DE69934192T2

DE69934192T2 - Verfahren und Einrichtung zur Netzverbindung mittels Brücken

Info

Publication number: DE69934192T2
Application number: DE69934192T
Authority: DE
Inventors: David Banks; Duncan Cotham Smith; Anthony John Bradley Stoke Wiley
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-09-23
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2019-09-24
Also published as: US20040109460A1; US7359394B2; DE69934192D1; JP2000261505A; US6747979B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überbrücken zwischen Netzen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Computernetzen unterschiedlicher Typen.
Dieser Text bezieht sich auf IEEE-Standards, Kommentaranforderungen (RFCs) und Internetentwürfe. All diese sind Standardquellen auf dem Vernetzungsgebiet. IEEE-Standards werden durch das Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., 345 East 47^th Street, New York, NY 10017, USA, veröffentlicht. RFCs sind eine Reihe von Aufzeichnungen über das Internet und umfassen die Spezifikationsdokumente von Protokollen, die dem Internet zugeordnet sind, wie diese durch die Internet-Arbeitsgruppe (IETF) definiert sind. RFCs werden durch das Informationswissenschafteninstitut (ISI) der University of Southern California (USC) veröffentlicht. Internetentwürfe sind Arbeitsdokumente der Internet-Arbeitsgruppe (IETF) und ihrer Arbeitsausschüsse (und bestimmter anderer Gremien) und können die Basis für spätere RFCs bilden. Internetentwürfe sind Entwurfsdokumente, die für maximal sechs Monate gültig sind, und können zu jeder Zeit durch andere Dokumente aktualisiert, ersetzt oder überholt werden. Sowohl RFCs als auch aktuelle Internetentwürfe sind durch die www-Seite der IETF erhältlich, http://www.ietf.org/.
Computervernetzung ist komplex und wird zur praktischen Handhabbarkeit in eine Anzahl von Teilaufgaben unterteilt. Herkömmlicherweise ist ein Netz in Schichten aufgeteilt, wobei jede Schicht für das Liefern eines Dienstes an die Schicht über derselben zuständig ist, wobei die Schicht selbst die Dienste der Schicht unter derselben beansprucht.
Das allgemein anerkannte Modell zum Vernetzen ist das OSI-(Verbindung offener Systeme) Referenzmodell, das durch ISO definiert ist. Dieses definiert sieben Schichten, wie dieselben in 1 dargestellt sind. Jede Schicht 1 an einem Knoten 4 kommuniziert mit ihrer Partnerschicht 1 an einem anderen Knoten durch die Verwendung eines Protokolls 2. Eine derartige Kommunikation wird durch direkte Kommunikation mit der Schicht darunter erreicht. Die Kommunikation 3 zwischen darüber liegenden Schichten ist als eine Schnittstelle bekannt.
Die Schichten, wie dieselben bei OSI definiert sind, sind folgendermaßen.
Physische Schicht
Sie ist wirksam, um unstrukturierte Informationsbits über eine Verbindung zu übertragen. Sie ist relevant für ähnliche grundlegende Strukturanordnungen, wie z. B. Verbindertyp und Identifikation des Zwecks von unterschiedlichen Drähten in einem Kabel.
Datenverbindungsschicht
Sie ist wirksam, um Grundstrukturinformationsblöcke über eine Verbindung zu übertragen. Sie ist die kritische Schicht zur Kommunikation innerhalb eines lokalen Netzes (LAN) und befasst sich z. B. mit dem Adressieren innerhalb eines LAN. Eine Teilschicht der Datenverbindungsschicht ist die Medienzugriffssteuerungs-(MAC-) Schicht, bei der es um Dinge geht, die für einen bestimmten Typ von LAN spezifisch sind.
Netzschicht
Sie ist wirksam, um zu ermöglichen, dass ein beliebiges Paar von Systemen in dem Netz miteinander kommuniziert. Das dominante Netzschichtprotokoll ist das Internetprotokoll (IP). Die Netzschicht ist für solche Dinge wie Routenkalkulation und Paketfragmentierung und -wiederzusammensetzung zuständig.
Transportschicht
Sie ist wirksam, um einen zuverlässigen Kommunikationsstrom zwischen zwei Systemen zu erreichen. Die Transportschicht behandelt Dinge wie z. B. verlorene Pakete und Paketneuordnung.
Sitzungsschicht, Präsentationsschicht, Anwendungsschicht
Sie werden für Dienste einer höheren Ebene verwendet (bestimmte Kommunikationsmuster, Datendarstellungen, Standardisierung von Anwendungen) und sind für die Kommunikationssachverhalte, die hier betrachtet werden, nicht relevant.
Die Kommunikation innerhalb eines einzigen LAN wird durch die Datenverbindungsschicht gehandhabt. Ein Grundproblem beim Vernetzen ist die Kommunikation zwischen zwei oder mehr LANs oder zwischen einem LAN und einem Netzhauptnetz. Falls zwei LANs, die miteinander verbunden werden sollen, den gleichen Typ aufweisen oder ausreichend ähnlich sind und die gleiche MAC-Ebenenadressierung gemeinschaftlich verwenden, dann kann eine Brücke verwendet werden, um die LANs miteinander zu verbinden. Eine Brücke ist eine Vorrichtung, die zwei LANs (oder vielmehr Knoten in zwei LANs) auf der Ebene der Datenverbindungsschicht verbindet. IEEE 802.1d ist ein Standard, der derartige Brücken definiert (die als „transparente" Brücken bezeichnet werden, da Knoten in dem Netz nichts von der Existenz derartiger Brücken wissen, wobei die Knoten andere Knoten direkt über die Brücke „sehen") – Brücken, die nicht mit dem IEEE 802.1d konform sind, können natürlich gebaut werden, sie sind jedoch keine Standardnetzkomponenten. Die Operation einer Grundbrücke ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die Brücke 21 verbindet zwei LAN-Segmente 22, 23, wobei auf jedes Segment über ein getrenntes Tor 25, 26 zugegriffen wird. Jedes LAN-Segment weist eine Anzahl von Knoten 24 auf. Die Brücke 21 hört auf jedes Paket, das an einem der LAN-Segmente 22 und 23 übertragen wird. Für jedes empfangene Paket speichert die Brücke die MAC-Adresse in dem Quellenadressfeld des Pakets in einem Cachespeicher zusammen mit dem Tor, an dem das Paket empfangen wird. Die Brücke 21 schaut dann durch ihren Cachespeicher, um die MAC-Adresse in dem Bestimmungsadressfeld des Pakets zu finden. Falls die Bestimmungsadresse in dem Cachespeicher nicht gefunden wird, wird das Paket durch alle Tore außer demjenigen, an dem dasselbe empfangen wurde, hinaus weitergeleitet. Falls die Bestimmungsadresse in dem Cachespeicher gefunden wird, wird das Paket nur durch das geeignete Tor weitergeleitet – falls jedoch das „geeignete Tor" dasjenige ist, an dem das Paket empfangen wurde (was bedeutet, dass das Paket zur Übertragung zwischen Knoten in einem einzigen LAN-Segment bestimmt war), wird das Paket fallengelassen.
Die Wirkung dieser Funktionalität besteht darin, dass die Brücke MAC-Adressen lernen kann und keine Konfiguration benötigt. Es sei z. B. betrachtet, dass die Brücke 21 gerade an ihren Platz gesetzt worden ist, ohne eine Kenntnis irgendwelcher Knotenadressen. Es sei angenommen, dass das erste gesendete Paket von Knoten A zu Knoten B geht. Dieses Paket wird durch die Brücke 21 durch das Tor 25 empfangen. Die Brücke 21 speichert dann in ihrem Cachespeicher die MAC-Adresse des Knotens A, die sich in dem Quellenadressfeld des Pakets befindet, zusammen mit dem Datenelement, dass auf diese Adresse durch das Tor zugegriffen werden kann, das zu dem LAN-Segment 22 führt. Das Paket wird dann an allen anderen Toren (in diesem Fall dem Tor 26, das zu dem LAN-Segment 23 führt) weitergeleitet, da die Brücke keine Aufzeichnung der Adresse von Knoten B in ihrem Cachespeicher aufweist – in diesem Fall ist diese Kommunikation zum Empfang durch Knoten B nicht nötig, da der Knoten B sich an dem gleichen LAN-Segment wie der Knoten A befindet. Es sei angenommen, dass das nächste Paket durch Knoten D an Knoten A gesendet wird. Das Paket wird durch die Brücke 21 durch das Tor 26 empfangen, das dem LAN-Segment 23 entspricht, und die MAC-Adresse von Knoten D und das Datenelement, dass auf diese Adresse durch das Tor 26, das zu dem LAN-Segment 23 führt, zugegriffen werden kann, werden in dem Brückencachespeicher aufgezeichnet. Die Bestimmungsadresse, diejenige von Knoten A, befindet sich bereits in dem Brückencachespeicher. Die Brücke 21 überträgt somit das Paket durch das Tor 25, das mit dem LAN-Segment 22 verbunden ist, hinaus und überträgt dasselbe nicht durch irgendein anderes Tor. Falls das nächste Paket von Knoten B zu Knoten A geht, erfasst die Brücke 21 die relevanten Daten für Knoten B in dem Cachespeicher – dieselbe weiß auch aus dem Cachespeicher, dass sich Knoten B und Knoten A an dem gleichen LAN-Segment 22 befinden, und somit leitet dieselbe das Paket überhaupt nicht weiter.
Die Brücke weist erhebliche Vorteile auf: Dieselbe erfordert (bei ihrem Grundbetrieb) keine Konfiguration, da dieselbe sofort wirksam sein kann und die Informationen, die dieselbe benötigt, um mit vollem Wirkungsgrad wirksam zu sein, lernen kann, und dieselbe ist für die Knoten transparent (dahingehend, dass der Knoten keinen Unterschied zwischen einer Kommunikation an seinem eigenen LAN-Segment und einer Kommunikation durch die Brücke zu einem anderen LAN-Segment wahrnimmt). Eine derartige Brücke stützt sich jedoch für ihren Betrieb auf eine ähnliche MAC-Ebenenadressierung an jedem LAN-Segment, da ansonsten Nachrichten, die über die Brücke weitergeleitet werden, unverständlich sind. Viele Typen von Brückenentwurf wurden vorgeschlagen, obwohl alternative Entwürfe, die sich von demjenigen unterscheiden, der im Vorhergehenden beschrieben ist, nicht unter den IEEE-802.1d-Standard fallen. Ein bestimmter Entwurf wurde von J. Postel vom ISI in RFC 925 vorgeschlagen. Das RFC-925-Schema schlägt eine Überbrückung zwischen LAN-Segmenten, jedoch ein Speichern von Internet-(IP-) Adressen anstatt einfach von MAC-Ebenenadressen in der Brücke und ein Verwenden von Netzschichtprotokollen vor, um ein Überbrücken zu bewirken. Eine herkömmliche Brücke ist eine wirksamere Wahl als eine RFC-925-Brücke zum lokalen Verbinden von LAN-Segmenten eines ähnlichen Typs, da eine Verwendung eines Netzprotokolls zusätzliche Komplexität einführt, und da eine IEEE-802.1d-Brücke ohne weiteres nur in Hardware implementiert werden kann: Bei komplexeren Netzen hat sich herausgestellt, dass die wirksame Wahl Routing ist (wie es im Folgenden erörtert ist). Das RFC-925-Schema wurde folglich bei keinem Standard angewendet.
Wenn die LAN-Segmente unterschiedliche Netztypen aufweisen (oder wenn das Netz komplex ist), besteht der aktuelle allgemeine Lösungsansatz darin, eine Verbindung auf der Netzschichtebene anstatt auf der Datenverbindungsschichtebene herzustellen. Dies erfolgt mittels eines Routers. Eine Verbindung zwischen LAN-Segmenten unterschiedlicher Typen unter Verwendung eines Routers ist in 3 gezeigt.
3 zeigt eine Verbindung von LAN-Segmenten 32, 33 unterschiedlicher Netztypen mittels eines Routers 31. Jedes LAN-Segment weist eine Anzahl von Knoten 34 auf. Bei der Netzschicht ist das am gängigsten verwendete Protokoll das Internetprotokoll (IP). Jeder Knoten 34 weist eine IP-Adresse auf. Eine IP-Adresse weist zwei Teile auf: eine Netzkomponente und eine Hostkomponente. Jeder Knoten in einem LAN muss die gleiche Netzkomponente aufweisen: Folglich weisen die Knoten A und B die gleiche Netzkomponente „2" auf. Der Router 31 muss auch eine IP-Adresse aufweisen, damit derselbe in der Lage ist, Nachrichten zu senden und zu empfangen, und damit der Router 31 als ein Teil des LAN 32 kommuniziert, muss derselbe eine Adresse mit der gleichen Netzkomponente wie die Knoten in dem LAN 32 aufweisen. Der Router 31 muss jedoch auch als ein Knoten in dem LAN 33 kommunizieren, somit benötigt derselbe eine weitere IP-Adresse mit der Netzkomponente „3" – die Netzkomponente für alle Knoten in dem LAN 33. Der Router 31 muss somit mit der Netzkomponente konfiguriert werden, die den LANs zugeordnet ist, die durch jedes seiner Tore erreichbar sind.
Es bestehen verschiedene Möglichkeiten zur Kommunikation zwischen Knoten, aber eine normale Anordnung würde die folgende Form annehmen. Knoten A möchte mit Knoten B kommunizieren, für den derselbe die IP-Adresse hat, jedoch nicht die Datenverbindungsebenenadresse. Knoten A rundsendet eine ARP-(Adressauflösungsprotokoll-) Nachricht in dem LAN 32, in der er nach Knoten B fragt (wobei insbesondere der Knoten mit der IP-Adresse 2.0.0.2 gebeten wird, seine Datenverbindungsschichtadresse zu liefern). Knoten B antwortet, eine Kommunikation findet statt, und der Router 31 ist nicht beteiligt (außer einem Empfangen und Ignorieren der rundgesendeten ARP-Nachricht). Knoten D möchte nun mit Knoten A kommunizieren. Knoten D weiß, dass Knoten A eine andere Netzadresse hat, und ist entweder vorkonfiguriert, um seine Nachricht direkt an den Router 31 zu senden (für dessen MAC-Adresse derselbe eine ARP-Anforderung sendet), oder kann alternativ dazu eine ARP-Anforderung senden, auf die der Router 31 antwortet (wobei derselbe erkennt, dass der Adressat sich in einem anderen Netz befindet). Der Router empfängt in jedem Fall schließlich ein Paket von D und sendet dieses dann an die Datenverbindungsschichtadresse des Knoten A, falls diese dem Router bereits bekannt ist. Falls diese noch nicht bekannt ist, sendet der Router 31 eine ARP-Anforderung an dem LAN-Segment 32 aus, um die Datenverbindungsschichtadresse für Knoten A zu finden. Wenn derselbe mit der Bestimmungsdatenverbindungsschichtadresse ausgestattet ist, kann der Router 31 Pakete von Knoten D an Knoten A weiterleiten.
Da sich eine Kommunikation durch einen Router auf der Ebene des Internetprotokolls abspielt (unterstützt durch sowohl LAN 32 als auch LAN 33) und sich eine Kommunikation auf der Datenverbindungsschichtebene nur zwischen dem Router 31 (der angepasst ist, um sowohl die Datenverbindungsschichtprotokolle des LAN 32 als auch des LAN 33 zu unterstützen) und den einzelnen Knoten abspielt, ist eine Kommunikation zwischen Knoten an unterschiedlichen Typen von LAN-Segment möglich. Der Router 31 erfordert jedoch eine erhebliche konfiguriert vor der Verwendung (z. B. um denselben mit Netzkomponenten für jedes LAN-Segment auszustatten), und derselbe ist erheblich komplexer als eine Brücke. Ein weiterer Nachteil eines Routens besteht darin, dass es nicht möglich ist, einen Knoten ohne eine Neukonfiguration für den Knoten (insbesondere ohne ein Verändern seiner IP-Adresse) von einem Netzsegment zu einem anderen zu bewegen, wohingegen eine derartige Bewegung zwischen Netzen ohne Knotenneukonfiguration im Allgemeinen für Brücken möglich ist (zumindest für eine Bewegung innerhalb der gleichen IP-Domain).
Ein brückenartiger Internetprotokollrouter (BLIP) ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 91305968.9 (EP-A2-0456201) beschrieben. Der BLIP ist konstruiert, um eine Kombination von Brücken- und Routerverhalten aufzuweisen, und hat den besonderen Zweck, zu verhindern, dass eine übermäßige Ausbreitung von wahrgenommenen ARP-Anforderungen („ARP-Sturm") ein technisches Problem für transparente Brücken liefert. Der BLIP legt Paketweiterleitungsentscheidungen nur IP-Netz-/Teilnetzadressen zugrunde und blockiert eine Ausbreitung von ARP-Anforderungen. Wenn ein Quellenknoten eine Datenverbindungsschichtadresse für einen Knoten an einem anderen Segment eines LAN mittels einer ARP-Anforderung anfordert, antwortet der lokale BLIP mit einer speziellen Datenverbindungsschichtadresse. Wenn der BLIP ein Paket mit dieser speziellen Datenverbindungsschichtadresse empfängt, leitet der BLIP die Nachricht gemäß einer IP-Teilnetzadresse entlang einem Spanning-Tree bzw. überspannenden Baum zu anderen BLIPs weiter (im Wesentlichen routet bzw. leitet derselbe) – der BLIP an dem Endbestimmungssegment ersetzt die spezielle Datenverbindungsschicht adresse durch die Bestimmungsknotendatenverbindungsschichtadresse (direkt, falls bekannt, oder nach einer ARP-Anforderung an diesem Segment). Bei diesem Aspekt ist das BLIP-Verhalten routerähnlich.
Besondere Schwierigkeiten werden verursacht, wenn ein LAN-Segment ein Datenverbindungsschichtprotokoll verwendet, das für eine dynamische Adressierung angepasst ist. Ein derartiges Protokoll ist IEEE1394 (im Folgenden „1394", insbesondere wie es in dem IEEE-Standard 1394-1995, Standard für einen seriellen Hochleistungsbus, beschrieben ist), das eine ganz andere Datenverbindungsschichtadressierung aufweist als IEEE802.3 (im Folgenden „802.3" – das als ein allgemeiner Begriff für Protokolle des Ethernettyps verwendet wird). 802.3-LANs verwenden statische, global eindeutige 48-Bit-MAC-Adressen, wohingegen 1394-LANs 16-Bit-Knoten-IDs verwenden, die immer dynamisch neu zugewiesen werden, wenn eine „Busrücksetzung" erfolgt. Eine Busrücksetzung ist ein Ereignis, das normalerweise einer Veränderung bei der Zusammensetzung eines 1394-LAN zugeordnet ist, wie z. B. Hinzufügen oder Entfernen eines Knotens. Ein Router kann verwendet werden, um ein 802.3-LAN-Segment und ein 1394-LAN-Segment zu verbinden, die dynamische Beschaffenheit der Datenverbindungsschichtadressierung erfordert jedoch zusätzliche Komplexität, da der Router Ressourcen benötigt, die es demselben ermöglichen, die aktuelle Datenverbindungsschichtadresse zu finden. Ein Standard für die Verwendung der IP-Version 4 gegenüber 1394 wurde bislang noch nicht abgeschlossen, befindet sich jedoch bei der Internet-Arbeitsgruppe (IETF) in Entwicklung. Der aktuelle Standpunkt, der die Anforderungen anzeigt, die an einen Knoten in einem 1394-LAN gestellt würden, der unter IP kommuniziert (und somit an einen Router, der ein 1394-LAN mit einem LAN eines anderen Typs verbindet), ist in dem IETF-Netzarbeitskommissioninternetentwurf 11 „IPv4 over IEEE 1394" dargelegt, der von P. Johansson von Congruent Software, Inc., 3998 Whittle Avenue, Oakland, Kalifornien 94602, USA, herausgegeben wurde. Es wird erwartet, dass dieser Internetentwurf in der nahen Zukunft als ein Standard übernommen wird, wobei derselbe zu diesem Zeitpunkt als ein RFC mit dem gleichen Titel erscheinen sollte.
Es wäre erwünscht, die einfache Operation, die Transparenz für Knoten und die Fähigkeit zu lernen (anstelle der Erforderlichkeit einer Konfiguration) einer Brücke mit der Fähigkeit eines Routers, zwischen LAN-Segmenten unterschiedlicher Netztypen zu kommunizieren, zu kombinieren. Dies ist besonders wertvoll bei einem Netz, das im Wesentlichen ein Hauptnetz eines LAN-Typs mit einer Anzahl von Zweigen eines anderen Typs (z. B. ein 802.3-Hauptnetz mit 1394-Zweigen) aufweist, für das eine routerbasierte Lösung teuer und unpraktisch zu verwalten wäre.
Dementsprechend liefert die Erfindung bei einem ersten Aspekt eine Netzschichtbrücke zur Verbindung zwischen Netzsegmenten mit unterschiedlicher Datenverbindungsschichtadressierung in einem Netz, das mehrere Netzsegmente aufweist, die folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von Toren, jedes zur Verbindung mit einem unterschiedlichen Netzsegment, wobei ein erstes Tor zur Verbindung mit einem ersten Netzsegment dient und ein zweites Tor zur Verbindung mit einem zweiten Netzsegment dient; einen Speicher zum Speichern von Netzschichtadressen für Knoten zusammen mit entsprechenden Toridentifizierern und Datenverbindungsschichtadressen; eine Einrichtung zum Entdecken eines entsprechenden Toridentifizierers und einer entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse, für die dieselben noch nicht bekannt sind; und eine Einrichtung zum Weiterleiten einer Nachricht von einem ersten Knoten, der durch das erste Netzsegment mit dem ersten Tor verbunden ist, an einen zweiten Knoten, der durch das zweite Netzsegment mit dem zweiten Tor verbunden ist, wenn der entsprechende Toridentifizierer und die entsprechende Datenverbindungsebenenadresse für sowohl den ersten als auch den zweiten Knoten in dem Speicher gespeichert sind, wobei die Nachricht mit der Netzschichtadresse des zweiten Knotens adressiert ist, und die Netzschichtbrücke die Nachricht durch das entsprechende Tor an die entsprechende Datenverbindungsebenenadresse für den zweiten Knoten leitet; dadurch gekennzeichnet, dass die Netzschichtbrücke angepasst ist, um einen entsprechenden Toridentifizierer und eine entsprechende Datenverbindungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse zu entdecken, für die dieselben noch nicht bekannt sind, und um eine Nachricht von dem ersten Knoten an den zweiten Knoten weiterzuleiten, wenn einer oder beide des ersten Knotens und des zweiten Knotens nicht direkt mit einem Netzsegment verbunden ist, das direkt mit einem Tor der Netzschichtbrücke verbunden ist, jedoch mit einem derartigen Netzsegment durch eine oder mehr Netzverbindungskomponenten verbunden ist.
Eine derartige Netzschichtbrücke ist vorteilhaft dahingehend, dass für den ersten und den zweiten Knoten die Brücke transparent ist: die Knoten kommunizieren untereinander, als ob es direkt wäre, obwohl sich dieselben an Netzsegmenten mit unterschiedlicher Datenverbindungsschichtadressierung befinden. Außerdem weist die Netzschichtbrücke die Fähigkeit auf, Adressinformationen zu lernen. Die Netzschichtbrücke, wie dieselbe im Vorhergehenden definiert ist, besitzt Schlüsselvorteile einer herkömmlichen transparenten Brücke bei einer Struktur, die eine Kommunikation zwischen Netzsegmenten unterschiedlicher Netztypen ermöglichen kann. Es ist für beide oder einen beliebigen des ersten und des zweiten Knotens nicht notwendig, direkt mit einem Netzsegment verbunden zu sein, das direkt mit einem Tor der Netzschichtbrücke verbunden ist. Stattdessen ist der relevante Knoten mit einem derartigen Netzsegment durch eine oder mehr Netzverbindungskomponenten verbunden, wie z. B. einen Router oder eine herkömmliche transparente Brücke. In dem Fall eines Routers ist eine wirksame Implementierung, dass die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse, die durch die Netzschichtbrücke für einen beliebi gen derartigen entfernten Knoten gehalten wird, die Datenverbindungsschichtadresse für die zugeordnete Netzverbindungskomponente ist, die ein Knoten an einem derartigen Netzsegment ist.
Bei besonders nützlichen Anwendungen ist ein (oder das) Netzschichtprotokoll, das durch die Netzschichtbrücke unterstützt wird, das Internetprotokoll. In diesem Fall ist es angemessen, dass die Einrichtung zum Entdecken eines entsprechenden Toridentifizierers und einer entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse, für die dieselben noch nicht bekannt sind, eine Einrichtung zum Weiterleiten oder Erzeugen von ARP-Nachrichten ist.
Eine Netzschichtbrücke, wie dieselbe im Vorhergehenden beschrieben ist, ist vorteilhafterweise zur Verwendung angepasst, wenn das erste oder das zweite Netzsegment eine Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung aufweist. Ein besonders nützlicher Fall davon liegt vor, wenn das relevante Netzsegment in Übereinstimmung mit IEEE 1394-1995 ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass der Speicher in der Netzschichtbrücke angepasst ist, um Datenverbindungsschichtadressen für die Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung zu speichern, die KnotenID und FIFO umfassen, und auch UID (diese Begriffe sind weiter unten in der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen definiert). KnotenID und FIFO ermöglichen ein wirksames Routen von Paketen, wohingegen eine Speicherung von UID vorteilhaft ist, da die Netzschichtbrücke dann nach einer Busrücksetzung an dem Netzsegment mit einer dynamischen Datenverbindungsschichtadressierung angepasst werden kann, um die UID jedes Knotens an dem Netzsegment zu lesen, um die Netzschichtadresse der entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für jeden Knoten neu zuzuordnen, der in der Lage ist, Internetprotokoll an dem Netzsegment zu unterstützen, und der der Netzschichtbrücke bekannt ist.
Die Unterschiede zwischen der vorliegenden Netzschichtbrücke und dem BLIP von EP-A2-0465201 sind bedeutend. Netzschichtbrücken gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung legen Weiterleitungsentscheidungen nicht nur IP-Netz/Teilnetz-Adressen zugrunde – sie sind als Brücken wirksam und breiten ARP-Anforderungen aus. Knoten auf beiden Seiten einer Netzschichtbrücke können vorteilhafterweise zu der gleichen Netz/Teilnetz-Adressierdomain gehören, wobei die ganze Netzschichtadresse verwendet wird, um Weiterleitungsentscheidungen zu treffen. Knoten können somit zwischen Segmenten, die durch eine Netzschichtbrücke verbunden sind, ohne Schwierigkeit bewegt werden – dies ist bei einem BLIP ohne erhebliche Neukonfiguration nicht möglich.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ist, dass die Netzschichtbrücke eine Einrichtung aufweist, um zu bestimmen, ob ein IP-Paket zu groß ist, um über die Brücke weiter zu einem Empfangsnetzsegment übertragen zu werden, und um das IP-Paket in eine Mehrzahl von IP-Paketfragmenten ausreichend kleiner Größe zur Übertragung weiter an das Empfangsnetzsegment zu fragmentieren (ein Prozess, der in RFC 791 definiert ist).
Zum wirksamen Betrieb ist es erwünscht, dass die Netzschichtbrücke einen Mechanismus aufweist, um veraltete Einträge zu entfernen, ansonsten kann die Anzahl von Einträgen in der Adresstabelle bei der Netzschichtbrücke übermäßig groß werden, was zu übermäßigen Speicheranforderungen und möglicherweise einer langsamen Brückenoperation führt. Eine vorteilhafte Lösung ist gefunden, wenn der Speicher eine Zeitgebungseinrichtung aufweist, um eine Zeitgebungsperiode ab dem Zeitpunkt zu bestimmen, als eine Netzschichtadresse und eine entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und ein entsprechender Toridentifizierer zum letzten Mal verwendet wurde, wobei, wenn die Zeitgebungsperiode für eine Netzschichtadresse überschritten wird, die Netzschichtadresse und die entsprechende Datenverbindungs schichtadresse und der entsprechende Toridentifizierer aus dem Speicher entfernt werden.
Obwohl derselbe vorteilhaft ist, führt dieser Zeitablaufmechanismus zu einer gewissen Möglichkeit, dass IP-(oder gegebenenfalls ein anderes Netzschichtprotokoll) Pakete ankommen können, die nicht weitergeleitet werden können, da die Zieladressdaten verloren gegangen sind. Um dieses Problem zu lösen, kann die Netzschichtbrücke derart angepasst sein, dass, falls ein IP-Datagramm mit einer Ziel-IP-Adresse, für die der Speicher keine entsprechende Datenverbindungsschichtadresse oder keinen entsprechenden Toridentifizierer aufweist, empfangen wird, eine Warteschlange in dem Speicher bereitgestellt wird, um das IP-Datagramm cachezuspeichern, während die Einrichtung zum Entdecken des entsprechenden Toridentifizierers und der entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und den entsprechenden Toridentifizierer für die Ziel-IP-Adresse entdeckt, woraufhin das IP-Datagramm weitergeleitet werden kann. Eine geeignete Wahl besteht darin, dass die Einrichtung zum Entdecken des entsprechenden Toridentifizierers und der entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse angepasst ist, um eine ARP-Anforderung an alle Tore außer dem verursachenden zu senden, um die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und den entsprechenden Toridentifizierer für die Ziel-IP-Adresse zu entdecken.
Die Netzschichtbrücke selbst kann eine Netzschichtadresse haben oder nicht. Der Vorteil des Vorliegens einer Netzschichtadresse besteht darin, eine Verwaltung der Netzschichtbrücke zu ermöglichen – die Netzschichtadresse trägt nicht zu der Grundfunktion der Netzschichtbrücke bei.
Bei einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung ein Netz, das mehr als zwei Netzsegmente aufweist, wobei die Netzsegmente miteinander durch eine oder mehr Netzverbindungskom ponenten verbunden sind und eine oder mehr der Netzverbindungskomponenten eine Netzschichtbrücke ist, wie sie im Vorhergehenden beschrieben ist.
Ein derartiges Netz kann ein Hauptnetz eines Datenverbindungsschichttyps und ein oder mehr Streben eines anderen Datenverbindungsschichttyps aufweisen, wobei das Hauptnetz mit jeder der ein oder mehr Streben durch eine Netzschichtbrücke verbunden ist. Eine Anzahl von Knoten kann mit dem Hauptnetz durch eine einzige Netzschichtbrücke verbunden sein, und eine Anzahl von Netzschichtbrücken kann an dem Hauptnetz angebracht sein. Ein besonders nützliches Beispiel ist, dass das Hauptnetz ein IEEE-802.3-LAN-Segment ist und die ein oder mehr Streben IEEE-1394-LAN-Segmente sind. Wenn eine Mehrzahl von Netzebenenbrücken in dem Netz vorliegt, ist es besonders erwünscht, dass die Netzebenenbrücken angepasst sind, um zu kommunizieren, um einen Spanning-Tree-Algorithmus auszuführen, um zu verhindern, dass Schleifen in irgendeinem Teil des Netzes auftreten.
Bei einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung ein Verfahren zum Überbrücken zwischen einem ersten und einem zweiten Netzsegment mit unterschiedlicher Datenverbindungsschichtadressierung in einem Netz, das mehrere Netzsegmente aufweist, das folgende Schritte aufweist: Verbinden des ersten Netzsegments mit einem ersten Tor einer Netzschichtbrücke und des zweiten Netzsegments mit einem zweiten Tor der Netzschichtbrücke, wobei die Netzschichtbrücke einen Speicher zum Halten von Werten für Knoten einer Netzschichtadresse mit einer entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse und einem entsprechenden Toridentifizierer aufweist, wobei der Speicher angepasst ist, um Datenverbindungsebenenadressen von mehr als einem Typ zu speichern; Senden einer Adressauflösungsnachricht durch einen ersten Knoten, der mit der Netzschichtbrücke durch das erste Netzsegment verbunden ist, um die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse für einen zweiten Knoten, der mit der Netzschichtbrücke durch das zweite Netzsegment verbun den ist, zu erhalten; Speichern der Netzschichtadresse mit der entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse und dem entsprechenden Toridentifizierer des ersten Knotens in dem Speicher; bei Bedarf Senden einer Adressauflösungsnachricht durch das zweite Tor, um die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und den entsprechenden Toridentifizierer für den zweiten Knoten zu erhalten; wenn die Netzschichtadresse, die Datenverbindungsschichtadresse und der Toridentifizierer des ersten Knotens und des zweiten Knotens in dem Speicher gespeichert sind, Übertragen von Nachrichten zwischen dem ersten und dem zweiten Knoten durch ein Senden einer Nachricht von einem Knoten mit der Netzschichtadresse des anderen Knotens, und Leitung der Nachricht durch die Netzschichtbrücke zu dem anderen Knoten durch das geeignete Tor zu der geeigneten Datenverbindungsschichtadresse. für den anderen Knoten, dadurch gekennzeichnet, dass: einer oder beide des ersten Knotens und des zweiten Knotens nicht direkt mit einem Netzsegment verbunden ist, das direkt mit einem Tor der Netzschichtbrücke verbunden ist, jedoch mit einem derartigen Netzsegment durch eine oder mehr Netzverbindungskomponenten verbunden ist.
Dieses Verfahren ist somit nicht auf die Verwendung für Knoten an benachbarten Netzsegmenten, die durch eine Netzschichtbrücke verbunden sind, beschränkt, sondern ist bei einer Kommunikation zwischen zwei beliebigen Knoten anwendbar, wenn die Kommunikation durch eine Netzschichtbrücke hindurchgeht, bezüglich der Stufen dieser Kommunikation, die zwischen der Netzschichtbrücke und den Netzsegmenten, die an der Netzschichtbrücke angebracht sind, vorgehen. Die Knoten, die kommunizieren, können mit den Netzschichtsegmenten, die an der Brücke angebracht sind, indirekt, z. B. durch andere Netzverbindungskomponenten, wie z. B. Router oder transparente Brücken, verbunden sein. Insbesondere ist es ersichtlich, wie derartige Verfahren verwendet werden können, um eine Verbindung mit Netzsegmenten mit dynami scher Adressierung, wie z. B. IEEE1394, durch die Verwendung von geeigneten Netzschichtbrücken, wie im Vorhergehenden beschrieben, herzustellen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 die Netzschichten gemäß der ISO-Definition eines Computernetzes;
2 zwei LAN-Segmente, die durch eine herkömmliche Brücke verbunden sind;
3 zwei LAN-Segmente unterschiedlichen Typs, die durch einen herkömmlichen Router verbunden sind;
4A die Verwendung einer Netzschichtbrücke zur Kommu- bis 4D nikation zwischen Knoten an 802.3-LAN-Segmenten;
5A die Verwendung einer Netzschichtbrücke zur Kommu- bis 5C nikation zwischen Knoten an einem 802.3-LAN-Segment und einem 1394-LAN-Segment; und
6 die Verwendung einer Netzschichtbrücke zur Kommunikation über mehrere LAN-Segmente und zur Kommunikation mit entfernten IP-Knoten.
4A zeigt eine Brücke, die angepasst ist, um LAN-Segmente auf der Netzschichtebene zu verbinden. In dem Fall von 4A sind alle LAN-Segmente zur Verbindung 802.3-LANs mit der gleichen Datenverbindungsschichtadressierung. Die Brücke kann somit vom RFC-925-Typ sein: die Grundoperation einer RFC-925-Brücke oder einer Brücke gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung wäre im Wesentlichen die gleiche, wenn die LAN-Segmente den gleichen Typ aufweisen. Für eine klare Erklärung der Funktion von Ausführungsbei spielen der Erfindung ist es zweckmäßig, auf ein Verhalten einzugehen, wenn beide LAN-Segmente die gleichen sind.
Die Brücke 41 (die zur Unterscheidung von herkömmlichen Brückentypen als eine „Netzschichtbrücke" bezeichnet wird) weist eine Mehrzahl von Toren auf, jedes zur Verbindung mit einem anderen LAN-Segment. In diesem Fall wird nur eine Kommunikation zwischen einem LAN-Segment 42 und einem LAN-Segment 43 betrachtet, obwohl die folgende Erörterung bei einer Kommunikation zwischen zwei beliebigen ähnlichen LAN-Segmenten gilt. Die Netzschichtbrücke 41 ist mit dem LAN-Segment 42 durch ein Tor P₀, was mit 45 etikettiert ist, und mit dem LAN-Segment 43 durch ein Tor P₁, was mit 46 etikettiert ist, verbunden. Jedes LAN-Segment weist Knoten 44 auf: hier wird eine Kommunikation zwischen Knoten A an dem LAN-Segment 42 und Knoten B an dem LAN-Segment 43 betrachtet. Die Netzschichtbrücke 41 enthält auch einen Speicher 40 (siehe 4C) zum Speichern von IP-Adressen für Knoten mit entsprechenden Toridentifizierern und MAC-Adressen.
In dem Fall, dass Knoten A IP-Datagramme an Knoten B senden möchte, kann der folgenden Prozedur unter Bezugnahme auf die 4B, 4C und 4D gefolgt werden. Knoten A kennt die Datenverbindungsschichtadresse für Knoten B nicht, derselbe kennt jedoch die IP-Adresse. Knoten A weist einen ARP-Cachespeicher auf – einen Speicher, in dem derselbe Datenverbindungsadressen hält, die IP-Adressen entsprechen – aber es liegt noch kein gültiger Eintrag für die IP-Adresse des Knotens B vor. ARP-Cachespeicher sind streng genommen kein wesentliches Merkmal von IP-Knoten, obwohl dieselben in der Praxis fast überall bereitgestellt werden. Knoten B und jeder beliebige andere Knoten, der IP unterstützt, weist ebenfalls einen ARP-Cachespeicher auf. Knoten A sendet deshalb eine rundgesendete ARP-Anforderung auf die normale Weise für IP aus, wobei die Datenverbindungsschichtadresse für den Knoten B angefordert wird (Nachricht 1 in 4B). Da Knoten B sich nicht an dem LAN-Segment 42 befindet, erfolgt keine Antwort auf diese Nachricht von den anderen Knoten an diesem LAN-Segment. Die Netzschichtbrücke ist jedoch angepasst, um alle rundgesendeten ARP-Anforderungspakete zu empfangen und die folgenden Aktionen vorzunehmen.

1: Extrahieren der folgenden Informationen aus der Ankunft der ARP-Anforderung und Speichern derselben in dem Brückenspeicher (falls dieselben bereits vorhanden sind, aktualisiert der Brückenspeicher die Daten trotzdem – dies ist ein Mechanismus, um zu verhindern, dass der Brückenspeicher nicht aktuelle Adressinformationen enthält) – die IP-Adresse von Knoten A, das Tor, das verwendet wird, um auf Knoten A zuzugreifen (in diesem Fall P₀), und die MAC-Adresse von Knoten A.
2: Weiterleiten der ARP-Anforderung an alle anderen Tore (in diesem Fall alle Tore von P₁ bis P_N_₁) und Aktualisieren des Quellen-MAC-Adressfelds mit demjenigen des Ausgangstors. Dies ist in 4B Nachricht 2 (nur für Tor P₁ gezeigt).

Diese ARP-Anforderung wird durch Knoten B empfangen (und auch durch jeden anderen Knoten außer denjenigen an dem LAN-Segment 42 – alle Knoten außer Knoten B ignorieren die Nachricht jedoch). Knoten B aktualisiert jedoch seinen ARP-Cachespeicher mit den Daten in der ARP-Anforderung (dass die IP-Adresse von Knoten A durch die MAC-Adresse für Tor P₁ erreichbar ist) und antwortet auf die Nachricht, wobei seine MAC-Adresse geliefert wird (Nachricht 3 in 4B). Wenn dieselbe diese Nachricht empfängt, ist die Netzschichtbrücke 41 in der Lage, die folgenden Aktionen vorzunehmen.

1: Extrahieren der folgenden Informationen aus der ARP-Antwort und Speichern derselben in dem Brückenspeicher (wobei der Brückenspeicher aktualisiert wird, wenn entsprechende Informationen bereits vorhanden sind) – die IP-Adresse von Knoten B, das Tor, das verwendet wird, um auf Knoten B zuzugreifen (in diesem Fall P₁), und die MAC-Adresse von Knoten B.
2: Nachschlagen der Bestimmungs-IP-Adresse in der ARP-Antwort und Herausfinden, dass der relevante Knoten A an Tor P₀ unter Verwendung der MAC-Adresse M_A erreicht werden kann.
3: Weiterleiten der ARP-Antwort an A, wobei die Bestimmungs-MAC-Adresse mit M_A und das Quellen-MAC-Adressfeld mit demjenigen des Ausgangstors (P₀) aktualisiert wird. Dies ist Nachricht 4 in 4B.

Knoten A empfängt die ARP-Antwort und aktualisiert seinen ARP-Cachespeicher mit der Information, dass der Knoten B unter Verwendung der MAC-Adresse P₀ erreicht werden kann. Der Zustand der ARP-Cachespeicher 47, 48 in den Knoten A und B und der ARP-Tabelle 49, die in dem Speicher 40 bei der Netzschichtbrücke 41 gespeichert ist, ist in 4C gezeigt.
Es ist nun möglich, dass Knoten A IP-Datagramme an Knoten B sendet. Dies ist in 4D veranschaulicht. Knoten A schlägt die IP-Adresse von Knoten B in seinem ARP-Cachespeicher 47 nach und findet die MAC-Adresse P₀. Derselbe leitet dann das IP-Datagramm durch P₀ an die Netzschichtbrücke 41 weiter. Die Netzschichtbrücke 41 schlägt dann die IP-Adresse von Knoten B in ihrer ARP-Tabelle 49 nach und findet Tor P₁ und MAC-Adresse M_B. Die Netzschichtbrücke 41 leitet dann das IP-Datagramm an Knoten B weiter. Auf ähnliche Weise ist es jetzt möglich, dass Knoten B IP-Datagramme an Knoten A sendet, da sowohl der ARP-Cachespeicher 48 von Knoten B als auch die ARP-Tabelle 49 der Netzschichtbrücke 41 äquivalente Informationen für Knoten A aufweisen.
Es ist klar, dass Varianten dieses Prozesses möglich sind. Zum Beispiel kann die Netzschichtbrücke 41 angepasst werden, um direkt von jedem IP-Quellenpaket zu lernen (indem dieselbe z. B. wahllos dem gesamten Verkehr zuhört), obwohl nicht klar ist, dass der Vorteil einer verbesserten Lerngeschwindigkeit groß genug ist, um die Belastung zu rechtfertigen, die dies für die Brücke darstellen würde. Die Netzschichtbrücke 41 ermöglicht somit eine Kommunikation zwischen LAN-Segmenten eines ähnlichen Typs ohne Konfiguration. Dies ist jedoch einfacher mit herkömmlichen Datenverbindungsschichtebenenbrücken erreichbar.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch erkannt, dass eine modifizierte Form dieses Schemas verwendet werden kann, um LAN-Segmente unterschiedlicher Typen zu verbinden – ein Problem, bei dem im Allgemeinen davon ausgegangen wird, dass es einen Router zur Lösung erfordert. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das eine Netzschichtbrücke 51 verwendet (die einen Speicher 50 zum Speichern von IP-Adressen für Knoten mit entsprechenden Toridentifizierern und MAC-Adressen oder anderen Datenverbindungsschichtadressen aufweist), die angepasst ist, um eine Verbindung zwischen einem Knoten an einem 802.3-LAN 52 und einem Knoten an einem 1394-LAN 53 herzustellen.
Die Datenverbindungsschicht bei einem 1394-LAN unterscheidet sich ziemlich von der Datenverbindungsschicht bei einem 802.3-LAN. 802.3-LANs weisen global eindeutige 48-Bit-MAC-Adressen auf. 1394-LANs weisen ebenfalls eine global eindeutige ID – die 64-Bit-UID – auf, diese ist jedoch in der Praxis weniger nützlich, da dieselbe gemäß aktuellen Vorschlägen nicht in einem IP-Paket vorhanden ist. Bei der Datenverbindungsschicht eines 1394-Netzes werden asynchrone Transaktionen zu einer 16-Bit-KnotenID geleitet. Diese 16-Bit-KnotenID kann sich nach einer 1394-Busrücksetzung verändern, die z. B. durch ein Hinzufügen oder Entfernen einer Vorrichtung verursacht wird. Außerdem können eine Paketfragmentierung und -wiederzusammensetzung an der Datenverbindungsschicht erforderlich sein, da die maximale Paketgröße 512 Bytes bei 1394 bei der Standardgeschwindigkeit von 100 Mbps ist, im Gegensatz zu 1.500 bei einem 802.3-LAN (obwohl 1394-LANs, die bei größeren Geschwindigkeiten als dem Minimum von 100 Mbps wirksam sind, größere maximale Paketgrößen aufweisen, und bei 400 Mbps oder mehr keine Fragmentierung erforderlich wäre).
Die grundlegende Schwierigkeit, die durch die unterschiedliche Beschaffenheit der Datenverbindungsschichtadressierung bei 1394 verursacht wird, kann durch ein Einführen einer neuen Form von ARP-Tabelle 59 bei der Netzschichtbrücke 51 gelöst werden. Diese ARP-Tabelle 59, die in 5A gezeigt ist, ermöglicht, dass notwendige Felder eines 1394-LAN-ARP-Pakets eingetragen werden. Die relevanten Felder sind: UID, KnotenID, FIFO, max_rec und Geschw. Diese Felder und ihre Anwendung sind in dem IETF-Netzarbeitskommissionsinternetentwurf 11 erörtert (wo dieselben jeweils bezeichnet werden als: sender_unique_ID oder target_unique_ID; sender_node_ID oder target_node_ID; sender_unicast_FIFO_hi und sender_unicast_FIFO_lo oder target_unicast_FIFO_hi und target_unicast_FIFO_lo; sender_ max_rec oder target_max_rec; und sspd oder tspd; wobei für jedes oben genannte Paar die Wahl davon abhängt, ob der relevante Parameter sich in einem Feld befindet, das den Sender oder das Ziel (target) der Nachricht identifiziert). UID ist die eindeutige Knoten-ID, eine 64-Bit-Zahl, die einen Knoten eindeutig unter allen 1394-Knoten identifiziert, die weltweit hergestellt werden – wie es im Folgenden erörtert ist, ist UID im Fall einer Busrücksetzung von Wert. KnotenID ist eine 16-Bit-Zahl, die einen 1394-Knoten innerhalb einer Gruppe von mehreren verbundenen Bussen eindeutig identifiziert. FIFO-Felder spezifizieren einen 48-Bit-Versatz eines FIFO-Puffers, der für den Empfang von IP-Datagrammen verfügbar ist: die KnotenID und FIFO zusammen bilden die 64-Bit-Adresse, in die die 1394-Transaktionen, die ein IP-Datagramm tragen, geschrieben werden sollten. max_rec spezifiziert die Fragmentgröße, und Geschw. spezifiziert die Übertragungsgeschwindigkeit, und beide sind für die Paketfragmentierung wichtig.
In dem Fall von einfachen Übertragungen zwischen Knoten A in dem 802.3-LAN 52 und Knoten B in dem 1394-LAN 53 ist die Position in 5B gezeigt, wobei von dem Punkt ausgegangen wird, an dem keiner der Knoten von dem anderen Knoten etwas weiß, außer A, das die IP-Adresse von B hat, und wobei die Netzschichtbrücke 51 von keinem der Knoten etwas weiß. Knoten A sendet eine rundgesendete (802.3-) ARP-Anforderung auf die normale Weise für IP aus, wobei die Datenverbindungsschichtadresse für Knoten B angefordert wird (Nachricht 1 in 5B). Da der Knoten B sich nicht an dem LAN-Segment 52 befindet, gibt es keine Antwort auf diese Nachricht von den anderen Knoten an diesem LAN-Segment. Die Netzschichtbrücke 51 ist jedoch wie zuvor angepasst, um alle rundgesendeten ARP-Anforderungspakete zu empfangen und in dem Brückenspeicher 50 die IP-Adresse von Knoten A, das Tor, das verwendet wird, um auf Knoten A zuzugreifen (in diesem Fall P₀) und die MAC-Adresse von Knoten A zu speichern. Die Netzschichtbrücke 51 muss entweder mit dem Wissen vorkonfiguriert sein, dass das LAN-Segment 52 (oder vielmehr das LAN-Segment, auf das durch Tor P₀ zugegriffen wird) ein 802.3-Segment ist, oder die Netzschichtbrücke muss sonst eine Einrichtung enthalten, um diese Informationen aus Paketen abzuleiten, die durch P₀ empfangen werden, oder muss ansonsten die Informationen von einer anderen verfügbaren Ressource erhalten. Dies ist als ein automatischer Teil der Hochfahrsequenz für die Netzschichtbrücke erreichbar – Toren werden während des Hochfahrens Tornummern zugewiesen. Die Netzschichtbrücke 51 leitet auch die ARP-Anforderung an alle anderen Tore weiter (in diesem Fall alle Tore von P₁ bis P_N-1). Dies erfordert eine Kenntnis des LAN-Segmenttyps, auf den durch jedes Tor zugegriffen werden kann (wie zuvor erhältlich durch Vorkonfiguration, Selbsterfassung oder Kenntnis von geeigneten Ressourcen in dem System). Die Netzschichtbrücke 51 weiß, dass das Segment, das durch Tor P₁ erreicht wird, ein 1394-Segment (LAN-Segment 53) ist, und deshalb kann dieselbe die 802.3-ARP-Anforderung zu einer 1394-ARP-Anforderung übersetzen, wobei die Felder so sind, wie es im Vorhergehenden angezeigt ist – dies ist in 5B als Nachricht 2 gezeigt.
Wie bei dem vorhergehenden Beispiel wird diese ARP-Anforderung durch Knoten B und auch durch jeden anderen Knoten außer denjenigen an dem LAN-Segment 52 empfangen. Alle Knoten außer Knoten B ignorieren die Nachricht. Knoten B aktualisiert jedoch seinen ARP-Cachespeicher mit den Daten in der Nachricht bezüglich Knoten A und antwortet auf die Nachricht, wobei eine 1394-ARP-Antwort geliefert wird (Nachricht 3 in 5B). Wenn dieselbe diese Nachricht empfängt, ist die Netzschichtbrücke 51 in der Lage, die folgenden Aktionen vorzunehmen.

1: Extrahieren der folgenden Informationen aus der Ankunft der ARP-Antwort und Speichern derselben in dem Brückenspeicher – die IP-Adresse von Knoten B, das Tor, das verwendet wird, um auf Knoten B zuzugreifen (in diesem Fall P₁), und alle weiteren Informationen, die für den ARP-Cachespeicher 59 benötigt werden.
2: Nachschlagen der Bestimmungs-IP-Adresse in der ARP-Antwort und Herausfinden, dass der relevante Knoten A an Tor P₀ unter Verwendung der 802.3-MAC-Adresse M_A erreicht werden kann.
3: Übersetzen der 1394-ARP-Antwort in eine 802.3-ARP-Antwort zur Weiterübertragung an Knoten A, wobei die Bestimmungs-MAC-Adresse mit M_A und das Quellen-MAC-Adressfeld mit demjenigen des Ausgangstors (P₀) aktualisiert wird. Dies ist in 5B Nachricht 4.

Die 802.3-ARP-Antwort wird dann durch Knoten A empfangen, der seinen ARP-Cachespeicher dementsprechend aktualisiert.
IP-Datagramme können jetzt von Knoten A zu Knoten B gesendet werden. Dies ist in 5C gezeigt. Ein Datagramm wird von Knoten A zu Knoten B gesendet und wird somit an der Netzschichtbrücke 51 empfangen. Die Netzschichtbrücke 51 weist einen kompletten ARP-Tabelleneintrag für Knoten B auf und weiß, dass auf Knoten B durch Tor P₀ zugegriffen werden kann, und dass seine Datenverbindungsschichtadresse zeigt, dass derselbe in einem 1394-LAN liegt. Die Netzschichtbrücke 51 ersetzt deshalb den 802.3-LAN-Kopfblock durch einen 1394-LAN-Kopfblock, wobei bei Bedarf eine 1394-Verbindungsfragmentierung des IP-Pakets durchgeführt wird – es ist möglich, aus der Paketgröße und dem max_rec-Feld in dem ARP-Cachespeicher von dem Knoten B zusammen mit der Geschwindigkeit, die für Knoten B erreichbar ist, zu bestimmen, ob eine Fragmentierung nötig ist.
Falls eine Netzschichtbrücke mit einem 1394-LAN-Segment verbunden ist, ist es in hohem Maße erwünscht, dass ein Mechanismus vorliegt, um die ARP-Tabelle in der Brücke neu aufzubauen, wenn eine Busrücksetzung erfolgt. Eine Busrücksetzung kann eine beliebige der KnotenIDs an dem Segment und somit die entsprechenden ARP-Tabelleneinträge betreffen. Ein erneutes Aufbauen der ARP-Tabelle kann unter Verwendung einer Leseanforderung erfolgen, die durch das 1394-Protokoll unterstützt wird – der einfachste Lösungsansatz besteht darin, den UID-Wert für jeden Knoten an dem Bus der Reihe nach anzufordern (es gibt maximal 63 andere Knoten an einem 1394-Bus, so dass dies kein übermäßig langer Prozess ist) und zu versuchen, dieselben mit den bestehenden ARP-Tabelleneinträgen zusammenzubringen – eine Optimierung besteht einfach darin, diesen Prozess anzuhalten, falls alle UIDs bei den relevanten ARP-Tabelleneinträgen gefunden worden sind. Falls eine bestimmte UID nicht mehr gefunden werden kann, ist es vorteilhaft, Einträge, die sich auf diese UID beziehen, als „schlafend" zu markieren, so dass IP-Pakete nicht an den betroffenen Knoten weitergeleitet werden können, so dass aber der relevante Eintrag für die Brücke zur einfachen Wiederher stellung noch verfügbar ist. Ein Vorteil des Markierens derartiger Einträge als schlafend besteht darin, dass die Tabelle kein derartig umfassendes Neuaufbauen im Fall einer vorübergehenden Veränderungen benötigt (wie z. B. ein Trennen einer Netzschichtbrücke und ein erneutes Wiederverbinden derselben) – es ist üblich, dass Busrücksetzungen auf diese Weise in Paaren erfolgen. Ein alternativer Mechanismus besteht darin, die UID jedes Knotens mit einem Tabelleneintrag an diesem LAN-Segment zu verwenden, um eine Tabelle zu erzeugen, die eine KnotenID vor der Busrücksetzung auf eine KnotenID nach der Busrücksetzung abbildet. Es wäre auch möglich, Techniken zu verwenden, die sich nicht auf eine Kenntnis der UID-Adresse stützten – z. B. ein Löschen aller Einträge für das relevante Tor aus der ARP-Tabelle und ein Aussenden von ARP-Anforderungen, wo dies erforderlich ist – aber eine Verwendung der UID ist in den meisten Fällen effizienter (ein Löschen kann z. B. bewirken, dass Pakete fallengelassen werden, während die Brücke ARP-Anforderungen für Einträge aussendet, die vorhanden sein sollten, jedoch gelöscht wurden, nur um wiederhergestellt zu werden, wenn eine ARP-Antwort auftaucht).
Ein weiteres Merkmal, das in der Praxis in hohem Maße erwünscht ist, besteht darin, einen Mechanismus zum Entfernen von Einträgen aus der ARP-Tabelle einer Netzschichtbrücke einzugliedern. Falls kein derartiger Mechanismus vorhanden ist, ist es wahrscheinlich, dass die Tabelle im Laufe der Zeit bis zu dem Punkt eines Überlaufens zunimmt und eine zunehmende Anzahl von inaktiven Einträgen enthält. Ein geeigneter Mechanismus besteht darin, Tabelleneinträge zu entfernen, die zwischen regelmäßigen Aktivitätsprüfungen inaktiv waren.
Falls jedoch Einträge durch eine Inaktivität für eine definierte Periode herausgealtert werden, besteht eine Möglichkeit, dass Knoten ihre ARP-Cachespeicher langsamer altern lassen als die Netzschichtbrücke ihre ARP-Tabelle altern lässt – in diesem Fall ist es möglich, dass die Netzschichtbrücke IP-Datagramme für Ziel-IP-Adressen empfängt, für die die Netzschichtbrücke keinen ARP-Tabelleneintrag aufweist. Dies könnte dadurch gelöst werden, dass ARP-Tabelleneinträge sehr langsam herausgealtert werden, dies hat jedoch Nachteile: Es wird angenommen, dass alle angebrachten LAN-Segmente eine kürzere Alterungszeit aufweisen; es ergibt sich ein unnötig großer Cachespeicher; und die Netzschichtbrücke wäre besonders anfällig, falls ein Ereignis (z. B. Leistungs-An-/Abschalten der Netzschichtbrücke) zu einem Verlust des gesamten Cachespeichers führen würde. Es hat sich herausgestellt, dass die verbesserte Lösung darin besteht, einen Mechanismus an der Netzschichtbrücke bereitzustellen, um eine ARP-Anforderung auszugeben, wenn ein IP-Paket an eine unbekannte Adresse empfangen wird. Diese ARP-Anforderung für die unbekannte Quellenadresse kann die IP-Quellenadresse in dem Wartedatagramm verwenden und wird an alle Tore außer dem Quellentor gesendet. Wenn die ARP-Antwort ankommt, kann die Netzschichtbrücke den Tabelleneintrag wie zuvor erzeugen und fortfahren. Um Implementierungsschwierigkeiten zu vermeiden, wird diese ARP-Antwort an die Quellenadresse weitergeleitet (obwohl diese nie angefordert wurde) – dies führt jedoch lediglich zu einem Aktualisieren des ARP-Cachespeichers an dem Quellenknoten, was nicht nachteilhaft ist. Das IP-Datagramm könnte entweder in eine Warteschlange gestellt oder fallengelassen werden – Letzteres erfordert mehr Brückenressourcen (einen Pufferspeicher und einen Mechanismus zum Wiedergewinnen der ein oder mehr in eine Warteschlange gestellten Pakete und zum Senden derselben zu der Zieladresse, wenn die ARP-Tabelle aktualisiert worden ist), aber obwohl die meisten Protokolle hoher Ebene mit dem Fallenlassen eines IP-Pakets fertig würden, wäre dies im Allgemeinen nicht erwünscht.
In der Praxis ist es erwünscht, eine Netzschichtbrücke, wie dieselbe im Vorhergehenden erörtert ist, bei einem komplexeren Netz als einem einfachen Paar von Segmenten oder einer Sterntopologie zu verwenden, wie es in den oben genannten Beispielen angezeigt ist. Es wäre z. B. durchaus möglich, Knoten zu verbinden, die durch zwei Netzebenenbrücken getrennt sind. Dies ist in 6 gezeigt. Zwei Netzschichtbrücken 61 und 62 verbinden 1394-LAN-Segmente 63 und 64 durch ein 802.3-LAN-Segment 65. Eine Kommunikation zwischen einem Knoten A (mit 66 bezeichnet) an dem LAN-Segment 63 und einem Knoten B (mit 67 bezeichnet) an dem LAN-Segment 64 wird folgendermaßen hergestellt, wobei davon ausgegangen wird, dass Knoten A die IP-Adresse von Knoten B kennt.

1. Knoten A sendet eine 1394-ARP-Anforderung für die Datenverbindungsschichtadresse von Knoten B.
2. Die 1394-ARP-Anforderung wird durch die Netzschichtbrücke 61 empfangen. Es liegt kein Eintrag für Knoten B in der ARP-Tabelle der Netzschichtbrücke 61 vor, so dass die Anforderung an alle anderen Tore, die mit der Netzschichtbrücke 61 verbunden sind, weitergeleitet wird. Zur Übertragung weiter zu dem LAN-Segment 65 wird die 1394-ARP-Anforderung zu einer 802.3-ARP-Anforderung übersetzt (wie es im Vorhergehenden erörtert ist), mit Quellendatenverbindungsschichtdaten, die der Netzschichtbrücke 61 zugeordnet sind. Die Netzschichtbrücke 61 aktualisiert ihre ARP-Tabelle bezüglich Knoten A.
3. Die 802.3-ARP-Anforderung wird durch die Netzschichtbrücke 62 nach einer Übertragung über das LAN-Segment 65 empfangen. Erneut liegt kein Eintrag für Knoten B in der ARP-Tabelle der Netzschichtbrücke 62 vor, so dass die Anforderung an alle anderen Tore, die mit der Netzschichtbrücke 62 verbunden sind, weitergeleitet wird. Zur Übertragung weiter zu dem LAN-Segment 64 wird die 802.3-ARP-Anforderung zu einer 1394-ARP-Anforderung übersetzt, mit Quellendatenverbindungsschichtdaten, die der Netzschichtbrücke 62 zugeordnet sind. Die Netzschichtbrücke 62 aktualisiert ihre ARP- Tabelle bezüglich Knoten A – die Datenverbindungsschichtdaten in der Tabelle sind nicht diejenigen von Knoten A, sondern vielmehr diejenigen, die für die Netzschichtbrücke 61 gelten.
4. Die 1394-ARP-Anforderung wird durch Knoten B empfangen. Knoten B aktualisiert seinen ARP-Cachespeicher bezüglich Knoten A – die Datenverbindungsschichtdaten in dem Cachespeicher sind natürlich nicht diejenigen des Knotens A selbst, sondern diejenigen, die für die Netzschichtbrücke 62 geeignet sind. Knoten B liefert dann eine 1394-ARP-Antwort.
5. Die 1394-ARP-Antwort wird durch die Netzschichtbrücke 62 empfangen, die ihre ARP-Tabelle bezüglich Knoten B aktualisiert. Die 1394-ARP-Antwort wird zu einer 802.3-ARP-Antwort übersetzt, mit Quellendatenverbindungsschichtdaten, die der Netzschichtbrücke 62 zugeordnet sind, und an die Netzschichtbrücke 61 gesendet (gemäß den Daten in der ARP-Tabelle der Netzschichtbrücke 62).
6. Die 802.3-ARP-Antwort wird durch die Netzschichtbrücke 61 empfangen, die ihre ARP-Tabelle bezüglich Knoten B aktualisiert – erneut sind die Datenverbindungsschichtdaten in der Tabelle nicht diejenigen des Knotens B selbst, sondern diejenigen, die für die Netzschichtbrücke 62 gelten. Die 802.3-ARP-Antwort wird zu einer 1394-ARP-Antwort übersetzt, mit den Datenverbindungsschichtdaten der Netzschichtbrücke 61, und an Knoten A an dem LAN-Segment 63 gesendet.
7. Knoten A empfängt die 1394-ARP-Antwort und aktualisiert seinen ARP-Cachespeicher mit der Information, dass Knoten B durch die Datenverbindungsschichtadresse der Netzschichtbrücke 61 erreicht werden kann.

Es ist dann möglich, dass Knoten A IP-Pakete durch die Netzschichtbrücke 61 und 62 im Wesentlichen so, wie es in vorangegangenen Beispielen beschrieben ist, an Knoten B sendet.
Es ist natürlich auch möglich, mit entfernten IP-Adressen durch einen Router oder eine ähnliche Netzkomponente zu kommunizieren. Der anzuwendende Lösungsansatz hängt von der Beschaffenheit des Routers ab. Falls der Router ARP voll unterstützt, ist es möglich, die Netzschichtbrücke als einen Proxy für den Router („Proxy-ARP") zu verwenden. Dies wird unter Bezugnahme auf 6 erörtert, die einen Router 68 an dem 802.3-LAN-Segment 65 zeigt. Falls Knoten A mit einer IP-Adresse kommunizieren möchte, auf die durch den Router zugegriffen werden kann, wäre eine Anfangskommunikation folgendermaßen.

1. Knoten A sendet eine 1394-ARP-Anforderung für die Datenverbindungsschichtadresse des entfernten Knotens.
2. Die 1394-ARP-Anforderung wird durch die Netzschichtbrücke 61 empfangen. Es liegt kein Eintrag für den entfernten Knoten in der ARP-Tabelle der Netzschichtbrücke 61 vor, so dass die Anforderung an alle anderen Tore, die mit der Netzschichtbrücke 61 verbunden sind, weitergeleitet wird. Zur Übertragung weiter zu dem LAN-Segment 65 wird die 1394-ARP-Anforderung zu einer 802.3-ARP-Anforderung übersetzt (wie es im Vorhergehenden erörtert ist), mit Quellendatenverbindungsschichtdaten, die der Netzschichtbrücke 61 zugeordnet sind. Bei Bedarf aktualisiert die Netzschichtbrücke 61 ihre ARP-Tabelle bezüglich Knoten A.
3. Die 802.3-ARP-Anforderung wird durch den Router 68 nach einer Übertragung über das LAN-Segment 65 empfangen. Durch eine Vorkonfiguration erkennt der Router, dass die Ziel-IP-Adresse der ARP-Anforderung in einem anderen Netz ist, und dass derselbe zuständig dafür ist, IP-Datagramme zu diesem anderen Netz weiterzuleiten. Der Router 68 aktualisiert seinen ARP-Cachespeicher (den derselbe als ein Knoten an dem LAN-Segment 65 aufweist) mit den Netzschichtdaten von Knoten A und den Datenverbindungsschichtdaten der Netzschichtbrücke 61 und sendet eine ARP-Antwort auf die ARP-Anforderung.
4. Die ARP-Antwort wird durch die Netzschichtbrücke 61 empfangen und zurück zu Knoten A weitergeleitet. Die ARP-Tabelle der Netzschichtbrücke und der ARP-Cachespeicher von Knoten A werden dementsprechend aktualisiert.

Knoten A kann dann IP-Pakete zur Übertragung an den entfernten Knoten senden – diese werden durch die Netzschichtbrücke 61 zu dem Router 68 geleitet, zur Weiterübertragung auf die normale Weise für einen Router.
Es gibt aber auch Router, die kein Proxy-ARP unterstützen. Wenn derartige Router verwendet werden, werden Knoten, die mit denselben verbunden sind, mit der IP-Adresse des Routers konfiguriert. Der Prozess der Abschnitte 1 und 2 im Vorhergehenden kann deshalb nicht funktionieren. Es ist deshalb notwendig, dass die Netzschichtbrücke mit einer Voreinstellungsroute zu dem Router auf im Wesentlichen die gleiche Weise konfiguriert wird, wie es für einen beliebigen IP-Knoten erforderlich ist, der einen derartigen Router verwendet. Insbesondere müssen in diesem Fall sowohl der Knoten als auch die Netzschichtbrücke mit einer Kenntnis der Netzkomponente des lokalen LAN-Segments und der IP-Adresse eines Routers, der an dem lokalen LAN-Segment angebracht ist (eine Voreinstellungsroute), konfiguriert werden. Der Knoten prüft die Bestimmungs-IP-Adresse für jedes Ausgangspaket bezüglich der Netzkomponente des lokalen LAN-Segments, um zu bestimmen, ob der Bestimmungsort lokal (mit dem lokalen LAN-Segment verbunden) oder entfernt (nur durch einen Router erreichbar) ist. Falls der Bestim mungsort lokal ist, verwendet der Knoten ARP, um die MAC-Ebenenadresse des Bestimmungsorts zu bestimmen, und leitet das Paket dorthin. Falls der Bestimmungsort entfernt ist, verwendet der Knoten ARP, um die MAC-Ebenenadresse des Routers zu bestimmen, und leitet das Paket dorthin. Falls eine Netzschichtbrücke zwischen dem Knoten und dem Router vorliegt, wird der ARP-Austausch zwischen dem Knoten und dem Router durch die Netzschichtbrücke so modifiziert, dass die MAC-Ebenenadresse, die zu dem Knoten zurückgesendet wird, diejenige der Netzschichtbrücke ist. Der Knoten leitet somit das IP-Paket für den entfernten Bestimmungsort zu der Netzschichtbrücke. Die Netzschichtbrücke prüft nun die Bestimmungs-IP-Adresse des Pakets bezüglich der Netzkomponente des lokalen LAN-Segments und findet heraus, dass der Bestimmungsort entfernt ist. Die Netzschichtbrücke verwendet ARP, um die MAC-Ebenenadresse des Routers zu bestimmen, und leitet das IP-Paket dorthin. Es ist klar, dass dieses Schema verallgemeinert, dass der Knoten und der Router durch mehrere Netzschichtbrücken getrennt sind.
Eine potentielle Quelle für Schwierigkeiten bei Netzschichtbrücken ist die Erzeugung einer Schleife, um die sich unnötiger Verkehr, wie z. B. ARP-Anforderungen, die weg von dem tatsächlichen Ort des Ziels geleitet wurden, endlos ausbreiten kann. Bei bestimmten Protokollen kann eine derartige Zirkulation erhebliche Schwierigkeiten hervorrufen, falls ein Knoten ein Paket mit seiner eigenen Netzschichtadresse und einer anderen Datenverbindungsschichtadresse sieht. Die Möglichkeit von mehreren Wegen zu jedem Host erzeugt ebenfalls Schwierigkeiten, insbesondere eine Paketneuordnung. Dieses Problem ergibt sich auf anderen Vernetzungsebenen, insbesondere bei transparenten Brücken auf der Datenverbindungsebene. Ein Mechanismus zum Lösen dieses Problems auf der Datenverbindungsebene ist für 802.3-LANs bekannt – dies ist der Spanning-Tree-Algorithmus, der z. B. in „Interconnections" von Radia Perlman, 1992, Addison-Wesley Publishing Company, Reading, Massachusetts, auf den Seiten 54-73 erörtert ist und bezüglich 802.3-LANs durch das IEEE-802.1-Komitee definiert ist. Der Spanning-Tree-Algorithmus ermöglicht, dass transparente Brücken dynamisch einen schleifenfreien Teilsatz der Netztopologie (einen Baum) entdecken, der trotzdem eine Verbindung zwischen zwei beliebigen Knoten ermöglicht, falls dies physisch möglich ist (der Baum überspannt).
Der 802.1-Spanning-Tree-Algorithmus kann auf der Netzschichtebene ohne erhebliche Modifizierung ausgeführt werden, um einen Spanning-Tree auf der Netzschichtebene zu definieren, wodurch das Problem von Schleifen vermieden wird. Ein erwünschter Lösungsansatz besteht darin, den Spanning-Tree-Algorithmus zuerst auf der Datenverbindungsschichtebene auszuführen und dann getrennt auf der Netzschichtebene, wobei die Netzschichtbrücken die Spanning-Tree-Pakete ignorieren, die ausgebreitet werden, um die Spanning-Trees auf der Datenverbindungsschichtebene herzustellen – jedes überbrückte 802.3-LAN ergibt somit einen getrennten Spanning-Tree. Wenn der Prozess des Herstellens von 802.1-Spanning-Trees abgeschlossen ist, können die Netzebenenbrücken ihren Spanning-Tree-Algorithmus starten und einen Netzschichtebenen-Spanning-Tree herstellen. Dieser Algorithmus muss regelmäßig ausgeführt werden, um zu verhindern, dass Schleifen nach Netztopologieveränderungen erscheinen – ein geeigneter Lösungsansatz besteht darin, den Datenverbindungsebenen-Spanning-Tree-Algorithmus regelmäßig auszuführen und den Netzebenen-Spanning-Tree-Algorithmus auszuführen, wenn irgendwelche Veränderungen festgestellt werden.
Wie es für einen Fachmann ersichtlich ist, können viele Modifizierungen und Verbesserungen bei den Schemata, die im Vorhergehenden als Beispiele beschrieben sind, vorgenommen werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Eine Verbesserung, die verwendet werden kann, besteht darin, jede Netzschichtbrücke mit ihrer eigenen IP-Adresse auszustatten. Diese IP-Adresse ist nicht wesentlich für die Brücke, um ihre Überbrückungsfunktion durchzuführen, wie es hier beschrieben ist – die Bereitstellung einer IP-Adresse ermöglicht jedoch die Möglichkeit einer Fernsteuerung und Konfiguration der Netzschichtbrücke von anderswo in dem Netz (dies ist von bekannter Nützlichkeit für 802.1d-Brücken).
Netzschichtbrücken, wie dieselben hier beschrieben sind, ermöglichen die Verbindung von LAN-Segmenten auf eine Weise, die für Knoten in dem LAN transparent ist, selbst wenn LAN-Segmente unterschiedliche Datenverbindungsschichttypen aufweisen. Dies ermöglicht die Erzeugung von vielseitigen Datennetzen (wie z. B. ein LAN-Hauptnetz von 802.3 mit „Zweigen" von 1394 z. B. für einzelne Büros oder Arbeitsbereiche – das Gegenteil eines 1394-Hauptnetzes mit 802.3-Zweigen kann auch nützlich sein – z. B. zum Betreiben von Peripheriegeräten von einem Personalcomputer), die ein Hinzufügen und Entfernen von Knoten ohne die Notwendigkeit irgendeiner manuellen Konfiguration oder sogar einer erheblichen automatischen Neukonfiguration ermöglichen. Diese Vielseitigkeit kann erreicht werden, weil die Lernfähigkeit der Netzschichtbrücke ermöglicht, dass Verkehr ohne Neukonfiguration fließt.

Claims

Eine Netzschichtbrücke (51) zur Verbindung zwischen Netzsegmenten (52, 53) mit unterschiedlicher Datenverbindungsschichtadressierung in einem Netz, das mehrere Netzsegmente aufweist, die folgende Merkmale aufweist eine Mehrzahl von Toren (55, 56), jedes zur Verbindung mit einem unterschiedlichen Netzsegment (52, 53), wobei ein erstes Tor (55) zur Verbindung mit einem ersten Netzsegment (52) dient und ein zweites Tor (56) zur Verbindung mit einem zweiten Netzsegment (53) dient; einen Speicher (50) zum Speichern von Netzschichtadressen für Knoten (54) zusammen mit entsprechenden Toridentfizierern und Datenverbindungsschichtadressen; eine Einrichtung zum Entdecken eines entsprechenden Toridentifizierers und einer entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse, für die dieselben noch nicht bekannt sind; und eine Einrichtung zum Weiterleiten einer Nachricht von einem ersten Knoten, der durch das erste Netzsegment (52) mit dem ersten Tor (55) verbunden ist, an einen zweiten Knoten, der durch das zweite Netzsegment (53) mit dem zweiten Tor (56) verbunden ist, wenn der entsprechende Toridentifizierer und die entsprechende Datenverbindungsebenenadresse für sowohl den ersten als auch den zweiten Knoten in dem Speicher gespeichert sind, wobei die Nachricht mit der Netzschichtadresse des zweiten Knotens adressiert ist, und die Netzschichtbrücke (51) die Nachricht durch das entspre chende Tor an die entsprechende Datenverbindungsebenenadresse für den zweiten Knoten leitet; dadurch gekennzeichnet, dass die Netzschichtbrücke angepasst ist, um einen entsprechenden Toridentifizierer und eine entsprechende Datenverbindungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse zu entdecken, für die dieselben noch nicht bekannt sind, und um eine Nachricht von dem ersten Knoten an den zweiten Knoten weiterzuleiten, wenn einer oder beide des ersten Knotens und des zweiten Knotens nicht direkt mit einem Netzsegment verbunden ist, das direkt mit einem Tor der Netzschichtbrücke (61, 62) verbunden ist, jedoch mit einem derartigen Netzsegment durch eine oder mehr Netzverbindungskomponenten (68) verbunden ist.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 1, bei der für einen beliebigen des ersten Knotens und des zweiten Knotens, der nicht direkt mit einem Netzsegment verbunden ist, das direkt mit einem Tor der Netzschichtbrücke verbunden ist, der Speicher angepasst ist, um eine entsprechende Datenverbindungsschichtadresse für den beliebigen des ersten Knotens und des zweiten Knotens zu speichern, wobei es sich um die Datenverbindungsschichtadresse für eine der ein oder mehr Netzverbindungskomponenten (68) handelt, die ein Knoten an einem derartigen Netzsegment ist.
Eine Netzschichtbrücke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Netzschichtbrücke angepasst ist, um das Internetprotokoll als Netzschichtprotokoll zu unterstützen.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 3, bei der die Einrichtung zum Entdecken eines entsprechenden Toridentifizierers und einer entsprechenden Datenverbin dungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse, für die dieselben noch nicht bekannt sind, eine Einrichtung zum Weiterleiten oder Erzeugen von Adressauflösungsprotokollnachrichten ist.
Eine Netzschichtbrücke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die derart angepasst ist, dass entweder das erste oder das zweite Netzsegment eine Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung aufweist.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 5, bei der die Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung gemäß IEEE 1394-1995 ist.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 6, bei der der Speicher (50) angepasst ist, um Datenverbindungsschichtadressen für die Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung zu speichern, die KnotenID und FIFO umfassen.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 6 oder 7, bei der der Speicher angepasst ist, um Datenverbindungsschichtadressen für die Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung zu speichern, was UID umfasst.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 8, wobei die Netzschichtbrücke (51) nach einer Busrücksetzung an dem Netzsegment (53) mit einer dynamischen Datenverbindungsschichtadressierung angepasst ist, um die UID von Knoten an dem Netzsegment zu lesen, um die Netzschichtadresse erneut der entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für jeden derartigen Knoten zuzuordnen, der in der Lage ist, Internetprotokoll an dem Netzsegment zu unterstützen, und der der Netzschichtbrücke (51) bekannt ist.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 3, die eine Einrichtung aufweist, um zu bestimmen, ob ein IP-Paket zu groß ist, um über die Brücke weiter zu einem Empfangsnetzsegment übertragen zu werden, und um das IP-Paket in eine Mehrzahl von IP-Paketfragmenten ausreichend kleiner Größe zur Übertragung weiter an das Empfangsnetzsegment zu fragmentieren.
Eine Netzschichtbrücke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Speicher eine Zeitgebungseinrichtung aufweist, um eine Zeitgebungsperiode ab dem Zeitpunkt zu bestimmen, als eine Netzschichtadresse und eine entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und ein entsprechender Toridentifizierer zum letzten Mal verwendet wurde, wobei, wenn die Zeitgebungsperiode für eine Netzschichtadresse überschritten wird, die Netzschichtadresse und die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und der entsprechende Toridentifizierer aus dem Speicher entfernt werden.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 11 in Rückbezug auf Anspruch 3, die derart angepasst ist, dass, falls ein IP-Datagramm mit einer Ziel-IP-Adresse, für die der Speicher keine entsprechende Datenverbindungsschichtadresse oder keinen entsprechenden Toridentifizierer aufweist, empfangen wird, eine Warteschlange in dem Speicher bereitgestellt wird, um das IP-Datagramm cachezuspeichern, während die Einrichtung zum Entdecken des entsprechenden Toridentifizierers und der entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für eine Netzschichtadresse die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und den entsprechenden Toridentifizierer für die Ziel-IP-Adresse entdeckt, woraufhin das IP-Datagramm weitergeleitet werden kann.
Eine Netzschichtbrücke gemäß Anspruch 12, bei der die Einrichtung zum Entdecken des entsprechenden Toridentifizierers und der entsprechenden Datenverbindungs schichtadresse für eine Netzschichtadresse angepasst ist, um eine ARP-Anforderung zu senden, um die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und den entsprechenden Toridentifizierer für die Ziel-IP-Adresse zu entdecken.
Eine Netzschichtbrücke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Netzschichtbrücke eine Netzschichtadresse aufweist.
Eine Netzschichtbrücke gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Netzschichtbrücke keine Netzschichtadresse aufweist.
Ein Netz, das mehr als zwei Netzsegmente (63, 64, 65) aufweist, wobei die Netzsegmente miteinander durch eine oder mehr Netzverbindungskomponenten verbunden sind und eine oder mehr der Netzverbindungskomponenten eine Netzschichtbrücke (61, 62) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.
Ein Netz gemäß Anspruch 16, wobei das Netz ein Hauptnetz (65) eines Datenverbindungsschichttyps und eine oder mehr Streben eines anderen Datenverbindungsschichttyps (63, 64) aufweist, wobei das Hauptnetz mit jeder der ein oder mehr Streben durch eine Netzschichtbrücke (61, 62) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 verbunden ist.
Ein Netz gemäß Anspruch 17, bei dem das Hauptnetz ein IEEE-802.3-LAN-Segment ist und die ein oder mehr Streben IEEE-1394-LAN-Segmente sind.
Ein Netz gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei eine Mehrzahl von Netzebenenbrücken gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 in dem Netz vorliegt und die Netzebenenbrücken angepasst sind, um zu kommunizieren, um einen Spanning-Tree-Algorithmus auszuführen, um zu verhindern, dass Schleifen in einem Teil des Netzes auftreten.
Ein Netz gemäß Anspruch 19, wobei die Netzebenenbrücken des Netzes angepasst sind, um den Spanning-Tree-Algorithmus unabhängig von irgendeinem Spanning-Tree-Algorithmus auszuführen, der durch andere Netzkomponenten auf der Datenverbindungsebene ausgeführt wird.
Ein Netz gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem eine oder mehr der ein oder mehr Netzverbindungskomponenten ein Router ist.
Ein Netz gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem eine oder mehr der ein oder mehr Netzverbindungskomponenten eine IEEE-802.1d-Brücke ist.
Ein Verfahren zum Überbrücken zwischen einem ersten und einem zweiten Netzsegment mit unterschiedlicher Datenverbindungsschichtadressierung in einem Netz, das mehrere Netzsegmente aufweist, das folgende Schritte aufweist: Verbinden des ersten Netzsegments (52) mit einem ersten Tor (55) einer Netzschichtbrücke (51) und des zweiten Netzsegments (53) mit einem zweiten Tor (56) der Netzschichtbrücke (51), wobei die Netzschichtbrücke (51) einen Speicher (50) zum Halten von Werten für Knoten einer Netzschichtadresse mit einer entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse und einem entsprechenden Toridentifizierer aufweist, wobei der Speicher (50) angepasst ist, um Datenverbindungsebenenadressen von mehr als einem Typ zu speichern; Senden einer Adressauflösungsnachricht durch einen ersten Knoten, der mit der Netzschichtbrücke (51) durch das erste Netzsegment (52) verbunden ist, um die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse für einen zweiten Knoten, der mit der Netzschichtbrücke (51) durch das zweite Netzsegment (53) verbunden ist, zu erhalten; Speichern der Netzschichtadresse mit der entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse und dem entsprechenden Toridentifizierer des ersten Knotens in dem Speicher (50); bei Bedarf Senden einer Adressauflösungsnachricht durch das zweite Tor (56), um die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse und den entsprechenden Toridentifizierer für den zweiten Knoten zu erhalten; wenn die Netzschichtadresse, die Datenverbindungsschichtadresse und der Toridentifizierer des ersten Knotens und des zweiten Knotens in dem Speicher gespeichert sind, Übertragen von Nachrichten zwischen dem ersten und dem zweiten Knoten durch ein Senden einer Nachricht von einem Knoten mit der Netzschichtadresse des anderen Knotens, und Leitung der Nachricht durch die Netzschichtbrücke zu dem anderen Knoten durch das geeignete Tor zu der geeigneten Datenverbindungsschichtadresse für den anderen Knoten, dadurch gekennzeichnet, dass: einer oder beide des ersten Knotens und des zweiten Knotens nicht direkt mit einem Netzsegment verbunden ist, das direkt mit einem Tor der Netzschichtbrücke verbunden ist, jedoch mit einem derartigen Netzsegment durch eine oder mehr Netzverbindungskomponenten (68) verbunden ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, bei dem für einen beliebigen des ersten Knotens und des zweiten Knotens, der nicht direkt mit einem Netzsegment verbunden ist, das direkt mit einem Tor der Netzschichtbrücke verbun den ist, die entsprechende Datenverbindungsschichtadresse für den beliebigen des ersten Knotens und des zweiten Knotens die Datenverbindungsschichtadresse für eine der ein oder mehr Netzverbindungskomponenten ist, die ein Knoten an einem derartigen Netzsegment ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, bei dem eine oder mehr der ein oder mehr Netzverbindungskomponenten ein Router ist.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25, bei dem eine oder mehr der ein oder mehr Netzverbindungskomponenten eine IEEE802.1d-Brücke ist.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26, bei dem ein Netzschichtprotokoll, das durch die Netzschichtbrücke unterstützt wird, das Internetprotokoll ist.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 27, bei dem entweder das erste oder das zweite Netzsegment eine Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung aufweist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 28, bei dem die Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung gemäß IEEE 1394-1995 ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, bei dem der Speicher (50) angepasst ist, um Datenverbindungsschichtadressen für die Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung zu speichern, die KnotenID und FIFO umfassen.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29 oder 30, bei dem der Speicher angepasst ist, um Datenverbindungsschichtadressen für die Datenverbindungsschicht mit dynamischer Adressierung zu speichern, was UID umfasst.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 31, bei dem die Netzschichtbrücke (51) nach einer Busrücksetzung an dem Netzsegment (53) mit einer dynamischen Datenverbindungsschichtadressierung angepasst ist, um die UID von Knoten an dem Netzsegment zu lesen, um die Netzschichtadresse erneut der entsprechenden Datenverbindungsschichtadresse für jeden derartigen Knoten zuzuordnen, der in der Lage ist, Internetprotokoll an dem Netzsegment zu unterstützen, und der der Netzschichtbrücke (51) bekannt ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 27, bei dem die Netzschichtbrücke angepasst ist, um zu bestimmen, ob ein IP-Paket zu groß ist, um über die Brücke weiter an ein Empfangsnetzsegment übertragen zu werden, und um das IP-Paket in eine Mehrzahl von Paketfragmenten ausreichend kleiner Größe zur Übertragung weiter an das Empfangsnetzsegment zu fragmentieren.