[发明专利]具有延展性的网络系统及其备援方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有延展性的网络系统及其备援方法，特别是建立一由多个包括多个网络节点的子网所形成的网络，通过其中端口角色定义与于网络连线改变时重新定义的机制达到快速完成备援的技术。

背景技术

随着应用层面普及，网络环境的安全与可靠性更显重要，为了避免网络连线发生突发事件而断线，或是网络上装置失效而导致连线失败的问题，有公知技术提出在各种网络型态下的备援机制。

一般来说，目前应用在局域网或是工业自动化系统中的网络，在每个节点都设有网络交换器(Network Switch)，并经由各个交换器连结到相关设备，除了一般电脑、服务器等连网设备外，更有应用于工业自动化系统中的工业控制器(industrial controller)，操作者可通过工业控制器执行远程仪控或是维护。

网络架构的连结拓朴形式有很多种，包含了线形(Line)、环状(Ring)、排状(Bus)、星形(Star)、网状(Mesh)、树状(Tree)等等，其中环状的连接方式为网络中各个节点呈串连相接，头尾再相连形成闭合环状，每个节点都可以通过环状的线路与其它任何节点相互通信。然而环状网络中数据的传输，因其线路呈现环状循环，若是旧信息一直无止境的在线路中循环传递，占用了网络带宽，就会使新的信息无法传递，形成网络的瘫痪，这种现象称为广播风暴(BroadcastStorm)。其解决的方法就是在环状网络的某一个交换器节点上设置阻隔端口(blocked)，不允许信息通过，因此信息就不会无止境的传递下去。

又因为环状网络的传信特性，当网络中其中一个节点毁损中断，无法使用时，其它节点也会受影响，甚至造成网络瘫痪，因此确保线路的畅通是很重要的。而现今环状网络的备援方法大部分都采用RapidSpanning Tree Protocol(RSTP)的演算法，来让线路的稳定性提高。RSTP算法中，当阻隔着的端口侦测到环状线路中有其它节点或线路损坏时，就马上把原本阻隔着的端口变成可通信的转送端口(forward)，让整个系统线路能维持畅通；而当损坏的节点或线路修复之后，再恢复原始设定即可。

应用多个环状网络的备援技术，公知技术提出如图1所示具有备援功能的环状网络。

图中显示有多个网络节点101，102，103，104，105，106，分别形成两个环状网络11，12，两个环状网络11，12以两个连线13，14相互连结，包括网络节点101与网络节点104间的连线13，与网络节点103与网络节点106间的连线14。在一般运作时，以一主要连线，如连线13，作为封包传递的主要路径。当有任何连线产生异状时，比如主要连线断掉、节点失效等状况，备用线路，如连线14，会立即启用，包括各连线上的节点的各端口状态亦会改变，以避免两个环状网络11，12之间通信中断。

上述技术中，因为线路损坏或是修复状态的传递需要时间，而一般使用RSTP演算法则在端口状态的切换不够迅速，因此常导致在端口状态切换期间，线路上信息封包的遗失过多，导致整个系统的错误。

发明内容

不同于公知技术，并提出快速备援且具有延展性的网络架构，根据本发明实施例，提出一种具有延展性的网络系统，网络系统可为环状或是线型网络，其主要是应用由多个网络节点形成多个子网，各子网可相互连结形成另一具有环状拓朴的网络，根据其中各节点相互连线的端口定义，除了防止网络内可能形成的广播风暴(broadcast storm)外，更能通过端口定义的机制达到快速备援与网络延展的功能。与公知技术要发出信号通知初始阻隔端口的技术相比，能省去了许多信号传递的时间，减少封包遗失，并提高了系统的稳定性。

上述各网络节点具有至少两个连接其他网络节点的网络连接端口，由网络节点相互连线形成一个子网，而两个子网可相互连结形成具有延展性的环状或线型网络系统。

特别的是，在网络连线进行初始化时，由一个子网来看，其中各网络节点上的各网络端口将会定义一个阻隔端口(Blocked)与多个转送端口(Forward)，根据实施例，除了依据连接关系外，可根据相互连接的各网络端口的媒体存取控制地址(MAC)比对后定义出何者为阻隔端口，而其余则为转送端口。各网络节点于网络运作当中，会随时侦测各端口连线状况，当网络连接关系改变时，包括连线失败、装置失效与连线修正等情况，即时重新定义各端口的角色，比如原本是阻隔端口的，可能因为转态为转送端口，或是相反。

本发明提出一种具有延展性的网络系统，包括：

多个网络节点，各网络节点具有至少两个连接其他该网络节点的网络连接端口；以及