TWI677214B - 擴展塢裝置、電子裝置及ｍａｃ位址複製方法 - Google Patents

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林群皓
Chun Hao Lin
翁而咨
Er Zih Wong
朱世強
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Abstract

擴展塢裝置包含匯流排介面與網路介面控制器。匯流排介面用以連接於主機裝置。網路介面控制器耦接於匯流排介面，用以於主機裝置透過匯流排介面連接至擴展塢裝置時，接收主機裝置之主機端MAC位址，並載入主機端MAC位址進行網路通訊。主機端MAC位址儲存於主機裝置的BIOS內具有廠商特定格式之表單之中。

Description

擴展塢裝置、電子裝置及MAC位址複製方法
本案關於擴展塢裝置，且特別關於包含網路介面控制器的擴展塢裝置。
近年隨著超薄筆電及平板的發展，許多電子裝置設計無內建網卡。另一方面，外接網卡擴展塢廣泛用以連接超薄筆電及/或平板至預啟動執行環境(PXE)網路。
本案一態樣為擴展塢裝置，包含用以連接於主機裝置之匯流排介面與網路介面控制器。網路介面控制器耦接於匯流排介面，用以於主機裝置透過匯流排介面連接至擴展塢裝置時，接收主機裝置之主機端MAC位址，並載入主機端MAC位址進行網路通訊。主機端MAC位址儲存於主機裝置的BIOS內具有廠商特定格式之表單之中。
本案另一態樣為電子裝置，包含用以連接於擴展塢裝置的匯流排介面、一或多個耦接於匯流排介面的處理元件、耦接於處理元件的記憶體，及一或多程式。擴展塢裝 置包含網路介面控制器。程式儲存於記憶體中，並用以被處理元件所執行，程式包括以下指令：解析儲存於主機裝置的BIOS內具有廠商特定格式之表單，以取得對應主機裝置之主機端MAC位址；及當擴展塢裝置連接至匯流排介面時，經由匯流排介面傳輸主機端MAC位址至擴展塢裝置以使擴展塢裝置載入進行網路通訊。
本案另一態樣為MAC位址複製方法，包含：由擴展塢裝置之網路介面控制器，載入儲存於擴展塢裝置之記憶體中的預設MAC位址進行網路通訊；由網路介面控制器驅動器，解析儲存於主機裝置的BIOS內具有廠商特定格式之表單，以取得對應主機裝置之主機端MAC位址；由網路介面控制器驅動器，經由匯流排介面傳輸主機端MAC位址至擴展塢裝置；及當主機裝置連接於擴展塢裝置時，由網路介面控制器，載入主機端MAC位址進行網路通訊。
100‧‧‧主機裝置
120‧‧‧記憶體
122‧‧‧作業系統
124‧‧‧BIOS
126‧‧‧韌體
131‧‧‧NIC驅動器
140‧‧‧處理元件
151‧‧‧表單
153‧‧‧BIOS驅動器
160‧‧‧匯流排介面
180‧‧‧記憶體
190‧‧‧控制器
200‧‧‧擴展塢裝置
220、220a、220b、220c‧‧‧網路介面控制器
222‧‧‧記憶體
240‧‧‧切換電路
260‧‧‧匯流排介面
280‧‧‧記憶體
290‧‧‧控制器
320、340、360‧‧‧電子裝置
600、900‧‧‧方法
S601~S617、S901~S912‧‧‧操作
MAC0、MAC1、MAC2‧‧‧MAC位址
VDD‧‧‧電壓
ID1、ID2‧‧‧標識符
SMB11‧‧‧系統管理匯流排
第1圖為依部分實施例繪示的網路系統示意圖。
第2圖為依部分實施例繪示的主機裝置及擴展塢裝置示意圖。
第3圖為依部分實施例繪示的MAC位址複製方法流程圖。
第4圖、第5圖分別為依部分實施例繪示的主機裝置及擴展塢裝置示意圖。
第6圖為依其他部分實施例繪示的MAC位址複製方法流程圖。
第7圖為依部分實施例繪示的主機裝置及擴展塢裝置示意圖。
下文係舉實施例配合圖式作詳細說明，以更好理解本案態樣。下述說明中相同元件以相同符號標示以便於理解。於本文中，當元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可表示二或多元件間相互搭配操作或互動。
參考第1圖，網路系統包含主機裝置100、擴展塢(docking/dongle)裝置200及一或多個連網的電子裝置320、340及360。舉例來說，主機裝置100及電子裝置320、340及360可為電性連接至擴展塢裝置200的個人電腦、伺服器、筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機。擴展塢裝置200中內建的網路介面控制器(network interface controller，NIC)可為主機裝置100及電子裝置320、340及360進行網路通訊。
NIC的製造商分配一預設媒體存取控制(media access control，MAC)位址，並儲存於NIC中的硬體記憶體中。部分實施例中，全球MAC位址(universal MAC)，即主機端MAC位址(Host Based MAC Address，HBMA)，可儲存於主機裝置100的基本輸入輸出系統 (Basic Input Output System，BIOS)內。當主機裝置100連接於擴展塢裝置200時，擴展塢裝置200中的NIC可載入全球MAC位址進行網路通訊。藉此，對於分配個複數個使用者的擴展塢裝置200，由於MAC位址會更新為對應主機裝置100之特定MAC位址，便可針對使用者在網路系統中的行為，根據MAC位址進行追蹤及/或管理。
為理解MAC位址設定的操作，參考第2圖。如第2圖所示，主機裝置100包含系統記憶體120、一或多個處理元件140、及匯流排介面(bus interface)160。處理元件140透過系統互連(system interconnect)，如系統匯流排，耦接於匯流排介面160及系統記憶體120。擴展塢裝置200包含網路介面控制器(NIC)220、切換電路240及匯流排介面260。切換電路240與匯流排介面260分別電性耦接於網路介面控制器220。部分實施例中，匯流排介面160及相應的匯流排介面260可透過USB type-C介面實現，但本案並不以此為限。
如圖所示，記憶體120可包含複數個模組，包含作業系統122、BIOS124、韌體126等等。一或多個程式儲存於記憶體120中，並被處理元件140所執行。程式包括指令以進行NIC驅動器131、BIOS驅動器153及/或韌體126的操作。
作業系統122包含NIC驅動器131，其用以進行MAC位址複製方法，以複製儲存於主機裝置100中的BIOS124中的主機端MAC位址MAC1至擴展塢裝置200中 的網路介面控制器220，使得於主機裝置100透過匯流排介面160、260連接至擴展塢裝置200時，網路介面控制器220載入全球MAC位址進行網路通訊。
主機端MAC位址MAC1可儲存於主機裝置100的BIOS124內具有廠商特定格式(vendor specific format structure)之表單151之中。舉例來說，部分實施例中，主機端MAC位址MAC1可儲存於BIOS124中具有廠商特定標頭格式之BIOS進階組態與電源介面(BIOS-ACPI-DSDT)表單中。在其他部分實施例，主機端MAC位址MAC1可儲存於具有廠商特定標頭格式之系統管理BIOS表單(System Management BIOS，SMBIOS)或廠商自訂韌體表單(RAW vendor defined firmware)。表單151可由NIC驅動器131解析以取得對應主機裝置100之主機端MAC位址MAC1。
藉此，NIC驅動器131便可透過匯流排介面160、260更新主機端MAC位址MAC1至擴展塢裝置200。如此，當主機裝置100連接時，網路介面控制器220便可接收主機裝置100之主機端MAC位址MAC1並載入主機端MAC位址MAC1進行網路通訊。
於擴展塢裝置200側，網路介面控制器220包含記憶體222，其用以儲存預設MAC位址MAC0進行網路通訊。切換電路240電性耦接於網路介面控制器220及供應電壓VDD。如此，當主機裝置100自擴展塢裝置200分離時，切換電路240便可關閉網路介面控制器220。
參考第3圖。第2圖實施例中的主機裝置100與擴展塢裝置200的協同操作將說明如下。
如第3圖所示，MAC位址複製方法900包含操作S901~S912。在操作S901，當沒有主機裝置100塢接於擴展塢裝置200時，網路介面控制器220處於關閉狀態。在操作S902，若擴展塢裝置200偵測到主機裝置100透過匯流排介面160與260塢接時，執行操作S903，並將供應電壓VDD(如：約5V)供應至網路介面控制器220以啟動網路介面控制器220開始工作。
當網路介面控制器220啟動後，擴展塢裝置200的網路介面控制器220載入儲存於擴展塢裝置200的記憶體222中的預設MAC位址MAC0進行網路通訊。
當主機裝置100塢接於擴展塢裝置200喚起NIC驅動器131，NIC驅動器131檢查一或多個條件以判斷是否執行MAC複製程序。
在操作S905中，NIC驅動器131檢查驅動器是否支援MAC複製功能。
若有支援MAC複製功能，NIC驅動器131進一步執行操作S906並檢查具有廠商特定標頭格式之表單151(如：BIOS ACPI表單、SMBIOS表單，或原始廠商自訂韌體表單)是否存在。
若滿足條件，則執行操作S907與S908。在操作S907中，NIC驅動器131解析儲存於連接到擴展塢裝置200之主機裝置100的BIOS124中具有廠商特定格式之表 單151，以取得對應主機裝置100之主機端MAC位址MAC1。接著，在操作S908中，NIC驅動器131透過匯流排介面160與260傳輸主機端MAC位址MAC1至擴展塢裝置200的網路介面控制器220。
另一方面，若沒有滿足其中一條件，執行操作S909，並保留儲存於記憶體222中的預設MAC位址MAC0進行網路通訊。
藉此，在操作S910中，網路介面控制器220便可進行網路通訊。換言之，當主機裝置100連接於擴展塢裝置200時，網路介面控制器220可載入對應主機裝置100之主機端MAC位址MAC1進行網路通訊。此外，若不支援MAC位址複製功能或者廠商特定表單151不存在時，網路介面控制器220亦可選擇性載入預設MAC位址MAC0。
在操作S911中，若擴展塢裝置200偵測到主機裝置100解除塢接並自擴展塢裝置200分離時，執行操作S912並自網路介面控制器220移除供應電壓VDD(如：約5V)以關閉網路介面控制器220。
在操作S912中，切換電路240關閉網路介面控制器220，以清除網路介面控制器220中儲存的主機端MAC位址MAC1。當網路介面控制器220關閉後，主機端MAC位址MAC1便被清除。若先前的主機裝置100自擴展塢裝置200分離，當網路介面控制器220重新啟動時，便可載入預設MAC位址MAC0。
參考第4圖。如第4圖所示，部分實施例中，若有一個以上的MAC位址需求時，NIC驅動器131可支援多個全球MAC位址。具有廠商特定格式之表單151中可定義有複數個全球MAC位址MAC1、MAC2以滿足需求。
舉例來說，部分實施例中，複數個網路介面控制器220a、220b、220c設置於擴展塢裝置200中。在其他部分實施例中，主機裝置100亦可同時連接至複數個擴展塢裝置200，或複數個擴展塢裝置200可彼此連接。於此條件下，NIC驅動器131可分別傳遞未被占用之全球MAC位址MAC1、MAC2至網路介面控制器220a、220b作為主機端MAC位址進行網路通訊。
部分實施例中，優先度可分別分配至定義於表單151中的全球MAC位址MAC1、MAC2，NIC驅動器131根據全球MAC位址MAC1、MAC2的優先度選擇全球MAC位址中未被占用之一者。
換言之，NIC驅動器131可決定全球MAC位址MAC1、MAC2的優先度，並根據全球MAC位址MAC1、MAC2的優先度將全球MAC位址MAC1、MAC2傳遞至連接於匯流排介面160的複數個網路介面控制器。
相似地，NIC驅動器131亦可決定連接於匯流排介面160的網路介面控制器220a、220b、220c的優先度，並根據網路介面控制器220a、220b、220c的優先度傳遞全球MAC位址MAC1、MAC2至連接於匯流排介面160的網路介面控制器220a、220b、220c進行網路通訊。
此外，當連接於匯流排介面160之網路介面控制器的數量達到上限值時，NIC驅動器131可執行衝突保護程序。在衝突保護程序中，連接於匯流排介面160之優先度較低的一或多個網路介面控制器(如：網路介面控制器220c)載入於網路介面控制器220c之記憶體222中儲存的預設MAC位址MAC0進行網路通訊。如第4圖繪示，當被占用的全球MAC位址達到上限值時，網路介面控制器220載入預設MAC位址MAC0進行網路通訊。
換言之，若超過一個網路介面控制器220a、220b、220c需要全球MAC位址，BIOS124可儲存複數個全球MAC位址MAC1、MAC2，並基於已知的MAC位址優先度列表將其傳送至網路介面控制器220a、220b。具有第一優先度的MAC位址可被第一個支援MAC複製的裝置使用，以此類推。若全球MAC位址的數量不足，便會觸發保護機制，優先度較低的一或多個裝置載入預設MAC位址進行網路通訊，以避免發生MAC衝突的問題。
參考第5圖。在第5圖所示實施例中，擴展塢裝置200更包含耦接於匯流排介面260的外部記憶體280。外部記憶體280分別儲存主機端MAC位址MAC1、MAC2及相應的標識符ID1、ID2。於主機裝置側，BIOS124包含BIOS驅動器153，其操作於進入作業系統階段前的BIOS階段。
參考第6圖。第5圖實施例中的主機裝置100與擴展塢裝置200的協同操作亦將說明如下。
如第6圖所示，MAC位址複製方法600包含操作S601~S612。在操作S601中，主機裝置100處於關閉狀態。在操作S602中，主機裝置100透過匯流排介面160、260塢接至擴展塢裝置200。在操作S603中，電源供應至主機裝置100以啟動主機裝置100。
接著，在操作S604中，主機裝置100被啟動並進入BIOS階段後，便載入並喚起BIOS驅動器153。
BIOS驅動器153檢查一或多個條件以判斷是否執行MAC複製程序。
在操作S605中，BIOS驅動器153檢查驅動器是否支援MAC複製功能。若有支援MAC複製功能，BIOS驅動器153進一步執行操作S606並檢查具有廠商特定標頭格式之表單151(如：BIOS ACPI、SMBIOS，或原始廠商自訂韌體表單)是否存在。
若兩者條件皆滿足，則執行操作S607與S608。在操作S607中，BIOS驅動器153解析儲存於連接到擴展塢裝置200之主機裝置100的BIOS124中具有廠商特定格式之表單151，以取得對應主機裝置100之主機端MAC位址MAC1。接著，在操作S608中，於BIOS階段，BIOS驅動器153寫入主機端MAC位址MAC1及BIOS124中相應的標識符ID1至連接於匯流排介面160、260之擴展塢裝置200中的外部記憶體280。
接著，在操作S609中，當主機裝置100進入作業系統階段，便載入並喚起NIC驅動器131。在操作S610 中，當網路介面控制器220啟動時，擴展塢裝置200之網路介面控制器220載入儲存於擴展塢裝置200之記憶體222的預設MAC位址MAC0進行網路通訊。
在操作S611中，NIC驅動器131檢查驅動器是否支援MAC複製功能。若有支援MAC複製功能，於操作S612和S613中，NIC驅動器131進一步於作業系統階段中讀取儲存於外部記憶體280中的標識符ID1、ID2，並判斷檢查儲存於外部記憶體280中的標識符ID1、ID2是否匹配系統BIOS的標識符。
若兩者條件皆滿足，則執行操作S614。當標識符匹配時，NIC驅動器131於作業系統階段，傳遞外部記憶體280中相應於標識符(如：ID1)之主機端MAC位址(如：MAC1)至網路介面控制器220進行網路通訊。
若操作S605、S606、S611或S613中其中一者條件不滿足，執行操作S615，並保留儲存於記憶體222中的預設MAC位址MAC0。
藉此，在操作S616中，網路介面控制器220便可進行網路通訊，並基於包含主機端MAC位址的主機裝置100是否連接到擴展塢裝置200，及是否支援MAC位址複製功能，選擇性載入對應主機裝置100之主機端MAC位址MAC1或預設MAC位址MAC0進行網路通訊。
在操作S617中，若主機裝置100重新開機，則重新執行操作S601。
值得注意的是，在其他部分實施例中，外部記憶體280亦可設置於主機裝置100中或一獨立的電子裝置中。如此，第5圖和第6圖所示實施例僅為範例，並非用以限制本案。
若主機裝置100為頻外(out-of-band)管理，可採用硬體機制使得擴展塢裝置200的硬體使用BIOS124中所儲存的主機端MAC位址。在網路系統處於頻外的狀態下，使用者可執行內網喚醒(Wake-On-LAN)或外網喚醒(Wake-On-WAN)。
參考第7圖。部分實施例中，主機裝置100更包含控制器190，如電源供應(power delivery，PD)控制器。匯流排介面160透過相應腳位耦接至控制器190。BIOS124透過系統管理匯流排(SMbus)SMB11電性耦接至控制器190。部分實施例中，主機裝置100可包含外部記憶體180，其透過廠商自訂介面(vendor defined interface)通訊耦接至BIOS124與控制器190。
擴展塢裝置200亦包含控制器290，如PD控制器。在其他部分實施例中，控制器190、290亦可由雷靂旁波段控制器(thunderbolt sideband controller)或其他系統單晶片(System on Chip，SoC)實現。匯流排介面260透過相應腳位耦接於控制器290。網路介面控制器220可透過SMbus、I2C或EEPROM腳位耦接至PD控制器。
如此，BIOS124可自ACPI或SMBIOS表單提供廠商特定標頭格式傳遞至系統管理匯流排SMB11，以標 準通訊協定PLDM/MCTP傳遞至控制器190。控制器190可提供SMBUS及通訊協定解碼功能以將BIOS、SMBIOS或廠商特定通訊協定至擴展塢裝置200中的控制器290。
控制器290可將自BIOS124傳遞來的原始資料進行解譯至標準EEPROM波形格式並送至網路介面控制器220的EEPROM腳位。值得注意的是，在其他部分實施例中，控制器290亦可以透過系統管理匯流排或者I2C匯流排與網路介面控制器220溝通。
如此，網路介面控制器220便可提供喚醒訊號至控制器290。當控制器290相應進行廠商特定的廠商自訂訊息(Vendor Defined Message，VDM)至主機裝置100的控制器190後，便可在主機側完成後續喚醒程序。
此外，若外部記憶體180被用以儲存主機端MAC位址，控制器190可在不需使用SMbus的情況下，自外部記憶體180讀取主機端MAC位址並傳送資料至控制器290。
藉此，透過上述途徑，便可達成在頻外管理下的MAC位址複製及內網喚醒、外網喚醒功能。
雖然本案已以具體實施例詳細揭露如上，其他實施例亦為可能。

Claims (10)

  1. 一種擴展塢裝置，包含：一匯流排介面，用以連接於一主機裝置；及一網路介面控制器，耦接於該匯流排介面，用以於該主機裝置透過該匯流排介面連接至該擴展塢裝置時，接收該主機裝置之一主機端MAC位址，並載入該主機端MAC位址進行網路通訊；其中該主機端MAC位址儲存於該主機裝置的一BIOS內具有一廠商特定格式之一表單之中；其中具有該廠商特定格式之該表單中定義有複數個全球MAC位址，該些全球MAC位址中未被占用之一者係藉由一網路介面控制器驅動器傳遞至該網路介面控制器，作為該主機端MAC位址進行網路通訊。
  2. 如請求項1所述的擴展塢裝置，其中該網路介面控制器包含一記憶體，用以儲存一預設MAC位址，該網路介面控制器用以選擇性載入該預設MAC位址進行網路通訊。
  3. 如請求項1所述的擴展塢裝置，更包含：一切換電路，電性耦接於該網路介面控制器，當該主機裝置自該擴展塢裝置分離時，該切換電路用以關閉該網路介面控制器，以清除該網路介面控制器中儲存的該主機端MAC位址。
  4. 如請求項1所述的擴展塢裝置，其中該網路介面控制器用以根據該些全球MAC位址的優先度選擇該些全球MAC位址中未被占用之該者。
  5. 如請求項1所述的擴展塢裝置，其中該網路介面控制器包含一記憶體，用以儲存一預設MAC位址，當被占用之該些全球MAC位址之數量達到一上限值，該網路介面控制器用以載入該預設MAC位址進行網路通訊。
  6. 一種電子裝置，包含：一匯流排介面，用以連接於一擴展塢裝置，其中該擴展塢裝置包含一網路介面控制器；一或多個處理元件，耦接於該匯流排介面；一記憶體，耦接於該一或多個處理元件；及一或多程式，其中該一或多程式儲存於該記憶體中，並用以被該一或多個處理元件所執行，該一或多程式包括以下指令：解析儲存於該電子裝置的一BIOS內具有一廠商特定格式之一表單，以取得對應於該電子裝置之一主機端MAC位址；及當該擴展塢裝置連接至該匯流排介面時，經由該匯流排介面傳輸該主機端MAC位址至該擴展塢裝置以使該擴展塢裝置載入進行網路通訊；其中該一或多程式更包括以下指令：於一BIOS階段，寫入該主機端MAC位址及該BIOS中相應的一標識符至一第二記憶體；於一作業系統階段，讀取儲存於該第二記憶體中的該標識符；及於該作業系統階段，當該標識符匹配時，傳遞該第二記憶體中相應於該標識符之該主機端MAC位址至該網路介面控制器進行網路通訊。
  7. 如請求項6所述的電子裝置，其中具有該廠商特定格式之該表單包含一BIOS進階組態與電源介面表單、一系統管理BIOS表單、或一廠商自訂韌體表單。
  8. 如請求項6所述的電子裝置，其中具有該廠商特定格式之該表單中定義有複數個全球MAC位址，其中該一或多程式更包括以下指令：傳遞該些全球MAC位址中未被占用之一者至該擴展塢裝置，作為該主機端MAC位址。
  9. 一種MAC位址複製方法，包含：由一擴展塢裝置之一網路介面控制器，載入儲存於該擴展塢裝置之一記憶體中的一預設MAC位址進行網路通訊；由一網路介面控制器驅動器，解析儲存於一主機裝置的一BIOS內具有一廠商特定格式之一表單，以取得對應於該主機裝置之一主機端MAC位址；由該網路介面控制器驅動器，經由一匯流排介面傳輸該主機端MAC位址至該擴展塢裝置；及當該主機裝置連接於該擴展塢裝置時，由該網路介面控制器，載入該主機端MAC位址進行網路通訊；其中該MAC位址複製方法更包含：提供複數個全球MAC位址定義於具有該廠商特定格式之該表單；及由該網路介面控制器驅動器，傳遞該些全球MAC位址中未被占用之一者作為該主機端MAC位址至該擴展塢裝置，進行網路通訊。
  10. 如請求項9所述的MAC位址複製方法，更包含：由該網路介面控制器驅動器，決定通訊耦接於該主機裝置之複數個擴展塢裝置的優先度；由該網路介面控制器驅動器，根據該些擴展塢裝置的優先度，傳遞該些全球MAC位址至通訊耦接於該主機裝置之該些擴展塢裝置進行網路通訊當通訊耦接於該主機裝置之該些擴展塢裝置的數量達到一上限值時，執行一衝突保護程序；及於該衝突保護程序中，由通訊耦接於該主機裝置之優先度較低的至少一擴展塢裝置，載入於該至少一擴展塢裝置之一記憶體中儲存的一預設MAC位址進行網路通訊。
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