation av återsändningsrutinen enligt uppfinningen byter ut den ur- sprungliga destinationsadressen mot en andra ruttspecifik destinationsadress strax före tidsgränsen för återsändning gär ut. Den andra ruttspecifika adressen inne- fattar en nätverksrutt som är skild från den nätverksrutt som är specificerad i den 520 (3533 « | » | .n 5 första destinationsadressen. När tidsgränsen går ut ätersänds det ursprungliga meddelandet, men till den andra adressen i det redundanta datanätverket. Fler än en ruttspecifik destinationsadress kan ﬁnnas för varje nod beroende på hur många olika nätverksanslutningar som finns installerade. En nätverksadress används här som beteckning för en ruttspecifik adress. När en andra nätverksadress ersätter en första nätverksadress, är det rutten genom ett nätverk som ändras och inte desti- nationsadressen eller ändnoden.A modification of the return routine according to the invention replaces the original destination address with a second route-specific destination address just before the return time limit expires. The second route-specific address includes a network route that is different from the network route specified in the first destination address. More than one route-specific destination address can be found for each node depending on how many different network connections are installed. A network address is used here to denote a route-specific address. and not the destination address or end node.

I den föredragna utföringsforrnen av uppfinningen som innefattar ett redundant datanätverk vilket använder T CP / IP, finns ruttspeciﬁka adresser för alla anslutna noder lagrade i en IP-rutt-tabell. En IP-rutt-tabell visas schematiskt som 4 i fig. 2 och som 7 i fig. 4. Metoden enligt uppfinningen implementeras genom att införa ett extra proceduranrop i TCP-rutinen för återsändningstidsgränsen. Den förändrade TCP-rutinen för ätersändningstidsgräns innefattar följande; Case TCP_REXMIT_TIMEOUT: Redirect (dest_ip_addr); Tcp_output(); /* ny tillförd omdirigeringsrutin */ /* normal utsignalsrutin */ Orden som innefattas mellan markeringarna /* och */ är kommentarer och inte programinstruktioner. På normalt språk betyder detta att en extra instruktion lagts till i rutinen för återsändningstidsgräns i överfönngsprotokollet TCP. Denna in- struktion som är: redirect (dest_íp_addr); är en instruktion till Internet-protokollet att ursprungsmeddelandet till en första ruttspecifik adress skall omdirigeras via en specificerad andra rutt, d. v. s. via ett andra nätverk. Omdirigeringsfunktionen re- sulterar dels i att en andra ruttspecifik adress ersätter den första adressen i IP-rutt- tabellen för den avsändande värden. och dels i ett meddelande till den mottagande värden för att på liknande sätt substituera in samma andra rutt, tillbaka till den avsändande noden, i den mottagande värdens IP-rutt-tabell. När tidsgränsen för- faller återsänds det ursprungliga meddelandet till en andra destinationsadress via det redundanta nätverket utan någon ytterligare inblandning som ett resultat av felet eller lösningen.In the preferred embodiment of the invention which comprises a redundant data network which uses T CP / IP, route specific addresses for all connected nodes are stored in an IP route table. An IP route table is shown schematically as 4 in Fig. 2 and as 7 in Fig. 4. The method according to the invention is implemented by introducing an additional procedure call in the TCP routine for the retransmission time limit. The changed TCP routine for retransmission time limit includes the following; Case TCP_REXMIT_TIMEOUT: Redirect (dest_ip_addr); Tcp_output (); / * newly added redirection routine * / / * normal output routine * / The words included between the markings / * and * / are comments and not program instructions. In normal language, this means that an extra instruction has been added to the retransmission timeout routine in the TCP switching protocol. This instruction which is: redirect (dest_íp_addr); is an instruction to the Internet Protocol that the origin message to a first route-specific address should be redirected via a specified second route, i.e. via a second network. The redirection function results in a second route-specific address replacing the first address in the IP route table for the sending value. and in a message to the receiving host to similarly substitute the same second route, back to the sending node, in the receiving host's IP route table. When the time limit expires, the original message is returned to a second destination address via the redundant network without any further interference as a result of the error or solution.

Fig. 4 visar samma redundanta datanätverk som i fig. 2. I fig. 4 har emellertid ett fel uppstått i nätverk A, vid en punkt som indikeras med X och en förändring enligt uppfinningen har gjorts till värdens H1 IP-rutt-tabell 7. I detta fall har en andra adress B2 för ursprungsmeddelandets destination via nätverket B, satts in i IP-rutt- tabellen som Next Hop vid den avsändande änden. Den andra adressen B2 är pä samma sätt insatt i IP-rutt-tabellen vid den mottagande änden H2 (icke visad). v nu Denna ersättning utförs av en del av TCP/IP-överföringsprotokollet som kallas TCP- rutinen för tidsgräns vilken har förändrats i enlighet med den föredragna utfö- nngsformen av uppfinningen. Detta ger som resultat att ursprungsmeddelandet omdirigeras till sin destination via ett andra nätverk utan att någon signifikant extratrafik genereras i nätverket.Fig. 4 shows the same redundant data network as in Fig. 2. In Fig. 4, however, an error has occurred in network A, at a point indicated by X, and a change according to the invention has been made to the host H1 IP route table 7. In this case, a second address B2 for the destination of the original message via the network B, has been inserted in the IP route table as Next Hop at the sending end. The second address B2 is similarly inserted in the IP route table at the receiving end H2 (not shown). This replacement is performed by a portion of the TCP / IP transfer protocol called the TCP time limit routine which has been modified in accordance with the preferred embodiment of the invention. As a result, the original message is redirected to its destination via a second network without any significant extra traffic being generated in the network.

Metoden enligt föreliggande uppfinning för användning i ett feltolerant redundant datanätverk, kan appliceras på varje nätverk eller system av anslutningar mellan två eller fler anordningar som använder överföringsprotokoll eller liknande, oavsett om nätverket hanterar analoga eller digitala signaler och om nätverket innefattar nätverksanslutningar som är fysiska, såsom fast kopplade elektriska, optiska eller infraröda och radiolänkar, såväl som virtuella anslutningar eller adresser och nät- verk som innefattar blandningar av både fysiska och virtuella anslutningar.The method of the present invention for use in a fault tolerant redundant data network can be applied to any network or system of connections between two or more devices using transmission protocols or the like, whether the network handles analog or digital signals and whether the network includes network connections that are physical, such as permanently connected electrical, optical or infrared and radio links, as well as virtual connections or addresses and networks that include mixtures of both physical and virtual connections.

Claims

A method of transmitting data from a first node to a second node, each node being connected to a first network and a second network, comprising the steps of: - transmitting data from the first node to the second node, - automatically retransmission of said data when an acknowledgment time limit expires, characterized in that - said data is first transmitted via the first network and that said data is retransmitted via the second network when the time limit for the acknowledgment signal has expired.

Method according to claim 1, characterized in that said data is retransmitted via the second network by the first network address being replaced by a second route-specific network address, which uses an alternative network, before the time limit for the confirmation signal expires.

Method according to claim 2, characterized in that the transmission protocol used is the TCP / IP protocol and that the TCP / IP protocol is changed by modifying a routine that provides retransmission of data before the time limit for the acknowledgment signal expires.

Method according to claim 3, characterized in that a change of the timeout routine for retransmission in the TCP / IP protocol comprises an instruction, which is direct (dest_ip_addr); to redirect data, with the result that said first data is retransmitted and redirected to the first destination via a second network address or other network address stored for the first destination when it is retransmitted.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the length of the time limit for the acknowledgment signal before the second network address replaces the first network address can be chosen to suit the traffic conditions in the redundant data network.

Method according to any one of claims 1-4 for handling transmissions in a redundant data network, characterized in that - each time that data is transmitted via an alternative network, details regarding this event are made available for a log ﬁ l for transmission errors to be used in error analysis. error signaling and subsequent error correction. 520 8

Use of a method according to claims 1-6 for handling transmissions in a redundant data network comprising a transmission protocol with a retransmission routine or the like, characterized in that a time limit routine for data retransmission in the transmission protocol is modified in such a way that a second network address replaces a first network address as the destination of a first message in the route table of the sending and receiving nodes before the time limit for the data acknowledgment signal expires.

A redundant data network comprising a first network and a second network and a transmission protocol, the redundant data network further comprising a plurality of nodes, at least two nodes being connected to more than one network, characterized in that the transmission protocol transmits data from a first node to a second node via the network and when a time limit for data acknowledgment expires for said data, the transmission protocol returns said data to the second node via the second network.

Redundant data network according to claim 8, characterized in that the transmission protocol is equipped with means for replacing a first network address with a second network address, in that the second network address uses an alternative network connection, and in that the first the network address is replaced by the other network address before a time limit for data confirmation for retransmission of said data expires.

10. lO. Redundant data network according to claim 9, characterized in that the transmission protocol comprises the TCP / IP protocol and that the TCP / IP protocol is changed by modifying a nitin which provides retransmission of data after the time limit for the acknowledgment signal has expired.

A redundant data network according to claim 10, characterized in that a change of the retransmission time routine in the TCP / IP protocol comprises an instruction, which is redirect [dest_ip_addr); to redirect said data, with the result that said data is returned and redirected to the first destination via a second network address or other network address stored for the first destination when it is returned.

Use of a redundant data network according to claims 8-1 1 for handling transmissions in a redundant data network comprising a transmission protocol with a retransmission routine or the like, characterized in that a time limit routine for data retransmission in the transmission protocol is modified so that a second network address replaces network address as the destination of a first message in the route table of the sending and receiving nodes before the time limit for the data acknowledgment signal expires.

Redundant data network according to one of Claims 8 to 1, characterized in that the length of the time limit for the acknowledgment signal before the second network address replaces the first network address can be selected to suit the traffic conditions in the redundant data network.

Redundant data network according to one of Claims 8 to 11, characterized in that each time data is transmitted via an alternative network, details of this event are made available to a transmission error log file for use in error analysis, error signaling and subsequent error correction.

Use of a transmission protocol in a redundant data network according to any one of claims 8-14, characterized in that the transmission protocol has means by which a first network address can be replaced by a second network address as the destination for a data transmission in the route table of the sending and receiving nodes before a time limit for retransmission of said data expires.

Data bearer comprising digitally coded information, characterized in that the data bearer comprises information means for modifying a transmission protocol in a redundant network in such a way that the transmission protocol has the possibility of transmitting data which was first transmitted via a first network via a second network when a time limit for data confirmation has expired for said data.

Data carrier according to claim 15, characterized in that the information means replaces a first network address with a second route-specific address which uses the second network when a time limit for data confirmation of said data expires.