專利名稱：確定家庭網(wǎng)絡的連接拓撲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定以太網(wǎng)的連接拓撲的方法，更具體來說涉及一種確定家庭網(wǎng)絡的連接拓撲的方法。
背景技術(shù)：
在家庭網(wǎng)絡的環(huán)境中，期望具有關(guān)于網(wǎng)絡的連接拓撲的信息。在家庭環(huán)境中通常圍繞像集線器或者交換機那樣的無源設備來布置家用電器。大多數(shù)時候，這些設備沒有用于遠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)絡拓撲和消息傳播而言，它們不是透明的。在此考慮的兩個主要設備是集線器和交換機。如圖Ia中所示，集線器在一個節(jié)點中集中所有的業(yè)務，即在任何接口上接收的每個分組被發(fā)送到所有的其它接口。如圖Ib所示，交換機進行更加智能的工作，這是因為只在可能存在感興趣節(jié)點的接口上傳送分組(在插入了目標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)級別上進行過濾。為一般消費者提供的多數(shù)產(chǎn)品在以太網(wǎng)級別上進行過濾，并且大多數(shù)時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布置的各種家用電器構(gòu)成的家庭網(wǎng)絡的以太網(wǎng)拓撲的方法。要從網(wǎng)絡拓撲中提取的最感興趣的信息是知道某個終端的哪個節(jié)點被交換機隔離。在那個情況下，當連接在集線器上的目標設備發(fā)送單播分組時，可以避免以太網(wǎng)總線上的任何業(yè)務沖突。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)那樣的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中的傳統(tǒng)拓撲確定方法。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(I^peated)網(wǎng)絡設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)絡設備”可以與術(shù)語“交換機”互換，并且術(shù)語“重復網(wǎng)絡設備”被用來擴展物理線纜介質(zhì)的長度、拓撲或者互連性，并且因此對應于術(shù)語“集線器”。所提及的發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是通過發(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)交換機的情況下最初發(fā)出“啟動(priming) ”分組，以便使該交換機更新它的地址表。然后在一個鏈路上發(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，提供一種用于實現(xiàn)諸如被設計用在雙方向的、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)明的一個實施例公開了一種拓撲發(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)生拓撲圖。在此申請中要求保護的拓撲發(fā)現(xiàn)過程包括步驟發(fā)送拓撲發(fā)現(xiàn)分組；在由耦接到該計算機系統(tǒng)的網(wǎng)絡中的一個或多個節(jié)點更新所述拓撲發(fā)現(xiàn)分組之后接收所述拓撲發(fā)現(xiàn)分組；并且生成該網(wǎng)絡的拓撲圖。然而，上述的兩個現(xiàn)有技術(shù)都很復雜。而且，現(xiàn)有技術(shù)的所有現(xiàn)存的拓撲確定方法也不能給出用于本發(fā)明的任何啟示和教學。因此，極其希望一種用于確定家庭網(wǎng)絡的連接拓撲的簡單和有效的方法。

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)絡的連接拓撲，所述家庭網(wǎng)絡由圍繞多個集線器和交換機布置的多個節(jié)點構(gòu)成。本發(fā)明的方法包括步驟由多個節(jié)點以隨機的順序逐一地發(fā)送拓撲確定消息，其中所述拓撲確定消息包括兩個相繼的分組，第一個是具有將其標識為拓撲確定分組的預定凈荷(Payload)的廣播分組，和第二個是具有相同的內(nèi)容和不存在的目的MAC地址的單播分組。在接收到拓撲確定消息時根據(jù)以下的規(guī)則確定所有節(jié)點的連接拓撲，所述規(guī)則為i) 如果節(jié)點從發(fā)送節(jié)點接收到廣播分組和單播分組二者，那么確定發(fā)送節(jié)點與所述接收節(jié)點在同一物理鏈路上；ii)如果所述接收節(jié)點只接收到廣播分組，那么確定發(fā)送節(jié)點與所述接收節(jié)點不在同一物理鏈路上。之后，當確定發(fā)送節(jié)點與所述接收節(jié)點在同一物理鏈路上時，通過將發(fā)送節(jié)點的MAC地址加入到所述接收節(jié)點的列表而生成并更新每個節(jié)點的本地節(jié)點的列表。有利的是，通過前述的拓撲確定過程確定了家庭網(wǎng)絡的連接拓撲，并且在示出哪些節(jié)點在同一物理鏈路上和哪些節(jié)點被交換機隔離的本地節(jié)點的列表中清楚地進行展示。


圖Ia和Ib是示出用在家庭網(wǎng)絡中的傳統(tǒng)集線器和交換機的工作原理的圖解；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)絡的示例。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種用于確定以太網(wǎng)，特別是家庭網(wǎng)絡的連接拓撲的方法，所述網(wǎng)絡包括圍繞多個集線器和交換機布置的多個節(jié)點。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被插在集線器(假定邏輯鏈路)上時，所有節(jié)點都能夠看到其它節(jié)點的業(yè)務，即使業(yè)務的目標設備不存在也是如此。 單播分組被路由至在其上目標節(jié)點被插入交換機的接口。如果該目標不存在，則交換機丟棄該消息?！V播分組被網(wǎng)絡中的每個節(jié)點所看見。本發(fā)明的主要思想在于在網(wǎng)絡的每個鏈路上發(fā)出拓撲確定消息，以便找出哪些節(jié)點看見該消息，其中該拓撲確定消息由兩個相繼的分組構(gòu)成，第一個是具有將其標識為拓撲確定分組的預定凈荷的廣播分組，第二個是具有相同的內(nèi)容和不存在的目的MAC地址的單播分組。在該網(wǎng)絡上能夠看見此拓撲確定消息的節(jié)點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，當拓撲確定過程開始時，如在步驟10中所見，網(wǎng)絡上的所有業(yè)務通信停止。在步驟20中，當網(wǎng)絡上的通信停止時啟動兩個定時器Ttl和1\。Ttl是定義該過程的整個持續(xù)時間的固定延時。T1是定義該過程的開始和在網(wǎng)絡上發(fā)送拓撲確定消息的開始之間的時間周期的隨機有界延時，并且很明顯T1 < ；。應當理解=T1隨機有界延時目的在于避免在同一物理鏈路上的沖突，這是因為 T1是隨機計算的，已經(jīng)對多個節(jié)點Ni (i = 1到η)中的每一個賦予不同的T1隨機有界延時， 使得不同的節(jié)點Ni具有很小的機會同時訪問以太網(wǎng)總線。在步驟30中，當節(jié)點Ni的相應的1\隨機有界延時分別到期時，它們分別發(fā)出拓撲確定消息，以這樣的方式發(fā)送即從發(fā)送節(jié)點Ni以隨機的順序逐一地分別發(fā)出該拓撲確定消息。通常，在拓撲確定消息的傳輸中， 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，那么用新的隨機有界延時T1'重啟先前的定時器T1，所述T1'根據(jù)定時器Ttl的到期之前的剩余時間來計算。隨后，在步驟40中，每次接收節(jié)點Ni+j(j興i & i+j = 1至η)從發(fā)送節(jié)點Ni接收廣播分組時，具有T2延時的定時器都被自動觸發(fā)，然后，如果在此T2延時期間沒有收到單播分組，那么認為發(fā)送節(jié)點Ni不在所述接收節(jié)點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Ni接收到單播分組，那么認為發(fā)送節(jié)點Ni 在所述接收節(jié)點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Ni 和接收節(jié)點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)點隊的目的 MAC地址添加到所述接收節(jié)點的本地節(jié)點的列表中。在此方案中，T2 << T1，其中定時器T2是例如幾毫秒。接著，步驟80要確定此過程的Ttl固定延時是否已經(jīng)到期，如果是，那么它進行到步驟90，并且網(wǎng)絡的通信重新開始，從而結(jié)束拓撲確定的過程。參照圖3a至圖3e，將通過簡化的示例詳細描述拓撲確定過程的操作。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)點被畫在同一鏈路上，并且不同的邏輯鏈路圍繞交換機布置。當過程開始時，所有節(jié)點停止通信并且啟動定時器Ttl 和1\。為了簡化，我們將假設對于節(jié)點來說不同的T1定時器以如下次序到期A、B、C、D、E 和F。如圖北所示，當定時器T1到期時，節(jié)點A作出到發(fā)送消息狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，而所有其它節(jié)點保持在等待狀態(tài)?，F(xiàn)在如圖3c所示，處于發(fā)送消息狀態(tài)的節(jié)點A在網(wǎng)絡的每條鏈路上發(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T2定時器。如圖3d所示，在定時器T2期間節(jié)點A發(fā)出單播分組。單播分組被交換機阻斷，但是在沒有被交換機隔離的本地鏈路上不被阻斷。因此，只有節(jié)點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 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)點的列表為空直到定時器T2到期為止。之后，如圖3e所示，節(jié)點B和C響應于節(jié)點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A的MAC地址被添加到接收節(jié)點B、C的本地節(jié)點的列表。當定時器T2到期時，節(jié)點D、E和F的本地節(jié)點的列表保持為空，該結(jié)果在如下的表1中可以看到表 權(quán)利要求
1.一種用于確定家庭網(wǎng)絡的連接拓撲的方法，所述家庭網(wǎng)絡由圍繞多個集線器和交換機布置的多個節(jié)點構(gòu)成，該方法包括步驟由多個節(jié)點以隨機的順序逐一地傳送拓撲確定消息；在接收到拓撲確定消息時逐一地確定所有節(jié)點的連接拓撲；生成并更新所有節(jié)點的本地節(jié)點的列表；其特征在于所述拓撲確定消息包括兩個相繼的分組第一個分組是具有將其標識為拓撲確定分組的預定凈荷的廣播分組，第二個分組是具有相同的內(nèi)容和假的目的地MAC地址的單播分組；并且生成并更新的步驟還包括如果接收節(jié)點從發(fā)送節(jié)點接收到廣播分組和單播分組二者，則確定發(fā)送節(jié)點與所述接收節(jié)點在同一物理鏈路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括如果所述接收節(jié)點只接收到廣播分組，則確定發(fā)送節(jié)點與所述接收節(jié)點不在同一物理鏈路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當確定發(fā)送節(jié)點與所述接收節(jié)點在同一物理鏈路上時，通過將發(fā)送節(jié)點的MAC地址加入到接收節(jié)點的本地節(jié)點的列表中，來生成并且更新所述列表。
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處理的整個持續(xù)時間的固定延時的第一定時器 ；。
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器T1，其是定義該處理的開始和傳送該拓撲確定消息的開始之間的時間周期的隨機有界延時。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于第二定時器T1的最大長度小于第一定時器Ttl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)點從發(fā)送節(jié)點接收到廣播分組時，自動觸發(fā)第三定時器T2,以便定義目的在于等待單播分組的持續(xù)時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于第三定時器T2小于第二定時器1\。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第三定時器T2小于百分之一秒。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9任一項所述的方法，其特征在于如果檢測到拓撲確定消息的沖突，則以新的隨機有界延遲T1'來重啟第二定時器T1, 所述隨機有界延遲T1'在第一定時器Ttl的到期之前到期。
11.一種用于確定包括至少兩個節(jié)點的家庭網(wǎng)絡的連接拓撲的方法，其中，所述至少兩個節(jié)點通過至少一個第一類型鏈路和至少一個第二類型鏈路連接，連接到相同的第一類型鏈路的所有節(jié)點能夠接收第一類型鏈路上發(fā)送的分組，而只有連接到第二類型鏈路的目標節(jié)點能夠接收目標地是所述目標節(jié)點的分組，所述方法的特征在于，在所述至少兩個節(jié)點之間的一節(jié)點側(cè)，進行以下步驟擔當發(fā)送節(jié)點；發(fā)送包括兩個相繼的分組的拓撲確定消息，第一個分組是具有將其標識為拓撲確定分組的預定凈荷的廣播分組，第二個分組是具有相同的內(nèi)容和假的目的地MAC地址的單播分組，其中，確定從發(fā)送節(jié)點接收到廣播分組和單播分組二者的接收節(jié)點與發(fā)送節(jié)點在相同的第一類型鏈路上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，從發(fā)送節(jié)點接連地發(fā)送廣播分組和單播分組， 而在它們之間不存在發(fā)送的其它分組或者沖突。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，未從發(fā)送節(jié)點接收到廣播分組和單播分組二者的接收節(jié)點被確定為與發(fā)送節(jié)點不在相同的第一類型鏈路上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，發(fā)送節(jié)點的MAC地址被添加到與發(fā)送節(jié)點在相同的第一類型鏈路上的接收節(jié)點的列表中。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述至少兩個節(jié)點中除了發(fā)送節(jié)點之外的剩余節(jié)點以隨機的順序擔當發(fā)送節(jié)點。
16.一種用于確定包括至少兩個節(jié)點的家庭網(wǎng)絡的連接拓撲的方法，其中，所述至少兩個節(jié)點通過至少一個第一類型鏈路和至少一個第二類型鏈路連接，連接到相同第一類型鏈路的所有節(jié)點能夠接收第一類型鏈路上發(fā)送的分組，而只有連接到第二類型鏈路的目標節(jié)點能夠接收目的地是所述目標節(jié)點的分組，所述方法的特征在于，在所述至少兩個節(jié)點中的接收節(jié)點側(cè)，進行以下步驟接收由發(fā)送節(jié)點發(fā)送的拓撲確定信息的廣播分組，其中，所述拓撲確定消息包括兩個相繼的分組，第一個分組是具有將其標識為拓撲確定分組的預定凈荷的廣播分組，第二個分組是具有相同的內(nèi)容和假的目的地MAC地址的單播分組；以及如果從發(fā)送節(jié)點接收到單播分組，則確定接收節(jié)點與發(fā)送節(jié)點在相同的第一類型鏈路上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，從發(fā)送節(jié)點接連地發(fā)送廣播分組和單播分組， 而在它們之間不存在發(fā)送的其它分組或者沖突。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，如果沒有從發(fā)送節(jié)點接收到單播分組，則確定接收節(jié)點與發(fā)送節(jié)點不在相同的第一類型鏈路上。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，還包括當確定接收節(jié)點與發(fā)送節(jié)點在相同的第一類型鏈路上時，將發(fā)送節(jié)點的MAC地址添加到接收節(jié)點的列表中。
全文摘要
提供了一種用于確定家庭網(wǎng)絡的連接拓撲的方法。本發(fā)明的主要思想在于在網(wǎng)絡的每條鏈路上發(fā)出拓撲確定消息，其中該拓撲確定消息由兩個相繼的分組構(gòu)成，第一個是具有將其標識為拓撲確定分組的預定凈荷的廣播分組，第二個是具有相同的內(nèi)容和不存在的目的MAC地址的單播分組。如果節(jié)點從發(fā)送節(jié)點接收到廣播分組和單播分組二者，那么該發(fā)送節(jié)點被確定為與所述接收節(jié)點在相同的物理鏈路上，并且發(fā)送節(jié)點的MAC地址被添加到所述接收節(jié)點的本地鏈路節(jié)點列表中，否則，如果所述接收節(jié)點只從發(fā)送節(jié)點接收到廣播分組，那么該發(fā)送節(jié)點被確定為與所述接收節(jié)點不在同一物理鏈路上。
文檔編號H04L12/28GK102231689SQ20111024035
公開日2011年11月2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)明者尼古拉斯.伯丁, 讓-巴普蒂斯特.亨利, 讓-弗朗科伊斯.弗勒里 申請人:湯姆森特許公司