TWI505675B - 網路交換器與資料更新方法 - Google Patents

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網路交換器與資料更新方法
本發明是有關於一種通訊裝置，且特別是有關於一種網路交換器及資料更新方法。
一般而言，網路交換器(Network Switch)皆會建立一個媒體存取控制(Media Access Control,MAC)位址檢查表(look-up table)，例如存放於網路交換器的記憶體中，用來將接收到的封包的來源(source)之MAC位址學習(learn)進入位址檢查表中，並且利用封包中的目的地決定封包的流向。而MAC位址檢查表每學習/紀錄一筆新的MAC位址時，便會佔用記憶體中之一部份。為了使得記憶體的使用效率提高，習知技術中通常使用的方式為，每經過一設定時間(例如幾分鐘或幾小時)，便檢查已學習的位址是否有更新，若在上述的設定時間中未有更新，則判斷此位址不存在而刪除位址及相關之資訊，以釋放記憶體空間，這樣的作法則稱之為一時效處理(aging)。
但使用上述時效處理更新位址檢查表則仍存有著幾個缺點。例如，當已學習的位址失效，例如具有該MAC位址的主機關 機時，必須等到上述的設定時間時，也就是時效處理機制發生時，位址檢查表中的失效的位址才會被清除。因此，記憶體則無法即時的釋放，而造成使用的效率較為低落。
另外一種情況則是，已學習的位址的主機被移往他處(例如以另一連接埠連接網路交換器，或透過其他網路交換器連接)，而在時效處理的設定時間內，或是移往他處的主機之位址被從新學習前，上述的位址則仍然存在於位址學習表中。在這樣的情況下，原先目的地為上述位址的封包仍然會不斷的傳送至對應的連接埠，而無法即時察覺上述的位址已失效。
本發明提供一種網路交換器及資料更新方法，可以更有效的更新位址檢查表中的位址資訊。
本發明的網路交換器包括多個連接埠、記憶單元以及處理單元。多個連接埠連接多個網路裝置，其中網路裝置分別具有媒體存取控制位址。記憶單元用以儲存位址檢查表，其中位址檢查表用以紀錄網路裝置的媒體存取控制位址及對應連接的連接埠。處理單元連接連接埠以及記憶單元。其中，當連接埠之一的一連接狀態為中斷時，處理單元刪除位址檢查表中所有對應於連接狀態為中斷的連接埠的網路裝置的媒體存取控制位址。
在本發明的一實施例中，上述的網路裝置分別為主機或路由裝置。
在本發明的一實施例中，位址檢查表更包括多個時效處理參數，分別對應於網路裝置的媒體存取控制位址，當處理單元於預定時間內未從具有媒體存取控制位址之一的網路裝置接收網路封包時，處理單元增加對應於媒體存取控制位址的時效處理參數的數值。以及，當時效處理參數之一大於一設定值時，處理單元刪除對應於大於設定值的時效處理參數之媒體存取控制位址。
在本發明的上述實施例中，當連接埠之一的連接狀態為中斷時，該處理單元更刪除該位址檢查表中所有對應於該連接狀態為中斷的該連接埠的該些網路裝置的該些時效處理參數。
本發明的一實施例中，網路交換器更包括一偵測單元，耦接至連接埠以及處理單元，用以偵測連接埠的連接狀態。當連接埠之一的連接狀態為中斷時，偵測單元對應連接狀態為中斷的連接埠傳送通知信號至處理單元。其中，當處理單元接收通知信號時，處理單元根據通知信號刪除位址檢查表中所有對應於連接狀態為中斷的連接埠的網路裝置的媒體存取控制位址。
本發明的資料更新方法，適用於網路交換器，所述資料更新方法包括以下步驟。首先，以多個連接埠連接多個網路裝置，其中網路裝置分別具有一媒體存取控制位址。然後，儲存位址檢查表，其中位址檢查表用以紀錄網路裝置的媒體存取控制位址及對應連接的連接埠。當連接埠之一的連接狀態為中斷時，刪除位址檢查表中所有對應於連接狀態為中斷之連結埠的網路裝置的媒體存取控制位址。
基於上述，本發明提供一種網路交換器及資料更新方法，可根據網路交換器的連接埠之連接狀態，即時更新網路交換器中的位址檢查表，使得網路交換器中的記憶單元之使用效率可以更為提昇。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧網路交換器
111~11n‧‧‧連接埠
120‧‧‧記憶單元
130‧‧‧處理單元
210~230‧‧‧主機
30‧‧‧網路
S301~S303‧‧‧步驟
圖1為根據本發明一實施例所繪示網路交換器的裝置方塊圖。
圖2為根據本發明一實施例所繪示網路交換器與網路及網路裝置的關係圖。
圖3為根據本發明一實施例所繪示資料更新方法的流程步驟圖。
圖1為根據本發明一實施例所繪示網路交換器的裝置方塊圖。請參照圖1，資料交換器10包括連接埠111~11n、記憶單元120以及處理單元130。連接埠111~11n用以連接多個網路裝置，其中網路裝置分別具有媒體存取控制(Media Access Control,MAC)位址，例如電腦主機或是路由裝置等。值得注意的是，連接埠111~11n並非僅以一對一的方式連接上述多個網路裝置，單 一連接埠(例如連接埠111~11n之一)亦可透過連接另一網路交換器等方式連接多個網路裝置。
記憶單元120用以儲存位址檢查表，其中位址檢查表用以紀錄網路裝置的媒體存取控制位址及對應連接的連接埠(例如連接埠111~11n之一)。處理單元130連接連接埠111~11n以及記憶單元120。其中，當連接埠111~11n之一的連接狀態(link status)為中斷(link-off)時，處理單元130刪除位址檢查表中所有對應於連接狀態為中斷的連接埠的網路裝置的媒體存取控制位址。
而在本發明一實施例中，上述網路交換器10更包括一偵測單元(未繪示)，耦接至連接埠111~11n以及處理單元130，用以偵測連接埠111~11n的連接狀態。當連接埠111~11n之一的連接狀態為中斷時，偵測單元對應連接狀態為中斷的連接埠(例如連接埠111~11n之一)傳送通知信號至處理單元130。而當處理單元130接收上述的通知信號時，處理單元130則可根據通知信號刪除存放於記憶單元120的位址檢查表中所有對應於連接狀態為中斷的連接埠(例如連接埠111~11n之一)的網路裝置的媒體存取控制位址。
而在本發明一實施例中，網路交換器10亦同時具有時效處理(aging)之機制。亦即，於記憶單元120中所儲存的位址檢查表更包括多個時效處理參數，分別對應於網路裝置的媒體存取控制位址。當處理單元130於預定時間內未從具有媒體存取控制 位址之一的網路裝置接收一網路封包時，處理單元130增加對應於媒體存取控制位址的時效處理參數的數值。而當時效處理參數之一大於一設定值，例如一設定時間時，處理單元130刪除對應於大於設定值的時效處理參數之媒體存取控制位址。
而當連接埠111~11n之一的連接狀態為中斷時，處理單元130更刪除位址檢查表中所有對應於連接狀態為中斷的連接埠的網路裝置的時效處理參數。事實上，位址檢查表中亦對應媒體存取控制位址儲存相關的參數，例如虛擬區域網(Virtual Area Network,VLAN)或是優先等級(Priority)等參數。當刪除媒體存取控制位址以及對應的時效處理參數時，這些參數亦同時被刪除。
以下則以一實施例例示本發明之技術內容。下述表1為本發明於一實施例中的位址檢查表的部份內容：
在本實施例中，位址檢查表具有M+1個儲存空間(對應於M+1個列)。為了簡單說明，上述表1中僅列出連接埠、時效處理參數以及媒體存取控制(以下稱MAC)位址。而在本實施例 中，網路交換器10分別利用連接埠111連接MAC位址為a的網路裝置；連接埠112連接MAC位址為b、c的兩個網路裝置；以及連接埠11n連接MAC位址為x、y及z的網路裝置。而上述的MAC位址以及對應的連接埠之資訊則由於連接網路交換器10的時間不同，而分別存放於如表1所示的各個儲存空間中。時效處理參數則隨則時間而增加，例如一秒增加數值1。當時效處理參數之一超過一設定值(例如60)時，處理單元130則將包括超過設定值的時效處理參數之儲存空間清空。
當連接埠113的連線狀態為中斷時(例如由偵測單元偵測得到，並傳送通知信號至處理單元130)，處理單元130則將位址檢查表從頭開始掃描M+1個儲存空間，並將所有透過連接埠113連接的資訊(例如時效處理參數以及MAC位址)皆刪除，以釋放記憶單元120的空間。刪除後的上述資訊後的位址檢查表則如下表2所示：
也就是說，位址檢查表中原先儲存位址d、e及f的第7、8以及M-1個儲存空間皆由於上述的刪除動作而清空，而非等到時效處理參數的數值超過設定值才清空對應的儲存空間。由於網路裝置(例如電腦主機)關機或是從對應的連接埠拔除的動作皆會造成連接狀態中斷，因此網路交換器10中的位址檢查表則可藉 著上述的刪除/清空動作更即時的釋放記憶單元120的記憶空間。更由於原先連結主機而後拔除的連接埠可能在與主機斷線後接上了其他的主機，在這樣的情況中，上述的動作亦可降低封包誤傳的可能。以下則將配合圖式及實施例說明上述的情況。
圖2為根據本發明一實施例所繪示網路交換器與網路及網路裝置的關係圖。請參照圖2，在本實施例中，網路裝置即為主機210~230，而主機210~230則分別透過連接埠111~113連接至網路交換器10，其中網路交換器20則連接於主機220與網路交換器10的連接埠112之間。而在本實施例中，主機230經由使用者的控制，從連接埠113上拔除，轉而與主機220相同透過網路交換器20與網路交換器10的連接埠112連接。而原先與主機230連接的連接埠113上則又因使用者的控制連接了主機240。
若是網路交換器10僅具有上述之時效處理機制，則在時效處理機制的設定時間之前，網路交換器10中的位址檢查表中仍紀錄有著主機230之MAC位址對應於連接埠113的紀錄。因此，時效處理機制的設定時間之前，網路交換器10仍會將所有由網路30接收，目的地為主機230的MAC位址的封包傳送至連接埠113。由於主機240接收到目的地非為主機240之MAC位址的封包則將直接丟棄，上述的封包則會因此成為遺失的封包。直到到達網路交換器10的設定時間時，或是主機230的位址重新被網路交換器10時(例如主機230主動發送一訊息至遠端的網路裝置等)，網路交換器10才會啟動時效處理機制，或是根據主機230 主動發送之訊息，清除主機230的MAC位址，或更新主機230的MAC位址及其對應之連接埠(連接埠112)。上述的設定時間可能根據實施狀況而不同，當設定時間為例如一小時等較長的時間時，欲傳送目的地為主機230之封包的來源(source)可能重傳無數次，仍無法將上述之封包傳遞至主機230。而主機230主動發送訊息至網路交換器10的時間則根據使用者於主機230的活動而定，亦無法精確的估計。
而當圖2所示實施例中之網路交換器10具有本發明所提出的技術內容時，當使用者從連接埠113把主機230拔除時，網路交換器10便可偵測得到連接埠113的連接狀態為中斷，進而掃描位址檢查表中與連接埠113相連接的MAC位址，亦即主機230的MAC位址，並且刪除其位址與相關資訊。
而當網路交換器10從網路30接收到目的地為主機230的MAC位址之封包時，由於位址檢查表中並未具有主機230的MAC位址的任何資訊，網路交換器10則會對連接埠111~113以廣播(Broadcast)的方式傳送上述之封包。而當主機230接收此封包時，主機230便會回覆一訊息至網路交換器10，使得網路交換器10可判斷得知目前網路交換器10是以連接埠112連接至主機230。網路交換器10便藉此更新位址檢查表，將主機230的MAC位址及對應連接埠112的內容紀錄於位置檢查表中。如此一來，透過本發明所提出的內容，網路交換器10則可以更即時的更新位址檢查表，使得記憶體空間的運用效率提高，更可降低封包誤傳 的可能。
上述之內容僅為根據本發明一實施例所進行之例示，詳細的實施步驟及流程可能根據實施時之實際狀況而有所更動，本發明並不限定於上述之內容。
值得一提的是，本發明中的處理單元(如圖1所示處理單元130)可由實體電路實現，亦可由一般用途之處理器搭配程式碼而實現，本發明並不限定於上述。但由實體電路所實現的處理單元130在對位址檢查表進行更新/刪除之動作之執行速度則優於利用處理器搭配程式碼的實施方式。而於上述實施例所提及的偵測單元，本領域具通常知識者亦可由目前網路交換器中的偵測元件簡單改變完成，因此，相對於習知技術中的網路交換器，本發明所提供的網路交換器並無增加過多的硬體成本。
本發明亦提供一種適用於網路交換器的資料更新方法。圖3為根據本發明一實施例所繪示資料更新方法的流程步驟圖。請參照圖3，首先，在步驟S301時，以多個連接埠連接多個網路裝置，其中網路裝置分別具有一媒體存取控制位址。然後在步驟S302時，儲存位址檢查表，其中位址檢查表用以紀錄網路裝置的媒體存取控制位址及對應連接的連接埠。在步驟S303，也是當連接埠之一的連接狀態為中斷時，刪除位址檢查表中所有對應於連接狀態為中斷之連結埠的網路裝置的媒體存取控制位址。而本方法的詳細實施內容則可參考上述圖1~圖2的說明，在此則不贅述。
綜上所述，本發明提供一種網路交換器及資料更新方法，可以以不增加過多硬體成本或計算複雜度的情況下，根據網路交換器的連接埠之連接狀態，即時更新網路交換器中的位址檢查表，使得網路交換器中的記憶單元/記憶體之使用效率更為提昇，並且同時降低了封包誤傳的可能。同時，本發明所提出的技術內容亦可與習知技術中的時效處理機制或其他更新機制並用，以達到更完整之效用。
10‧‧‧網路交換器
111~11n‧‧‧連接埠
120‧‧‧處理單元
130‧‧‧記憶單元

Claims (10)

  1. 一種網路交換器，包括：多個連接埠，連接多個網路裝置，其中該些網路裝置分別具有一媒體存取控制(Media Access Control,MAC)位址；一記憶單元，用以儲存一位址檢查表，其中該位址檢查表用以紀錄該些網路裝置的媒體存取控制位址及對應連接的該連接埠；一處理單元，連接該些連接埠以及該記憶單元，其中當該些連接埠之一的一連接狀態為中斷時，該處理單元刪除該位址檢查表中所有對應於該連接狀態為中斷的該連接埠的該些網路裝置的媒體存取控制位址，其中該位址檢查表更包括多個時效處理參數，分別對應於該些網路裝置的媒體存取控制位址，當該處理單元於一預定時間內未從具有該些媒體存取控制位址之一的該網路裝置接收一網路封包時，該處理單元增加對應於該媒體存取控制位址的該時效處理參數的數值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的網路交換器，其中：該些網路裝置分別為一主機或一路由裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的網路交換器，其中：當該些時效處理參數之一大於一設定值時，該處理單元刪除對應於大於該設定值的該時效處理參數之該媒體存取控制位址。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的網路交換器，其中： 當該些連接埠之一的該連接狀態為中斷時，該處理單元更刪除該位址檢查表中所有對應於該連接狀態為中斷的該連接埠的該些網路裝置的該些時效處理參數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的網路交換器，其中所述的網路交換器更包括：一偵測單元，耦接至該些連接埠以及該處理單元，用以偵測該些連接埠的該連接狀態，當該些連接埠之一的該連接狀態為中斷時，該偵測單元對應該連接狀態為中斷的該連接埠傳送一通知信號至該處理單元，其中，當該處理單元接收該通知信號時，該處理單元根據該通知信號刪除該位址檢查表中所有對應於該連接狀態為中斷的該連接埠的該些網路裝置的媒體存取控制位址。
  6. 一種資料更新方法，適用於一網路交換器，所述資料更新方法包括：以多個連接埠連接多個網路裝置，其中該些網路裝置分別具有一媒體存取控制位址；儲存一位址檢查表，其中該位址檢查表用以紀錄該些網路裝置的媒體存取控制位址及對應連接的該連接埠，該位址檢查表包括多個時效處理參數，分別對應於該些網路裝置的媒體存取控制位址，當於一預定時間內未從具有該些媒體存取控制位址之一的該網路裝置接收一網路封包時，增加對應於該媒體存取控制位址的該時效處理參數的數值；以及 當該些連接埠之一的一連接狀態為中斷時，刪除該位址檢查表中所有對應於該連接狀態為中斷之該連接埠的該些網路裝置的媒體存取控制位址。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的資料更新方法，其中：該些網路裝置分別為一主機或一路由裝置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的資料更新方法，其中更包括：當該些時效處理參數之一大於一設定值時，刪除對應於大於該設定值的該時效處理參數之該媒體存取控制位址。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的資料更新方法，其中所述當該些連接埠之一的該連接狀態為中斷時，刪除該位址檢查表中所有對應於該連接狀態為中斷之該連接埠的該些網路裝置的媒體存取控制位址的步驟更包括：刪除對應於該連接狀態為中斷之該連接埠的該些網路裝置的該些時效處理參數。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的資料更新方法，其中所述儲存該位址檢查表的步驟後，所述資料更新方法更包括：偵測該些連接埠的該連接狀態，當該些連接埠的該連接狀態為中斷時，對應該連接狀態為中斷的該連接埠產生一通知信號；以及根據該通知信號，刪除該位址檢查表中所有對應於該連接狀態為中斷之該連接埠的該些網路裝置的媒體存取控制位址。
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