TWI502939B

TWI502939B - 基於設備位置的網路組態配置系統及其配置方法

Info

Publication number: TWI502939B
Application number: TW102106386A
Authority: TW
Inventors: You Shih Chen; ming huang Ling
Original assignee: Moxa Inc
Priority date: 2013-02-23
Filing date: 2013-02-23
Publication date: 2015-10-01
Also published as: TW201434303A

Description

基於設備位置的網路組態配置系統及其配置方法

本發明涉及一種網路組態配置系統及其配置方法，特別是指一種根據實體網路判斷位置，並以此位置設定網路組態之基於設備位置的網路組態配置系統及其配置方法。

近年來，隨著網際網路的蓬勃發展，網路環境也越趨複雜，因此，網路組態的配置便利性已成為各家廠商亟欲解決的問題之一。

一般而言，傳統配置網路組態的方式是透過人工方式或動態主機組態協定(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)來進行設定。然而，隨著網路環境日趨複雜，以人工方式設定網路組態效率不佳且困難，而透過DHCP配置網路組態則無法在未預先設定的情況下，根據節點在整體網路中的相對位置，指定要使用的網路位址(Internet Protocol address,IP address)，故具有網路組態的配置便利性不佳之問題。

有鑑於此，便有廠商提出透過二次設定的方式，先由伺服端隨機挑選一組網路位址以配置網路設備的網路組態，接著再由網路設備傳送識別訊息至伺服端，以便伺服端根據此識別訊息重新設定網路設備的網路組態。然而，上述方式需要預先設定識別訊息及其對應的網路位址，無法由伺服端根據網路設備位於網路拓撲中的位置來自動配置網路設備的網路組態，故上述方式仍然無法有效解決網路組態的配置便利性不佳之問題。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在網路組態的配置便利性不佳之問題，因此實有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

本發明揭露一種基於設備位置的網路組態配置系統及其配置方法。

首先，本發明所揭露之基於設備位置的網路組態配置系統，包含：伺服端及節點端。在伺服端的部分，其包含：儲存模組、接收模組、配置模組及查詢模組。其中，儲存模組用以預先儲存網路組態配置表，此網路組態配置表包含但不限於節點訊息、網路埠號及網路位址；接收模組用以接收配置請求及鏈路層發現協定訊息；配置模組用以根據配置請求傳送暫態網路組態；查詢模組用以在判斷鏈路層發現協定訊息改變時，將此鏈路層發現協定訊息的來源位址及其中的網路埠號與網路組態配置表中的節點訊息及網路埠號進行比對以查詢出符合的網路位址，並將此網路位址作為實際網路組態進行傳送。至於在節點端的部分，其包含：初始模組、處理模組及設定模組。其中，初始模組用以透過鏈路層發現協定建立位址解析表，並且廣播配置請求；處理模組用以在接收到暫態網路組態後，根據此暫態網路組態設定網路組態，並且在網路組態設定完成後，持續根據位址解析表產生鏈路層發現協定訊息並傳送至所述伺服端；設定模組用以在接收到實際網路組態後，根據此實際網路組態重新設定網路組態。

另外，本發明所揭露之基於設備位置的網路組態配置方法，應用在伺服端及節點端的網路環境，其步驟包括：預先在伺服端儲存網路組態配置表，此網路組態配置表包含但不限於節點訊息、網路埠號及網路位址；節點端透過鏈路層發現協定建立位址解析表，並且廣播配置請求；伺服端根據所述配置請求傳送暫態網路組態至節點端；節點端根據暫態網路組態設定網路組態，並且在網路組態設定完成後，持續根據位址解析表產生鏈路層發現協定訊息並傳送至伺服端；伺服端在判斷鏈路層發現協定訊息改變時，將此鏈路層發現協定訊息的來源位址及其中的網路埠號與網路組態配置表中的節點訊息及網路埠號進行比對以查詢出符合的網路位址，並將此網路位址作為實際網路組態傳送至節點端；節點端根據實際網路組態重新設定網路組態。

本發明所揭露之系統及方法如上，與先前技術之間的差異在於本發明是透過伺服端配置暫態網路組態以設定節點端的網路組態，以及根據節點端產生的鏈路層發現協定訊息查詢預設的網路組態配置表以獲得實際網路組態，並且根據實際網路組態重新設定節點端的網路組態。

透過上述的技術手段，本發明可以達成提高網路組態的配置便利性之技術功效，提供節點設備更換時不需預先組態的便利。

100‧‧‧伺服端

101‧‧‧儲存模組

102‧‧‧接收模組

103‧‧‧配置模組

104‧‧‧查詢模組

105‧‧‧同步模組

200‧‧‧節點端

200a、200b‧‧‧節點端

201‧‧‧初始模組

202‧‧‧處理模組

203‧‧‧設定模組

300‧‧‧網路

310‧‧‧網路拓撲

320‧‧‧網路組態配置表

410、411‧‧‧鏈路層發現協定訊息

步驟210‧‧‧預先在所述伺服端儲存一網路組態配置表，該網路組態配置表包含但不限於一節點訊息、一網路埠號及一網路位址

步驟220‧‧‧所述節點端透過鏈路層發現協定建立一位址解析表，並且廣播一配置請求

步驟230‧‧‧所述伺服端根據該配置請求傳送一暫態網路組態至所述節點端

步驟240‧‧‧所述節點端根據該暫態網路組態設定網路組態，並且在網路組態設定完成後，根據該位址解析表持續產生一鏈路層發現協定訊息並傳送至所述伺服端

步驟250‧‧‧所述伺服端在判斷該鏈路層發現協定訊息改變時，將該鏈路層發現協定訊息的來源位址及網路埠號與該網路組態配置表的該節點訊息及該網路埠號進行比對以查詢出符合的該網路位址，並將該網路位址作為一實際網路組態進行傳送

步驟260‧‧‧所述節點端根據該實際網路組態重新設定網路組態

步驟270‧‧‧當存在一個以上的伺服端時，各伺服端之間相互同步接收到的該鏈路層發現協定訊息

第1圖為本發明基於設備位置的網路組態配置系統之系統方塊圖。

第2圖為本發明基於設備位置的網路組態配置方法之方法流程圖。

第3A圖及第3B圖為本發明網路組態配置表及其對應的網路拓撲之示意圖。

第4A圖及第4B圖為應用本發明產生的鏈路層發現協定訊息之示意圖。

第5A圖至第5C圖為應用本發明根據位置進行網路組態配置之示意圖。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

在說明本發明所揭露之基於設備位置的網路組態配置系統及其配置方法之前，先對本發明所自行定義的名詞作說明，本發明所述的「配置請求」是指向伺服端請求配置「網路組態」的請求封包，此伺服端運行動態主機組態協定(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)作為DHCP伺服端；至於網路組態則包含如：網路位址(IP address)、子網路遮罩(Netmask address)、閘道位址(Gateway address)……等網路組態。換句話說，所述配置請求與網路組態皆為習知的DHCP技術，之所以稱之為暫態網路組態是因為在本發明中僅在初始時作為暫時配置的網路組態。

以下配合圖式對本發明基於設備位置的網路組態配置系統及其配置方法作進一步說明，請參閱「第1圖」，「第1圖」為本發明基於設備位置的網路組態配置系統之系統方塊圖，包含：伺服端100及節點端200，所述伺服端100及節點端200透過網路300相互連接，伺服端100包含但不限於嵌入式電腦或網路路由器；節點端200包含但不限於乙太網路交換機、網路攝影機(IP camera)、多串口伺服器、網路輸出/輸入模組或無線通訊模組，在實際實施上，網路300可為單純連接一個伺服端100及一個節點端200的網路線材，亦或是由多個節點端200所組成的網路拓撲(Topology)，或是經由乙太網路交換機(Switch)相連接而成之網路。在伺服端100的部分包含：儲存模組101、接收模組102、配置模組103及查詢模組104。其中，儲存模組101用以預先儲存網路組態配置表，在實際實施上，此網路組態配置表包含但不限於節點訊息、網路埠號及網路位址，例如：還可包含實體位址(或稱物理位址)來判斷設備是否已替換，稍後將配合圖式對網路組態配置表作詳細說明。

接收模組102用以接收配置請求及鏈路層發現協定訊息。在實際實施上，配置請求是透過廣播的方式傳送，而鏈路層發現協定訊息則是透過網路位址來傳送，由於其傳送方式為習知技術，故在此不再多作贅述。

配置模組103用以根據配置請求傳送暫態網路組態。在實際實施上，配置模組103可視為DHCP伺服端用以進行與此協定相關的封包處理及反饋，以便自動配置暫態網路組態供節點端200進行網路組態的設定，使得節點端200在網路組態設定完成後，能夠透過網路位址傳送封包至伺服端100。由於配置請求與暫態網路組態已於前述自行定義的名詞中作詳細說明，故在此不再多作贅述。

查詢模組104用以在判斷鏈路層發現協定訊息改變時，將此鏈路層發現協定訊息的來源位址及其中的網路埠號與網路組態配置表中的節點訊息及網路埠號進行比對以查詢出符合的網路位址，並將此網路位址作為實際網路組態進行傳送。舉例來說，假設網路組態配置表中記錄有“192.168.1.254；1；192.168.1.11”，其中以分號區隔依序代表節點訊息、網路埠號及網路位址，當鏈路層發現協定訊息的來源位址為“192.168.1.254”且其中包含已改變的實體位址(或網路位址)所對應的網路埠號“1”時，查詢模組104將查到對應的網路位址“192.168.1.11”。接著，查詢模組104會將查到的網路位址“192.168.1.11”作為實際網路組態傳送至相應的節點端200，例如：透過鏈路層發現協定訊息中已改變的網路位址“10.X.X.X”。在實際實施上，查詢模組104判斷鏈路層發現協定訊息是否改變是根據同一節點端前後傳送的鏈路層發現協定訊息中的網路位址或實體位址是否相同來進行判斷，假設同一節點端前後傳送的鏈路層發現協定訊息中的網路位址或實體位址不相同即判斷為改變，反之則判斷為未改變。

特別要說明的是，所述伺服端100更可包含同步模組105，用以於存在一個以上的伺服端100時，各伺服端100之間相互同步接收到的鏈路層發現協定訊息，如此一來便可使所有伺服端100正確得知整個網路拓撲及已將哪些節點端200配置實體網路組態，避免其中一個伺服端100已配置但另一個伺服端100卻認為尚未配置的情況發生。並且具有冗餘功能，提高網路組態可靠度。由於鏈路層發現協定訊息的同步方式為習知的網路技術，故在此不再多作贅述。

在節點端200的部分包含：初始模組201、處理模組202及設定模組203。其中，初始模組201透過鏈路層發現協定(Link Layer Discovery Protocol,LLDP)建立位址解析表，由於透過LLDP可以取得與節點端200直接連線的裝置之訊息，如：網路埠號、網路位址、網路狀態、實體位址(MAC address)……等等。因此，在實際實施上，可記錄與節點端200直接連線的裝置之實體位址及其對應的網路位址以建立位址解析表，甚至可同時記錄使用的網路埠號。另外，初始模組201也會廣播(Broadcast)配置請求，以便自伺服端100取得暫態網路組態來進行網路組態的設定。由於廣播為網路技術中的習知技術，故在此不再多作贅述。

處理模組202用以在接收到來自伺服端100的暫態網路組態後，根據此暫態網路組態設定網路組態。由於其網路組態的設定方式為習知的DHCP技術，故在此不再多作贅述。接著，在網路組態設定完成後，根據初始模組201建立的位址解析表持續產生鏈路層發現協定訊息(例如：每隔“30秒”產生一次)以傳送至伺服端100，此傳送方式可透過簡單網路管理協定(Simple Network Management Protocol,SNMP)等方式實現，稍後將配合圖式對產生的鏈路層發現協定訊息作詳細說明。在實際實施上，節點端200可視為DHCP客戶端(Client)及SNMP客戶端，伺服端100則視為DHCP伺服端(Server)及SNMP伺服端。

設定模組203用以在接收到來自伺服端100的實際網路組態後，根據此實際網路組態重新設定網路組態。舉例來說，假設處理模組202已經根據暫態網路組態完成網路組態的設定，其網路位址為“10.0.0.5”，當設定模組203接收到實際網路組態為“192.168.1.22”時，會根據此實際網路組態重新設定網路組態，也就是說，節點端200的網路位址將會從“10.0.0.5”重新設定成“192.168.1.22”。

接著，請參閱「第2圖」，「第2圖」為本發明基於設備位置的網路組態配置方法之方法流程圖，其步驟包括：預先在伺服端100儲存網路組態配置表，此網路組態配置表包含但不限於記錄節點訊息、網路埠號及網路位址(步驟210)；節點端200透過鏈路層發現協定建立位址解析表，並且廣播配置請求(步驟220)；伺服端100根據所述配置請求傳送暫態網路組態至節點端(步驟230)；節點端200根據暫態網路組態設定網路組態，並且在網路組態設定完成後，根據位址解析表持續產生鏈路層發現協定訊息並傳送至伺服端100(步驟240)；伺服端100在判斷鏈路層發現協定訊息改變時，將此鏈路層發現協定訊息的來源位址及其中的網路埠號與網路組態配置表中的節點訊息及網路埠號進行比對以查詢出符合的網路位址，並將此網路位址作為實際網路組態傳送至節點端200(步驟250)；節點端200根據實際網路組態重新設定網路組態(步驟260)。透過上述步驟，即可透過伺服端100配置暫態網路組態以設定節點端200的網路組態，以及根據節點端200產生的鏈路層發現協定訊息查詢預設的網路組態配置表以獲得實際網路組態，並且根據實際網路組態重新設定節點端200的網路組態。除此之外，當網路拓撲中存在一個以上的所述伺服端100時，各伺服端100之間可相互同步接收到的鏈路層發現協定訊息(步驟270)。

以下配合「第3A圖」至「第5C圖」以實施例的方式進行如下說明，請先參閱「第3A圖」及「第3B圖」，「第3A圖」及「第3B圖」為本發明網路組態配置表及其對應的網路拓撲之示意圖。前面提到，伺服端100的儲存模組101會預先儲存網路組態配置表，此網路組態配置表記錄的訊息包含但不限於節點訊息、網路埠號及網路位址，以「第3A圖」所示意的網路拓撲310為例，伺服端100及節點端200皆具有不同的網路位址(如：“192.168.1.254”、“192.168.1.11”……等等)及三個網路連接埠(如「第3A圖」所示意的圓形)，所述網路連接埠所對應的網路埠號由左至右依序為“1”、“2”及“3”，這些網路連接埠之間的相互連接方式可以「第3A圖」所示意的線條來代表。此時，使用者可根據此網路拓撲310建立如「第3B圖」所示意的網路組態配置表320，並且將此網路組態配置表320儲存至伺服端100。

請參閱「第4A圖」及「第4B圖」，「第4A圖」及「第4B圖」為應用本發明產生的鏈路層發現協定訊息之示意圖。前面提到，節點端200的處理模組202會根據初始模組201建立的位址解析表持續產生鏈路層發現協定訊息，在實際實施上，由於位址解析表可記錄與節點端200直接連線的裝置之訊息，如：網路埠號、網路位址、網路狀態、實體位址(MAC address)……等等。因此，以「第3A圖」中網路位址為“192.168.1.11”的節點端200為例，可根據位址解析表中記錄的網路埠號、網路位址及實體位址產生如「第4A圖」所示意的鏈路層發現協定訊息410，並且將此鏈路層發現協定訊息410傳送至伺服端100。特別要說明的是，假設網路位址為“192.168.1.13”的節點端200被更換，由於不同的節點端200具有不同的實體位址，而且網路位址也會重新配置，所以網路位址為“192.168.1.11”的節點端200所產生的位址解析表內的實體位址也會隨之改變，導致處理模組202產生如「第4B圖」所示意的鏈路層發現協定訊息411。另外，在實際實施上，鏈路層發現協定訊息也可僅記錄網路埠號及網路位址，當網路位址改變時判斷為設備已被更換。

請參閱「第5A圖」至「第5C圖」並同時搭配參閱「第3A圖」、「第3B圖」及「第4圖」，「第5A圖」至「第5C圖」為應用本發明根據位置進行網路組態配置之示意圖。當「第3A圖」所示意的網路拓撲310中，網路位址為“192.168.1.13”的節點端200故障時，使用者可如「第5A圖」所示意更換同樣應用本發明的節點端200b，且節點端200b各網路連接埠的連接方式不變。由於節點端200b為新更換的設備所以尚未設定網路組態，當啟動節點端200b後，節點端200b會透過鏈路層發現協定獲得相鄰的網路設備之訊息，如：實體位址、網路位址及其對應的網路埠號......等等，並且廣播配置請求。接著，當伺服端100接收到配置請求後，會傳送暫態網路組態至節點端200b，而節點端200b接收到此暫態網路組態後，會根據此暫態網路組態設定網路組態，當網路組態設定完成後可如「第5B圖」所示意，節點端200b具有網路位址“10.0.0.5”。如此一來，節點端200b即可透過網路位址與伺服端100及其他節點端(200、200a)進行網路傳輸，當網路組態設定完成後，處理模組202持續根據位址解析表產生鏈路層發現協定訊息，其可包含但不限於與節點端200b相鄰的網路設備之網路位址及其對應的節點端200b之網路埠號，並且傳送至伺服端100。

接下來，由於節點端200b的更換會造成節點端200a的位址解析表內所對應的實體位址產生改變，並且使得持續根據位址解析表產生的鏈路層發現協定訊息也隨之改變，所以當伺服端100接收到改變後的鏈路層發現協定訊息411之後，伺服端100將得知與節點端200a相鄰的設備被更換。此時，伺服端100的查詢模組104將根據鏈路層發現協定訊息411的來源位址及鏈路層發現協定訊息411中的網路埠號，用以與網路組態配置表內的節點訊息及網路埠號進行比對，以便查詢出相應的網路位址，並且將查詢出的網路位址作為實際網路組態傳送至節點端200b。以此例而言，在更換節點端200b之後，節點端200a產生的鏈路層發現協定訊息如「第4B圖」所示意。然後，伺服端100根據鏈路層發現協定訊息411的來源位址“192.168.1.11”及鏈路層發現協定訊息411中已改變的實體位址(或網路位址)所對應的網路埠號“2”，從網路組態配置表320中查詢符合的網路位址，例如：將來源位址“192.168.1.11”與網路組態配置表320中的節點訊息比對、將網路埠號“2”與網路組態配置表320中的網路埠號進行比對，伺服端100在查詢「第3B圖」所示意的網路組態配置表320後會得到相符的網路位址“192.168.1.13”，並且將此網路位址“192.168.1.13”作為實際網路組態傳送至節點端200b。接著，節點端200b根據來自伺服端100的實際網路組態重新設定網路組態，使得節點端200b的網路位址如「第5C圖」由“10.0.0.5”重新設定成“192.168.1.13”。至此，即可自動完成基於設備位置的網路組態配置，且節點端200b的網路組態最終會與更換前的網路組態相同。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於透過伺服端配置暫態網路組態以設定節點端的網路組態，以及根據節點端產生的鏈路層發現協定訊息查詢預設的網路組態配置表以獲得實際網路組態，並且根據實際網路組態重新設定節點端的網路組態，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在的問題，進而達成提高網路組態的配置便利性之技術功效。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。