CN102308528A - 无线家庭网格网络桥接适配器 - Google Patents

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Abstract

描述了用于使节点能够访问多层级无线家庭网格网络的网络桥接适配器和方法。该网络桥接适配器适合于在自组织网络中工作，该自组织网络的访问仅限于从共同实体提供的无线节点。根据本发明的一个实施例，该网络桥接适配器包括：壳体；位于壳体的一侧、用于接收来自电子设备的数据的一个或多个端口；包含在壳体内的第一无线电逻辑单元，适合于发送和接收消息以便检测自组织网络的存在；以及包含在壳体内的第二无线电逻辑单元，适合于通过与由不同于所述共同实体的实体提供的节点建立通信来作为接入点工作。也描述了并要求保护其他实施例。

Description

无线家庭网格网络桥接适配器
技术领域
本发明总地涉及无线设备连通性的领域。更具体而言，本发明的一个或多个实施例涉及用于在(i)第一模式中工作并且在与具有访问限制的无线家庭网格网络(wireless home mesh network)的通信期间作为无线网格节点出现和/或(ii)在第二模式中工作并且还作为其他无线非网格节点的接入点出现以使得非网格节点能够加入无线家庭网格网络的方法和装置。
背景技术
无线网络可提供灵活的数据通信系统，这种系统可以取代或扩展有线网络。利用射频(RF)技术，无线网络在没有有线线缆的情况下穿过墙壁、天花板、甚至水泥建造物在空气中发送和接收数据。例如，无线局域网(WLAN)提供了诸如以太网和令牌环之类的传统LAN技术的所有特征和益处，但却没有被线缆束缚在一起的限制。这提供了更大的自由和更高的灵活性。
当前，根据电气与电子工程师学会(IEEE)802.11标准(例如IEEEStd.802.11a/b/g/n)工作的无线网络可被配置成两种工作模式之一：基础设施模式和自组织模式。截至今日，大多数安装的无线网络被配置成基础设施模式并在基础设施模式中工作，其中一个或多个接入点(AP)被配置为对有线分布网络(例如以太网)的接口。在基础设施模式中，具有无线连通性的移动设备(例如具有无线电网络接口卡“NIC”的膝上型计算机)能够与AP建立通信并与AP相关联，从而，这些设备的用户能够访问与有线网络相连的服务器内的内容。
然而，作为一个可选的特征，IEEE 802.11标准规定了自组织模式，其允许每个无线设备内的无线电NIC在独立基本服务集(IBSS)网络配置中工作。因此，无线设备相互间执行对等通信，而不是利用AP来支持这种无线通信。自组织模式还允许用户自发地形成无线LAN。例如，拥有被实现有IEEE 802.11无线芯片集的膝上型计算机的一组雇员可以聚集在一咖啡店并且通过将其NIC切换到自组织模式来形成小的WLAN。结果，这些雇员可以共享演示图表和电子数据表，而不需要线缆或AP。
一类自组织网络被称为网格网络，其允许通过从一个设备“跳”到另一设备直到到达目的地，来进行绕过断开或阻塞的路径的连续连接和重配置。网格网络与其他网络的不同之处在于，设备全都可以在没有基础设施(例如AP)的情况下经由多跳相互连接，并且这些设备可以是移动的或静止的。与网格网络相关地，移动自组织网络(MANET)是移动路由器的自配置网络，其中路由器可以自由重定位。
网格网络(和MANET)的主要优点之一是其能够扩展无线网络的范围。例如，建筑物一侧的用户可以发送以远超过遵从IEEE 802.11的AP的点到点范围的该设施的另一侧的另一用户为目的地的分组，其方式是通过使无线电信号从一个移动设备跳到另一移动设备，直到无线电信号到达其设定的目的地为止。取决于无线用户的集中度，这可以将WLAN的范围从数百英尺扩展到数英里。
随着近来集成电路方面技术的进步，以及多输入多输出(MIMO)系统方面的突破，无线数字通信已经进入了允许无线联网应用具有更快速度的新时代。诸如智能电话、音乐/电影播放器、个人数字助理、游戏设备等等之类的移动设备正产生对新的无线通信和联网技术的需求，以允许家庭网络内的无线移动设备的无缝连接，这种家庭网络不仅支持诸如高清晰度(HD)视频之类的高带宽需求应用，而且依赖于无线设备之间的制造商兼容性来减轻入侵者和欺骗性网络活动。结果，需要一种网络桥接适配器，其使得未由特定制造商提供或认可的无线和有线设备能够加入利用该特定制造商的专有信息形成的无线家庭网格网络。
附图说明
在附图中以示例方式而非限制方式图示了本发明，附图中：
图1是图示出三层级无线自组织家庭网格网络(WHMN)的实施例的框图。
图2是图示出WHMN内的层级2节点的实施例的框图。
图3是图示出无线家庭网格网络协议体系结构的实施例的框图。
图4是图示出被配置为实现WHMN的无线家庭电子设备的实施例的框图。
图5图示出根据本发明一个实施例的通用WHMN消息分组格式。
图6图示出根据一个实施例的通用WHMN消息分组格式的实现方式(使用以太网分组)的实施例。
图7A图示出关注第一无线电单元为了使能访问WHMN而进行的认证和关联操作的消息流程图的实施例。图7B图示出关注第二逻辑无线电单元进行的认证和关联操作的消息流程图的实施例。它们一起示出无线非网格节点如何访问WHMN。
具体实施方式
在以下描述中，出于说明目的，阐述了许多具体细节以帮助透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员将会清楚，没有这些具体细节中的一些也可以实现本发明。此外，以下描述提供了示例，并且附图出于例示目的示出了各种示例。然而，这些示例不应当被解释为限制性的，因为它们只是想要提供本发明的实施例的示例，而不想要提供所有可能的实现方式的详尽列表。在其他情况下，以框图形式示出公知的结构和设备，以避免模糊所描述的各种实施例的公开特征的细节。
系统体系结构
在以下描述中，使用了特定的术语来描述本发明的特定特征。例如，术语“节点”一般被定义为具有数据处理能力的电子设备，并且“无线节点”是具有数据处理和无线通信能力的电子设备。自组织网络可被规划为“OEM特定的”，意思是访问限于由同一实体或同一组实体制造和/或认可和/或销售的那些无线节点。例如，OEM特定WHMN的示例是包括与SonyPlaystation 3游戏机、Sony
Figure BPA00001417874700033
VAIO计算机、Sony
Figure BPA00001417874700035
手持式设备或者Sony网格网络桥接适配器通信的SonyBRAVIA
Figure BPA00001417874700043
数字电视的网络。
这里，有两大类节点。第一类是“网格节点”，其具体适合于加入诸如无线家庭网格网络(WHMN)之类的OEM特定自组织网络并成为该网络的成员。网格节点的示例包括如下所述的网格网络桥接适配器。第二类是“非网格节点”，其只能通过网格节点间接获得对OEM特定WHMN的访问。这种访问可通过无线或有线通信进行。
术语“逻辑”(或“逻辑单元”)一般被定义为被配置为执行一个或多个功能的硬件和/或软件。特定类型的逻辑的一个示例是特有一种无线芯片集的无线电网络接口卡(NIC)，该无线芯片集是一个或多个集成电路，这些集成电路进行操作以发送和/或接收信号以便访问无线网络和/或在允许一无线节点访问无线网络之前认证该无线节点。“软件”一般描述为应用、小应用程序或者甚至例程形式的一系列可执行指令。软件可被存储在任何类型的机器可读介质中，所述机器可读介质例如是可编程电子电路、半导体存储器设备(比如易失性存储器(例如随机访问存储器等等)和/或非易失性存储器(例如任何类型的只读存储器(ROM)或闪存))、便携式存储介质(例如USB驱动器、光盘、数字磁带)等等。
术语“消息”表示被配置用于在网络上传送的信息。一类消息是帧，帧一般被定义为总体作为单个数据单元工作的一组信息比特。术语“内容”包括视频、音频、图像、数据文件或其任何组合。
参考图1，描述了多层级无线家庭网格网络100的示例性实施例。多层级无线家庭网格网络(以下称为“WHMN”或“WHM网络”)100包括作为具有多个(N≥1)子网络1101-110N(以下特别称为“层级”)的分散的无线家庭网格网络工作的节点的集合。WHM网络100的每个节点通常被配置为向其他节点转发数据并且基于其性能能力和电力约束被指派到特定的层级。节点到层级的指派是基于节点的性能能力的判决，而路由判决是由节点基于网络连通性和该特定节点转发数据的能力来作出的。
例如，WHM网络100的一个实施例特有一种分层次体系结构，其包括基于OEM特定节点的能力来指派的三个(3个)层级。第一层级(“层级1”)1101负责确立和控制对诸如因特网之类的外部网络的访问。例如，第一层级1101可经由线缆或直接订户线路(DSL)连接或3G/WiMax/室外网格来模拟传统的因特网连接。如图所示，第一层级1101包括第一节点120，该第一节点120通常被称为“网关节点”。网关节点120可包括但不限制于或局限于线缆或DSL调制解调器、无线路由器或网桥，等等。虽然没有示出，但在WHM网络100内可存在多个网关节点，以便提供到(一个或多个)外部网络的多个通信路径。
WHM网络100的第二层级(“层级2”)1102可代表互连各种适用于经由无线通信介质(例如射频(RF)波)通信的静止(固定位置)的OEM特定无线节点的无线网络回程(backhaul)。如这里所述，“静止无线节点”包括但不限制于或局限于：平板电视130、131和132、游戏机140、网格网络桥接适配器150、或任何其他通常静止并电耦合到AC电源插座的无线设备。因此，静止无线节点不受移动节点中通常存在的电力约束，在移动节点中电力使用被最小化以延长再充电之间的电池寿命。
如图所示，网格网络桥接适配器150同时在双模式中工作。作为无线网格节点，它可以利用适当的网格协议与其他网格节点无线地通信并且被用户配置为加入一个现有的WHMN。作为非网格节点，它可以与具有由一不同的制造商生产的以太网和/或WiFi网络卡的无线非网格节点通信，以允许它们利用标准IEEE 802.11或以太网协议WHM网络100。从效果上来说，它使得非网格节点能够访问WHM网络100上的内容和资源。例如，膝上型计算机160可以使用其WiFi无线电装置(IEEE802.11a/b/g/n)与网格网络桥接适配器150相关联并实际上访问WHM网络100。这是通过膝上型计算机160关联到适配器的无线SSID(其中适配器150看起来是非网格节点的接入点“AP”)来实现的。另外，网格网络桥接适配器150允许有线的非网格节点与WHM网络100相关联并加入WHM网络100。更具体而言，有线非网格节点(例如数码相机162或桌面型计算机164)可利用标准以太网线缆连接到适配器150。在两种情况下，都可以在没有额外的硬件或软件修改的情况下实现连通性。
网格网络桥接适配器150容宿有一web界面，该web界面使得每个连接的非网格节点160-164在其首次访问WHM网络100时能够输入诸如网格通行码之类的认证信息。也可以利用图7中描述的认证方案或者利用具有期满日期以防止无限制访问的有效网格证书来认证非网格节点160-164访问WHM网络100。非网格节点160-164实现有任何操作系统，这种操作系统具有利用web浏览器来访问由适配器150容宿的web界面的能力。web界面可向网络管理员提供其他选项，以例如对于特定的非网格节点(例如访客)将访问权限限制到特定的网格节点或内容。
仍参考图1，WHM网络100的第三层级(“层级3”)1103可包括属于第二层级1102的无线节点与一个或多个移动节点(170、172、174、176和178)之间的链路。“移动节点”可包括任何具有无线连通性的由电池供电的电子设备，包括但不限制于或局限于膝上型计算机、手持式设备(例如个人数字助理、超级移动设备、蜂窝电话、便携式媒体播放器、无线相机、遥控器等等)或者任何非静止消费类电子设备。由于移动节点通常具有资源约束(例如有限的电力供应、有限的处理速度、有限的存储器等等)，第三层级1103可提供缩减的网络服务。在一个实施例中，WHM网络100的移动节点可充当直接连接到层级2节点的从动者或孩子，这可进一步限制其在WHM网络100内的功能。
由于回程180上的流量可包括高清晰度(HD)视频、音频剪辑和视频剪辑以及用户数据，所以无线NIC可被结合在WHM网络100的一些静止节点内。例如，通过复用压缩HD视频的流、多个因特网视频会话、多个音频/视频会话以及一些间歇性的http数据流量，回程链路180上的负载对于TCP/UDP类型流量可达到大约60兆比特每秒，考虑到媒体访问控制(MAC)层效率，这可要求至少100兆比特每秒的原始无线电支持。根据此示例，层级2节点可能需要802.11n型无线电装置(例如在5GHz频带)来满足这种带宽要求。
现在参考图2，示出了层级2节点150的示例性实施例。这里，层级2节点150是包括位于壳体210的一侧的一个或多个端口200的网格网络桥接适配器。端口200适合于接收来自有线非网格节点的连接器。例如，作为示例，端口200适合于接收与相应的(一个或多个)有线非网格节点相关联的一个或多个以太网连接器的千兆比特以太网端口。
网格网络桥接适配器150包括第一无线电逻辑单元220和第二无线电逻辑单元230。根据本发明的一个实施例，第一无线电逻辑单元220和第二无线电逻辑单元230中的每一个包括在相互不同的信道上工作以避免干扰的单频带或双频带WiFi无线电装置。第一无线电逻辑单元220和第二无线电逻辑单元230分别经由天线2401和2402接收/发送消息。这里，第一逻辑单元220使得适配器150能够在自组织模式中工作并且与自组织网络建立通信，而第二逻辑单元230使得适配器150能够在基础设施模式中工作以与无线节点建立通信，这些无线节点进行扫描以与接入点相关联。
更具体而言，当在其中第一无线电逻辑单元220工作的“网格”模式中工作时，适配器150看起来是在自组织模式中工作的无线网格节点，该无线网格节点能够加入图1的WHM网络100或者启动新的网格网络。在此模式期间，可向连接到端口200的有线(非网格)节点提供对WHM网络100的访问。类似地，当适配器150在其中第一和第二无线电逻辑电路220和230都在工作的“混合”模式中工作时，第二无线电逻辑单元230在基础设施模式中工作并且看起来是其信令范围内的所有配备有标准WiFi的非网格节点的接入点。从而，这些非网格节点可能够获得对WHM网络100的访问。然而，当适配器150处于其中第一无线电逻辑单元220未在工作的第三模式中时，无线非网格节点能够访问与适配器150的端口200相耦合的有线非网格节点可得的资源或者适配器150所耦合到的有线网络上的资源。不能访问图1的WHM网络100。
返回参考图1，当在网格或混合模式中工作时，适配器150与已经是WHM网络100的一部分的另一节点(例如节点130)相关联。在建立关联之后，适配器150和层级2节点130可以交换数据。关联过程是涉及以下三个状态的两步骤过程：(1)未认证且未关联；(2)已认证但未关联；以及(3)已认证且已关联。为了在状态之间转换，通信方交换被称为管理帧(或控制消息)的消息。在操作中，所有节点都适合于发送被称为“邻居发现请求”消息的一个或多个管理帧，以判定是否存在任何能够对该消息解码并适时作出响应的节点。
在进行操作以关联(加入)WHM网络100之前，适配器150侦听对邻居发现消息的响应消息，以便识别出什么其他节点在范围内并且正经由什么信道进行通信。在识别出适配器150之后，节点130可与此节点通信并通过交换若干个管理消息来执行相互认证。在如图7A中所述成功认证之后，适配器150转移到第二状态中，即已认证但未关联。
现在参考图3，示出了一个框图，该框图示出了用于WHM网络100内的网络桥接适配器150的第一无线电逻辑单元220的系统协议体系结构300的开放系统互连(OSI)层表示的一个实施例。为了使能无线家庭网格网络功能，可以使用双重WiFi无线电平台。例如，两个IEEE802.11a/b/g/n双频带卡(袖珍PCI、USB电子狗等等)，其中双频带卡之一被用于网格回程链路以在5GHz频带或更高带宽上工作。在本发明的一个实施例中，连接层级3节点的链路与传统的802.11b/g模式兼容，这只不过是因为此时大多数当前的移动节点支持IEEE 802.11b/g WiFi。当然，特定的PHY层350既支持无线通信也支持有线通信。
如图3中所示，在所描述的协议体系结构300中，无线家庭网格网络(“WHMN”)功能320被放置在MAC层310与网络(IP)层340之间，以提供独立于所部署的更高OSI层并且能够被更容易地重配置的方案。作为代表，在图3的系统协议体系结构300中，增强的功能被放置在MAC层310与网络(IP)层340之间的WHMN层320中。因此，WHMN层320大体上构成“OSI层2.5”方案。WHMN层320的放置提供了对于更低和更高OSI层都透明的增强功能，并且能够支持不同的无线电芯片集。
在一个实施例中，WHMN层320可以执行WHMN软件组织和配置的功能，例如自动PHY(安全网络发现)配置322、自动IP寻址324、第二层(L2)路由326、诸如节点认证之类的安全性328等等。在一个实施例中，一旦电子设备已被认证并加入了识别出的WHMN，自动IP配置功能324就可提供自动化IP地址生成。
如图4中所示，示出了网络桥接适配器150的示例性框图。适配器150包括排队控制逻辑400，该排队控制逻辑400耦合到一个或多个处理器402并且可适合于控制第一无线电逻辑单元220和第二无线电逻辑单元230。适配器150在存储于存储器404中的嵌入式Linux
Figure BPA00001417874700091
操作系统上工作，网格联网软件在该操作系统中运行，该操作系统在以太网(端口200)、第一无线电逻辑单元220和第二无线电逻辑单元230之间转发流量。尽管有网格功能，适配器150的第二无线电装置也可充当常规的无线因特网路由器，如果存在上行链路的话。适配器150将容宿一web服务器，该web服务器在新的非网格节点首次连接并且适配器正在混合模式中工作时执行认证功能。
根据本发明的一个实施例，排队控制逻辑400适合于为了与WHM网络100通信或者根据特有根据IEEE 802.11标准的任何版本工作的无线非网格节点的网络来执行消息格式化。这里，第一无线电逻辑单元220将适合于利用天线2401发送和接收，而第二无线电逻辑单元230将适合于利用天线2402发送和接收。或者，(一个或多个)处理器402与排队控制逻辑400相结合可适合于控制数据流或缓冲发送到或接收自第一无线电逻辑单元220和第二无线电逻辑单元230的信息。此外，排队控制逻辑400适合于控制逻辑单元的操作，即第一无线电逻辑单元220适合于为了与WHM网络100的通信和天线2401的调谐而执行消息格式化，而第二无线电逻辑单元230适合于为了与无线非网格节点的通信和天线2402的调谐而控制消息格式化。
与传统的电子设备不同，适配器150还包括无线(自组织)家庭网格网络(“WHMN”)逻辑405。WHMN逻辑405包括网络形成逻辑410、网络发现逻辑420、发现响应逻辑430和认证逻辑440。
在一个实施例中，当适配器150被加电时，网络发现逻辑420可扫描每个无线信道以检测其他作为自组织网络工作的网络的存在。根据本发明的一个实施例，在其初始操作期间，适配器150被网络管理员(例如家庭业主或安装者)配置为通过访问桥接适配器150中的web界面来连接到当前的网格网络。根据IEEE 802.11标准，当第一无线电逻辑单元220在自组织模式中工作时，在信标时段期间可从适配器150发送信标或者可从邻居无线节点发送信标。无论信标的发源地如何，各种节点都利用信标来进行同步并且还确定发送方节点的大体位置并且可能还确定其细节。
管理员配置web界面可允许用户扫描当前可用的网络，其中适配器150可触发网络发现逻辑420执行一个或多个802.11“自组织”功能，例如扫描每个无线信道，以确定可用的自组织网络的列表。基于检测到的信号(例如信标)，网络发现逻辑420可识别一个或多个自组织网络。网络发现逻辑420可发送一个或多个安全性参数以从一个或多个识别出的无线自组织网络中检测WHM网络。这些安全性参数通常是由网络管理员输入的，其可使得WHM网络内的现有节点能够验证适配器150为OEM特定节点，即来自同一实体或形成WHM网络的同一组实体的电子设备。当设备150是WHMN的节点时，发现响应逻辑430可适当地作出响应。认证逻辑440可执行如图7中所示的认证过程。
再次参考图4，在一个实施例中，如果适配器150未检测到WHMN的存在，则管理员可选择利用网络形成逻辑410创建新的网格网络，网络形成逻辑410可进入网络发起者阶段，以将适配器150确立为WHMN的移动节点或静止节点。例如，再次参考图1，平板电视(TV)130可以最初成为图1的WHMN 100的第一静止节点。根据这种实施例，TV 130将包括无线电NIC，该无线电NIC将周期性地发射信标，以使得任何新添加的电子设备能够识别WHMN 100。例如，适配器150在激活时可基于响应于连接请求消息而从TV 130接收的响应来检测WHMN 100的存在，该连接请求消息是基于如图5中所示的专有格式来组织的。
系统功能
图5图示出WHMN消息500的示例性格式，其代表了图4的网络桥接适配器150用于初始WHMN设置的消息传递格式。例如，在节点分析其无线环境的发现阶段期间，每个新无线节点可运行网络扫描(利用标准802.11功能)，以找出其邻近区域中的所有无线网络。新节点随后以广播或多播的形式向所有识别出的WHM网络发送消息，以尝试识别其邻近区域中的WHMN。WHMN的现有节点利用建立新连接所必需的适当细节来响应该发现消息。
更具体而言，如图5中所示，作为例示性实施例，WHMN消息500可包括：(i)消息头部502，(ii)消息内容520，以及(iii)消息尾部512。这里，根据此示例性实施例，消息头部502包括WHMN版本504、标识该特定消息的事务(消息)ID 506、指示发送该消息的节点的类型(例如层级1、层级2或层级3)的类型参数508。消息内容510可包括编码的数据，用于保护数据以对抗入侵者并且确保数据仅能够被目标无线节点访问。消息尾部512包括WHMN代码514。在本发明的一个实施例中，每个WHMN消息结束于WHMN代码514，该WHMN代码514可重复预定的次数以确保整个消息被没有差错地接收。
作为示例，图6图示出两类WHMN消息500亦即WHMN数据消息550和WHMN控制消息540的示例性格式。这里，根据本发明的此实施例，WHMN数据消息550和WHMN控制消息540都是通过将这些消息封装在以太网分组600内来路由的，该以太网分组600包括24字节的WHMN头部530，该WHMN头部530被插入在以太网头部610之后。WHMN头部530包括用于标识WHMN消息500的目的地的目的地MAC地址(dst_mac)532和用于标识WHMN消息500的源的源MAC(src_mac)地址534。其他信息536也可被放置在头部530内，包括但不限于：标识系统协议体系结构的版本的协议版本号、控制标志、是数据还是控制的帧类型、帧长度、QoS特征、规定允许消息在网络上“存活”多久(以跳为单位)的存活时间(TTL)值(其中每一跳使得TTL值减小1)、指示出帧在完整的消息事务内的顺序的序列号、以及数据协议类型。
对于WHMN控制消息(例如发现、认证等等)，4字节控制头部542被插入在头部530之后，其中控制头部542包括类型508以及头部长度544和消息长度546。在控制头部542之后，插入WHMN控制消息540的消息主体(内容)548。例如，对于发现消息，消息内容548是如下所述的“质询文本”。
与之不同，对于WHMN数据消息550，从OSI网络层接收的IP数据分组被附加到以太网分组600的WHMN头部530之后，取代控制头部542和消息主体548。
图7A和7B图示出无线节点执行的消息流程图700的一个实施例，该无线节点能够：(1)基于与WHMN的响应方(现有)节点的通信加入WHMN，以及(2)与一个或多个无线非网格节点建立连通性。如图7A中所示，该无线节点被称为“节点A”702，并且响应方无线节点被称为“节点B”704。根据本发明的一个实施例，图7A图示了节点A 702(桥接适配器)与节点B 704(另一网格节点)通信。
这里，节点A 702的第一无线电逻辑单元向一个或多个检测到的无线自组织网络发送消息(WHMN邻居发现请求)710。此发送可以采取广播或多播的方式。邻居发现请求消息(WHMN_DISC_REQ)710被发送出，以尝试从检测到的无线自组织网络中找出现有的WHMN。邻居发现请求消息710是WHMN专有的并且将被邻近区域中的其他OEM特定无线节点所认识。在一个实施例中，邻居发现请求消息710可包括安全性字段712，以保护WHMN免遭来自非网格节点的拒绝服务(DOS)攻击。
根据本发明的一个实施例，邻居发现请求消息是广播或多播消息，节点发送出该广播或多播消息，以尝试找到并加入现有的OEM特定自组织网络。邻居发现请求消息包括安全性字段712和节点类型字段714。一般地，安全性字段712包含2k比特，其中k≥5(例如26或64个比特)。这8个字节是根据特定OEM所利用的专有函数，利用节点A尝试加入的网络的秘密值(例如以字母数字字符形成的、对某一实体或一组实体特定的秘密逻辑值)和扩展服务集标识(ESSID)来得出的。节点类型字段714包括令接收方节点(节点B)获知节点A的能力的参数。
#define GATEWAY     1  /*节点类型-网关*/
#define STATIONARY  2  /*节点类型-层级2静止(默认)*/
#define MOBILE      3  /*节点类型-层级3移动*/
在安全性字段712内的内容在接收方节点处不匹配预期结果的情况下，不进一步处理邻居发现请求消息，从而不生成响应。然而，如果检测到匹配，则与WHM网络相关联的接收方节点(节点B)发送邻居发现响应消息到节点A。
更具体而言，根据本发明的一个实施例，安全性字段712包括质询文本，即与节点A 802正尝试加入的网络的小区ID、ESSID和当前时间戳相组合的秘密值。“组合”可实现为一个或多个异或(XOR)运算，串接、散列或对形成秘密文本的数据的任何算术或逻辑运算。秘密值可被永久存储在节点A 702的存储器或ROM内，或者可基于被特定OEM利用的专有种子值来生成。在扫描无线信道并检测到邻居发现请求消息后(参见箭头720)，节点B 704可验证质询文本712与预期值相匹配。假定质询文本712被验证以将节点A 702识别为OEM特定无线网格节点，则节点B 704将生成邻居发现响应(WHMN_DISC_RSP)730并且发起到节点A 702的单播发送。
如图7A中进一步示出的，邻居发现响应消息730可包括：网格软件的版本号732；消息标识符(例如响应)734；标识节点B 704的层级级别的类型标识符736；节点标识符(小区ID)738；节点B的公钥740；公钥740的校验和742(公钥校验和742)；以及质询文本744。公钥740被用在连接阶段中。公钥校验和742被添加来减轻未检测到的对公钥740的破坏或篡改，这在中间人攻击(man-in-the-middle attack)中是最有可能需要的。可以以散列结果的形式来计算公钥校验和742，该散列结果是通过利用MD-5或另外的散列函数对公钥740进行散列来计算的。质询文本744是节点A的MAC地址和秘密值的组合。
在一个实施例中，接收到邻居发现响应消息(参见箭头745)向节点A 702表明检测到的自组织网络被识别为WHMN。节点A 702通过将接收到的校验和与在本地为接收到的公钥生成的校验和相比较来检查邻居发现响应消息的完好性。一旦确证了校验和，节点A 702就可保存关于节点B704的各种信息，例如其公钥，MAC地址等等。节点A 702可重复此过程以识别多个WHMN，这多个WHMN可以以列表的形式被呈现给用户，需要用户选择来加入期望的网络。然后，过程现在进入认证阶段。
必须通过使用例如用户通行语来认证网桥加入网格网络。此通行语被利用节点B的公钥加密，然后在连接请求消息内与经加密的通行语的校验和、节点A的公钥和节点A的公钥的校验和一起被发送。更具体而言，节点A 702生成连接请求消息750(参见箭头770)以发送到节点B 704。连接请求消息750提供版本号751、消息标识符752、重试值753、如上定义的响应代码754。此外，连接请求消息750提供用于节点A的认证的信息，包括经加密的通行语756、经加密的通行语的校验和758、节点A的公钥760以及此公钥的校验和762。
在接收到连接请求消息后，节点B 704通过审查校验和值来检查完好性。节点B 704随后对经加密的通行语解密，然后通过将经解密的通行语与其通行语相比较来检查接收到的公钥的完好性。然后，如果连接请求如上所述得到确证，则节点B 704生成带有用于标识这种确证的失败或成功的响应代码的连接确认消息780(参见箭头790)。连接确认消息780包括响应代码782和质询文本785，该质询文本785存在是为了防止发送错误(或伪造)的确认的攻击。由于质询文本785是利用OEM特定秘密值(例如与制造商相关联的逻辑值)生成的，所以它也将用于区分该制造商一般提供或认可的产品和不是该制造商一般提供或认可的产品。
连接确认消息780的响应代码782充当对节点A 702的反馈，指出其请求已被成功接收还是失败接收。以下给出差错代码的列表。
#define CONN_SUCCESS         0
#define PASSCODE_FAILED      1
#define ENC_CHKSUM_ERR       2
#define PUBKEY_CHKSUM_ERR    3
#define UNKNOWN_ERR          4
连接认证过程的超时和重试值可如下设定，以设定对连接确认消息780的等待时间和对这种传送的重试次数。
#define TIMEOUT_CONN_REQ     5    /*5秒*/
#define MAX_CONN_RETRY       3
独立于以上所述的发现和认证操作，如图7B中所示，节点A 702(适配器)的第二无线电逻辑单元尝试利用信标将自身宣告为接入点并且接受与适配器的信令邻近区中的无线非网格节点的关联请求。具体地，节点A702的第二无线电单元接收来自无线非网格节点(例如节点B 704)的用于与作为接入点工作并发送信标800的节点A 702建立连通性的消息。“信标”800是宣告节点A 702(适配器)的存在并且为范围内的无线NIC提供SSID和其他参数的消息。信标800携带着关于其无线电NIC的信息，包括无线非网格节点希望关联的网络的SSID和支持的数据速率。用于在节点A 702和节点B 704之间建立连通性的消息可包括但不限制于或局限于探测请求810、探测请求820、关联请求830以及关联响应840。
根据本发明的此实施例，如果接受了关联请求消息830，则节点A702保留存储器，为无线电NIC建立关联ID并且向节点B发送关联响应消息840。关联响应消息840包含对关联请求消息830的接受或拒绝。对于接受，关联响应消息840将包含诸如关联ID和支持数据速率之类的信息。
当然，在节点A 702已经与节点B 704相关联、但这种通信因为某种原因而中断的替换情形中，节点A 702可通过重关联请求和重关联响应消息(未示出)的发送来重建立关联。
要理解，虽然在以上描述中已经阐述了本发明的各种实施例的许多特性和优点，以及本发明的各种实施例的结构和功能的细节，但本公开只是例示性的。在一些情况下，仅结合一个这种实施例详细描述了某些子组合。然而，已认识到并希望这种子组合可用于本发明的其他实施例中。在表述所附权利要求的术语的宽泛一般含义所指示的整个范围内，可以在本发明实施例的原理内的细节尤其是部件的结构和管理方面作出改变。
在已经公开了示例性实施例和最佳模式后，可以在保持在所附权利要求限定的本发明实施例的范围内的同时对所公开的实施例作出修改和变化。

Claims (17)

1.一种用于在多个节点之间建立通信的方法，该方法包括：
响应于网络桥接适配器的激活而发现自组织网络，该自组织网络的访问限于从共同实体提供的无线节点，所述网络桥接适配器包括用于发送和接收消息以便检测所述自组织网络的第一无线电逻辑单元和以接入点的功能工作的第二无线电逻辑单元；
在许可所述网络桥接适配器加入所述自组织网络之前，认证所述网络桥接适配器：以及
即使所述多个节点之中的第一节点不是从所述共同实体提供的，也许可该第一节点访问所述自组织网络。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一无线电逻辑单元和所述第二无线电逻辑单元两者是在相互不同的信道上工作以避免干扰的双频带WiFi无线电装置。
3.如权利要求1所述的方法，其中，认证所述网络桥接适配器的步骤包括：
(1)发送第一消息，该第一消息包括：(i)经加密的通行语，该经加密的通行语是利用所述自组织网络的无线节点的公钥加密的通行语，(ii)所述经加密的通行语的校验和，(iii)所述网络桥接适配器的公钥，以及(iv)所述网络桥接适配器的公钥的校验和，以及
(2)接收第二消息，该第二消息包括表明所述网络桥接适配器是否已被成功认证的代码。
4.如权利要求3所述的方法，其中，认证所述网络桥接适配器的步骤还包括：
从所述网络桥接适配器发送第三消息，该第三消息包括第一质询文本，该第一质询文本包括与所述自组织网络的扩展服务集标识ESSID相组合的秘密值；以及
接收来自所述自组织网络的所述无线节点的第四消息，该第四消息包括第二质询文本，该第二质询文本包括与所述无线节点的媒体访问控制MAC值相组合的所述秘密值。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
许可所述多个节点之中的第二节点访问所述自组织网络，该第二节点包括物理地连接到所述网络桥接适配器的端口的互连。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述自组织网络将访问限于由所述共同实体制造或销售的无线节点。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一逻辑无线电单元和所述第二逻辑无线电单元中的至少一个是单频带WiFi无线电装置。
8.一种适合于在自组织网络中工作的网络桥接适配器，该自组织网络的访问仅限于从共同实体提供的无线节点，所述网络桥接适配器包括：
壳体，
位于所述壳体的一侧、用于接收来自电子设备的数据的至少一个端口，
用于发送和接收消息以便检测所述自组织网络的存在的第一无线电逻辑单元，以及
通过与由不同于所述共同实体的实体提供的节点建立通信来作为接入点工作的第二无线电逻辑单元。
9.如权利要求8所述的网络桥接适配器，其中，所述第一无线电逻辑单元和所述第二无线电逻辑单元两者是在相互不同的信道上工作以避免干扰的双频带WiFi无线电装置。
10.如权利要求8所述的网络桥接适配器，其中，所述第一无线电逻辑单元经由第一天线发送和接收消息，并且所述第二无线电逻辑单元经由第二天线发送和接收消息。
11.如权利要求8所述的网络桥接适配器，其中，所述第一无线电逻辑单元是在与所述第二无线电逻辑单元不同的信道上工作以避免干扰的双频带WiFi无线电装置。
12.如权利要求8所述的网络桥接适配器，其中，所述第一无线电逻辑单元和所述第二无线电逻辑单元两者是在相互不同的信道上工作以避免干扰的单频带WiFi无线电装置。
13.如权利要求8所述的网络桥接适配器，其中，所述至少一个端口是多个以太网端口。
14.一种系统，包括：
一个或多个无线节点，这一个或多个无线节点是从共同实体提供的并且形成具有访问限制的自组织网络；以及
网络桥接适配器，该网络桥接适配器包括：
壳体；
位于所述壳体的一侧、用于接收来自电子设备的数据的至少一个端口；
用于发送和接收消息以便检测所述自组织网络的存在的第一无线电逻辑单元；以及
通过与由不同于所述共同实体的实体提供的节点建立通信来作为接入点工作的第二无线电逻辑单元。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述网络桥接适配器的第一无线电逻辑单元和第二无线电逻辑单元两者是在相互不同的信道上同时工作以避免干扰的双频带WiFi无线电装置。
16.如权利要求14所述的系统，其中，所述网络桥接适配器的第一无线电逻辑单元经由第一天线发送和接收消息，并且所述第二无线电逻辑单元经由第二天线发送和接收消息。
17.如权利要求14所述的系统，其中，所述网络桥接适配器的至少一个端口是多个以太网端口。
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