網域閘道控制系統及其方法

2023-12-07 01:29:56 2

專利名稱：網域閘道控制系統及其方法
技術領域：
本發明涉及一種網域閘道控制系統及其方法，特別是涉及一種利用閘道設備作為網域與外部網絡之間的封包格式轉換設備，以令網域內的各網絡設備形成網域專屬的網絡群組的網域閘道控制系統及其方法。
背景技術：
先前技術中，第二層(數據鏈結層，Data link layer)網絡設備在取得傳送於網絡上的數據封包時，會將數據封包的目的位址(Destination Mac)與網絡設備內建的設備位址表(Mac Table)相比對，從設備位址表中找出與目的位址相對應的通信埠(Port)，以將數據封包由前述對應通信埠輸出。反之，若未有與目的位址相對應的通信埠不存在於設備位址表時，網絡設備則將數據封包自網絡設備的各通信埠廣播，但取得數據封包的通信埠除外。 同時，網絡設備亦將數據封包的來源位址(Source Mac)與設備位址表相比對，若是來源位址不存在於設備位址表時，將來源位址及取得數據封包的通信埠的通信埠編碼(Port No.)記錄於設備位址表；反之，當來源位址存在於設備位址表時，網絡設備即將來源位址及其通信埠與設備位址表記載的數據相比對，若是相同，即不對設備位址表作數據更動，若是來源位址對應的通信埠與設備位址表記載的數據有差異，則決定更新設備位址表的來源位址及對應的通信埠，或者，新增來源位址對應的通信埠於設備位址表中，端視設計人員需求而定。舉例，請參閱圖I繪示先前技術的網絡設備連線示意圖。以第二層網絡設備-交換機及其它網絡設備連線架構進行說明。圖I中，交換機I連接一網絡設備B與一網絡設備C。當一遠端的網絡設備A欲與網絡設備B進行通信時，通過網絡與網絡設備B相互傳輸數據封包，交換機I會分別記錄各數據封包的來源位址及接收數據封包的通信埠的通信埠編碼。假設交換機I由其第I號通信埠 11取得由網絡設備A傳輸來的數據封包P1，此數據封包Pl的來源位址為網絡設備A的媒體存取控制位址(Media Access ControlAddress,MAC Address，以下稱MAC Address或MAC)，數據封包Pl的目的位址為網絡設備B的MAC Address。交換機I會將此數據封包Pl的來源位址與自身的設備位址表(MAC Table)相匹配，若設備位址表存有網絡設備B的MAC Address,且其對應交換機I的第II號通信埠 12時，交換機I即將此數據封包Pl從第II號通信埠 12輸出，以期將數據封包Pl傳送至網絡設備B。反之，若位址表未存有網絡設備B的MAC Address,交換機I則利用廣播方式將數據封包Pl從各通信埠輸出，但第I號通信埠 11除外。此時，交換機I判定網絡設備A的MAC Address,故將網絡設備A的MAC Address及其對應的第I號通信埠 11記錄於位址表。接著，假設交換機I以第I I號通信埠 12取得網絡設備B傳輸的數據封包P2，此數據封包P2的來源位址即為網絡設備B的MAC Address,目的位址為網絡設備A的MACAddress ο此時,交換機I判定網絡設備B的MAC Address未曾學習，故將其記錄於位址表，但網絡設備A的MAC Address已學習過且得知網絡設備A的MAC Address對應第I號通信埠 11，故將網絡設備B輸出的數據封包P2通過第I號通信埠 11輸出。接著，假設交換機I從第III號通信埠 13取得網絡設備C的數據封包P3，且數據封包P3指向網絡設備B或網絡設備A時，交換機I亦先從數據封包P3學習網絡設備C的MAC Address以更新自身的位址表。的後，交換機I會直接以第I號通信埠 11輸出前往網絡設備A的數據封包P3，或利用第II號通信埠 12輸出前往網絡設備B的數據封包P3。然而，其它網絡設備，只要是施行第二層網絡協定，其運作方式亦包括數據封包的來源位址的學習作業與數據封包轉送作業。因此，當網絡設備逐漸增多，網絡規模逐漸變大，各網絡設備需學習與記錄的MAC Address即隨之增加，導致各網絡設備需要較大存儲容量的儲存單元以記錄其它網絡設備的MAC Address。其次，即使在各網絡設備內建位址更新與刪除機制，對位址表的數據作較佳的更新與處理，但仍無法有效的抑制儲存單元的存儲容量需求。再者，一但儲存單元的儲存數據達到存儲容量的上限時，即使利用上述的位址更 新與刪除機制，仍無法避免網絡設備的處理器不斷進行位址學習作業的情形，導致處理器需提供額外的軟體或硬體資源以輔助位址學習作業，造成無謂的資源耗損。更甚者，因存儲容量需求上升，儲存單元及其應用的網絡設備的製造成本亦隨的上揚。因此，如何創設一種網域閘道控制系統及其方法，在有限的存儲容量條件下，應用於不同規模的網絡架構，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種轉換網域與外部網絡之間的數據封包格式，使得網域內的網絡設備形成網域獨有的設備群組的網域閘道控制技術。本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種網域閘道控制系統，其包括一網域(Domain), —第一網域封包傳輸於該網域,一對應該網域的網域編碼(MAGP-Type Code ；Domain Type Code)記錄於該第一網域封包的網絡類型欄(Ethernet-Type Field);以及一閘道設備(Gateway Device),配置於該網域的埠(Interface)並鏈結一外部網絡(Ethernet),該閘道設備用以從該外部網絡取得一第一數據封包並分析其目的位址(Destination MAC),當該閘道設備判斷該第一數據封包的目的位址指向該網域時，利用一網絡位址群組規格轉換該第一數據封包為該第一網域封包，並轉送該第一網域封包至該網域，其中，該網絡位址群組規格包括將該閘道設備的閘道位址(Gateway MAC)記錄至該第一數據封包的來源位址欄,及該網域編碼記錄至該第一數據封包的網絡類型欄。本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。前述的網域閘道控制系統，其中所述的閘道設備用以取得傳輸於該網域的一第二網域封包，該閘道設備分析該第二網域封包的目的位址以決定是否轉送該第二網域封包。前述的網域閘道控制系統，其中所述的第二網域封包的目的位址指向該閘道設備，且該第二網域封包的數據欄包括一指向該外部網絡的網外目的位址與一對應該外部網絡的網絡類型編碼時，該閘道設備將該網外目的位址與該網絡類型編碼更新至該第二網域封包的目的位址欄與網絡類型欄，以轉換該第二網域封包為一第二數據封包，並轉送至該外部網絡。前述的網域閘道控制系統，其中所述的網絡位址群組規格還包括將一對應該外部網絡的網絡類型編碼與一原來源位址記錄於該第一數據封包的數據欄，該原來源位址屬於配置於該外部網絡的一外部設備的網絡位址。前述的網域閘道控制系統，其中配置於該網域的任一網絡設備包括一快取位址表，該任一網絡設備用以取得該第一網域封包，並將該原來源位址與接收該第一網域封包的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於該快取位址表。本發明的目的及解決其技術問題還採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種網域閘道控制方法，其應用於一閘道設備，其配置在一網域的埠且鏈結一外部網絡，該網域閘道控制方法包括以下步驟從該外部網絡取得一第一數據封包；分析該第一數據封包的目的位址；以及當該閘道設備判斷該第一數據封包的目的位址指向該網域時，利用一網絡位址群組規格轉換該第一數據封包為一第一網域封包，並轉送該第一網域封包至該網域，其中該網絡位址群組規格包括將該閘道設備的閘道位址記錄至該第一數據封包 的來源位址欄，及將對應該網域的網域編碼記錄至該第一數據封包的網絡類型欄。本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。前述的網域閘道控制方法，其還包括從該網域取得一第二網域封包；以及分析該第二網域封包以決定是否轉送該第二網域封包。前述的網域閘道控制方法，其還包括由任一網絡設備取得該第一網域封包，該任一網絡設備配置於該網域；以及由該任一網絡設備將該第一網域封包的來源位址與接收該第一網域封包的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於該任一網絡設備的一設備位址表。前述的網域閘道控制方法，其中所述的網絡位址群組規格還包括將一對應該外部網絡的網絡類型編碼與一原來源位址記錄於該第一數據封包的數據欄，該原來源位址屬於配置在該外部網絡的一外部設備的網絡位址。前述的網域閘道控制方法，其還包括由任一網絡設備取得該第一網域封包，該任一網絡設備配置於該網域；以及由該任一網絡設備將該原來源位址與接收該第一網域封包的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於該任一網絡設備的一快取位址表。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，本發明網域閘道控制系統及其方法至少具有下列優點及有益效果本發明的優點在於將閘道設備作為網域與外部網絡之間的封包轉換設備，同時自身的閘道位址更新至指向網域的數據封包的來源位址。不論網域規模大小，網域內的各網絡設備至多僅能學習到網域內各網絡設備的網絡位址，藉此減少各網絡設備學習網絡位址的次數，同時降低網絡設備的網絡位址的存儲容量需求。再者，存儲容量需求一但下降，廠商即不需配置較大存儲容量的儲存單元於網絡設備中，得以有效降低網絡設備的設計與製造成本。更甚者，可避免過度佔用網絡設備的處理器的作業時間與資源，間接提升網絡設備的運作效能。此外，各網域內的網絡設備亦形成網域專屬的設備群組，以便於網管人員有效管理相關網絡架構。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。


圖I繪示先前技術的網絡設備連線示意圖。圖2繪示本發明網域閘道控制系統實施例的系統架構示意圖。圖3繪示本發明網域閘道控制系統實施例的封包結構轉換示意圖。圖4繪示本發明網域閘道控制系統實施例的封包轉送至網域示意圖。圖5繪示本發明網域閘道控制系統實施例的封包轉送外部網絡示意圖。圖6繪示本發明網域閘道控制系統實施例的閘道設備接收數據封包示意圖。圖7繪示本發明網域閘道控制系統實施例的網域封包外送示意圖。
圖8繪示本發明網域閘道控制系統實施例的網域封包結構轉換示意圖。圖9繪示本發明網域閘道控制系統實施例的閘道設備接收網域封包示意圖。圖10繪示本發明網域閘道控制系統實施例的快取位址表與運用示意圖。圖11繪示本發明網域閘道控制方法實施例的流程示意圖。圖12繪示本發明網域閘道控制方法的閘道設備學習動作流程圖。圖13繪示本發明網域閘道控制方法的網域封包外送流程示意圖。圖14繪示本發明網域閘道控制方法的網絡設備學習設備位址流程圖。圖15繪示本發明網域閘道控制方法的網絡設備轉送封包流程圖。圖16繪示本發明網域閘道控制方法的網絡設備建立外送數據封包流程圖。圖17繪示本發明網域閘道控制系統的閘道設備運作邏輯示意圖。圖18繪示本發明網域閘道控制系統的網絡設備運作邏輯示意圖。I:交換機11:第I號通信埠
12第II號通信埠13:第III號通信埠
A、B、C:網終設備Pl、P2、P3數據封包
2網域21:閘道設備
210:閘道位址表211:閘道設備的第I號通信埠
212閘道設備的第II號通信端213:閘道設備的第III號通信埠
22網絡設備220:設備位址表
223:第一網絡設備的設備位址表 224:第二網絡設備的設備位址表 225快取位址表226:第一網絡設備的快取位址表
227第二網絡設備的快取位址表23:第一網絡設備
235:第一網絡沒備的第V號通信埠 24:第二網絡設備
241:第二網絡設備的第I號通信埠 244:第二網絡設備的第IV號通信埠
3:第一外部網絡30:外部設備
31第一外部設備32:第二外部設備
33:第三外部設備4:第二外部網絡
51a、51b、51c、51d:第一數據封包
52第二數據封包
61、61a、61b第一網域封包 62a、62b:第二網域封包步驟 S110- S133步驟 S21-S22
步驟 S31-S322步驟 S41-S43
步驟 S51-S53步驟 S71-S74
步驟 S801-S811步驟 S901- S90具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的網域閘道控制系統及其方法其具體實施方式
、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。首先請參閱圖2繪示本發明網域閘道控制系統實施例的系統架構示意圖。本發明所揭露有系統包括一網域(Domain) 2與一閘道設備(Gateway Device) 21。閘道設備21配置於網域2的埠(Interface ;接口，數據傳輸接口)，並鏈結(Link, Communicate) —第一外部網絡(First Ethernet) 3。

網域2內配置有一個以上的網絡設備(Net Device) 22，此網域2中，各網絡設備22 之間是傳輸一種專屬此網域2,符合一網絡位址群組規格(MAC Address Group Protocol, MAGP)的網域封包。網絡位址群組規格具有多種不同的規則，請容後續於各實施例中逐一說明。本實施例中，閘道設備21以第2層網絡設備(L2_Net Device)進行說明，如網絡交換器(Switch)與橋接器(Bridge)等相關類型設備，閘道設備21鏈結的第一外部網絡3配置有一個以上的外部設備30。然而，此外部設備30與網域2內的網絡設備22可為相同規格的設備，相異規格的設備亦適用。其次，各網絡設備22、閘道設備21與外部設備30各自具有在網絡上的識別位址，其符合媒體存取控制位址(Media Access Control Address, MAC Address,以下稱MACAddress)的格式。為方便以下說明，網絡設備22與閘道設備21的MAC Address個別暫稱為設備位址(Device MAC)與閘道位址(Gateway MAC)。閘道設備21、網域2內的網絡設備22與其它外部設備30皆遵循第2層網絡通信協定，在產生封包時，將自身的MAC Address記錄為封包的來源位址(Source MAC)，將目的設備的MAC Address記錄為封包的目的位址(Destination MAC)。 當閘道設備21與網域2內的網絡設備22在網絡上取得各種數據封包時，會學習數據封包中的來源位址，並取得數據封包的通信埠的通信埠編碼(Port No.)，將上述來源位址與通信埠編碼記錄於自身具有的設備位址表(MAC Table) 220，為方便講述，閘道設備21包括的設備位址表另稱為閘道位址表(Gateway MAC Table) 210。如圖2所繪示，閘道設備21從第一外部網絡3取得一第一數據封包51a，其由第一外部網絡3上的任一個外部設備30所發送或轉送，閘道設備21會從與其鄰接的外部設備30接收此第一數據封包51a。請同時配合參閱圖3繪示本發明網域閘道控制系統實施例的封包結構轉換示意圖，第一數據封包51a的封包結構如圖3的第(I)種結構所示，包括一目的位址欄(Destination MAC Field)、一來源位址欄(Source MAC Field)、一網絡類型欄(Ethernet Type Field)與一數據欄(Data Field)。閘道設備21會讀取第一數據封包51a的目的位址欄，將其與自身的閘道位址表210進行位址匹配，判斷第一數據封包51a的目的位址指向的設備為何。當閘道設備21判斷第一數據封包51a的目的位址曾被閘道設備21所學習，並記錄於閘道位址表210時，閘道設備21即從閘道位址表210讀取上述目的位址及其對應的通信埠編碼，將第一數據封包51a從上述通信埠編碼對應的通信埠轉送而出。如圖2繪示，假設第一數據封包51a由第一外部設備31所產生，目的位址為X1-X1-X1-X1-X1-X1 (16 進位)，來源位址為 A1-A1-A1-A1-A1-A1 (16 進位)，閘道位址表 210記錄目的位址(X1-X1-X1-X1-X1-X1)對應的通信埠編碼為第III號(Port No. III)，閘道設備21即從第III號通信埠 213將第一數據封包51a轉送而出。轉送前，閘道設備21是學習第一數據封包51a的來源位址。假設閘道設備21以第I號通信埠 211接收第一數據封包51a，閘道設備21學習第一數據封包51a的來源位址，並將此來源位址與通信埠編碼記錄在閘道位址表210，即Al-Al-Al-Al-Al-Al/No. I。當閘道設備21已學過此來源位址時，即不再重複學習。以下各設備的學習動作與上述相同或近似，之後以「學習」表示。上述系統僅說明其架構的特徵，在各實施例中，網域的內容結構根據需求而是以適當的架構模式說明，並不以圖2繪示系統架構為限。請同時配合參閱圖4繪示本發明網域閘道控制系統實施例的封包轉送至網域示意圖與圖3繪示的第(2)種封包結構與第(3)種封包結構。當閘道設備21取得一第一數據封包51b時對其分析。當閘道設備21判斷出第一數據封包51b的目的位址指向閘道設備21控管的網域2，或是未能從閘道位址表210中得知第一數據封包51b的確實目的位址而需進行廣播，以將第一數據封包51b轉送至網域2時，閘道設備21根據上述的網絡位址群組規格(MAGP)轉換第一數據封包51b為一第一網域封包61 (於圖4)。轉換模式有二 (I)取代，閘道設備21將自身的閘道位址記錄至第一數據封包51b的來源位址欄，將對應網域2的網域編碼記錄至第一數據封包51b的網絡類型欄。如圖4，假設閘道設備21以其第III號通信埠 213鏈結至網域2，對應網域2的網域編碼為0811 (16進位)，上述的第一數據封包51b的來源位址等同於第一數據封包51a的來源位址，即Al-A-Al-Al-Al-Al，第一數據封包51b的目的位址為D1-D1-D1-D1-D1-D1 (16進位)，網絡類型編碼為0800(16進位)。當閘道設備21從閘道位址表210得知第一數據封包51b的目的位址指向網域2，或需利用廣播方式將第一數據封包51b轉送至網域2時，閘道設備21將自身的閘道位址，即G1-G1-G1-G1-G1-G1 (16進位)記錄在第一數據封包51b的來源位址欄，將網域編碼0811 (16進位)記錄於第一數據封包51b 的網絡類型欄。第一數據封包51b即從圖3繪示的第(2)種封包結構，被轉換為圖3繪示的第(3)種封包結構，形成一第一網域封包61a (為第一網域封包61的一種封包格式)。(2)插入，閘道設備21將閘道位址與上述的網域編碼插入第一數據封包51b中，插入的位置在於第一數據封包51b的目的位址欄與來源位址欄之間，以形成一第一網域封包61b (亦屬於第一網域封包61的封包格式)。插入模式與更新模式不同處在於，第一數據封包51b的原來源位址與網絡類型編碼會被視為第一網域封包61b數據欄的數據，且第一網域封包61b的數據長度亦較第一數據封包51b長。本實施例中，即是將數據欄的讀取長度增加。而第一網域封包(61，61a，61b)的封包讀取長度的設定可記錄於第一網域封包(61,61a, 61b)的標頭(Header),或網域2的網絡設備22與閘道設備21的執行系統、固件(即韌體，本文均稱固件)或軟體中，預先設定讀取此種網域封包時，應使用的封包讀取長度。請同時配合參閱圖4繪示本發明網域閘道控制系統實施例的封包轉送至網域示意圖與圖3繪示的第(2)種封包結構與第(4)種封包結構。如圖4，假設閘道設備21與網域2鏈結的通信埠為第III號通信埠 213，對應網域2的網域編碼為0811 (16進位)，上述的第一數據封包51b (如圖3繪示的第一數據封包51b)。當閘道設備21從閘道位址表210得知第一數據封包51b的目的位址指向網域2，或需利用廣播方式以將第一數據封包51b轉送至網域2時，閘道設備21是將自身的閘道位址，即G1-G1-G1-G1-G1-G1 (16進位)與網域編碼0811 (16進位)插入第一數據封包51b的目的位址欄與來源位址欄之間，而原來源位址(A1-A1-A1-A1-A1-A1)與網絡類型編碼(0800)即被視為數據欄的數據。第一數據封包51b即從圖3繪示的第(2)種封包結構，被轉換為圖3繪示的第(4)種封包結構，形成上述的第一網域封包61b。為方便講述，以下皆以插入模式所形成的第一網域封包61b為例。第一網域封包61b會被傳輸於網域2中，任一網絡設備22取得此第一網域封包61b時，會先判斷其目的位址是否指向自身的設備位址。若結果為否定，上述任一網絡設備22將第一網域封包61b的目的位址與各自的設備位址表220相匹對，以找出對應第一網域封包61b的目的位址的通信埠，並用之轉送。同理，轉送前，取得第一網域封包61b的網絡設備22亦會學習第一網域封包61b的來源位址，以更新自身的設備位址表220。然而，第一網域封包61b為閘道設備21轉送外來的數據封包，或由閘道設備21產生。第一網域封包61b的來源位址即為閘道位址，原來源位址記錄於第一網域封包61b的數據欄內。故網域2內，取得第一網域封包61b的網絡設備22，不會學習到第一外部設備31的設備位址，即A1-A1-A1-A1-A1-A1。如圖4，假設第一網絡設備23的網絡位址為D1-D1-D1-D1-D1-D1。一第二網絡設備24以其第I號通信埠 241與第IV號通信埠 244，個別鏈結閘道設備21的第III號通信埠 213與第一網絡設備23的第V號通信埠 235。第二網絡設備24包括的設備位址表224記錄第一網絡設備23的網絡位址及對應其通信埠編碼為第IV號(Port No. IV)。當第二網絡設備24取得上述第一網域封包61b時，分析其目的位址與自己的設備位址不符，即讀取自身的設備位址表224以得知第一網域封包61b應從第IV號通信埠 244轉送而出。而轉送前，第二網絡設備24學習第一網域封包61b的來源位址。期間，第二網絡設備24若判定未曾學習過上述第一網域封包61b的來源位址(上述的閘道位址 G1-G1-G1-G1-G1-G1)，即記錄此來源位址與通信埠編碼第I號於第二網絡設備24的設備位址表224。上述的第一網域封包61b會由第一網絡設備23的第V號通信埠 235所接收，第一網絡設備23分析第一網域封包61b的目的位址符合自身的設備位址，第一網絡設備23即學習第一網域封包61b的來源位址，以更新自身的設備位址表223。同理，第一網絡設備23從第一網域封包61b學習到的來源位址亦為閘道位址。更甚者，第一網絡設備23從第一網域封包61b的網絡類型欄取得網域編碼(0811)，得知此第一網域封包61b符合前述MAGP規格，以從第一網域封包61b的數據欄中找出原來源位址(即第一外部設備31的設備位址，A1-A1-A1-A1-A1-A1)，及對應第一外部網絡3的網絡類型編碼(0800)。亦或，利用上述MAGP規格，將第一網域封包61b還原回前述的第一數據封包51b，以利於後續作業。請同時參閱圖5繪示本發明網域閘道控制系統實施例的封包轉送外部網絡示意圖。本實施例中，閘道設備21更鏈結一第二外部網絡4。當閘道設備21從第一外部網絡3取得第一數據封包51c，並分析出其目的位址指向第二外部網絡4時，閘道設備21將第一數據封包51c轉送至第二外部網絡4。如圖5，舉例假設第二外部網絡4具有一第二外部設備32，其設備位址為B1-B1-B1-B1-B1-B1，閘道設備21以第II號通信埠 212與其鏈結，且位址B1-B1-B1-B1-B1-B1與通信埠編碼第II號被配對記錄於閘道位址表210。閘道設備21取得從第一外部網絡3取得第一數據封包51c，並分析其目的位址。閘道設備21從閘道位址表210得知，第一數據封包51c的目的位址為B1-B1-B1-B1-B1-B1，即是指向第二外部網絡4，而非對應至網域2。閘道設備21會在學習第一數據封包51c的來源位址後，利用其第II號通信埠 212將第一數據封包51c轉送至第二外部網絡4。請參閱圖6繪示本發明網域閘道控制系統實施例的閘道設備接收數據封包示意圖。閘道設備21從第一外部網絡3取得一第一數據封包51d並對其分析，當閘道設備判斷出第一數據封包51d的目的位址符合閘道位址時，閘道設備21會直接接收第一數據封包51d。而且，閘道設備21在學習第一數據封包51d的來源位址後，不再轉送第一數據封包51d。續請參閱圖7繪示本發明網域閘道控制系統實施例的網域封包外送示意圖。本實施例中，一第二網域封包62a被網域內的任一網絡設備22所產生，其符合上述的MAGP規格包括的網域外送模式，即第二網域封包62a的目的位址指向閘道設備21，產生第二網域封包62a的網絡設備22的設備位址被記錄為第二網域封包62a的來源位址，網域編碼記錄在第二網域封包62a的網絡類型欄，一網外目的位址與對應外部網絡的網絡類型編碼會被記錄於第二網域封包62a的數據欄，此網外目的位址為上述任何一個外部設備30的設備位址。請同時參閱圖8繪示本發明網域閘道控制系統實施例的網域封包結構轉換示意圖。如圖7與圖8，舉例第一網絡設備23產生第二網域封包62a，其目的位址指向閘道設備21，即G1-G1-G1-G1-G1-G1，第二網域封包62a的來源位址為第一網絡設備23的設備位址，即D1-D1-D1-D1-D1-D1，上述網外目的位址以第一外部網絡3中的第三外部設備33為例，其設備位址為A3-A3-A3-A3-A3-A3。第三外部設備33的設備位址與第一外部網絡3對 應的網絡類型編碼0800(16進位)會被記錄於第二網域封包62a的數據欄，所形成的第二網域封包62a即如圖8繪示的第(I)種封包結構，其亦為MAGP規格所涵蓋的封包格式。第一網絡設備23依據其自身的設備位址表223，從自身的第V號通信埠 235將第二網域封包62a傳送而出。當任一個網絡設備22取得第二網域封包62a時，將其目的位址與各自的設備位址表220相匹對，以找出對應第二網域封包62a的目的位址的通信埠，並用之轉送。同理，轉送前，取得第二網域封包62a的網絡設備22亦會學習第二網域封包62a的來源位址，以更新自身的設備位址表220。如圖7與圖8，舉例第二網絡設備24會通過其第IV號通信埠 244取得上述的第二網域封包62a，並分析出其目的位址與自己的設備位址不符。第二網絡設備24即讀取自身的設備位址表224，以得知第二網域封包62a應從自身的第I號通信埠 241轉送而出。而轉送前，第二網絡設備24亦學習第二網域封包62a的來源位址，以更新自身的設備位址表224。如圖7與圖8，閘道設備21取得上述的第二網域封包62a時，會分析第二網域封包62a以決定是否將其轉送。當閘道設備21分析出第二網域封包62a的目的位址與自身的閘道位址(G1-G1-G1-G1-G1-G1)相符合，網域編碼(0811)記錄在第二網域封包62a的網絡類型欄，且網外目的位址(此處指第三外部設備33的設備位址，A3-A3-A3-A3-A3-A3)與對應第一外部網絡3的網絡類型編碼(0800)記錄在第二網域封包62a的數據欄時，閘道設備21即認定此第二網域封包62a符合MAGP規格中的網域封包外送格式。閘道設備21即將網外目的位址(A3-A3-A3-A3-A3-A3)重新記錄於第二網域封包62a的目的位址欄，將網絡類型編碼(0800)記錄於第二網域封包62a的網絡類型欄；或者，閘道設備21將第二網域封包62a原有的目的位址欄與網絡類型欄刪除(Strip)，並利用數據欄中的網外目的位址與網絡類型編碼作數據遞補。第二網域封包62a即從圖8繪示的第
(I)種封包結構，被轉換為圖8繪示的第(2)種封包結構，以形成一第二數據封包52。之後，閘道設備21將第二數據封包52轉送至第一外部網絡3。在轉換封包格式前，閘道設備21亦先學習第二網域封包62a的來源位址(Dl-Dl-Dl-Dl-Dl)，以更新閘道位址表210。請參閱圖9繪示本發明網域閘道控制系統實施例的閘道設備接收網域封包示意圖，請同時參閱圖8以利於了解封包接收模式。本實施例中，第一網絡設備23產生一第二網域封包62b，其目的位址指向閘道設備21，即G1-G1-G1-G1-G1-G1，第二網域封包62b的來源位址為第一網絡設備23的設備位址，即D1-D1-D1-D1-D1-D1。但與前例不同處在於，第二網域封包62b的數據欄未記錄有任何網外目的位址，也就是說，此第二網域封包62b不會被傳輸至任何外部網絡，再加上閘道設備21為介於網域2與外部網絡的中介設備，閘道設備21具有解析網域2專屬的網域封包與常態的數據封包的能力。因此，網域2內的任一個網絡設備22欲傳輸數據至閘道設備21時，僅需建立符合常態的數據封包規格的網域封包即可(即不需遵循前述的MAGP規格)。故本實施例中，第一網絡設備23所建立的第二網域封包62b即如圖8繪示的第(3)種封包結構，為第2層網絡通信規格的封包格式。閘道設備21取得上述的第二網域封包62b時，會分析第二網域封包62b的封包結 構與包含數據。如圖9與圖8，閘道設備21會分析出第二網域封包62b的目的位址與自身的閘道位址(G1-G1-G1-G1-G1-G1)相符合，第二網域封包62b的數據欄亦未記錄任何的網外目的位址，閘道設備21會認定此第二網域封包62b應由其接收。閘道設備21亦會學習此第二網域封包62b的來源位址(Dl-Dl-Dl-Dl-Dl)，以更新閘道位址表210。請參閱圖10繪示本發明網域閘道控制系統實施例的快取位址表與運用示意圖，與前述實施例不同處在於，網域內的各網絡設備22皆配置有一快取位址表225，其用以記錄網域封包實際的發送來源者的網絡位址。將圖4繪示的實施例與圖3繪示的第(4)種封包結構應用於本實施例中，閘道設備21產生(插入模式)的第一網域封包61b會被傳輸於網域2。任一個網絡設備22取得此第一網域封包61b，而且分析出此第一網域封包61b的目的位址指向上述網絡設備22時，除學習第一網域封包61b的來源位址外，亦將第一網域封包61b的數據欄所記錄的原來源位址與接收第一網域封包61b的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於網絡設備22自身的快取位址表225。為利於說明，第一網絡設備23的快取位址表作標號226，第二網絡設備24的快取位址表作標號227。如圖10，當第二網絡設備24取得上述第一網域封包61b時，學習第一網域封包61b的來源位址(G1-G1-G1-G1-G1-G1)，以更新其設備位址表224。但第一網域封包61b的目的位址並非指向第二網絡設備24，第二網絡設備24即將第一網域封包61b轉送而出，並不會分析第一網域封包61b數據欄的數據，亦不會將原來源數據(第一外部設備31的設備位址A1-A1-A1-A1-A1-A1)以記錄於快取位址表227中。當第一網絡設備23取得第一網域封包61b時，學習第一網域封包61b的來源位址(G1-G1-G1-G1-G1-G1)，以更新其設備位址表223。然而，第一網絡設備23分析此第一網域封包61b的目的位址，並判斷應接收第一網域封包61b時，第一網絡設備23會從第一網域封包61b的數據欄取出原來源位址，即第一外部設備31的設備位址A1-A1-A1-A1-A1-A1，將此設備位址與通信埠編碼第V號配對記錄在自身包括的快取位址表226，即Al-Al-Al-Al-Al-Al/No. V。當第一網絡設備23需與第一外部設備31通信時，即能利用其快取位址表226產生目的位址為A1-A1-A1-A1-A1-A1的封包，且立即得知需通過第V號通信埠 235來輸出此封包，不論是常態的數據封包格式或是網域專屬的網域封包格式(符合MAGP規格)皆適用。以此類推，以加速封包的轉送流程。同理，第二網絡設備24取得目的位址為A1-A1-A1-A1-A1-A1的封包時，亦讀取第二網絡設備24自身的快取位址表227。但快取位址表227並未記錄A1-A1-A1-A1-A1-A1對應的通信埠編碼時，第二網絡設備24即利用自身的設備位址表224以判斷應使用的通信埠編碼，以藉由相關通信埠輸出上述封包。更甚者，當設備位址表224亦未記錄A1-A1-A1-A1-A1-A1對應的通信埠編碼時，第二網絡設備24即使用廣播方式，或藉由網管人員預先建立的第二網絡設備24的封包傳輸規則，將上述封包以廣播方式或封包傳輸規則輸出。 請參閱圖11繪示本發明網域閘道控制方法實施例的流程示意圖，請配合參閱圖2至圖10以利於下列各流程的說明。如圖2，此方法應用於閘道設備21，其配置於網域2的埠，且鏈結第一外部網絡3，流程說明如下從第一外部網絡取得一第一數據封包(步驟S110)。例如圖4，第一數據封包51b (如圖3的第(2)種結構所示)由第一外部網絡3上的任一個外部設備30所發送或轉送，在此以第一外部設備31為例，閘道設備21會從與其鄰接的外部設備30接收此第一數據封包51b。分析第一數據封包的目的位址(步驟S120)。閘道設備21會讀取第一數據封包51b的目的位址欄，將其與自身的閘道位址表210所匹配，判斷第一數據封包51b的目的位址指向的設備為何。當閘道設備判斷第一數據封包的目的位址指向網域時，利用一網絡位址群組規格轉換第一數據為一第一網域封包，並轉送第一網域封包至網域(步驟S131)。此步驟中，閘道設備21在判斷出第一數據封包51b的目的位址指向其控管的網域2，或是判斷需利用廣播以將第一數據封包51b轉送至網域內時，閘道設備21會根據前述的網絡位址群組規格(MAGP)轉換第一數據封包51b為一第一網域封包61。轉換模式有二 (I)取代；(2)插入；然此二轉換模式已詳述於先前的圖3的封包結構轉換及圖4的網域閘道控制系統實施例的封包轉送至網域實施例中，於此不再贅述。當閘道設備判斷第一數據封包的目的位址指向一第二外部網絡時，轉送第一數據封包至第二外部網絡(步驟S132)。請同時配合參閱圖5，當閘道設備21取得一第一數據封包51c時，會分析出第一數據封包51c的目的位址。閘道設備21會在學習第一數據封包51c的來源位址後，依據閘道位址表210的記錄，利用第II號通信埠 212將第一數據封包51c轉送至第二外部網絡4。當閘道設備判斷第一數據封包的目的位址指向閘道設備時，接收第一數據封包(步驟S133)。請同時配合參閱圖6，閘道設備21從第一外部網絡3取得第一數據封包51d，並判斷出第一數據封包51d的目的位址符合閘道位址時，閘道設備21會直接接收第一數據封包51d，而不再轉送第一數據封包51d。請配合參閱圖12繪示本發明網域閘道控制方法的閘道設備學習動作流程圖，其施行於閘道設備取得並分析第一數據封包後，方法包括由閘道設備21學習第一數據封包(51a、51b、51c、51d)的來源位址(步驟S21)。由閘道設備21將接收第一數據封包(51a、5Ib、51c、51d)的通信埠的通信埠編碼與來源位址配對記錄於閘道位址表210 (步驟S22)。
請配合參閱圖13繪示本發明網域閘道控制方法的網域封包外送流程示意圖。此網域封包外送流程包括由閘道設備從網域取得一第二網域封包(步驟S31)。如圖7與圖8，由網域2內的任一網絡設備22產生的第二網域封包62a，如圖8繪示的第(I)種封包結構。亦或，由網域2內的任一網絡設備22產生第二網域封包62b，如圖8繪示的第(2)種封包結構。此等架構的說明詳述於前，在此不再贅述。由閘道設備分析第二網域封包以決定是否轉送第二網域封包(步驟S32)，此步驟包括如下多個分析結果(I)當閘道設備判斷第二網域封包的目的位址指向閘道設備，且第二網域封包的數據欄未包括一網外目的位址時，由閘道設備接收第二網域封包(步驟S321)。如圖8與圖9，第二網域封包62b的數據欄未記錄有任何網外目的位址，故閘道設備21會判定應接收第二網域封包62b。
(2)當閘道設備判斷第二網域封包的目的位址指向閘道設備，且第二網域封包的數據欄包括一指向第一外部網絡的網外目的位址與一對應第一外部網絡的網絡類型編碼時，閘道設備將網外目的位址與網絡類型編碼更新至第二網域封包的目的位址欄與網絡類型欄，以轉換第二網域封包為一第二數據封包，並轉送至第一外部網絡(步驟S322)。當閘道設備21分析並認定此第二網域封包62a符合MAGP規格中的網域封包外送格式時，將第二網域封包62a從圖8繪示的第(I)種封包結構，轉換為圖8繪示的第(2)種封包結構，再轉送第二數據封包52至第一外部網絡3。詳如圖7及圖8所示，在此即不贅述，請配合參閱圖14繪示本發明網域閘道控制方法的網絡設備學習設備位址流程圖。此學習設備位址流程包括由任一網絡設備取得第一網域封包，任一網絡設備配置於網域(步驟S41)。由任一網絡設備將第一網域封包的來源位址與接收第一網域封包的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於任一網絡設備的一設備位址表(步驟S42)。如圖3與圖4，當第二網絡設備24分析出第一網域封包61b目的位址與自己的設備位址不符，即讀取自身的設備位址表224，以得知第一網域封包61b應從第IV號通信埠244轉送而出。而轉送前，第二網絡設備24判斷第一網域封包61b的來源位址是否存在於自身的設備位置表224，以決定是否學習第一網域封包61b的來源位址。然而，此流程中，亦得以更進一步建立網絡設備快取位址表。於步驟S41後，由任一網絡設備將原來源位址與接收第一網域封包的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於任一網絡設備的一快取位址表(步驟S43)。如圖10所示，當第二網絡設備24取得上述第一網域封包61b時，是從第一網域封包61b的數據欄取出原來源位址(A1-A1-A1-A1-A1-A1)，並將此設備位址與通信埠編碼第I號配對記錄在其自身包括的快取位址表227。其中，步驟S42及步驟S43並未有順序上的限制，亦能先進行步驟S43，後進行步驟S42，亦或是同時進行步驟S42及步驟S43，端視設計人員需求而定。請配合參閱圖15繪示本發明網域閘道控制方法的網絡設備轉送封包流程圖。此轉送封包流程包括
由任一網絡設備分析第一網域封包的目的位址(步驟S51)。當任一網絡設備判定第一網域封包的目的位址指向任一網絡設備時，由任一網絡設備接收第一網域封包(步驟S52)。如圖3與圖4，以第一網絡設備23為例，第一網域封包61b會由第一網絡設備23的第V號通信埠 235所接收，第一網絡設備23分析第一網域封包61b的目的位址符合自身的設備位址，第一網絡設備23即學習第一網域封包61b的來源位址，以更新自身的設備位址表223。當任一網絡設備判定第一網域封包的目的位址未指向上述任一網絡設備時，由任一網絡設備轉送第一網域封包(步驟S53)。如圖3與圖4，當第二網絡設備24取得上述第一網域封包61b時，分析其目的位址與自己的設備位址不符，即讀取自身的設備位址表224以得知第一網域封包61b應從第IV號通信244埠轉送而出。
請配合參閱圖16繪示本發明網域閘道控制方法的網絡設備建立外送數據封包流程圖，請同時配合圖10以利於了解。此外送數據封包流程包括由任一網絡設備產生一外送數據封包(步驟S71)。由任一網絡設備讀取快取位址表以取得上述原來源位址與其對應的通信埠編碼(步驟S72)。由任一網絡設備將原來源位址記錄於外送數據封包的目的位址(步驟S73)。由任一網絡設備輸出外送數據封包(步驟 S74)。舉例當第一網絡設備23需與第一外部設備31通信時，即能利用第一網絡設備23的快取位址表226產生目的位址為A1-A1-A1-A1-A1-A1 (即上述所指原來源位址)的封包，且立即得知需通過第V號通信埠 235來輸出此封包。不論是常態的數據封包格式或是網域專屬的網域封包格式(符合MAGP規格)皆適用。以此類推，以加速封包的轉送流程。請參閱圖17繪示本發明網域閘道控制系統的閘道設備運作邏輯示意圖。依據前述各實施例得知，閘道設備21的運作形式包括封包接收、封包來源位址學習與封包轉送判定等數個規則，此等規則可設計於閘道設備21的運行固件，並配合MAGP規格令閘道設備依據上述規則進行作業。閘道設備21運作邏輯流程如下由閘道設備21分析所接收的封包是否指向閘道位址(步驟S801)。閘道設備21讀取封包的目的位址欄與數據欄，以確實得知封包實際上所指向的設備為何。當封包實際是指向閘道設備21時，閘道設備21判斷封包是否符合網絡位址群組規格(MAGP)(步驟S802)，以決定是否更新閘道位址表210，並從封包內除去網絡位址群組規格的相關數據，再進行相關後續作業(步驟S803)，或是在更新閘道位址表210後，直接進行相關後續作業(步驟S804)。當封包未指向閘道設備21時，閘道設備21亦會判斷封包是否符合網絡位址群組規格(MAGP)(步驟 S805)。當閘道設備21判斷封包符合網絡位址群組規格(MAGP)時，閘道設備21即分析封包是否指向其控管的網域2 (步驟S806)。若封包指向閘道設備21控制的網域2，閘道設備21即學習封包的來源位址以更新閘道位址表210，並轉送封包至網域2內(步驟S807)。反之，當封包並非指向閘道設備21控制的網域2，閘道設備21即判定封包指向其鏈結的外部網絡，閘道設備21亦會學習封包的來源位址以更新閘道位址表210，並從封包內除去網絡位址群組規格的相關數據，以轉換封包為常態的網絡封包，再轉送至外部網絡(步驟S808)。
在步驟S805後，當判斷封包不符合網絡位址群組規格(MAGP)時，閘道設備21即分析封包是否指向其控管的網域2 (步驟S809)。若封包指向閘道設備21控制的網域2，閘道設備21即學習封包的來源位址以更新閘道位址表210，並轉送將網絡位址群組規格的相關數據插入封包內，再轉送封包至網域內(步驟S810)。反之，當封包並非指向閘道設備21控制的網域2，閘道設備21即判定封包仍指向其鏈結的外部網絡，閘道設備21亦會學習封包的來源位址以更新閘道位址表210，再轉送封包至其鏈結的外部網絡(步驟S811)。請參閱圖18繪示本發明網域閘道控制系統的網絡設備運作邏輯示意圖。依據前述各實施例得知，網絡設備22的運作形式包括封包接收、封包來源位址學習與封包轉送判定等數個規則，此等規則可設計於網絡設備22的運行固件，並配合MAGP規格令網絡設備22依據上述規則進行作業。網絡設備22運作邏輯流程如下由網絡設備22分析所接收的封包是否指向自身的設備位址(步驟S901)。當封包並非指向網絡設備22時，網絡設備22會學習封包的來源位址以更新自身的設備位址表 220，並轉送封包至網域2內(步驟S902)。反之，當封包指向網絡設備22時，網絡設備22會判斷封包是否符合網絡位址群組規格(MAGP)(步驟S903)，以決定是否更新設備位址表220，並從封包內除去網絡位址群組規格的相關數據，再進行相關後續作業(步驟S904)，或是在更新閘道位址表220後，直接進行相關後續作業(步驟S905)。然上述，網絡設備22為網域2內設備的統稱，第一網絡設備23與第二網絡設備24亦包括其中，僅為方便說明而另行命名；同理，外部設備30為第一外部網絡或第二外部網絡內設備的統稱，第一外部設備31、第二外部設備32與第三外部設備33亦包括其中，僅為方便說明而另行命名。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種網域閘道控制系統，其特徵在於其包括 一網域，一第一網域封包傳輸於該網域，一對應該網域的網域編碼記錄於該第一網域封包的網絡類型欄；以及 一閘道設備，配置於該網域的埠並鏈結一外部網絡，該閘道設備用以從該外部網絡取得一第一數據封包並分析其目的位址，當該閘道設備判斷該第一數據封包的目的位址指向該網域時，利用一網絡位址群組規格轉換該第一數據封包為該第一網域封包，並轉送該第一網域封包至該網域，其中，該網絡位址群組規格包括將該閘道設備的閘道位址記錄至該第一數據封包的來源位址欄，及該網域編碼記錄至該第一數據封包的網絡類型欄。
2.根據權利要求I所述的網域閘道控制系統，其特徵在於其中所述的閘道設備用以取得傳輸於該網域的一第二網域封包，該閘道設備分析該第二網域封包的目的位址以決定是否轉送該第二網域封包。
3.根據權利要求2所述的網域閘道控制系統，其特徵在於其中所述的第二網域封包的目的位址指向該閘道設備，且該第二網域封包的數據欄包括一指向該外部網絡的網外目的位址與一對應該外部網絡的網絡類型編碼時，該閘道設備將該網外目的位址與該網絡類型編碼更新至該第二網域封包的目的位址欄與網絡類型欄，以轉換該第二網域封包為一第二數據封包，並轉送至該外部網絡。
4.根據權利要求I所述的網域閘道控制系統，其特徵在於其中所述的網絡位址群組規格還包括將一對應該外部網絡的網絡類型編碼與一原來源位址記錄於該第一數據封包的數據欄，該原來源位址屬於配置於該外部網絡的一外部設備的網絡位址。
5.根據權利要求4所述的網域閘道控制系統，其特徵在於其中配置於該網域的任一網絡設備包括一快取位址表，該任一網絡設備用以取得該第一網域封包，並將該原來源位址與接收該第一網域封包的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於該快取位址表。
6.一種網域閘道控制方法，其特徵在於其應用於一閘道設備，其配置在一網域的埠且鏈結一外部網絡，該網域閘道控制方法包括以下步驟 從該外部網絡取得一第一數據封包； 分析該第一數據封包的目的位址；以及 當該閘道設備判斷該第一數據封包的目的位址指向該網域時，利用一網絡位址群組規格轉換該第一數據封包為一第一網域封包，並轉送該第一網域封包至該網域，其中該網絡位址群組規格包括將該閘道設備的閘道位址記錄至該第一數據封包的來源位址欄，及將對應該網域的網域編碼記錄至該第一數據封包的網絡類型欄。
7.根據權利要求6所述的網域閘道控制方法，其特徵在於其還包括 從該網域取得一第二網域封包；以及 分析該第二網域封包以決定是否轉送該第二網域封包。
8.根據權利要求6所述的網域閘道控制方法，其特徵在於其還包括 由任一網絡設備取得該第一網域封包，該任一網絡設備配置於該網域；以及 由該任一網絡設備將該第一網域封包的來源位址與接收該第一網域封包的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於該任一網絡設備的一設備位址表。
9.根據權利要求6所述的網域閘道控制方法，其特徵在於其中所述的網絡位址群組規格還包括將一對應該外部網絡的網絡類型編碼與一原來源位址記錄於該第一數據封包的數據欄，該原來源位址屬於配置在該外部網絡的一外部設備的網絡位址。
10.根據權利要求9所述的網域閘道控制方法，其特徵在於其還包括 由任一網絡設備取得該第一網域封包，該任一網絡設備配置於該網域；以及由該任一網絡設備將該原來源位址與接收該第一網域封包的通信埠的通信埠編碼，配對記錄於該任一網絡設備的一快取位址表。
全文摘要
本發明是有關於一種網域閘道控制系統及其方法，該系統包括配置於一網域及配置於網域的埠的閘道設備，閘道設備更外接一個以上的外部網絡。閘道設備分析從外部網絡取得的數據封包，判斷數據封包的目的位址指向網域內的任一網絡設備時，閘道設備會將自身的閘道位址記錄至數據封包的來源位址欄，將對應網域的網域編碼記錄至數據封包的網絡類型欄，以將數據封包轉換為限用於網域內的網域封包。網域內的任何網絡設備取得此網域封包時，僅會學習到閘道位址，而不會學習到外部網絡的外部設備的設備位址。
文檔編號H04L29/12GK102811186SQ201110230019
公開日2012年12月5日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年6月1日
發明者呂崑龍 申請人:智邦科技股份有限公司