TWI580216B

TWI580216B - 網路系統及偵測與記錄異常網路連線之方法

Info

Publication number: TWI580216B
Application number: TW104101724A
Authority: TW
Inventors: 鄭凱文; 林詠焜; 王思翰; 郭協星
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2017-04-21
Also published as: TW201628372A

Description

網路系統及偵測與記錄異常網路連線之方法

本發明是關於網路系統，尤其是關於基於虛擬區域網路（Virtual Local Area Network，以下簡稱VLAN）之網路系統及偵測與記錄異常網路連線之方法。

隨著資訊科技（Information Technology，IT）產業的蓬勃發展，日常生活中充斥各種網路系統與網路連線。然而網路的環境有時相當惡劣，溫度或振動等因素常常會導致網路的節點之間的實體連線異常。此類的異常網路連線情形在車用網路的應用中發生的機率更高。因此如何快速提供異常網路連線資訊以及節省異常網路連線資訊的記錄空間對網路系統的診斷分析相當重要。

鑑於先前技術之不足，本發明之一目的在於提供一種網路系統及偵測與記錄異常網路連線之方法，以偵測及記錄異常網路連線。

本發明揭露了一種網路系統，包含：一第一網路連接設備，屬於一第一虛擬區域網路；一第一連網裝置，屬於該第一虛擬區域網路，透過網路連接該第一網路連接設備；一第二網路連接設備，屬於一第二虛擬區域網路，透過網路連接該第一網路連接設備；以及一第二連網裝置，屬於該第一虛擬區域網路及該第二虛擬區域網路，透過網路連接該第二網路連接設備；其中當該第一網路連接設備偵測到該第一連網裝置與其之間之一異常網路連線時，該第一網路連接設備發送一封包至該第二網路連接設備，並且該第二網路連接設備將該封包轉送至該第二連網裝置。

本發明另揭露了一種偵測與記錄異常網路連線之方法，應用於一網路系統，該網路系統包含屬於一第一虛擬區域網路之一第一網路連接設備及一第一連網裝置、屬於一第二虛擬區域網路之一第二網路連接設備，以及屬於該第一虛擬區域網路及該第二虛擬區域網路之一第二連網裝置，該第一網路連接設備與該第一連網裝置及該第二網路連接設備相連接，該第二網路連接設備與該第二連網裝置相連接，該方法包含：偵測該第一網路連接設備與該第一連網裝置之間的網路連線狀態；當一異常網路連線發生時，產生一封包；以及將該封包傳送至該第二連網裝置。

本發明另揭露了一種交通工具內部之網路系統，包含：一第一網路連接設備，屬於一第一虛擬區域網路，具有複數連接埠；一第二網路連接設備，屬於一第二虛擬區域網路，透過網路連接該第一網路連接設備之該些連接埠的其中之一；以及一連網裝置，屬於該第一虛擬區域網路及該第二虛擬區域網路，透過網路連接該第二網路連接設備；其中，該第一網路連接設備於偵測到一異常網路連線時產生一封包，該封包經由該第二網路連接設備轉送至該連網裝置。

本發明之網路系統及偵測與記錄異常網路連線之方法藉由設置VLAN，使一個連網裝置同時屬於多個VLAN，因此與該連網裝置相連的網路連接設備能夠轉送（relay）與該連網裝置相關的封包至該連網裝置。相較於習知技術，本發明能以簡潔的封包來傳遞異常網路連線資訊，並且提升網路診斷的效率。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。

以下說明內容之技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。

本發明之揭露內容包含網路系統及偵測與記錄異常網路連線之方法。在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者能夠依本說明書之揭露內容來選擇等效之元件或步驟來實現本發明，亦即本發明之實施並不限於後敘之實施例。由於本發明之網路系統所包含之部分元件單獨而言可能為已知元件，因此在不影響該裝置發明之充分揭露及可實施性的前提下，以下說明對於已知元件的細節將予以節略。此外，在不影響方法發明之充分揭露及可實施性的前提下，以下方法發明之說明將著重於步驟內容而非硬體。

請參閱圖1，其係本發明之網路系統之一實施方式的佈局。網路系統100包含網路連接設備110、網路連接設備120以及網路連接設備130。網路連接設備120透過網路線與網路連接設備110及網路連接設備130相連。這三個網路設備分別設定為不同的虛擬區域網路，例如網路連接設備110、120及130分別屬於VLAN 1、VLAN 2及VLAN 3。網路連接設備110、120及130可以例如是交換器（switch）。每個網路連接設備110~130皆連接複數連網裝置，例如連網裝置112~118連接網路連接設備110，且與網路連接設備110相同，全部屬於VLAN 1；連網裝置122~128連接網路連接設備120，且與網路連接設備120相同，全部屬於VLAN 2；連網裝置132~138連接網路連接設備130，且與網路連接設備130相同，全部屬於VLAN 3。需注意的是，其中連網裝置122更同時屬於VLAN 1，以及連網裝置138更同時屬於VLAN 2。也就是說連網裝置122及連網裝置138同時屬於二個不同的VLAN。在其他的實施例中，更可將一個連網裝置設定為二個以上的VLAN。設置VLAN時可以是以連接埠為基礎（port-based），亦即依據網路連接設備的連接埠（port）作設定，或是以應用為基礎（application-based），亦即依據連網裝置的MAC位址、IP位址及其他網路協定來設定。

網路連接設備110~130具有自動偵本身測與其他設備（例如連網裝置或另一網路連接設備）之間的網路連線狀況的能力。於建構網路系統100時，網路連接設備110~130各被指定一識別碼，並且各網路連接設備的所有連接埠也各被指定一編號。舉例來說，網路連接設備110~130的識別碼可以分別是S1、S2與S3，而任一網路連接設備的連接埠可以由1~n依序排列（n為正整數），例如連網裝置122~128分別連接至網路連接設備120的連接埠1~連接埠4。

當偵測到異常網路連線時，例如網路的實體連線發生斷裂、脫落或短路時，網路連接設備110~130會主動對自己所有的連接埠發出警示封包。請同時參閱圖2及圖3。圖2係本發明之網路連接設備偵測異常網路連線及發送警示封包之一實施例的循序圖（sequential diagram）；圖3係本發明之網路連接設備偵測異常網路連線及發送警示封包之一實施例的流程圖。網路連接設備110~130透過其物理層（或稱實體層，Physical Layer，以下簡稱PHY層）偵測網路連線狀態，檢查是否有異常網路連線（步驟S310）。如果未偵測到異常，則持續偵測。當偵測到異常網路連線時，PHY層通知介質存取控層（Media Access Control，以下簡稱MAC層）異常網路連線（步驟S320）。之後MAC層通知PHY層開始進行線路檢測（步驟S330）。PHY層進行線路檢測時（步驟S340），發射一訊號，並掃描線路的訊號反射量（步驟S342）。硬體會將反彈波與反彈波臨界值比較，得出每個實際線長位置的狀況為正常(Normal)、開放(Open)或短路(Short)。反彈波臨界值例如是訊號的能量大小。。之後再將掃描結果寫入儲存單元（例如暫存器）（步驟S344）。從掃描結果可以得知異常網路連線是屬於斷路、短路或是其他狀況。之後PHY層通知MAC層已檢測完畢（步驟S350），MAC層產生警示封包給負責轉發的硬體，例如交換核心（switch fabric）模組（步驟S360）。轉發的硬體將警示封包由正確的VLAN連接埠發出。

請參閱圖4，其係本發明之警示封包之內容的示意圖。在一個實施例中，警示封包共包含64個位元組（byte）。圖中的數字代表每個資料區段所佔的位元組數。此實施例的警示封包從左至右分別為目標裝置或設備的MAC位址（DA，6個位元組）、來源裝置/設備的MAC位址（SA，6個位元組）、VLAN資訊（VLAN，4個位元組）、乙太網路的種類（E，2個位元組）、連線異常的種類（S，2個位元組）、網路連接設備的識別碼（SID，3個位元組）、連接埠編號（P，1個位元組）、填補位元（padding）（PD，長度不固定）以及訊框檢驗序列（frame check sequence）（FCS，4個位元組）。其中VLAN資訊包含IEEE 802.1Q之標準規範下的標簽協議識別符（Tag Protocol Identifier，TPID）、優先權代碼點（Priority Code Point，PCP）及/或丟棄合法性指示（Drop Eligible Indicator，DEI）等資訊，用來指示網路系統100的VLAN設定與佈局。填補位元係複數位元0的資料，使警示封包的長度為64個位元組。其他欄位的資料長度可調整，例如如果網路連接設備的識別碼改以4個位元組表示，則填補位元的長度則成為35個位元組。

以下舉例說明當異常網路連線發生時，本發明的偵測及發送警示封包的機制。請參閱圖1。舉例來說，當網路連接設備110與連網裝置116（例如連接至網路連接設備110的連接埠3）之間發生異常網路連線時，網路連接設備110在偵測的過程中可以得知發生異常網路連線的連接埠編號及連線異常的種類（例如以00表示斷路，01表示短路等等）。加上本身的識別碼、MAC位址、目標裝置的MAC位址以及上述的其他資訊後，便可產生警示封包。之後網路連接設備110會主動對自己有所有連接埠發送警示封包，也就是將警示封包傳送給連網裝置112、114、118以及網路連接設備120。連網裝置112、114、118收到此警示封包後，解析此警示封包並記錄警示封包的部分或全部資料，例如記錄網路連接設備110的識別碼、對應連網裝置116的連接埠編號（即連接埠3）以及異常網路連線的種類等異常網路連線資訊。另一方面，當網路連接設備120接收到此警示封包後，會將此封包轉送至同屬於VLAN 1的連網裝置122。同樣的，連網裝置122解析此警示封包並記錄警示封包的部分或全部資料。請注意，如果連網裝置132~138有任何一個屬於VLAN 1，則網路連接設備120除了將警示封包發送至連網裝置122之外，也同時發送給網路連接設備130。網路連接設備130再將警示封包轉送至屬於VLAN 1的連網設備。類似地，如果網路連接設備120與連網裝置128之間發生異常網路連線，網路連接設備120會將警示封包發送至連網裝置122、124、126以及網路連接設備110、130。連網裝置122、124、126解析警示封包並記錄警示封包的部分或全部資料。然而因為與網路連接設備110相連的連網裝置皆不屬於VLAN 2，網路連接設備110不轉送此警示封包。但是連網裝置138同時屬於VLAN 2及VLAN 3，所以網路連接設備130會將此警示封包轉送至連網裝置138。再者，當網路連接設備110與網路連接設備120之間發生異常網路連線時，兩個網路連接設備皆產生警示封包。但警示封包不會包含另一網路連接設備的資訊，亦不包含與另一網路連接設備相連接之連網裝置的資訊。舉例來說，網路連接設備110所發出的警示封包包含網路連接設備110之識別碼及對應網路連接設備120之連接埠編號的資訊，但不需要包含網路連接設備120本身的資訊以及連網裝置122~128的資訊。反之亦然。這樣做可以減少封包大小及節省連網裝置用於儲存異常網路連線資訊的儲存空間，並且可以避免網路診斷時的誤判。

當診斷電腦進行網路連線診斷時，可以藉由訪問預設的連網裝置來快速得到異常網路連線資訊。在一個實施例中，診斷電腦藉由先訪問跨VLAN的連網裝置來同時得到不同VLAN的異常網路連線資訊。例如訪問連網連置138即可同時得知關於VLAN 2及VLAN 3的異常網路連線資訊。訪問的順序可以設定為輪流訪問不同VLAN或是跨不同VLAN的連網裝置。輪流訪問不同VLAN的連網裝置例如以連網裝置112、連網裝置122、連網裝置132、連網裝置114、連網裝置124…等順序訪問之；輪流訪問跨不同VLAN的連網裝置例如以連網裝置138、連網裝置122的順序訪問之，訪問完跨VLAN的連網裝置後，可以再依「輪流訪問不同VLAN的連網裝置」的順序訪問其他的連網裝置。在其他實施例中，診斷電腦甚至可以在訪問某個連網裝置後，略過訪問與其同VLAN之其他連網裝置。例如訪問完連網裝置112後，略過訪問連網裝置114、116、118；或是訪問完連網裝置122後，略過訪問連網裝置112、114、116、118。

在某些狀況下，與同一網路連接設備連接的連網裝置可能同時出線異常網路連線。因為本發明將連接至不同網路連接設備的連網裝置設定為相同的VLAN（例如連網裝置112與連網裝置122同為VLAN 1），所以即使上述的情況發生時，本發明亦可快速診斷出異常網路連線的實際情形。例如連網裝置112~118全部發生異常網路連線時，仍可藉由訪問連網裝置122來得知異常網路連線資訊。不致於發生因為無法取得某個VLAN之異常網路連線資訊而導致診斷失誤或是診斷不完全的情形。

請參閱圖5，其係本發明之偵測與記錄異常網路連線之方法之一實施例的流程圖。本方法可應用於前揭之網路系統100。如圖5所示，本發明之偵測與記錄異常網路連線之方法之一實施例包含下列步驟：步驟S510：偵測網路連接設備與其他裝置或設備的網路連線狀態。此步驟中網路連接設備偵測連網裝置及/或另一網路連接設備與其本身之間的網路連線狀態。偵測方法如圖2之循序圖及圖3之流程圖所示，故不再贅述；步驟S520：當異常網路連線發生時，產生警示封包。警示封包的格式及內容可以如圖4所示，但不以此為限；步驟S530：直接將警示封包傳送至其他裝置或設備，或是將警示封包經由另一網路連接設備傳送至其他裝置或設備。例如前揭的例子中，網路連接設備110直接將警示封包傳送至連網裝置112、114、118，以及經由網路連接設備120的轉送，將警示封包傳送至連網裝置122。某一網路連接設備所發出的警示封包可以經由另一網路連接設備轉送，是因為與另一網路連接設備相連的連網裝置是一個跨VLAN的裝置。也就是說其同時屬於發送警示封包之網路連接設備之VLAN，及另一網路連接設備之VLAN；以及步驟S540：使其他裝置或設備儲存警示封包之部分或全部資料。例如儲存前述之異常網路連線資訊，以利之後網路診斷時能快速找出網路異常之位置及原因。

請注意，上述之跨VLAN之連網裝置可以跨兩個以上之VLAN。上述的連網裝置可以例如是電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）、電腦、伺服裝置等電子設備。再者，如果上述的網路系統係應用於汽車、貨車、船、飛機等交通工具時，則上述的連網裝置可以是具有連網功能之嵌入式裝置，例如影音播放設備、導航設備、監控設備等電子設備。

由於本技術領域具有通常知識者可藉由圖1至圖4之裝置發明的揭露內容來瞭解圖5之方法發明的實施細節與變化，因此，為避免贅文，在不影響該方法發明之揭露要求及可實施性的前提下，重複之說明在此予以節略。請注意，前揭圖示中，元件之形狀、尺寸、比例以及步驟之順序等僅為示意，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本發明之用，非用以限制本發明。另外，於實施為可能的前提下，本技術領域人士可依本發明之揭露內容及自身的需求選擇性地實施任一實施例之部分或全部技術特徵，或者選擇性地實施複數個實施例之部分或全部技術特徵之組合，藉此增加本發明實施時的彈性。

雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧網路系統
110、120、130‧‧‧網路連接設備
112、114、116、118、122、124、126、128、132、134、136、138‧‧‧連網裝置
S310～S360、S510～S540‧‧‧步驟

［圖1］為本發明之網路系統之一實施方式的佈局；［圖2］為本發明之網路連接設備偵測異常網路連線及發送警示封包之一實施例的循序圖；［圖3］為本發明之網路連接設備偵測異常網路連線及發送警示封包之一實施例的流程圖；［圖4］為本發明之警示封包之內容的示意圖；以及［圖5］為本發明之偵測與記錄異常網路連線之方法之一實施例的流程圖。

100‧‧‧網路系統

110、120、130‧‧‧網路連接設備

112、114、116、118、122、124、126、128、132、134、136、138‧‧‧連網裝置

Claims

一種網路系統，包含：一第一網路連接設備，屬於一第一虛擬區域網路；一第一連網裝置，屬於該第一虛擬區域網路，透過網路連接該第一網路連接設備；一第二網路連接設備，屬於一第二虛擬區域網路，透過網路連接該第一網路連接設備；以及一第二連網裝置，屬於該第一虛擬區域網路及該第二虛擬區域網路，透過網路連接該第二網路連接設備；其中當該第一網路連接設備偵測到該第一連網裝置與其之間之一異常網路連線時，該第一網路連接設備發送一封包至該第二網路連接設備，並且該第二網路連接設備將該封包轉送至該第二連網裝置。
如申請專利範圍第1項所述之網路系統，其中該第一網路連接設備具有一識別碼及複數連接埠，各連接埠具有相異之一連接埠編號，該第一連網裝置連接至該些連接埠之其中之一，該封包包含該識別碼及對應該第一連網裝置之該連接埠編號。
如申請專利範圍第2項所述之網路系統，其中該封包更包含一虛擬區域網路資訊。
如申請專利範圍第1項所述之網路系統，其中該第二連網裝置記錄該封包之部分資料。
如申請專利範圍第1項所述之網路系統，其中該第二網路連接設備具有一識別碼及複數連接埠，各連接埠具有相異之一連接埠編號，該第一網路連接設備連接至該些連接埠之其中之一，當該第二網路連接設備偵測到該第一網路連接設備與其之間之一另一異常網路連線時，該第二網路連接設備發送一另一封包至該第二連網裝置，該封包包含該識別碼及對應該第一網路連接設備之該連接埠編號，但不包含該第一連網裝置之資訊。
如申請專利範圍第1項所述之網路系統，其中該第一網路連接設備藉由媒體存取控制層發出該封包。
如申請專利範圍第1項所述之網路系統係建構於一交通工具內。
一種偵測與記錄異常網路連線之方法，應用於一網路系統，該網路系統包含屬於一第一虛擬區域網路之一第一網路連接設備及一第一連網裝置、屬於一第二虛擬區域網路之一第二網路連接設備，以及屬於該第一虛擬區域網路及該第二虛擬區域網路之一第二連網裝置，該第一網路連接設備與該第一連網裝置及該第二網路連接設備相連接，該第二網路連接設備與該第二連網裝置相連接，該方法包含：偵測該第一網路連接設備與該第一連網裝置之間的網路連線狀態；當一異常網路連線發生時，產生一封包；以及將該封包傳送至該第二連網裝置。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第一網路連接設備具有一識別碼及複數連接埠，各連接埠具有相異之一連接埠編號，該第一連網裝置連接至該些連接埠之其中之一，該封包包含該識別碼及對應該第一連網裝置之該連接埠編號。
如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該封包更包含一虛擬區域網路資訊。
如申請專利範圍第8項所述之方法，更包含：使該第二連網裝置儲存該封包之部分資料。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該將該封包傳送至該第二連網裝置之步驟係藉由媒體存取控制層發出該封包。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該封包係由該第一網路連接設備產生，以及該將該封包傳送至該第二連網裝置之步驟係由該第二網路連接設備轉送該封包。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該網路系統係建構於一交通工具內。
一種交通工具內部之網路系統，包含：一第一網路連接設備，屬於一第一虛擬區域網路，具有複數連接埠；一第二網路連接設備，屬於一第二虛擬區域網路，透過網路連接該第一網路連接設備之該些連接埠的其中之一；以及一連網裝置，屬於該第一虛擬區域網路及該第二虛擬區域網路，透過網路連接該第二網路連接設備；其中，該第一網路連接設備於偵測到一異常網路連線時產生一封包，該封包經由該第二網路連接設備轉送至該連網裝置。
如申請專利範圍第15項所述之網路系統，其中該第一網路連接設備具有一識別碼，各連接埠具有相異之一連接埠編號，該封包包含該識別碼及該些連接埠編號的其中之一。
如申請專利範圍第16項所述之網路系統，其中該封包更包含一虛擬區域網路資訊。
如申請專利範圍第15項所述之網路系統，其中該連網裝置儲存該封包之部分資料。
如申請專利範圍第15項所述之網路系統，其中該第一網路連接設備藉由媒體存取控制層發出該封包。
如申請專利範圍第15項所述之網路系統係一乙太網路。