DE19849170C2 - Verfahren zum Einrichten eines Internet-Protokoll Netzwerkes - Google Patents

Verfahren zum Einrichten eines Internet-Protokoll Netzwerkes

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten eines IP- Netzwerkes (IP: Abkürzung für Internet Protocol (Internet- Protokoll)) mit mehreren IP-Hosts und mit einem IP-Gateway für den Anschluß des IP-Netzwerkes an das Internet (Abkürzung von International Network).
Erläuterung der im Zusammenhang mit der Erfindung verwendeten Begriffe:
Zur Einrichtung eines IP-Netzwerks sind aus dem Stand der Technik mehrere Möglichkeiten, bekannt:
Der Anwender weist jedem IP-Host in dem IP-Netzwerk manuell eine IP-Adresse und IP-Netzmaske zu. Jeder zusätzliche IP- Host, der in das IP-Netzwerk eingebunden werden soll, erfor­ dert daher zusätzlichen Einrichtungsaufwand. Zu dem Arbeits­ aufwand kommt hinzu, daß der Anwender die Adressmechanismen des Internet-Protokolls kennen und verstanden haben muß, da eine fehlerhafte Einrichtung einzelner IP-Hosts durchaus zu einer Störung im gesamten IP-Netzwerk führen kann. Will der Anwender das IP-Netzwerk an das Internet anschließen, benö­ tigt er dafür ein IP-Gateway, dessen IP-Adresse ebenfalls in jedem IP-Host des IP-Netzwerks manuell einzutragen ist. Üb­ licherweise werden weitere IP-Adressen in jeden IP-Host ein­ getragen, etwa für den "Domain-Name-Service" (kurz DNS) der IP-Adressen in symbolische Namen umsetzt und umgekehrt. Der Domain-Name-Service ist bei Arbeiten im Internet praktisch unverzichtbar.
Eine andere Möglichkeit zur Neueinrichtung eines IP-Netzwerks besteht darin, daß der Anwender nur einem IP-Host eine IP- Adresse und eine IP-Netzmaske zuweist und diesen IP-Host dazu verwendet, weiteren IP-Hosts im IP-Netzwerk IP-Adressen und IP-Netzmasken zuzuweisen. Dies geschieht mittels DHCP (DHCP: Abkürzung für Dynamic-Host-Configuration-Protocol), das auf dem Host installiert sein muß. Das DHCP wird über RFC 2131 und RFC 2132 definiert ("RFC": vgl. die Erläuterungen zu IP- Stack). Der manuell vom Anwender eingerichtete IP-Host arbei­ tet als DHCP-Server für die weiteren IP-Hosts, die DHCP- Clients. Die Zuweisung der IP-Adressen an die als DHCP-Client arbeitenden IP-Hosts erfolgt von dem DHCP-Server, in dem der Anwender auf dem DHCP-Server hinterlegte IP-Adressen von die­ sem an die DHCP-Clients = IP-Hosts überträgt. Dies gilt so­ wohl für die IP-Adressen der IP-Hosts, als auch für weitere IP-Adressen, etwa eines DNS-Servers. Der Anschluß des IP- Gateway an das IP-Netzwerk erfordert trotzdem eine manuelle Ein­ richtung, da das IP-Gateway nicht von einem DHCP-Server ein­ gerichtet werden kann. Auch bei dieser Methode zur Einrich­ tung eines IP-Netzwerks muß der Anwender die Adressmechanis­ men des Internet-Protokolls kennen und verstanden haben. Es entfällt lediglich der Einrichtungsaufwand für die IP-Hosts.
Aus der US 5 5557 748 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur dynamischen Netzwerkskonfiguration bekannt, um an ein statisch konfiguriertes lokales Netzwerk einen insbesondere mobilen Computer einfach anschließen zu können. Hierzu ent­ hält die dynamische Netzwerkskonfiguration mehrere Netzwerk- Protokoll-Stacks, z. B. Stacks zur Unterstützung von TCP/IP und NovellTM. Um die dynamische Netzwerkskonfiguration an das lokale Netzwerk anschließen zu können, verfügt sie über eine Netzwerkskarte und einen Treiber. Weiter weist die dynamische Netzwerkskonfiguration ein Snooper-Modul auf, das die Netz­ werksparameter in der jeweiligen Netzwerksumgebung für den angeschlossenen Computer feststellt. Das Snooper-Modul kann in TCP/IP Umgebungen DHCP Anfragen verwenden, die der Server beantwortet und damit den korrespondierenden Netzwerkproto­ koll-Stack teilweise auf der dynamischen Netzwerkkonfigura­ tion konfiguriert.
Ein zentraler Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß der Anwender für eine erfolgreiche Einrichtung des IP- Netzwerkes die Adressmechanismen des Internet-Protocol kennen und verstanden haben muß. Etwaige Fehler bei der Einrichtung können durchaus zu einer Störung im gesamten IP-Netzwerk füh­ ren. Für Anwender ohne tiefere Kenntnisse des Internet-Pro­ tocol sind die bekannten Verfahren daher nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einrichten eines IP-Netzwerkes mit mehreren IP-Hosts und mit einem IP-Gateway zu schaffen, das für eine erfolgreiche Ein­ richtung keine Kenntnisse der Adressmechanismen des Internet- Protocol erfordert und damit vor Störungen in Folge von Fehlern bei der Einrichtung schützt.
Die Lösung dieser Aufgabe macht sich die Tatsache zu Nutze, daß alle Informationen, die für eine Einrichtung eines IP- Netzwerks mit Internet-Anschluß notwendig sind, im IP-Gateway zusammenlaufen.
Die Erfindung basiert weiter auf dem Gedanken, entgegen dem herkömmlichen Verfahren zunächst keinen DHCP-Server für die Einrichtung zu verwenden, sondern das IP-Gateway im nicht eingerichteten Zustand als DHCP Client herausfinden zu lassen, ob es bereits einen DHCP-Server im IP-Netzwerk gibt. Gibt es keinen DHCP-Server aktiviert sich das IP-Gateway au­ tomatisch als DHCP-Server. Die Software (IP-Stack) hierfür ist in der Firmware des Gateway implementiert, so daß der An­ wender mit der Installation nicht belastet ist. Der akti­ vierte DHCP-Server weist standardmäßig den IP-Hosts IP- Adressen und IP-Netzmasken aus einem reservierten Adressbe­ reich zu, so daß die IP-Hosts und das IP-Gateway untereinan­ der IP-Datenpakete austauschen können. In dem reservierten Adressbereich befinden sich üblicherweise ausschließlich IP- Adressen, die nicht für IP-Hosts im Internet vergeben werden.
Im einzelnen wird die Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.
Entdeckt das IP-Gateway als DHCP Client jedoch, daß es be­ reits einen DHCP-Server im IP-Netzwerk gibt, aktiviert das IP-Gateway seinen eigenen DHCP-Server nicht und meldet sich bei dem gefundenen DHCP-Server wieder ab, weil offensichtlich eine Einrichtung und Verwaltung des IP-Netzwerkes auf her­ kömmlichem Wege mit einem IP-Hosts als DHCP-Server beabsich­ tigt ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich ein Zugang zum Internet für die einzelnen IP-Hosts vorbereiten, indem nach der Zuweisung der IP-Adressen und IP-Netzmasken auf min­ destens einem IP-Host ein Programm zur Konfigurierung des In­ ternetzugangs gestartet wird. Das Programm startet einen Rundruf des IP-Hosts an eine für den Rundruf reservierte Adresse des als DHCP-Server arbeitenden IP-Gateways. Das Kon­ figurierungsprogramm weist dem IP-Gateway eine IP-Netzmaske und IP-Adresse aus dem hierfür reservierten Adressbereich zu, unter der das Gateway ansprechbar ist, wenn an der reservier­ ten Adresse für den Rundruf ein nicht konfiguriertes IP-Gate­ way mit aktivem DHCP-Server vorhanden ist.
Die Einrichtung des Internet-Zugangs für das gesamte IP-Netz­ werk über nur einen IP-Host mittels des Konfigurationspro­ gramms geschieht wie folgt:
Der für die Konfiguration gewählte IP-Host ermittelt anhand des Lokalitätskriteriums, ob eine IP-Adresse eines weiteren IP-Hosts in einem anderen IP-Netzwerk (Ziel-IP-Adresse) vor­ handen ist, mit dem einer der IP-Hosts des lokalen IP-Netz­ werks in Kontakt treten möchte. Die Ziel-IP-Adresse kann bei­ spielsweise über einen Internet-Provider erreichbar sein oder durch direkte Verbindung zu dem anderen IP-Netzwerk. Alle IP- Pakete die für IP-Adressen bestimmt sind, die nicht in dem lokalen IP-Netzwerk des für die Konfiguration gewählten IP- Hosts liegen, sendet er an sein zuständiges Default IP-Gate­ way. Das IP-Gateway muß nun anhand der Ziel IP-Adresse ent­ scheiden, wohin es das IP-Paket weitersenden muß. Dazu existiert im IP-Gateway eine IP Routing-Tabelle, welche eine Verknüpfung von IP-Adressen und Zielen definiert. Das Konfi­ gurationstool trägt nun im IP-Gateway eine "Default-Route" ein, die alle IP-Pakete mit Ziel IP-Adressen außerhalb des lokalen IP-Netzwerks an einen "Internet-Provider" übergibt. Dies geschieht z. B. bei einer ISDN-Wählverbindung zum Inter­ net-Provider durch den automatischen Aufbau der Default- Route, sobald ein IP-Paket an den Internet-Provider übergeben werden soll, falls diese Verbindung nicht schon besteht.
Die für die Konfiguration notwendigen Daten, unter anderem eine DNS IP-Adresse, erhält der Anwender von seinem Internet- Provider. Der Zugang zum Internet über den Internet-Provider arbeitet dabei mit einer Adressübersetzungstechnik für IP- Adressen (bekannt als IP-Masquerading), so daß die im IP- Netzwerk intern vergebenen IP-Adressen nicht zum Provider und in das Internet weitergeleitet werden. Sobald der Internet- Zugang über das Gateway konfiguriert ist, sind von beliebigen IP-Hosts im IP-Netzwerk Zugriffe auf das Internet über das IP-Gateway möglich. Das IP-Gateway verwaltet dabei das IP- Masquerading aus dem und in den reservierten Adressbereich sowie für Anfragen zur Umwandlung von symbolischen Namen in IP-Adressen und umgekehrt (DNS).
Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß der Ein­ richtungsaufwand erheblich reduziert ist, da alle zum Betrieb des IP-Netzwerkes notwendigen IP-Adressen und IP-Netzmasken im IP-Gateway in dem dafür reservierten Adressbereich abge­ legt sind. Ein weiterer zentraler Vorteil ist, daß Fehlkonfi­ gurationen vermieden werden, da alle IP-Adressen und IP-Netz­ masken für weitere IP-Hosts im IP-Netzwerk vom IP-Gateway zentral vergeben werden.
Das Verfahren ist so gestaltet, daß es sich auch problemlos in bereits bestehenden IP-Netzwerken zu deren Neu-Einrichtung einsetzen läßt.
Zur Erläuterung des Standes der Technik und der Erfindung wird auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen:
Bei der herkömmlichen Einrichtung eines IP-Netzwerks sind mehrere Einzelkonfigurationen an den IP-Hosts und dem IP- Gateway in einer bestimmten Reihenfolge erforderlich, bevor innerhalb des IP-Netzwerks und ggf. auf ein anderes Übertra­ gungsmedium, z. B. dem Internet, IP-Pakete übertragen werden können. Fig. 1 zeigt die Komponenten eines IP-Netzwerks, die der Anwender herkömmlicher Verfahren konfigurieren muß.
Den typischen Umfang eines fertig konfigurierten IP-Netzwer­ kes mit Anschluß an das Internet zeigt Fig. 2. Neben der IP- Adresse und der IP-Netzmaske für den jeweiligen IP-Host, muß für den Internetanschluß die IP-Adresse des IP-Gateway in je­ dem IP-Host des IP-Netzwerks manuell eingetragen werden. Au­ ßerdem ist in jedem IP-Host die Adresse für den "Domain-Name- Service" (kurz DNS) einzutragen. Der DNS setzt IP-Adressen in symbolische Namen um und umgekehrt.
Fig. 3 zeigt ein nicht eingerichtetes IP-Netzwerk, also die Ausgangssituation für das erfindungsgemäße Verfahren. Die symbolischen Namen der IP-Hosts "DNS, DHCP, NoName" sind vom Anwender manuell eingegeben. Üblicherweise sieht ein moderner IP-Stack, der auf jedem der angeschlossenen IP-Hosts in­ stalliert ist, bei der Installation eine Anfrage an den An­ wender nach einem solchen symbolischen Namen vor. Außerdem können die IP-Stacks als DHCP-Client arbeiten. Das IP-Gateway dient zum Anschluß an das Internet.
Fig. 4 verdeutlicht, daß entgegen dem herkömmlichen Verfah­ ren zunächst kein DHCP-Server für die Einrichtung verwendet wird, sondern das IP-Gateway im nicht eingerichteten Zustand als DHCP Client herausfindet, ob es bereits einen DHCP-Server im IP-Netzwerk gibt (erste Zeile von Fig. 4). Gibt es keinen DHCP-Server aktiviert sich das IP-Gateway automatisch als DHCP-Server unter der IP-Adresse 10.0.0.254 mit der Netzmaske 255.0.0.0 und sorgt dafür, daß zukünftig alle DNS-Anfragen an einen DNS-Server weitergeleitet werden. Zum lokalen IP- Netzwerk mit seinen IP-Hosts hin tritt das IP-Gateway als DNS-Server auf; zum Internet hin agiert das IP-Gateway als DNS-Client, der die DNS-Anfragen der IP-Hosts des lokalen IP- Netzwerks weiterleitet. In der Fachterminologie heißt es, daß das IP-Gateway einen DNS-Forwarder einrichtet (zweite Zeile von Fig. 4).
Der aktivierte DHCP-Server weist standardmäßig den IP-Hosts "DNS, DHCP, NoName" IP-Adressen 10.0.0.2, 10.0.0.3, 10.0.0.4 und IP-Netzmasken 255.0.0.0. aus einem reservierten Adressbe­ reich zu, so daß die IP-Hosts und das IP-Gateway untereinan­ der IP-Datenpakete austauschen können.
Außerdem wird der Zugang zum Internet für die IP-Hosts "DNS, DHCP, NoName" vorbereitet, indem nach der Zuweisung der IP- Adressen und IP-Netzmasken beispielsweise auf dem IP-Host "DNS" ein Programm zur Konfigurierung des Internetzugangs ge­ startet wird. Das Programm startet einen Rundruf des IP-Hosts "DNS" an eine für den Rundruf reservierte Adresse des als DHCP-Server arbeitenden IP-Gateways. Das Konfigurierungspro­ gramm weist dem IP-Gateway die IP-Netzmaske 255.0.0.0. und IP-Adresse 10.0.0.1 aus dem hierfür reservierten Adressbe­ reich zu, unter der das Gateway von den IP-Hosts für den In­ ternetzugang ansprechbar ist. Voraussetzung hierfür ist, daß das IP-Gateway noch nicht konfiguriert ist und ein aktiver DHCP-Server vorhanden ist (dritte Zeile von Fig. 4).
Nach Abschluß der vollständigen Konfiguration stellt sich das IP-Netzwerk dar, wie in Fig. 4, vierte Zeile gezeigt.

Claims (3)

1. Verfahren zum Einrichten eines IP-Netzwerkes mit mehreren IP-Hosts und mit einem IP-Gateway für den Anschluß des IP-Netzwerkes an das Internet, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - auf jedem IP-Host ein IP-Stack installiert ist, der als DHCP-Client arbeiten kann,
  • - auf dem IP-Gateway ein IP-Stack installiert ist, der sowohl als DHCP-Client als auch als DHCP-Server arbei­ ten kann,
  • - das IP-Gateway nach dem Einschalten zunächst als DHCP- Client arbeitet und überprüft, ob ein DHCP-Server im IP-Netzwerk vorhanden ist und
  • - falls kein DHCP-Server im IP-Netzwerk vorhanden ist, sich der DHCP-Server auf dem IP-Gateway aktiviert und jedem eingeschalteten IP-Host aus einem reservierten Adressbereich IP-Adressen und IP-Netzmasken zuweist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - nach der Zuweisung der IP-Adressen und IP-Netzmasken, auf mindestens einem IP-Host ein Programm zur Konfigu­ rierung des Internetzugangs gestartet wird, das einen Rundruf des IP-Hosts an eine für den Rundruf reser­ vierte Adresse des als DHCP-Server arbeitenden IP-Ga­ teways startet und
  • - das Konfigurierungsprogramm dem IP-Gateway eine IP- Adresse und IP-Netzmaske aus dem reservierten Adress­ bereich zuweist, unter der das Gateway ansprechbar ist, wenn an der reservierten Adresse ein nicht konfi­ guriertes IP-Gateway mit aktivem DHCP-Server vorhanden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die jedem IP-Host zugewiesene IP-Adresse mittels an sich bekannter Adressübersetzungstechniken an das Internet weitergeleitet werden.
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