网络设备以及用于借助该网络设备采集和处理包信息的方法技术

提出一种网络设备(10)，具有至少两个用于连接网络参与者的端口以及具有至少一个用于存储数据的存储器(12)，每个端口在此包含一个发送单元(2)和一个接收单元(1)。根据本发明专利技术，每个接收单元(1)和每个发送单元(2)此外包含一个时间戳单元(4)，并且由所述时间戳单元(4)产生的、接收单元(1)输入的数据包的时间戳和/或发送单元(2)输出的数据包的时间戳能存储在所述存储器(12)中。此外，提出一种用于在上述网络设备中采集和处理包信息的方法，其中所述时间戳单元(4)产生输入和输出的数据包的时间戳并且将其存储在存储器(12)中。这样整合的时间戳数据可以借助包产生器(13)以及包发送器(14)转发到端口上。(14)转发到端口上。(14)转发到端口上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】网络设备以及用于借助该网络设备采集和处理包信息的方法


[0001]本专利技术涉及一种网络设备以及一种用于借助所述网络设备采集和处理包信息的方法。通过本专利技术借助于根据权利要求1前序部分特征所述的网络设备内的硬件扩展应该能够使网络设备中输入和输出的数据包的时间顺序可见。

技术介绍

[0002]计算机网络中需要相应的硬件设备，以便能够从一个终端设备向另一个终端设备发送和分配数据。数据为此被分成多个数据包。为此例如已知TCP/IP网络。
[0003]为此已知网络设备构成简单的节点(网络节点)，以便产生用于终端设备的星点。这些设备被称为网络集线器(Netzwerkhub)。
[0004]此外已知包含可编程控制器的网络设备，以便在网络中有针对性地分配数据包。这些设备被称为网络交换机。
[0005]例如由DE 60 2006 000 171 T2也已知给不同数据包配置不同优先级，以便高效地控制网络节点处的数据流量。
[0006]包的时间戳方案存在于现有技术的现有应用中。对于IEEE 1588，出于时间同步的目的，在此仅特定包进行时间戳操作。还存在以太网测试设备，所述以太网测试设备采用高精度的时间戳，然而未集成在网络节点中。
[0007]现有技术的通过对触发包进行时间戳操作而实施的现有方法仅采集与触发包有关的时间特性。如果使用内联时间戳，则也改变这些包。
[0008]然而，用于网络中进行数据分配的所有已知装置和方法都无法创建对网络节点上整个时间特性的详细反映。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的在于，提供用于“时间敏感网络(TSN网络)”的诊断可能性，所述诊断可能性能实现对所涉及的包的时间特性的详细了解。这样的诊断于是可以用于检查数据包的发送时间表的实际实现。此外，应提供一种集成在网络设备中的解决方案。
[0010]所述目的通过权利要求1和并列的权利要求7的特征来实现。
[0011]根据本专利技术，为此提出一种网络设备，所述网络设备形成网络中的节点。为此，所述网络设备包含至少两个端口，每个端口包含一个发送单元和一个接收单元。通过所述端口连接网络参与者，从而所述网络设备在网络中形成星点。
[0012]此外，每个接收单元和每个发送单元包含一个时间戳单元，所述时间戳单元可以给端口的输入和输出的数据包配置时间戳。为了存储所述时间戳，网络设备具有内部存储器。
[0013]因此，根据本专利技术规定，具有多个端口的网络设备为每个端口中的每个输入和输出的包设立用于每个数据包的时间戳。所述时间戳可以从精确的硬件时钟中得出，所述硬件时钟通过(如从IEEE 1588已知的)基于网络的时间同步方法例如可以在网络范围内同
步。
[0014]将这些时间戳整合在网络设备内的中央存储器中以供进一步处理。
[0015]于是，通过网络设备的这种构造，可以借助时间戳随时了解各个数据包在网络设备上被接收和发送的时刻。由此能确定在两个网络设备之间的传输时间。
[0016]在本专利技术的进一步扩展方案中规定，在将时间戳存储在中央存储器中之前，通过被称为仲裁器的中央实体来管理对端口的时间戳的查询。该实体还管理用于端口的时间戳数据的可用带宽。
[0017]作为中央仲裁器的备选方案，所述端口也可以将其时间戳数据排列成用于这样的数据的“菊花链”拓扑。
[0018]通过这样的仲裁器能接收端口的时间戳并且将其发送到中央存储器。由于存在这样收集的时间戳现在可以检查是否在发送时间表内发送或接收网络设备的数据包。
[0019]因此，仲裁器可以过滤端口的时间戳并且将其存储在存储器中。由此可以在存储器中产生时间戳的概览，从所述存储器中可以得出包是否被及时发送。
[0020]如果通过存储器中可供使用的时间戳确定发送数据包的时间过长，则可以提前发送。为此可以通过时间戳预先计算到各个网络参与者的传输时间。
[0021]仲裁器无须将所有时间戳收集在所述存储器中，而是可以根据确定的规则将时间戳存储在存储器中。如果例如通过已经存在的时间戳能计算到网络参与者的传输时间，则可以过滤另外的时间戳，这意味着所述另外的时间戳不存储在存储器中。但是仲裁器也可以将所有时间戳收集在存储器中。
[0022]根据上述对发送时间的确定，能由在存储器中收集的时间戳通过包产生器生成的数据包也可以被传送到端口。
[0023]在本专利技术的进一步扩展方案中规定，时间戳可以用与数据包相关的另外的信息来丰富，以便显示关于网络流量的更详细的数据。用另外的数据丰富的时间戳在以下被称为元数据。
[0024]在一种特别的实施方式中提出，每个接收单元和每个发送单元配置有一个事件生成器，所述事件生成器将时间戳与所述另外的信息处理为元数据。例如(在非封闭性的列表中的)以下信息适合用于丰富：
[0025]‑
数据包的长度
[0026]‑
流量类别(“traffic class”)
[0027]‑
源和目标MAC地址
[0028]‑
以太类型
[0029]‑
VLAN ID
[0030]‑
VLAN标签
[0031]‑
FCS校验和是否正确(OK)
[0032]‑
交换机表中的地址是否已知
[0033]‑
在可选位置处帧内容的提取
[0034]‑
IEEE 802.1CB/Qci stream_handle
[0035]‑
冗余协议的序列号(HSR/PRP/.1CB)。
[0036]‑
帧抢占信息
[0037]‑
可抢占/快速分类
[0038]‑
帧号
[0039]‑
片段号
[0040]‑
分片段的数据包的开始/结束
[0041]‑
重构错误
[0042]可以由用户来配置元数据是否用于丰富以及哪些元数据用于丰富，以便按照需要裁剪所形成的数据量。
[0043]在本专利技术的进一步扩展方案中规定，因为在交换机中的高流量负荷下可能形成大量的元数据，所以如果需要，为了缩减数据，通过散列(Hash)方法在容忍散列冲突的情况下将元数据映射到较少的用户数据位。
[0044]在本专利技术的进一步扩展方案中规定，当通过事件生成器采集元数据时，已经可以根据与在待丰富的元数据中被命名的一个或多个数据段的一致性进行预过滤，以便仅记录感兴趣的元数据。在此也可以从元数据产生中排除在发送和/或接收方向上的整个端口。这也减少产生的负荷。
[0045]在本专利技术的进一步扩展方案中规定，在同时产生大量元数据的情况下，由于中央存储器的接口过载引起的元数据损失可以通过事件生成器和/或仲裁器探测。存储所述损失并且在元数据下一次成功传输到中央存储器时编码到所述中央存储器中，从而可以产生关于由于过载而导致的暂时信息损失的信息。所述信息可以通过网络设备上的端口或适合的信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.网络设备(10)，所述网络设备具有至少两个用于连接网络参与者的端口，具有至少一个用于存储数据的存储器(12)，每个端口包含一个发送单元(2)和一个接收单元(1)，其特征在于，每个接收单元(1)和每个发送单元(2)包含一个时间戳单元(4)，并且所述时间戳单元(4)能将接收单元(1)的输入的数据包的时间戳和/或发送单元(2)输出的数据包的时间戳存储在存储器(12)中。2.根据权利要求1所述的网络设备(10)，其特征在于，每个发送单元(2)和每个接收单元(1)配置有一个事件生成器(3)，以便产生包含时间戳的元数据(5)。3.根据权利要求1或2所述的网络设备(10)，其特征在于，所述网络设备(10)包含至少一个仲裁器(11)，所述仲裁器能过滤输入的时间戳和/或将输入的时间戳输送给存储器(12)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的网络设备(10)，其特征在于，所述网络设备(10)包含至少一个包产生器(13)，以用于通过发送单元(2)发送数据包。5.根据权利要求1至4中任一项所述的网络设备(10)，其特征在于，所述网络设备(10)包括过滤器，以便过滤待存储的时间戳或元数据。6.根据权利要求1至5中任一项所述的网络设备(10)，其特征在于，所述网络设备包含时钟，所述时钟的时间用于产生时间戳。7.用于在根据权利要求1至5中任一项所述的网络设备中采集和...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：赫思曼自动化控制有限公司，
类型：发明
国别省市：