CN101779437A

CN101779437A - 在通信网络中进行移动性管理和高效信息检索的方法、仪器和系统

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Publication number: CN101779437A
Application number: CN200880103105.2A
Authority: CN
Inventors: M·克莱夫特; U·阿尔福斯
Original assignee: Conveneer AB
Current assignee: Conveneer AB
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: WO2009004083A1; AU2008270207B2; RU2507700C2; US8879522B2; EP2012489B1; KR20100045993A; HK1146341A1; ES2326560T3; KR101559767B1; DE602007001075D1; CN101779437B; AU2008270207A1; EP2012489A1; ATE431035T1; RU2009149102A; JP2010532611A; US20100177699A1; JP5265674B2

Abstract

形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的方法和仪器，该方法包括：在域路由器(103)中接收(204)来自移动通信仪器(106)的注册请求，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识；查找(205)到与该标识关联的下一跳路由器(104)的地址；向该下一跳路由器(104)发送(206)该注册请求；接收(210)来自该下一跳路由器(104)的应答；以及，如果该应答包括到本地路由器(104)的地址，则向该移动通信仪器(106)发送包括该本地路由器(104)的地址的应答，所述应答发起在移动通信仪器(106)和本地路由器(104)之间建立连接的行为。

Description

在通信网络中进行移动性管理和高效信息检索的方法、仪器和系统

技术领域

本发明涉及在通信网络中进行信息检索(retrieval)的领域，更具体而言涉及形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络(generic overlay network)的方法和仪器(apparatus)。

背景技术

对等通信模型(peer-to-peer model of communication)意味着任何节点都可以用作任何其它节点的服务器。通过使请求节点向对等网络输入资源查询(query)来定位资源。如何以及通过哪种协议来定位被请求资源，取决于在该对等网络中所使用的搜索范式(searchparadigm)；或者在非结构化对等网络中通过查询洪泛(queryflooding)，或者在结构化对等网络中通过一些分布式查找(lookup)机制。然而，一般的假定是，所有节点——包括请求节点、查找节点和目标节点——都是该对等网络的一部分。这一假定限制了用途，并使服务比通行因特网模型——其中假定任何已注册服务器都可以通过公用DNS系统被查找——更加有限。然而，该DNS系统假定一个服务器具有一个稳定的IP地址。由于当前DNS系统的工作方式，使用分布式域名服务器和缓存原理，地址改变不会太频繁地发生，因为这可能会导致服务器在改变期间变得不可够及(unreachable)。

动态DNS(DDNS)是DNS系统的扩展。DDNS允许保存在域名服务器中的域名数据实时更新，由此允许因特网域名被分配到具有变化的(即动态的)IP地址的计算机(服务器)。该服务通常涉及DDNS提供方，其控制DNS注册和更新过程。每当检测到改变时，使用者就将DDNS提供方的DNS服务器更新为具有该服务器的最新IP地址。该解决方案的缺点包括：涉及DDNS提供方；以及，在更新行为对整个世界范围DNS系统完全生效之前，潜在有长的响应时间，而在此时间内目标服务器是不可够及的。此外，该方法不能克服如下问题：当主机位于网络地址转换器(NAT)后方时，被分配了来自私人(全局地、不可路由的)地址范畴的IP地址。

由于DNS和DDNS系统单独不能给予对因特网主机移动性(mobility)的足够支持，所以已提出许多方法和技术。在现有技术中存在两个方法，它们被称为网络层移动性和高层移动性。

″IP Mobility Support for IPv4″，IETF RFC 3344，C.Perkins，Ed.，August 2002以及″Mobility Support in IPv6″，IETF RFC 3775，D.Johnson et.al.，June 2004公开了用于网络层机动性的当前IETF标准。移动I P使移动使用者(移动节点或主机)在网络之间以及网络介质之间进行转换时有可能保持单独地址。每个移动节点总是通过其本地地址被识别，不管它到因特网的当前附接点如何，这允许了对网络和所有其他设备(device)的透明编址。仅有的需要注意该节点移动的设备是：该移动设备，以及作用于(act on behalf of)该移动设备的本地路由器。该方法依赖于所涉及的网络的IP底层(substrate)中的支持，但实际情况并非总是如此。为了支持NAT遍历，需要移动IP协议的附加消息扩展(IP-in-UDP封装)。此外，由于移动IP是一种以对于因特网协议栈高层透明地运作为目的的路由解决方案，所以它不支持应用数据的高效传输，但这在移动环境中可能会变得重要。

在″An End-to-End Approach to Host Mobility″，A.C.Snoerenand H.Balakris hnan，Proc.of the Sixth Annual ACM/IEEEInternational Conference on Mobile Computing and Networking，Boston，MA，August 2000中公开了一种应用层端到端主机移动性架构。它应地址改变而对DNS系统使用安全更新(secure update)，并使用一组连接转移选项(connection migration option)来在不打断该端对端连接的前提下应付主机IP地址改变。该方法是真正的端对端，因为在该移动支持中没有中间节点被直接涉及。结果是，该基础结构(infrastructure)本身不提供取决于端主机能力(end-hostcapability)的高效传输。此外，当该方法针对横跨NAT的连接转移进行编址时，它不明确支持对NAT后方的移动服务器的够及。

现有技术文献″The design and implementation of anintentional naming system”，W.Adjie-Winoto et.al，17th ACMSymposium on Operating Systems Principles，Charleston，SC，December 1999公开了一种用于动态和移动的设备和计算机网络的资源发现和服务定位系统，其被称为有意命名系统(Intentional NamingSystem)(INS)。INS使用基于其域名的属性和价值的分立语言，并执行集成了域名解析和消息路由的后期捆绑机制(late bindingmechanism)，使得客户端能够继续与端节点通信，即使域名到地址的映射在会话进行中改变。由此，该INS架构需要特定的域名解析器，以形成应用层面的覆盖网络(application-level overlay network)。

一种应付移动网络和MANET(移动ad-hoc网络)的方法是，应用跨层优化以使对等覆盖路由结构得知下层网络的瞬态性质。这是在″Performance Evaluation of the Mobile Peer-to-Peer Protocol″，I.Gruber，R.Schollmeier，and W.Kellerer，Fourth InternationalWorkshop on Global and Peer-to-Peer Computing(GP2PC′2004)，2004；和″Mobile Peer-to-Peer Networking″，W.Kllerer，R.Schollmeier，I.Gruber，and F.Niethammer，patent WO2005041534，2004中公开的移动对等协议中采用的方法。根据该方法，跨层通信被用来使路由层与下层物理层互连。该方法假定跨越多层进行通信，由此调度(deployment)成为了问题。

受限移动设备访问对等网络资源的问题通过以下步骤卸载(offload)该移动设备来解决：将内容缓存在该网络的有线部分中，例如在″Enabling mobile peer-to-peer networking″，J.Oberenderet al，Mobile and Wireless Systems，LNCS 3427，Germany(2005)中公开的；将该设备连接到专用网关，例如在″Mobile Web Server，Raccoon，project″，http://opensource.nokia.com/projects/mobi le-web-server/，verified：2007-05-01中公开的；或者，通过修改访问协议来使信令开销(signaling overhead)最小化，例如在″JXME project″，http://jxme.jxta.org/，verified：2007-05-01中公开的。这些方法限制了因特网的真正的端对端范式。

发明内容

本发明的一个目的在于消除或减轻上述缺点中的至少一些，并提供在通信网络中进行移动性管理和高效信息检索的改进的方法、仪器和系统。

本发明提供一种协议栈，其用于动态和移动的设备和计算机网络中的高效(efficient)和可伸缩(scalable)的对等通信模型；在该网络中，节点形成通用覆盖网络，并被允许独立于下层网络基础结构而移动和运动。

本发明的一个方面是一种形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的方法。该方法包括：

在域路由器中接收来自移动通信仪器的注册请求(registerrequest)，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识(identification)；

查找与该标识关联的下一跳路由器(next-hop router)的地址；

向该下一跳路由器发送该注册请求；

从该下一跳路由器接收应答；以及

如果该应答包括到本地路由器的地址，则向该移动通信仪器发送包括该本地路由器的地址的应答，所述应答发起在该移动通信仪器和该本地路由器之间建立连接的行为。

本发明的第二方面是一种用于形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的域路由器。该域路由器包括：

接收器，其适于从移动通信仪器接收注册请求，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识；

控制器，其适于查找与该标识关联的下一跳路由器的地址；

发送器，其适于向该下一跳路由器发送该注册请求；

其中，该接收器适于从该下一跳路由器接收应答；该控制器适于确定该应答是否包括到本地路由器的网络地址；该发送器适于向移动通信仪器发送包括该本地路由器的地址的应答消息，所述应答消息发起在该移动通信仪器和该本地路由器之间建立连接的行为。

本发明的第三方面是另外一种形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的方法。该方法包括：

在本地路由器中接收来自域路由器的、针对移动通信仪器的注册请求，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识；

根据该注册请求，产生包括该本地路由器的地址的应答；以及

向该域路由器发送该应答，以向该移动通信仪器发起包括该本地路由器的地址的转发应答(forward reply)。

本发明的第四方面是一种用于形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的本地路由器。该本地路由器包括：

接收器，其适于从域路由器接收针对移动通信仪器的注册请求，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识；

控制器，其适于，根据该注册请求，产生包括该本地路由器的地址的应答；以及

发送器，其适于向该域路由器发送该应答，以向该移动通信仪器发起包括该本地路由器的地址的转发应答。

本发明的第五方面是另外一种形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的方法。该方法包括：

通过向域名服务器发送查询，请求到本地路由器的连接；

接收到连接至该本地路由器的域路由器的地址；

通过向所接收的地址的域路由器发送注册请求，请求在该本地路由器进行注册；

从关系于该本地路由器的域路由器接收注册应答；

产生并直接向所述本地路由器发送注册请求；以及

在该本地路由器和该移动通信仪器之间建立连接。

本发明的第六方面是一种包括计算机程序代码装置(means)的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，适于执行根据上述本发明不同方面的方法的所有步骤。

在一个或多个实施方案中，该第六方面的计算机程序被记录在计算机可读介质中。

在一个或多个实施方案中，该第六方面的计算机程序是载体上的计算机程序，且包括计算机可执行指令，当所述程序在计算机上运行时，使得计算机执行根据上述本发明不同方面的方法。

在该计算机程序的一个或多个实施方案中，所述载体为记录介质、计算机存储器、只读存储器或电载波信号。

本发明的第七方面是一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质上具有计算机程序代码装置，当所述程序被加载时，使得计算机执行根据上述本发明的不同方面的任何方法的处理。

附图说明

本发明的多个实施方案的目的、特征和优点将从下文参照附图的详细描述中显现，在附图中：

图1示出了具有一组实体的网络基础结构(infrastructure)的一个实施例，一个或多个这样的网络基础结构形成一个通用覆盖网络；

图2是根据如下方法的一个实施方案的示意图，该方法将一个移动通信仪器注册为一个移动服务器节点，并与图1中的电子通信网络的覆盖网络中的一个本地路由器建立连接；

图3A是根据一个实施方案的域路由器的方块图；

图3B是根据一个实施方案的本地路由器的方块图；

图3C是根据一个实施方案的外地路由器的方块图；

图4是根据一个实施方案、当一个客户端从一个MN请求内容时的方法的示意图；

图5是根据第二实施方案、当一个客户端从一个MN请求内容时的方法的示意图；

图6是根据一个实施方案、当一个客户端从一个MN——其保存有与属于不同域的多个URI关联的资源——请求内容时的方法的示意图；

图7是根据一个实施方案的对等方法(method for peering)的示意图；

图8是根据第二实施方案的对等方法的示意图；

图9是元数据(metadata)查询方法的一个实施方案的示意图；

图10示出了覆盖网络的一个实施方案；

图11示出了图10中的域路由器的路由表；

图12示出了图10中的外地路由器的路由表；

图13示出了图10在MN移动后的已更新状态；

图14示出了根据图13的FR的已更新路由表；以及

图15示出了根据一个实施方案的、用于对在MN和其当前附接点之间下行(downstream)和上行(upstream)的信令和数据消息进行高效处置(handling)和控制的系统的一部分。

具体实施方式

图1示出了具有一组实体的网络基础结构100的一个实施例，一个或多个这样的网络基础结构形成一个通用覆盖网络。这些实体可以包括一个或多个客户端101，以及域名服务器(DNS)102、域路由器(DR)103、本地路由器(HR)104、外地路由器(FR)105和移动服务器节点(MN)106。

客户端101可以是能访问全球因特网107的常规主机(不必然是该覆盖网络的一部分)。任何装备适宜的客户端(properly equippedclient)都可以访问保存在任何MN 106上的应用。类似地，MN 106在其它情况下可以用作客户端。作为该覆盖网络的一部分的网络实体可以是一个或多个DR 103、HR 104、FR 105以及MN 106。图1中的网络基础结构和覆盖网络中的实体的数量和类型仅为实施例，并不意在限制本发明的范围。

域路由器，DR 103，是这样的实体，其适于查找针对特定统一资源标识符(URI)或逻辑名的请求，并将其重导引(re-direct)向与被请求URI关联的MN的附接点——即HR或FR。所述查找是通过与该覆盖网络中的其它节点相互作用而执行的，这些节点包括一个或多个域名服务器(DNS)102、域路由器(DR)103、本地路由器(HR)104、外地路由器(FR)105、以及移动服务器节点(MN)106，或其组合。

每个DR 103包含一个下一跳路由表，其中每一行(row)包含<URI，{下一跳路由器}，计时器>。因此，该表包含针对每个被注册的URI的HR或FR的地址的下一跳入口(ent ry)的有序列表，并且，用于特定URI行的计时器是针对每个对该URI的查找查询(look-upquery)而刷新的。当该计时器计满时，一个UR I行被从该表中去除。DR 103保持与其下一跳路由表中所有HR/FR的连接。该连接可以是经由TCP或任何合适的传输层协议的。此外，出于性能和/或冗余缘故，DR 103可以被配置成集群拓扑(clustertopology)。每个名域(namedoma in)被一个DR实体——或可能地被其集群——所控制。此外，DR103保持到由DR 103控制的域中的如下客户端的地址的表：该客户端具有针对URI的当前未完成(outstanding)、未答复的查找查询。一从下一跳HR/FR接收到针对特定URI的第一查询响应，DR 103就将应答所有具有当前未完成的查询的客户端，由此优化该客户端经历的查找时延。

本地路由器，HR 104，是这样的实体，其适于查找针对特定URI或逻辑名的请求，并将其重导引向与被请求URI关联的MN的附接点(HR或FR)。该查找通过与该覆盖网络中的其它节点相互作用而执行。每个HR 104包含一个路由表，其中每个行包含<URI，{下一跳路由器}，{前一跳路由器}，计时器，导引>。对于每个被注册的URI，该表包含：HR或FR的地址的下一跳入口的有序列表；DR、HR或FR的地址的前一跳入口的有序列表；针对每个对该URI的查找查询而刷新的计时器；以及，指示与该URI关联的MN是否与HR 104直接连接的导引标(directflag)。在该情况下，HR 104以其自身地址应答任何针对该MN的查找请求。当该计时器计满时，一个URI行被从该表中去除。HR 104保持与其路由表中所有HR/FR的连接，该连接可以是经由TCP或任何合适的传输层协议的。如果直接连接至任何MN(一个或多个)，则HR 104负责经由TCP或任何合适的传输层协议来保持与该MN的直接连接——可能地通过NAT和防火墙，并用作用于该MN和其它节点之间的应用流量(application traffic)的中继节点。通常，一个新的MN将其URI注册至一个HR——可能地根据一个明确的邀请，以进入该覆盖网络。在任何给定时刻仅有一个HR 104可以作为针对一个MN的起始(original)HR，然而一个MN可以保持与其它HR关联。

外地路由器，FR 105，是这样的实体，其适于查找针对特定URI或逻辑名的请求，并将其重导引向与被请求URI关联的MN的附接点(HR或FR)。该查找通过与该覆盖网络内的其它节点相互作用而执行。每个FR 105包含一个路由表，其中每一行包含<URI，{下一跳路由器}，{前一跳路由器}，计时器，导引>。对于每个被注册的URI，该表包含：HR和FR的地址的下一跳入口的有序列表；DR、HR或FR的地址的前一跳入口的有序列表；针对每个对该URI的查找查询而刷新的计时器；以及，指示与该URI关联的MN是否与FR 105直接连接的导引标。在该情况下，FR 105以其自身地址应答任何针对该MN的查找请求。当该计时器计满时，一个URI行被从该表中去除。FR 105保持与其路由表中所有HR/FR的连接，该连接可以是经由TCP或任何合适的传输层协议的。如果直接连接至任何MN(一个或多个)，则FR 105负责经由TCP或任何合适的传输层协议来保持与该MN的直接连接——可能地通过NAT和防火墙，并作为用于MN和其它节点之间的应用流量的中继节点。到一个MN的FR的节点可以用作到其它MN的HR。

移动节点，MN 106，是这样的主机，其可以将位置从一个网络或子网改变到另一网络或子网，并改变I P地址。MN 106可以在任何位置继续与其它因特网节点通信，并被其它因特网节点够及，假定具有链路层连接性(connectivity)并分配了有效的IP地址。MN 106可以被设在电子仪器中，该电子仪器可以表现为用于电信系统或移动网络107——例如GSM，UMTS或任何其它系统或网络诸如WLAN 108——的移动终端。

上述实体101至106以及108的任何组合可以共同位于单个设备中(可能地为多宿主的(multi-homed))，或者它们可以都被安装在分立设备中。在本讨论的其余部分，我们可以把这些逻辑实体看作并表示为在具有计算机和网络连接及通信能力的一些个体设备上运行的分立软件单元。

图2示出了一种将移动通信仪器注册为移动服务器节点MN 106、并与图1中的电子通信网络的覆盖网络中的本地路由器HR 104建立连接的方法。除了必要的网络连接性条件和有效的IP地址，MN 106还必须安装有适当的覆盖功能(functionality)。该功能可以是包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质上具有计算机程序代码装置，当所述程序被加载时，使得计算机执行提供该功能的处理。

根据图2的实施方案，MN 106最初不知晓其HR 104的实际地址(actual address)。在该情况下，在步骤201，MN 106发送DNS查询以通过DNS 102解析该MN的域名，从而实现自举(bootstrapping)。在步骤202，该DNS通过发送DNS应答来找到并返回有责(responsible)DR的地址；在步骤203，该MN可以向该有责DR导引注册请求。

根据一个实施方案，该DR在步骤204接收注册请求，并在步骤205基于该域名执行查找。如果一个有效HR被识别，则该DR在步骤206将该注册请求发送至该被识别HR。该HR在步骤207从该DR接收注册请求，并在步骤208处理该注册请求。在步骤209，该HR通过向该请求DR发送注册应答来进行应答。在步骤210，该DR从该HR接收注册应答。接下来，在步骤211，该DR向该MN返回表明该HR的IP地址——例如alice.example.com@HR_IP——的应答消息。该MN在步骤212接收来自该DR的注册应答，并可以随后在步骤213通过使用所接收到的IP地址来将注册请求直接发送至该被识别HR。当该HR在步骤214直接从该请求MN接收该注册请求时，该HR在步骤215验证所接收到的注册请求。在步骤216，该HR发送注册应答，该注册应答在步骤217被该MN接收，表示确认在该MN和HR之间已成功建立直接连接。一完成所示的事件序列，MN 106就可以是通过附接至因特网的其它主机可编址(addres sable)的，如下文进一步阐释。

如上所述，必须识别该MN可以注册至的HR。然而，在不知晓该DR中有效HR的情况下，可以针对适当的响应来定义规则。动作包括：以合适的错误消息进行应答，或查阅替代性HR——只要已定义了一个或多个替代性HR。该MN联系该HR，从而建立直接连接。该连接通过例如维持消息(keep-alive message)或类似物而被这两个实体监控、保持和修复，直至MN注销或终止。

该MN可以最初不知晓其HR的实际地址，如在上述方法的实施方案中；或者，该MN可以知晓该HR的地址。

在后一情况下，通过从先前会话缓存、预配置、或在分立邀请中通信，可以事先知晓该HR的IP地址。在该情况下，当该MN已知晓到“其”HR的地址时，该MN可以直接与该HR联系，并注册至该HR。

本发明不限于如上所述的、在覆盖网络中将移动通信仪器注册至本地路由器HR的方法的实施方案。在本发明的一个更一般的实施方案中，最初的自举和随后的再注册处理将是以下步骤的任何组合：

1.该MN通过广播(或在专用地址上的多点传送)来在当前子网中执行局域发现(local discovery)(“邻居征求(neighboursolicitation)”)。这可以导致来自该子网中的HR/FR节点的直接应答。或者，这可以导致，通过在来自该子网中的其它MN的应答中携带的、所接收的提示(hint)(即，MN用作征求中继代理(solicitationrelay agent))，间接查阅潜在的HR/FR节点。在有多个替代方案的情况下，该MN将不得不基于可配置标准来选择锚点(anchor point)。

2.该MN解析到其DR的地址，并联系该DR，以被分派至合适的HR或FR。该DR可以基于多种标准进行其应答，该多种标准例如网络接近度(跳的数目(number of hops)、ping/追踪路由等待时间(ping/trace-route latency)、重叠路由(overlapping routes)，等等)、地理位置(例如，基于GPS数据)、容量和已报告流量测量(例如，节点和链路中的当前处理和负载情况)，或者基于根据团体(community)和已知人际关系而建立的对等合作协定(peeringcollaboration agreement)，或者通过其它方式。该处理可以依赖于或不依赖于来自其它DR以及HR/FR节点——可能地来自该覆盖中的其它专用服务器——的输入。

3.根据某一预定排序方案，该MN联系已知HR/FR节点，所述已知HR/FR节点是从先前会话缓存的，或是从任何其它库(repository)——通常是网址或类似物——取得的。

每当注册至HR/FR，该MN就应该表明上一次连接的HR/FR的地址，如果有的话。基于该信息，该新的HR/FR联系上一次连接的HR/FR，以更新其下一跳路径。如果不能给出这样的地址，则该HR/FR将基于被该MN注册的域名来执行域名解析处理，最终将该新的HR/FR引领至该MN的上一次的已知附接点，如果有的话。否则，该始发(originating)HR就应该被直接联系。

由于网络拓扑、节点失效、移动性方面的改变，例如随着节点来回移动并探测较好的无线电条件，或者根据任何元数据条件——诸如与其它节点形成集群，MN可以改变其附接点。

图3A是一个用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络中的域路由器103的方块图。域路由器103被配置为在该通信网络中将移动通信仪器106注册至本地路由器104。根据一个实施方案，域路由器103包括适于从移动通信仪器106接收注册请求的接收器301，其中该注册请求包括该移动通信仪器的标识。该域路由器的控制器302适于查找到下一跳路由器104或105的地址，该地址已与或待与所述标识——即请求MN 106——关联。此外，域路由器103具有发送器303，其适于将该注册请求发送至下一跳路由器104或105。

接收器301还适于接收来自下一跳路由器104、105的应答。控制器302适于确定该应答是否包括到本地路由器10的网络地址；发送器303适于向移动通信仪器MN 106发送包括本地路由器104的地址的应答消息。当该应答消息被该移动通信仪器接收并处理时，该应答消息发起在移动通信仪器和本地路由器之间建立连接的行为。

图3B是一个用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络中的本地路由器104的方块图。根据一个实施方案，本地路由器104包括接收器311、控制器312以及发送器313。接收器311适于从域路由器103接收针对移动通信仪器106的注册请求，其中该注册请求包括移动通信仪器106的标识。控制器312适于根据该注册请求，产生包括本地路由器的地址的应答。发送器313适于将该应答发送至域路由器103，以向移动通信仪器106发起包括该本地路由器的地址的转发应答。

在一个实施方案中，接收器311适于随后从移动通信仪器106接收注册请求。此外，控制器312适于，根据来自移动通信仪器106的注册请求，在本地路由器104和移动通信仪器106之间建立连接。

图3C是用于形成一个用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的外地路由器105的方块图。根据一个实施方案，外地路由器105包括接收器321、控制器322以及发送器323。

图4是当客户端从MN请求内容时根据一个实施方案的方法的示意性流程图。该实施例示出了一个客户端通过发出(issue)HTTP GET来请求网页(或类似物)。在步骤401，该客户端以网址“alice.example.com”向该DNS系统发送DNS查询。在步骤402，一个DNS域名服务器以“example.com”域的DR的IP地址来应答。接着，在步骤403，该客户端以“alice.example.com”地址向该DR的IP地址发送HTTP GET。在步骤404，根据所接收到的HTTP GET，该DR在其下一跳路由表中查找该查找查询应该被发送至的下一跳路由器。在步骤405，接收该查找查询的HR识别被直接连接的被请求MN的地址，由此以其自身IP地址发送查找应答。该HR通过选择其自身——如果该HR是MN的起始HR，或通过与其它节点——即该覆盖网络中的其它HR和/或FR——相互作用，来识别被请求MN的HR。在该实施例中，该导引标指示的是，与该URI关联的MN与HR 104直接连接。因此，在该情况下，该HR以其自身地址来应答对目标MN——即“alice.example.com”——的查找请求。在步骤406，根据来自该HR的查找应答，该DR生成HTTP重导引消息，并将其发送至如下的请求客户端：该请求客户端具有连接至被请求MN的HR的IP地址。因此，该客户端随后可以在步骤407将针对alice.example.com的HTTP GET发送至如下的HR：该HR连接至具有被请求信息的MN。该HR在步骤408生成针对alice.example.com的嵌入的(embedded)HTTP GET，并将其发送至该MN，以访问被请求信息——在该实施例中即网页“alice.example.com”。在步骤409，该MN以嵌入的HTTP 200OK来应答其HR。在步骤410，根据所接收到的嵌入的HTTP 200OK，该HR生成针对被请求网页的HTTP 200OK，并将其发送至该请求客户端，该请求客户端的使用者现在就可以访问被请求网页上的信息了。

在其它一些实施方案中，本领域技术人员将意识到，上述方法可以被应用于其它应用协议。如在该实施例中可见的，最终目的地——即该MN的地址——不为该客户端所知；该客户端将与该MN的HR(或在另一情况下与FR)建立TCP连接，而该HR(或FR)在该客户端和该MN之间中继消息。假定这种查找只须针对先前未知的客户端而进行，因为大多数客户端将能够缓存该MN的HR(或FR)的地址以用于将来的请求(实际上，这是当今的网页浏览器的典型特征)。此外，如果该DR在有至少一个先前未完成的查找的情况下接收又一些针对特定URI/域名的请求，则该DR可以使用第一返回查找结果来向所有请求客户端发送应答消息，由此进一步优化客户端经历的查找时延。

图5是当客户端从MN 106请求内容时，根据第二实施方案的方法的示意性流程图。在该实施例中，MN 106已移动至另一个子网，并根据上述再注册过程重新注册。当MN 106已移动至另一个网关时，或如果该网络拓扑已改变，这同样适用。MN 106已被依次注册至两个另外的FR 105a和105b。在所示情况下，该注册处理已形成了由DR 103-HR 104-FR 105a-FR 105b组成的“查找链”，其中最底下的(lowermost)FR 105b是该MN的当前附接点。

出于上述缘故，MN可以通过执行移交(handover)而移动至一个新FR或返回其HR。该移交由该覆盖控制，以不扰乱任何正在进行的应用会话。在移动之际，当一个新附接点(HR/FR)接触上一个已知附接点(HR/FR)时，任何先前关系均将通过检查下一跳路由表而被探测到。结果是，不会产生环路(loop)，从而该查找路径中的路径的数目将保持最小。该处理的细节将在下文详细描述.

在图5中，消息传递步骤501-504等同于图4中的消息传递步骤401-404。然而，与在图4中的消息405中能够直接应答不同，现在在图5中，HR 104须沿“查找链”经由FR 105′和锚FR 105″向下传递该查询，即步骤505和506。锚FR 105″在步骤507返回一个查找应答，该查找应答在步骤508到达HR 104，并在步骤509到达DR 103，使得能在步骤510将一个转发消息返回至客户端101。客户端101随即在步骤511将其请求导引向锚FR 105″，FR 105″转而在步骤512中将该请求中继向MN 106。来自MN 106的应答在步骤513和514经由锚FR 105″直接到达该客户端。

图6示出了具有与属于不同域的多个URI关联的资源的MN 106，其中每个域被分立的DR——在该实施方案中为DR 103a和103b——所控制。经由适当的DR 103b、对任何URI的查找请求，MN 106的资源是可访问的，其中每个请求在步骤601和602通过常规DNS查找而被导引至适当的DR 103b。在所示实施例中，对MN 106的次域(secondarydomain)中的一个URI进行请求。在该情况下，主域(primary domain)中的HR 104a和FR 105a用作到次域中的HR 104b的FR。消息601至612因此类似于图5中所示的消息501至512。

将多个URI关联于并编址以MN的方法和方式，如图5所示，可以通过允许主域中的HR 104a在其自身和次域中HR 104b之间建立对等协定来实现。这样的对等协定可通过一个HR向另一个HR发出的明确对等邀请来建立，或者，可能地根据需求，通过使一个HR向另一个HR请求对等关系来建立。该对等连接可以是预建立的，或是当MN请求建立到网络的连接时应请求而建立的。

上述用于主机化名(host name aliasing)的HR对等方法的一个替代和补充是DR别名映射(alias mapping)方法。一个实施例示于图7中。在该情况下，每个次域的DR 104b的管理员可以以其DR中的MN 106的资源的别名来注册与主域的DR 104a的地址的关联。以该方式，在步骤701和702中的DNS查找之后，任何对MN 106的别名的请求在步骤703被导引向次DR 103b，继而是步骤704中的重导引响应，指向主域的DR 103a，继而是步骤705中的查找请求。接着，在步骤706至709执行之前描述的在主域中的查找请求序列，并且，基于步骤710的查找响应，请求客户端在步骤711向当前FR 105锚节点进行直接联系，FR 105锚节点在步骤712通过FR 105和MN 106之间的预建立的连接来中继该请求。

HR对等可以因上述主机化名而存在，但也可以因其它理由而存在，包括为了提供其它访问情形(scenario)而存在。具有其它访问情形的典型理由包括网络接近度和集群，或性能和冗余缘故。这种对等关系通常应请求而出现，并且它们可以被某一实时标准——诸如在当前节点位置的或其它更复杂的元数据处理结果——所掌控。对等方法的一个实施方案示于图8。这两个DR 103a和103b控制两个不同的域，这两个域不必通过主机化名关系相关。MN 106使用结合图2而描述的任何自举和注册方法来发现先前未知的FR 105b节点。在该发现之后，MN 106在步骤801发出请求，以在这两个HR 104a和104b之间建立对等关系。该请求将到MN 106的HR 104a的地址作为参数而包含。该新发现的FR 105b在步骤802向其直接或间接(经由其它FR)连接到的所有HR——或可能地向这些HR的选定子集——传送对等请求，在该情况下是向HR 104b传送对等请求。任何接收到该请求的HR在步骤803向MN 106的HR 104a发送对等请求。MN 106的HR 104a在步骤804以OK或拒绝响应来应答，该应答转而在步骤805和806传回MN106。所请求的对等被建立，导致HR 104a到HR 104b、进一步到FR 105的连接。

如在该示例性实施方案中指出的，该新发现的FR 105b能够，如果被配置为这样做，滤除一些或所有对等请求，而不沿查找链——该FR是该查找链的一个成员——将这些对等请求传送至该FR的前任节点(predecessor node)(HR或FR)。这意味着，这样的对等请求不必然被继续转发至查找链中具有该FR的HR。在一个更一般的实施方案中，只有在被其当前过滤标准允许的情况下，任何接收这种对等请求的FR才可以将该请求转发至其任何前任节点(HR或FR)。典型的过滤规则可以包括仅转发属于特定域的节点提出的请求。另一个过滤器可以根据请求节点的从属关系，将请求导引至特定HR。过滤的理由可以是为了批准到造访节点(visiting node)的访问。

本发明还构建了分布式系统，其用于收集、存储、索引以及搜索由参与该系统的节点产生的元数据。典型的应用实施例可以包括装备有GPS功能的MN。该MN在注册时和/或在随后期间内将其GPS数据传送至其附接点，HR/FR。该附接点，可能地在索引和处理相关数据后，可以存储GPS相关元数据或其任何预配置索引，并将其传送至该系统中的任何其它节点，通常为该MN的HR或DR，或者任何其它专用的(元数据)服务器组。一个更高效的用途可以涉及在HR/FR中进行元数据索引，然而不是传送元数据，而是只传送“元数据索引”通知，由此通知关联DR(或多个DR，或任何其它专用的服务器组，如果可用)，该元数据是可用的，以及是哪种类型的，以用于之后的查询，如果需要。另一个简单明了的(straightforward)元数据应用实施例是，使用该覆盖的元数据基础结构，使得MN(及其所有者/使用者)能够彼此搜索和定位，以建立并保持使用者团体(community)。这在如下情况下可以实现：如果一个MN将其自身注册至例如其附接点(HR/FR)中的一个唯一的团体特设(community-specific)ID，并且该系统能够通过该ID搜索和定位其它使用者。以该方式，任何MN的网络位置(和实际地理位置，在存在GPS数据的情况下)都可以被该系统中的其它MN确定。在又一些实施方案中，本领域技术人员将认识到，在本元数据覆盖基础结构中，前述应用可以被进一步延伸和组合。通常，可以是方便的是，将元数据搜索和查询操作集成到上文结合图2所描述的前述MN自举和注册处理中。

用于元数据查询的方法的实施方案示于图9。在该实施例中，MN106b在步骤901已将其元数据传送至其FR 105b，，该元数据转而可以根据所应用的过滤规则(可能地在特定处理之后)被分别地在步骤902被传送至MN 106的HR 104b，或者在步骤903被传送至DR 103b，取决于在域B中使用的是哪个索引策略。现在，所存储的元数据信息可以由其它MN共享。在本实施例中，另一个域A中的另一个MN 106a在步骤904针对具有匹配数据的其它对等NM发出数据元查询。FR 105a在步骤905将该查询传送至查询MN的HR，如果域策略允许，该查询转而可以在步骤906被传送至域A中的相同DR 103a下的所有HR104a′；这被称为域内查询。一个域中的所有HR的地址可由该域的DR存储和控制。该域中的每个被查询HR将该查询转发至那些已指示收集到匹配元数据(如之前段落所述)的FR，最终导致一个应答在步骤907返回起始HR 104a。规定该查询如何指向、以及导引向哪个FR的查询处理，可以依照任何预定的用于定向非循环图(Directed AcyclicGraph)的图搜索算法(graph search algorithm)，例如广度优先搜索或深度优先搜索。该查询也可以在步骤908被传送至其它域中的、与查询HR 104a具有直接对等关系的HR，在本实施例中是域B中的HR104b。如果在域B中允许来自起始域(域A)的域内转发，那么域B中的对等HR 104b随后可以在步骤909询问其DR 103b。如果允许，则该查询在步骤910在域B中被域内转发至另一个HR 104b′。应答在步骤911被收集，并在步骤912最终返回至域A中的起始HR 104a。类似地，如果在起始查询中有相应指示，那么另一个域中的对等HR104c可以在步骤913将该查询转发至其对等HR 104c′，由此执行间接对等查询，在该情况下是向域C。如果域C中的DR 103c允许，那么在域C中可以执行域内查询。搜索应答在步骤914由FR 105a接收，并最终在步骤915被中继至MN 106a。

DR保持到其域中每个HR的TCP连接，或任何其它合适的传输层连接。出于冗余缘故，基于随网络状况改变而从每个HR传送的地址信息，该DR也可以与再下一个FR(second to next FR)建立这样的连接。给定图10中的条件，DR 103的路由表在图11中示出。可见，主地址指向两跳之遥的节点——FR 105和105x，而使用HR 104和104x作为第二选项，仅在主查找路径失效时使用。该冗余路径可以跨越该查找链的全部或部分，从DR 103，经过居间HR/FR节点104、105、105′以及锚HR/FR节点105″，最终到达MN 106节点。出于冗余缘故，也有可能使若干HR和FR节点连接至一个MN，由此针对一个MN产生多个锚节点。不论这里所使用的主/次路径冗余策略如何，应该注意，在另一个实施方案中，在一个通往存有特定URI的特定MN的查找链中，在互连的任何一对节点之间，可以使用任何数目的可用替代性路径。

出于冗余和故障修复缘故的功能——通过例如重试方案(retrialscheme)(包括，例如，指数回退计时器(exponential back-offtimer))——可以被提供，以控制任何两个节点之间的传输连接。应理解，使用任何这样的修复机制来发现和修复涉及无响应节点(unresponsive node)的路径是不可避免的(imperative)。

使用TCP连接，HR和FR节点可以连接至DR、HR、FR以及MN节点，其中一个TCP连接可以被许多查找路径使用(为了传送查找请求)。应该注意，在其它实施方案中，可以使用除了TCP以外的其它传输协议。参考图10，每个TCP连接与如图12中所示实施例的路由表关联。可以使用冗余连接。在该实施方案中，这通过每个方向的两个替代性方案示出。在MN注册过程中，或由于拓扑改变(例如当一个节点下落)，使用信令来建立所述路径。对于保存有该URI地址的MN的每个查找事件或每一搏动(heartbeat)、所述计时器被瞬时或递进地刷新；如果一个节点中的计时器计满(达到其可配置的极限)，那么，在向邻居节点发送一个信令序列之后，该超时入口(timed out entry)可以被从所述表中去除。所述信令将在所述邻居节点中开始一个路由表事件序列。通常，主路径和次路径(在每个URI使用两个冗余路径的情况下)被更新为指向除了该超时节点以外的其它节点。如果有必要，就建立新的TCP连接，否则就修改现存TCP连接的路由表。如果具有该URI的MN被直接连接至所讨论的节点——在该情况下计时器对于该URI是非活动的(inactive)，那么就设置导引标。为了确保一个查找链不会变得太长，如果检测到非活动性(inactivity)，节点就可以将其自身从特定查找链中去除。一个路由器节点负责检测与具有低活动性的MN的关联。当一个节点检测到与一个其已足够长时间没有直接连接的MN的关联时(通过计时器值，可能地与活动性测量结合，来确定)，其将发起将其自身从该链中去除的行为。为了完成这一点，该节点必须联系对该MN的查找处理中涉及的所有邻居节点(即，经由该MN的主链路和次链路而连接的节点，以及通过主链路或次链路链接到该MN的节点)。重建网络的责任落在其余路由器节点上。

图13示出了图10在bob.example.com的MN 106作出到具有地址45.678.91.9的FR 105′的移动之后的已更新的情况。图14示出了在移动后具有地址234.567.89.2的FR 105的已更新路由表。可见，对于在FR的路由表中对当前MN的入口，主地址和次地址已被交换。这是路径信令更新消息在节点链中被交换的结果，如先前段落所述并在这里进一步说明的。考虑具有节点DR-HR-FR1-FR2的示例性查找链，其中MN直接连接至FR2。一旦MN移动至新的、先前未造访过的附接点——比如FR3，就执行以下步骤：

步骤1.MN将其移动发信号通知FR2。从这点起，FR2将以临时错误消息回答任何对MN的服务请求，直至另行通知。

步骤2.MN连接至FR3。

步骤3.FR3发送消息至FR2，向FR2通知MN的新位置。

步骤4.FR2应答，并向FR3通知将在该链中领先于它的路由器(FR1)。

步骤5.FR3联系上两步(two steps back)路由器(FR1)，并通知FR1建立到它(FR3)的主链路，同时建立到先前路由器(FR2)的次链路。受影响节点的链路被更新。

如果MN连接至已在其链中的路由器，而非移动至一个新的、先前未造访过的附接点，那么该先前附接点节点将不改变其路由表，该先前附接点节点的前任也不改变其路由表(除非该前任成为新的附接点)。这使得该链不受该先前附接点周围节点改变的影响。而是，仅有的改变发生在如下的前任节点中：该新附接点位于该前任节点的再下一个(secondary next)链路上。在该改变之后，这两个领先于MN当前附接点的节点以它们的主链路指向该节点。由此，我们终于来到正确的节点，而不论该查询中涉及这些路由器中的哪个，因为我们最先尝试主链路。如果MN进行另一次移动，那么我们就把路由入口切换回它们在该最近一次改变之前的状态，使得该链的这一部分与移动之前一样。像这样在链中处置移动的一个主要原因在于，防止引起循环，并使每个路由器不具有多于一个的主路径和次路径。

当一个MN从一个节点(例如节点A)移动至另一个节点(例如节点B)时，并非将形成该查找链(处置到该MN的查找的互连节点序列)的先前部分，而是将形成该查找链的新分支。通过经由新的锚节点B接收来自MN的注册消息，节点A将知晓该移动。在与该新分支连接之前，节点A确保该目前独立的查找链中的其后继节点(s uccessor node)(如果有的话)被适当地截止(cut off)。该截止通过向该后继节点发送拆卸消息(tear-down message)来进行。在该实施例中，节点A将向该目前无效的链中的其后继节点发送拆卸消息，告知该后继节点：针对该MN的入口是无效的。接收到针对特定URI地址的拆卸消息的节点将清除其针对该URI的路由入口(在所有方向上)，并随后如查找那样转发该拆卸消息，直至到达该无效链的末端。因为MN可能连接回来(connect back)，故该入口的其余部分被保留在该表中直至超时，从而使得任何被存储信息有用。节点A随后将相应地修改其路由表、与节点B连接、并将路径设置消息向上传送至该查找路径中的其前任。此外，节点A还将把其前任的地址发信号通知节点B，以使节点B与所述前任互连。当无效链出现时将其去除的一个有价值的副作用在于，链的自动修剪(pruning)。由于可以预计，到先前未访问路由器的大多数移动发生自除了该链中最后一个路由器以外的路由器，因此这一现象应该是很普遍的。结果是，如果MN返回至一个先前使用上述拆卸处理从该链分离的路由器，那么该路由器就如任何先前未访问过的路由器那样被纳入该链。

应该注意，在另一个实施方案中，MN可以包含STUNT服务器功能，以使得，如果NAT遍历是成功的，那么任何具有STUNT客户端功能的客户端均能够在STUNT信令及遍历处理之后与MN建立直接连接(作为对HR/FR中继连接的替代性方案)。在本系统中，这可以通过在图4中的步骤405和406中的消息中的查找应答中包含一个STUNT选项来解决。因此，如果STUNT选项已被设定——从而指示HR/FR和MN节点都有STUNT能力，且客户端有STUNT能力，则发起STUNT信令及遍历处理，而不是发送消息7。对本领域普通技术人员而言应该是明显的是，其它NAT遍历机制和技术——例如那些在ICE构架中提到的——可被用来代替或补充上述STUNT解决方案。

应该注意，在一个实施方案中，一个MN可以同时与一个或若干个HR/FR节点保持一个或若干个活动连接。可以建立多个连接，并将其平行地用于更高的全带宽容量。并非所有所建立的连接都可以是活动的，而是出于冗余缘故都被保持，用作候补(back-up)或替代性路径，即“热”和“冷”备用连接(stand-by connection)都是有可能的，取决于工作需求。有可能但并非必要的是，涉及一个MN的应用使用分立的连接。然而，这些应用中的一个或若干个也有可能经由平行连接来进行传输，由此在数据传输过程中涉及多个HR/FR实体。在该情况下，应用数据可以作为平行的冗余的复制数据被传输，或者该数据传输可以被划分到一些平行连接。对本领域普通技术人员是明显的是，不同的连接可以使用不同的运载技术，例如WCDMA、HSPA、EDGE、Wimax、WiFi、以太网、蓝牙、USB。此外，被保持在MN和一个或若干个其连接的FR/HR节点之间的连接组应该允许应用会话，以在这些连接中不同的连接之间以无缝且不间断的方式传递——由此移交——其数据传输，可能地在另一个FR/HR的控制下，且可能地按需求，由此总是选择最佳的运载和连接，其中最佳选择可以通过多种标准的组合来确定，所述多种标准诸如成本、可靠性、服务质量、带宽和容量、功率消耗、位置和空间占据、或其它。这样的移交方案可以通过在MN和连接至该MN的HR/FR——例如新建立的连接(如在下一段中将阐述的)或已存在的连接——中施行的移交方案来发起和控制。

应该注意，在一个实施方案中，一个MN可以直接或间接地与同一局域网(LAN)中的HR/FR节点连接，以及/或者与短距离通信技术——例如蓝牙或USB——可够及的HR/FR连接。这样的连接可以独立使用，或与上述其它承载技术平行地使用，以允许例如从3G到蓝牙或WLAN的无缝移交，反之亦然。通过用所描述的局域连接能力来扩展该覆盖网络解决方案，使用者有可能在不使用该覆盖网络基础结构的情况下连接到局域存在的MN，从而在MN和局域存在的FR/HR实体之间形成个人区域网(PAN)。如果这样的局域连接是可能的，且转而该局域存在的FR/HR模块被连接至该覆盖基础结构，那么MN可以经由局域存在的FR/HR实体——其极有可能提供更好的连接解决方案——连接至该覆盖网络基础结构。在后一情况下，对于MN和任何请求客户端而言，该局域连接的FR/HR表现为该覆盖网络的一部分。如果局域存在的客户端——例如网络浏览器客户端——位于也包含局域存在的FR/HR的PC上，且该客户端从局域存在的MN——其先前没有连接至该局域存在的FR/HR——请求内容，那么，通过按需求在该MN和该FR/HR之间建立局域连接、并随后经由局域主机套接字(localhost socket)将该请求导引至该HR/HR，就有可能实现该应用会话的无缝移交。施行的程序如下，假定局域连接用的是蓝牙：

1.通过蓝牙来发现、并通过将MN和局域HR/FR配对来建立一个连接。

2.打开一个局域主机套接字，并分别在该MN和该局域HR/FR中等待输入流量。

3.该MN命令当前覆盖HR/FR以该局域主机套接字的重导引响应来应答来自客户端的任何输入请求。

4.该覆盖HR/FR将一个重导引返回至客户端PC的局域主机套接字。

5.客户端PC的FR/HR实体经由蓝牙连接将所输入的被重导引的请求传递至该MN。

6.该MN接收该被重导引的请求，汇编(assemble)一个响应，随后通过该蓝牙连接将该响应发送至客户端PC的FR/HR。

7.客户端PC的FR/HR将该响应写到局域主机套接字中，从而完成移交——浏览器显示所有网页内容。

以上并非穷举，可能的话，基于信息可用性，该程序的动作可以以不同顺序执行。

图15示出了根据一个实施方案的、用于高效处置和控制在MN和其当前附接点(由HR/FR节点实现)之间下行和上行的信令和数据消息的系统的一部分。该方法在处置移动设备中的可能稀缺资源以及MN和其锚FR/HR节点之间的潜在低容量或易出错的无线访问方面是至关重要的。一些实施方案分别包括以下功能元素：预处理及代理服务器功能，以及下行和上行流量管理。下行负载平衡和流量管理示于图15。示出了，去往右边MN设备的数据消息流如何从左边到达MN公共附接点(FR或HR)。该FR导引该输入流量流，并且如果有必要，则将其临时储存在该FR的内部缓冲器结构中。每个MN设备被逻辑地表示在该锚节点内。在每个这样的设备表示法中，每个在该设备上运行的应用都由一个或若干个缓冲器来表示。一个调度算法结构(schedulingalgorithm structure)控制了到公共数据传输信道的访问。为了适当的控制，通道容量(c(t))和应用性能(b(t))的当前状态的反馈被从每个MN设备发送回该锚节点。这些调度器(scheduler)被组织成等级结构(hierarchical structure)，数据根据当前调度策略被调出到公共传输信道上(或在拥堵情况下阻滞)。类似的结构在上行方向上也是必要的，在上行方向上，每个设备控制了从每个在该设备中运行的应用到该锚节点的数据流。

MN和其锚节点(HR/FR)之间的流量管理也构建了预处理和处理卸载功能。这通过分立的控制信令协议来管理(在本发明中假定带外运行(run out-of-band)，但是也可使用带内信令)，所述分立的控制信令协议限定了与代表该设备的当前活动应用的锚节点中的预处理有关的规则和策略。通常，该设备可以根据良好限定的控制结构来向锚节点发送指令。这样的指令通常指示该锚节点应该如何、对哪个应用数据执行数据包检查和分类，以及任何预处理结果是否应该、应该如何发送到(通常通过写在所述数据包中的适当数据区中的已编码结果中)该设备。显然，可以通过该方法施行数据包过滤，如安全防卫和访问控制功能。

因此，这里所描述的实施方案的方法和仪器提供了一种协议栈，其用于在动态和移动的设备和计算机通信网络中实现高效和可伸缩的对等通信模型；在该网络中，节点形成通用覆盖网络，并可以独立于下层网络基础结构而移动和运动。

此外，根据本发明的一个实施方案的协议栈包括：增强网络层协议，其允许动态源路由(dynamic source routing)，并找到——例如基于接近度——服务主机对等体(service hosting peer)；以及，移动节点和覆盖网络路由器节点之间的协议，其用于在应用层上进行高效数据交换，以优化数据交换和当前应用性能。

本发明的一个优点在于，它可以提供动态和可伸缩的网络基础结构，在该网络基础结构中，移动节点总是被其它对等体可够及(reachable)的，并且，通过在固定有线和移动无线混合通信网络上方运行的通用覆盖对等网络，是可编址的。

本发明的方法优选地以计算机软件施行，所述计算机软件优选地是由具有计算机能力的电子仪器可执行的。在本发明的这个实施方案中，所述电子仪器包括计算机仪器，该计算机仪器包括用于处理数据的计算机处理器以及连接至该计算机处理器的、用于将数据存储在存储介质上的存储装置，其中所述计算机仪器被配置为执行本方法的步骤。

另外，本发明还延伸至载体之上或之中的、适于实施本发明的程序。该程序的形式可以是源代码、目标代码、以及适合用于实施根据本发明的方法的代码。所述载体可以是任何能够承载该程序的实体或设备。例如，所述载体可以是记录介质、计算机存储器、只读存储器或电载波信号。

Claims

1.一种形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的方法，其特征在于：

在域路由器(103)中接收(204)来自移动通信仪器(106)的注册请求，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识；

查找(105)到与该标识关联的下一跳路由器(104)的地址；

向该下一跳路由器(104)发送(206)该注册请求；

从该下一跳路由器(104)接收(210)应答；以及

如果该应答包括到本地路由器(104)的地址，则向该移动通信仪器(106)发送(211)包括该本地路由器(104)的地址的应答，所述应答发起在该移动通信仪器(106)和该本地路由器(104)之间建立连接的行为。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该查找(205)步骤包括进一步的步骤：识别该本地路由器(104)在该通信网络中的网络地址。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该查找(205)步骤基于的是：网络接近度；或地理位置；或容量和流量测量；或基于针对该本地路由器(104)的团体和已知人际关系而建立的对等合作协定。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，该网络接近度是基于以下各项中的一项或多项而确定的：跳的数目；ping/追踪-路由等待时间；以及针对该本地路由器(104)的重叠路由。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，该地理位置基于的是该移动通信仪器(106)的GPS数据。

6.一种用于形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的域路由器(103)，其特征在于：

接收器(301)，其适于从移动通信仪器(106)接收注册请求，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识；

控制器(302)，其适于查找到与该标识关联的下一跳路由器(104；105)的地址；

发送器(303)，其适于向该下一跳路由器(104；105)发送该注册请求；

其中，该接收器(301)适于从该下一跳路由器(104；105)接收应答；该控制器(302)适于确定该应答是否包括到本地路由器(104)的网络地址；并且，该发送器(303)适于向该移动通信仪器(106)发送包括该本地路由器的地址的应答消息，所述应答消息发起在该移动通信仪器和该本地路由器之间建立连接的行为。

7.根据权利要求6所述的域路由器，其中，该网络地址为域名，该域路由器(103)被注册为如下的代理——其用于一组在该电子通信网络中可搜索的域名。

8.根据权利要求6或7所述的域路由器，其中：该接收器(301)适于从一个或多个客户端(101)接收针对逻辑标识符的查找请求；该控制器(302)适于查找与该逻辑标识符关联的本地路由器或外地路由器，并控制该发送器向该被查找的本地路由器发送该查找查询；该接收器适于接收中继节点——其负责处置来自该被查找的本地路由器的请求——的重导引地址；并且，该发送器适于以该中继节点的重导引地址来应答该请求客户端。

9.根据前述权利要求6至8任一所述的域路由器，包括到本地路由器和外地路由器的地址的路由表。

10.根据前述权利要求6至9任一所述的域路由器，其中，该接收器适于从一个或多个本地路由器和/或外地路由器接收注册或更新信息，该控制器适于将该注册信息存储在该路由表中。

11.根据权利要求10所述的域路由器，其中，该路由表适于针对一个或多个逻辑标识符来存储本地路由器和/或外地路由器的替代性地址。

12.根据前述权利要求6至11任一所述的域路由器，其中，该控制器适于在传输层上保持与该路由表中所有路由器的连接。

13.根据前述权利要求6至12任一所述的域路由器，包括与一个或多个其它域路由器关联的逻辑标识符的列表，该控制器适于将针对该逻辑标识符列表中的名的查询重导引至其它域之一。

14.根据前述权利要求6至13任一所述的域路由器，包括如下的域的列表：该域被允许将由本地路由器产生的查询发送至被存储在该域路由器的路由表中的本地路由器。

15.根据前述权利要求6至13任一所述的域路由器，包括到由该域路由器控制的域中的如下客户端的地址的表：该客户端具有针对的URI的当前未完成、未答复的查找查询；该控制器适于，根据从下一跳本地路由器/外地路由器接收针对特定URI的第一查询响应，来应答所有具有当前未完成的查询的客户端。

16.一种形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的方法，其特征在于：

在本地路由器(104)中接收(207)来自域路由器(103)的、针对移动通信仪器(106)的注册请求，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识；

根据该注册请求，产生(208)包括该本地路由器地址的应答；以及

向该域路由器(103)发送(209)该应答，以向该移动通信仪器(106)发起包括该本地路由器的地址的转发应答。

17.根据权利要求16的方法，包括：

接收来自该移动通信仪器(214)的注册请求；以及

根据来自该移动通信仪器(214)的注册请求，在该本地路由器(104)和该移动通信仪器(106)之间建立连接。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，该连接为传输层连接。

19.一种用于形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的本地路由器(104)，其特征在于：

接收器(311)，其适于从域路由器(103)接收针对移动通信仪器(106)的注册请求，该注册请求包括所述移动通信仪器的标识；

控制器(312)，其适于，根据该注册请求，产生包括该本地路由器地址的应答；以及

发送器(313)，其适于向该域路由器(103)发送该应答，以向该移动通信仪器(106)发起包括该本地路由器的地址的转发应答。

20.根据权利要求19所述的本地路由器，其中，该接收器(311)适于从该移动通信仪器(106)接收注册请求；并且

该控制器(312)适于，根据来自该移动通信仪器(106)的注册请求，在该本地路由器(104)和该移动通信仪器(106)之间建立连接。

21.一种形成用于在通信网络中进行高效信息检索的通用覆盖网络的方法，其特征在于以下步骤：

通过向域名服务器(102)发送查询，请求(201)到本地路由器(104)的连接；

接收(202)到连接至该本地路由器(104)的域路由器(103)的地址；

通过向所接收的地址的域路由器(130)发送(203)注册请求，请求(203)在该本地路由器(104)进行注册；

从关系于该本地路由器(104)的域路由器(103)接收(212)注册应答；

产生并直接向该本地路由器(104)发送(213)注册请求；以及

在该本地路由器(104)和该移动通信仪器(106)之间建立(217)连接。

22.一种包括计算机程序代码装置的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，适于执行权利要求1至5、16至18以及21任一所述的方法的所有步骤。

23.根据权利要求22所述的计算机程序，其被嵌入在计算机可读介质中。

24.载体上的计算机程序，其包括计算机可执行指令，当所述程序在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至5、16至18以及21所述的方法。

25.根据权利要求24所述的计算机程序，其中所述载体为记录介质、计算机存储器、只读存储器或电载波信号。

26.一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质上具有计算机程序代码装置，当所述程序被加载时，使得计算机执行权利要求1至5、16至18以及21任一所述的方法。