BR112012001175B1 - Método para uso por um nó de uma rede, aparelho para uso como um nó de uma rede, ou em um nó de uma rede, e, mídia de armazenamento - Google Patents

Abstract

método para uso por um nó de uma rede, aparelho para uso como um nó de uma rede, ou em um nó de uma rede, programa para controlar um aparelho, e, mídia de armazenamento é descrito um método de alocação de endereço de rede distribuída. com este propósito, é provido um aparelho para uso como um nó da rede, ou nele. o aparelho compreende uma parte (2, 3, 4) para manter um valor de semente n e um valor de estado s. um endereço (8) do nó é determinado a partir do valor de semente n pela parte de definição de endereço (6). uma parte (9) é provida para receber uma solicitação a partir de um novo nó que deseja se associar à rede e ele próprio adaptado para realizar o método. uma parte (10, 12) é provida para gerar um valor de semente proposto usando a fórmula (n + 2(s)) e um valor de estado proposto usando a fórmula (s +1). uma parte (14) é provida para oferecer os valores de semente e de estado propostos ao novo nó. uma parte (18) é provida para atualizar o valor de estado s do nó para ser igual àquele aceito pelo nó se os valores de semente e de estado propostos forem aceitos pelo novo nó. isto provê alocação de endereço exclusiva aos nós em uma rede ad-hoc móvel.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um método de alocação deendereço de rede.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Uma Rede Ad-HocMóvel (MANET) é uma rede sem fios naqual os nós podem se auto-organizar livre e dinamicamente em topologias de rede arbitrárias e temporárias, permitindo que pessoas e dispositivos trabalhem continuamente em rede em áreas sem uma coordenação central ou uma infraestrutura de comunicação pré-estabelecida.

[003] Em tais redes, a atribuição de endereço a dispositivos móveis éum dos mais importantes parâmetros de configuração da rede. Na prática, nenhum dispositivo móvel pode participar de nenhuma forma de comunicação até que seja atribuído um endereço a ele. Além do mais, a maioria dos protocolos de roteamento considera que nós móveis em redes ad hocsão configurados a priori com identificadores de endereço exclusivos antes que eles ganhem acesso à rede. Entretanto, a pré-configuração de um endereço estático não é sempre possível e tem algumas deficiências. O uso de esquemas de atribuição de endereço com base em IP tradicionais, tal como DHCP, não é viável em virtude de nós em um ambiente MANET serem altamente móveis e um componente de infraestrutura central permanente não ser sempre alcançável por nenhum nó. Além do mais, devido à possível frequente mobilidade de nó de uma rede para uma outra, outros problemas de endereço precisam ser tratados, como detecção de endereço duplicado, abruptas desconexões, divisão de rede e intercalação. Desta maneira, um esquema de autoconfiguração é essencial para construir sistemas de rede auto- organizados.

[004] Diversos esquemas de autoconfiguração foram previamentepropostos para MANETs. Eles podem ser classificados como abordagens com informação de estado ou sem informação de estado de acordo com o gerenciamento do espaço de endereço. Para abordagens com informação de estado, o estado de cada nó é mantido de uma maneira tal que a rede tenha uma visão de endereços atribuídos e não atribuídos. Abordagens sem informação de estado não têm uma visão da rede, e cada nó escolhe seu próprio endereço.

[005] Todas as abordagens sem informação de estado sãodescentralizadas e usam algum método de alocação de endereço com autoconfiguração no qual um nó pode se configurar usando uma combinação de informação localmente disponível, tais como seu endereço de hardware, um UUID (Identificador Universalmente Exclusivo) pré-atribuído [S. Cheshire, B. Aboba e E. Guttman, Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses, draft-ietf.zeroconf-ipv4-linklocal-17.txt, IETF Zeroconf Working Group, julho de 2004] [S. Thomson e T. Narten, IPv6 Stateless Address Autoconfiguration, RFC 2462, dezembro de 1998], ou mesmo um número aleatório [C. E. Perkins, J. T. Malinen, R. Wakikawa, E. M. Belding-Royer e Y. Sun, IP Address Autoconfiguração for Ad hoc Networks, draft-ietfmanet- autoconf-01.txt, IETF MANET Working Group, julho de 2000]. Por este motivo, as abordagens sem informação de estado quase sempre fazem uso de um mecanismo para detecção de endereço duplicado (DAD) para resolver conflitos de endereço e, então, garantir exclusividade de endereço na rede. Há pelo menos três tipos comuns de DAD: DAD Forte (SDAD) [N. Vaidya, "Weak Duplicate Address Detection in Mobile Ad hoc Networks", In Proc.ACM MobiHoc 2002, junho de 2002], DAD Fraca (WDAD) [N. Vaidya, supra] e DAD Passiva (PDAD) [K. Weniger, "Passive Duplicate Address Detection in Mobile Ad hoc Networks", In Proc.IEEE WCNC 2003, março de 2003].

[006] DAD Forte usa a contagem de salto métrica e a DAD controlao sincronizador de mensagem a fim de lidar com o problema de duplicação de endereço na MANET. Nesta técnica, um nó verifica se um endereço aleatoriamente escolhido já está em uso pela consulta a outros nós da rede. Com base em uma resposta à solicitação reivindicada, que precisa chegar no nó em um intervalo de tempo finito limitado, o nó pode detectar duplicação de endereço na rede [N. Vaidya, supra]. Entretanto, a DAD Forte pode não detectar um endereço duplicado de um nó dentre a faixa da contagem de salto (ou TTL) da mensagem de controle da DAD, então, em decorrência disto, a DAD Fraca foi proposta [N. Vaidya, supra].

[007] A DAD Fraca [N. Vaidya, supra] e a DAD Passiva [K.Weniger, supra] podem ser designadas como DAD com base em roteamento, já que elas usam o formato do pacote de protocolo de roteamento para detectar conflitos de endereço, incluindo aqueles que podem surgir depois do intercalador das MANETs. Em WDAD, uma chave é adicionada na mensagem de controle de roteamento, que pode ser escolhida tanto aleatoriamente quanto com base em um ID universalmente exclusivo. Desta maneira, um nó pode solucionar conflitos de endereço quando houver duas mensagens com o mesmo endereço de origem e distintas chaves de interfaces. A DAD Passiva pode detectar duplicação de endereço pelo uso do número de sequência da mensagem de controle de roteamento e sem usar a informação adicional, tal como a chave de interface [Y. Kim, S. Ahn, Y. Lee, J. Jeong e J. Lee, "Design and Implementation of IPv6 Address Autoconfiguração for AODV in Mobile Ad hoc Networks", The 2005 US-Korea Conference on Science, Technology & Entrepreneurship (UKC 2005), University of California at Irvine, 11-13 de agosto de 2005].

[008] Nas abordagens de autoconfiguração com informação deestado, nós obtêm endereços, outra informação de configuração ou ambos a partir de um ou mais servidores. Servidores mantêm uma base de dados que mantém registro de quais endereços foram atribuídos a quais hospedeiros. Há diversas soluções com informação de estado que podem diferir em como e qual informação é mantida. Tais soluções podem ser divididas em quatro subcategorias, dependendo de seu uso de: uma tabela de alocação centralizada, uma tabela de alocação distribuída, tabelas de disjunção distribuídas e uma função de alocação distribuída.

[009] Usualmente, soluções de tabela de alocação centralizada sãousadas em redes fixas, já que, em MANETs, é frequentemente difícil manter uma única estrutura centralizada. Nesta abordagem, um servidor age como um grupo de endereço centralizado de endereços disponíveis. Quando um nó exigir um endereço, então, ele envia uma solicitação e o servidor responde com uma mensagem que contém o endereço que foi atribuído ao nó solicitante. DHCP [R. Droms. Dynamic Host Configuration Protocol. IETF Network Working Group - RFC2131, março de 1997] é um bom e bem conhecido exemplo desta abordagem.

[0010] Soluções de tabela de alocação distribuída não têm uma estrutura centralizada, em vez disto, elas têm uma tabela que é mantida de uma maneira distribuída, em que cada nó tem uma cópia de tal tabela e mensagens são usadas para manter a consistência de todas as tabelas. MANETconf [S. Nesargi e R. Prakash, MANETconf: Configuration of Hosts in a Mobile Ad hoc Network, INFOCOM 2002] propôs uma solução que torna todos os endereços de registro dos hospedeiros já alocados. Em MANETconf, um nó que deseja um endereço, deve encontrar um vizinho e solicitar o endereço a ele. O vizinho olha na sua tabela e escolhe um endereço que não está alocado ou um endereço livre. Depois de escolher um endereço livre, o vizinho pede confirmação a todos os outros nós para garantir que o endereço selecionado está realmente livre. Então, no caso em que o endereço realmente não estiver em uso, ele será atribuído ao novo nó (solicitante).

[0011] Soluções de tabelas de disjunção distribuídas são diferentes das soluções com base em tabela anteriormente apresentadas em virtude das tabelas mantidas serem diferentes entre os nós. Em [A. Tayal e Patnaik L., "An Address Assignment for the Automatic Configuration of Mobile Ad hoc Networks", Personal Ubiquitous Computing, 2004], um método para alocação de endereço que usa o conceito de divisão binária é apresentado. No método proposto, um novo nó que está desejando se associar à MANET precisa contatar um existente. O nó previamente configurado toma seu grupo de endereço, o divide em duas partes e concede uma metade ao nó solicitante. No evento em que o nó solicitante não tem um grupo de endereço, ele inicia a busca por nós que podem tê-lo. No método proposto, cada nó tem um grupo de endereço disjunto que ele pode usar para atribuir endereços a um novo nó sem consultar nenhum outro nó na rede, exceto o caso em que ele precisa encaminhar a solicitação.

[0012] Soluções com base em função de alocação distribuída são diferentes de todas as soluções com informação de estado anteriores introduzidas até agora. Elas não usam uma tabela de alocação de endereço. Os métodos de alocação de endereço usados nesta classe de abordagens estabelecem que cada nó usa uma função de geração e mantém um valor de estado a fim de gerar um conjunto disjunto de endereços. Exemplos de soluções que fazem uso de métodos como estes são: Alocação de Endereço Prophet [H. Zhou, L. M. Ni e M. W. Mutka, Prophet Address Allocation for Large Scale MANETs, INFOCOM 2003], e Alocação de Endereço por Numeração Primo (PNAA) [Y.-Y. Hsu e C-C. Tseng. Prime DHCP: A Prime Numbering Address Allocation Mechanism for MANETs. IEEE Communication Letters, 9(8), agosto de 2005].

[0013] Propheté uma solução que suporta partição e intercala operações MANET através de um mecanismo de gerenciamento de endereço avançado. O método de alocação de endereço do Prophet gera, com uma alta probabilidade, uma exclusiva sequência de endereços. A eficiência do método proposto depende do espaço de endereço, em que quanto maior o espaço de endereço usado, menos provável é a ocorrência de um conflito. Embora duplicação de endereço ainda possa acontecer em Prophet, ela pode, contudo, ser prevista.

[0014] A abordagem PNAA elimina conflitos de endereço para garantir precisamente uma exclusiva sequência de endereços para cada nó. Este método deriva da definição matemática de que cada número positivo pode ser gravado como um produto de números primos de uma maneira exclusiva. PNAA declara que o primeiro nó que cria uma rede é o nó raiz e tem endereço 1 (um). O nó raiz aloca todos os números primos em sequência em novo nós. Nós não raiz alocam endereços como seus próprios endereços multiplicados por um número primo que inicia a partir do maior fator primo de seu próprio endereço.

[0015] O presente requerente percebeu os seguintes problemas com as existentes soluções.

[0016] Uma principal deficiência de soluções sem informação de estado é a necessidade de confirmar e verificar a exclusividade do endereço através de técnicas DAD, usualmente, pela inundação de toda a rede. Isto introduz um grande e desnecessário sobreprocessamento. As soluções que usam endereços de hardwaretambém sofrem de problemas de privacidade, em virtude de elas tenderem a gerar os mesmos endereços e poderem ser facilmente rastreadas [T. Narten, R. Draves, Privacy Extensions for Stateless Address Autoconfiguration in IPv6, RFC3041, janeiro de 2001].

[0017] Soluções de tabela de alocação centralizada não se adéquam bem às MANETs devido à sua natureza dinâmica. Estas soluções funcionam somente quando o servidor de alocação nunca for desconectado da rede. Além do mais, já que nós que não têm acesso direto ao servidor precisam usar nós intermediários, um pequeno sobreprocessamento adicional é introduzido. Seu nível depende da topologia da rede e alguns nós podem ter seus recursosesgotados pelo encaminhamento de mensagens ao servidor.

[0018] Soluções de tabela de alocação distribuída resolvem os problemas que surgem a partir de um servidor centralizado, mas introduzem um novo problema, a saber, a necessidade de manter, de uma maneira distribuída, a consistência da tabela de alocação.

[0019] Embora MANETconf, por exemplo, garanta exclusividade deendereço, o método de sincronismo de tabela é complexo e o processo de atribuição de endereço usa inundação de rede, portanto, consumindo largura de banda da rede. A solução também pode gerar um alto atraso em virtude de, antes de um nó poder alocar um endereço, ele precisar pedir a todos os outros nós da rede permissão para fazê-lo.

[0020] Soluções de tabelas de disjunção distribuídas são uma boa alternativa que minimiza tal tráfego adicional, mas a função de alocação precisa ser adequadamente desenhada para garantir a geração de endereços exclusivos.

[0021] A solução Propheté muito fácil de implementar, mas ela não pode encontrar uma função que não gera duplicação de endereço, e é aplicável somente em MANETs de grande espaço de endereço.

[0022] PNAA introduz um gerador de número sem conflito que é fácil de entender, mas sua utilização do espaço de endereço não é otimizada, já que ele não é bem distribuído entre os nós não raiz. Operações de partição e de intercalação da rede também são suportadas, mas a ideia introduzida para alcançar este objetivo pode ser otimizada. O método usado para lidar com abrupto afastamento do nó tenta recuperar endereços tão cedo quanto possível, o que não é bom em um ambiente altamente móvel, no qual nós podem sair de faixa frequentemente, também, partições são formadas e reintercaladas, e podem ocasionar muito sobreprocessamento no caso de uma recuperação de endereço anterior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0023] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um método para uso por um nó de uma rede que compreende: manter um valor de semente n e um valor de estado s, com um parâmetro de configuração do nó sendo determinado a partir do valor de semente n; receber uma solicitação a partir de um novo nó que deseja se associar à rede e ele próprio adaptado para realizar o método; gerar um valor de semente proposto usando a fórmula (n + 2s) e um valor de estado proposto usando a fórmula (s + 1); oferecer os valores de semente e de estado propostos ao novo nó; e, se os valores de semente e de estado propostos forem aceitos pelo novo nó, atualizar o valor de estado do nó s para ser igual àquele aceito pelo novo nó.

[0024] O parâmetro de configuração pode formar pelo menos parte de um endereço do nó.

[0025] O parâmetro de configuração pode ser determinado para ser n.

[0026] O valor de semente proposto pode ser (n + 2s).

[0027] O valor de estado proposto pode ser (s + 1).

[0028] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, éprovido um aparelho para uso como um nó de uma rede, ou nele, que compreende: dispositivo para manter um valor de semente n e um valor de estado s, com um parâmetro de configuração do nó sendo determinado a partir do valor de semente n; dispositivo para receber uma solicitação a partir de um novo nó que deseja se associar à rede e ele próprio adaptado para realizar o método; dispositivo para gerar um valor de semente proposto usando a fórmula (n + 2s) e um valor de estado proposto usando a fórmula (s + 1); dispositivo para oferecer os valores de semente e de estado propostos ao novo nó; e dispositivo para atualizar o valor de estado s do nó para ser igual àquele aceito pelo novo nó, se os valores de semente e de estado propostos forem aceitos pelo novo nó.

[0029] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é provido um programa para controlar um aparelho para realizar um método deacordo com o primeiro aspecto da presente invenção ou que, quando carregado em um aparelho, faz com que o aparelho se torne um aparelho de acordo com o segundo aspecto da presente invenção. O programa pode ser realizado em uma mídia portadora. A mídia portadora pode ser uma mídia de armazenamento. A mídia portadora pode ser uma mídia de transmissão.

[0030] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é provido um aparelho programado por um programa de acordo com o quarto aspecto da presente invenção.

[0031] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, é provida uma mídia de armazenamento que contém um programa de acordo com o quarto aspecto da presente invenção.

[0032] Uma modalidade da presente invenção oferece pelo menos uma vantagem técnica de abordar pelo menos um dos problemas supramencionados em relação à tecnologia anterior. Isto é apresentado com mais detalhes a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0033] A figura 1 é um diagrama de blocos ilustrativo que mostra partes de um nó que incorpora a presente invenção; a figura 2 é um fluxograma ilustrativo que mostra etapas de um método de alocação de endereço que incorpora a presente invenção; as figuras 3A até 3G compreendem uma sequência de ilustrações que mostram o uso de uma modalidade da presente invenção para alocar uma configuração (semente, estado) em inúmeros nós, um de cada vez, à medida que cada nó se associa à rede; a figura 4 ilustra uma possível implementação no nível do bit de uma função de alocação de endereço em uma modalidade da presente invenção, e também serve para explicar a operação de uma modalidade da presente invenção; e a figura 5 ilustra uma árvore lógica de alocação de endereço resultante através do uso de uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0034] Uma modalidade da presente invenção se refere à alocação de endereço para redes ad hocmóveis. Ela usa um Gerador de Número Exclusivo Binário Distribuído que pode ser usado em um método de configuração de nó sem conflito, distribuído e dinâmico que garante que endereços atribuídos por diferentes nós sejam exclusivos, de forma que nenhum esquema DAD seja exigido.

[0035] O gerador de número proposto para uso em uma modalidade da presente invenção é uma função de baixa complexidade que recebe um par de parâmetros ou variáveis (n, s) e produz um novo par, da forma mostrada na seguinte Equação: f(n, s) = (n + 2s, s + 1) (Equação 1)

[0036] Todos os nós configurados para realizar um método de alocação de endereço (autoconfiguração) que incorpora a presente invenção mantêm (ou pelo menos têm acesso a) o par de parâmetros necessário para entrada na função exposta. A variável né a semente da função, que, usualmente, não muda e é usada para formar o endereço do nó. A variável sé usada para manter um estado e é atualizada depois de alocações com sucesso. Como será descrito com detalhes a seguir, a primeira saída (n + 2s) é a semente a ser oferecida a um novo nó que se associa à rede, enquanto (s + 1) é o estado oferecido; ambas são enviadas ao novo nó com propósitos de configuração, com a semente oferecida sendo usada para formar o endereço do novo nó.

[0037] A figura 1 é um diagrama de blocos ilustrativo que mostra partes de um nó 1 que incorpora a presente invenção. O nó 1 compreende um armazenamento 2 para manter um valor de semente n, um armazenamento 4 para manter um valor de estado s, uma parte de inicialização de semente e de estado 3, um armazenamento 8 para manter um endereço, uma parte de definição de endereço 6, uma parte de recepção de solicitação 9, um gerador de semente proposta 10, um gerador de estado proposto 12, uma parte ofertante 14, uma parte de recepção de resposta 16 e uma parte de atualização de estado 18.

[0038] A operação destas partes será agora descrita em relação ao fluxograma ilustrativo da figura 2 e à sequência ilustrativa das figuras 3A até 3G. Cada um dos nós A até G ilustrados na figura 3 é de um tipo mostrado na figura 1 e é configurado para realizar um método ilustrado na figura 2.

[0039] No início da sequência das figuras 3A até 3G, da forma mostrada na figura 3A, uma rede consiste em um único nó A que espera que outros nós se associem à sua rede. Na etapa S1, já que o nó A é o primeiro nó da rede, a parte de inicialização de semente e de estado 3 do nó A gera um valor de semente inicial de 1 e um valor de estado inicial de 0, ou recebe estes valores iniciais a partir de um administrador e, na etapa S2, armazena estes valores no armazenamento 2 e 4, respectivamente. Estes valores são mantidos em seus respectivos armazenamentos 2 e 4. Portanto, usando a notação exposta, o pareamento semente - estado (n, s) inicial para o nó A é (1, 0). Na etapa S3, a parte de definição de endereço 6 do nó A define seu endereço na semente inicial, isto é, em 1, e esta é armazenada no armazenamento de endereço 8 do nó A.

[0040] Movendo, agora, para o estágio ilustrado na figura 3B, na etapa S4, a parte de recepção de solicitação 9 do nó A recebe uma solicitação a partir do nó B para se associar à rede. Isto estimula a etapa S5, na qual o gerador de semente proposta 10 do nó A gera uma semente proposta e o gerador de estado proposto 12 do nó A gera um estado proposto, ambos de acordo com a função mostrada na Equação 1 exposta. Já que (n, s) para o nó A é, atualmente, (1,0), a função da Equação 1 se torna f(1, 0) = (1 + 20, 0 + 1) = (2, 1). Isto significa que o nó A está propondo que o nó B se inicialize com uma semente de 2 e um estado de 1 (Note, isto é somente uma proposta, em virtude de poder ser que o nó B tenha enviado uma solicitação similar aos outros nós da rede e recebido uma proposta diferente, com somente uma destas propostas sendo aceita, do que, para mais, se vê a seguir.).

[0041] Na etapa S6, a parte ofertante 14 do nó A envia ao nó B o pareamento semente - estado proposto de (2, 1). Então, isto dispara a etapa S1 para o nó B, em que o pareamento semente - estado proposto é recebido na parte 3 do nó B e, na etapa S2, o nó B aceita e armazena o pareamento semente - estado proposto nos armazenamentos 2 e 4 do nó B. Então, o nó B realiza a etapa S3, na qual ele define seu endereço na semente aceita, isto é, em 2, e esta é armazenada no armazenamento de endereço 8 do nó B.

[0042] Como parte da etapa de aceitação S2 realizada pelo nó B, o nó B envia uma mensagem de resposta ao nó A para informar ao nó A que ele aceitou o pareamento semente - estado proposto do nó A, e esta é recebida na parte de recepção de resposta 16 do nó A, na etapa S7.

[0043] Após a recepção desta aceitação proveniente do nó B, na etapa S8, a parte de atualização de estado 18 do nó A incrementa o valor de estado armazenado no armazenamento 4 ou, em outras palavras, o define no mesmo estado proposto e aceito pelo nó B, que é 1.

[0044] Portanto, no fim deste estágio, o pareamento semente - estado do nó A é definido em (1, 1) e o pareamento semente - estado do nó B é definido em (2, 1), como é ilustrado na figura 3B.

[0045] Depois da etapa S8, o processamento retorna para a etapa S4, na qual o nó A espera pela recepção de uma outra solicitação para se associar à rede. Entende-se que o nó B também é adaptado para realizar as etapas S4 até S8 mediante recepção, no nó B, de uma solicitação proveniente de um outro nó, usando as partes 9 até 18 do nó B, mas isto não será aqui descrito com detalhes em virtude de as etapas serem integralmente equivalentes àquelas descritas com detalhes em relação ao nó A; um cenário no qual o nó B aloca um pareamento semente - estado em um novo nó é ilustrado na figura3E e descrito em resumo a seguir.

[0046] Com a descrição detalhada exposta das etapas realizadas quando um novo nó envia uma solicitação a um nó existente para se associar à rede, será agora provida uma breve descrição de estágios adicionais nos quais nós adicionais solicitam para se associar à rede.

[0047] Em relação à figura 3C, o nó C solicita ao nó A para se associar à rede. Já que o pareamento semente - estado do nó A é definido em (1, 1) após uma primeira chamada à função da Equação 1, uma segunda chamada será como segue: f(1, 1) = (1 + 21, 1 + 1) = (3, 2); portanto, o nó C receberá (e, neste exemplo, aceitará) o pareamento semente - estado de (3, 2), com o nó A novamente incrementando seu próprio estado (ou, equivalentemente, definindo seu estado para corresponder àquele aceito pelo nó C) para resultar em um pareamento semente - estado para o nó A de (1, 2). Novamente, percebe-se que o nó A somente incrementa seu estado uma vez que ele tenha recebido confirmação do nó C de que ele aceitou o pareamento enviado.

[0048] A figura 3D mostra os pareamentos semente - estado depois que o nó D tiver se associado à rede, após uma solicitação ao nó A. Inserindo o pareamento semente - estado do nó A (1,2) no momento da recepção da solicitação (veja a figura 3C) na função da Equação 1, fica aparente que o nó D receberá (e, neste exemplo, aceitará) um pareamento semente - estado de acordo com f(1, 2) = (1 + 22, 2 + 1) = (5, 3), com o nó A atualizando seu próprio estado para corresponder àquele do nó D, resultando em um pareamento semente - estado para o nó A de (1, 3).

[0049] A figura 3E mostra os pareamentos semente - estado depois que o nó E tiver se associado à rede, após uma solicitação ao nó B. Inserindo pareamento semente - estado do nó B (2, 1) no momento da recepção da solicitação (veja a figura 3D) na função da Equação 1, fica aparente que o nó E receberá (e, neste exemplo, aceitará) um pareamento semente - estado de acordo com f(2, 1) = (2 + 21, 1 + 1) = (4, 2), com o nó B atualizando seu próprio estado para corresponder àquele do nó E, resultando em um pareamento semente - estado para o nó B de (2, 2).

[0050] A figura 3F mostra os pareamentos semente - estado depois que o nó F tiver se associado à rede, após uma solicitação ao nó B. Inserindo o pareamento semente - estado do nó B (2, 2) no momento da recepção da solicitação (veja a figura 3E) na função de Equação 1, fica aparente que o nó F receberá (e, neste exemplo, aceitará) um pareamento semente - estado de acordo com f(2, 2) = (2 + 22, 2 + 1) = (6, 3), com o nó B atualizando seu próprio estado para corresponder àquele do nó F, resultando em um pareamento semente - estado para o nó B de (2, 3).

[0051] Finalmente, a figura 3G mostra os pareamentos semente - estado depois que o nó G tiver se associado à rede, após uma solicitação ao nó D. Inserindo o pareamento semente - estado do nó D (5, 3) no momento da recepção da solicitação (veja a figura 3F) na função da Equação 1, fica aparente que o nó G receberá (e, neste exemplo, aceitará) um pareamento semente - estado de acordo com f(5, 3) = (5 + 23, 3 + l) = (13, 4), com o nó D atualizando seu próprio estado para corresponder àquele do nó G, resultando em um pareamento semente - estado para o nó D de (5, 4).

[0052] Será visto que, em cada um dos nós A até G, foi alocada uma semente exclusiva (que, no geral, não é atualizada) e, portanto, um conjunto exclusivo de endereços pode ser alocado nestes nós pela definição de seus respectivos endereços (ou uma parte destes) para ser igual ao das respectivas sementes. Por exemplo, quando aplicada em uma rede IPv4, a semente pode ser usada para definir o octeto final do endereço IPv4. Relacionando isto ao exemplo mostrado nas figuras 3A até 3G, e considerando um prefixo da rede de 192.168.5, o nó A será configurado com um endereço IPv4 de 192.168.5.1 (já que ele tem uma semente de 1), enquanto o nó G será configurado com um endereço IPv4 de 192.168.5.13 (já que ele tem uma semente de 13); no geral, o nó será configurado com um endereço IPv4 de xxx.yyy.zzz.s, em que xxx.yyy.zzz é o prefixo da rede IPv4 e sé a semente do nó.

[0053] Percebe-se que não é essencial que a parte apropriada do endereço do nó seja definida para ser exatamente igual à semente s. Por exemplo, será possível que o endereço do nó seja definido com base na semente s de alguma outra maneira, por exemplo, definir o endereço em s + m, em que mé uma constante usada por todos os nós configurados para realizar o método. Outras maneiras de configurar o endereço do nó com base na semente sficarão prontamente aparentes aos versados na técnica.

[0054] Certamente, um método que incorpora a presente invenção não é limitado à alocação de endereços IPv4 e, de fato, não é limitado, no geral, à alocação de endereços de rede. Um método que incorpora a presente invenção pode ser usado para alocar parâmetros de configuração exclusivos de qualquer tipo em uma pluralidade de nós; os parâmetros de configuração exclusivos podem ser endereços de rede, partes de endereços de rede ou qualquer outra coisa.

[0055] Quando um novo nó estiver desejando entrar em uma rede existente, ele difundirá uma mensagem de solicitação que será potencialmente recebida por uma pluralidade de nós já na rede. Cada um da pluralidade de nós, se estiver operando de acordo com o supradescrito esquema, gerará um pareamento semente - estado proposto e enviará este ao novo nó. Então, ficará a cargo do novo nó selecionar quais dos pareamentos semente - estado propostos aceitar; uma maneira de decidir qual pareamento semente - estado usar será escolher o pareamento semente - estado com a semente mais baixa, mas outras maneiras de decisão também serão possíveis. O nó que propôs o pareamento semente - estado aceito atualizará seu estado, como exposto, com os outros nós deixando seus respectivos estados mantidos sozinhos.

[0056] Seguinte à descrição exposta de uma modalidade específica da presente invenção, problemas adicionais relacionados à presente invenção serão agora cobertos, como encaminhamento de solicitação, usado quando a semente gerada transmitida estiver fora dos limites do espaço de endereço. Problemas adicionais, como partição de rede, intercalador de rede, abrupto afastamento de nó também será discutido, bem como maneiras de tratá-los.

[0057] A fim de comunicar entre eles, nós ad hoc precisam configurar sua(s) interface(s) de rede com endereços exclusivos que são válidos em uma rede ad hoc. Como exposto, uma modalidade da presente invenção propõe uma inédita função do gerador de número distribuído que ajuda os nós nestas redes a configurar seus endereços.

[0058] A função proposta gera somente conjunto disjunto deendereços por nó, o que garante que endereços atribuídos por diferentes nós sejam exclusivos. Embora esta abordagem seja benéfica em não sofrer as limitações de DAD, preferivelmente, um método que usa uma modalidade da presente invenção terá algum mecanismo para recuperar espaço de endereço perdido, o que pode acontecer em decorrência de abruptos afastamentos ou desconexões de nós.

[0059] Preferivelmente, uma completa solução de autoconfiguração também será capaz de lidar com partição e intercalador de rede. A função proposta ajuda a lidar com tais problemas em virtude de, quando uma rede for dividida, os nós continuarem a gerar números exclusivos e, quando estas partições se reassociarem, nenhum conflito ser introduzido. Somente quando a intercalação de duas redes não relacionadas a priori for uma necessidade para que uma rede reexecute um algoritmo de acordo com uma modalidade da presente invenção para garantir exclusividade de endereço. De qualquer maneira, um simples ID de rede pode detectar tal intercalador pela permissão de que os nós verifiquem a presença de diferentes IDs de redes. A recuperação de endereço também será alinhada com o procedimento de intercalação da rede, já que é provável que os números distribuídos não sejam exclusivos em cada rede. Uma solução simples pode ser mudar a ID de redequando recuperação for imposta.

[0060] Um outro problema se refere ao que acontece quando uma rede se aproxima de esgotar seus endereços. Alguns nós podem não ter mais endereços disponíveis, e algum suporte para encaminhamento de solicitação de endereço pode ser implementado a fim de garantir que cada novo nó receba um endereço desde este esteja disponível em algum nó da rede.

[0061] Detalhes adicionais da Função do Gerador de Número Exclusivo Binário Distribuído, da forma usada na supradescrita modalidade da presente invenção, serão agora providos.

[0062] O problema de alocar endereços para MANETs pode ser visualizado em relação à como atribuir diferentes números de uma faixa de número inteiro em diferentes nós. Frequentemente, soluções com base em funções de alocação distribuída tentam dividir a faixa original em diversos subconjuntos distintos e, então, provê estes aos nós.

[0063] Soluções com base em função de alocação distribuída diferem de outras abordagens pelo não uso de uma tabela de alocação de endereço; em vez disto, cada nó usa uma função de geração e mantém um valor de estado a fim de gerar um conjunto disjunto de endereços.

[0064] A função proposta é com base nas características específicas do sistema de número binário. O sistema numérico binário ou sistema de numeração de base 2 representa valores numéricos que usam dois símbolos, usualmente, 0 e 1. O sistema de número binário herda uma importante propriedade do sistema de notação posicional que declara que é garantido que cada duas sequências de símbolos (0 e 1) tenham valores distintos, desde que elas diferiram em pelo menos uma única posição.

[0065] Explorando esta ideia, é possível desenvolver uma função sem conflito se quaisquer dois (ou mais) nós envolvidos em um processo de resposta à solicitação com sucesso puderem garantir que eles nunca gerem a mesma sequência.

[0066] A figura 4 mostra o comportamento da função para uma sequência de seis bits de comprimento, em que a semente né a sequência de trabalho e sé o estado mantido. O problema é garantir que n seja diferente para cada nó. Para gerar um novo valor n, o nó usa s como o número de posições fixas na sequência n, e incrementa os bits restantes. O novo estado mantido e o estado transmitido são iguais ao estado atual incrementado em uma unidade. Desta maneira, a semente usada atual e a nova semente gerada sempre serão diferentes pelo menos em uma posição. Já que há um estado que controla as posições fixas, os dois nós nunca gerarão a mesma sequência.

[0067] Considere uma sequência de tamanho t, e um estado mantido do valor s, em que t >n. A quantidade de possíveis sequências de tamanho (t - s), que é a subsequência formada pelos bits não fixos, será 2(t - s). Este esquema de gerador de número alcança uma boa utilização do espaço de endereço em virtude de, quando uma nova semente for gerada e o estado for atualizado, esta quantidade de possíveis sequências ser 2(t - s - 1)= 2(t - s)/ 2 para ambos os nós. Isto significa que o espaço de endereço é dividido ao meio para cada geração de semente, embora sementes objetivem ser tão baixas quanto possível, já que muda-se os bits menos significativos um de cada vez.

[0068] O comportamento desejado supradescrito pode ser alcançado por uma função muito eficiente e de baixa complexidade descrita na Equação 1.

[0069] Com base no comportamento da função da figura 4 e na Equação 1, uma árvore lógica de alocação de endereço, da forma mostrada na figura 5, pode ser estabelecida para alocar um endereço exclusivo em cada nó. As sementes inferiores são geradas primeiro, provendo uma árvore com boa distribuição de qualidade, e são interessantes para uso com técnicas de compressão adaptativas.

[0070] Já que cada espaço de endereço é limitado por inúmeros bits, um método que usa esta função deve verificar seus parâmetros antes de aplicá-la. Considerando um espaço de endereço de tamanho t, uma configuração de nó da semente n, e o estado s, a saída da função somente será válida se 2t - 2 >= n + 2s, caso contrário, o nó não pode mais agir como um servidor direto. A subtração de duas unidades na equação exposta pode ser necessária em alguns cenários, já que a sequência com todos os bits zero não é válida, e a sequência com todos os bits um é reservada com propósitos de difusão, como é o caso no contexto de endereçamento de IP, por exemplo.

[0071] Mesmo se um nó não puder agir como um servidor direto, ele ainda pode participar do mecanismo de endereçamento proposto encaminhado solicitações de alocação de endereço a outros nós e tomando parte em outras funções, tais como procedimentos de recuperação de endereço. O procedimento de encaminhamento de solicitação ativa um nó para operar exatamente como um proxy. Usualmente, procedimentos de recuperação de endereço disponibilizarão uma tabela de configurações recuperadas, que podem, então, ser usadas para oferecer endereços a novo nós.

[0072] Grandes esforços de pesquisa na área de MANET focalizam no desenvolvimento de eficientes protocolos de roteamento que consideram que nós móveis são configurados a priori com um endereço exclusivo antes de eles entrarem em uma rede. Uma vantagem principal de uma modalidade da presente invenção é que ela proporciona uma boa solução para exclusiva atribuição de endereço dos nós em uma MANET. Uma modalidade da presente invenção é direcionada a um método de alocação de endereço com numeração binária em redes sem fios heterogêneas, que garante que endereços atribuídos por diferentes hospedeiros sejam exclusivos.

[0073] A solução proposta não faz uso de nenhum servidor centralizado. Um hospedeiro pode adquirir um endereço para si mesmo (durante inicialização de uma nova rede) ou a partir de um vizinho e, contudo, garantir a exclusividade do endereço. Desta maneira, uma modalidade da presente invenção elimina a necessidade de lidar com endereços duplicados frequentemente implementando mecanismos de detecção de duplicação de endereço (DAD) para resolver conflitos de endereço e, portanto, evita o problema de difusão excessiva e de sobreprocessamento extra de pacote introduzidos pelo uso destes mecanismos onerosos.

[0074] Além do mais, o método de alocação de endereço com numeração binária proposto permite, na prática, que cada hospedeiro possa se mover ao redor de uma rede sem fios multissaltos e/ou sair depois de ter alocado um endereço sem afetar a efetividade de endereçamento geral.

[0075] Percebe-se que a operação de um ou mais dos supradescritos componentes pode ser controlada por um programa em operação no dispositivo ou aparelho. Um programa operacional como este pode ser armazenado em uma mídia legível por computador ou pode, por exemplo, ser incorporado em um sinal, tal como um sinal de dados transferível provido a partir de uma página da Internet. As reivindicações anexas devem ser interpretadas cobrindo um programa operacional em si mesmo, ou como uma gravação em uma portadora, ou como um sinal ou de qualquer outra forma.

[0076] Versados na técnica também percebem que várias modificações podem ser feitas nas supradescritas modalidades sem fugir do escopo da presente invenção definido pelas reivindicações anexas.

Claims (7)

1. Método para uso por um nó de uma rede, compreendendo:manter (S1, S2) um valor de semente N e um valor de estado S, com um parâmetro de configuração do nó sendo determinado (S3) a partir do valor de semente N; receber (S4) uma solicitação a partir de um novo nó que deseja se associar à rede e ele próprio adaptado para realizar o método; caracterizadopelo fato de que compreende ainda: gerar (S5) um valor de semente proposto usando a fórmula (N + 2S) e um valor de estado proposto usando a fórmula (S + 1); oferecer (S6) os valores de semente e de estado propostos ao novo nó; e, se os valores de semente e de estado propostos forem aceitos(S7) pelo novo nó, atualizar (S8) o valor de estado S do nó para ser igual àquele aceito pelo novo nó.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o parâmetro de configuração forma pelo menos parte de um endereço do nó.

3. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que o parâmetro de configuração é determinado para ser N.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que o valor de semente proposto é (n + 25).

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que o valor de estado proposto é (5 +1).

6. Aparelho para uso como um nó de uma rede, ou em um nó de uma rede, compreendendo:dispositivo (3, 2, 4) para manter um valor de semente N e um valor de estado 5, com um parâmetro de configuração do nó sendodeterminado a partir do valor de semente N; dispositivo (9) para receber uma solicitação a partir de um novo nó que deseja se associar à rede e ele próprio adaptado para realizar o método; caracterizado pelo fato de que compreende ainda: dispositivo (10, 12) para gerar um valor de semente proposto usando a fórmula (N+2S) e um valor de estado proposto usando a fórmula (S + 1); e dispositivo (14) para oferecer os valores de semente e de estado propostos ao novo nó; e dispositivo (18) para atualizar o valor de estado S do nó para ser igual àquele aceito pelo novo nó se os valores de semente e de estado propostos forem aceitos pelo novo nó.

7. Mídia de armazenamento legível por computador, caracterizada pelo fato de que compreende instruções legíveis por computador que, quando lidas por um computador, fazem com que o mesmo realize o método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

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