TWI497944B - 網路設備間鏈路的網路管理的系統與方法 - Google Patents

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Description

網路設備間鏈路的網路管理的系統與方法
本發明涉及網路管理，更具體地說，本發明涉及自動協商過程中唯一識別字交換的系統與方法。
網路管理涉及網路化系統的操作、管理、維護和提供，是IT管理員的重點關注對象。網路管理的部分功能包括網路資源的控制、計畫、分配、部署、協調和監控。網路管理的資料可以通過各種機制收集，包括安裝在基礎設施上的代理。
鏈路層發現協定(LLDP)是一種網路管理工具，它是網路設備所使用的賣主中立(vendor-neutral)的資料連結層協定，用於廣告IEEE 802 LAN網路中網路設備的特性、性能以及互連。
LLDP收集的資訊存儲在用作管理資訊庫(MIB)的設備中並能被簡單網路管理協定(SNMP)查詢。
這些網路管理工具可以用於鏈路性能的配置，所需要的是當設備無意轉發(forward)鏈路協定幀時保證網路管理完整性的機制。
根據本發明的一個方面，在第一網路設備中提供了一種方法，所述方法用於所述第一網路設備和第二網路設備之間的鏈路的網路管理，所述第一網路設備通過網路電纜與所述第二網路設 備耦合，所述方法包括：存取生成的第一唯一識別字，所述第一唯一識別字為所述第一網路設備中第一物理層設備中自動協商模組所使用；通過所述第一物理層設備，使用第一下頁資訊(a first next page message)向所述第二網路設備中的第二物理層設備傳送所述第一唯一識別字，所述傳送發生在選擇所述第一物理層設備與所述第二物理層設備之間的通用傳輸參數的自動協商過程；通過所述第一物理層設備，在所述自動協商過程中接收第二下頁資訊中來自所述第二物理層設備的第二唯一識別字；通過所述網路電纜，在所述第一網路設備中接收鏈路層協定資訊，所述鏈路層協定資訊包括第三唯一識別字；比較所述第二唯一識別字與所述第三唯一識別字；以及如果所述比較指明所述第二唯一識別字與所述第三唯一識別字不同，則生成警告，所述生成的警告阻止所述鏈路的至少一項性能改變。
優選地，所述鏈路層協定資訊是鏈路層發現協定資訊。
優選地，所述唯一識別字是媒體存取控制位址。
優選地，所述唯一識別字由亂數發生器生成。
優選地，所述唯一識別字由物理層以上的更高層協議確定。
優選地，所述唯一識別字通過簡單網路管理協定提供給所述第一物理層設備和第二物理層設備。
根據本發明的一個方面，在第一網路設備中提供了一種方法，所述方法用於所述第一網路設備和第二網路設備之間的鏈路的網路管理，所述第一網路設備通過網路電纜與所述第二網路設備耦合，所述方法包括：在物理層自動協商過程中，所述第一網路設備中所述第一物理層設備選擇與所述第二網路設備中第二物理層設備的通用傳輸參數，在所述第一物理層設備與所述第二物理層設備間交換第一 唯一識別字；通過所述網路電纜使用鏈路層協定資訊交換第二唯一識別字；確定所述第一唯一識別字和所述第二唯一識別字是否指明，在同套網路設備之間，所述第一唯一識別字的交換和所述第二唯一識別字的交換是否已發生；以及如果所述確定指明所述第一唯一識別字和所述第二唯一識別字指明，在不同套網路設備之間，所述第一唯一識別字的交換和所述第二唯一識別字的交換已發生，則生成警告，所述生成的警告阻止所述鏈路的至少一項性能改變。
優選地，所述第一唯一識別字的交換使用自動協商下頁資訊。
優選地，所述第二唯一識別字的交換使用鏈路層發現協定資訊。
優選地，所述唯一識別字是媒體存取控制位址。
優選地，所述唯一識別字由亂數發生器生成。
優選地，所述唯一識別字由物理層以上的更高層協議確定。
優選地，所述唯一識別字通過簡單網路管理協定提供給所述第一物理層設備和第二物理層設備。
根據本發明的一個方面，提供了一種實現所述第一網路設備和第二網路設備之間鏈路的網路管理的第一網路設備，所述第一網路設備通過網路電纜與所述第二網路設備耦合，所述第一網路設備包括：第一物理層設備，所述第一物理層設備包括使所述第一物理層設備與所述第二網路設備中第二物理層設備建立通用傳輸參數的自動協商模組，所述自動協商模組具有第一唯一識別字的存取，所述第一唯一識別字在自動協商過程傳送給所述第二物理層設備，所述自動協商模組在所述自動協商過程中還接收來自所述第二物理層設備的第二唯一識別字；以及 控制器，所述控制器比較所述第二唯一識別字與通過所述網路電纜接收的鏈路層協定資訊中包含的第三唯一識別字，如果所述比較指明所述第二唯一識別字與所述第三唯一識別字不同，所述控制器生成警告，所述生成的警告阻止所述鏈路的至少一項性能改變。
優選地，所述自動協商模組使用自動協商下頁資訊傳送所述第二唯一識別字。
優選地，所述第三識別字在鏈路層發現協定資訊中接收。
優選地，所述第一唯一識別字是媒體存取控制位址。
優選地，所述第一唯一識別字由亂數發生器生成。
優選地，所述唯一識別字由物理層以上的更高層協議確定。
優選地，所述唯一識別字通過簡單網路管理協定提供給所述第一物理層設備和第二物理層設備。
本發明的各種優點、各個方面和創新特徵，以及其中所示例的實施例的細節，將在以下的說明書和附圖中進行詳細介紹。
112‧‧‧網路設備
114‧‧‧網橋設備
116‧‧‧網路設備
120‧‧‧網路設備
122‧‧‧鏈路段
124‧‧‧鏈路段
130‧‧‧網路設備
310‧‧‧網路設備
312‧‧‧物理層(PHY)
314‧‧‧MAC控制器
316‧‧‧主機
320‧‧‧網路設備
322‧‧‧物理層(PHY)
324‧‧‧MAC控制器
326‧‧‧主機
圖1是網路鏈路的實例的示意圖；圖2是OSI層的示意圖；圖3是自動協商過程中通過物理層設備存取唯一識別字的示意圖；圖4是自動協商過程中使用的未格式化頁(unformatted page)的實例的示意圖；圖5是本發明的過程的流程圖。
以下對本發明的各實施例進行詳細討論。雖然討論了特定的實施例，應當理解，其目的僅在於說明。本領域技術人員應當明白，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代，而不脫離本發明的範圍。
LLDP是第二層行業標準協定(Layer 2 industry standard protocol)(IEEE 802.1 AB-2009),LLDP允許網路設備在局域網上廣告它的特性和性能，從而提供拓撲資訊。LLDP的標準化使得在來自不同供應商的網路設備之間鏈路層通知功能能夠發生。
通過其預期的設計，LLDP幀不是被轉發而是被約束于單一鏈路。在一些傳統網路中，“洩漏的”網橋和/或未檢測到的中繼器可以通過轉發LLDP幀造成對上述約束的無意的違背。這裏，“洩漏的”網橋可以代表執行不力的網橋，所述網橋的鏈路協議幀的轉發，例如LLDP，可以代表試圖管理特定鏈路的性能(例如，改變使用性能)的更高層協定的問題。
無意轉發LLDP幀的其中一個原因是使用了組位址，其在目標域造成含糊。在一實例中，這些組位址被定義用於確定在橋接LAN中LLDP幀的傳播範圍。當然，通過合格的方式，限制LLDP幀的傳播的規則是以網路設備的作用能力為基礎。非合格網路設備因此通過錯誤地轉發LLDP幀在網路中造成無意的配置混亂。
圖1是具有兩個鏈路段的鏈路的簡單實例的示意圖。如圖所示，網路設備112與116(例如，開關、伺服器等)之間的鏈路包括網橋設備114。網路設備112與116之間的鏈路包括的網橋設備114造成了兩個鏈路段122、124。如果網橋設備114是“洩漏的”網橋，網橋設備114轉發的LLDP幀可以導致網橋設備114不被檢測。未能正確檢測到網橋設備114可以導致無意的配置混亂。
因此，本發明的一個特徵在於，示例中鏈路協定資訊的無意轉發可以在自動協商過程中通過唯一識別字交換來緩解。以下將詳細說明，自動協商過程中的唯一識別字交換提供了確定不可見的中間點是否存在的機制。在說明本發明的特徵之前，先提到圖2。圖2是ISO開放式系統互連(OSI)參考模型與它對IEEE 802.3層的映射的示意圖。
如圖所示，物理層(physical layer，PHY)或第一層(layer 1)包 括物理編碼子層(PCS)、物理介質附件層(physical medium attachment，PMA)、物理媒體附屬子層(PMD，physical media dependent)和自動協商(AN)。物理層通過媒體相關介面(medium dependent interface，MDI)與特殊的物理介質(例如，雙絞線)介面。
一般而言，自動協商提供連接的設備，所述連接的設備能夠檢測鏈路另一端設備所支援的性能(操作模式)，確定公共性能並且為聯合操作進行配置。代表性地，自動協商過程識別兩個物理層設備共用的最好的可能操作模式(或最高公分母(highest common denominator))。這裏，可以定義不同操作模式之間的特殊優先權，例如，高速優於低速，相同速度下雙工操作模式優於半雙工操作模式。自動協商過程的結果是為了鏈路的通信參數，所述鏈路的通信參數解決本鏈路可用的、最高執行的公共操作協議。
自動協商過程在第一層PHY之間進行。像這樣的，自動協商過程在每一鏈路段的PHY之間進行。在圖1所示的簡單鍵路實例的情況下，第一自動協商過程在網路設備112中的PHY和鏈路段122的網橋設備114中的PHY之間進行，第二自動協商過程在網橋設備114中的PHY和鏈路段124的網路設備116中的PHY之間進行。
本發明中，唯一識別字在每一自動協商過程被交換，所述每一唯一識別字與特殊的網路設備相關。圖3是自動協商過程中通過PHY存取唯一識別字的示意圖。如圖所示，網路設備310、320包括PHY、MAC和主機。
一般而言，主機316、326可以包括合適的邏輯、電路和/或代碼，所述邏輯、電路和/或代碼可能啟用(enables)在鏈路中傳送的資料包的五個最高功能層的操作性和/或功能。由於OSI模型中每一層向上一介面層提供服務，MAC控制器314、324可以向主機316、326提供必要的服務以保證資料包被適當格式化並傳遞給PHY312、322。MAC控制器314、324可以包括合適的邏輯、電 路和/或代碼，所述邏輯、電路和/或代碼可能啟動資料連結層(第二層)操作性和/或功能的處理。MAC控制器314、324可被配置以實現乙太網協定，例如基於IEEE 802.3標準。PHY321、322可被配置以處理物理層需求，包括但不限於，資訊分包、資料傳送和序列化/反序列化(SERDES)。
如圖所示，PHY312、322包括發射器/接收器(TX/RX)和自動協商(AN)模組。PHY321、322內的自動協商模組可存取唯一識別字(UI)。一般而言，PHY312、322可存取的唯一識別字應該具有足夠的唯一性以與其他的網路設備區分開。雖然MAC位址足夠唯一，但是使用MAC位址作為唯一識別字不是必需的。在一實施例中，所述唯一識別字可被限制到八位。例如，可以一起提取MAC位址頂部的四位與MAC地址底部的四位。在另一實施例中，所述唯一識別字可以基於亂數發生器。在另一實施例中，所述唯一識別字可以基於部分(或全部)MAC位址和亂數發生器。
在各個實施例中，所述唯一識別字可以自我分配或由製造商、用戶端、IT人員等分配給網路設備。這裏，應該注意的是，所述唯一識別字可以由PHY生成或通過OSI層次中的任一層為PHY可用。例如，每一網路設備的唯一識別字可由更高層管理設置，例如SNMP。在一實施例中，將唯一識別字存儲到可供自動協商模組存取的存儲寄存器中存儲的，使所述唯一識別字為PHY可用。
如上所述，本發明的特徵在於在第一層自動協商過程中通過PHY交換唯一識別字。當第一層自動協商過程在有網橋或中繼器的所有鏈路段中進行時，PHY執行的唯一識別字的交換確保每一網路設備瞭解鏈路段另一端的網路設備的特性。
在一實施例中，唯一識別字通過使用自動協商下頁資訊得以交換。圖4是未格式化下頁資訊的示例格式的示意圖。在自動協商過程中，一或多個未格式化下頁資訊將附加到預定義資訊(例 如，基準鏈路代碼字base link code word)發送，所述預定義資訊用於標準操作模式的識別(例如，10/100/1000)。通過這一過程，擴張的(augmented)自動協商過程可導致，所述的唯一識別字的交換，可以緩解鏈路協定資訊無意轉發的憂慮。
這裏，應該注意的是，雖然MAC位址是唯一識別字，但是自動協商下頁資訊不具備足夠的位元以運送MAC全位址。相應地，與MAC位址分離的唯一識別字的交換保證與舊的PHY技術更好的相容性。如上所述，可以使用任一唯一識別字，包括MAC位址。特定選擇上述唯一識別字依賴于用於創造和/或交換上述唯一識別字的特定機制。
為了說明本發明中唯一識別字交換的使用，現在對流程圖5進行說明。如圖所示，本過程開始於步驟502，唯一識別字在自動協商過程中交換。如上所述，唯一識別字的特定形式依賴于特殊的創造和/或交換機制。
在步驟504，唯一識別字接下來由PHY傳遞至更高層。應瞭解，用於向更高層傳遞唯一識別字的特定通信機制取決於具體實現。進一步地，雖然接收自遠端PHY的唯一識別字需要傳遞給更高層，但是本地PHY的唯一識別字可能不需要傳遞給更高層。這一結果是由於本地PHY的唯一識別字可能起源於更高層而不是PHY。
如上所述，自動協商過程中唯一識別字的交換使每一網路設備確定鏈路段另一端的網路設備(例如，網橋、中繼器等)的特性。第一層唯一識別字交換確保鏈路段另一端的網路設備的特性(identity)不存在任何含糊。這與基於可能被錯誤轉發的更高層協定資訊，試圖確定鏈路段另一端的網路設備的特性可能造成含糊的情況相反。通過向更高層傳遞唯一識別字，PHY為更高層提供確認鄰近網路設備的特性的機制，所述鄰近網路設備基於更高層協定資訊確定。
既然所述唯一識別字已為更高層可用，在步驟506，所述唯一識別字可以通過更高層協議交換。通過更高層協議交換唯一識別字可以用於確定同套的耦合網路設備是否存在。對同套的耦合網路設備存在的驗證消除了在一對鄰近設備之間其他不可見的中間點存在的可能性。例如，如果所述唯一識別字是MAC位址，LLDP幀中包含的MAC位址可以與自動協商中交換的MAC位址核對。
最後，在步驟508，鏈路性能的改變被阻止直到同套的耦合網路設備存在的驗證完成。在一實施例中，當確定在第一層自動協商過程接收的唯一識別字與更高層協定資訊中接收的唯一識別字不同時，生成警告。這裏，上述比較失敗則指明更高層協定資訊不是由鄰近設備生成，而是由明顯未檢測到的網橋或中繼器提出。
應該注意的是，本發明的原理可以被用於各個更高層通信協議。任一可以交換唯一識別字的通信協定均可以被使用。
應瞭解，本發明的原理可以用於各個埠類型(port type)(例如，底板、雙絞線、光纖等)和標準的或非標準的連接速率(例如，2.5G、5G、10G等)和未來連接速率(future link rates)(例如，40G、100G等)。
本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。因此，本發明不局限於所公開的具體實施例，而應當包括落入本發明權利要求範圍內的全部實施方式。
本申請享有2010年4月23申請的臨時專利的優先權，申請號為No.61/327,327。本專利中將此專利申請全文引用，以作參考。
圖5為流程圖，無元件符號說明

Claims (10)

  1. 一種在第一網路設備中的方法，所述方法用於所述第一網路設備和第二網路設備之間的鏈路的網路管理，所述第一網路設備通過網路電纜與所述第二網路設備耦合，其特徵在於，所述方法包括：存取生成的第一唯一識別字，所述第一唯一識別字為所述第一網路設備中第一開放式系統互連(OSI)物理層設備中自動協商模組所使用；通過所述第一OSI物理層設備，使用第一下頁資訊向所述第二網路設備中的第二OSI物理層設備傳送所述第一唯一識別字，所述傳送在發生選擇所述第一OSI物理層設備與所述第二OSI物理層設備之間的通用傳輸參數的自動協商過程；通過所述第一OSI物理層設備，在所述自動協商過程中接收第二下頁資訊中來自所述第二OSI物理層設備的第二唯一識別字；通過所述網路電纜，在所述第一網路設備中接收高於OSI物理層的一OSI階層的協定資訊，所述協定資訊包括第三唯一識別字；比較所述第二唯一識別字與所述第三唯一識別字；以及如果所述比較指明所述第二唯一識別字與所述第三唯一識別字不同，則生成警告，所述生成的警告阻止所述鏈路的至少一項性能被改變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述協定資訊是鏈路層發現協定資訊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述第一唯一識別字是媒體存取控制位址。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，至少部分的所述 第一唯一識別字由亂數發生器生成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，至少部分的所述第一唯一識別字由OSI物理層以上的更高層協議確定。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中，所述第一唯一識別字通過所述第一網路設備中較高的OSI階層裝置為所述第一物理層設備使用。
  7. 一種在第一網路設備中的方法，所述方法用於所述第一網路設備和第二網路設備之間的鏈路的網路管理，所述第一網路設備通過網路電纜與所述第二網路設備耦合，其特徵在於，所述方法包括：在物理層自動協商過程中，所述第一網路設備中第一開放式系統互連(OSI)物理層設備選擇與所述第二網路設備中第二OSI物理層設備的通用傳輸參數，在所述第一OSI物理層設備與所述第二OSI物理層設備間交換第一唯一識別字；通過所述網路電纜使用高於OSI物理層的一OSI階層的協定資訊交換第二唯一識別字；確定所述第一唯一識別字和所述第二唯一識別字是否指明，在同套網路設備之間，所述第一唯一識別字的交換和所述第二唯一識別字的交換是否已發生；以及如果所述確定指明所述第一唯一識別字和所述第二唯一識別字指明，在不同套網路設備之間，所述第一唯一識別字的交換和所述第二唯一識別字的交換已發生，則生成警告，所述生成的警告阻止所述鏈路的至少一項性能改變。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，所述第一唯一識別字的交換使用自動協商下頁資訊。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，所述第二唯一識別字的交換使用鏈路層發現協定資訊。
  10. 一種實現第一網路設備和第二網路設備之間鏈路的網路管理 的第一網路設備，所述第一網路設備通過網路電纜與所述第二網路設備耦合，其特徵在於，所述第一網路設備包括：第一開放式系統互連(OSI)物理層設備，所述第一OSI物理層設備包括使所述第一OSI物理層設備與所述第二網路設備中第二OSI物理層設備建立通用傳輸參數的自動協商模組，所述自動協商模組具有第一唯一識別字的存取，所述第一唯一識別字在自動協商過程傳送給所述第二OSI物理層設備，所述自動協商模組在所述自動協商過程中還接收來自所述第二OSI物理層設備的第二唯一識別字；以及控制器，所述控制器比較所述第二唯一識別字與通過所述網路電纜接收高於OSI物理層的一OSI階層的協定資訊中包含的第三唯一識別字，如果所述比較指明所述第二唯一識別字與所述第三唯一識別字不同，所述控制器生成警告，所述生成的警告阻止所述鏈路的至少一項性能改變。
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