TWI439088B - 網域閘道控制系統及其方法 - Google Patents

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Description

網域閘道控制系統及其方法
本發明係有關於一種網域閘道控制系統及其方法，特別是有關於一種利用閘道設備作為網域與外部網路之間的封包格式轉換設備，以令網域內的各網路設備形成網域專屬的網路群組的網域閘道控制系統及其方法。
先前技術中，第二層(資料鏈結層，Data link layer)網路設備在取得傳送於網路上的資料封包時，會將資料封包的目的位址(Destination Mac)與網路設備內建的設備位址表(Mac Table)相比對，從設備位址表中找出與目的位址相對應的通信埠(Port)，以將資料封包由前述對應通信埠輸出。反之，若未有與目的位址相對應的通信埠不存在於設備位址表時，網路設備則將資料封包自網路設備的各通信埠廣播，但取得資料封包的通信埠除外。
同時，網路設備亦將資料封包的來源位址(Source Mac)與設備位址表相比對，若是來源位址不存在於設備位址表時，將來源位址及取得資料封包的通信埠的通信埠編碼(Port No.)記錄於設備位址表；反之，當來源位址存在於設備位址表時，網路設備即將來源位址及其通信埠與設備位址表記載的資料相比對，若是相同，即不對設備位址表作資料更動，若是來源位址對應的通信埠與設備位址表記載的資料有差異，則決定更新設備位址表的來源位址及對應的通信埠，或者，新增來源位址對應的通信埠於設備位址表中，端視設計人員需求而定。
舉例，請參閱圖1繪示先前技術之網路設備連線示意圖。以第二層網路設備-交換機及其它網路設備連線架構進行說明。圖1中，交換機1連接一網路設備B與一網路設備C。當一遠端的網路設備A欲與網路設備B進行通信時，係透過網路與網路設備B相互傳輸資料封包，交換機1會分別記錄各資料封包的來源位址及接收資料封包的通信埠的通信埠編碼。
假設交換機1由其第I號通信埠11取得由網路設備A傳輸來的資料封包P1，此資料封包P1的來源位址為網路設備A的媒體存取控制位址(Media Access Control Address,MAC Address，以下稱MAC Address或MAC)，資料封包P1的目的位址為網路設備B的MAC Address。交換機1會將此資料封包P1的來源位址與自身的設備位址表(MAC Table)相匹配，若設備位址表存有網路設備B的MAC Address，且其對應交換機1的第II號通信埠12時，交換機1即將此資料封包P1從第II號通信埠12輸出，以期將資料封包P1傳送至網路設備B。反之，若位址表未存有網路設備B的MAC Address，交換機1則利用廣播方式將資料封包P1從各通信埠輸出，但第I號通信埠11除外。
此時，交換機1判定網路設備A的MAC Address，故將網路設備A的MAC Address及其對應的第I號通信埠11記錄於位址表。
接著，假設交換機1以第II號通信埠12取得網路設備B傳輸的資料封包P2，此資料封包P2的來源位址即為網路設備B的MAC Address，目的位址為網路設備A的MAC Address。此時，交換機1判定網路設備B的MAC Address未曾學習，故將其記錄於位址表，但網路設備A的MAC Address已學習過且得知網路設備A的MAC Address對應第I號通信埠11，故將網路設備B輸出的資料封包P2透過第I號通信埠11輸出。
接著，假設交換機1從第III號通信埠13取得網路設備C的資料封包P3，且資料封包P3指向網路設備B或網路設備A時，交換機1亦先從資料封包P3學習網路設備C的MAC Address以更新自身的位址表。之後，交換機1會直接以第I號通信埠11輸出前往網路設備A的資料封包P3，或利用第II號通信埠12輸出前往網路設備B的資料封包P3。
然而，其它網路設備，只要是施行第二層網路協定，其運作方式亦包括資料封包的來源位址的學習作業與資料封包轉送作業。因此，當網路設備逐漸增多，網路規模逐漸變大，各網路設備需學習與記錄的MAC Address即隨之增加，導致各網路設備需要較大記憶容量的儲存單元以記錄其它網路設備的MAC Address。其次，即使在各網路設備內建位址更新與刪除機制，對位址表的資料作較佳的更新與處理，但仍無法有效的抑制儲存單元的記憶容量需求。再者，一但儲存單元的儲存資料達到記憶容量的上限時，即使利用上述的位址更新與刪除機制，仍無法避免網路設備的處理器不斷進行位址學習作業的情形，導致處理器需提供額外的軟體或硬體資源以輔助位址學習作業，造成無謂的資源耗損。更甚者，因記憶容量需求上升，儲存單元及其應用的網路設備的製造成本亦隨之上揚。
因此，如何令各網路設備在有限的記憶容量條件下，應用於不同規模的網路架構，為廠商應思慮的問題。
本發明欲解決的問題係提供一種轉換網域與外部網路之間的資料封包格式，使得網域內的網路設備形成網域獨有的設備群組的網域閘道控制技術。
為解決上述技術問題，本發明係揭露一種網域閘道控制系統，其包括一網域(Domain)與一閘道設備(Gateway Device)，閘道設備作為網域之端口(Interface)並鏈結一外部網路(Ethernet)。
一第一網域封包傳輸於網域，第一網域封包的網路類型欄(Ethernet-Type Field)記錄有對應網域的網域編碼(MAGP-Type Code；Domain Type Code)。
閘道設備用以從外部網路取得一第一資料封包時，分析其目的位址。當閘道設備判斷第一資料封包之目的位址(Destination MAC)指向上述的網域時，利用一網路位址群組規格轉換第一資料封包為第一網域封包，並轉送第一網域封包至網域。其中，網路位址群組規格包括將閘道設備的閘道位址記錄至第一資料封包包括的來源位址欄，及將網域編碼記錄至第一資料封包的網路類型欄。
本發明所揭露之網域閘道控制系統中，網域內的網路設備皆包括一設備位址表，當任一網路設備取得上述的第一網域封包時，所學習到的來源位址即為閘道設備的閘道位址(Gateway MAC)，此閘道位址即被記錄在上述的設備位址表。
本發明所揭露之網域閘道控制系統中，閘道設備更從網域取得一第二網域封包，其由網域內的任一網路設備所產生，封包格式等同於第一網域封包。當閘道設備分析出第二網域封包之目的位址指向閘道設備，且資料欄包括一指向外部網路之網外目的位址與對應外部網路之網路類型編碼時，將上述的網外目的位址與網路類型編碼各別更新至第二網域封包之目的位址欄與網路類型欄，以轉換第二網域封包為一第二資料封包再轉送至外部網路，以供對應網外目的位址的一外部設備接收。
為解決上述技術問題，本發明係揭露一種網域閘道控制方法，係應用於配置在一網域之端口的一閘道設備，此閘道設備鏈結一外部網路，此網域閘道控制方法包括：從外部網路取得一第一資料封包；分析第一資料封包之目的位址；以及，當閘道設備判斷第一資料封包包括的目的位址指向網域時，利用一網路位址群組規格轉換第一資料為一第一網域封包，並轉送第一網域封包至上述的網域。其中網路位址群組規格包括將閘道設備之閘道位址記錄為第一資料封包之來源位址，及將對應網域之網域編碼記錄為第一資料封包之網路類型編碼。
本發明所揭露之網域閘道控制方法中，配置在網域內的任一網路設備，其在取得第一網域封包時，係學習第一網域封包的來源位址，並將接收第一網域封包之通信埠的通信埠編碼，與上述來源位址配對記錄在自身具有的設備位址表，所記錄的來源位址亦為上述閘道設備包括的閘道位址。
本發明所揭露之網域閘道控制方法中，閘道設備更從網域取得一第二網域封包，其封包格式等同於第一網域封包，當閘道設備判斷第二網域封包的目的位址指向閘道設備，且第二網域封包的資料欄包括一指向外部網路之網外目的位址與一對應外部網路的網路類型編碼時，閘道設備係將上述的網外目的位址與網路類型編碼更新至第二網域封包的目的位址欄與網路類型欄，以轉換第二網域封包為一第二資料封包，並轉送第二資料封包至外部網路。
本發明之特點係在於將閘道設備作為網域與外部網路之間的封包轉換設備，同時自身的閘道位址更新至指向網域的資料封包的來源位址。不論網域規模大小，網域內的各網路設備至多僅能學習到網域內各網路設備的網路位址，藉此減少各網路設備學習網路位址的次數，同時降低網路設備的網路位址的記憶容量需求。再者，記憶容量需求一但下降，廠商即不需配置較大記憶容量的儲存單元於網路設備中，得以有效降低網路設備的設計與製造成本。更甚者，可避免過度佔用網路設備的處理器的作業時間與資源，間接提升網路設備的運作效能。此外，各網域內的網路設備亦形成網域專屬的設備群組，以便於網管人員有效管理相關網路架構。
茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。
首先請參閱圖2繪示本發明網域閘道控制系統實施例之系統架構示意圖。本發明所揭露有系統包括一網域(Domain)2與一閘道設備(Gateway Device)21。閘道設備21配置於網域2的端口(Interface；接口，資料傳輸介面)，並鏈結(Link,Communicate)一第一外部網路(First Ethernet)3。
網域2內配置有一個以上的網路設備(Net Device)22，此網域2中，各網路設備22之間係傳輸一種專屬此網域2，符合一網路位址群組規格(MAC Address Group Protocol,MAGP)的網域封包。網路位址群組規格具有多種不同的規則，請容後續於各實施例中逐一說明。
本實施例中，閘道設備21以第2層網路設備(L2-Net Device)進行說明，如網路交換器(Switch)與橋接器(Bridge)等相關類型設備，閘道設備21鏈結的第一外部網路3配置有一個以上的外部設備30。然而，此外部設備30與網域2內的網路設備22可為相同規格的設備，相異規格的設備亦適用。
其次，各網路設備22、閘道設備21與外部設備30各自具有在網路上的識別位址，其符合媒體存取控制位址(Media Access Control Address,MAC Address，以下稱MAC Address)的格式。為方便以下說明，網路設備22與閘道設備21的MAC Address個別暫稱為設備位址(Device MAC)與閘道位址(Gateway MAC)。
閘道設備21、網域2內的網路設備22與其它外部設備30皆遵循第2層網路通信協定，於產生封包時，將自身的MAC Address記錄為封包的來源位址(Source MAC)，將目的設備的MAC Address記錄為封包的目的位址(Destination MAC)。
當閘道設備21與網域2內的網路設備22於網路上取得各種資料封包時，會學習資料封包中的來源位址，並取得資料封包的通信埠的通信埠編碼(Port No.)，將上述來源位址與通信埠編碼記錄於自身具有的設備位址表(MAC Table)220，為方便講述，閘道設備21包括的設備位址表另稱為閘道位址表(Gateway MAC Table)210。
如圖2所繪示，閘道設備21從第一外部網路3取得一第一資料封包51a，其由第一外部網路3上的任一個外部設備30所發送或轉送，閘道設備21會從與其鄰接的外部設備30接收此第一資料封包51a。請同時配合參閱圖3繪示本發明網域閘道控制系統實施例之封包結構轉換示意圖，第一資料封包51a的封包結構如圖3的第(1)種結構所示，包括一目的位址欄(Destination MAC Field)、一來源位址欄(Source MAC Field)、一網路類型欄(Ethernet Type Field)與一資料欄(Data Field)。
閘道設備21會讀取第一資料封包51a的目的位址欄，將其與自身的閘道位址表210進行位址匹配，判斷第一資料封包51a的目的位址指向的設備為何。當閘道設備21判斷第一資料封包51a的目的位址曾被閘道設備21所學習，並記錄於閘道位址表210時，閘道設備21即從閘道位址表210讀取上述目的位址及其對應的通信埠編碼，將第一資料封包51a從上述通信埠編碼對應的通信埠轉送而出。
如圖2繪示，假設第一資料封包51a由第一外部設備31所產生，目的位址為X1-X1-X1-X1-X1-X1(16進位)，來源位址為A1-A1-A1-A1-A1-A1(16進位)，閘道位址表210記錄目的位址(X1-X1-X1-X1-X1-X1)對應的通信埠編碼為第III號(Port No.III)，閘道設備21即從第III號通信埠213將第一資料封包51a轉送而出。轉送前，閘道設備21係學習第一資料封包51a的來源位址。假設閘道設備21以第I號通信埠211接收第一資料封包51a，閘道設備21係學習第一資料封包51a的來源位址，並將此來源位址與通信埠編碼記錄在閘道位址表210，即A1-A1-A1-A1-A1-A1/No.I。當閘道設備21已學過此來源位址時，即不再重複學習。以下各設備的學習動作與上述相同或近似，之後以「學習」表示之。上述系統僅說明其架構的特徵，於各實施例中，網域的內容結構係根據需求而是以適當的架構模式說明，並不以圖2繪示系統架構為限。
請同時配合參閱圖4繪示本發明網域閘道控制系統實施例之封包轉送至網域示意圖與圖3繪示之第(2)種封包結構與第(3)種封包結構。當閘道設備21取得一第一資料封包51b時係對其分析。當閘道設備21判斷出第一資料封包51b的目的位址指向閘道設備21控管的網域2，或是未能從閘道位址表210中得知第一資料封包51b的確實目的位址而需進行廣播，以將第一資料封包51b轉送至網域2時，閘道設備21係根據上述的網路位址群組規格(MAGP)轉換第一資料封包51b為一第一網域封包61(於圖4)。轉換模式有二：
(1)取代，閘道設備21將自身的閘道位址記錄至第一資料封包51b的來源位址欄，將對應網域2的網域編碼記錄至第一資料封包51b的網路類型欄。
如圖4，假設閘道設備21以其第III號通信埠213鏈結至網域2，對應網域2的網域編碼為0811(16進位)，上述的第一資料封包51b的來源位址等同於第一資料封包51a的來源位址，即A1-A-A1-A1-A1-A1，第一資料封包51b的目的位址為D1-D1-D1-D1-D1-D1(16進位)，網路類型編碼為0800(16進位)。當閘道設備21從閘道位址表210得知第一資料封包51b的目的位址指向網域2，或需利用廣播方式將第一資料封包51b轉送至網域2時，閘道設備21將自身的閘道位址，即G1-G1-G1-G1-G1-G1(16進位)記錄在第一資料封包51b的來源位址欄，將網域編碼0811(16進位)記錄於第一資料封包51b的網路類型欄。第一資料封包51b即從圖3繪示的第(2)種封包結構，被轉換為圖3繪示的第(3)種封包結構，形成一第一網域封包61a(為第一網域封包61的一種封包格式)。
(2)插入，閘道設備21將閘道位址與上述的網域編碼插入第一資料封包51b中，插入的位置在於第一資料封包51b的目的位址欄與來源位址欄之間，以形成一第一網域封包61b(亦屬於第一網域封包61的封包格式)。插入模式與更新模式不同處在於，第一資料封包51b的原來源位址與網路類型編碼會被視為第一網域封包61b資料欄的資料，且第一網域封包61b的資料長度亦較第一資料封包51b長。本實施例中，即是將資料欄的讀取長度增加。
而第一網域封包(61，61a，61b)的封包讀取長度的設定可記錄於第一網域封包(61，61a，61b)的標頭(Header)，或網域2的網路設備22與閘道設備21的執行系統、韌體或軟體中，預先設定讀取此種網域封包時，應使用的封包讀取長度。
請同時配合參閱圖4繪示本發明網域閘道控制系統實施例之封包轉送至網域示意圖與圖3繪示之第(2)種封包結構與第(4)種封包結構。如圖4，假設閘道設備21與網域2鏈結的通信埠為第III號通信埠213，對應網域2的網域編碼為0811(16進位)，上述的第一資料封包51b(如圖3繪示的第一資料封包51b)。當閘道設備21從閘道位址表210得知第一資料封包51b的目的位址指向網域2，或需利用廣播方式以將第一資料封包51b轉送至網域2時，閘道設備21係將自身的閘道位址，即G1-G1-G1-G1-G1-G1(16進位)與網域編碼0811(16進位)插入第一資料封包51b的目的位址欄與來源位址欄之間，而原來源位址(A1-A1-A1-A1-A1-A1)與網路類型編碼(0800)即被視為資料欄的資料。第一資料封包51b即從圖3繪示的第(2)種封包結構，被轉換為圖3繪示的第(4)種封包結構，形成上述的第一網域封包61b。為方便講述，以下皆以插入模式所形成的第一網域封包61b為例。
第一網域封包61b會被傳輸於網域2中，任一網路設備22取得此第一網域封包61b時，會先判斷其目的位址是否指向自身的設備位址。若結果為否定，上述任一網路設備22係將第一網域封包61b的目的位址與各自的設備位址表220相匹對，以找出對應第一網域封包61b的目的位址的通信埠，並用之轉送。同理，轉送前，取得第一網域封包61b的網路設備22亦會學習第一網域封包61b的來源位址，以更新自身的設備位址表220。然而，第一網域封包61b為閘道設備21轉送外來的資料封包，或由閘道設備21產生。第一網域封包61b的來源位址即為閘道位址，原來源位址記錄於第一網域封包61b的資料欄內。故網域2內，取得第一網域封包61b的網路設備22，不會學習到第一外部設備31的設備位址，即A1-A1-A1-A1-A1-A1。
如圖4，假設第一網路設備23的網路位址為D1-D1-D1-D1-D1-D1。一第二網路設備24以其第I號通信埠241與第IV號通信埠244，個別鏈結閘道設備21的第III號通信埠213與第一網路設備23的第V號通信埠235。第二網路設備24包括的設備位址表224係記錄第一網路設備23的網路位址及對應其通信埠編碼為第IV號(Port No.IV)。
當第二網路設備24取得上述第一網域封包61b時，係分析其目的位址與自己的設備位址不符，即讀取自身的設備位址表224以得知第一網域封包61b應從第IV號通信埠244轉送而出。而轉送前，第二網路設備24係學習第一網域封包61b的來源位址。期間，第二網路設備24若判定未曾學習過上述第一網域封包61b的來源位址(上述的閘道位址G1-G1-G1-G1-G1-G1)，即記錄此來源位址與通信埠編碼第I號於第二網路設備24的設備位址表224。
上述的第一網域封包61b會由第一網路設備23的第V號通信埠235所接收，第一網路設備23係分析第一網域封包61b的目的位址符合自身的設備位址，第一網路設備23即學習第一網域封包61b的來源位址，以更新自身的設備位址表223。同理，第一網路設備23從第一網域封包61b學習到的來源位址亦為閘道位址。更甚者，第一網路設備23從第一網域封包61b的網路類型欄取得網域編碼(0811)，得知此第一網域封包61b符合前述MAGP規格，以從第一網域封包61b的資料欄中找出原來源位址(即第一外部設備31的設備位址，A1-A1-A1-A1-A1-A1)，及對應第一外部網路3的網路類型編碼(0800)。亦或，利用上述MAGP規格，將第一網域封包61b還原回前述的第一資料封包51b，以利於後續作業。
請同時參閱圖5繪示本發明網域閘道控制系統實施例之封包轉送外部網路示意圖。本實施例中，閘道設備21更鏈結一第二外部網路4。當閘道設備21從第一外部網路3取得第一資料封包51c，並分析出其目的位址指向第二外部網路4時，閘道設備21係將第一資料封包51c轉送至第二外部網路4。
如圖5，舉例：假設第二外部網路4具有一第二外部設備32，其設備位址為B1-B1-B1-B1-B1-B1，閘道設備21以第II號通信埠212與其鏈結，且位址B1-B1-B1-B1-B1-B1與通信埠編碼第11號被配對記錄於閘道位址表210。
閘道設備21取得從第一外部網路3取得第一資料封包51c，並分析其目的位址。閘道設備21係從閘道位址表210得知，第一資料封包51c的目的位址為B1-B1-B1-B1-B1-B1，即是指向第二外部網路4，而非對應至網域2。閘道設備21會在學習第一資料封包51c的來源位址後，利用其第II號通信埠212將第一資料封包51c轉送至第二外部網路4。
請參閱圖6繪示本發明網域閘道控制系統實施例之閘道設備接收資料封包示意圖。閘道設備21從第一外部網路3取得一第一資料封包51d並對其分析，當閘道設備判斷出第一資料封包51d的目的位址符合閘道位址時，閘道設備21會直接接收第一資料封包51d。而且，閘道設備21在學習第一資料封包51d的來源位址後，不再轉送第一資料封包51d。
續請參閱圖7繪示本發明網域閘道控制系統實施例之網域封包外送示意圖。本實施例中，一第二網域封包62a被網域內的任一網路設備22所產生，其符合上述的MAGP規格包括的網域外送模式，即第二網域封包62a的目的位址指向閘道設備21，產生第二網域封包62a的網路設備22的設備位址被記錄為第二網域封包62a的來源位址，網域編碼記錄在第二網域封包62a的網路類型欄，一網外目的位址與對應外部網路的網路類型編碼會被記錄於第二網域封包62a的資料欄，此網外目的位址為上述任何一個外部設備30的設備位址。
請同時參閱圖8繪示本發明網域閘道控制系統實施例之網域封包結構轉換示意圖。如圖7與圖8，舉例：第一網路設備23產生第二網域封包62a，其目的位址指向閘道設備21，即G1-G1-G1-G1-G1-G1，第二網域封包62a的來源位址為第一網路設備23的設備位址，即D1-D1-D1-D1-D1-D1，上述網外目的位址以第一外部網路3中的第三外部設備33為例，其設備位址為A3-A3-A3-A3-A3-A3。第三外部設備33的設備位址與第一外部網路3對應的網路類型編碼0800(16進位)會被記錄於第二網域封包62a的資料欄，所形成的第二網域封包62a即如圖8繪示的第(1)種封包結構，其亦為MAGP規格所涵蓋的封包格式。
第一網路設備23依據其自身的設備位址表223，從自身的第V號通信埠235將第二網域封包62a傳送而出。當任一個網路設備22取得第二網域封包62a時，係將其目的位址與各自的設備位址表220相匹對，以找出對應第二網域封包62a的目的位址的通信埠，並用之轉送。同理，轉送前，取得第二網域封包62a的網路設備22亦會學習第二網域封包62a的來源位址，以更新自身的設備位址表220。
如圖7與圖8，舉例：第二網路設備24會透過其第IV號通信埠244取得上述的第二網域封包62a，並分析出其目的位址與自己的設備位址不符。第二網路設備24即讀取自身的設備位址表224，以得知第二網域封包62a應從自身的第I號通信埠241轉送而出。而轉送前，第二網路設備24亦學習第二網域封包62a的來源位址，以更新自身的設備位址表224。
如圖7與圖8，閘道設備21取得上述的第二網域封包62a時，會分析第二網域封包62a以決定是否將其轉送。當閘道設備21分析出第二網域封包62a的目的位址與自身的閘道位址(G1-G1-G1-G1-G1-G1)相符合，網域編碼(0811)記錄在第二網域封包62a的網路類型欄，且網外目的位址(此處指第三外部設備33的設備位址，A3-A3-A3-A3-A3-A3)與對應第一外部網路3的網路類型編碼(0800)記錄在第二網域封包62a的資料欄時，閘道設備21即認定此第二網域封包62a符合MAGP規格中的網域封包外送格式。
閘道設備21即將網外目的位址(A3-A3-A3-A3-A3-A3)重新記錄於第二網域封包62a的目的位址欄，將網路類型編碼(0800)記錄於第二網域封包62a的網路類型欄；或者，閘道設備21將第二網域封包62a原有的目的位址欄與網路類型欄刪除(Strip)，並利用資料欄中的網外目的位址與網路類型編碼作資料遞補。第二網域封包62a即從圖8繪示的第(1)種封包結構，被轉換為圖8繪示的第(2)種封包結構，以形成一第二資料封包52。之後，閘道設備21係將第二資料封包52轉送至第一外部網路3。在轉換封包格式前，閘道設備21亦先學習第二網域封包62a的來源位址(D1-D1-D1-D1-D1)，以更新閘道位址表210。
請參閱圖9繪示本發明網域閘道控制系統實施例之閘道設備接收網域封包示意圖，請同時參閱圖8以利於了解封包接收模式。
本實施例中，第一網路設備23產生一第二網域封包62b，其目的位址指向閘道設備21，即G1-G1-G1-G1-G1-G1，第二網域封包62b的來源位址為第一網路設備23的設備位址，即D1-D1-D1-D1-D1-D1。但與前例不同處在於，第二網域封包62b的資料欄未記錄有任何網外目的位址，也就是說，此第二網域封包62b不會被傳輸至任何外部網路，再加上閘道設備21為介於網域2與外部網路的中介設備，閘道設備21係具有解析網域2專屬的網域封包與常態的資料封包的能力。因此，網域2內的任一個網路設備22欲傳輸資料至閘道設備21時，僅需建立符合常態的資料封包規格的網域封包即可(即不需遵循前述的MAGP規格)。故本實施例中，第一網路設備23所建立的第二網域封包62b即如圖8繪示的第(3)種封包結構，為第2層網路通信規格的封包格式。
閘道設備21取得上述的第二網域封包62b時，會分析第二網域封包62b的封包結構與包含資料。如圖9與圖8，閘道設備21會分析出第二網域封包62b的目的位址與自身的閘道位址(G1-G1-G1-G1-G1-G1)相符合，第二網域封包62b的資料欄亦未記錄任何的網外目的位址，閘道設備21會認定此第二網域封包62b應由其接收。閘道設備21亦會學習此第二網域封包62b的來源位址(D1-D1-D1-D1-D1)，以更新閘道位址表210。
請參閱圖10繪示本發明網域閘道控制系統實施例之快取位址表與運用示意圖，與前述實施例不同處在於，網域內的各網路設備22皆配置有一快取位址表225，其用以記錄網域封包實際的發送來源者的網路位址。
將圖4繪示的實施例與圖3繪示的第(4)種封包結構應用於本實施例中，閘道設備21產生(插入模式)的第一網域封包61b會被傳輸於網域2。任一個網路設備22取得此第一網域封包61b，而且分析出此第一網域封包61b的目的位址指向上述網路設備22時，除學習第一網域封包61b的來源位址外，亦將第一網域封包61b的資料欄所記錄的原來源位址與接收第一網域封包61b的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於網路設備22自身的快取位址表225。為利於說明，第一網路設備23的快取位址表作標號226，第二網路設備24的快取位址表作標號227。
如圖10，當第二網路設備24取得上述第一網域封包61b時，係學習第一網域封包61b的來源位址(G1-G1-G1-G1-G1-G1)，以更新其設備位址表224。但第一網域封包61b的目的位址並非指向第二網路設備24，第二網路設備24即將第一網域封包61b轉送而出，並不會分析第一網域封包61b資料欄的資料，亦不會將原來源資料(第一外部設備31的設備位址：A1-A1-A1-A1-A1-A1)以記錄於快取位址表227中。
當第一網路設備23取得第一網域封包61b時，係學習第一網域封包61b的來源位址(G1-G1-G1-G1-G1-G1)，以更新其設備位址表223。然而，第一網路設備23分析此第一網域封包61b的目的位址，並判斷應接收第一網域封包61b時，第一網路設備23會從第一網域封包61b的資料欄取出原來源位址，即第一外部設備31的設備位址：A1-A1-A1-A1-A1-A1，將此設備位址與通信埠編碼第V號配對記錄在自身包括的快取位址表226，即A1-A1-A1-A1-A1-A1/No.V。
當第一網路設備23需與第一外部設備31通信時，即能利用其快取位址表226產生目的位址為A1-A1-A1-A1-A1-A1的封包，且立即得知需透過第V號通信埠235來輸出此封包，不論是常態的資料封包格式或是網域專屬的網域封包格式(符合MAGP規格)皆適用。以此類推，以加速封包的轉送流程。
同理，第二網路設備24取得目的位址為A1-A1-A1-A1-A1-A1的封包時，亦讀取第二網路設備24自身的快取位址表227。但快取位址表227並未記錄A1-A1-A1-A1-A1-A1對應的通信埠編碼時，第二網路設備24即利用自身的設備位址表224以判斷應使用的通信埠編碼，以藉由相關通信埠輸出上述封包。更甚者，當設備位址表224亦未記錄A1-A1-A1-A1-A1-A1對應的通信埠編碼時，第二網路設備24即使用廣播方式，或藉由網管人員預先建立的第二網路設備24的封包傳輸規則，將上述封包以廣播方式或封包傳輸規則輸出。
請參閱圖11繪示本發明網域閘道控制方法實施例之流程示意圖，請配合參閱圖2至圖10以利於下列各流程的說明。如圖2，此方法應用於閘道設備21，其配置於網域2之端口，且鏈結第一外部網路3，流程說明如下：從第一外部網路取得一第一資料封包(步驟S110)。
例如圖4，第一資料封包51b(如圖3的第(2)種結構所示)由第一外部網路3上的任一個外部設備30所發送或轉送，在此以第一外部設備31為例，閘道設備21會從與其鄰接的外部設備30接收此第一資料封包51b。
分析第一資料封包之目的位址(步驟S120)。閘道設備21會讀取第一資料封包51b的目的位址欄，將其與自身的閘道位址表210所匹配，判斷第一資料封包51b的目的位址指向的設備為何。
當閘道設備判斷第一資料封包之目的位址指向網域時，利用一網路位址群組規格轉換第一資料為一第一網域封包，並轉送第一網域封包至網域(步驟S131)。此步驟中，閘道設備21在判斷出第一資料封包51b的目的位址指向其控管的網域2，或是判斷需利用廣播以將第一資料封包51b轉送至網域內時，閘道設備21會根據前述的網路位址群組規格(MAGP)轉換第一資料封包51b為一第一網域封包61。轉換模式有二：(1)取代；(2)插入；然此二轉換模式已詳述於先前的圖3的封包結構轉換及圖4的網域閘道控制系統實施例之封包轉送至網域實施例中，於此不再贅述。
當閘道設備判斷第一資料封包之目的位址指向一第二外部網路時，係轉送第一資料封包至第二外部網路(步驟s132)。請同時配合參閱圖5，當閘道設備21取得一第一資料封包51c時，會分析出第一資料封包51c的目的位址。閘道設備21會在學習第一資料封包51c的來源位址後，依據閘道位址表210的記錄，利用第II號通信埠212將第一資料封包51c轉送至第二外部網路4。
當閘道設備判斷第一資料封包之目的位址指向閘道設備時，接收第一資料封包(步驟S133)。請同時配合參閱圖6，閘道設備21從第一外部網路3取得第一資料封包51d，並判斷出第一資料封包51d的目的位址符合閘道位址時，閘道設備21會直接接收第一資料封包51d，而不再轉送第一資料封包51d。
請配合參閱圖12繪示本發明網域閘道控制方法之閘道設備學習動作流程圖，其施行於閘道設備取得並分析第一資料封包後，方法包括：由閘道設備21學習第一資料封包(51a、51b、51c、51d)之來源位址(步驟S21)。由閘道設備21將接收第一資料封包(51a、51b、51c、51d)之通信埠的通信埠編碼與來源位址配對記錄於閘道位址表210(步驟S22)。
請配合參閱圖13繪示本發明網域閘道控制方法之網域封包外送流程示意圖。此網域封包外送流程包括：由閘道設備從網域取得一第二網域封包(步驟S31)。如圖7與圖8，由網域2內的任一網路設備22產生的第二網域封包62a，如圖8繪示的第(1)種封包結構。亦或，由網域2內的任一網路設備22產生第二網域封包62b，如圖8繪示的第(2)種封包結構。此等架構之說明係詳述於前，在此不再贅述。
由閘道設備分析第二網域封包以決定是否轉送第二網域封包(步驟S32)，此步驟包括如下複數個分析結果：
(1)當閘道設備判斷第二網域封包之目的位址指向閘道設備，且第二網域封包之資料欄未包括一網外目的位址時，由閘道設備接收第二網域封包(步驟S321)。如圖8與圖9，第二網域封包62b的資料欄未記錄有任何網外目的位址，故閘道設備21會判定應接收第二網域封包62b。
(2)當閘道設備判斷第二網域封包之目的位址指向閘道設備，且第二網域封包之資料欄包括一指向第一外部網路之網外目的位址與一對應第一外部網路之網路類型編碼時，閘道設備係將網外目的位址與網路類型編碼更新至第二網域封包之目的位址欄與網路類型欄，以轉換第二網域封包為一第二資料封包，並轉送至第一外部網路(步驟S322)。
當閘道設備21分析並認定此第二網域封包62a符合MAGP規格中的網域封包外送格式時，係將第二網域封包62a從圖8繪示的第(1)種封包結構，轉換為圖8繪示的第(2)種封包結構，再轉送第二資料封包52至第一外部網路3。詳如圖7及圖8所示，在此即不贅述，請配合參閱圖14繪示本發明網域閘道控制方法之網路設備學習設備位址流程圖。此學習設備位址流程包括：由任一網路設備取得第一網域封包，任一網路設備配置於網域(步驟S41)。由任一網路設備將第一網域封包之來源位址與接收第一網域封包之通信埠之通信埠編碼，配對記錄於任一網路設備之一設備位址表(步驟S42)。
如圖3與圖4，當第二網路設備24分析出第一網域封包61b目的位址與自己的設備位址不符，即讀取自身的設備位址表224，以得知第一網域封包61b應從第IV號通信埠244轉送而出。而轉送前，第二網路設備24係判斷第一網域封包61b的來源位址是否存在於自身的設備位置表224，以決定是否學習第一網域封包61b的來源位址。
然而，此流程中，亦得以更進一步建立網路設備快取位址表。於步驟S41後，由任一網路設備將原來源位址與接收第一網域封包之通信埠之通信埠編碼，配對記錄於任一網路設備之一快取位址表(步驟S43)。
如圖10所示，當第二網路設備24取得上述第一網域封包61b時，係從第一網域封包61b的資料欄取出原來源位址(A1-A1-A1-A1-A1-A1)，並將此設備位址與通信埠編碼第I號配對記錄在其自身包括的快取位址表227。
其中，步驟S42及步驟S43並未有順序上的限制，亦能先進行步驟S43，後進行步驟S42，亦或是同時進行步驟S42及步驟S43，端視設計人員需求而定。
請配合參閱圖15繪示本發明網域閘道控制方法之網路設備轉送封包流程圖。此轉送封包流程包括：由任一網路設備分析第一網域封包之目的位址(步驟S51)。當任一網路設備判定第一網域封包之目的位址指向任一網路設備時，由任一網路設備接收第一網域封包(步驟S52)。如圖3與圖4，以第一網路設備23為例，第一網域封包61b會由第一網路設備23的第V號通信埠235所接收，第一網路設備23係分析第一網域封包61b的目的位址符合自身的設備位址，第一網路設備23即學習第一網域封包61b的來源位址，以更新自身的設備位址表223。
當任一網路設備判定第一網域封包之目的位址未指向上述任一網路設備時，由任一網路設備轉送第一網域封包(步驟S53)。如圖3與圖4，當第二網路設備24取得上述第一網域封包61b時，分析其目的位址與自己的設備位址不符，即讀取自身的設備位址表224以得知第一網域封包61b應從第IV號通信244埠轉送而出。
請配合參閱圖16繪示本發明網域閘道控制方法之網路設備建立外送資料封包流程圖，請同時配合圖10以利於了解。此外送資料封包流程包括：由任一網路設備產生一外送資料封包(步驟S71)。由任一網路設備讀取快取位址表以取得上述原來源位址與其對應之通信埠編碼(步驟S72)。由任一網路設備將原來源位址記錄於外送資料封包之目的位址(步驟S73)。由任一網路設備輸出外送資料封包(步驟S74)。
舉例：當第一網路設備23需與第一外部設備31通信時，即能利用第一網路設備23的快取位址表226產生目的位址為A1-A1-A1-A1-A1-A1(即上述所指原來源位址)的封包，且立即得知需透過第V號通信埠235來輸出此封包。不論是常態的資料封包格式或是網域專屬的網域封包格式(符合MAGP規格)皆適用。以此類推，以加速封包的轉送流程。
請參閱圖17繪示本發明網域閘道控制系統之閘道設備運作邏輯示意圖。依據前述各實施例得知，閘道設備21的運作形式包括封包接收、封包來源位址學習與封包轉送判定等數個規則，此等規則可設計於閘道設備21的運行韌體，並配合MAGP規格令閘道設備依據上述規則進行作業。閘道設備21運作邏輯流程如下：由閘道設備21分析所接收的封包是否指向閘道位址(步驟S801)。閘道設備21係讀取封包的目的位址欄與資料欄，以確實得知封包實際上所指向的設備為何。
當封包實際是指向閘道設備21時，閘道設備21係判斷封包是否符合網路位址群組規格(MAGP)(步驟S802)，以決定是否更新閘道位址表210，並從封包內除去網路位址群組規格的相關資料，再進行相關後續作業(步驟S803)，或是在更新閘道位址表210後，直接進行相關後續作業(步驟S804)。
當封包未指向閘道設備21時，閘道設備21亦會判斷封包是否符合網路位址群組規格(MAGP)(步驟S805)。
當閘道設備21判斷封包符合網路位址群組規格(MAGP)時，閘道設備21即分析封包是否指向其控管的網域2(步驟S806)。若封包指向閘道設備21控制的網域2，閘道設備21即學習封包的來源位址以更新閘道位址表210，並轉送封包至網域2內(步驟S807)。反之，當封包並非指向閘道設備21控制的網域2，閘道設備21即判定封包指向其鏈結的外部網路，閘道設備21亦會學習封包的來源位址以更新閘道位址表210，並從封包內除去網路位址群組規格的相關資料，以轉換封包為常態的網路封包，再轉送至外部網路(步驟S808)。
在步驟S805後，當判斷封包不符合網路位址群組規格(MAGP)時，閘道設備21即分析封包是否指向其控管的網域2(步驟S809)。
若封包指向閘道設備21控制的網域2，閘道設備21即學習封包的來源位址以更新閘道位址表210，並轉送將網路位址群組規格的相關資料插入封包內，再轉送封包至網域內(步驟S810)。反之，當封包並非指向閘道設備21控制的網域2，閘道設備21即判定封包仍指向其鏈結的外部網路，閘道設備21亦會學習封包的來源位址以更新閘道位址表210，再轉送封包至其鏈結的外部網路(步驟S811)。
請參閱圖18繪示本發明網域閘道控制系統之網路設備運作邏輯示意圖。依據前述各實施例得知，網路設備22的運作形式包括封包接收、封包來源位址學習與封包轉送判定等數個規則，此等規則可設計於網路設備22的運行韌體，並配合MAGP規格令網路設備22依據上述規則進行作業。網路設備22運作邏輯流程如下：由網路設備22分析所接收的封包是否指向自身的設備位址(步驟S901)。當封包並非指向網路設備22時，網路設備22會學習封包的來源位址以更新自身的設備位址表220，並轉送封包至網域2內(步驟S902)。
反之，當封包指向網路設備22時，網路設備22會判斷封包是否符合網路位址群組規格(MAGP)(步驟S903)，以決定是否更新設備位址表220，並從封包內除去網路位址群組規格的相關資料，再進行相關後續作業(步驟S904)，或是在更新閘道位址表220後，直接進行相關後續作業(步驟S905)。
然上述，網路設備22為網域2內設備的統稱，第一網路設備23與第二網路設備24亦包括其中，僅為方便說明而另行命名；同理，外部設備30為第一外部網路或第二外部網路內設備的統稱，第一外部設備31、第二外部設備32與第三外部設備33亦包括其中，僅為方便說明而另行命名。
綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
 [先前技術元件]
1．．．交換機
11．．．第I號通信埠
12．．．第II號通信埠
13．．．第III號通信埠
A、B、C．．．網路設備
P1、P2、P3．．．資料封包
[本案技術元件]
2．．．網域
21．．．閘道設備
210．．．閘道位址表
211．．．閘道設備的第I號通信埠
212．．．閘道設備的第II號通信埠
213．．．閘道設備的第III號通信埠
22．．．網路設備
220．．．設備位址表
223．．．第一網路設備的設備位址表
224．．．第二網路設備的設備位址表
225．．．快取位址表
226．．．第一網路設備的快取位址表
227．．．第二網路設備的快取位址表
23．．．第一網路設備
235．．．第一網路設備的第V號通信埠
24．．．第二網路設備
241．．．第二網路設備的第I號通信埠
244．．．第二網路設備的第IV號通信埠
3．．．第一外部網路
30．．．外部設備
31．．．第一外部設備
32．．．第二外部設備
33．．．第三外部設備
4．．．第二外部網路
51a、51b、51c、51d．．．第一資料封包
52．．．第二資料封包
61、61a、61b．．．第一網域封包
62a、62b．．．第二網域封包
步驟S110~S133
步驟S21~S22
步驟S31~S322
步驟S41~S43
步驟S51~S53
步驟S71~S74
步驟S801~S811
步驟S901~S905
圖1繪示先前技術之網路設備連線示意圖；
圖2繪示本發明網域閘道控制系統實施例之系統架構示意圖；
圖3繪示本發明網域閘道控制系統實施例之封包結構轉換示意圖；
圖4繪示本發明網域閘道控制系統實施例之封包轉送至網域示意圖；
圖5繪示本發明網域閘道控制系統實施例之封包轉送外部網路示意圖；
圖6繪示本發明網域閘道控制系統實施例之閘道設備接收資料封包示意圖；
圖7繪示本發明網域閘道控制系統實施例之網域封包外送示意圖；
圖8繪示本發明網域閘道控制系統實施例之網域封包結構轉換示意圖；
圖9繪示本發明網域閘道控制系統實施例之閘道設備接收網域封包示意圖；
圖10繪示本發明網域閘道控制系統實施例之快取位址表與運用示意圖；
圖11繪示本發明網域閘道控制方法實施例之流程示意圖；
圖12繪示本發明網域閘道控制方法之閘道設備學習動作流程圖；
圖13繪示本發明網域閘道控制方法之網域封包外送流程示意圖；
圖14繪示本發明網域閘道控制方法之網路設備學習設備位址流程圖；
圖15繪示本發明網域閘道控制方法之網路設備轉送封包流程圖；
圖16繪示本發明網域閘道控制方法之網路設備建立外送資料封包流程圖；
圖17繪示本發明網域閘道控制系統之閘道設備運作邏輯示意圖；以及
圖18繪示本發明網域閘道控制系統之網路設備運作邏輯示意圖。
步驟S110~步驟S133

Claims (10)

  1. 一種網域閘道控制系統，其包括：一網域，一第一網域封包傳輸於該網域，一對應該網域之網域編碼記錄於該第一網域封包之網路類型欄；以及一閘道設備，係配置於該網域之端口並鏈結一外部網路，該閘道設備用以從該外部網路取得一第一資料封包並分析其目的位址，當該閘道設備判斷該第一資料封包之目的位址指向該網域時，利用一網路位址群組規格轉換該第一資料封包為該第一網域封包，並轉送該第一網域封包至該網域，其中，該網路位址群組規格包括將該閘道設備之閘道位址記錄至該第一資料封包之來源位址欄，及該網域編碼記錄至該第一資料封包之網路類型欄。
  2. 如申請專利範圍第1項所述網域閘道控制系統，其中該閘道設備用以取得傳輸於該網域之一第二網域封包，該閘道設備係分析該第二網域封包之目的位址以決定是否轉送該第二網域封包。
  3. 如申請專利範圍第2項所述網域閘道控制系統，其中該第二網域封包之目的位址指向該閘道設備，且該第二網域封包之資料欄包括一指向該外部網路之網外目的位址與一對應該外部網路之網路類型編碼時，該閘道設備係將該網外目的位址與該網路類型編碼更新至該第二網域封包之目的位址欄與網路類型欄，以轉換該第二網域封包為一第二資料封包，並轉送至該外部網路。
  4. 如申請專利範圍第1項所述網域閘道控制系統，其中該網路位址群組規格更包括將一對應該外部網路之網路類型編碼與一原來源位址記錄於該第一資料封包之資料欄，該原來源位址係屬於配置於該外部網路之一外部設備之網路位址。
  5. 如申請專利範圍第4項所述網域閘道控制系統，其中配置於該網域之任一網路設備包括一快取位址表，該任一網路設備用以取得該第一網域封包，並將該原來源位址與接收該第一網域封包之通信埠之通信埠編碼，配對記錄於該快取位址表。
  6. 一種網域閘道控制方法，係應用於一閘道設備，其配置在一網域之端口且鏈結一外部網路，該網域閘道控制方法包括：從該外部網路取得一第一資料封包；分析該第一資料封包之目的位址；以及當該閘道設備判斷該第一資料封包之目的位址指向該網域時，利用一網路位址群組規格轉換該第一資料封包為一第一網域封包，並轉送該第一網域封包至該網域，其中該網路位址群組規格包括將該閘道設備之閘道位址記錄至該第一資料封包之來源位址欄，及將對應該網域之網域編碼記錄至該第一資料封包之網路類型欄。
  7. 如申請專利範圍第6項所述網域閘道控制方法，其中更包括：從該網域取得一第二網域封包；以及分析該第二網域封包以決定是否轉送該第二網域封包。
  8. 如申請專利範圍第6項所述網域閘道控制方法，其中更包括：由任一網路設備取得該第一網域封包，該任一網路設備配置於該網域；以及由該任一網路設備將該第一網域封包之來源位址與接收該第一網域封包之通信埠之通信埠編碼，配對記錄於該任一網路設備之一設備位址表。
  9. 如申請專利範圍第6項所述網域閘道控制方法，其中該網路位址群組規格更包括將一對應該外部網路之網路類型編碼與一原來源位址記錄於該第一資料封包之資料欄，該原來源位址係屬於配置在該外部網路之一外部設備之網路位址。
  10. 如申請專利範圍第9項所述網域閘道控制方法，其中更包括：由任一網路設備取得該第一網域封包，該任一網路設備配置於該網域；以及由該任一網路設備將該原來源位址與接收該第一網域封包之通信埠之通信埠編碼，配對記錄於該任一網路設備之一快取位址表。
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