异步转移逻辑互联网协议子网络的故障解除系统及方法

摘要

一种故障解除系统,其在ATM逻辑IP子网的操作中,防止因地址分解服务器停止而导致的通信中断。逻辑IP子网内执行地址分解操作的当前使用的NHS4因某种故障而停止服务器操作时,在后备NHS6内的后备NHS控制单元63发出转变到服务器操作状态的指令,于是该后备NHS6作为服务器而操作用于地址分解。另外,NHC5a中的NHC控制单元53检索登记于服务器数据库51中的后备NHS6地址,并使后备NHS6切换成执行地址分解请求的通信方式。

说明书

本发明关于一种用于ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步转移模式)逻辑IP(Internet Protocol，Internet协议)网络的故障解除系统，特别是关于一种用于构造在某ATM网络内的一个ATM逻辑IP网络的故障解除系统，其中在该ATM网络中，若干个ATM交换机及ATM终端之间随机地连接，并在ATM交换机与ATM终端之间使用NHRP(Next Hop AddressResolution Protocol，下一个跳跃的地址分解协议)作为地址分解系统。

在构造于ATM网络内的一个逻辑IP子网中，为了进行任意一个ATM交换机与任意一个ATM终端之间的通信，必须先知道该ATM交换机及ATM终端的IP地址。

一种这样的地址分解方法是使用NHRP。NHRP是IETF(InternetEngineering Task Force，Internet工程部)提出的命名为<draft-ietf-rolc-nhrp-10.txt>的Internet草案。

NHRP为每个逻辑IP子网保存所有在该逻辑IP子网中相互之间有匹配关系的ATM交换机及ATM终端的ATM地址及IP地址，并设置用于管理这些ATM地址及IP地址的服务器(NHS；NHRP服务器)。此后，NHRP为包含于该逻辑IP子网内的ATM交换机及ATM终端设置与NHS通信的客户机(NHC：NHRP客户机)。然后，当任一ATM交换机及ATM终端要与另一ATM交换机或ATM终端进行通信时，NHRP的NHC查询NHS以取得地址信息使这一通信得以进行。

其中，如果管理该逻辑IP子网中各地址的NHS发生故障或由于其它原因不能进行通信，则该地址信息不能分解出来。这样，有时会导致该逻辑IP子网中所有ATM交换机与ATM终端之间的通信失败。

其中一个关于解决这种由于地址服务器操作失败而导致网络故障的技术是于《日本特许公开申请书》第120,950/94号中公开的《网络连接装置》

在所述的网络连接装置中，一个路由器连接不同的LAN(局域网)，并且有把一个服务器中的信息备份到另一备用服务器，监控该服务器的状态，以及保存另一备用服务器的地址信息的功能。如果原服务器发生故障，该网络连接装置使用另一份作为原服务器备份信息而预先登记于该路由器中的地址来保持通信，从而避免故障。

但是，上述现有技术有如下问题。

第一，为了实现原ATM网络端对端整体连接的目标，并避免由于路由器传输速率低下的瓶颈，最近的ATM网络渐渐使用由若干个LAN直接连接而不需路由器介入的系统。

这样，逻辑IP网络的概念就变得必要了。因此上述于《日本特许公开申请书》第120.950/94中公开的要求有路由器的现有技术《网络连接装置》就不能用于最近这种ATM网络。

第二，上述文献中公开的网络连接装置只是针对于广播型的LAN，这种LAN通常有通信媒体如以太网。

但是，对于NBMA(Non-Broadcast Multi-Access，非广播多路访问)型的ATM网络(这种网络只在进行通信时在建立连接)即使给了另一方的地址也不能立刻进行通信。因为在这种通信中需要在逻辑IP子网进行地址分解。为了实现这一点，并考虑到上述由一个服务器与一个客户机构成的结构，必须控制服务器与客户机两者的释放方法。

在这种情况中，上述现有技术的缺点在于不能够对逻辑IP子网中地址分解系统服务器的故障采取解决措施。

本发明的目的之一是提供一种用于ATM逻辑IP子网中的故障解除系统及方法，当某服务器发生故障时，该逻辑IP子网的地址分解可以通过保持与另一能执行地址分解的服务器的通信而在客户机方进行。

本发明的一个方面是提供一种用于ATM逻辑IP子网的故障解除系统，包括一个由至少一个ATM交换机及多个ATM终端组成的逻辑IP子网，一个用于管理存在于该逻辑IP网络中的ATM交换机或ATM终端的一对ATM地址和IP地址的NHRP服务器，一个用于与该NHRP服务器通信的NHRP客户机，及一个后备NHRP服务器，其用于在当前使用的NHRP服务器发生故障时，代替当前使用的NHRP服务器进行服务器操作。其中，当在该逻辑IP子网中执行地址分解的当前NHRP服务器因故障而停止服务器操作时，该后备NHRP服务器发出一个转为服务器操作的指令，该NHRP客户机检索预先登记的该后备服务器的地址，并引发请求通信使地址分解可改为由后备NHRP服务器执行。

该用于ATM逻辑IP子网的故障解除系统可以这样来构造，即该NHRP服务器包括一个第一通信单元，用于与该NHRP客户机通信，以及由该NHRP服务器管理的一个第一地址表，用于保存该逻辑IP子网的一个ATM节点地址；该NHRP客户机包括：一个服务器地址数据库，用于登记该NHRP服务器及一个后备NHRP服务器的地址，一个第二通信单元，用于与该NHRP服务器通信，及一个NHC控制单元，用于控制从该NHRP服务器到后备NHRP服务器之间的切换；该后备NHRP服务器包括：一个第三通信单元，用于与该NHRP客户机及NHRP服务器通信，一个第二地址表，用于定期取得并保存该NHRP服务器的地址及由该NHRP服务器所管理的逻辑IP子网中ATM节点的地址；及一个用于进行该NHRP服务器切换的备用NHS控制单元，当该ATM交换机与ATM终端之间的通信是基于该NHRP服务器的地址分解功能而进行时，这时如果依照NHR协议进行的NHRP客户机与NHRP服务器之间的通信中断了一定的时间，该通信就不能保障，这时判断该NHRP服务器处于停止状态，接着该NHC控制单元用从该服务器地址数据库中取得的作为地址分解对象的后备NHRP服务器地址，重新开始通信，于是，该后备NHRP服务器接收一个从该NHRP客户机发出的用于登记地址的请求协议，该后备NHS控制单元判断从该NHRP服务器到后备NHRP服务器的切换已经完成后，根据预先从该NHRP服务器获得的逻辑IP网络的地址来更新信息，最后对其所属的逻辑IP子网进行管理，这样该后备NHRP服务器作为一个主NHRP服务器而进行操作，从而解除了故障。

关于本发明的另一方面，在此提供一种用于上述ATM逻辑IP子网的故障解除方法。其中该后备NHS服务器执行第一步，即该后备NHRP服务器向当前使用的NHRP服务器发出一个登记该后备NHRP服务器的IP地址的请求，及一个使用该ATM地址的地址分解请求以便从该ATM地址解出一个IP地址；第二步，如果没有接到的该请求的响应则表明通信已停止，这时该后备NHAS控制单元指示该后备NHS通信单元转变到服务器操作模式；第三步；如果一个发自于NHRP客户机的地址登记请求为该后备NHRP服务器所接收；则该后备NHRP服务器启动服务器操作，并把该NHRP客户机的地址信息登记到第二地址表中；第四步，如果接收到一个发自NHRP客户机的地址分解请求，该后备NHS控制单元从该第二地址表中检索相应的地址，并传送该IP地址数据；接着由该NHRP客户机执行第五步，作为执行第一至第四步的结果，该NHRP客户机检索服务器数据库，并向当前使用的NHRP服务器发出登记其自身IP地址的请求及地址分解请求；第六步，如果没有收到对该请求的响应且通信停止，则从服务器地址数据库中检索该后备NHRP服务器的ATM地址信息，并且把地址登记及分解的请求发送目的地改为后备NHRP服务器；第七步，在对发向该NHRP服务器的地址分解请求的响应被收到后，该地址信息就被请求方所接收。

首先对本发明的操作作一详细介绍。

在涉及NHRP的标准化规定中，一个NHC可以拥有多个NHS的地址信息。但是，该规定没有提供有关如何正确使用这些信息的条款。因此，作为其中一条地址信息，后备NHS的ATM地址可最先分配。

这样，在每个逻辑IP子网中，作为后备NHS的ATM终端就准备好了，开始时，该ATM终端本身作为一个NHC并通常用于监控当前NHS的状态。

如果不能与当前NHS通信，该用作后备NHS的ATM终端则判断该NHS已发生故障，并进行作为后备NHS的准备工作。同时，该NHC根据登记在先的这个新NHS的一个ATM地址试着与该后备NHS进行通信，并且登记该ATM地址。这时，该后备NHS作为一个运行的NHS而操作，并提供该逻辑IP子网的地址分解功能。

在本发明中，即使NHS由于故障或其他原因而停止，由于使用后备NHS使得地址分解功能能够在该IP子网中自动切换并获得操作，这样，只用最低的配置就可以缩短某ATM交换机与另一ATM终端之间通信被中断的时间。

另外，由于在本系统中使用的数据都包括于该标准化规定所提供的范围之内，这样就不会发生由于使用了本发明而使数据不能适合标准化数据规定的情况。

在本发明中，即使实际存在于某逻辑IP子网中的服务器停止工作，由于该服务器的操作可以由后备服务器来接替，并采取对付这种逻辑IP子网(特别是ATM方式的)故障的措施，并且这种通信中断的时间可以最大程度地缩短，这样系统的可靠性就大大地提高了。

另外，既然把服务器操作切换到某后备服务器的机制也包含于客户机方，并且服务器与客户机之间的关系保持依照NHR协议的标准化规定，这样就不需要加入不符合这些标准的功能，同时也大大地提高了生产率。

图1为一个ATM网络的系统框图，其中该ATM网络构成一个逻辑IP网络，展示了本发明中用于ATM逻辑子网的故障解除系统的一个实施例；

图2为图1所示的逻辑IP子网的一个功能框图；

图3为图2所示的一个NHS的NHS地址表内容的一个实例；

图4为图2所示NHC的服务器地址数据库内容的一个实例；

图5为图2所示的一个后备NHS的地址表内容的一个实例；

图6为图2所示的后备NHS的操作过程的流程图；

图7为图2所示的NHC的操作过程的流程图。

下面将结合附图详细说明本发明的一个实施例。

图1为构成逻辑IP网络的一个ATM网络的系统框图，展示了本发明中用于ATM逻辑子网的故障解除系统的一个实施例；图2为图1所示的逻辑IP子网的一个功能框图，图3为图2所示的一个NHS的NHS地址表内容的一个实例，图4为图2所示的NHC的服务器地址数据库内容的一个实例，图5为图2所示的后备NHS的地址表内容的一个实例。

如图1所示，本实施例的ATM网络包括一个逻辑IP子网3，该子网3包括多个ATM交换机1a，1b(在图1中有两个)；多个ATM终端2a，2b，2c(在图1中有三个)；一个NHRP服务器(NHS)4，其用于管理该逻辑IP子网3中ATM交换机1a，1b及ATM终端2a，2b，2c的各对ATM地址及IP地址；在ATM交换机1a，1b及ATM终端2c中提供的NHRP客户机(NHC)5a，5b，5c，用于与NHS 4通信；还有一个在ATM终端2b中提供的后备NHRP服务器(后备NHS)6。

如图2所示，该NHS 4包括：一个NHS通信单元41，用于与NHC5a进行通信；一个NHS地址表42，其中保存着该NHS 4所管理的逻辑IP子网3中ATM节点上ATM交换机与ATM终端的地址。同时，NHC 5a中包括：一个服务器地址数据库51，其中登记了NHS 4及后备NHS 6的地址；一个用于与NHS 4通信的单元52，以及一个用于控制NHS切换的NHC控制单元53。另外，后备NHS 6中包括：一个用于执行NHS 4与NHC 5a之间通信的后备NHS通信单元61，一个地址表62，用于当NHS 4停止时，使用后备NHS通信单元61，定期取得并保存NHS 4所管理的逻辑IP子网3中ATM节点上ATM交换机及ATM终端的地址；一个用于执行NHS切换的后备NHS控制单元63。

NHS通信单元41接收来自NHC 5a的地址分解请求后，并将根据NHS地址表42获得的一个ATM地址传送到NHC 5a。

如图3所示，NHS 4中的NHS地址表42保存着IP地址(例如，ATM交换机1a的一个IP地址101及ATM终端2c的一个IP地址102)及NHS 4所管理的逻辑IP子网3内的所有ATM交换机(如图1内的ATM交换机1a和1b)及所有ATM终端(如图1的ATM终端2a，2b和2c)的ATM地址(例如，ATM终端2c，的一个ATM地址103)。

如图4所示，NHC 5a的服务器地址数据库51中保存当前使用的NHS 4和后备NHS 6的IP地址及ATM地址(例如，后备NHS 6的一个ATM地址104)。

NHC 5a的NHC通信单元52把IP地址信息(对NHS 4或后备NHS 6的一个地址分解请求)传送到NHS通信单元41或后备NHS通信单元61，并接收分解后的ATM地址信息。

当与NHS 4的通信中断后，NHC控制单元53根据服务器地址数据库51内的后备NHS 6的ATM地址104把地址分解请求的通信从当前使用的NHS 4切换到后备NHS 6。

另外，在正常操作中，后备NHS 6的后备NHS通信单元61执行与NHC 5a的NHC通信单元52相当的操作；但当NHS 4停止时，则执行与NHS通信单元41相当的操作。

如图5所示，当NHS 4停止且后备NHS 6开始操作时，后备NHS6的地址表62保存NHS 4所管理的逻辑IP子网3中所有ATM交换机(如图1所示的ATM交换机1a和1b)及ATM终端(如图1所示的ATM终端2b和2c)的IP地址(例如，ATM终端2c的一个IP地址105)及ATM地址(例如，ATM终端2c的一个ATM地址106)。这时，涉及曾作为客户机而操作的后备NHS 6的信息不包括在内。

请注意，后备NHS控制单元63控制后备NHS通信单元61的操作。

现在参考图2，6，7，详细说明本实施例的操作。

图6为图2所示的后备NHS的操作过程流程图，图7为图2所示的NHC的操作过程流程图。

当后备NHS 6或NHC5a与当前使用的NHS 4之间的通信停止时，该后备NHS 6与NHC 5a分别执行如下操作。

第一，参照图6，后备NHS 6利用后备通信单元61向当前使用的NHS 4发出在NHS 4内登记其自身IP地址的请求，或利用ATM地址解出一个IP地址的地址分解请求(步骤S601)，这一操作与NHC 5a的相似。

如果，接收到对该请求的响应，并且通信能够进行(在步骤S602的判断为“是”)，则进行接收含有IP地址信息的响应的接收过程，或执行并完成从NHS通信单元41的登记操作(步骤S603)。

另一方面，如果在步骤S602的判断为“否”，即通信停止，则后备NHS控制单元63指示后备NHS通信单元61从客户机操作转变为服务器操作。

这样，后备NHS 6作好各种准备，以便于用地址表62处理NHC 5a的地址登记请求或地址分解请求(步骤S604)。

其中，如果一个登记请求从NHC 5a(在下文将详细说明)传输到后备NHS 6(在步骤S605判断为“是”)，则该后备NHS 6启动服务器操作(步骤S606)并在地址表62中登记NHC 5a的地址信息(步骤S607)。

然后，如果一个从NHC 5a传出的用于根据某IP地址解出一个ATM地址的地址分解请求被后备NHS通信单元61接收后(在步骤S608中判断为“是”)，则后备NHS控制单元63依据地址表62检索IP地址(步骤S609)，并通过后备NHS通信单元61传送出去(步骤S610)。此后，控制返回到步骤S605。

请注意，即使在步骤S608的判断为“否”，也就是说，即使用于根据某IP地址解出ATM地址的地址分解请求没有从NHC 5a传送出来，则同样控制返回到步骤S605。

现参考图7，NHC 5a向当前使用的NHS 4发出一个自身IP地址的登记请求或一个利用某ATM地址及存于NHS服务器数据库51中地址数据从一个ATM地址解出一个IP地址的地址分解请求(步骤S701)。

其中，如果已接收到对该请求的响应并且通信能够进行(在步骤S702中的判断为“是”)，则NHC5a进行接收来自于NHS通信单元41的包含IP地址信息的响应，或完成登记操作的响应(步骤S703)。

另一方面，如果在步骤S702的判断为“否”，即如果通信停止，则NHC控制单元53检索存于服务器地址数据库51中的后备NHS6的ATM地址信息，并改变地址登记分解请求的目的地，这样NHC通信单元52可以与后备NHS6进行通信(步骤S705)。

因此，NHC5a利用该ATM地址建立与后备NHS6之间的连接，并产生登记自身地址的请求(步骤S706)。这一步骤与上述的步骤S605相关。

此后，NHC5a向后备NHS6发出地址分解请求(步骤S707)并接收响应(在步骤S708中判断为“是”)，然后，接收地址信息(步骤S709)。

下面将详细说明本发明一个具体操作的例子。

在图1中，如上文所述，两个ATM交换机1a和1b及三个ATM终端2a、2b、2c存在于逻辑IP子网3中，当前使用的NHS4存在于ATM终端2a中，而后备NHS6存在于2b中。

假设上述设备的ATM地址及IP地址以图3所示的在NHS地址表42中的格式描述。例如，在图3中ATM交换机1a的IP地址101为“113.10.210.1”。

通常，NHS根据NHS地址表42对来自NHC5a的地址分解请求作出回应。例如，假设已接收到ATM终端2c的地址分解请求及IP地址数据“113.10.210.7”。在要把该IP地直转化为ATM地址时，由于该IP地址与图3所示的IP地址102相同，于是取得与之对应的ATM地址，把该ATM地址103的数据“3.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.1.0.0.113.10.210.7”作为回复传送出去。

下面将说明当ATM终端2a发生故障及当前使用的NHS4操作停止时，ATM终端2b的后备NHS6及ATM终端2c的NHC5a是如何操作的。

当NHS4操作停止后，地址分解操作不再执行并且通信中断。这一情况可以从对ATM终端2b的后备NHS6发生的地址分解请求(步骤S601)或ATM终端2c的NHC5c发生的地址分解请求的响应接收中断这一事实来判断出来。

这样，在ATM终端2b的后备NH56中，后备NHS控制单元63向后备NHS通信单元61发出一个把客户机操作转变为服务器操作的请求，并且该后备NHS通信单元61把其操作从接收响应的NHC5b操作方式改变为接收客户机请求并传送地址信息的服务器操作方式(步骤S604)。

同时，ATM终端2c的NHC5c从服务器数据库51中检索后备NHS6的地址(步骤s704)。这里对应于图4中ATM地址104，并且根据该ATM地址“3.00.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.1.0.0.113.10.210.6，NHC 5C把地址分解请求传送到ATM 2b的后备NHS6中(步骤S705)，并传送地址信息及登记请求(步骤S706)。

ATM终端2b的后备NHS6接收到登记请求后，把ATM终端2c的IP地址及ATM地址存储到地址表62中。在图5中，它们分别对应于IP地址105及ATM地址106。

类似的，登记其他ATM变换机1a和1b的地址数据(步骤S607)。但是，处于停止状态的ATM终端2a的地址数据没有保存(如图5所示)。

在本例中，通过这种方法NHS4可以切换到后备NHS6，因而地址分解功能可通过后备NHS6而得以连续地实现。