TWI445374B

TWI445374B - 遠端管理系統及遠端管理方法

Info

Publication number: TWI445374B
Application number: TW100150047A
Authority: TW
Inventors: Hong Tao Wen; Yun Song Gou
Original assignee: Aten Int Co Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2014-07-11
Also published as: TW201328273A; CN103186249A; CN103186249B

Description

遠端管理系統及遠端管理方法

本發明係與遠端管理有關，特別是關於一種具備網路備援(Redundancy)功能之遠端管理系統及遠端管理方法。

多電腦切換器(Keyboard-Video-Mouse Switch;KVM Switch)使得使用者可以單一組鍵盤、螢幕及滑鼠來管控多台電腦，而網路型多電腦切換器(IP-based KVM Switch)係指具有網路介面之多電腦切換器，其更進一步使桌上型或筆記型電腦(中控電腦)之使用者可以透過網路管理多台位於遠端的被控電腦以及觀看被控電腦經由網路傳來的畫面。

網路型多電腦切換器以其網路介面耦接此中控電腦並以其電腦埠連接一台或多台被控電腦。網路型多電腦切換器會擷取被控電腦輸出之影像訊號然後將其轉換為網路訊框後傳送給中控電腦，中控電腦亦會將其鍵盤或滑鼠的訊號轉換為網路訊框後傳送給網路型多電腦切換器。舉例來說，位於台灣的管理者便可藉此透過網路型多電腦切換器遠端管理或控制位於美國機房當中的伺服器。

網路型多電腦切換器可經由其多個電腦埠連接複數台被控電腦以接收其所輸出之類比影像訊號，然後由影像處理單元將該些類比影像訊號轉換為多個連續的數位靜態影像禎。一般會將每個靜態影像禎再分割成數個區塊，在比較找出前後兩靜態影像禎所對應的區塊後，可以找出像素值有差異的區塊。之後會經由JPEG的編碼壓縮技術將這些有差異之區塊的像素值以網路訊框的形式經由網路傳送至遠端的中控電腦，位於遠端的中控電腦將這些訊框進行解碼及處理之後便藉由其螢幕可看到這些畫面。

同時，中控電腦也會將其鍵盤或滑鼠之類的控制訊號透過網路傳送至網路型多電腦切換器，而網路型多電腦切換器識別出這些控制訊號的目的地是被控電腦後，便會將這些控制訊號再轉傳給被控電腦，而被控電腦在收到這些控制訊號後，便會因應於這些控制訊號將影像訊號輸出至網路型多電腦切換器，經由網路型多電腦切換器的上述影像處理，中控電腦的使用者便可在其螢幕上看到被控電腦的影像輸出，如此一來中控電腦的使用者便可由遠端管理及控制此網路型多電腦切換器所連接的複數台被控電腦。

如第1A圖所示，國際標準組織(International Organization for Standardization;ISO)於1984年發表了OSI模型，將整個網路系統分為7層(Layer)，每層各自負責特定的工作，愈低層的架構與硬體的相關性愈高，而愈高層的架構則與軟體相關性愈高。其中，第一層稱為實體層(Physical Layer)，其規範了：(1)傳輸資訊的介質規格；(2)將資料以實體呈現並傳輸的規格；(3)接頭的規格。第二層稱為資料鏈結層(Data Link Layer)，其規範了：(1)同步；(2)偵錯；(3)制定媒體存取控制方法(Media Access Control Method,MAC Method)，例如CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)。因此，一般來說，乙太網路卡主要包含媒體存取控制(MAC)、實體層(PHY)及收發器(Transceiver)這三部分。此外，第1A圖亦顯示了OSI模型與DoD模型及TCP/IP協定組合之間的對應關係。

如第1B圖所示，依據IEEE所訂定之802.3標準，乙太網路訊框EP係包含下列欄位：(1)同步(Preamble)欄位N₁ ；(2)目的MAC地址欄位N₂ ；(3)來源MAC地址欄位N₃ ；(4)長度(Length)欄位N₄ ；(5)承載資料(Payload)欄位N₅ ；(6)訊框檢查結果(Frame Check Sequence,FCS)欄位N₆ 。其中，同步欄位N₁ 的長度為8個位元組，前面7個位元組由一串101010.....循環字串所構成，用以提供系統訊號同步處理(Synchronization)工作，隨後的位元組則是10101011字串，代表同步的結束與訊框的開始，這個位元組與前面7個位元組在最後的兩個位元部分有所不同，因此IEEE 802.3在欄位的定義上將這個位元組獨立出來，稱為起始訊框分界元(Start Frame Delimiter;SFD)；目的MAC地址欄位N₂ 及來源MAC地址欄位N₃ 的長度均為6個位元組；長度欄位N₄ 的長度為2個位元組；承載資料欄位N₅ 的長度為46至1500個位元組，這是用來放置資料訊息的位置，這個資料訊息也包含了網路層、傳輸層等上層協定的標頭資料，因為從第二層乙太網路架構的角度來看，這些屬於上層協議的訊息都只是資料的一部分；訊框檢查結果欄位N₆ 的長度為4個位元組，用以檢查訊框資料位元是否正確，其以環冗長檢查(Cyclic Redundancy Check;CRC)方式對目的地址、來源地址及承載資料(不包含前序與SFD)進行運算。所以將欄位N₁ ~N₆ 的長度相加後得到每個乙太網路訊框EP的長度係介於64至1518個位元組之間。

基於設置成本及電路設計複雜度之考量，傳統的網路型多電腦切換器通常僅具有一個網路連接埠以及單一個MAC控制器，故不具備網路備援(Redundancy)的功能。一般而言，為了實現網路備援功能，網路型多電腦切換器通常會設有兩組的MAC控制器以提供兩組對外進行網路通訊的MAC地址。MAC地址係作為乙太網路中兩節點(Node)相互通訊時的識別標記，用以在訊框(Frame)中標記來源地址(Source Address)與目的地址(Destination Address)。

然而，當這兩組MAC控制器位於中央處理器之外時，此中央處理器必須設置有一特殊的介面(例如PCI介面)才能與這兩組外部的MAC控制器進行溝通，其PCI介面的設置成本相當高。若欲使用兩個內建有MAC控制器功能的中央處理器來實現網路備援功能，不僅成本將會更高，設計者也必須妥善協調這兩個中央處理器之間的主從關係，大幅增加了電路設計之複雜度。

因此，本發明提出一種遠端管理系統及遠端管理方法，以解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。

根據本發明之一具體實施例為一種遠端管理系統。該遠端管理系統係用以使得第一電腦可經由網路管理及控制一台或多台第二電腦。該遠端管理系統至少包含遠端管理裝置及程式碼。

遠端管理裝置至少包含電腦介面、第一網路介面、第二網路介面、影像處理模組、中央處理器、媒體存取控制器及可程式邏輯元件。電腦介面係耦接於該台或多台第二電腦。可程式邏輯元件係將電腦介面耦接至中央處理器。媒體存取控制器具有第一媒體存取控制(MAC)地址。可程式邏輯元件具有第二媒體存取控制地址及第三媒體存取控制地址。

影像處理模組係用以將該台或多台第二電腦所輸出之影像進行擷取、編碼及/或壓縮。中央處理器係用以使編碼及/或壓縮後之影像被轉換為網路訊框。媒體存取控制器係對應於中央處理器。當第一電腦與中央處理器進行網路通訊以交換第一網路訊框時，第一網路訊框經由第一網路介面傳遞且以第一媒體存取控制地址作為目的地址(Destination Address)或來源地址(Source Address)。可程式邏輯元件係用以將來自第二電腦之多種不同協議數據轉換為符合乙太網路協定之數據。當中央處理器經由可程式邏輯元件與第二電腦進行數據交換時，以第二媒體存取控制地址作為數據來源或目的之標記。當啟動網路備援功能時，可程式邏輯元件經由第二網路介面與第一電腦進行網路通訊以交換第二網路訊框，且第二網路訊框以第三媒體存取控制地址作為目的地址或來源地址。

程式碼係執行於第一電腦上，以提供可管理該遠端管理裝置之管理介面，使第一電腦可與遠端管理裝置進行網路通訊，並使第一電腦所產生與鍵盤或游標移動有關之控制訊號可被傳送至遠端管理裝置，並使代表該台或多台第二電腦所輸出之影像可在第一電腦上顯示，進而使該第一電腦可與該第二電腦產生互動。

於一實施例中，可程式邏輯元件更可在接收來自第一電腦之第二網路訊框後，將第二網路訊框轉換為第三網路訊框後傳送給中央處理器，且第三網路訊框以第二媒體存取控制地址作為來源地址。因為此第三網路訊框中含有第二網路訊框之訊息，所以中央處理器可以辨識出訊框真正的來源是第一電腦(而非第二電腦)。

於一實施例中，第三網路訊框係以第二網路訊框為承載資料(payload)。

於一實施例中，中央處理器更可經由可程式邏輯元件向第一電腦傳送第四網路訊框，且第四網路訊框係以第三媒體存取控制地址作為來源地址。

於一實施例中，遠端管理系統更至少包含區域網路開關(LAN Switch)，用以在中央處理器、可程式邏輯元件、第一網路介面及第二網路介面之間安排網路訊框的路徑。

於一實施例中，可程式邏輯元件係由場域可程式化閘陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、複雜可程式邏輯裝置(Complex Programmable Logic Device,CPLD)及特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)所組成之群組中所選出。

於一實施例中，第二媒體存取控制地址及第三媒體存取控制地址係由中央處理器所指派。

根據本發明之另一具體實施例為一種遠端管理方法。該遠端管理方法係用以使得第一電腦可經由網路管理及控制第二電腦。遠端管理方法包含下列步驟：(a)將第二電腦所輸出之影像進行擷取、編碼及/或壓縮；(b)將編碼及/或壓縮後之影像轉換為網路訊框；(c)經由第一網路介面與第一電腦進行網路通訊以交換第一網路訊框，第一網路訊框係以第一媒體存取控制地址作為目的地址或來源地址；(d)將來自第二電腦之多種不同協議數據轉換為符合乙太網路協定之數據；(e)與第二電腦進行數據交換並以第二媒體存取控制地址作為數據來源或目的之標記；(f)經由第二網路介面與第一電腦進行網路通訊以交換第二網路訊框，第二網路訊框係以第三媒體存取控制地址作為目的地址或來源地址；(g)於第一電腦上執行程式碼，以提供可管理遠端管理裝置之管理介面，使第一電腦可與遠端管理裝置進行網路通訊，並使第一電腦所產生與鍵盤或游標移動有關之控制訊號可被傳送至遠端管理裝置，以及使代表第二電腦所輸出之影像可在第一電腦上顯示。

根據本發明之另一具體實施例為一種遠端管理方法。該遠端管理方法實施於遠端管理裝置中，遠端管理裝置使第一電腦可經由網路管理及控制第二電腦。遠端管理裝置包含有中央處理器、可程式邏輯元件、第一網路介面及第二網路介面。中央處理器具有第一MAC地址，可程式邏輯元件具有第二MAC地址及第三MAC地址。遠端管理方法至少包含下列步驟：(a)提供遠端管理裝置於第一電腦與第二電腦之間；(b)建立遠端管理裝置與第一電腦之間的通訊，以在第一電腦與第二電腦之間交換網路訊框，網路訊框代表第一電腦所輸出之鍵盤或游標控制訊號或代表第二電腦所輸出之影像。其中，步驟(b)更包含下列步驟：(b1)以中央處理器與第一電腦經由第一網路介面交換第一網路訊框，且第一網路訊框係以第一MAC地址作為目的地址(Destination Address)或來源地址(Source Address)；(b2)在可程式邏輯元件與第一電腦之間經由第二網路介面交換第二網路訊框，且第二網路訊框係以第三MAC地址作為目的地址或來源地址。當可程式邏輯元件係作為第二網路訊框之接收端時，步驟(b2)更包含下列步驟：(b2-1)可程式邏輯元件將第二網路訊框轉換為第三網路訊框後傳送給中央處理器，且第三網路訊框係以第二MAC地址作為來源地址；當可程式邏輯元件係作為第二網路訊框之傳送端時，步驟(b2)更包含下列步驟：(b2-2)可程式邏輯元件將來自中央處理器之第四網路訊框轉換為第二網路訊框，且第四網路訊框係以第二MAC地址作為目的地址。

相較於先前技術，根據本發明之遠端管理系統及遠端管理方法不需具有特殊PCI介面的中央處理器或兩個內建有MAC控制器功能的中央處理器即能夠提供網路備援(Redundancy)的功能，還可克服先前技術所遭遇到之設置成本高及電路設計複雜等難題，因此，本發明可提供一種可提供網路備援功能且兼具有低成本與電路設計簡單之優點的網路型多電腦切換器。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

本發明之一較佳具體實施例為一種遠端管理系統。請參閱第2A圖，本圖係繪示本發明之此較佳具體實施例之遠端管理系統的架構示意圖。如第2A圖所示，本發明之遠端管理系統至少包含遠端管理裝置10及程式碼PG，使得第一電腦(中控電腦)A可經由網路N管理及控制一台或多台第二電腦(被控電腦)B₁ ~B₃ 。其中，此程式碼PG係執行於第一電腦A上，以提供可管理遠端管理裝置10之管理介面，使第一電腦A可與遠端管理裝置10進行網路通訊，並使第一電腦A所產生與鍵盤或游標移動有關之控制訊號可被傳送至遠端管理裝置10，以及使代表該台或多台第二電腦B₁ ~B₃ 所輸出之影像可在第一電腦A上顯示。此外，遠端管理裝置10亦可耦接本地端的中控裝置，例如顯示器DS、鍵盤KB或滑鼠MS等。為了延伸遠端管理裝置10與第二電腦B₃ 之間的距離，遠端管理裝置10與第二電腦B₃ 之間可透過電腦介面模組CIM耦接，但不以此為限。

於此實施例中，此程式碼PG可為網頁瀏覽器(Web Browser)、網頁瀏覽器與外掛程式的組合或是其他任何適當的應用程式。隨著第一電腦A採用不同的作業系統，此程式碼PG可能會有不同的版本。此外掛程式係由遠端管理系統之供應商所提供。此管理介面的功能包含但不限定於：列出所有可供選擇的被控電腦、顯示/編輯被控電腦的名稱、列出未連接被控電腦的空埠、對遠端管理裝置進行設定等。

如第2B圖所示，本發明之遠端管理裝置10至少包含電腦介面100、第一網路介面101、第二網路介面102、中央處理器103、區域網路切換器104、切換模組105、差動接收模組106及可程式邏輯元件(Programmable Logic Device)107。其中，可程式邏輯元件107與中央處理器103係位於不同的積體電路封裝當中，且可程式邏輯元件107可以程式改變或新增其邏輯上的功能。中央處理器103包含有影像處理模組103a、媒體存取控制器103b及螢幕顯示選單103c。其中，遠端管理裝置10係以其電腦介面100耦接該台或多台第二電腦B₁ ~B₃ ，以其第一網路介面101或第二網路介面102透過網路N耦接第一電腦A或其他網路裝置ONA。更詳細地說，此電腦介面100耦接於該台或多台第二電腦B₁ ~B₃ 之影像輸出埠及鍵盤/滑鼠埠。此電腦介面100接收第二電腦B₁ ~B₃ 所輸出之影像後交由影像處理模組103a進行影像處理。此電腦介面100可能包含多個RJ-45連接器、影像連接器、PS2連接器、USB連接器或音訊連接器，但不以此為限。

在一較佳實施例中，為了延伸遠端管理裝置10與第二電腦B₃ 之間的距離，遠端管理裝置10與第二電腦B₃ 之間設置有電腦介面模組CIM。此電腦介面模組CIM亦稱為適配器(Adapter)、單體(Dongle)、伺服器介面模組(Sever Interface Module,SIM)或是RIP(Rack Interface Pod)。電腦介面模組CIM係一外接於第二電腦B₃ 之裝置，其外觀上具有一殼體以及數條由殼體向外延伸的纜線，在纜線遠離殼體的一端具有多個連接器，例如VGA連接器及USB連接器，用以電性連接某一第二電腦(例如B₁ )。在本領域中具有通常知識者可以認知的是，為了連接具有不同介面的第二電腦B₁ ~B₃ ，此USB連接器可由PS/2或其他連接器所取代；VGA連接器可由DVI連接器或HDMI連接器所取代。另外，電腦介面模組CIM的殼體更設有RJ-45接口及數個燈號顯示器，其中RJ-45接口係用以連接CAT-5纜線或是其他類似纜線之一端，例如CAT-5e或是CAT-6。CAT-5纜線之另外一端係連接至遠端管理裝置10的電腦介面100。燈號顯示器係用以顯示電腦介面模組CIM之狀態。

電腦介面模組CIM之差動驅動模組(Differential Driver)會將第二電腦(例如B₁ )所輸出之影像(一般為單端訊號)轉換為數個差動影像訊號後輸出至遠端管理裝置10，以增加該影像可傳輸之距離(例如可達1000英呎)。在這些差動影像訊號之中亦可能夾雜其他訊號，例如垂直/水平同步訊號或是一些用以偵測影像之衰減或色偏(Skew)的測試訊號。

在一較佳實施例中，電腦介面模組CIM可以是宏正自動科技公司所提供之KA7170、KA7176或KA7177，而其差動驅動模組可以是Analog Devices公司所提供之AD8146、AD8147或AD8148，但不以此為限。另外，在電腦介面模組CIM中亦可選擇性地設有一FPGA、ASIC、震盪器或是其他任意適當的訊號產生裝置，用以產生前述的測試訊號。在電腦介面模組CIM中亦可設有多工器(Multiplexer)，用以控制該測試訊號與垂直/水平同步訊號夾雜在該差動影像訊號中之時點(timing)。經由適當的時點控制與過濾，此測試訊號不會影響螢幕的正常顯示。

本發明之遠端管理裝置10除了可由遠端進行控制外，為了能夠由近端控制遠端管理裝置10，遠端管理裝置10可設有一組本地端(Local)連接埠108，用以連接一組本地端的中控裝置，例如一組螢幕DS、鍵盤KB及滑鼠MS或其他游標控制裝置。位於本地端的中控裝置可由此本地端連接埠108與遠端管理裝置10的中央處理器103交換第二電腦B₁ ~B₃ 的影像及鍵盤/滑鼠的控制訊號。

在一較佳實施例中，為了對第二電腦B₁ ~B₃ 模擬出鍵盤/滑鼠或其他裝置以提供熱插拔(Hot Plug)功能，電腦介面100更可包含一個或多個USB裝置控制器(USB Device Controller)100a。當USB裝置控制器100a模擬成鍵盤/滑鼠時，第二電腦B₁ ~B₃ 即會將USB裝置控制器100a視為一人機介面裝置(HID)；當USB裝置控制器100a模擬成其他裝置(例如硬碟機、光碟機或隨身碟)時，第二電腦B₁ ~B₃ 即會將USB裝置控制器100a視為一大量儲存裝置(Mass Storage Device)。或者是，以單一個USB裝置控制器100a同時模擬出人機介面裝置及大量儲存裝置。當使用上述的電腦介面模組CIM時，USB裝置控制器100a係位於電腦介面模組CIM之殼體內。另外，當遠端管理裝置10在不同的第二電腦B₁ ~B₃ 之間切換時，對應於這些不同的第二電腦B₁ ~B₃ 的USB裝置控制器100a可使得第二電腦B₁ ~B₃ 與USB裝置控制器100a之間不用再進行初始化過程，例如依據USB協議所進行的列舉(Enumeration)過程。

影像處理模組103a係用以對該台或多台第二電腦B₁ ~B₃ 所輸出之影像進行擷取、編碼及/或壓縮。擷取過程可包含訊號採樣、色彩座標轉換以及將類比訊號轉換成數位訊號等程序；編碼及/或壓縮方式可包含JPEG、JPEG2000或小波轉換(Wavelet Transform)等。在影像的編碼及/或壓縮過程中，可採用YUV/444、YUV/422、YUV/421、YUV/420或YUV/411的轉換方式，但不以此為限。壓縮方式可包有損壓縮或無損壓縮。

如第2B圖所示，在一較佳實施例中，影像處理模組103a及媒體存取控制器103b均係對應並整合於中央處理器103之中，使得經影像處理模組103a編碼及/或壓縮後之影像數據能夠被中央處理器103轉換為網路訊框。實際上，中央處理器103可以是台灣信驊科技(ASPEED)公司所提供之AST2100，但不以此為限。另外，中央處理器103亦可整合有虛擬集線器控制器(Virtual Hub Controller)、人機介面裝置控制器(HID Controller)、同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)、快閃記憶體(Flash Memory)、IPMI基板管理控制器(BMC)、VGA控制器(VGA Controller)、VGA驅動器(VGA Driver)及螢幕顯示選單(On-Screen Display,OSD)等功能。

另外，在電腦介面100與中央處理器103或影像處理模組103a之間，更可設有影像切換模組105及差動接收模組(Differential Receiver)106。其中，影像切換模組105可具有多個輸入端與多個輸出端，影像切換模組105係從多個差動影像來源(例如對應至電腦介面100中的不同電腦埠)中選出一個或多個差動影像後輸出至差動接收模組106，再由差動接收模組106將該個或多個差動影像轉換為單端影像後輸出至中央處理器103或影像處理模組103a。在一較佳實施例中，影像切換模組105可以是一個或多個交叉點切換器(例如由Analog Devices公司所提供之AD8177)或是由多個多工器(例如74HC4052)所構成的切換矩陣；差動接收模組106可以是Analog Devices公司所提供之AD8145，但不以此為限。

中央處理器103中之媒體存取控制器103b係用以控制傳輸媒體的使用權以及形成或處理乙太網路訊框，其具有第一MAC地址，當第一電腦A或其他網路裝置ONA(例如路由器)與中央處理器103進行網路通訊以交換第一網路訊框時，第一網路訊框係經由第一網路介面101傳遞且以第一MAC地址作為目的地址或來源地址。此媒體存取控制器103b具有10Mbps、100Mbps及1000Mbps之通訊能力。

一般而言，所謂的MAC地址係為一組獨一無二的識別標記，而IP地址可能是乙太網路訊框之承載資料的一部分(因為依據前述的模型，IP層是MAC層的上層協定，所以IP封包係由乙太網路訊框所包含)，故兩者並不相同。MAC地址一組長度為6個位元組的識別標記，其中前3個位元組稱為廠商位元組，而後3個位元組稱為序號位元組。MAC地址一般也稱為實體位址(Physical Address)、硬體位址(Hardware Address)或Layer 2位址。MAC地址通常是儲存於電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)中。至於IP地址則為一組長度為32位元的識別標記，用來標記IP封包之來源及目的地，其包含網路位址(Network ID)與主機位址(Host ID)。在一般的情況下，第一電腦A或其他網路裝置ONA係以第一網路介面101及第一MAC地址與中央處理器103進行網路通訊。當啟動網路備援功能時，可改以第二網路介面102及可程式邏輯元件107對外進行網路通訊。但是，亦可同時使用第一網路介面101、第二網路介面102及其配合的元件。

請參閱第2C圖，當遠端管理裝置10作為接收端時，媒體存取控制器103b的主要工作流程如下：當遠端管理裝置10收到訊框(步驟S10)後，將會執行步驟S12，檢查訊框長度是否小於64個位元組。若步驟S12的檢查結果為是，則執行步驟S14，丟棄此訊框，不予處理；若步驟S12的檢查結果為否，則執行步驟S16，檢查訊框中目的MAC地址與自己的MAC地址是否相同。

若步驟S16的檢查結果為否，則執行步驟S14，丟棄此訊框，不予處理；若步驟S16的檢查結果為是，則執行步驟S18，檢查CRC值是否正確。若步驟S18的檢查結果為否，代表訊框已經損毀，故執行步驟S14，丟棄此訊框，不予處理；若步驟S18的檢查結果為是，則執行步驟S20，檢查訊框長度是否大於1518個位元組。此訊框長度不包含前述的同步欄位(8個位元組)。

若步驟S20的檢查結果為是，執行步驟S14，丟棄此訊框，不予處理；若步驟S20的檢查結果為否，則執行步驟S22，去除表頭(Header)與表尾(Trailer)後，再執行步驟S24，將承載資料(Payload)傳送給上層協定進行後續處理。依據前述模型可知，此承載資料包含IP封包。值得注意的是，關於步驟S16，依據乙太網路的協議，當目的MAC地址為0xFFFFFFFFFFFF(全部bit均為1)時，表示所有的接收端都必須處理這個訊框。

請參閱第2D圖，當遠端管理裝置10作為傳送端時，媒體存取控制器103b的主要工作流程如下：當遠端管理裝置10準備傳送訊框(步驟S30)時，將會執行步驟S32，偵測是否有空檔。若步驟S32的偵測結果為否，則重新執行步驟S32；若步驟S32的偵測結果為是，則執行步驟S34，判斷空檔時間是否持續96Bit-time。在100Mbps乙太網路中，96Bit-time為0.96微秒；在10Mbps乙太網路中，96Bit-time為9.6微秒。若步驟S34的判斷結果為否，則重新執行步驟S32；若步驟S34的判斷結果為是，則執行步驟S36，送出訊框。

接著，執行步驟S38，判斷是否發生碰撞。若步驟S38的判斷結果為否，執行步驟S42，傳送完畢；若步驟S38的判斷結果為是，執行步驟S40，通知其他節點發生了碰撞。於步驟S40之後，執行步驟S44，判斷碰撞是否發生16次。若步驟S44的判斷結果為否，則重新執行步驟S32；若步驟S44的判斷結果為是，則執行步驟S48，放棄傳送並通知上層。

另外，當遠端管理裝置10作為傳送端時，媒體存取控制器103b更可執行下列步驟：判斷欲送出的訊框長度是否小於64個位元組，若長度小於64個位元組則加上一些填充位元(Padding)；加上目的地址與來源地址；產生CRC值；加上表頭與表尾。

請回到第2B圖，如圖所示，可程式邏輯元件107將電腦介面100耦接至中央處理器103。因為第二電腦B₁ ~B₃ 對外通訊可能使用多種不同的協議(例如UART、USB、PS/2或音訊)，因此，在一實施例中，可程式邏輯元件107主要係作為協議轉換器(Protocol Converter)，用來將電腦介面100接收自第二電腦B₁ ~B₃ 的多種不同協議的數據轉換為單一種協議(例如乙太網路)的數據後傳送給中央處理器103，以減輕中央處理器103的負擔。另外，可程式邏輯元件107亦可用來對電腦介面模組CIM傳來的影像相關訊號進行解碼，以將差動訊號中的垂直/水平同步訊號擷取/還原出來，供上述的本地端螢幕DS使用。在一較佳實施例中，可程式邏輯元件107係由場域可程式化閘陣列(Field-Programmable Gate Array;FPGA)、複雜可程式邏輯裝置(Complex Programmable Logic Device;CPLD)及特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit;ASIC)所組成之群組中所選出。舉例而言，若可程式邏輯元件係採用場域可程式化閘陣列，則可以是XILINK公司所提供之SPARTAN 6，但不以此為限。

在一較佳實施例中，可程式邏輯元件107亦可執行媒體存取控制器之功能，因此可視為其具有另一媒體存取控制器107a。可程式邏輯元件107具有第二MAC地址及第三MAC地址，其中第二MAC地址及第三MAC地址係在開機後由中央處理器103所指派。當中央處理器103透過可程式邏輯元件107與第二電腦B₁ ~B₃ 進行數據交換時，係以第二MAC地址作為數據來源或目的之標記；當可程式邏輯元件107對外與第一電腦A或其他網路裝置ONA進行網路通訊以交換第二網路訊框時，第二網路訊框經由第二網路介面102傳遞且以第三MAC地址作為目的地址或來源地址。因此，可程式邏輯元件107可視為一虛擬的媒體存取控制器107a。第二網路介面102可作為一備援(Redundant)網路介面。亦即，當可程式邏輯元件107傳送網路訊框給第一電腦A或其他網路裝置ONA時，係以第三MAC地址作為該訊框的來源地址；當第一電腦A或其他網路裝置ONA傳送網路訊框給可程式邏輯元件107時，係以第三MAC地址作為該訊框的目的地址。總結來說，第一電腦A或其他網路裝置ONA將會認為此遠端管理裝置10具有兩個MAC地址(第一MAC地址及第三MAC地址)。此二網路訊框可包含來自第一電腦A之代表鍵盤及/或游標控制之訊號，或是虛擬媒體相關的數據。

更詳細地說，如第3A圖所示，在本發明之遠端管理裝置當中，當可程式邏輯元件107接收來自第一電腦A或其他網路裝置ONA的第二網路訊框NP₂ 後，可程式邏輯元件107並不會依據前述第2C圖所示之步驟對此第二網路訊框NP₂ 之承載資料(Payload)進行判讀與解析，而是將第二網路訊框NP₂ 轉換為第三網路訊框NP₃ 後傳送給中央處理器103。換句話說，可程式邏輯元件107係透過中央處理器103與上層協定(IP層)溝通。另外需說明的是，如第3B圖所示，第二網路訊框NP₂ 及第三網路訊框NP₃ 均可為乙太網路訊框，此一轉換係指第三網路訊框NP₃ 以第二網路訊框NP₂ 作為承載資料之至少一部分，且第三網路訊框NP₃ 以第二MAC地址作為來源地址，使得第三網路訊框NP₃ 的總長度大於第二網路訊框NP₂ 的總長度。然後，再由中央處理器103對第三網路訊框NP₃ 之承載資料中的第二網路訊框NP₂ 進行上述的解析及控制後續的因應(response)，例如自第二網路訊框NP₂ 中取出IP封包後再傳輸給上層協定。但是，在一較實施例中，可程式邏輯元件107並不會將第二訊框NP₂ 之同步欄位也包在第三網路訊框NP₃ 之承載資料當中。

另外，如第4A圖所示，在本發明之遠端管理裝置當中，中央處理器103更可經由可程式邏輯元件107透過網路N對外進行網路通訊。例如，中央處理器103可經由可程式邏輯元件107透過網路N向第一電腦A或其他網路裝置ONA傳送第四網路訊框NP₄ 。但是，中央處理器103並不是透過給可程式邏輯元件107直接將第四網路訊框NP₄ 傳送給第一電腦A或其他網路裝置ONA，而是先傳送第五網路訊框NP₅ 給可程式邏輯元件107，再由可程式邏輯元件107將第五網路訊框NP₅ 轉換為第四網路訊框NP₄ 。第五網路訊框NP₅ 係以第二MAC地址作為目的地址；以第一MAC地址作為來源地址。更詳細地說，在收到此第五網路訊框NP₅ 後，可程式邏輯元件107會將第五網路訊框NP₅ 之承載資料轉為第四網路訊框NP₄ 後再傳送出去。第四網路訊框NP₄ 係以第一電腦MAC地址作為目的地址；以第三MAC地址作為來源地址。但是，在一較實施例中，中央處理器103並不會將第四網路訊框NP₄ 之同步欄位也包在第五網路訊框NP₅ 之承載資料當中，而是由可程式邏輯元件107收到第五網路訊框NP₅ 後再加上一同步欄位。此四網路訊框NP₄ 可包含來自第二電腦之影像相關數據。

當中央處理器103欲經由可程式邏輯元件107向第一電腦A或其他網路裝置ONA傳送第四網路訊框NP₄ 時，會先產生第五網路訊框NP₅ 。如第4B圖所示，第五網路訊框NP₅ 會將此第四網路訊框NP₄ 作為其承載資料(可不包含同步欄位)，且第五網路訊框NP₅ 之目的地址為第二MAC地址，但是其承載資料當中的第四網路訊框NP₄ 卻是以第一電腦A或其他網路裝置ONA之MAC地址作為目的地址。當可程式邏輯元件107收到此第五網路訊框NP₅ 後，會去除其目的地址、來源地址及訊框檢查結果等欄位，僅將承載資料中的第四網路訊框NP₄ 加上同步欄位後傳送出去。這樣的處理過程會使得第一電腦A或其他網路裝置ONA認為第四網路訊框NP₄ 係直接由可程式邏輯元件107(虛擬MAC控制器)所發出，進而與其產生互動。或者是，在另一實施例中，此轉換包含保留第四網路訊框NP₄ 之承載資料；將訊框之來源地址由第一MAC地址置換為第三MAC地址；將訊框之目的地址由第二MAC地址置換為第一電腦MAC地址。

值得注意的是，因為可程式邏輯元件具有高度的彈性，可以程式改變或是新增其邏輯上的功能，因此本發明並非僅能模擬出一個虛擬MAC控制器，本發明之可程式邏輯元件107亦可依據需求模擬出更多的虛擬MAC控制器，使得第一電腦A或其他網路裝置ONA認為本發明之遠端管理裝置10具有三個或三個以上的MAC控制器。依據前述說明之精神，本領域具有通常知識者可以認知的是，可程式邏輯元件107所模擬之第二個虛擬MAC控制器對內通訊時會以第四MAC地址作為訊框來源或目的之標記；對外通訊時會以第五MAC地址作為訊框來源或目的之標記。

請回到第2B圖，本發明之遠端管理裝置10更可包含區域網路切換器(LAN Switch)104，用以在中央處理器103、可程式邏輯元件107、第一網路介面101及第二網路介面102之間安排上述網路訊框的傳遞路徑。區域網路切換器104可依據網路訊框中之MAC位址安排適當的路徑。於實際應用中，區域網路切換器104可以是台灣瑞昱(REALTEK)公司所提供之RTL8367，但不以此為限。

在另一較佳實施例中，可程式邏輯元件107僅使用單一個MAC位址(亦即第二MAC位址)。當可程式邏輯元件107對內與中央處理器103進行內部數據交換時，係以第二MAC地址作為數據來源或目的之標記；當可程式邏輯元件107對外與第一電腦A或其他網路裝置ONA進行網路通訊時，亦以第二MAC地址作為數據來源或目的之標記。更詳細地說，當可程式邏輯元件107接收到來自第一電腦A或其他網路裝置ONA之第二網路訊框NP₂ 後，會將第二網路訊框NP₂ 之目的地址由第二MAC地址置換為第一MAC地址後交由上述的區域網路切換器104傳送給中央處理器103，再由中央處理器103對第二網路訊框NP₂ 進行解析(依據前述第2C圖所示之步驟)及控制後續的因應(response)。當可程式邏輯元件107接收到來自中央處理器103之網路訊框(其目的地為第一電腦A或其他網路裝置ONA)後，會將此網路訊框之來源地址由第一MAC地址置換為第二MAC地址後傳送給第一電腦A或其他網路裝置ONA。

第2B圖之中央處理器103可視為同時具有OSI模型之七層協定，而可程式邏輯元件107僅執行OSI之模型第二層(鏈結層)的功能，第一網路介面101及第二網路介面102可視為OSI之模型之第一層(實體層)。所以，依據OSI模型，中央處理器103至少具有一第一鏈結層及一網路層；可程式邏輯元件107具有一第二鏈結層。可程式邏輯元件107僅負責接收及在處理後轉發(可透過一區域網路切換器104)屬於第二層之乙太網路訊框。可程式邏輯元件107並不將IP封包(Packet)自乙太網路訊框當中所擷取出來，乙太網路訊框當中的IP封包係由中央處理器103之第一鏈結層負責擷取出來，然後再交由中央處理器103所實現之上層協定(網路層)來處理。

相較於先前技術，根據本發明之遠端管理系統及遠端管理方法不需具有特殊PCI介面的中央處理器或兩個內建有MAC控制器功能的中央處理器即能夠提供網路備援(Redundancy)的功能，還可克服先前技術所遭遇到之設置成本高及電路設計複雜等難題，因此，本發明係一種可提供虛擬網路備援功能且兼低成本及電路設計簡單之網路型多電腦切換器。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

S10~S48．．．流程步驟

EP．．．乙太網路訊框

N₁ ~N₆ ．．．欄位

10．．．遠端管理裝置

PG．．．程式碼

A．．．第一電腦(中控電腦)

B₁ ~B₃ ．．．第二電腦(被控電腦)

N．．．網路

DS．．．顯示器

KB．．．鍵盤

MS．．．滑鼠

CIM．．．電腦介面模組

100．．．電腦介面

101．．．第一網路介面

102．．．第二網路介面

103．．．中央處理器

104．．．區域網路切換器

105．．．切換模組

106．．．差動接收模組

107．．．可程式邏輯元件

103a．．．影像處理模組

103b、107a．．．媒體存取控制器

103c．．．螢幕顯示選單

ONA．．．其他網路裝置

108．．．本地端連接埠

100a．．．USB裝置控制器

NP₂ ．．．第二網路訊框

NP₃ ．．．第三網路訊框

NP₄ ．．．第四網路訊框

NP₅ ．．．第五網路訊框

USER．．．使用者

第1A圖係繪示習知OSI模型、DoD模型及TCP/IP協定組合之結構與彼此之間的對應關係。

第1B圖係繪示習知乙太網路訊框EP依據IEEE訂定之802.3標準所包含欄位之示意圖。

第2A圖係繪示本發明之遠端管理系統的架構示意圖。

第2B圖係繪示本發明之遠端管理裝置的詳細功能方塊圖。

第2C圖係繪示當遠端管理裝置作為接收端時，媒體存取控制器的主要工作流程圖。

第2D圖係繪示當遠端管理裝置作為傳送端時，媒體存取控制器的主要工作流程圖。

第3A圖係繪示可程式邏輯元件將第二網路訊框轉換為第三網路訊框後傳送給中央處理器之示意圖。

第3B圖係繪示第三網路訊框以第二網路訊框作為承載資料之至少一部分的示意圖。

第4A圖係繪示可程式邏輯元件將第五網路訊框轉換為第四網路訊框後再透過網路傳送出去之示意圖。

第4B圖係繪示第五網路訊框以第四網路訊框作為承載資料之至少一部分的示意圖。