Способ рассылки широковещательных сообщений
Изобретение относится к области передачи данных. Технический результат заключается в сокращении сетевого трафика и обеспечении централизованного управления группами сетевых узловых станций независимо от топологии сети. Для реализации способа используется вычислительная сеть с терминалами и сетевыми узловыми станциями. В указанную сеть включают, по меньшей мере, одну серверную широковещательную станцию. Для осуществления прозрачного широковещания сетевым узловым станциям в качестве шага жесткой маршрутизации широковещательного сообщения выставляют сетевой адрес серверной широковещательной станции.
Изобретение относится к области информационных технологий, в частности к сетям переключения сигналов (передачи данных), отличающимся конфигурацией, например локальным сетям и глобальным сетям, а также к межпроцессорной коммуникации с использованием сети связи, в которых применяется IP протокол сетевого уровня из набора протоколов Internet.
В компьютерных сетях для рассылки идентичных сообщений различным пользователям применяются различные виды широковещательных сообщений. Поскольку в теле сообщения должен быть указан адрес получателя, в случае широковещательных сообщений указывается адрес некоторой группы. Принадлежность сетевой станции некоторой группе определяет, должна ли данная станция получить или проигнорировать сообщение, направленное данной группе.
Также все станции должны иметь возможность рассылки широковещательных сообщений всем членам своей группы без необходимости указания пользователем некоторого специального адреса (прозрачное широковещание).
Для группировки сетевых станций в IP-сетях применяются различные виды сегментирования. Одним из них является физическое сегментирование (см. например, US 2002114341, H 04 L 12/28, 2002.08.22). В качестве групп выступают сегменты сетевого уровня, разделенные оборудованием сетевого уровня (маршрутизаторами и брандмауэрами). Недостатком этого способа является отсутствие гибкости, поскольку для изменения группировки необходимо перестраивать сеть, что приводит к крупным затратам.
На основе этого способа строится другой, заключающийся в разделении сегментов сетевого уровня на виртуальные локальные сети (ВЛС, VLAN) с помощью коммутаторов канального уровня (например, US 2004202185, H 04 L 12/28, 2004.10.14). Данный способ требует применения дорогостоящих управляемых коммутаторов и ненамного более эффективен, чем предыдущий.
Еще один способ логической группировки сетевых станций заключается в разделении сетевых станций на виртуальные частные сети (например, RU 2003102489 G 06 F 15/00 2003-01-30). Данный метод в первую очередь предназначен для защиты данных от прослушивания станциями, не являющимися членами группы. При этом члены группы логически полностью изолированы от остальной части сети. Недостатками этого метода являются особенность топологии виртуальной частной сети - все каналы связи между членами одной группы должны проходить через сервер удаленного доступа. Во-вторых, на сетевых станциях должно быть установлено необходимое программное обеспечение. Настройка этого программного обеспечения должна производиться непосредственно на сетевой станции, хотя управление группами может быть осуществлено централизованно, через сервер удаленного доступа.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ рассылки широковещательных сообщений, включающий выделение в вычислительной сети сегмента связности терминалов и/или групп терминалов, формирование управляющей команды-указания маршрутизатору на сетевой узловой станции на включение терминала и/или групп терминалов в сегмент связности, широковещательную адресацию дейтаграмм широковещательного сообщения терминалам и/или группам терминалов сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции и направление, по меньшей мере, одной сетевой узловой станцией терминалам и/или группам терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной дейтаграммы широковещательного сообщения (US 5612959, H 04 L 12/28, 1997.03.18).
Однако недостатком этого способа является, во-первых, то, что для включения в широковещательную группу некоторой сетевой узловой станции соответствующие команды на узловой маршрутизатор должны быть отправлены непосредственно с этой станции, что исключает возможность централизованного управления группами, во-вторых, то, что по умолчанию отсутствует возможность прозрачного широковещания и, в-третьих, то, что межузловая коммуникация осуществляется с жесткой адресацией дейтаграмм, существенно увеличивающей трафик сети.
Задачей патентуемого изобретения является создание эффективного средства для сетевой рассылки широковещательных сообщений.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является сокращение трафика сети и обеспечение управления группами сетевых узловых станций централизованно и независимо от топологии сети. При этом на сеть и сетевые станции не должно накладываться ограничений, помимо основных свойств, присущих подавляющему большинству современных IP-сетей.
Указанный результат достигается способом рассылки широковещательных сообщений, включающим выделение в вычислительной сети сегмента связности терминалов и/или групп терминалов, формирование управляющей команды-указания маршрутизатору на сетевой узловой станции на принадлежность терминала и/или групп терминалов к сегменту связности, широковещательную адресацию дейтаграмм широковещательного сообщения терминалам и/или группам терминалов сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции и направление, по меньшей мере, одной сетевой узловой станцией терминалам и/или группам терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной дейтаграммы широковещательного сообщения, за счет того, что в вычислительную сеть подключается, по меньшей мере, одна серверная широковещательная станция, имеющая на интерфейсе сетевого уровня программное обеспечение с функцией перенаправления отправленных на ее сетевой адрес дейтаграмм с адресацией на все терминалы и/или группы терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции-источника дейтаграммы, при этом сетевым узловым станциям в качестве шага жесткой маршрутизации широковещательного сообщения выставляют сетевой адрес серверной широковещательной станции, а дейтаграмму, поступившую на сервер широковещательной станции и имеющую в качестве адреса назначения адрес серверной широковещательной станции, считают широковещательной и перенаправляют со свободной маршрутизацией широковещательной адресации на все терминалы и/или группы терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции - источника дейтаграммы.
В данном определении сущности заявляемого технического решения подразумевается следующее толкование терминов:
широковещательное - предназначенное для всех пользователей,
вычислительная сеть - совокупность электронно-вычислительных машин, связанных системой передачи данных и средствами связи для доступа абонентов терминалов к вычислительным ресурсам сети,
сегмент связности - часть вычислительной сети, ограниченная логически или виртуально или физически разделяющими устройствами,
адресация - значение поля команды, по которому вычисляются исполнительные адреса операндов команды или соответствие объекта в вычислительной сети,
дейтаграмма - единица информации, передаваемая по сети, IP-дейтаграмма содержит данные, а также служебные поля: - адреса источника и получателя, длину дейтаграммы; контрольную сумму; и флаги, указывающие на фрагментированность дейтаграммы,
серверная станция - электронно-вычислительное устройство (или комплекс устройств) в системе массового обслуживания, в которой выполняется определенный вид операций в потоке транзакций,
сетевая узловая станция - электронно-вычислительная машина, подключенная к вычислительной сети и обеспечивающая доступ с терминалов сегмента сети к ресурсам вычислительной сети,
жесткая маршрутизация - значение полей шагов команды, по которым вычисляется точный маршрут дейтаграммы,
свободная маршрутизация - маршрутизация с возможностью прохода дейтаграммы между двумя адресами списка более чем через одну сеть,
команда - управляющий сигнал, инициирующий исполнение определенной операции в исполнительном устройстве.
Для реализации заявляемого способа либо создается, либо используется существующая вычислительная сеть с терминалами и сетевыми узловыми станциями.
Выделение в указанной сети сегмента(ов) связности терминалов и/или групп терминалов и формирование управляющей команды-указания маршрутизатору на сетевой узловой станции на принадлежность терминала и/или групп терминалов к сегменту связности в указанной сети производят следующим образом:
- если в сегмент связности должен быть включен полностью некоторый физический сегмент терминалов и/или групп терминалов, в таблице перенаправления для адреса групповых рассылок указывается его адрес как адрес направленного широковещания (direct broadcast address);
- если в сегмент связности должна быть включена часть физического сегмента терминалов и/или групп терминалов, она виртуально выделяется в отдельную локальную сеть (ВЛС), после чего логически не отличается от физического сегмента;
- если в сегмент связности должно быть включено небольшое число сетевых узловых станций (одна или несколько, нет смысла выделять их в отдельную ВЛС), указываются их сетевые адреса как адрес направленного широковещания (unicast address).
К сконфигурированной таким образом сети подключают, по меньшей мере, одну серверную широковещательную станцию (или группы серверных широковещательных станций, взаимодействующих между собой для более высокой эффективности), имеющую на интерфейсе канального уровня программное обеспечение с функцией перенаправления отправленных на ее сетевой адрес дейтаграмм с адресацией на все терминалы и/или группы терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции-источника дейтаграммы. В таблице перенаправления указанного программного обеспечения (которая строится аналогично таблице маршрутизации в IP-сетях) для каждого сегмента связности указывают все целевые адреса соответствующих терминалов и/или групп терминалов как адреса направленного широковещания (unicast address).
При необходимости, адресами направленного широковещания могут быть адреса отдельных сетевых узловых станций, а также multicast адрес некоторой заранее созданной группы.
Для осуществления прозрачного широковещания сетевым узловым станциям в качестве шага жесткой маршрутизации широковещательного сообщения выставляют сетевой адрес серверной широковещательной станции.
В этих условиях дейтаграммы широковещательного сообщения, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции с жесткой адресацией терминалам и/или группам терминалов сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции поступают в первую очередь на серверную широковещательную станцию.
И как следствие упомянутого, дейтаграмму(ы) широковещательного сообщения, поступившую на сервер широковещательной станции и имеющую в качестве адреса назначения адрес серверной широковещательной станции, считают широковещательной и перенаправляют со свободной маршрутизацией широковещательной адресации на все терминалы и/или группы терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции-источника дейтаграммы.
Наиболее эффективным способом сделать это является использование в качестве серверной широковещательной станции сервера DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - протокол сетевого стандарта динамической конфигурации хоста, регламентирующий процесс присваивания сервером IP-адресов и другой конфигурационной информации машинам-клиентам), которые присутствуют в большинстве современных IP-сетей.
Таким образом, при передаче широковещательного сообщения от сетевой узловой станции до терминала и/или групп терминалов сокращается трафик сети за счет отсутствия жесткой адресации. Таким образом создается возможность централизованного управления сегментами связности при изменении их состава и топологии.
Способ рассылки широковещательных сообщений, включающий выделение в вычислительной сети сегмента связности терминалов и/или групп терминалов, формирование управляющей команды-указания маршрутизатору на сетевой узловой станции на принадлежность терминала и/или групп терминалов к сегменту связности, широковещательную адресацию дейтаграмм широковещательного сообщения терминалам и/или группам терминалов сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции и направление, по меньшей мере, одной сетевой узловой станцией терминалам и/или группам терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной дейтаграммы широковещательного сообщения, отличающийся тем, что в вычислительную сеть подключают, по меньшей мере, одну серверную широковещательную станцию, имеющую на интерфейсе канального уровня программное обеспечение с функцией перенаправления отправленных на ее сетевой адрес дейтаграмм с адресацией на все терминалы и/или группы терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции-источника дейтаграммы, при этом сетевым узловым станциям в качестве шага жесткой маршрутизации широковещательного сообщения выставляют сетевой адрес серверной широковещательной станции, а дейтаграмму, поступившую на сервер широковещательной станции и имеющую в качестве адреса назначения адрес серверной широковещательной станции, считают широковещательной и перенаправляют со свободной маршрутизацией широковещательной адресации на все терминалы и/или группы терминалов, по меньшей мере, одного сегмента связности, по меньшей мере, одной сетевой узловой станции-источника дейтаграммы.
