(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、産業用のネットワークデバイスを自動的に再構成することに関する。具体的に言うと、本明細書で説明されるシステムは、現場交換の状況下において、Ｉ／Ｏモジュール、センサ、またはトランスデューサなどのデバイスを大幅に再構成する必要性を排除することによって、イーサネットなどのＴＣＰ／ＩＰネットワークを、産業用のフィールドバスまたはデバイスバスの代わりに使用できるようにする。本発明は、モニタエージェントを使用し、ポート情報はもちろんネットワークデバイスのＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを追跡する。あるデバイスが故障すると、整備員は、故障したデバイスの現場交換を行い、モニタエージェントは、交換デバイスにＩＰアドレスを自動的に再割り当する。【選択図】図１
2004503150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークデバイスの現場交換のためのシステムであって、
故障したネットワークデバイスを検出する段階と、
前記故障したネットワークデバイスを正常なネットワークデバイスと交換する段階と、
前記正常なネットワークデバイスの標準ロケーションを突き止める段階と、
前記故障したネットワークデバイスのＩＰアドレスと同一のＩＰアドレスを前記正常なネットワークデバイスに発行する段階と
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記故障したネットワークデバイスを検出する前記段階は、ＡＲＰ要求のユニキャストによって達成される、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記故障したネットワークデバイスを検出する前記段階は、周期的なＡＲＰ要求によって達成される、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、さらに、
前記故障したネットワークデバイスの件を整備員に通知する段階を備えるシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
故障したネットワークデバイスを検出する前記段階は、前記故障したネットワークデバイスが示されるまで複数のＡＲＰ要求を一定期間にわたって処理することを含む、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記正常なネットワークデバイスの標準ロケーションを突き止める前記段階は、前記正常なネットワークデバイスのＭＡＣアドレスを要求する段階と、前記ＭＡＣアドレスのポート番号をマネージドスイッチデバイスに要求する段階と、を含み、前記ポート番号は、前記正常なネットワークデバイスの前記標準ロケーションである、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、
前記正常なネットワークデバイスの標準ロケーションを突き止める前記段階は、前記標準ロケーションにある複数のターゲットデバイスを識別する段階と、前記正常なネットワークデイバスの前記標準ロケーションを、前記全ネットワークデバイスに関する情報を含んだデータベースと比較し、前記標準ロケーションにある故障した単一のネットワークデバイスを隔離する段階と、を含む、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、
ＩＰアドレスを前記正常なネットワークデバイスに発行する前記段階は、故障した単一のネットワークデバイスを隔離できない場合は抑止される、システム。
【請求項９】
複数のネットワークデバイスのための標準ロケーションを決定するための方法であって、
前記複数のネットワークデバイスのそれぞれのＩＰアドレスからなるリストをモニタエージェント上に維持する段階と、
前記複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスを要求および検索する段階と、
前記複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスからなるリストを前記モニタエージェント上に維持する段階と、
スイッチデバイス上で前記ＭＡＣアドレスのそれぞれに割り当てられたポート番号を要求および検索する段階と、
前記複数のネットワークデバイスのそれぞれのポート番号からなるリストを前記モニタエージェント上に維持する段階と、
前記複数のネットワークデバイスのそれぞれの前記標準ロケーションを処理する段階と
を備える方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記モニタエージェントは、計算手段と記憶手段とを備える、方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、
前記スイッチデバイスは、マネージドスイッチデバイスであり、前記ポート番号は、前記ネットワークデバイス専用の前記標準ロケーションである、方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法であって、
前記スイッチデバイスは、非マネージドスイッチデバイスであり、前記ポート番号は、複数のターゲットデバイスのあいだで共有される、方法。
【請求項１３】
故障したネットワークデバイスのための標準ロケーションを検出するための方法であって、
複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスを要求する段階と、
前記故障したネットワークデバイスを検出する段階と、
前記故障したネットワークデバイスの前記標準ロケーションに対する前記ＭＡＣアドレスを処理する段階と、
前記故障したネットワークデバイスの前記ＭＡＣアドレスと、前記標準ロケーションと、ＩＰアドレスとを記録する段階と
を備える方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記要求は、ＩＰアドレスを選択するためにＡＲＰメッセージのユニキャストを使用する、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、
前記故障したネットワークデバイスを検出する前記段階は、前記要求段階からの無応答にもとづく、方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であって、さらに、
前記故障したネットワークデバイスの検出時に整備員に通知する段階を備える方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法であって、
前記ＭＡＣアドレスを要求する前記段階は周期的である、方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の方法であって、
前記標準ロケーションの前記ＭＡＣアドレスを処理する段階は、前記複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスのリストと、ＩＰアドレスのリストと、ポートのリストとを含んだデータベースにアクセスすることを含み、ポート番号は、前記故障したネットワークデバイスの標準ロケーションを表す、方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法であって、
前記標準ロケーションの前記ＭＡＣアドレスを処理する前記段階は、前記複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスのリストと、ＩＰアドレスのリストと、ポートのリストとを含んだデータベースにアクセスすることを含み、ポート番号は、複数のターゲットデバイスの前記標準ロケーションを表し、前記故障したネットワークデバイスのＩＰアドレスは、前記標準ロケーションにある故障した１ターゲットデバイスを突き止めることによって決定される、方法。
【請求項２０】
ネットワークデバイスを自動構成するための装置であって、
前記ネットワークデバイスを相互に接続するネットワークインターフェースと、
前記ネットワークデバイスを検出する手段と、
前記ネットワークデバイスの標準ロケーションを決定する手段と、
前記ネットワークインターフェースに接続されたモニタエージェントと
を備え、
前記モニタエージェントは、前記ネットワークデバイスのそれぞれにＩＰアドレスを発行し、前記ネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスを記録し、前記各ＩＰアドレスおよび前記各ＭＡＣアドレスからなるリストを維持する、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、さらに、
新しいネットワークデバイスに対して前記モニタエージェントによって維持された前記各ＩＰアドレスからなるリストと重複しない新しいＩＰアドレスを処理する手段をさらに備える、装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の装置であって、
前記ネットワークデバイスを検出する前記手段は、周期的なＡＲＰ要求のユニキャストによって達成される、装置。
【請求項２３】
請求項２０に記載の装置であって、
前記ネットワークデバイスの標準ロケーションを決定する前記手段は、マネージドスイッチデバイスからの前記ＭＡＣアドレスに対するポート番号を処理する手段を含む、装置。
【請求項２４】
請求項２０に記載の装置であって、
前記ネットワークデバイスの標準ロケーションを決定する前記手段は、前記標準ロケーションにある複数のターゲットデバイスを処理する手段を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ネットワークデバイスに関する。本発明は、具体的には、ネットワークデバイスにアドレスを割り当てるシステムに関し、より具体的には、現場交換後のネットワークアドレスの自動割り当てを含んだシステムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
温度センサまたは圧力センサなどの産業用デバイスは、インターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスまたはＤＮＳシンボル名（ｍａｃｈｉｎ．ｃｏｍｐａｎｙ．ｃｏｍ）を使用してクライアントによってアクセスされる。あるユニットの交換が必要とされる場合は、旧ユニットと同じＩＰアドレスを付与し、動作が自動的に進行できるようにしなければならない。整備員は、ＩＰアドレスを操作する資格を有さないのが通常であり、このため、情報システム（ＩＳ）部門または他のネットワーク専門業者の判断に従わなければならない。その結果、デバイスの接続が著しく遅れ、工場のダウンタイムが生じる。あるいは、このような問題に対処するために、高給の専門家を２４時間体制で雇わなければならない。
【０００３】
従来の技術は、いくつかのネットワーク技術を網羅している。ブートストラッププロトコル（ＢＯＯＴＰ）は、ＩＰアドレスおよびその他のキーネットワーキングパラメータをデバイスに割り当てるために確立された方式である。この方式では、イーサネット（商標）メディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレスが、そのデバイスに関して既知である唯一の情報である。このプロトコルは、ディスクレスのＵＮＩＸ（商標）ワークステーションをサポートする目的で、１９８５年にサン・マイクロシステムズによって発明された。これは、埋め込み（すなわち非オペレータ端末）アプリケーションでの使用を目的としたソフトウェアプロダクトのほとんどにおいて、オプションとして使用可能である。
【０００４】
動的ホスト構成プロトコル（ＤＣＨＰ）サーバは、ネットワーク通信の標準規格である。ＤＣＨＰは、ＢＯＯＴＰに対応した拡張機能であり、ＤＣＨＰ形式の照会は、Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ（商標）またはＬＩＮＵＸ（商標）などの現代のオペレーティングシステムを使用したデバイスによって生成することができる。
【０００５】
ＤＣＨＰは、主に、アドレスが永久的に割り当てられるのではなく一定期間のあいだ「貸し出される」大企業のラップトップコンピュータまたはオフィスシステムに対して使用される。同様に、シンプルネットワーク管理プロトコル（ＳＮＭＰ）は、ネットワークのインフラストラクチャを構成しているルータ、ブリッジ、ハブなどの既にネットワークに取り付けられているデバイスに関し、そのキーネットワーキングパラメータをネットワーク管理者が発見および調整できるようにすることを目的としている。ＪｅｔＡｄｍｉｎ（商標）ネットワークプリンタツールは、プリンタエラーおよび管理使用量を報告するためのＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄシステムである。
【０００６】
リバースＡＲＰ（ＲＡＲＰ）は、ＢＯＯＴＰよりも古いプロトコルであり、ＩＰアドレスの割り当て以外の構成を必要としなかったデバイスを対象としている。ＲＡＲＰは、実現するツールが一般的でないので、ＢＯＯＴＰほど広くは使用されていない。ＲＡＲＰは、組み込みのシステムプロトコルスタックにおいて実現される。このとき、監視サーバは、ＲＡＲＰ要求を使用した所定のＭＡＣアドレスに関する問い合わせに対し、ＲＡＲＰ応答でもって応答して良い。
【０００７】
ＭＡＣアドレスは、イーサネットなどのネットワーク上にあるあらゆるデバイスのキー識別パラメータである。ＭＡＣアドレスは、ベンダに関する情報と、ユニットに固有なシーケンス番号とが組み合わされた４８ビットの番号であり、ネットワークインターフェースのメーカによって永久的に割り振られる。これは、通常は、デバイスが他の理由で必要とする可能性があるシリアル番号または類似の表示とは何の関係もない。従来のＭＡＣアドレスは、１６進数で表示されていたので、専門家以外が扱うことは困難であった。イーサネットハードウェアは、ＭＡＣアドレスを使用することによって、このステーションへの特定の送達（ユニキャスト）を意図したネットワークメッセージがどれであるかを決定する。
【０００８】
ＰＩＮＧは、ＩＰデバイスを周期的に問い合わせるためにＡＲＰ要求の繰返し使用に代わって使用されるもう１つのインターネットプロトコルである。ＡＲＰメッセージのほうが高速で且つ低干渉なので、ＰＩＮＧを使用する実益はほとんどない。ＡＲＰは、ＭＡＣアドレスを決定する唯一の方法であるので、現代のＩＰデバイスは、全てＡＲＰ要求に対応している。
【０００９】
「イーサネットスイッチ」すなわち「第２層スイッチ」は、メッセージの宛先であるＭＡＣアドレスのみに依存した規則を使用して、そのポートの１つから別のポートへと未変更のままでメッセージパケットを伝送するデバイスである。このようなデバイスは、複雑な構成を必要としないので、大きなイーサネットネットワークにとって、好ましい相互接続デバイスになりつつある。これは、「第３層スイッチ」として知られる「ルータ」と対照的である。
【００１０】
「マネージドイーサネットスイッチ」は、ＲＦＣ１４９３の報告要件に適合した管理エンティティを含んだイーサネットスイッチであり、具体的には、問い合わせを受けることによって、ある特定のＭＡＣアドレスからメッセージを受信するために最近使用されたポートはどれであるかを決定して良い。
【００１１】
システムコンポーネント間、すなわちデバイスと、マネージドスイッチと、ターゲットＩＰユニットと、のあいだにおけるプロトコルの交換は、各種の規格文書において構造的に規定されている。ソフトウェア設計者は、各種のメッセージをエンコードするまたはデコードするソフトウェアを導入しようと試みるにあたってこれらの仕様を参照する。ＲＦＣ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔ）文書は、インターネットすなわちＴＣＰ／ＩＰを使用したあらゆる通信に関する標準規格を定めた文書である。
【００１２】
次に挙げる表は、適用可能な主なインターネットプロトコルメッセージを定めている。
【００１３】
【表１】
2004503150.tif 000003
【００１４】
あるいは、その他のインターネットプロトコルメッセージは次のとおりである。
【００１５】
【表２】
2004503150.tif 000004
【００１６】
これまでに数多く、自動のアドレッシングシステムを提供する試みが、なされてきた。従来技術によるシステムの多くは、非ＩＰ手段を利用することによって、前もってアドレスを設定する。非ＩＰ手段としては、例えば、手動で変更可能なＤＩＰスイッチ、特殊なコネクタ、手動でアドレスを入力するためのフロントパネルインターフェース、そしてアドレスを発行するための独立したシリアルポートインターフェースなどがある。これらの既存の手段は、場合によっては十分であるが、センサおよびＩ／Ｏデバイスなどのデバイスの産業市場または工場市場には、適切に対処できていない。そして、デバイスまたは環境によっては、既存のアドレッシング技術を利用することが費用効果的でない場合もある。
【００１７】
これまでは、ＴＣＰ／ＩＰネットワークに取り付けられたほとんどのデバイスが、「従来型」（キーボードおよびディスプレイをともなうタイプ）または「組み込み型」（ネットワークプリンタなど）のいずれかのタイプのコンピュータシステムであった。
【００１８】
ＴＣＰ／ＩＰデバイスをネットワークで機能させるためには、特定のアドレスパラメータを割り当てる必要があり、なかでも、３２ビットのＩＰアドレスを割り当てることが最も重要である。ネットマスク、ゲートウェイ、ドメインネームサーバ設定などの、パラメータの確立が必要とされる場合も多い。これらの設定は、適切なパフォーマンスを得るために重要であり、これらの設定を行わないと、ネットワークが不安定になって不規則な動作を生じ、構成されているデバイスのみならずネットワーク上の他のデバイスのパフォーマンスにも影響を及ぼす恐れがある。
【００１９】
ＩＰアドレスおよびその他のネットワークパラメータを手動で割り当てるための従来技術による代表的なシーケンスは、ネットワークへの取り付けに先立って、ローカルデータ入力ポートを使用してＩＰアドレスを直接割り当てることからスタートする。これは、オペレータパネルまたはユーザインターフェースを通して達成されるのが通常である。オペレータは、ネットワーク上での通信を許可する前に、キー入力によってＩＰアドレスを割り当てて、さらに設定の確認を行う。
【００２０】
ＩＰアドレスを自動的に割り当てる従来の方法の１つは、ＢＯＯＴＰまたはＤＨＣＰを使用する方法である。ＢＯＯＴＰまたはＤＣＨＰの技術は、取り付けられるデバイスの「ＭＡＣアドレス」を所要のＩＰアドレスおよびその他のパラメータと関連付けるデータベースを独立して維持する必要がある。このデータベースは、ネットワークの専門家によって作成および維持されるので、通常の現場交換の技術者が擁さない高度な技能を必要とする。また、Ｍｏｄｂｕｓ／ＴＣＰなどの産業デバイス間における主なネットワークプロトコルは、指定されたターゲットのＩＰアドレスに関して明確な知識を必要とするので、従来では、使用可能アドレスの「プール」に含まれる「予測不能」アドレスを割り当てるためにＤＨＣＰを使用することができなかった。例えば、ＤＨＣＰが、Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＮＴサーバを使用したシステムで使用されている場合は、「ＩＰアドレスの予約」として知られるオプションが、通常的に使用されている。これは、ＤＨＣＰを、本実施形態のＢＯＯＴＰと実質的に同等にする。
【００２１】
この従来の発明は、セントラルＢＯＯＴＰサーバまたはセントラルＤＨＣＰサーバを使用して、ＭＡＣアドレスおよびＩＰアドレスのリストを中央ロケーションに維持し、リスト管理を目的とした熟練のネットワーク管理者またはシステム管理者によるアクセスを許可する。このプロトコルは、多くのデバイスによって実装されるが、割り当ては、ＩＳ部門またはシステム管理者によって行われなければならない。２４時間年中無休で稼動する自動デバイスを有した工場環境において、デバイスにＩＰアドレスを割り当てるシステム管理者を２４時間体制で雇うことは、費用効果的ではない。デバイスを交換する技術者またはエンジニアは、ＩＰアドレスも割り当てられるような適切な技能または知識を有していない。したがって、デバイスの故障が、工場の運転を損う恐れがある。生産体制を維持するためには、デバイスの現場交換に関連したダウンタイムを最小限に抑えなければならない。システム管理者がＩＰアドレスをデバイスに発行できるようになるまで工場ラインが遅れることは、競争が激しい市場に適切な選択肢ではない。
【００２２】
ＩＰアドレスを割り当てるもう１つの従来システムは、静的なＡＲＰ（ａｄｄｒｅｓｓ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）オーバーライドを使用した間接的な割り当てを介して行われる。このデバイスは、デバイスのＭＡＣアドレスと一致するＭＡＣアドレスを含んだ任意のＩＰメッセージの到着が、ターゲットでのそのＩＰアドレスの登録を意味することを「想定する」ように設計される。したがって、デバイスに送信されたＩＰアドレスは、たとえそれが既に使用されている場合であっても、デバイスによって強制的に採用されることになる。また、ＭＡＣアドレスを特定のデバイスに突き合わせる必要もある。上述したように、ネットワーク上のとあるデバイスに誤ったＩＰアドレスが強制されると、その結果として不測の大惨事を生じる恐れがある。
【００２３】
ＡＲＰオーバーライド方式は、一般に、次のようなオペレータシーケンスを管理ステーションにおいてともなう。
【００２４】
ａｒｐ−ｓ １０．０．０．１ ００：００：５４：ａｂ：ｃｄ：ｅｆ
ｐｉｎｇ １０．０．０．１
【００２５】
これは、イーサネットアドレス００：００：５４：ａｂ：ｃｄ：ｅｆに向かって有向のユニキャストメッセージを構築し、ＩＰアドレスを１０．０．０．１に指定するように、ローカルステーションに対して強制する。これは、アドレスが００：００：５４：ａｂ：ｃｄ：ｅｆであるデバイスによって、ＩＰアドレス１０．０．０．１を割り当てる権限として解釈される。第２の段階では、任意のインターネットプロトコルが使用可能である。「不慮の」再構成を回避するためには、一般に、不明瞭なポート番号に対してＴＥＬＮＥＴがＰＩＮＧの代わりに使用される。
【００２６】
ＨＰ　ＪｅｔＤｉｒｅｃｔ（商標）カードなどのデバイスに対しては、代わりに別のネットワークプロトコルを使用することが可能である。ＨＰ　ＪｅｔＤｉｒｅｃｔカードは、ＩＰＸプロトコルを使用して、その存在をローカルネットワーク上の任意の管理ステーションに通知する。ローカルネットワーク上のステーションで実行されている管理プログラムが、その報告をピックアップし、そのデバイスを、再構成を必要とするものとしてオペレータに提示する。１つのネットワークのなかで一度に構成解除状態にあるのは、１つのステーションのみであるのが通常なので、オペレータは、ＭＡＣアドレスを記録しなくても、構成解除されたデバイスを認識および選択することが可能である。これらのいずれの機構も、取り付けられているデバイスのＭＡＣアドレスに関する知識か、あるいは少なくともデバイスの所望のネットワーク機能に関する専門知識かを、オペレータが有している必要がある。ＩＰＸなどの代替プロトコルを使用すると、これらのプロトコルがサポートされていない環境でデバイスを使用する際に問題が生じる。
【００２７】
前掲されたＩＰアドレスの割り当て技術は、全て、取り付けられるデバイスのＭＡＣアドレスに関する知識か、専門の能力もしくは訓練か、またはそれらの両方かを必要とする。ネットワーク上でＩＰＸプロトコルをサポートしていないデバイスに、ＩＰＸプロトコルを実装しようとすると、さらにいくらかの困難が生じる。
【００２８】
産業用の制御デバイスは、動作の重要性、動作の連続性、そしてデバイスのロケーションなどが原因で、特定の問題を生じる。これらのデバイスは、機能不全に陥る可能性があるので、最小の平均修復期間（ＭＴＴＲ）のあいだに素早く予備品と交換しなければならない。デバイスは、例えば、仕様を超えた電気的ストレスまたは機械的ストレスが原因で故障する可能性がある。機械的ストレスの一般的な例として、フォークリフトトラックの衝撃による圧壊が挙げられる。電気的ストレスの一般的な例としては、１１０／２２０Ｖのラインパワーが低電圧入力回路に短絡されることが挙げられる。デバイスは、一般に、このような状況下でも「安全である」ように設計されているが、プロセスの続行を可能にするためには、できるだけ素早く交換を行う必要がある。
【００２９】
ほとんどの産業ユーザは、交換が必要なデバイスごとに予備品の在庫を擁している。これらのユーザは、整備員に故障したデバイスの交換を指示する。しかしながら、このような危険な交換条件下でＩＰアドレスを正確に割り当てる必要があることは、一般に非実用的である。これは、モジュールの再配線を行える電気工と、ネットワークパラメータを変更するＩＴ技術者とのあいだで職責が厳密に区別されている産業環境において、特に顕著である。
【００３０】
イーサネットは、これまでは、実業界で実行可能な選択肢だとみなされていなかった。ＡｓｉまたはＤｅｖｉｃｅＮｅｔなどのデバイスレベルのネットワークの代わりとしてイーサネットを実装すると、前任デバイスとの一致のために回転スイッチの設定よりも複雑な作業は何も要求できない、という問題があった。このような問題は、しかしながら、プロトコルが変わってイーサネットの選択肢が広がるとともに解消された。
【００３１】
このようなプロトコルの１つが、産業プロトコルＭＯＤＢＵＳ／ＴＣＰである。ＭＯＤＢＵＳ／ＴＣＰは、プログラマブルロジック調節器、コンピュータ、オペレータパネル、モータ、センサ、およびその他の物理的入出力デバイスなどの産業機器を、ネットワークを介して通信可能にするように設計された通信プロトコルである。これは、広く使用されていたＭＯＤＢＵＳプロトコルの変形タイプとして、１９９０年代の初めにＳｃｈｎｅｉｄｅｒ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎによって導入され、自動機器のベンダおよびユーザのほぼ全てによって採用された。変形タイプであるＭＯＤＢＵＳ／ＴＣＰの仕様は、Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒのウェブサイトで公開された。これは、全てのベンダが一貫してこのプロトコルを採用するように働きかけるため、そして、採用者がインターフェース仕様を「推定」すなわち「リバースエンジニア（逆行分析）」する必要性から生じる相互運用性の問題を回避するためである。
【００３２】
上述した問題を解決するために、いくつかの試みがなされてきた。米国特許第５，４１０，７３０号（‘７３０）は、ネットワークに複数のデバイスを取り付けることを可能にし、プロセスデバイスアドレスの初期割り当てを自動化すること、全てのデバイスが応答する照会を発行すること、次いで、これらのデバイスに含まれる固有なパラメータまたは一連番号をインストールに先立って使用してオペレータがネットワークアドレスを割り当てる手助けとすること、に関して論じている。
【００３３】
‘７３０特許による機構では、アドレスを割り当てるために、デバイスに固有な特性を予測する必要がある。このため、ネットワークセグメント上に同一デバイスが複数存在する可能性があって、そのうちの１つを交換するときは、この機構を使用して自動割り当てを行うことはできない。この機構は、また、ＴＣＰ／ＩＰローカルエリアネットワークで作動するようには設計されていない。一次アドレスを先ず割り当て、次いでそれを使用して構成プロセスを完了する機構は、ネイティブブートストラップアドレス割り当てプロセスを有さないネットワークが使用される場合にのみ必要とされる。ＴＣＰ／ＩＰローカルエリアネットワークの場合は、この機能の全部を、インターネット標準であるＢＯＯＴＰプロトコル（ＲＦＣ９５１）を使用して行うことができる。ＢＯＯＴＰが使用される場合は、ネットワークインターフェースハードウェアに固有に関連付けられ、要求に応じて容易に入手可能である、シリアル番号すなわち「ＭＡＣ」アドレスが、突き合わせを実施するために必要とされる。
【００３４】
米国特許第５，７２４，５１０号（‘５１０）で説明される技術は、デバイスに対するアドレスの割り当てを、推測を使用して行うので、実用的なインターネットＴＣＰ／ＩＰローカルエリアネットワークでは、どこでも禁止される可能性が最も高いと考えられる。具体的に言うと、この技術は、デバイスが取り付けられたネットワーク上で使用されているアドレスの範囲を推測し、一連の照会を発行することによって、その範囲に含まれる所定のアドレスが既に別のデバイスに割り当てられているか否かを決定する。‘５１０特許の新規性は、所定のＩＰアドレスの存在を照会するために通常に使用される標準的なＡＲＰ技術に加えて、この技術を一連の「アプリケーションレベル」の照会を発行することによって拡張することにある。これは、ＡＲＰ記録の「キャッシング」に関係した問題を克服するために行われる。
【００３５】
‘５１０の発明の欠点は、推定によって割り当てられたアドレスが、既に別のデバイスに割り当てられているが、そのデバイスが、リセットまたは一次的なネットワークの中断などによって一時的にアクセス不能であるようなケースに、対処できない点にある。‘５１０のシステムは、有限期間内に重複アドレスの割り当てを完了する。そして、その後、もとのデバイスが再び接続されたときに、重複アドレスの状態が生じ、もとのデバイスの動作を妨害する可能性がある。同じＩＰアドレスを有したデバイスが複数存在すると、深刻なネットワーク問題を生じるので、この技術は、自動化を目的としたネットワーク上で使用することは不可能であると考えられる。ネットワーク上での任意のアドレス割り当てに関する問題を、より適切に解決する方法としては、ＲＦＣ１５３１に記載された動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）を使用する方法が挙げられる。
【００３６】
米国特許第５，４４６，８９７号（‘８９７）の発明は、固有な「論理識別子」または「任意のワード、任意の数字、もしくはそれらの組み合わせ」を認識することによって、交換後のデバイスに対するネットワークアドレスの自動割り当てを可能にする。この‘８９７特許の用途の１つは、ネットワーク上の複数の同一デバイスの１つを交換することである。整備員は、デバイス上の複数のアクセス可能なスイッチまたはジャンパの設定を行い、交換前と交換後のデバイスが同一の設定を有するようにする。設定が完了すると、‘８９７で説明された応用技術によって交換が完了される。
【００３７】
‘８９７特許の技術には、いくつかの限界がある。第１に、交換されるデバイスは、アドレスの割り当てを試みる前に何らかの「論理識別子」を読み出す能力を組み込まれている必要がある。第２に、交換されるデバイスは、その情報をアドレス割り当てを目的として管理デバイスに伝送する非標準のプロトコル能力を組み込まれていなければならない。これら２つの要件は、この技術の有用性を著しく制限する。なぜなら、ネットワーク管理者が、とある自動化された構成技術を採用しようと考えるのは、その構成技術が、このような割り当てを必要とすると考えられるデバイスに高い割合で適用できる場合に限るからである。これらの要件を標準化するためには、複数の機器ベンダが、この追加特性を自発的に取り入れることに合意する必要がある。このような提携は、成功しないことが多い。このような合意に達する方法としては、技術を提示し、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）などの標準化団体による採択を受ける方法が適当である。しかしながら、このような技術は、既に使用可能であるＢＯＯＴＰプロトコルおよびＤＨＣＰプロトコルと類似しているので、ＩＥＴＦは、このような技術を広く採用することに対して懐疑的であると考えられる。実際、‘８９７の特許に述べられている技術は、論理識別子がＭＡＣアドレスであるＢＯＯＴＰに関する従来技術と同一である。
【００３８】
米国特許第６，０２１，４２９号（‘４２９）には、これまで１つのファイルサーバ上に維持されていたディレクトリを非集中化させることを可能にするシステムが述べられている。非集中化および回復は、ネットワーク上でのリストサーバの存在を決定するための定義済みプロトコルにしたがうように「リストサーバ」を構成することによって達成される。そして、これらのリストサーバの内容は、デバイスのなかでも内容が権限的である１デバイスの内容をもとにして更新されるので、もとのデバイスが使用不可能である場合でも、任意のデバイスから情報を提供することができる。
【００３９】
この‘４２９の技術は、１９８０年代の半ばにサン・マイクロシステムズのワークステーションに実装された分散「イエローページ」データベースとのあいだに、多くの共通点を有する。両者の主な違いは、ディレクトリサービスの役割を担うデバイスのＩＤが、前もって構成される必要がない点にある。デバイスは、その代わりに、割り当てられた自身のネットワークアドレスにもとづいて権限を求める交渉を行う。これは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（商標）　９５　ピアツーピアファイルサービスに「自動ブラウズマスタ割り当て」を実装するにあたってＭｉｃｒｏｓｏｆｔが使用する手続きと同様である。実際は、上述された能力のほとんどが、Ｗｉｎｄｏｗｓ　９５のマシンによって自動的に維持される「ブラウズリスト」の特性と同等であり、プリンタ、コンピュータ、およびその他のファイルサーバデバイスなどのネットワークデバイスが時限ベースで送出する通知メッセージによって更新される。
【００４０】
‘５１０特許と同様に、米国特許第５，５８６，２６９号（‘２６９）の発明は、デバイスがネットワークで機能することを可能にする任意のネットワークアドレスの割り当てに関連したメカニズムを開示している。これは、提示されたアドレスを割り当てられた既存のデバイスに接触する試みを、まだ割り当てられていないアドレスが発見されるまで行うことによって達成される。
【００４１】
‘２６９のメカニズムは、該当するアドレスが実際は別のデバイスに割り当てられているがそのデバイスが一時的にアクセス不能であった場合に問題を生じるので、ＴＣＰ／ＩＰローカルエリアネットワークでの使用には適していない。このような状況は、ネットワークの中断ひいては自動化システム制御の故障を引き起こす可能性がある。したがって、‘２６９の方法は、自動化を目的として使用されるネットワークには通用しないと考えられる。その代わり、ＴＣＰ／ＩＰローカルエリアネットワークで任意のアドレスが所望された場合に使用されるプロトコルとしては、ＲＦＣ１５３１に明記された標準のＤＨＣＰプロトコルが適している。
【００４２】
米国特許第４，６７７，５８８号（‘５８８）の技術は、ＴＣＰ／ＩＰローカルエリアネットワークには適していない。連続して繋ぎ合わされた複数のネットワークセグメントにそれぞれ適切なアドレス範囲を割り当てる作業は煩わしく、この問題は、一般に、これらのネットワーク上の既存のデバイスを結びつけるアドレス割り当てプロトコルを規定することによって克服することは不可能である。既存のＴＣＰ／ＩＰデバイスは、アドレスの割り当てが安定していることを求めているので、２つのネットワークを相互に接続する作業自体から、デバイス自体の知識なしにネットワークアドレスの再割り当てを生じることはできない。‘５８８特許は、ＴＣＰ／ＩＰのアドレス割り当て規則にとらわれないネットワーク環境において、より都合良くアドレスを割り振るためのメカニズムについて説明している。
【００４３】
米国特許第５，９８７，５２４号（‘５２４）は、「アドレス・スプーフィング」を使用した故意の侵入攻撃を克服するための、いわゆるネットワークファイアウォール技術について説明している。ファイアウォールは、各加入者デバイスの物理アドレスと、そのデバイスに割り当てられたＩＰアドレスとの関連付けによって、事前に構成される。ファイアウォールは、侵入システムによって誤ったソースネットワークアドレスが表示されたケースを認識し、対象とするターゲットデバイスにそれらのメッセージが伝搬されるのを阻止する。
【００４４】
米国特許第５，９８０，０７８号（‘０７８）の発明は、ブートストラッピングメカニズムの一部として汎用ネットワークを使用し、とあるデバイスがネットワークに物理的に組み込まれた後で且つそのデバイスが作動可能になる前に、その汎用ネットワークがそのデバイスの初期構成データを入力することを可能にする。‘０７８のメカニズムは、一時ネットワークアドレスの割り当てと、「スタンバイ」として知られる非動作状態と、に依存することによって、デバイスの構成を手動の補助によって完了することを可能にするので、ＴＣＰ／ＩＰローカルエリアネットワーク上の任意のターゲットデバイスに対して使用するには、特に適していない。
【００４５】
米国特許第５，９１７，８０８号（‘８０８）で説明された発明は、１０年以上にわたってローカルエリアネットワークで使用可能であったものを含む、ネットワーク監視およびシステム管理のための多くの市販のツールで使用されているものと類似している。デバイスのＩＤおよび詳細な構成を決定するためのネットワークトラフィックの受動モニタリングは、ネットワークエンジニアに教示された標準的なネットワーク管理およびトラブルシューティングの手続きである。発見されたデバイスのリストをデータベースのなかに構築し、このようなデータベースの内容を要求に応じて表示することは、３　Ｃｏｍ　Ｃｏｒｐによる「Ｔｒａｎｓｃｅｎｄ」管理パッケージなどのプロダクトの標準特性である。
【００４６】
‘８０８の技術は、ターゲットデバイスの機能交換時にネットワークＩＰアドレスを自動的に再割り当てする問題には適していない。なぜなら、このような条件下では、監視するべきブロードキャストトラフィックが存在しないと考えられるからである。特に、現代のネットワークにおいてイーサネットスイッチデバイスを使用すると、受動モニタリングの値が大きく妨げられる。なぜなら、通信の直接参加者以外の第三者がモニタリング用のスイッチによって入手できるのは、「ブロードキャスト」または「マルチキャスト」として指定されたメッセージのみであるからである。
【００４７】
米国特許第５，８４５，０８１号（‘０８１）は、「外部」ネットワークを使用して情報へのアクセスを可能にしなければならないゲートウェイデバイスに関連している。具体的に言うと、外部ネットワーク上において１つまたはそれ以上の権限デバイス（「ターゲットノード」）の存在を検出し、それらに対して照会を行うことによって、ターゲットノードは、ゲートウェイによってアセンブルすることができる情報を明かし、このようなゲートウェイの構成を容易にする。これは、ネットワークアドレスの等価テーブルまたは類似のデータを前もって割り当てることを含む。
【００４８】
米国特許５，６８０，１１３号（‘１１３）では、スイッチを手動調整することなくアドレスをデバイスに割り振る方法が説明されている。‘１１３特許のシステムは、このようなデバイスを直列に接続するにあたって、スイッチを使用する代わりに、延長ケーブルまたはコネクタの配線を既知の方法で再構成する。
【００４９】
この‘１１３のメカニズムは、１９８４年に８８４モデルプログラマブルコントローラとともに導入された「８００シリーズＩ／Ｏ」として知られる製品系列に対してＭｏｄｉｃｏｎ　Ｃｏｒｐ（現在ではＳｃｈｎｅｉｄｅｒグループの一員）が使用したものに類似している。このような製品では、まさに上記特許において言及された理由によって、モジューラＩ／Ｏラック内の多数のモジュールのうちの１つのアドレスが、そのラック番号とラック内のスロット番号との組み合わせによって決定された。複数のラックを物理的に同一のパーツにし、尚且つそれらを機能的に区別できるようにするために、相互接続ケーブルは、５信号の割り当てに関して「回転」を実施した。これによって、個々のラック内のモジュールに表示された信号をデバイスが検知できるようになり、アドレススイッチの必要性に取って代わる効果が得られた。
【００５０】
米国特許第６，０１２，０８８号（‘０８８）は、ＢＯＯＴＰに類似した技術について説明している。この技術では、インターネットアクセスデバイスに既知である固有な登録番号が、既知の登録サービスに対して表示される。この登録サービスは、デバイスを事前に構成しなくてもアクセスすることができ、そのデバイスから任意の構成データを得ることができる。‘０８８の発明は、公衆交換電話網上に存在する既知のネットワークサービスアクセスポイントに依存しているので、登録サービスとの初期接触は、記録済みの電話番号およびモデム設定のみを使用して行うことができる。そのポイントから先は、データベースに登録済みの詳細または機器に対して交渉済みの詳細にもとづいて、任意の複雑な構成設定を自動化することができる。
【００５１】
この‘０８８の技術を利用するデバイスは、使用されるプロトコルが標準ではないので、そのための特別な設計を施されていなければならない。この非標準のメカニズムは、組み込まれるデバイスが登録サーバと同じローカルエリアネットワーク上にないケースを扱うために必要である。両者が同じネットワーク上にある場合は、標準のプロトコルであるＢＯＯＴＰを使用して同じ結果を得ることができる。
【００５２】
要するに、従来システムの問題は、ネットワークアドレスを適切に構成するためには、部分交換を監視する専門の管理者による関与を必要とする点にある。従来の技術は、システム保全を高レベルに維持しつつ適切なＩＰアドレスを自動的に指定する、簡単で且つ規律のとれた方法を有していない。必要とされているのは、ネットワークアドレスを割り当てる自動化システムである。このようなシステムは、アドレス構成を管理するネットワークの専門家を雇用する負担なしに、平均修復時間（ＭＴＴＲ）の減少と、ネットワークデバイスの現場交換とを可能にする。理想を言うと、このようなシステムは、イーサネットスイッチから集められた管理情報を使用して物理ロケーション情報を推定するか、あるいはこのような情報を使用して適切なネットワークアドレスを推定すると考えられる。
【００５３】
【発明の概要】
本発明は、産業用インターネットデバイスを自動的に再構成するためのシステムである。具体的には、本発明は、イーサネットなどのＴＣＰ／ＩＰネットワークを産業用フィールドバスまたはデバイスバスの代わりに使用することを促進する。
【００５４】
したがって、本発明の目的の１つは、現場交換の状況下において、Ｉ／Ｏモジュール、センサ、またはトランスデューサなどのデバイスの再構成を自動化することである。１実施形態では、この目的は、有効なインターネット標準技術をシステム管理ソフトウェアコンポーネントと組み合わせることによって達成される。後者は、「管理エンティティ」と称される。
【００５５】
本発明は、ネットワークデバイスの状態を周期的にポーリングするファイルサーバまたは管理ワークステーションなどの標準コンピュータで実行される、様々なアルゴリズムおよびソフトウェアを含んでいる。本発明の目的の１つは、交換された故障したネットワークデバイスを検出することであって、このときシステムは、故障したデバイスのネットワークアドレスを交換後のデバイスに自動的に割り当てる。１実施形態では、計算手段は、サポートしている自動化機器と同じプラントエリア内に同じ作業員によって取り付けられたネットワークデバイスの形態をとる、専用のモニタシステムである。計算手段は、あるいは、マネージドネットワークスイッチ自体の拡張機能を含んでいる。
【００５６】
本発明のもう１つの目的は、機能不全に陥ったネットワークデバイスを直ちに識別し、交換を行う整備員を直ちに派遣できるようにすることである。これは、デバイスのモニタリングがネットワーク全体にわたって絶えず行われた結果である。
【００５７】
本発明のさらにもう１つの目的は、より不便なＭＡＣアドレス番号ではなくマネージドイーサネットスイッチの物理ポート番号を使用してネットワークデバイスを識別することによって、交換後の機器の初期構成および設定の簡略化を図ることである。
【００５８】
本発明と多くの従来システムとを区別する違いの１つは、マネージドイーサネットスイッチからの管理情報を使用して物理ロケーション情報が推定される、あるいはその情報を使用してネットワークアドレスが推定される点にある。また、従来の技術では、デバイスの交換時に、マネージドイーサネットスイッチまたは類似デバイスの管理エンティティからの情報を使用して、使用に適したネットワークアドレスが推測される点に関して、何も言及されていない。
【００５９】
‘８９７システムと異なり、本発明によるシステムは、標準のＢＯＯＴＰアドレス割り当てプロトコルをサポートするという点以外は、ターゲットデバイスのネットワークプロトコルの能力に、何も変更を加える必要がない。また、コスト、複雑度、および非信頼度が増大する原因となる、アクセス可能な外部スイッチまたは類似の機械的手段を設ける必要もない。デバイスが交換の対象であること、したがって記録済みアドレスの再割り当てが望まれることは、ネットワークケーブルを接続されたイーサネットスイッチまたは類似デバイスの管理エンティティに対して自動照会を行うことによって決定される。新しいデバイスを、もとのデバイスと同じケーブルまたはポートに接続する作業は、前掲の特許における「論理識別子」と同等の機能を提供する。
【００６０】
‘４２７特許と異なり、ネットワークアドレス情報を取得するための本発明によるメカニズムは、ＲＦＣ８２６に記載された標準ＡＲＰプロトコルを介している。マネージドイーサネットスイッチまたは類似のデバイスに対して照会を行い、該当するデバイスが自動化メインテナンス用にあらかじめ構成されたネットワーク領域内にあることを確認することによって、そのデバイスが自動化メインテナンスにしたがうことが決定された後、本発明は、その既存のターゲットデバイスに対して問い合わせを行う。
【００６１】
本発明は、‘０７８と異なり、アドレス割り当てプロトコルＢＯＯＴＰのみを実装されたＴＣＰ／ＩＰターゲットデバイスを、人為的な補助なしに構成されるように、未変更のままに維持することが可能である。したがって、アドレスの割り当ては、標準のマネージドイーサネットスイッチからの情報を使用して推定される。
【００６２】
‘０８０と異なり、本発明は、マネージドイーサネットスイッチまたは類似のデバイスから取得されたロケーションデータを使用して、新しく組み込まれたデバイスと、故障した前のデバイスとの等価性を確認し、標準のＢＯＯＴＰプロトコルを使用した、新しいＩＰアドレスの通信を可能にする。
【００６３】
本発明は、交換デバイスに対するＩＰアドレスの割り当てを実施し、標準のマネージドイーサネットスイッチから取得された物理ロケーションデータを使用して、このようなネットワークＩＰアドレスの割り当てに関するガイダンスを提供するが、‘５２４特許では、これらのいずれの点も言及されていない。
【００６４】
‘０８１の発明と異なり、本発明は、外部ネットワークへのオペレーティングゲートウェイに関連していない。ＩＰアドレスの交換を実施するために維持する必要があるアドレス情報は、アドレス情報源である指定のターゲットデバイスによる補助なしに取得される。アドレス情報は、むしろ、人であるオペレータのために標準のマネージドイーサネットスイッチ機器によって維持されている物理ロケーション情報を使用して推定される。‘０８１特許では、デバイスの現場交換時において、ネットワークＩＰアドレスの割り当てに関するガイダンスを提供する目的で標準のマネージドイーサネットスイッチから取得される物理ロケーションデータに関し、何も言及されていない。同様に、‘１１３の技術でも、ＴＣＰ／ＩＰローカルエリアネットワークにおいてネットワークＩＰアドレスを再割り当てする技術に関し、何も言及されていない。
【００６５】
‘０８８とは対照的に、本発明による技術は、標準のＴＣＰ／ＩＰターゲットデバイスのための交換ＩＰアドレスを自動的に割り振り、標準のＢＯＯＴＰプロトコルを使用してそれらをデバイスに伝える。アドレスの割り当ては、ネットワークを監視している標準マネージドイーサネットスイッチからの管理情報による補助を得て決定される。
【００６６】
本発明は、ＲＦＣ２１０８の標準だけでなく、ブートストラッププロトコル（ＢＯＯＴＰ）に関するＲＦＣ９５１の標準や、イーサネットスイッチデバイスのＳＮＭＰサポートに関するＲＦＣ１４９８の標準からも、恩恵を受けている。国際標準の使用下では、標準にしたがうデバイスは全て同じかたちで応答する。本発明は、幅広く実装されているこれら２つの標準を、これらを監視する新規のソフトウェア管理エンティティとともに、固有な方法と組み合わせる。ＤＣＨＰは、ＢＯＯＴＰと互換性があるので、照会がＤＣＨＰであると決定されたときには、ＤＣＨＰ形式のＢＯＯＴＰ応答を使用することができる。
【００６７】
本発明のさらなる特徴は、各ターゲットＩＰユニットがマネージドスイッチのポートに至る専用回線を有するように、ネットワークを構成して良い点にある。この場合、交換ユニットのＩＤの曖昧さに関する問題は生じない。あるいは、マネージドスイッチの構成の選択肢を増やし、ターゲットＩＰユニット用のインターフェースとして、より安価な非マネージドスイッチまたはリピータハブを利用しても良い。この場合のマネージドスイッチは、スイッチのマネージドポートに関連付けられたＭＡＣアドレスを２つ以上有する。したがって、アドレスの自動再割り当ては、所定のマネージドプラントエリアで故障するターゲットＩＰユニットの数が厳密に１である場合に限る必要がある。
【００６８】
本発明による利点の１つは、故障したネットワークデバイスを認識し、適切なＩＰアドレスを自動的に割り当て、ダウンタイムを減少させられる点にある。また、本発明による方法は、ネットワークデバイスの物理ロケーションまたは領域を突き止め、故障したデバイスを容易に発見できるようにする。本発明は、また、１ユニットの交換が決定された場合にのみＩＰアドレスを割り当てるシステム権限を扱っている。故障した１ネットワークデバイスをシステムが隔離できない場合は、自動割り当ては抑止される。
【００６９】
本発明の１目的は、ネットワークデバイスを現場交換するためのシステムであって、故障したネットワークデバイスを検出する段階と、故障したネットワークデバイスを正常なネットワークデバイスと交換する段階と、正常なネットワークデバイスの標準ロケーションを突き止める段階と、故障したネットワークデバイスのＩＰアドレスと同一のＩＤアドレスを正常なネットワークデバイスに発行する段階と、を備えるシステムである。
【００７０】
さらなる目的は、故障したネットワークデバイスを検出する段階が、ＡＲＰ要求のユニキャストによって達成される、システムである。故障したネットワークデバイスを検出する段階は、あるいは、周期的なＡＲＰ要求によって達成される。１目的は、また、故障したネットワークデバイスを検出する段階が、故障したネットワークデバイスが示されるまで一定期間にわたって複数のＡＲＰ要求を処理することを含む、システムである。
【００７１】
さらなる目的は、故障したネットワークデバイスの件を整備員に通知する段階を、さらに備えるシステムである。
【００７２】
本発明の１目的は、正常なネットワークデバイスの標準ロケーションを突き止める段階が、正常なネットワークデバイスのＭＡＣアドレスを要求する段階と、マネージドスイッチデバイスからのＭＡＣアドレスのために、正常なネットワークデバイスの標準ロケーションであるポート番号を要求する段階とを含む、システムである。
【００７３】
さらなる目的は、正常なネットワークデバイスの標準ロケーションを突き止める段階が、標準ロケーションにある複数のターゲットデバイスを識別する段階と、正常なネットワークデイバスの標準ロケーションを、全ネットワークデバイスの情報を含んだデータベースと比較し、標準ロケーションにある故障した１ネットワークデバイスを隔離する段階とを含む、システムである。また、正常なネットワークデバイスにＩＰアドレスを発行する段階は、故障した１ネットワークデバイスを隔離できない場合は抑止される。
【００７４】
本発明の１目的は、複数のネットワークデバイスの標準ロケーションを決定するための方法であって、複数のネットワークデバイスのそれぞれのＩＰアドレスからなるリストをモニタエージェント側で維持する段階と、複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスを要求および検索する段階と、複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスからなるリストをモニタエージェント側で維持する段階と、各ＭＡＣアドレスに対するスイッチデバイス上のポート番号を要求および検索する段階と、複数のネットワークデバイスのそれぞれのポート番号からなるリストをモニタエージェント側で維持する段階と、複数のネットワークデバイスのそれぞれの標準ロケーションを処理する段階と、を備える方法である。
【００７５】
さらなる目的は、モニタエージェントが計算手段と記憶手段とを含む、方法である。
【００７６】
さらなる１目的は、スイッチデバイスがマネージドスイッチデバイスであり、ポート番号がネットワークデバイス専用の標準ロケーションである、方法である。別の１目的は、スイッチデバイスが非マネージドスイッチデバイスであり、ポート番号が複数のターゲットデバイスのあいだで共有される、方法である。
【００７７】
本発明の１目的は、故障したネットワークデバイスのための標準ロケーションを検出するための方法であって、複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスを要求する段階と、故障したネットワークデバイスを検出し、故障したネットワークデバイスの標準ロケーションのためのＭＡＣアドレスを処理する段階と、最後に、故障したネットワークデバイスのＭＡＣアドレスと、標準ロケーションと、ＩＰアドレスとを記録する段階と、を備える方法である。
【００７８】
これらの目的は、ＡＲＰメッセージのユニキャストを使用してＩＰアドレスを選択することを含む。
【００７９】
もう１つの目的は、故障したネットワークデバイスを検出する段階が、要求段階からの無応答にもとづく、方法である。
【００８０】
さらなる１目的は、故障したネットワークデバイスの検出時に整備員に通知する段階をさらに備える方法である。
【００８１】
また、ＭＡＣアドレスを要求する段階は周期的である。
【００８２】
１目的は、標準ロケーションのＭＡＣアドレスを処理する段階が、複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスのリストと、ＩＰアドレスのリストと、ポートのリストとを含んだデータベースにアクセスすることを含み、ポート番号が、故障したネットワークデバイスの標準ロケーションを表す、方法である。
【００８３】
さらにもう１つの目的は、標準ロケーションのＭＡＣアドレスを処理する段階が、複数のネットワークデバイスのそれぞれのＭＡＣアドレスのリストと、ＩＰアドレスのリストと、ポートのリストとを含んだデータベースにアクセスことを含み、ポート番号が、複数のターゲットデバイスの標準ロケーションを表し、故障したネットワークデバイスのＩＰアドレスが、標準ロケーションにある故障した１ターゲットデバイスを突き止めることによって決定される、方法である。
【００８４】
本発明の１目的は、ネットワークデバイスを自動構成するための装置であって、ネットワークデバイスを相互に接続するネットワークインターフェースと、ネットワークデバイスの標準ロケーションを決定する手段と、ネットワークデバイスに接続されたモニタエージェントとを備え、モニタエージェントは、ネットワークデバイスのそれぞれにＩＰアドレスを発行し、ネットワークデバイスのそれぞれのためのＭＡＣアドレスを記録し、各ＩＰアドレスおよび各ＭＡＣアドレスからなるリストを維持する、装置である。
【００８５】
本発明のさらなる目的は、新しいネットワークデバイスに対して、モニタエージェントによって維持されたＩＰアドレスからなるリストと重複しない新しいＩＰアドレスを処理する手段をさらに備える装置である。
【００８６】
さらにもう１つの目的は、ネットワークデバイスを検出する手段が、周期的なユニキャストＡＲＰ要求によって達成される、装置である。
【００８７】
１目的は、また、ネットワークデバイスの標準ロケーションを決定する手段が、マネージドスイッチデバイスからのＭＡＣアドレスのためのポート番号を処理する手段を含む、装置である。
【００８８】
最後の１目的は、ネットワークデバイスの標準ロケーションを決定する手段が、標準ロケーションにある複数のターゲットデバイスを処理する手段を含む、装置である。
【００８９】
当業者ならば、以下の詳細な説明から、本発明によるさらなる目的および利点が容易に明らかになる。以下の詳細な説明では、発明実施の最良の形態を例として、発明の好ましい実施形態のみが取り上げられている。以上からわかるように、本発明は、他の異なる実施形態で実現することも可能であり、その詳細に関しては、本発明の趣旨から外れることなく様々な変更を加えられる。
【００９０】
【好ましい実施形態の説明】
本発明の１実施形態が、図１に示されている。図には、ＢＯＯＴＰサーバとして機能するモニタエージェント１０であって、ネットワークデータを管理および処理するための計算手段と、情報を格納するための記憶手段と、を備えるモニタエージェント１０が示されている。モニタエージェント１０は、１つまたはそれ以上のマネージドスイッチ２０を有したネットワークに接続されている。マネージドスイッチ２０は、ローカルプラントエリア上にあるとみなされる。マネージドスイッチ２０は、複数のポート２５を有しており、ＭＡＣアドレスおよび／またはポートの割り当てを報告することができる。
【００９１】
好ましい１実施形態では、ＴＣＰ／ＩＰネットワークはイーサネットであり、イーサネットマネージドスイッチ２０を使用する。なお、ネットワークという用語は、特定のタイプの接続ではなく任意の通信交換を意味することが望ましい。
【００９２】
マネージドスイッチ２０には、一定数のハブポート４５をともなった一定数の安価なハブ４０が接続されている。これらのハブポート４５には、Ｉ／Ｏデバイス５０やコンピュータ６０などの複数のデバイスが接続されている。
【００９３】
ハブポート４５に接続された各デバイスは、関連のＭＡＣアドレスと関連のＩＰアドレスとをそれぞれ有する。マネージドスイッチ２０は、接続されたハブおよびデバイスに関連するあらゆるＭＡＣアドレスおよびポート割り当てをモニタエージェント１０に報告する。モニタエージェント１０は、あらゆるポート割り当ておよびＭＡＣアドレスからなるリストを維持する。したがって、モニタエージェント１０は、個々のデバイスのＭＡＣアドレスおよびＩＰアドレスだけでなく、そのデバイスがマネージドイーサネットスイッチ２０のどのポートに接続されているかによって、そのデバイスのおおよその位置も知る。
【００９４】
ローカルプラントエリアとは、マネージドイーサネットスイッチ２０およびその下方に位置するデバイスからなるシステムを意味しており、相互に接続されたあらゆるハブおよびＩ／Ｏデバイスを含む。モニタエージェント１０は、エンタープライズネットのなかに存在しており、ローカルプラントエリアで発見されるＩＰおよびＭＡＣのあらゆる組み合わせを記録する。
【００９５】
図２に関し、ハブ４０に接続された正常なデバイス７０，８０，１００は、それぞれＭＡＣアドレスとＩＰアドレスとを有する。故障したユニットすなわち機能不能のユニット１００も、やはりＭＡＣアドレスとＩＰアドレスとを有していた。故障したユニットの情報は、周期的なデバイスポーリングにもとづいて、既にマネージドスイッチ２０を通してモニタエージェント１０に伝わっている。モニタエージェント１０は、また、故障したそのデバイス１００をマネージドスイッチポート１に位置するものとしてリストアップする。
【００９６】
概要からわかるように、故障したデバイス１００が正常なデバイス１１０に交換されると、正常なデバイス１１０は、直ちにネットワークの割り当てを要求する。要求に気がついたモニタエージェント１０は、その要求が事前に検出された故障ユニット１００のロケーションから発しているか否かを決定する。その要求がポート１から発している場合は、モニタエージェント１０は前のデバイスと同じＩＰアドレスを発行し、新しいデバイス１１０はネットワーク上での動作を開始する。
【００９７】
具体的に言うと、モニタエージェント１０は、ネットワーク上の各デバイスのＭＡＣアドレスからなるデータベースを維持している。ＢＯＯＴＰデータベースは、現代のイーサネットスイッチデバイスに組み込まれたＭＡＣアドレス検出スキームを活用しているモニタエージェント１０によって、自動的に構築され維持されるデータベースである。ＲＦＣ１４９３によって規定されＳＮＭＰ　ＦｉｎｄＰｏｒｔ照会と称されるこの能力を使用すると、管理プログラムからＳＮＭＰ要求を発行することによって、特定のＭＡＣアドレスを追跡し、それがどのスイッチのどのポートで発見されたかを識別することが可能になる。
【００９８】
各種デバイスのＩＰアドレスも、やはりモニタエージェント１０によって維持されている。モニタエージェント１０は、実際に、新しいデバイスのそれぞれにＩＰアドレスを発行する。作動中は、あらゆるデバイスが、起動時に標準ＢＯＯＴＰプロトコルを使用して自身のネットワーク割り当てすなわちＩＰアドレスを要求するように設定される。好ましい１実施形態では、デバイスは、１５秒などの「適当な期間」のあいだに３回またはそれ以上の複数回に渡って要求を行う。ネットワーク上のＢＯＯＴＰサーバエンティティから応答が得られた場合は、戻されたＩＰアドレスおよびその他のパラメータが、そのデバイスによって使用される。また、ＩＰアドレス情報は局所的に記録可能であるので、ＢＯＯＴＰサーバが使用不能である状態でデバイスが起動した場合は、そのデバイスは、最後に知られていた有効なアドレスに戻る。
【００９９】
そのデバイスが既にアドレスを記録しており、それがＢＯＯＴＰを使用して戻されたアドレスと異なる場合は、その新しく取得されたアドレスが、使用され記録される。したがって、本発明は、あるユニットがスワップアウトし、検査され、動作可能であると判断され、予備の在庫に戻されたものの、プロセスにおいて完全に初期化されなかった場合を扱っている。
【０１００】
ＭＡＣアドレスは、従来から、１２桁の１６進数として「ａｂ：ｃｄ：ｅｆ：０１：２３：４５」のかたちで表されている。図中の「ＡＢＣ」や「ＤＥＦ」などは、読者の混乱を避けるために簡略化された表現である。再び図２を参照すると、一例として、第１のＩ／Ｏデバイス７０がＭＡＣアドレス＝ＡＢＣを、第２のＩ／Ｏデバイス８０がＭＡＣアドレス＝ＤＥＦを、そして第３のＩ／Ｏデバイス１００がＭＡＣアドレス＝ＥＦＧを有する場合が示されている。ＭＡＣアドレスは、モニタエージェントによって事前に検出され記録されている。モニタエージェント１０は、また、各デバイスに関してＩＰアドレスの記録および発行も行う。したがって、第１のＩ／Ｏデバイス７０が１０．０．０．１のＩＰアドレスを有し、第２のＩ／Ｏデバイス８０が１０．０．０．２のＩＰアドレスを有する一方で、第３のＩ／Ｏデバイス１００は１０．０．０．３のＩＰアドレスを有する。モニタエージェント１０は、これらのＩ／Ｏデバイス７０，８０，１００のそれぞれを、マネージドスイッチ２０のポート１から来るものとして識別する。
【０１０１】
モニタエージェントは、Ｉ／Ｏデバイス７０，８０，１００を持続的にポーリングする。そして、あるデバイスが誤動作に陥ると、そのデバイスは、故障を示すコマンドを発行し、ポーリングに対して誤動作コードまたはエラーコードで応じるか、あるいは全く応答しなくなる。故障情報は、適切なメインテナンス部門に転送することができる。本実施例では、デバイス１００が故障する。
【０１０２】
故障したユニット１００が整備員によって取り外され、交換デバイス１１０が組み込まれると、交換デバイス１１０は、ＢＯＯＴＰ要求を発行する。モニタエージェント１０は、ＢＯＯＴＰ要求を受信し、マネージドスイッチ２０において、交換デバイス１１０のポートロケーションが考慮中のＢＯＯＴＰ要求のロケーションと一致するか否かを決定する。モニタエージェント１０による決定によって、交換デバイス１１０が誤動作デバイス１００に代わるものであると判断された場合は、モニタエージェント１０は、交換デバイス１１０に対して同じＩＰアドレスを発行する。
【０１０３】
例えば、ＨＩＪというＭＡＣアドレスを有した交換デバイス１１０は、ＢＯＯＴＰ要求を発行し、このＢＯＯＴＰ要求は、ハブ４０のポート３を通り、マネージドスイッチ２０のポート１を経て、モニタエージェント１０へと伝送される。モニタエージェントは、ＢＯＯＴＰ要求がマネージドスイッチのどのポートから発信されているかを決定する。故障ユニットとＢＯＯＴＰ要求とが、マネージドスイッチ２０の同じポートから発していると決定された場合は、交換デバイス１１０は、故障ユニット１００と同じＩＰアドレスを指定され、ＩＰアドレス１０．０．０．３を引き継ぐ。交換デバイス１１０は、このようにして、ネットワーク上において素早く確立される。そして、モニタエージェント１０は、ユニットの状況を引き続きポーリングする。
【０１０４】
１実施形態では、ハブ４０の代わりにマネージドスイッチが使用されるので、モニタエージェント１０は、ネットワークの各層からのポート指定を追跡することができる。別の１実施形態では、モニタエージェント自体をネットワーク上で複製して良いので、モニタエージェント１０に繋がるハードウェアまたはネットワークのインフラストラクチャが故障した場合には、同じローカルプラントエリアに対して可視性を有した別のモニタエージェントが、その責務を引き継ぐことができる。
【０１０５】
探索／確認のシーケンスは、図３に示したように、ターゲットのＭＡＣアドレスを発見し、専用ポートシナリオの標準ロケーション（監視スイッチの番号付きポート）を記録する。探索シーケンスは、ネットワークに接続された初期デバイスすなわち新しいデバイスを検出し、そのターゲットロケーションを確認する。スーパバイザ／モニタエージェント２００は、ＡＲＰ要求２１０をブロードキャストメッセージとして発行し、ＩＰアドレスのＭＡＣアドレスを問い合わせる。ターゲットＩＰユニット２２０は、要求を受信し、要求されたＩＰアドレスのＭＡＣアドレスを含むＡＲＰ応答２３０を発行する。
【０１０６】
スーパバイザ２００は、ＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ要求２４０をマネージドスイッチ２５０に発行し、報告されたＭＡＣアドレスのポート番号を要求する。マネージドスイッチ２５０は、ＭＡＣアドレスのポート番号をともなったＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ応答２６０をスーパバイザ２００に発行する。図３では、ポート番号３がスーパバイザに戻される。
【０１０７】
図４は、共用ポートシナリオのための探索／確認シーケンスを示している。この実施形態では、スーパバイザ２００は、ブロードキャストＡＲＰ要求２１０を発行し、選択されたＩＰアドレスのＭＡＣアドレスを問い合わせる。ターゲットＩＰユニット２２０は、要求されたＩＰアドレスのＭＡＣアドレスを含むＡＲＰ応答２３０で応答する。スーパバイザ２００は、次いで、ＭＡＣアドレスのポート番号を要求するＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ要求２４０を発行する。マネージドスイッチ２５０は、ＭＡＣアドレスのポート番号をともなったＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ応答２６０をスーパバイザ２００に発行する。図４では、ポート番号３がスーパバイザに戻される。
【０１０８】
しかしながら、マネージドスイッチ２５０は、１つまたはそれ以上の非マネージドスイッチすなわちハブ３００に接続している。非マネージドスイッチ３００には、複数のターゲットユニット２２０，３１０，３２０が接続されている。したがって、マネージドスイッチのポート３表示は、ターゲットユニット２２０，３１０，３２０によってマネージドスイッチ２５０のポート３が共用されていることを意味する。交換時に２つ以上のデバイスが同時にダウンした場合は、自動再割り当てが抑止され、ターゲットユニット２２０，３１０，３２０のどのデバイスがダウンしたかを決定するために、さらなる処理が必要になる。
【０１０９】
存在確認シーケンスは、ターゲットユニットに対する問い合わせを定期的に行うので、応答しないユニットは、「ダウンしている」すなわち故障していることを意味する。図５に示したような専用ポートシナリオでは、標準ロケーションにある１つのターゲットが再割り当ての候補になる。
【０１１０】
存在確認プロセスの最中において、スーパバイザ２００は、ＡＲＰ要求２１０をユニキャストメッセージとして発行し、選択されたＩＰアドレスのＭＡＣアドレスを問い合わせる。ターゲットＩＰユニット２２０が要求を受信し、要求されたＩＰアドレスのＭＡＣアドレスを含むＡＲＰ応答２３０を戻した場合は、そのユニットは、機能しているものと判断される。応答がない場合は、ターゲットＩＰユニット２２０はダウンしているすなわち故障していることを意味する。このような故障は、整備員の便宜を図る目的で、再割り当ての候補を１つのユニットに絞るものである。なお、スーパバイザは、ユニットの故障を決定する前に、一定期間にわたって一定の間隔でチェックを実施するように、プログラムすることができる。このような繰り返しおよび時間間隔は、アプリケーションに特有であるのが通常であり、繰り返しまたはタイミングの変更は、当業者にとって自明であると考えられる。
【０１１１】
図６は、共用ポートシナリオのための存在確認シーケンスを示している。この実施形態では、スーパバイザ２００は、選択されたＩＰアドレスのＭＡＣアドレスを問い合わせるために、ＡＲＰ要求（ユニキャスト）２１０を発行する。ターゲットＩＰユニット２２０は、要求されたＩＰアドレスのＭＡＣアドレスを含むＡＲＰ応答２３０で応答する。応答が戻らない場合は、そのターゲットユニット２２０はダウンしているので、再割り当てに選ばれる。非マネージドスイッチすなわちハブ３００において、故障を示されたターゲットユニットが１つしか存在しない場合は、そのターゲットユニットはダウンしているので、再割り当てに選ばれる。しかしながら、複数のターゲットユニット２２０，３１０，３２０が存在し、そのうち２つ以上のユニットがダウンしている場合は、自動再割り当ては抑止される。
【０１１２】
例えば、マネージドスイッチ２５０は、１つまたはそれ以上の非マネージドスイッチすなわちハブ３００に接続している。非マネージドスイッチ３００には、複数のターゲットユニット２２０，３１０，３２０が接続されている。したがって、マネージドスイッチ２５０のポート３表示は、ターゲットユニット２２０，３１０，３２０によってマネージドスイッチ３５０のポートが共用されていることを意味しているにすぎない。したがって、どのターゲットＩＰユニットが故障したかを決定するためには、追加のプロセスが必要である。
【０１１３】
ＡＲＰ要求メッセージの正常な使用は、ＩＰアドレスは知られているがＭＡＣアドレスは知られていないターゲットのＭＡＣアドレスを問い合わせることである。ユニキャストメッセージを送信するためには、送信者は、ターゲットのＭＡＣアドレスを指定しなければならない。デバイスを繰り返し「ポーリング」する最中におけるユニキャストＡＲＰ要求の使用は、そのデバイスがまだ活動しているか否かを確認することである。この問い合わせにブロードキャストではなくユニキャストを選択したことは、大きなネットワークにおいてブロードキャストトラフィックの過剰使用を回避するために重要である。ブロードキャストトラフィックの過剰使用は、他のあらゆるステーションにおいて不要な割り込みだとみなされる。
【０１１４】
図７は、ＩＰアドレスの割り当てシーケンスであって、そのロケーションで作動していたがリセットされたまたは電源を入れなおされたターゲットユニットに対して自動的にＩＰアドレスを発行するためのシーケンスを示している。ターゲットＩＰユニット２２０は、ＢＯＯＰＴ要求４００を自動的にブロードキャストし、そのＭＡＣアドレスのＩＰアドレスを供給する。スーパバイザ２００は、ＢＯＯＴＰブロードキャストを受信したら、ＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ要求４１０をマネージドスイッチ２５０に対して送出し、そのＭＡＣアドレスのポート番号を要求する。マネージドスイッチ２５０は、ＭＡＣアドレスのポート番号をともなったＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ応答４２０を返す。この実施例では、ＭＡＣアドレスのポート番号は３であった。スーパバイザ２００は、そのＭＡＣアドレスが、その標準ロケーションのＩＰアドレスに既に関連付けられているか否かをチェックする。スーパバイザ２００が予期する番号とＭＡＣアドレスとが一致する場合は、スーパバイザ２００は、ＢＯＯＴＰ応答４３０を発行し、そのＭＡＣアドレスのＩＰアドレスを送信する。
【０１１５】
図８には、ＩＰアドレスの再割り当てシーケンスが示されている。ターゲットユニット４４０は、前にそのロケーションで作動していたものではなく、ＢＯＯＴＰ要求４００をブロードキャストメッセージとして発行する。スーパバイザ２００は、ＢＯＯＴＰ要求４００を受信し、ＭＡＣアドレスのポート番号を発見するためのＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ要求４１０を発行する。マネージドスイッチ２５０は、要求４１０を受信し、ＭＡＣアドレスのポート番号を含むＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ応答４２０で応える。スーパバイザ２００は、そのＭＡＣアドレスが未知であると判断する。
【０１１６】
図中の実施形態では、そのロケーションにある１ユニット４４０は、応答していない。スーパバイザ２００は、ＩＰアドレスをリンクしている等価テーブルを更新し、新しいＩＰ割り当てを記録して、その割り当てを許可する。スーパバイザ２００は、新しいＭＡＣアドレスにある要求デバイスにＩＰアドレスを送信するＢＯＯＴＰ応答４３０を発行する。ターゲットユニット４４０は、同等なユニット４４０であって、同じ配線に接続されているとみなされる。
【０１１７】
動作時には、周期的な「走査」ルーチンの一環としての管理プログラム／スーパバイザが、ネットワークデバイスの存在を決定する。管理プログラム／モニタエージェントは、ネットワークスイッチに対して問い合わせを行い、ネットワーク上においてデバイスのロケーションを決定する。デバイスは、（完全スイッチド第２層ネットワーク上の）ネットワークスイッチポートに取り付けられた１デバイスであるか、あるいは、スイッチの１ポートに局所化された限られた数のデイバスの１つである。非マネージドのハブは安価であるが、デバイスがハブのどのポートに接続されているかに関して、具体的な解決を提供することができない。この後者の方法は、マネージドスイッチとマネージドスイッチすなわちハブとを実用的に混合したものである。また、管理プログラムは、ＰＩＮＧまたはＭｏｄｂｕｓ／ＴＣＰ接続の試行などの穏やかな方法でデバイスに対する問い合わせを行い、デバイスのＩＤはもちろんＭＡＣアドレスとＩＰアドレスとの関係にいたるまでを確認する権限を有する。
【０１１８】
実際の問い合わせは、アドレススペースドメインの「プローブ」ルーチンを実行することによって達成される。例えば、管理エンティティは、各デバイスにＭｏｄｂｕｓ／ＴＣＰ接続を発行して良い。接続要求に対して肯定応答するあらゆるステーションまたはデバイスが、アドレス管理の候補として記録され、その詳細を以下のように記録される。
１．ＩＰアドレスは既知であり、プローブにおいて使用されたものである。
２．ＭＡＣアドレスは、ローカルなＡＲＰテーブルをチェックするまたは肯定応答のソースＭＡＣアドレスを記録することによって取得される。
３．ＭＡＣアドレスを、ネットワーク上のスイッチから取得された最新のＦｉｎｄＰｏｒｔ応答の記録と比較することによって、スイッチおよびポートの割り当てを発見する。あるいは、スイッチおよびポートの割り当ては、階層内のスイッチに対してＦｉｎｄＰｏｒｔ要求の探索シーケンスを発行することによって発見される。デバイスの「最もローカルな」スイッチに相当する値が記録される。この情報は、次いで、ＢＯＯＴＰデータベースおよびＭＡＣ／ロケーションルックアップテーブルを作成するために使用される。
【０１１９】
プローブを使用して検出されたデバイスは、可動性を絶えず監視されるデバイスのリストに追加される。これは、デバイスがまだ応答しているかを頻繁にチェックする方法や、ＭＡＣ／ロケーションデータを確認する方法など、様々な方法で行って良い。あるデバイスが使用不能であることが発見されると、そのスイッチ／ポートの物理的な組み合わせは、同じモジュールの再出現または交換動作の可能性を念入りに監視される。使用不能性は、時間の長さまたは要求の数にしたがって記録することができる。警告信号は、その全体構成の一環としてメインテナンスを求めるものとして発行することができる。
【０１２０】
関係したプラントエリアの定期的な停止および再起動など、ほとんどの状況下では、もとのデバイスは、起動時にそのＢＯＯＴＰ要求を繰り返す。管理エンティティは、要求されたＭＡＣアドレスの一致をＢＯＯＴＰテーブルのなかから探し出し、ＢＯＯＴＰ応答をもとのデバイスに返し、事前に記録されたＩＰアドレスを使用する権限をそのデバイスに付与する。したがって、通常のプラントリセット動作の遅延が、最小限に抑えられる。
【０１２１】
現場メインテナンスの状況下において、あるデバイスの交換が必要とされる場合は、そのデバイスは、下級の技術者または整備員によって素早く交換される。交換デバイスは、前のユニットと同じネットワークケーブルに接続されるか、あるいは、少なくとも前のユニットと同じスイッチの同じポートに接続される。なお、交換デバイスは、故障したユニットと同等のユニットであって、故障したユニットと同じ機能性とコマンドセットとでもって動作しなければならない。
【０１２２】
起動された交換ユニットは、業界標準によって指定されるように、ＢＯＯＴＰ要求を発行する。データベースのなかには、そのデバイスのＭＡＣアドレスをともなった「従来の」ＢＯＯＴＰサーバは全くなく、したがって、従来のＢＯＯＴＰ応答も全くない。管理エンティティのデータベースのなかには入力がない。管理エンティティは、このときスイッチに接触し、これらのスイッチをモニタすることによって、たった今受信したばかりのＢＯＯＴＰ要求のＭＡＣアドレスを「見た（ｓａｗ）」ことがあるスイッチを探す。最初に検討されるのは、当然ながら、最新の更新走査において１つまたはそれ以上の「欠落」デバイスの存在がわかったスイッチである。
【０１２３】
あるスイッチが、ＢＯＯＴＰ要求のＭＡＣアドレスと一致する結果を返し、
且つ、
そのスイッチポートでモニタされていたデバイスのうち、欠落していたデバイスは１つのみであることが、管理エンティティによって確認され、
且つ、
そのデバイスが、欠落していたデバイスに類似しているように思われ、
且つ、
そのデバイスが、まだＩＰアドレスを割り当てられていないと思われる（例えば複数のＢＯＯＴＰ要求が発せられている場合など）、
ならば、
管理エンティティは、現在要求を発しているデバイスに対し、「欠落している」ＩＰアドレスの代入を許可する。ＢＯＯＴＰ応答は、（第１のＢＯＯＴＰ要求ではなく第２または第３のＢＯＯＴＰ要求のあとに）返され、デバイスによって通常の方法で解釈される。
【０１２４】
この自動化された現場交換によって、１つのＴＣＰ／ＩＰステーションが、手動による構成をともなわずに自動的に実施され、１５秒未満で完了される。
【０１２５】
引き渡しおよび管理に関しては、１つまたはそれ以上のコンピュータで実行される管理エンティティは、年中無休の２４時間体制で使用可能であることが望ましい。このようなデバイスとしては、マネージドイーサネットスイッチが最も自然である。これらは、動力を連続的に供給され、故障の可能性を非常に低く設計されている。また、本発明は、ＤＨＣＰなどのように固有なデータベースに依存することはないので、ネットワークを監視する責任を２つまたは３つのデバイスが共有することに関して問題はない。
【０１２６】
これらのデバイスは、組み込みウェブサーバを介するなどの何らかの便利な方法で構成され、モニタするＩＰアドレスの範囲と、ネットワークの特定部分に何らかの際立った特徴があるか否かと、を報告される。この方法では、特に、監視するべきスイッチのＩＰアドレスなどの情報が、ネットワークプローブ技術を通して「発見」する必要なしに、最も都合良く入力される。そして、最も重要なのは、構成情報が、ネットワークアドレスの操作を熟知し且つその権限を有した人材によって入力される点にある。
【０１２７】
別の１実施形態は、所定のスイッチポート上にある新しいモジュールに関する所望のネットワークアドレスを、管理エンティティに直接入力することを可能にする。これは、制御されたインストールシーケンスの一環として使用することができ、このとき、技術者は、モジュールの起動に合わせて一度に１入力ずつデータを入力する。これは、今日ではよく見られるように、技術者がモジュールからのＭＡＣアドレスを記録し、それを構成シーケンスの一環として入力する必要を排除する。その代わり、技術者は以下の段階を実施する。
１．モジュールを取り付けたいスイッチとポートとを選択する。
２．そのポートに現時点では「欠落」モジュールが存在しないことを確認する。
３．それを「欠落」モジュールであると想定し、所望のＩＰアドレスを入力する。
４．新しく取り付けられたモジュールの起動を許可する。
【０１２８】
これは、その１モジュールの割り当てを可能にするので、技術者は、次のメインテナンス作業に進むことができる。これは、当該業界での現行のどの技術と比べても、大幅に好都合である。
【０１２９】
本発明は、デバイスのロケーションを正確に決定できる環境において、非常に優れた働きをする。例えば、完全スイッチド層トポロジーが使用され、そのローカルスイッチにおいてＲＦＣ１４９３にもとづいた管理がなされる場合は、ポート上の１デバイスに対する解決が可能になる。
【０１３０】
しかしながら、あるネットワークセグメント上で「ダウン」しているデバイスが２つ以上あり、アドレスを明確に一致させることができない場合は、このような自動的なアドレスの置き換えは安全ではない。このような状況下では、複数のデバイスのうちのどのデバイスが置き換えを必要としているかが不明である。
【０１３１】
この状況は、デバイスの種類ごとに「署名」を変えるなど、デバイスがＢＯＯＴＰ要求のフィールドの１つを変更できるようにすることによって、複雑度の増大を最小限に抑えつつ改善することができる。例えば、所定のメーカおよびグループによるデバイスは、全てが同じ１コードを共有しているが、このコードは、１６ポイントの個々の出力モジュールと、４チャネルのアナログ入力と、のあいだでは異なる。この補助情報をＢＯＯＴＰ等価テーブルのなかで使用することによって、管理エンティティは、「再割り当て停止」状況の発生率を下げることができる。この技術が効果的であるためには、業界における協力と規格化とが必要である。
【０１３２】
本発明の最も自明な使用方法は、オペレータインターフェースをともなわない工業用Ｉ／Ｏモジュールなどのデバイスに対してである。しかしながら、本発明は、このようなインターフェースを有するが割り当てるべきＩＰアドレスをモニタエージェントによって厳密に制御しなければならないデバイスに対し、そのインストール時間を短縮するために使用することもできる。
【０１３３】
例えば、オペレータ端末として使用される「Ｔｈｉｎクライアント」コンピュータを、ＢＯＯＴＰを使用するように構成することができる。故障の際には、そのユニットの接続を断って、全く同じＩＰアドレスを交換品に自動的に割り当てることができる。これは、産業用ネットワーク上のコンピュータに共通する２種類の状況において重要である。
【０１３４】
第１の状況は、「ファイアウォール」デバイスによってＩＰアドレスが認証される際に生じる。このときは、要求側の妥当性が、その物理ロケーションによって確認されなければならない。ほとんどのファイアウォールは、起動側および宛先のＩＰアドレスまたはＩＰアドレスの範囲をともなう規則にもとづいて、接続の「パススルー」を可能にするように構成することができる。
【０１３５】
第２の状況は、Ｔｈｉｎクライアントが制御ネットワーク上で積極的な役割を有している場合に生じる。このとき、デバイスの交換およびアドレスの自動割り当ての作業は、何らかの無名サーバからアプリケーションプログラムおよび動作パラメータを与えられ、デバイスがその「アプリケーションブートストラップ」を完了することを可能にする。これは、ＰＬＣまたはゲートウェイなどのコンポーネントが故障した「分散制御」環境において特に有用であるが、オペレータパネル、ロボット、および類似のデバイスにも適用することができる。
【０１３６】
ＢＯＯＴＰプロトコルは、ＩＰアドレスの自動割り当てにおいて最も一般に使用されるプロトコルであるが、上述したように、アドレス割り当て要求に応答する代替のプロトコルとしては、ＤＨＣＰやＲＡＲＰが自明である。
【０１３７】
同様に、ターゲットＩＰアドレスの継続的な存在を確認するためにデバイスによって送出される問い合わせのメッセージは、「ＩＣＭＰ　ＥＣＨＯ」（ＰＩＮＧ）要求か、あるいは第１の場所でのＩＤを決定するために使用されるＡＲＰ要求の単純な繰り返しか、のいずれかであることができる。効率化を図るため、問い合わせメッセージはＡＲＰメッセージに限定され、受信側が使用したＭＡＣアドレスのみに宛てたユニキャストメッセージとして送出される。
【０１３８】
以上からわかるように、本発明は、他の異なる実施形態で実現することも可能であり、その詳細に関しては、本発明の趣旨から外れることなく様々な変更を加えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
相互に接続された要素を示した基本ブロック図である。
【図２】
交換状況を示したブロック図である。
【図３】
専用ポートのための探索／確認を示した線図である。
【図４】
共用ポートのための探索／確認を示した線図である。
【図５】
専用ポートのための存在確認を示した線図である。
【図６】
共用ポートのための存在確認を示した線図である。
【図７】
ＩＰアドレスの割り当てを示した線図である。
【図８】
ＩＰアドレスの再割り当てを示した線図である。
【符号の説明】
１０…モニタエージェント
２０…マネージドスイッチ
２５…ポート
４０…ハブ
４５…ハブポート
５０…Ｉ／Ｏデバイス
６０…コンピュータ
７０，８０，１１０…正常なデバイス
１００…故障したデバイス
２００…スーパバイザ／モニタエージェント
２１０…ＡＲＰ要求２１０
２２０…ターゲットＩＰユニット
２３０…ＡＲＰ応答
２４０…ＳＮＭＰ　Ｆｉｎｇｐｏｒｔ要求
２５０…マネージドスイッチ
２６０…ＳＮＭＰ　Ｆｉｎｇｐｏｒｔ応答
３００…非マネージドスイッチ
３１０，３２０…ターゲットユニット
４００…ＢＯＯＴＰ要求
４１０…ＳＮＭＰ　Ｆｉｎｄｐｏｒｔ要求
４２０…ＳＮＭＰ　Ｆｉｎｇｐｏｒｔ応答
４３０…ＢＯＯＴＰ応答
４４０…ターゲットユニット
【図１】
2004503150.tif 000005
【図２】
2004503150.tif 000006
【図３】
2004503150.tif 000007
【図４】
2004503150.tif 000008
【図５】
2004503150.tif 000009
【図６】
2004503150.tif 000010
【図７】
2004503150.tif 000011
【図８】
2004503150.tif 000012
【国際公開パンフレット】
2004503150.tif 000013
2004503150.tif 000014
2004503150.tif 000015
2004503150.tif 000016
2004503150.tif 000017
2004503150.tif 000018
2004503150.tif 000019
2004503150.tif 000020
2004503150.tif 000021
2004503150.tif 000022
2004503150.tif 000023
2004503150.tif 000024
2004503150.tif 000025
2004503150.tif 000026
2004503150.tif 000027
2004503150.tif 000028
2004503150.tif 000029
2004503150.tif 000030
2004503150.tif 000031
2004503150.tif 000032
2004503150.tif 000033
2004503150.tif 000034
2004503150.tif 000035
2004503150.tif 000036
2004503150.tif 000037
2004503150.tif 000038
2004503150.tif 000039
2004503150.tif 000040
2004503150.tif 000041
2004503150.tif 000042
2004503150.tif 000043
2004503150.tif 000044
2004503150.tif 000045
2004503150.tif 000046
2004503150.tif 000047
2004503150.tif 000048
2004503150.tif 000049
2004503150.tif 000050
2004503150.tif 000051
2004503150.tif 000052
2004503150.tif 000053
2004503150.tif 000054
2004503150.tif 000055
2004503150.tif 000056
2004503150.tif 000057
2004503150.tif 000058
2004503150.tif 000059
2004503150.tif 000060
2004503150.tif 000061
2004503150.tif 000062
2004503150.tif 000063
【国際調査報告】
2004503150.tif 000064