[发明专利]用于指派网络地址的设备和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于交通工具中可靠的分组路由的计算机网络设备领域。更具体地，本发明涉及到在交通工具中所提供的计算机网络中指派网络地址的解决方案。

发明背景

规模经济使以太网(IEEE 802.3)和IP(因特网协议)技术(如互联网协会和互联网架构委员会所定义的，作为RFC 791的基本的IP协议)是针对所有数字通信、有线和无线的、大带宽和有限带宽的、实时业务、可靠传输等的有趣解决方案。

数字网络的基本要素就是寻址，其遵循如在OSI(ISO的开放系统互连标准)网络分层中的分层方法。

在数据链路层使用以太网MAC(媒体访问控制)地址。它们用于相同局域网中的计算机之间。在网络层使用IP地址。它们被互联网上的连接的端点知道并使用。基于路由信息，网络上的路由器节点连接局域网以路由IP数据报至它们的目的地。

虽然初衷是让网络中的每个端节点具有唯一的IP地址，但IP网络地址转换(RFC 1631)已经被引入，以便允许有具有不被全局知道或者唯一IP地址的端节点的网络连接到全球互联网，通过将其在IP数据报中的IP地址重写为全局指派的唯一IP地址。这定义了IP寻址中的层次结构。该层次结构限于两个层次：全局地址和本地地址。没有规定用于进一步划分本地地址。

基于具有暂停(time-out)的对学习信息的自动学习机制，该IP网络体系结构对于配置变化是鲁棒的。对于该本地局域网，这是ARP协议(地址解析协议RFC 826)，而对于全局网络是路由协议(如该OSPF协议RFC 1247)。这些协议对配置变化作出反应的时间量度范围从几分钟到几小时。在这些时期可能有不一致性。缩短这些时间会危及该网络的鲁棒性，或者涉及大的消息收发开销。

该域名系统(DNS RFC 1034和1035)在该IP地址上面添加逻辑寻址层。除了文本寻址方便之外，它增加了灵活性(尤其增加了多个叠加的寻址层次结构可能指向相同的IP地址)。DNS寻址机制一直是用以呈现配置更改的优选寻址层。在DNS中(RFC 2136)动态更新允许同步，而不是在该DNS数据库中定期更新该寻址信息。此处该较少的暂停也包括额外的消息收发开销。更具体地说，去除高速缓存的DNS信息增加到连接设置的额外延迟的可能性。这种方法更严重的局限在于所有的客户端软件不得不服从这个无高速缓存的策略，并且该配置更改只传播到新的连接。同样，可以在客户端应用中其，但这会需要增加特定的软件，并且还会涉及额外的消息收发。

在该论文“IP addressing playing the numbers.IP addresses are in short supply(IP寻址操纵数字。IP地址供应短缺)”(W.Dutcher，数据通信，1997年3月21日，第26卷，第4期)中，该作者讨论了IP地址的短缺。当专用地址被发送给互联网时将其转换成公用地址的一种方法是使用路由器或防火墙中的网络地址转换(NAT)。使用NAT，所有出站话务(传向互联网)采用专用地址，且源地址被转换。对于入站话务(传向内部网络)，处理相反的工作。

现在，越来越多的列车配备100兆比特/秒(或更快)的以太网骨干。车载设备通过使用以太网骨干的不同的协议(UDP、TCP/IP协议等)相互通信。IP地址被用于寻址不同的设备。由于与网络可用性相关的原因，劝阻使用多余(trainwide)(冗余)动态主机配置协议(DHCP)服务器。现在，市场需要有可靠的具有确定性的、逻辑的和基于IP地址指派定位的网络拓扑发现，而且要实际可用。

文献EP1694035-A1公开了一种用于层次结构可重构网络中的可靠分组路由的解决方案。交通工具(例如火车)被认为包括多个“车”。每辆车包括称为子网的计算机网络。单独的车可以结合成子组合(单元)中，藉此使子网络被连在一起。此类子组合中车的数量和这些车辆的安排都是可变的。因此，该可重构网络具有动态本性。几个子组合可以变化的结合，并且相互连接以形成更大的组合。整车组合被安排有在层次结构中较低层次上定义的子网络组成的网络。应用分层寻址方案，其中该地址适配成基于该目标网络的层次结构。EP1694035中提出的解决方案允许以逻辑的方式指派IP地址，无需人工干预。