网络域创建的方法、网络系统、设备及存储介质与流程

1.本技术实施例涉及但不限于通信技术领域，尤其涉及一种网络域创建的方法、网络系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.在通信技术领域，尤其是工业以太网中，由于工艺流程的需求，往往需要多个节点(如机械臂或工控设备)相互通信协同操作，因此，为便于同一类工件流程的管理，通常将同属于一个工艺流程处理的多个节点进行网络域的设置，但是实际应用中网络域的设置通常会基于一个车间或一个厂房进行网络配置，此时，网络域中包含了其他的工业设备，导致网络域中的用于协同工作的多个工业设备通信之间传输路径较长，造成不必要的效率浪费，虽然可以通过路由、交换机等通信设备进行隔离形成较小的网络域，但是在网络域较多时，网络域的建立成本相对很高，且在进行网络拓扑变更时，往往需要重新进行物理组网的隔离，导致网络域的创建成本增加，因此亟需一种通用的网络域建立的方式。


技术实现要素：

3.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
4.本技术实施例提供了一种网络域创建的方法、网络系统、设备及存储介质，网络域的创建方式具备通用性且建域的成本较低。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种网络域创建的方法，应用于第一节点，所述第一节点的状态是激活的，所述方法包括：
6.向网络拓扑中的每一第二节点发起路由寻址请求；其中，所述路由寻址请求用于请求激活的第二节点进行响应；
7.在预设的时间段内根据所述第二节点的响应数据自动更新预设的路由表；
8.根据所述路由表记录的若干激活的第二节点、所述第一节点，创建第一网络域；
9.根据所述若干激活的第二节点的在线状态，触发所述路由表的更新。
10.第二方面，本技术实施例还提供了一种网络系统，包括多个第一节点，每个第一节点执行如第一方面任意一项所述的网络域创建的方法。
11.第三方面，本技术实施例还提供了一种设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任意一项所述的网络域创建的方法。
12.第四方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于实现行第一方面任意一项所述的网络域创建的方法。
13.根据本技术的上述实施例，至少具有如下有益效果：通过每个激活的第一节点分别向同一网络拓扑中激活的第二节点发起路由寻址请求，使得预设时间段后，每个第一节点的路由表中均记录了激活的若干第二节点以及第一节点，此时，当每个第一节点停止各
自的路由表的更新后，每个激活节点均包含该第一节点以及响应路由寻址请求的第二节点，进而形成第一网络域。由于第一网络域中每个成员节点的路由表均不再自动更新，因此第一网络域内的每个成员节点与第一网络域外的第三节点是互不相通的，相对于传统采用网关的方式，本技术实施例的网络域的创建方式无需增加网关设备更具有通用性且成本更低。
14.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
15.附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
16.图1是本技术实施例的第一节点的结构示意图；
17.图2是本技术实施例的网络系统的网络拓扑示意图；
18.图3是本技术实施例的网络域创建的方法的流程示意图；
19.图4是本技术实施例的另一网络系统的网络拓扑示意图。
具体实施方式
20.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
21.需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
22.在通信技术领域，尤其是工业以太网中，由于工艺流程的需求，往往需要多个节点(如机械臂或工控设备)相互通信协同操作，因此，为便于同一类工件流程的管理，通常将同属于一个工艺流程处理的多个节点进行网络域的设置，但是实际应用中网络域的设置通常会基于一个车间或一个厂房进行网络配置，此时，网络域中包含了其他的工业设备，导致网络域中的用于协同工作的多个工业设备通信之间传输路径较长，造成不必要的效率浪费，虽然可以通过路由、交换机等通信设备进行隔离形成较小的网络域，但是在网络域较多时，网络域的建立成本相对很高，且在进行网络拓扑变更时，往往需要重新进行物理组网的隔离，导致网络域的创建成本增加，因此亟需一种通用的网络域建立的方式，基于此，本技术提出网络域创建的方法、网络系统、设备及存储介质，网络域的创建方式具备通用性且建域的成本较低。
23.参照图1所示的实施例，本技术实施例提供一种网络系统，包括多个第一节点，每个第一节点包括路由寻址模块100、网络域创建模块200、路由更新模块300。
24.需说明的是，路由寻址模块100、网络域创建模块200、路由更新模块300为网络域的创建协议的一部分。每个第一节点在节点初始化时，均会加载该网络域的创建协议。
25.当第一节点作为激活节点，第一节点的路由寻址模块100用于向网络拓扑中的每一第二节点发起路由寻址请求；其中，路由寻址请求用于请求激活的第二节点进行响应。网络域创建模块200用于在预设的时间段内根据第二节点的响应数据自动更新预设的路由表；并根据路由表记录的若干激活的第二节点、第一节点，创建第一网络域。路由更新模块300用于根据若干激活的第二节点的在线状态，触发路由表的更新。
26.需说明的是，第二节点是相对于第一节点而言的，在网络拓扑中，对于第一节点而言，网络拓扑中的其他节点为第二节点。示例性的，参照图2所示，以第一节点为a为例，则在图2所示的网络拓扑中，b、c、d、e、f、g均为第二节点。
27.需说明的是，激活节点表示当前的设备对于网络域创建的协议而言是可用的，如根据节点的上电状态判断是否可用，又例如，在一些实施例中，对设备设置激活标识，根据激活标识判断节点是否可用。优选的，在本技术实施例中，根据节点的上电状态判断是否可用。
28.需说明的是，路由寻址请求表示每一第一节点均具有路由寻址功能，以图2所示的网络拓扑为例，同时对a、b、c、d、e进行激活处理，此时，a、b、c、d、e分别向对应的第二节点发送路由寻址请求，在经过一段时间后，第一节点a可以得到a～e的路由表项，第一节点可以得到a～e的路由表项，第一节点d也可以得到a～e的路由表项，第一节点e也可以得到a～e的路由表项。此时，对于每个第一节点a、b、c、d、e而言，其均可以根据各自的路由表项，建立第一网络域q，此时，第一网络域q的成员节点有a、b、c、d、e。此时，不管第一报文从第一节点a发起，还是从第二节点b发起，均只能在路由表的约束下在第一网络域q中传输。
29.需说明的是，每个路由表项均包括目的地址、下一跳地址、网口以及转发次数；其中，目的地址包含目的mac和目的节点id；下一跳地址为需要将报文转发到的下一个节点；网口表示需要通过哪一个网口到达下一跳地址。转发次数表示至少需要转发多少次到达目的地址，代表到达目的地址所需要的最短路径的转发次数。
30.需说明的是，当第一网络域创建成功后，位于同一网络拓扑中的其他第一节点在进行网络域创建时，会认为第一网络域中的节点不可用。示例性的，参照图2所示的实施例，第一网络域q创建成功后，第一节点f作为激活节点在发起路由寻址请求时，虽然第一节点b、a、c、d、e均为连通的，但是由于b、a、c、d、e已经在第一网络域q中，因此并不会响应第一节点f的路由寻址请求，因此，第一节点f仅能形成包含第一节点f的第二网络域。
31.因此，通过每个激活的第一节点分别向同一网络拓扑中激活的第二节点发起路由寻址请求，使得预设时间段后，每个第一节点的路由表中均记录了激活的若干第二节点以及第一节点，此时，当每个第一节点停止各自的路由表的更新后，每个激活节点均包含该第一节点以及响应路由寻址请求的第二节点，进而形成第一网络域。由于第一网络域中每个成员节点的路由表均不再自动更新，因此第一网络域内的每个成员节点与第一网络域外的第三节点是互不相通的，相对于传统采用网关的方式，本技术实施例的网络域的创建方式无需增加网关设备更具有通用性且成本更低。
32.本领域技术人员可以理解的是，图1中第一节点的结构示意图、图2中示出的网络系统的拓扑结构并不构成对本技术实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的节点，或者不同的网络拓扑。
33.下面提出本技术的网络域创建的方法的各个实施例。并结合附图，对本技术实施
例的方法作进一步阐述。参照图3所示的实施例，网络域创建的方法应用于每一个激活的第一节点，方法包括：
34.步骤s100、向网络拓扑中的每一第二节点发起路由寻址请求；其中，路由寻址请求用于请求激活的第二节点进行响应。
35.需说明的是，第二节点是相对于第一节点而言的，用于区分网络拓扑中的多个节点。
36.需说明的是，网络拓扑中每个第一节点均具有路由寻址功能。
37.需说明的是，每个第一节点均加载有网络域创建的协议。激活节点表示当前的设备对于网络域创建的协议而言是可用的，如根据节点的上电状态判断是否可用，又例如，在一些实施例中，对设备设置激活标识，根据激活标识判断节点是否可用。优选的，在本技术实施例中，根据节点的上电状态判断是否可用。
38.步骤s200、在预设的时间段内根据第二节点的响应数据自动更新预设的路由表。
39.示例性的，参照图2的实施例，网络拓扑中包括多个第一节点a～g，讲第一节点a～e激活，此时，以第一节点a为例，第一节点a会向每个第二节点b～e发送路由寻址请求，由于第二节点b～e均与第一节点a连通，因此，均会响应第一节点a。因此，对于第一节点a～e而言，路由表中包含了a～e的信息。
40.示例性的，参照图4所示的实施例，网络拓扑中包括第一节点a～i。将第一节点a～e激活，第一节点g～i激活，此时，每个激活的第一节点a～e、g～i均发起路由寻址请求，此时，由于g和a～e不通，因此对于第一节点a～e而言，g～i并不会响应，此时，第一节点a～e中的路由表仅包含a～e，第一节点g～i中每个第一节点的路由表仅包含g～i。因此，在实际应用过程中，对于已经无力隔离的多个节点，可以同时激活实现更高效的网络域创建。
41.需说明的是，当第一网络域创建成功后，位于同一网络拓扑中的其他第一节点在进行网络域创建时，会认为第一网络域中的节点不可用。示例性的，参照图2所示的实施例，第一网络域q创建成功后，第一节点f作为激活节点在发起路由寻址请求时，虽然第一节点b、a、c、d、e均为连通的，但是由于b、a、c、d、e已经在第一网络域q中，因此并不会响应第一节点f的路由寻址请求，因此，第一节点f仅能形成包含第一节点f的第二网络域。
42.需说明的是，预设的时间段可以人为设置，如10min，也可以设置较长一点，以确保相互连通的被激活的第一节点之间可以获取到对方的路由信息。
43.需说明的是，预设的时间段后，如设置的10min，则10min后，每个第一节点均不再更新对应的路由表。
44.步骤s300、根据路由表记录的若干激活的第二节点、第一节点，创建第一网络域。
45.需说明的是，在路由自动寻址功能被停止后，第一网络域中的每个第一节点均共享具有相同表项的路由表，第一网络域中任意一个第一节点发起的第一报文在该路由表的作用下被转发至同一个域内的其他第一节点。示例性的，参照图2所示的实施例，对于已经创建好的第一网络域q1，第一节点a发出的第一报文可以经过第一节点b、第一节点e、第一节点d、第一节点c，但是并不能经过第一节点f和第一节点g。
46.步骤s400、根据若干激活的第二节点的在线状态，触发路由表的更新。
47.需说明的是，步骤s400中的若干激活的第二节点表示与第一节点位于同一第一网络域的节点。当其中一个节点(如某些设备或者部件)出现异常时，可以在线将异常设备移
除/断网，进而触发路由表的更新，且不影响其他正常设备的运行。示例性的，参照图2所示的实施例，第一节点a故障后，第一节点b～e均会进行对应的路由表更新。
48.因此，通过每个激活的第一节点分别向同一网络拓扑中激活的第二节点发起路由寻址请求，使得预设时间段后，每个第一节点的路由表中均记录了激活的若干第二节点以及第一节点，此时，当每个第一节点停止各自的路由表的更新后，每个激活节点均包含该第一节点以及响应路由寻址请求的第二节点，进而形成第一网络域。由于第一网络域中每个成员节点的路由表均不再自动更新，因此第一网络域内的每个成员节点与第一网络域外的第三节点是互不相通的，相对于传统采用网关的方式，本技术实施例的网络域的创建方式无需增加网关设备更具有通用性且成本更低。
49.可理解的是，方法还包括：接收相邻的且物理连通的第二网络域的第二域信息以及向第二网络域发送第一域消息；根据第二域信息、第一域信息，进行域合并处理。
50.需说明的是，在工业以太网中，往往存在将多个子工艺流程合并实现更高效的协同操作，此时，通过域的合并可以快速实现对工艺流程合并的设备的网络组网，进而提升网络域创建的效率。
51.需说明的是，域合并处理可以由第一网络域或第二网络域根据接收到的第一域信息、第二域信息进行预设规则的计算，进而判断由谁发起域合并请求。其中，域合并请求，表示将第一网络域和第二网络域合并成一个新的网络域，合并完成后，第一网络域和第二网络域中的每个成员节点均共享一个路由表。示例性的，参照图4所示的实施例，第一网络域q1、第二网络域q2合并后，第一节点a～e、g～i均共享同一路由表。
52.需说明的是，在另一些实施例中，域合并处理为向终端(如机器人的上位机)发起域合并请求，以使用户根据第一网络域信息、第二网络域信息认为判断由谁合并，进而可以在保证其中一个网络域的成员节点不受影响的同时，可以将另外一个网络域的节点进行合并。
53.可理解的是，根据第二域信息、第一域信息，进行域合并处理，包括：根据第二域信息、第一域信息，发送预警信息，其中，预警信息用于请求用户选择对第一网络域或第二网络域发起重启请求。
54.需说明的是，预警信息用于提醒用户第一网络域和第二网络域相连，是否进行域合并处理。在一些实施例中，用户进行下发同意合并的指令，由第一网络域和第二网络域自行协商是否合并。在另一些实施例中，用户直接指定发起合并的网络域为第一网络域或第二网络域。
55.需说明的是，第一网络域的信息可以广播给第二网络域的每个成员节点，以使第二网络域的每个成员节点自行判断是否将第一网络域中的节点信息合并到路由表中，完成域合并。
56.可理解的是，方法还包括：接收重启请求，其中，重启请求用于请求对第一网络域的每一成员节点初始化；其中，第一节点、激活的第二节点均为成员节点；向第二网络域发送域加入请求，其中，第二网络域与第一网络域物理连通。
57.需说明的是，第一网络域的每个成员节点信息初始化后，其不具备第一网络域的属性信息，因此在请求加入第二网络域时，第二网络域可以将其作为离散的节点加入，进而实现第一网络域和第二网络域的合并。
58.可理解的是，方法还包括：接收来自于其中一个激活的第二节点的域拆分请求；根据域拆分请求，将其中一个激活的第二节点的节点信息移除并更新路由表。
59.需说明的是，通过域拆分请求增加了在线替换零部件的便利；当某些设备或者部件出现异常时，可以通过域拆分请求在线将异常设备移除/断网，且不影响其他正常设备的运行；出现异常时，还可以通过域拆分请求定位异常节点。需说明的是，域拆分请求的发起可以通过热插拔的方式发起。
60.可理解的是，方法还包括：根据预设的优先级参数设置带宽优先级。
61.需说明的是，对于每个网络域，在应用于工业控制领域时，网络域中可能存在的报文类型有isoch(实时报文)、async(异步通信报文)、ptp(时钟同步报文)以及其他类型报文，这些报文有不同的实时性要求和紧急度，例如在一些应用中，优先级排序为：isoch》async》其他类型报文。此时通过设置带宽优先级对报文的传输进行合理的分配，以保证在有限的带宽内每个报文尽可能被解析处理，降低因为传输报文种类多、数据量大而出现其中一种报文迟迟无法处理，导致网络阻塞。
62.需说明的是，优先级参数可以是第一网络域中的每个成员节点经过协商确定，也可以是第一网络域中的主节点根据从节点的报文类型确定。
63.可理解的是，根据优先级参数设置带宽优先级，包括：获取最高优先级的第一报文对应的单位传输时长；将预设轮询周期按照单位传输时长划分，得到多个子周期；将多个子周期按优先级参数中的带宽占用比例进行分配。
64.需说明的是，轮询周期的为单位传输时长的倍数，如单位传输时长为1s，则轮询周期可设置为7s、8s、9s等。又例如，单位传输时长为2s，则轮询周期可设置为4s、8s、10s。
65.需说明的是，优先级参数表示每个优先级的报文所占的子周期的带宽占用比例。此时，按照时间先后顺序，先给优先级参数中高优先级的报文类型分配预设的自周期个数，然后再给低优先级分配。
66.示例性的，以报文类型区分优先级为例，网络域q支持实时报文和非实时报文(如tcp/ip报文)，其中实时报文的优先级高于非实时报文，轮询周期设为2s，实时报文的单位传输时长为0.5s，非实时报文的单位传输时长为0.3s。网络域q中每个设备在域创建后初始化时，获取实时报文的单位传输时长，此时可以得到4个子周期，然后优先级参数中设定实时报文占用的子周期数为1，则将轮询周期中起始的第一个子周期分配给实时报文，后续3个子周期分配给非实时报文。当非实时报文类型有多个，且优先级不一致，则参照实时报文和非实时报文的分配方式，给非实时报文中每一报文类型分配子周期。
67.需说明的是，带宽优先级的实现在设备的fpga(field programmable gate array，可编程门阵列)层，并在fpga中设置有缓存以供不同优先级的报文缓存，当其中一个优先级的报文1在处理时，接收到其他优先级的报文2时，会将报文2存入缓存中等待处理。需说明的是，在一些实施例中，缓存会根据优先级进行划分。在一些实施例中，fpga还会对缓存进行检测，当缓存满时，会选择丢弃多余的报文或发送指令给相邻的节点以使相邻的节点停止发送对应的报文。
68.可理解的是，优先级参数由第一网络域的主节点生成，其中，第一网络域的主节点为第一节点或若干激活的第二节点之一。
69.可理解的是，方法还包括：获取并保存第一网络域中每一成员节点的节点标识。
70.需说明的是，第一网络域中的每个成员节点均分配有节点标识，节点标识(即节点id)可以由第一网络域的主节点自动分配也可以由人为配置。示例性的，参照图2所示的实施例，第一网络域q的a～e分别配置了1至5的节点标识。此时，第一网络域q中的每个成员节点a～e均会保存1至5的节点标识与对应的成员节点的映射关系。
71.可理解的是，保存第一网络域中每一成员节点的节点标识，包括：在路由表中每一成员节点对应的路由表项中增加对应的节点标识。
72.需说明的是，通过设置主节点，并通过主节点自动分配节点id，能够提升节点id分配的便利性。
73.可理解的是，方法还包括：通过节点标识进行路由寻址。
74.需说明的是，通过节点标识替换源地址和目的地址，可以实现通过节点标识进行路由寻址，进而可以缩短网络域中传输的传输报文所占用的字节。
75.可理解的是，成员节点的节点标识由第一网络域的主节点分配以及广播。
76.可理解的是，所述方法还包括：根据预设的排序规则对路由表中路由表项进行排序。
77.示例性的，在一些实施例中，将目的地址的数值大小从大到小进行排列，确定目标地址后，通过二分查找法可以快速排除一半的目的地址，进而提升查表效率。
78.需说明的是，在另一些实施例中，第一网络域中传输的报文中目的地址对应的位置填充的是节点标识，则可以将排序规则设置为对节点标识排序，进而可以直接通过二分查找法确定节点标识的位置。需说明的是，在另一些实施例中，节点标识与第一网络域中的每个成员节点是一一对应的，由于节点标识是有序的数字，因此可以通过单独的数组存储节点标识与成员节点的物理地址映射关系，进而通过数组下标确定节点标识对应的成员节点的物理地址信息，此时，排序规则设置为对路由表项中目的地址的排序。
79.需说明的是，在用户显示第一网络域时，可以通过节点标识对每一成员节点进行标识，进而简化管理。
80.可理解为，本技术还提出一种设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述网络域创建的方法。
81.存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
82.需要说明的是，本实施例中的设备，可以应用为如图1所示实施例的模块结构示意图的节点，本实施例中的设备和如图3所示网络域创建的方法具有相同的发明构思，因此这些实施例具有相同的实现原理以及技术效果，此处不再详述。
83.实现上述实施例的信息处理方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例中的信息处理方法，例如，执行以上描述的图3对应的方法步骤。
84.可理解为，本技术还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计
算机可执行指令用于实现上述网络域创建的方法。
85.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
86.以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本技术并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。