專利名稱：確定家庭網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)涞姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定以太網(wǎng)的連接拓?fù)涞姆椒?，更具體來說涉及一種確定家庭網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)涞姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
在家庭網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中，期望具有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)涞男畔?。在家庭環(huán)境中通常圍繞像集線器或者交換機(jī)那樣的無源設(shè)備來布置家用電器。大多數(shù)時(shí)候，這些設(shè)備沒有用于遠(yuǎn)程控制和管理的任何軟件，它們沒有它們自己的IP地址，一句話，它們對于所述電器來說是透明的。
然而，就網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拖鞑ザ?，它們不是透明的。在此考慮的兩個(gè)主要設(shè)備是集線器和交換機(jī)。如圖1a中所示，集線器在一個(gè)節(jié)點(diǎn)中集中所有的業(yè)務(wù)，即在任何接口上接收的每個(gè)分組被發(fā)送到所有的其它接口。如圖1b所示，交換機(jī)進(jìn)行更加智能的工作，這是因?yàn)橹辉诳赡艽嬖诟信d趣節(jié)點(diǎn)的接口上傳送分組(在插入了目標(biāo)的接口上路由單播分組并且將廣播分組發(fā)送至所有接口)。在IP或者以太網(wǎng)級(jí)別上進(jìn)行過濾。
為一般消費(fèi)者提供的多數(shù)產(chǎn)品在以太網(wǎng)級(jí)別上進(jìn)行過濾，并且大多數(shù)時(shí)候它們是不受管理的。因此期望提供一種用于確定由圍繞集線器和交換機(jī)布置的各種家用電器構(gòu)成的家庭網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)拓?fù)涞姆椒ā?br> 要從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲刑崛〉淖罡信d趣的信息是知道某個(gè)終端的哪個(gè)節(jié)點(diǎn)被交換機(jī)隔離。在那個(gè)情況下，當(dāng)連接在集線器上的目標(biāo)設(shè)備發(fā)送單播分組時(shí)，可以避免以太網(wǎng)總線上的任何業(yè)務(wù)沖突。
存在一些用在諸如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)或令牌總線網(wǎng)那樣的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的傳統(tǒng)拓?fù)浯_定方法。
如在歐洲專利申請NO.EP0892523中所指出的那樣，提供一種用于檢測橋接(bridged)并且重復(fù)(repeated)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接的方法和系統(tǒng)。根據(jù)上述的專利申請，術(shù)語“橋接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”可以與術(shù)語“交換機(jī)”互換，并且術(shù)語“重復(fù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”被用來擴(kuò)展物理線纜介質(zhì)的長度、拓?fù)浠蛘呋ミB性，并且因此對應(yīng)于術(shù)語“集線器”。所提及的發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是通過發(fā)出測試分組和注記特殊限定符來完成的。為了測試任何給定連接，在附接(attached)交換機(jī)的情況下最初發(fā)出“啟動(dòng)(priming)”分組，以便使該交換機(jī)更新它的地址表。然后在一個(gè)鏈路上發(fā)出具有相同源地址(SA)和目的地址(DA)的第一測試分組以便測試該連接是否是重復(fù)回路。然后根據(jù)第一測試分組的測試結(jié)果，發(fā)出使用廣播DA、多點(diǎn)傳送DA或者不存在的單播DA的第二測試分組，以便對所交換的連接執(zhí)行測試。
在2002年5月30日提交的NO.US2003/0225916的美國專利申請中，提供一種用于實(shí)現(xiàn)諸如被設(shè)計(jì)用在雙方向的、反旋轉(zhuǎn)環(huán)網(wǎng)中的空間重用協(xié)議(Spatial Reuse Protocol，SRP)那樣的數(shù)據(jù)鏈路層通信協(xié)議的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例公開了一種拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程，其以反映該結(jié)果的雙重鏈接的列表的形式產(chǎn)生拓?fù)鋱D。在此申請中要求保護(hù)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程包括步驟發(fā)送拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)分組；在由耦接到該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)更新所述拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)分組之后接收所述拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)分組；并且生成該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D。
然而，上述的兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)都很復(fù)雜。而且，現(xiàn)有技術(shù)的所有現(xiàn)存的拓?fù)浯_定方法也不能給出用于本發(fā)明的任何啟示和教學(xué)。因此，極其希望一種用于確定家庭網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)涞暮唵魏陀行У姆椒ā?br>
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種方法以便確定家庭網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)?，所述家庭網(wǎng)絡(luò)由圍繞多個(gè)集線器和交換機(jī)布置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。
本發(fā)明的方法包括步驟由多個(gè)節(jié)點(diǎn)以隨機(jī)的順序逐一地發(fā)送拓?fù)浯_定消息，其中所述拓?fù)浯_定消息包括兩個(gè)相繼的分組，第一個(gè)是具有將其標(biāo)識(shí)為拓?fù)浯_定分組的預(yù)定凈荷(payload)的廣播分組，和第二個(gè)是具有相同的內(nèi)容和不存在的目的MAC地址的單播分組。在接收到拓?fù)浯_定消息時(shí)根據(jù)以下的規(guī)則確定所有節(jié)點(diǎn)的連接拓?fù)?，所述?guī)則為i)如果節(jié)點(diǎn)從發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收到廣播分組和單播分組二者，那么確定發(fā)送節(jié)點(diǎn)與所述接收節(jié)點(diǎn)在同一物理鏈路上；ii)如果所述接收節(jié)點(diǎn)只接收到廣播分組，那么確定發(fā)送節(jié)點(diǎn)與所述接收節(jié)點(diǎn)不在同一物理鏈路上。之后，當(dāng)確定發(fā)送節(jié)點(diǎn)與所述接收節(jié)點(diǎn)在同一物理鏈路上時(shí)，通過將發(fā)送節(jié)點(diǎn)的MAC地址加入到所述接收節(jié)點(diǎn)的列表而生成并更新每個(gè)節(jié)點(diǎn)的本地節(jié)點(diǎn)的列表。
有利的是，通過前述的拓?fù)浯_定過程確定了家庭網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)?，并且在示出哪些?jié)點(diǎn)在同一物理鏈路上和哪些節(jié)點(diǎn)被交換機(jī)隔離的本地節(jié)點(diǎn)的列表中清楚地進(jìn)行展示。


圖1a和1b是示出用在家庭網(wǎng)絡(luò)中的傳統(tǒng)集線器和交換機(jī)的工作原理的圖解；圖2示出了圖解根據(jù)本發(fā)明的方法的處理步驟的流程圖；和圖3a到圖3e給出了解釋根據(jù)本發(fā)明的過程的操作的家庭網(wǎng)絡(luò)的示例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種用于確定以太網(wǎng)，特別是家庭網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)涞姆椒?，所述網(wǎng)絡(luò)包括圍繞多個(gè)集線器和交換機(jī)布置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明方法的處理基于以下規(guī)則·在同一物理鏈路上或者當(dāng)被插在集線器(假定邏輯鏈路)上時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)都能夠看到其它節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)，即使業(yè)務(wù)的目標(biāo)設(shè)備不存在也是如此。
·單播分組被路由至在其上目標(biāo)節(jié)點(diǎn)被插入交換機(jī)的接口。如果該目標(biāo)不存在，則交換機(jī)丟棄該消息。
·廣播分組被網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)所看見。
本發(fā)明的主要思想在于在網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)鏈路上發(fā)出拓?fù)浯_定消息，以便找出哪些節(jié)點(diǎn)看見該消息，其中該拓?fù)浯_定消息由兩個(gè)相繼的分組構(gòu)成，第一個(gè)是具有將其標(biāo)識(shí)為拓?fù)浯_定分組的預(yù)定凈荷的廣播分組，第二個(gè)是具有相同的內(nèi)容和不存在的目的MAC地址的單播分組。在該網(wǎng)絡(luò)上能夠看見此拓?fù)浯_定消息的節(jié)點(diǎn)被確定為在相同的物理/邏輯鏈路上。
圖2是圖解根據(jù)本發(fā)明的方法的處理步驟的流程圖。首先，當(dāng)拓?fù)浯_定過程開始時(shí)，如在步驟10中所見，網(wǎng)絡(luò)上的所有業(yè)務(wù)通信停止。在步驟20中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的通信停止時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)定時(shí)器T0和T1。T0是定義該過程的整個(gè)持續(xù)時(shí)間的固定延時(shí)。T1是定義該過程的開始和在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送拓?fù)浯_定消息的開始之間的時(shí)間周期的隨機(jī)有界延時(shí)，并且很明顯T1＜T0。應(yīng)當(dāng)理解T1隨機(jī)有界延時(shí)目的在于避免在同一物理鏈路上的沖突，這是因?yàn)門1是隨機(jī)計(jì)算的，已經(jīng)對多個(gè)節(jié)點(diǎn)Ni(i＝1到n)中的每一個(gè)賦予不同的T1隨機(jī)有界延時(shí)，使得不同的節(jié)點(diǎn)Ni具有很小的機(jī)會(huì)同時(shí)訪問以太網(wǎng)總線。在步驟30中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)Ni的相應(yīng)的T1隨機(jī)有界延時(shí)分別到期時(shí)，它們分別發(fā)出拓?fù)浯_定消息，以這樣的方式發(fā)送即從發(fā)送節(jié)點(diǎn)Ni以隨機(jī)的順序逐一地分別發(fā)出該拓?fù)浯_定消息。通常，在拓?fù)浯_定消息的傳輸中，必須接連地發(fā)送廣播和單播分組，而在它們之間沒有沖突或其它分組。如果檢測到?jīng)_突，那么用新的隨機(jī)有界延時(shí)T1′重啟先前的定時(shí)器T1，所述T1′根據(jù)定時(shí)器T0的到期之前的剩余時(shí)間來計(jì)算。
隨后，在步驟40中，每次接收節(jié)點(diǎn)Ni+j(j≠i & i+j＝1至n)從發(fā)送節(jié)點(diǎn)Ni接收廣播分組時(shí)，具有T2延時(shí)的定時(shí)器都被自動(dòng)觸發(fā)，然后，如果在此T2延時(shí)期間沒有收到單播分組，那么認(rèn)為發(fā)送節(jié)點(diǎn)Ni不在所述接收節(jié)點(diǎn)Ni+j的同一物理/邏輯鏈路上，其在步驟50中被確定，否則，如果在T2到期之前，從發(fā)送節(jié)點(diǎn)Ni接收到單播分組，那么認(rèn)為發(fā)送節(jié)點(diǎn)Ni在所述接收節(jié)點(diǎn)Ni+j的同一物理/邏輯鏈路上，其在步驟60中被確定。在確定發(fā)送節(jié)點(diǎn)Ni和接收節(jié)點(diǎn)Ni+j在相同的物理/邏輯鏈路上的情況下，在步驟70中，將發(fā)送節(jié)點(diǎn)Ni的目的MAC地址添加到所述接收節(jié)點(diǎn)Ni+j的本地節(jié)點(diǎn)的列表中。在此方案中，T2＜＜T1，其中定時(shí)器T2是例如幾毫秒。
接著，步驟80要確定此過程的T0固定延時(shí)是否已經(jīng)到期，如果是，那么它進(jìn)行到步驟90，并且網(wǎng)絡(luò)的通信重新開始，從而結(jié)束拓?fù)浯_定的過程。
參照圖3a至圖3e，將通過簡化的示例詳細(xì)描述拓?fù)浯_定過程的操作。如圖3a所示，同一邏輯鏈路上(同一物理鏈路或者用集線器連接)的所有節(jié)點(diǎn)被畫在同一鏈路上，并且不同的邏輯鏈路圍繞交換機(jī)布置。當(dāng)過程開始時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)停止通信并且啟動(dòng)定時(shí)器T0和T1。為了簡化，我們將假設(shè)對于節(jié)點(diǎn)來說不同的T1定時(shí)器以如下次序到期A、B、C、D、E和F。
如圖3b所示，當(dāng)定時(shí)器T1到期時(shí)，節(jié)點(diǎn)A作出到發(fā)送消息狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，而所有其它節(jié)點(diǎn)保持在等待狀態(tài)?，F(xiàn)在如圖3c所示，處于發(fā)送消息狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)A在網(wǎng)絡(luò)的每條鏈路上發(fā)出廣播分組。已經(jīng)接收到該廣播分組的其余節(jié)點(diǎn)B、C、D、E和F作出從等待狀態(tài)到等待單播狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，并且啟動(dòng)T2定時(shí)器。如圖3d所示，在定時(shí)器T2期間節(jié)點(diǎn)A發(fā)出單播分組。單播分組被交換機(jī)阻斷，但是在沒有被交換機(jī)隔離的本地鏈路上不被阻斷。因此，只有節(jié)點(diǎn)B和C將接收此單播分組并且作出到本地鏈路(link local)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。其它節(jié)點(diǎn)D、E和F將停留在等待單播狀態(tài)下，并且保持它們的本地節(jié)點(diǎn)的列表為空直到定時(shí)器T2到期為止。之后，如圖3e所示，節(jié)點(diǎn)B和C響應(yīng)于節(jié)點(diǎn)A所發(fā)送的消息完成轉(zhuǎn)變的狀態(tài)本地鏈路，發(fā)送節(jié)點(diǎn)A的MAC地址被添加到接收節(jié)點(diǎn)B、C的本地節(jié)點(diǎn)的列表。當(dāng)定時(shí)器T2到期時(shí)，節(jié)點(diǎn)D、E和F的本地節(jié)點(diǎn)的列表保持為空，該結(jié)果在如下的表1中可以看到表1

該過程對節(jié)點(diǎn)B繼續(xù)，其遵循與前面的描述相同的步驟。在此過程期間，A和C將完成本地鏈路狀態(tài)，因此之后先前的表被更新如下表2

當(dāng)在節(jié)點(diǎn)C處定時(shí)器T1到期時(shí)，只有A和B將完成本地鏈路狀態(tài)，結(jié)果如下表3

然后，在節(jié)點(diǎn)D處定時(shí)器T1到期，因?yàn)橹挥泄?jié)點(diǎn)E在同一鏈路上，所以其是作出通過狀態(tài)本地鏈路轉(zhuǎn)變的唯一節(jié)點(diǎn)，并且本地節(jié)點(diǎn)的列表只在節(jié)點(diǎn)E處被更新，如在下表中所見表4

當(dāng)在節(jié)點(diǎn)E處定時(shí)器T1到期時(shí)，只有D完成本地鏈路狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)E的MAC地址被添加到如下的節(jié)點(diǎn)D的本地節(jié)點(diǎn)的列表中表5


最后，當(dāng)在節(jié)點(diǎn)F處定時(shí)器T1到期時(shí)，其中由于F在其鏈路上是單獨(dú)的，所以沒有節(jié)點(diǎn)更新其列表，該結(jié)果如下表6

最后，所有節(jié)點(diǎn)具有包含與其共享共同鏈路的節(jié)點(diǎn)的MAC地址的列表。就沖突檢測和沖突避免而言，此本地節(jié)點(diǎn)的列表將被用來優(yōu)化與這些節(jié)點(diǎn)的通信。例如，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)F具有空列表，所以它可以避免實(shí)現(xiàn)任何沖突避免機(jī)制，并且只依賴用于來自交換機(jī)的幀的微弱的(light)沖突檢測機(jī)制，從而最小化此鏈路上以太網(wǎng)傳輸中的延時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定家庭網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)涞姆椒ǎ黾彝ゾW(wǎng)絡(luò)由圍繞多個(gè)集線器和交換機(jī)布置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，該方法包括步驟由多個(gè)節(jié)點(diǎn)以隨機(jī)的順序逐一地發(fā)送拓?fù)浯_定消息；在接收到拓?fù)浯_定消息時(shí)逐一地確定所有節(jié)點(diǎn)的連接拓?fù)?；生成并更新所有?jié)點(diǎn)的本地節(jié)點(diǎn)的列表；其特征在于所述拓?fù)浯_定消息包括兩個(gè)相繼的分組第一個(gè)是具有將其標(biāo)識(shí)為拓?fù)浯_定分組的預(yù)定凈荷的廣播分組；和第二個(gè)是具有相同的內(nèi)容和不存在的目的MAC地址的單播分組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在接收到拓?fù)浯_定消息時(shí)基于以下的規(guī)則確定所有節(jié)點(diǎn)的連接拓?fù)?，所述?guī)則為i)如果節(jié)點(diǎn)從發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收到廣播分組和單播分組二者，那么確定發(fā)送節(jié)點(diǎn)與所述接收節(jié)點(diǎn)在同一物理鏈路上；ii)如果所述接收節(jié)點(diǎn)只接收到廣播分組，那么確定發(fā)送節(jié)點(diǎn)與所述接收節(jié)點(diǎn)不在同一物理鏈路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當(dāng)確定發(fā)送節(jié)點(diǎn)與所述接收節(jié)點(diǎn)在同一物理鏈路上時(shí)，通過將發(fā)送節(jié)點(diǎn)的MAC地址加入到列表中，來生成并且更新接收節(jié)點(diǎn)的本地節(jié)點(diǎn)的列表。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于提供具有定義該過程的整個(gè)持續(xù)時(shí)間的固定延時(shí)的第一定時(shí)器T0。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于提供第二定時(shí)器T1，其是定義該過程的開始和傳送該拓?fù)浯_定消息的開始之間的時(shí)間周期的隨機(jī)有界延時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于第二定時(shí)器T1的最大長度小于第一定時(shí)器T0的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于每次所述接收節(jié)點(diǎn)從發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收到廣播分組時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)第三定時(shí)器T2，以便定義目的在于等待單播分組的持續(xù)時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于第三定時(shí)器T2小于第二定時(shí)器T1，并且最好小于百分之一秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8所述的方法，其特征在于如果檢測到拓?fù)浯_定消息的沖突，則以新的隨機(jī)有界延遲T1′來重啟第二定時(shí)器T1，所述隨機(jī)有界延遲T1′在第一定時(shí)器T0的到期之前到期。
全文摘要
提供了一種用于確定家庭網(wǎng)絡(luò)的連接拓?fù)涞姆椒ā１景l(fā)明的主要思想在于在網(wǎng)絡(luò)的每條鏈路上發(fā)出拓?fù)浯_定消息，其中該拓?fù)浯_定消息由兩個(gè)相繼的分組構(gòu)成，第一個(gè)是具有將其標(biāo)識(shí)為拓?fù)浯_定分組的預(yù)定凈荷的廣播分組，第二個(gè)是具有相同的內(nèi)容和不存在的目的MAC地址的單播分組。如果節(jié)點(diǎn)從發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收到廣播分組和單播分組二者，那么該發(fā)送節(jié)點(diǎn)被確定為與所述接收節(jié)點(diǎn)在相同的物理鏈路上，并且發(fā)送節(jié)點(diǎn)的MAC地址被添加到所述接收節(jié)點(diǎn)的本地鏈路節(jié)點(diǎn)列表中，否則，如果所述接收節(jié)點(diǎn)只從發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收到廣播分組，那么該發(fā)送節(jié)點(diǎn)被確定為與所述接收節(jié)點(diǎn)不在同一物理鏈路上。
文檔編號(hào)H04L29/12GK1874288SQ200610082790
公開日2006年12月6日 申請日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者讓-弗朗科伊斯·弗勒里, 尼古拉斯·伯丁, 讓-巴普蒂斯特·亨利 申請人:湯姆森特許公司