JP2010531602A - リアルタイム通信ネットワークにおける診断データの通信のための方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、通信ネットワークにおけるサーバーノードと少なくとも１のクライアントノード（10）との間の識別と非侵入通信の方法と装置に関する。最初に、識別メッセージが少なくとも１のクライアントノードに送信される。この識別メッセージは、アプリケーションレベルで、アドレッシングデータ（前記サーバーノードの物理アドレスとサーバーアドレス）のコピーを含んでいる。このコピーはＭＡＣ層及びＩＰ層に含まれている。識別メッセージの送信に対応して、少なくとも１のクライアントノードからの少なくとも１アドレス組を受信することにより、サーバにより、クライアントノードを識別することができる。但し、クライアントノードからのアドレスの組は物理アドレス及びインターネットワークアドレスを含んでいる（同一のコピー方法に基づく）。同様な方法で、本発明を使うと、クライアントノードにおいて、ネットワークにおける少なくとも１のサーバーノードを識別することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーバーノードと複数のクライアントノードとの間の識別と非侵入(non-intrusive)通信の方法と装置に関する。

《switch fabric》タイプのネットワークは交換機から構成されている。即ち、データの送受信の端末装置(複数)は、これらデータを伝送する交換機(commutateurs)を中心としてＮ入力、Ｎ出力として構成されている。通信はパケットを送受信することにより行われる。これらパケットは、並列して送信される。

一般的に、本発明は、少なくとも１のサーバと少なくとも１のクライアントを含むリアルタイムのデータ処理ネットワークにおいて、このネットワーク上で往来するリアルタイム通信に対する非侵入の出力ネットワークの(複数)構成要素の間の診断データ通信を管理する原則に関する。

本発明は、特に、リアルタイムの航空機部品のシミュレーションネットワーク（これら部品の診断がシミュレーションネットワークを乱すことなく実施されなければならない）に適用される。

航空機部品のシミュレーションは、航空機に搭載される電子情報システムの開発と統合のために、特に初回飛行の前に、実施される。

シミュレーションアーキテクチャは、ネットワークノードと呼ばれる複数端末を有する。これら端末はシミュレーション計算を実行し、現実の環境との電子インターフェースを構成され、航空機の現実の(複数)装置の機能を検証することを可能にする。このように、この構成は、特に、要求／応答原理に基づく同期シーケンスに基づいてデータを送信するように構成されているシミュレーション端末装置を含む。

ネットワークノードはシミュレーション計算機及び電子インターフェースの入出力カードから構成されている。

ネットワークの種々のノードの間のデータ交換は特定のＵＤＰ（User Datagram Protocol）上においてリアルタイムで実行される。即ち、装置の動作のシミュレーションは現実の動作速度で実行される。

このようなネットワーク アーキテクチャにおける診断を実行するために、常時、種々のネットワークノードの不具合を見つけるための診断装置をネットワークに接続することができる。

しかしながら、ネットワークトポロジーの特定のトレーニング段階がないと、メッセージ交換は、診断装置と種々のネットワークノードとの間のネットワーク上で、補足的トラフィックを生成する。通常、交換メッセージ(複数)はＡＲＰ（Address Resolution Protocol）メッセージである。

診断装置とネットワークノードとの間に大量のＡＲＰメッセージが送信されるという現在の問題は、リアルタイムのシミュレーションの実行の妨げを引き起こす。

本発明は少なくとも１の、前記の従来やり方と技術的問題を解決することである。そのために、本発明は、サーバーノード（通信ネットワークにおける少なくとも１のクライアントノード）における、ダイナミックな識別方法と装置、並びに、クライアントノードにおける、リアルタイムでのシミュレーションの実行を撹乱されることがないような条件を遵守するように構成された通信ネットワークにおけるサーバーノードの識別方法と識別装置を提案する。

本発明は、ネットワークに接続するサーバーノードにおける、ネットワークに接続されている少なくとも１のクライアントノードの識別方法を対象とする。この方法は次の複数ステップを含む。
−少なくとも１のクライアントノードに識別メッセージを送信するステップ；この識別メッセージは、前記サーバーノードの物理アドレスとインターネットアドレスを有している。
−識別メッセージの送信段階で、応答として、少なくとも１のクライアントノードのアドレスの組を含む、少なくとも１のメッセージを受信するステップ；クライアントノードの１つのアドレスの組は物理アドレス（MAC）及びインターネットアドレス（IP）を含んでいる。

本発明による方法を使うと、point to pointの接続、及びそのトポロジー定義についての事前の知識を必要とせず、ネットワークトポロジーをダイナミックに決定することができる。この方法によれば、リアルタイムでシミュレーションを実行することができる非侵入条件を尊重することができる。

有利なやり方として、少なくとも１のクライアントノードアドレスの組が、利用システムにより管理されるメッセージを管理するため（例えば、ＡＲＰメカニズムを抑圧するために）前記サーバーノードの中の、物理アドレスとインターネットアドレスとの対応テーブル、例えば、利用システムのＡＲＰテーブルに静的に記憶される。

特定の実施例によれば、前記識別メッセージがmulticastモードで送信される。

本発明は、ネットワークノード及び前記ネットワークに接続された診断端末装置との間のネットワークにおける診断データの交換方法を対象とする。該方法は以下の複数ステップを有している。
−前記した識別方法に基づく少なくとも１のネットワークノードを識別するステップ；
−少なくとも１の、識別されたネットワークノードに診断コマンドを送信するステップ。

本発明を使うと、リアルタイムでネットワークの機能を撹乱することなく、ネットワークの標準特性を維持しつつ、診断データを交換することができる。

また、本発明は、ネットワークに接続したクライアントノードにおいて、ネットワークに接続したサーバーノードの識別方法を対象とする。該方法は次の複数ステップを有している。
−サーバーノードから出力される識別メッセージを受信するステップ。該識別メッセージは前記サーバーノードの物理アドレス（MAC）とインターネットアドレス（IP）を有している。
−識別メッセージの受信段階で、応答として、前記クライアントノードのアドレスの組を含むメッセージをサーバーノードに送信するステップ；前記アドレスの組は、前記クライアントノードの物理アドレス（MAC）とインターネットアドレス（IP）を有している。

少なくとも１のサーバーノードアドレスの組が、クライアントノードにおいて、前記サーバーノードにおける、物理アドレスとインターネットアドレスとの対応テーブル、例えば、利用システムのＡＲＰテーブルに静的に記憶されると有利である。

また、本発明は、ネットワークに接続するクライアントノードにおける診断データの交換方法を対象とするもので、次の複数ステップを有する。
−上記識別方法に基づく少なくとも１のサーバーノードを識別するステップ；及び、
−診断コマンドを受信したときに、シミュレーションデータの管理タスクの動作状態に基づいて、診断データの管理タスクを動作させるステップ。

本発明による方法は、シミュレーション操作上の診断動作の侵入を制限するためにサービスの優先度により管理を実施する。

診断及びシミュレーションのデータの管理タスクが種々のポートを使うと有利である。

本発明は上記方法の各ステップを実施する複数命令を含むコンピュータプログラムを対象とする。

また、本発明は上記の方法の各ステップを実施するように構成された手段を含む装置を対象とする。

本発明の他の有利な点、目的、特徴は、非制限的な実施例及び付属の図面を参照して、以下の詳細な説明を読むと、明らかである。

図１は本発明による診断端末装置を含むシミュレーションネットワーク構成を示す。 図２は本発明によるシステムのプログラム層及びクライアント/サーバーの診断モジュール(複数)との関係を示す。

本発明によると、(複数)部品、特に航空機部品のシミュレーションネットワークの診断は集中化され、一体化されている。この状態はリアルタイムの制約条件に基づいており、この状態は乱されてはならず、(複数)部品の現実の動作を忠実にシミュレートするものである。

診断機能は以下のとおりである。
−集中化されたやり方で、即ち使用されている各電子インターフェース装置とpoint to pointで接続せずに、現存ネットワークノードを決定する；
−監視及び診断のグラフィックインターフェースを、遠隔で使用する可能性を含めリアルタイムで監視する。
−ネットワークノード地図、特にネットワーク装置リストとその構成（ソフトウェア、構成ハードウェア、パラメーター化）を作成する；
−(複数)ネットワークノードのパラメータ化を行い、修正する；
−内部パラメータを監視し、統計を作成する。
−(複数)入出力チャネル及び（複数）他のパラメータに値を与える（forcer）；
−リアルタイムで(複数)パラメータを、特に揮発性メモリに記憶する；
−故障状態を、特に揮発性メモリに記憶する。
−パラメータ、構成、故障状態、登録テーブルを作成する；
−統計（例えば、シミュレーションメッセージ処理の時間、ＩＰ（Internet Protocol）スタック、メッセージスタックを管理する。

特定の実施例によると、本診断システムはシミュレーションネットワークに一体化され、単一ネットワーク接続だけが必要である。更に、診断機能が集中化される。

(複数)補助端末装置の処理負担は不要であり、調査が、ノードを切断することなく運用モードで実行される。

このために、本発明の実施例によれば、図１に示すシミュレーションネットワークはネットワークノード全体を含み、全体を機能させ、複数部品（特に、switch fabricタイプの交換ネットワーク（reseau commute）におけるそれらの間で接続される航空機部品）のシミュレーションを実行する。

従って、ネットワーク５の各ノード10は主交換機15に接続されている。特に、これらノード10は、計算機ノード（複数）、(複数)入出力カード、(複数)中間ノード、（複数）ハブである。

シミュレーションの主計算機（ホスト計算機）20は、主交換機15及び診断装置25の上で、このネットワーク５に接続されている。

リアルタイム処理が重要であるので、ネットワークは大容量ネットワークである。例えば、100メガビット／秒又は１ギガビット／秒のネットワークである。

本発明によれば、１のモジュール、特に、１のソフトウェアモジュール（plugin）が種々の診断ネットワークの種々のノードにインストールされ，クライアント診断モジュールと呼ばれる。診断装置25においては、サーバー診断モジュールと呼ばれる。

このソフトウェアモジュールは、電子インターフェースの各ノードの運用アプリケーションに組み込まれるプログラムである。

本発明に従って、メッセージ層の特定の利用が、可能な限り、複数ノードの利用システム及び診断装置25のプログラミング層ＰＯＳＩＸ（Portable Operating System Interface）に依存して行われる。

更に、診断のサーバー装置は、最初に、ネットワークトポロジーのトレーニングを行わなければならない。このトレーニングはダイナミックである。即ち、それは、ネットワークの種々のノードの質問により、特に、特定の識別メッセージの送信により、及び関係する応答メッセージを処理することにより、得られる。

メッセージ交換は、同期モード又は非同期モード（TRAPと呼ぶ）に基づいて実行される。

同期実行モードに基づいて、診断要求は、処理の後、診断端末装置（サーバーノード）により送信される。また、応答は、処理の後に、診断ノード（クライアントノード）により送信される。

非同期モードの場合は、unicastメッセージを使って（即ち、point to pointモードで）、又は、multicastメッセージ（即ち、ネットワークノードの１のグループ宛のメッセージ）を使って処理が行われる。この場合、プログラム可能期間に、診断データの取得が周期的に且つ自動的に行われる（このモードにおいて構成されるクライアントノード（複数）により自発的周期的なメッセージ送信）。

本発明によると、シミュレーションのリアルタイム機能に関する診断の侵入(intrusion)は、特に、ネットワーク層のプロトコールの送信制御により、制御される。また、（複数）ノードのネットワークインターフェースに対する競合アクセスの遅れ（latence d'acces concurrent）の制御により、及び、中核部の遅れ（latence noyau）とネットワークノード(複数)に導入されたアプリケーションの制御により、制御される。

本発明によると、ソフトウェアモジュールは標準アプリケーションsocketのプログラミング インターフェースを使い、特にＵＤＰプロトコールを使う。

また、ネットワークの各ノードの上で、特に電子的インターフェースのノード(複数)上で、次のサービス管理が実行される。
−シミュレーションデータに対し、特定ＵＤＰポートを管理するタスク。このタスクは最大周期を有している；
−診断データに対し、特定ＵＤＰポートを管理するタスク。このタスクは最小周期を有している；

更に、ネットワークノードに対してメッセージを送出する時に、(複数)ＩＰパケットの分割が禁止される。メッセージの全ての分割はメッセージ層のレベルで実行され、そのように中核部の遅れリスクを回避して、ＩＰスタックをロードすることはできない。前記中核部は各ノードの唯一のネットワークインターフェースに対するアクセスのセマフォ（semaphore ：Mutual Exclusion に対してmutexという）を実行する。

更に、分割されたメッセージの送信は一時的に広げられる。例えば、１サイクル毎に１メッセージのように、仮に１サイクルが10msecの場合だと、10ｍｓ毎に広げられる。

診断装置が１メッセージ、特にネットワークノード（インターネットアドレス（IPアドレス）が知られている）宛にEthernet（登録商標）パケット（trame）を送出しようとする場合、バッファーメモリＡＲＰに質問し、目的装置のＩＰアドレスに対応する入力を検索する。

バッファメモリＡＲＰ（キャッシュＡＲＰともいう）は、コンピュータメモリに含まれる、プロトコールＡＲＰを使う組（ＩＰアドレス、物理アドレス）全体である。即ち、ロジックネットワークに属するネットワークノードの物理アドレスーＩＰアドレスの対応テーブルが登録されているメモリ空間である。物理アドレスは、ネットワークノードのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスである。

宛先ＩＰアドレスが送信機のＡＲＰキャッシュに存在するときには、利用システムは対応する物理アドレスを知らせ、Ethernet（登録商標）パケットを送信する。この場合、ARPメカニズムはここで止まる。

反対に、もしIPアドレスが送信機のバッファメモリに存在しない場合、診断装置はその送信を待ち状態にし、特に放送モードにより、ARP要求を実行する。この要求は《IPアドレスadresselPに対応する物理アドレスは何か？adressePhysiqueに応答せよ》のタイプである。このような要求は放送モードで送信されるから、交換機を介してネットワークに接続する全ノードは、その要求を受信する。関係するノードは、ARP要求の送信器に応答する。

このソルーションは、リアルタイムのシミュレーション ネットワークを乱すという問題を起こす。

シミュレーションデータのリアルタイム通信を乱さないようにするために、利用システムにより自動的に生成されるARPパケットは、ARPバッファメモリに常設（静的）入力（entrees permanentes (statiques)）により、ブロックされる。

従って、本発明によれば、ARPバッファメモリは常設入力、特に、プログラムインターフェースPOSIXを使って、書き込まれる。

このためには、特に識別要求が、最初に、診断装置（サーバー）により、特に、診断モジュールサーバーにより、multicastモードで、unicastメッセージの送信の前に、(複数)クライアントノード宛に送信される。この要求は適当なmulticastアドレス（そのアドレスには、種々のクライアントノードが予め予約されている）宛に送信される。

現在のネットワークノードの識別応答に基づいて、それは、アドレスの複数組（物理アドレス、IPアドレス）で構成されている。例えば、これは、識別応答メッセージの層における組（物理アドレス、IPアドレス）のコピー（duplication explicite）により実現される。その結果、ネットワーク トポロジーが構成される。

更に、各組（物理アドレス、IPアドレス）は常設入力として設けられている。即ち、診断メッセージを送信する前に、ARPキャッシュにおける静的方法で、これらメッセージは要求又は応答であることができる。次に、構成により（par construction）、如何なるARPタイプのメッセージも診断装置又はノードにより送信されない。

診断過程において、診断装置、特に診断モジュールサーバーはunicastモードで優先メッセージ（messages de preference）を送出する。しかしながらmulticastモードも認められている。ARPトラフィックを管理していないからである。しかしながら、リアルタイムのシミュレーションを乱すような大量のメッセージの送信し、ネットワークの氾濫を回避するために、broadcastモードでの診断メッセージの送出は禁止される。

サーバーノード上における特別な実施例によれば、unicastモードのアドレス計算が、診断タスクにより（複数）クライアントに対してサイクリックに実行される。例えば、１サイクル毎に１人のクライアント宛に１メッセージが各送信の間に。

更に、非同期モードにおいて、非同期モードの終了メッセージが診断サーバーにより、診断モジュールの実行終了前に送信されなければならない。これは、関係するクライアント(複数)によるICMP（Internet Control Message Protocol）メッセージの事後の送信、特に、《 ICMP port unreachable 》メッセージの送信を回避するためにある。このプロトコールは制御メッセージ及びエラーメッセージを伝播するために実行される。

ネットワークのクライアントノード側で、クライアント診断モジュールは、イニシャル時に、IGMP (Internet Group Management Protocol)層をアクティブにし、multicastを管理する。

イニシャル時に、クライアント診断モジュールは、特定のmulticastアドレスに、特に診断IPアドレスに対して、予約要求を送信し、交換機のリダイレクションテーブルを構成し、multicastグループを管理し、その結果、multicastパケット交換機（ルーティングを行い、このアドレスに予約されたインターフェースを全く持たない）による放送モードの送信を回避することができる。

更に、ARPメッセージの送信を止めるために、診断装置（サーバー）のアドレス組（物理アドレス、IPアドレス）が、クライアントノード(複数)により、特に、識別要求のメッセージ層におけるMAC/IP組(物理アドレス、IPアドレス)のコピーにより、入手され、診断メッセージのunicasat送信の前に、即ち、常設入力として、静的にARP層に置かれる。

診断過程で、（複数）ネットワークノード、特にクライアント診断モジュールはunicastモードでメッセージを送信する。これらメッセージは、同期モードで１の要求を受信する毎に送信される。また非同期通信モード（TRAPモード）の時には周期的に送信される。

図２を参照すると、システムプログラミング層、クライアント診断モジュールとサーバーとのインターラクションが示されている。

クライアント診断モジュールとサーバーのプログラミングには、開発システムのユーザスペースに存在するPOSIXプログラミングインターフェースが使われる。

通信層の階層においては、このスペースは、中核部スペースの上に存在している。

中核部スペースは、プロトコール層ヒエラルキーの最下層において、ネットワークパイロット（英語では《driver》）を含んでいる。ネットワーク層はそれに依存しており、特に、IGMP層, ICMP層, IP層及びARP層を含んでいる。

ネットワーク層の上で、トランスポート層を形成するUDP層が存在し、ICMP層又はIP層に依存している。

符号２１は、POSIXインターフェースを介して、クライアント診断モジュールとIGMP層との間における、multicast IPアドレス宛の予約を行うための通信を表す。

符号２２は、POSIXインターフェースを介して、クライアント診断モジュール又はサーバー診断モジュール並びにUDP層との間において、非同期メッセージの送信と受信を行うための通信を示す。

符号２３は、POSIXインターフェースを介して、クライアント診断モジュール又はサーバー診断モジュール並びにARP層との間における、ARP層における常設入力の追加を実行するための通信を示す。

もちろん、特定の必要性を満たすために、本願発明の技術分野の当業者は前記説明に変更を加えることができる。

Claims (10)

1. ネットワークに接続する１のサーバーノード(２５)における、前記ネットワークに接続された、少なくとも１のクライアントノード(１０)の識別方法であって、次の複数ステップを含む識別方法。
   −少なくとも１のクライアントノードに識別メッセージを送信するステップ；この識別メッセージは、前記サーバーノードの物理アドレスとインターネットアドレスを有している。
   −識別メッセージの送信段階で、応答として、少なくとも１のクライアントノードのアドレスの組を含む少なくとも１のメッセージを、受信するステップ；クライアントノードの１つのアドレスの組は物理アドレス及びインターネットアドレス（IP）を含み、前記受信メッセージの付加データ部分において明白にコピーされる。
   −前記サーバーノードにおける前記アドレスの組を、物理アドレス及びインターネットアドレスの間の対応テーブルに静的に記憶するステップ。
2. 前記識別メッセージがmulticastモードで送信されることを特徴とする請求項１に記載された識別方法。
3. ネットワークノード及び前記ネットワークに接続された診断端末装置との間のネットワークにおける診断データの交換方法であって、以下の複数ステップを有する方法。
   −前記した識別方法に基づく少なくとも１のネットワークノードを識別するステップ；
   −少なくとも１の、識別されたネットワークノードに診断コマンドを送信するステップ。
4. ネットワーク（5）に接続したクライアントノード(10)において、ネットワークに接続したサーバーノード(25)の識別方法を対象とする。該方法は次の複数ステップを有している。
   −サーバーノードから出力される識別メッセージを受信するステップ。該識別メッセージは前記サーバーノードの物理アドレス（MAC）とインターネットアドレス（IP）を有している。
   −物理アドレス及びインターネットアドレスを、前記クライアントノードにおける、物理アドレスとインターネットアドレスとの対応テーブルに、静的に記憶するステップ；
   −識別メッセージの受信段階で、応答として、前記クライアントノードのアドレスの組を含むメッセージをサーバーノードに送信するステップ；前記クライアントノードのアドレスの組は、前記クライアントノードの物理アドレスとインターネットアドレスを有している。
5. ネットワークに接続するクライアントノードにおける診断データの交換方法であって、次の複数ステップを有する診断データ交換方法。
   −上記識別方法に基づく少なくとも１のサーバーノードを識別するステップ；及び、
   −診断コマンドを受信したときに、シミュレーションデータの管理タスクの動作状態に基づいて、診断データの管理タスクを動作させるステップ。
6. 診断とシミュレーションのデータ管理タスクは種々の特定のポートを使うことを特徴とする請求項1乃至５のいずれか1項に記載の方法。
7. 前記交換メッセージの分割はメッセージ層レベルで実行されることを特徴とする請求項1乃至６のいずれか1項に記載の方法。
8. ＵＤＰ通信プロトコール及びＰＯＳＩＸプログラミング層を実施する請求項１乃至７のいずれか1項に記載の方法。
9. 請求項1乃至８のいずれか1項の方法の各ステップを実行する命令を含むコンピュータプログラム。
10. 請求項1乃至８のいずれか1項の方法の各ステップを実行するように構成された手段を含む装置。

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