專利名稱：一種新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，相對(duì)于現(xiàn)有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的內(nèi)部運(yùn)行效率有顯著提高，并且具有簡潔、可擴(kuò)展和容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
目前，公知的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。資源子網(wǎng)由主機(jī)節(jié)點(diǎn)及相關(guān)鏈路構(gòu)成，通信子網(wǎng)由路由器節(jié)點(diǎn)及相關(guān)鏈路構(gòu)成。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)1節(jié)點(diǎn)和主機(jī)2節(jié)點(diǎn)屬于資源子網(wǎng)，主機(jī)1節(jié)點(diǎn)要與2節(jié)點(diǎn)通信必須通過通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；其次，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，如果各節(jié)點(diǎn)Nodei(1＜i＜N)相互之間要進(jìn)行通信，則主機(jī)和路由器都必須支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖1。TCP/IP是一種層次網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，由四層結(jié)構(gòu)組成應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層(即IP層)、網(wǎng)絡(luò)接口層，見圖2。
提出層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的出發(fā)點(diǎn)在于簡化協(xié)議設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。盡管TCP/IP比OSI等層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有較好的實(shí)用性，但是其層間功能重疊和復(fù)雜的分層處理過程導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效率低下，分別討論如下(1)多層檢錯(cuò)和一層檢錯(cuò)相比，并不能提高檢錯(cuò)能力例如，最常見的TCP/IP以太網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)接口層采用32位CRC檢錯(cuò)；網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層各自采用16位校驗(yàn)和檢錯(cuò)，其總的檢錯(cuò)能力僅僅等于網(wǎng)絡(luò)接口層這一層的檢錯(cuò)能力。
(2)多層處理分片問題網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層都要處理數(shù)據(jù)包分片，不僅多次開銷，而且無法避免各層之間的交互。
(3)地址重復(fù)降低效率例如IP地址和MAC地址都是一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址。由于兩者不一樣才出現(xiàn)了ARP(地址解析協(xié)議)和RARP(逆地址解析協(xié)議)等協(xié)議及其開銷。
(4)多層結(jié)構(gòu)在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)各層都需增加包頭，在接收數(shù)據(jù)包時(shí)各層都需去掉包頭，因此造成首部增長，傳輸和處理效率降低。
(5)TCP/IP如要保證QoS(服務(wù)質(zhì)量)服務(wù)，需要在各層(甚至在層間)增加一系列協(xié)議。
為了克服現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效率低下的問題，本發(fā)明提供一種新型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)相對(duì)于公知的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)層次減少到2層，從而提高了協(xié)議的內(nèi)部運(yùn)行效率；在新的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，將拋棄層的地址的概念，而采用端到端地址，從而避免了TCP/IP中ARP和RARP等協(xié)議造成的開銷。
本發(fā)明提供的新型網(wǎng)絡(luò)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣，如圖1。不同的地方在于，在所有的節(jié)點(diǎn)Nodei(1＜i＜N)上，將運(yùn)行的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族替換為本發(fā)明所介紹的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族，即替換Node1到NodeN節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族，就構(gòu)成了新型網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)及其實(shí)現(xiàn)方法，所述的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)具有簡潔、可擴(kuò)展、容易實(shí)現(xiàn)和能有效的減少在網(wǎng)絡(luò)組建時(shí)的硬件成本的特點(diǎn)。
為了方便地描述本文內(nèi)容，首先進(jìn)行術(shù)語定義●服務(wù)功能元素每一個(gè)基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能稱為一個(gè)服務(wù)功能元素。
●服務(wù)元服務(wù)元可以包含一個(gè)或者多個(gè)服務(wù)功能元素，服務(wù)元是能夠提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)而又隱藏內(nèi)部細(xì)節(jié)的最小實(shí)體。
●服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)分為兩層應(yīng)用群和服務(wù)團(tuán)隊(duì)。服務(wù)團(tuán)隊(duì)只提供服務(wù)，應(yīng)用群只接收服務(wù)。服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)又可以稱為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族。
●服務(wù)團(tuán)隊(duì)服務(wù)團(tuán)隊(duì)是服務(wù)元的有組織的集合，它除了向本節(jié)點(diǎn)應(yīng)用群提供服務(wù)外，還能和其它節(jié)點(diǎn)服務(wù)元合作向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供服務(wù)或向某一節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。
●應(yīng)用群應(yīng)用群包括應(yīng)用基礎(chǔ)(網(wǎng)絡(luò)管理和域名解析)、典型應(yīng)用(WWW、E-mail和FTP等)和一般應(yīng)用。
●本文中用到的英文縮寫TCP/IP、WWW、E-mail、均是公知的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議●SDU服務(wù)數(shù)據(jù)單元，SDU又稱為包。
本發(fā)明的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)包括資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)，它是通過在資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)上按照服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明提供一種新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方法，它包括第一步建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖(如圖1所示)，資源子網(wǎng)由主機(jī)節(jié)點(diǎn)(H1～Hn，H指代主機(jī))及相關(guān)鏈路構(gòu)成，通信子網(wǎng)由路由器節(jié)點(diǎn)(R1～Rm)及相關(guān)鏈路構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)1節(jié)點(diǎn)和2節(jié)點(diǎn)屬于資源子網(wǎng)，主機(jī)1節(jié)點(diǎn)要與2節(jié)點(diǎn)通信必須通過通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
其特征是它還包括下面的步驟
第二步對(duì)服務(wù)元按照網(wǎng)絡(luò)功能分類服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)模型分為兩層應(yīng)用群和服務(wù)團(tuán)隊(duì)(見圖3)。應(yīng)用群是各種應(yīng)用的松散集合。服務(wù)團(tuán)隊(duì)是服務(wù)元的有組織的集合，它除了向本節(jié)點(diǎn)應(yīng)用群提供服務(wù)外，還能和其它節(jié)點(diǎn)服務(wù)元合作向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供服務(wù)或向某一節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。
因此，將服務(wù)團(tuán)隊(duì)分解為能夠提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的最小實(shí)體——即服務(wù)元。
1)各種網(wǎng)絡(luò)能夠提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型歸納為網(wǎng)絡(luò)接口類、實(shí)時(shí)QoS類、無連接服務(wù)類、有連接服務(wù)類、安全類、路由類、其他類等七類，如圖4第1列所示；2)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型相對(duì)應(yīng)的服務(wù)功能元素包括位的編碼和解碼，驗(yàn)錯(cuò)，成包和拆包，MAC介質(zhì)分配，資源監(jiān)控(類RTCP)，資源預(yù)留(類RSVP)，優(yōu)先級(jí)處理，防抖動(dòng)(類RTP)，發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)，建立連接，釋放連接，保序、流控、擁塞控制，加解密，數(shù)字認(rèn)證，OSPF，RIP，ICMP等，如圖4第2列所示；3)由服務(wù)元實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，相應(yīng)服務(wù)元為NIC服務(wù)元，廣義差錯(cuò)控制服務(wù)元，資源預(yù)留服務(wù)元，優(yōu)先級(jí)處理服務(wù)元，類RTP服務(wù)元，無連接發(fā)數(shù)據(jù)服務(wù)元，無連接收數(shù)據(jù)服務(wù)元，建立連接服務(wù)元，釋放連接服務(wù)元，有連接發(fā)數(shù)據(jù)服務(wù)元，有連接收數(shù)據(jù)服務(wù)元，安全凈荷服務(wù)元，認(rèn)證服務(wù)元等，如圖4第3列所示；4)服務(wù)元對(duì)應(yīng)包中的域?yàn)榛居差^和硬校驗(yàn)，廣義ICMP專用域，類RSVP專用域，類RTP專用域，連接專用域(含校驗(yàn))等，如圖4第4列所示。
第三步對(duì)服務(wù)元按照啟動(dòng)服務(wù)的方式分類服務(wù)元提供服務(wù)是通過服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU完成的，SDU又稱為包；服務(wù)元是SDU的發(fā)送者(源)、接收者(目的)、轉(zhuǎn)發(fā)者(遞交)或變換者。按照啟動(dòng)服務(wù)的方式和與SDU的關(guān)系，服務(wù)元可以分為五類，見圖5。
第一類服務(wù)元由于執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用而啟動(dòng)服務(wù)。矩形上方粗箭頭表示執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用。粗箭頭的方向表示應(yīng)用的信息流向上箭頭表示接收；下箭頭表示發(fā)送。
第二類服務(wù)元因網(wǎng)絡(luò)發(fā)生不正常事件或請(qǐng)求幫助而啟動(dòng)服務(wù)，并主動(dòng)向某節(jié)點(diǎn)發(fā)警告或求助信息。
第三類服務(wù)元由于收到此警告或求助信息而啟動(dòng)服務(wù)，進(jìn)行內(nèi)部處理。
第四類服務(wù)元周期性地啟動(dòng)或收到相關(guān)包啟動(dòng)。其服務(wù)通過按規(guī)定順序發(fā)送和接收一系列的包完成。并且通常是通過包的組播方式進(jìn)行收發(fā)。
第五類服務(wù)元由于SDU的到來而啟動(dòng)服務(wù)并對(duì)SDU進(jìn)行變換后輸出。
第四步服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)在具體的實(shí)施中，有連接類服務(wù)元和無連接類服務(wù)元為第一類服務(wù)元；ICMP、IGMP、RTCP和分片的主動(dòng)服務(wù)元為第二類服務(wù)元，其被動(dòng)服務(wù)元為第三類服務(wù)元；路由類服務(wù)元為第四類服務(wù)元；加解密服務(wù)元、認(rèn)證(和數(shù)字簽名)服務(wù)元和NIC服務(wù)元是第五類服務(wù)元。
在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，各類服務(wù)元之間的關(guān)系可以描述為數(shù)據(jù)包的發(fā)送者和接收者可以是第一、二、三、四類服務(wù)元，中間可以經(jīng)由第五類服務(wù)元處理。在數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)候，NIC服務(wù)元是最后一個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的服務(wù)元；在數(shù)據(jù)接收的時(shí)候，NIC服務(wù)元是第一個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的服務(wù)元。如圖5所示。
第五步數(shù)據(jù)包格式包格式中，包由先導(dǎo)字節(jié)、首部、數(shù)據(jù)域和校驗(yàn)域構(gòu)成。其中，基本首部由基本硬頭和基本軟頭組成?；居差^和CRC校驗(yàn)域由網(wǎng)卡處理?；臼撞渴且欢ù嬖诘?，并由服務(wù)團(tuán)隊(duì)各服務(wù)元共用。各個(gè)專用域由位圖表示是否存在1表示存在，0表示不存在。每個(gè)專用域可以分為多個(gè)字段。例如連接專用域分為序號(hào)、確認(rèn)號(hào)、窗口尺寸和緊急指針等四個(gè)字段。每一個(gè)專用域還可以為多個(gè)服務(wù)元共用。例如連接專用域?yàn)榻⑦B接、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和釋放連接等服務(wù)元共用。廣義ICMP、OSPF、RIP、EGP、BGP、DVNRP和源選徑目錄等使用數(shù)據(jù)域(當(dāng)然應(yīng)該有類型標(biāo)志來區(qū)別)而不使用首部；路由遞交服務(wù)元僅僅轉(zhuǎn)發(fā)包到相應(yīng)端口的第五類服務(wù)元去；第五類服務(wù)元變換包的數(shù)據(jù)域、首部或整個(gè)包。例如壓縮解壓服務(wù)元只變換數(shù)據(jù)域，NIC服務(wù)元變換整個(gè)包。如圖7所示。
第六步服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)替換現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的方法在從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)元體系結(jié)構(gòu)過渡的時(shí)候，可以沿用原有的網(wǎng)卡，需要改變的項(xiàng)目首先，網(wǎng)卡地址由用戶來設(shè)置，將主機(jī)地址設(shè)為網(wǎng)卡地址，地址格式采用IPv4；其次，保持系統(tǒng)調(diào)用不變，使TCP/IP的應(yīng)用程序和建立在TCP、UDP上的所有軟件都可以照常使用；然后，通過增添服務(wù)元，擴(kuò)充系統(tǒng)調(diào)用以便直接支持話音和視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)傳送。廉價(jià)的服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)通過包轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)有因特網(wǎng)相連使過渡可以逐漸展開。
第七步構(gòu)建服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中一共有N(N＝n+m)個(gè)節(jié)點(diǎn)，由這N個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建成服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示)首先要對(duì)通信子網(wǎng)中的路由器上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行替換，即將路由器R1～Rm上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族替換為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族；其次將主機(jī)節(jié)點(diǎn)中運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族替換為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族，即將主機(jī)H1～Hn上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族替換為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族；如此，H1～Hn、R1～Rm的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議均被替換，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的協(xié)議均更新為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(n+m＝N)，這樣就構(gòu)建出了服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)。
經(jīng)過以上步驟，就可以構(gòu)建本發(fā)明的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)，并能夠從現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)過渡為本發(fā)明的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)。
新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上是一種用來替換現(xiàn)有TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)，它克服了現(xiàn)有的TCP/IP層間功能重疊和復(fù)雜的分層處理的缺點(diǎn)，從而提高網(wǎng)絡(luò)資源的內(nèi)部運(yùn)行效率。本發(fā)明新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)避免了TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中的層間交互和服務(wù)傳遞的開銷；并且由于沒有層間交互，只需一次處理端對(duì)端的QoS即可。而且本發(fā)明能夠從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)上來保證網(wǎng)絡(luò)安全，即通過服務(wù)元之間的處理順序改變加強(qiáng)數(shù)據(jù)的保密性；此外，在包格式上提供對(duì)安全和認(rèn)證的支持。服務(wù)元體系結(jié)構(gòu)中，層次的減少簡化了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的處理，使路由器的硬件結(jié)構(gòu)、包轉(zhuǎn)發(fā)率和價(jià)格都與現(xiàn)在的交換機(jī)相近。
本發(fā)明的有益效果和解決的技術(shù)問題是(1)避免了傳統(tǒng)層次網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層間功能重疊和復(fù)雜的分層處理等問題，提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的內(nèi)部運(yùn)行性能。由于新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)層次比現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)少，在服務(wù)團(tuán)隊(duì)中可以增加新的服務(wù)元，網(wǎng)絡(luò)定義和結(jié)構(gòu)清晰、易于映射到計(jì)算機(jī)程序空間，從而使它具有簡潔、可擴(kuò)展和容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)；(2)并且由于體系結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，能有效的減少在網(wǎng)絡(luò)組建的時(shí)候的硬件成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖本圖描述了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中主機(jī)(也可以用H表示)及相關(guān)鏈路構(gòu)成資源子網(wǎng)；路由器(用R表示)及相關(guān)鏈路構(gòu)成了通信子網(wǎng)，主機(jī)和路由器都稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。在圖中，由于主機(jī)數(shù)目不確定，所以用小寫字母n表示；同樣，路由器數(shù)目也不確定，用m表示。整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)N＝n+m。
圖2 TCP/IP協(xié)議族的四個(gè)層次示意圖其中Telnet表示遠(yuǎn)程登錄協(xié)議、Ftp表示文件傳送協(xié)議、E-mail表示電子郵件協(xié)議、TCP表示傳輸層協(xié)議、UDP表示用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議、IP表示網(wǎng)際協(xié)議、ICMP表示Internet控制報(bào)文協(xié)議、IGMP表示Internet組管理協(xié)議。
圖3是服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)模型圖4是服務(wù)功能元素和服務(wù)元的對(duì)照表其中NIC表示網(wǎng)絡(luò)接口卡、MAC表示介質(zhì)訪問控制協(xié)議、RTP，RTCP表示實(shí)時(shí)傳送協(xié)議、RSVP表示資源預(yù)留協(xié)議、OSPF表示開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議、RIP表示路由信息協(xié)議、EGP表示外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議、BGP表示邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議、DVMRP表示有距離向量多播路由協(xié)議。
服務(wù)元都要使用基本首部，所以表中不再列出。
圖5是服務(wù)元的分類模型SDU表示服務(wù)數(shù)據(jù)單元；圖6服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)模型其中Si，m是服務(wù)元的標(biāo)識(shí)當(dāng)i＝1～5時(shí)，表示第一類到第五類服務(wù)元；m表示不可窮舉的服務(wù)元數(shù)量。
NIC服務(wù)元指網(wǎng)絡(luò)接口卡服務(wù)元。
圖7服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)的包格式其中b、byte表示位，B表示字節(jié)，AH表示認(rèn)證頭，ESP表示擴(kuò)展包頭協(xié)議。
具體實(shí)施例方式
例1)在現(xiàn)有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建本發(fā)明的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)首先，需要在操作系統(tǒng)上按照新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方法將服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族實(shí)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候保持系統(tǒng)調(diào)用不變，使TCP/IP的應(yīng)用程序和建立在TCP、UDP上的所有軟件都可以照常使用；第二，采用現(xiàn)有的網(wǎng)卡，需要改變的內(nèi)容有網(wǎng)卡地址由用戶來設(shè)置，將主機(jī)地址設(shè)為網(wǎng)卡地址，地址格式采用IPv4；第三，通過增添服務(wù)元，擴(kuò)充系統(tǒng)調(diào)用以便直接支持話音和視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)傳送；最后，實(shí)現(xiàn)服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)之間通信的包轉(zhuǎn)換器。
如此，本發(fā)明的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)通過包轉(zhuǎn)換器便可和現(xiàn)有的因特網(wǎng)通信。
2)新構(gòu)建服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)首先，需要在操作系統(tǒng)上按照新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方法將服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族實(shí)現(xiàn)；第二，采用現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)卡，網(wǎng)卡地址即主機(jī)地址由用戶來設(shè)置。
第三，服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)包括資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)，1)要在通信子網(wǎng)中的路由器上安裝服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；2)在主機(jī)節(jié)點(diǎn)中安裝服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族；如此，本發(fā)明的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成功。
權(quán)利要求
1.一種新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)，其特征是包括資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)，它是通過在資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)上按照服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的網(wǎng)絡(luò)；所述的服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族是指服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)分為兩層應(yīng)用群和服務(wù)團(tuán)隊(duì)；服務(wù)團(tuán)隊(duì)只提供服務(wù)，應(yīng)用群只接收服務(wù)；每一個(gè)基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能稱為一個(gè)服務(wù)功能元素，所述的服務(wù)元可以包含一個(gè)或者多個(gè)服務(wù)功能元素，是能夠提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)而又隱藏內(nèi)部細(xì)節(jié)的最小實(shí)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方法，它包括第一步建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)，資源子網(wǎng)由主機(jī)節(jié)點(diǎn)(H1～Hn，H指代主機(jī))及相關(guān)鏈路構(gòu)成，通信子網(wǎng)由路由器節(jié)點(diǎn)(R1～Rm)及相關(guān)鏈路構(gòu)成；網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)1節(jié)點(diǎn)和2節(jié)點(diǎn)屬于資源子網(wǎng)，主機(jī)1節(jié)點(diǎn)要與2節(jié)點(diǎn)通信必須通過通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；其特征是它還包括下面的步驟第二步對(duì)服務(wù)元按照網(wǎng)絡(luò)功能分類服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)模型分為兩層應(yīng)用群和服務(wù)團(tuán)隊(duì)；應(yīng)用群是各種應(yīng)用的松散集合；服務(wù)團(tuán)隊(duì)是服務(wù)元的有組織的集合，它除了向本節(jié)點(diǎn)應(yīng)用群提供服務(wù)外，還能和其它節(jié)點(diǎn)服務(wù)元合作向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供服務(wù)或向某一節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)；因此，將服務(wù)團(tuán)隊(duì)分解為能夠提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的最小實(shí)體——即服務(wù)元；1)各種網(wǎng)絡(luò)能夠提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型歸納為網(wǎng)絡(luò)接口類、實(shí)時(shí)QoS類、無連接服務(wù)類、有連接服務(wù)類、安全類、路由類、其他類等七類；2)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型相對(duì)應(yīng)的服務(wù)功能元素包括位的編碼和解碼，驗(yàn)錯(cuò)，成包和拆包，MAC介質(zhì)分配，資源監(jiān)控(類RTCP)，資源預(yù)留(類RSVP)，優(yōu)先級(jí)處理，防抖動(dòng)(類RTP)，發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)，建立連接，釋放連接，保序、流控、擁塞控制，加解密，數(shù)字認(rèn)證，OSPF，RIP，ICMP，IGMP，分片，RTCP；3)由服務(wù)元實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，相應(yīng)服務(wù)元為NIC服務(wù)元，廣義差錯(cuò)控制服務(wù)元，資源預(yù)留服務(wù)元，優(yōu)先級(jí)處理服務(wù)元，類RTP服務(wù)元，無連接發(fā)數(shù)據(jù)服務(wù)元，無連接收數(shù)據(jù)服務(wù)元，建立連接服務(wù)元，釋放連接服務(wù)元，有連接發(fā)數(shù)據(jù)服務(wù)元，有連接收數(shù)據(jù)服務(wù)元，安全凈荷服務(wù)元，認(rèn)證服務(wù)元，OSPF服務(wù)元，RIP服務(wù)元，EGP服務(wù)元，BGP服務(wù)元，DVMRP服務(wù)元，單播遞交服務(wù)元，組播遞交服務(wù)元，源選徑遞交服務(wù)元，各種廣義差錯(cuò)控制服務(wù)元；4)服務(wù)元對(duì)應(yīng)包中的域?yàn)榛居差^和硬校驗(yàn)，廣義ICMP專用域，類RSVP專用域，類RTP專用域，連接專用域(含校驗(yàn))，ESP專用域，AH專用域，源選徑專用域；第三步對(duì)服務(wù)元按照啟動(dòng)服務(wù)的方式分類服務(wù)元提供服務(wù)是通過服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU完成的，SDU又稱為包；服務(wù)元是SDU的發(fā)送者(源)、接收者(目的)、轉(zhuǎn)發(fā)者(遞交)或變換者；按照啟動(dòng)服務(wù)的方式和與SDU的關(guān)系，服務(wù)元可以分為五類；第一類服務(wù)元由于執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用而啟動(dòng)服務(wù)；矩形上方粗箭頭表示執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用；粗箭頭的方向表示應(yīng)用的信息流向上箭頭表示接收；下箭頭表示發(fā)送；第二類服務(wù)元因網(wǎng)絡(luò)發(fā)生不正常事件或請(qǐng)求幫助而啟動(dòng)服務(wù)，并主動(dòng)向某節(jié)點(diǎn)發(fā)警告或求助信息；第三類服務(wù)元由于收到此警告或求助信息而啟動(dòng)服務(wù)，進(jìn)行內(nèi)部處理；第四類服務(wù)元周期性地啟動(dòng)或收到相關(guān)包啟動(dòng)；其服務(wù)通過按規(guī)定順序發(fā)送和接收的一系列的包完成；并且通常是通過包的組播方式進(jìn)行收發(fā)；第五類服務(wù)元由于SDU的到來而啟動(dòng)服務(wù)并對(duì)SDU進(jìn)行變換后輸出；第四步服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)在具體的實(shí)施中，有連接類服務(wù)元和無連接類服務(wù)元為第一類服務(wù)元；ICMP、IGMP、RTCP和分片的主動(dòng)服務(wù)元為第二類服務(wù)元，其被動(dòng)服務(wù)元為第三類服務(wù)元；路由類服務(wù)元為第四類服務(wù)元；加解密服務(wù)元、認(rèn)證(和數(shù)字簽名)服務(wù)元和NIC服務(wù)元是第五類服務(wù)元；在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，各類服務(wù)元之間的關(guān)系可以描述為數(shù)據(jù)包的發(fā)送者和接收者可以是第一、二、三、四類服務(wù)元，中間可以經(jīng)由第五類服務(wù)元處理；在數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)候，NIC服務(wù)元是最后一個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的服務(wù)元；在數(shù)據(jù)接收的時(shí)候，NIC服務(wù)元是第一個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的服務(wù)元；第五步數(shù)據(jù)包格式包格式中，包由先導(dǎo)字節(jié)、首部、數(shù)據(jù)域和校驗(yàn)域構(gòu)成，其中，基本首部由基本硬頭和基本軟頭組成；基本硬頭和CRC校驗(yàn)域由網(wǎng)卡處理；基本首部是一定存在的，并由服務(wù)團(tuán)隊(duì)各服務(wù)元共用；各個(gè)專用域由位圖表示是否存在，1表示存在；0表示不存在；每個(gè)專用域可以分為多個(gè)字段；例如連接專用域分為序號(hào)、確認(rèn)號(hào)、窗口尺寸和緊急指針等四個(gè)字段；每一個(gè)專用域還可以為多個(gè)服務(wù)元共用；例如連接專用域?yàn)榻⑦B接、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和釋放連接等服務(wù)元共用；廣義ICMP、OSPF、RIP、EGP、BGP、DVNRP和源選徑目錄等使用數(shù)據(jù)域(當(dāng)然應(yīng)該有類型標(biāo)志來區(qū)別)而不使用首部；路由遞交服務(wù)元僅僅轉(zhuǎn)發(fā)包到相應(yīng)端口的第五類服務(wù)元去；第五類服務(wù)元變換包的數(shù)據(jù)域、首部或整個(gè)包；例如壓縮解壓服務(wù)元只變換數(shù)據(jù)域，NIC服務(wù)元變換整個(gè)包；第六步服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)替換現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的方法在從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)元體系結(jié)構(gòu)過渡的時(shí)候，可以沿用原有的網(wǎng)卡，需要改變的項(xiàng)目首先，網(wǎng)卡地址由用戶來設(shè)置，將主機(jī)地址設(shè)為網(wǎng)卡地址，地址格式采用IPv4；其次，保持系統(tǒng)調(diào)用不變，使TCP/IP的應(yīng)用程序和建立在TCP、UDP上的所有軟件都可以照常使用；然后，通過增添服務(wù)元，擴(kuò)充系統(tǒng)調(diào)用以便直接支持話音和視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)傳送；廉價(jià)的服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)通過包轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)有因特網(wǎng)相連使過渡可以逐漸展開；第七步構(gòu)建服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中一共有N(N＝n+m)個(gè)節(jié)點(diǎn)，由這N個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建成服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)首先要對(duì)通信子網(wǎng)中的路由器上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行替換，即將路由器R1～Rm上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族替換為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族；其次將主機(jī)節(jié)點(diǎn)中運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族替換為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族，即將主機(jī)H1～Hn上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族替換為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族；如此，H1～Hn、R1～Rm的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議均被替換，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議均更新為服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(n+m＝N)，這樣就構(gòu)建出了服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)；經(jīng)過以上步驟，就可以構(gòu)建本發(fā)明的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)，并能夠從現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)過渡為本發(fā)明的新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)，其體系結(jié)構(gòu)分為兩層服務(wù)團(tuán)隊(duì)和應(yīng)用群。它是通過將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能拆分為服務(wù)元，由服務(wù)元構(gòu)成服務(wù)團(tuán)隊(duì)，再由服務(wù)團(tuán)隊(duì)向應(yīng)用群提供服務(wù)。本發(fā)明實(shí)質(zhì)上是一種用來替換現(xiàn)有TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)，它克服了現(xiàn)有的TCP/IP層間功能重疊和復(fù)雜的分層處理的缺點(diǎn)，從而提高網(wǎng)絡(luò)資源的內(nèi)部運(yùn)行效率。本發(fā)明能夠從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)上來保證網(wǎng)絡(luò)安全，即通過服務(wù)元之間的處理順序改變加強(qiáng)數(shù)據(jù)的保密性；此外，在包格式上提供對(duì)安全和認(rèn)證的支持。本發(fā)明具有簡潔、可擴(kuò)展、容易實(shí)現(xiàn)和能有效的減少在網(wǎng)絡(luò)組建時(shí)的硬件成本的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1635762SQ20031010412
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者曾家智, 徐潔, 吳躍, 易發(fā)勝, 趙繼東 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)