CN110100479B - 一种利用修改的无路径dao信令优化路由失效的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种利用修改的无路径DAO信令优化路由失效的装置和方法。根据本发明，切换其当前父节点的节点用于发送常规的有向无环图DODAG广告对象DAO消息。利用变化的信令，公共祖先节点在从替代路径接收到更新的DAO时代表切换节点生成NPDAO。本发明提供的所述公共祖先节点复用常规DAO中的PathSequence，其中所述NPDAO基于常规DAO生成。所述公共祖先节点通过接收到DAO时的下一跳不匹配检测到路由异常，以代表目标节点生成所述NPDAO。与其它DAO消息按照常规方法向上游移动不同的是，所述无路径DAO沿着先前的路径向下游移动。本发明为限制网络中的路由失效提供新的信令机制。

Description

一种利用修改的无路径DAO信令优化路由失效的装置和方法
技术领域
本文所描述的本发明主题通常涉及在通信网络中路由报文，更具体地，涉及利用修改的无路径DAO信令优化路由失效。
背景技术
物联网(Internet of Things，简称IoT)能够使网络中所有可用的通用设备/器具以及传感器/执行器连接到互联网，因此在监控方面可以有更好的控制，并且可以在任何时间、任何地点指挥这些设备。例如楼宇自动化，其中所有的传感器(火灾传感器、温度传感器等)、灯具、房间窗帘、门锁都连接到互联网，并且可以利用移动应用程序或者任何其它便于使用的设备远程/本地控制。
低功耗有损网络(Low Power and Lossy Networks，简称LLN)是一种由空间分布自主且资源受到约束的传感器/执行器组成的网络，用于监测温度、声音、压力等物理或环境条件，并将其数据通过网络协同传递到主位置。这类网络中的节点在资源方面受到极大限制，并且网络带宽通常也会受到限制。所述网络通常以网状结构建构，使得节点连接到一个或者多个中间路由器，以到达边界路由器。路由协议负责动态识别最佳路径，在发生故障的情况下切换路径并建立P2P、P2MP以及MP2P业务路径。这些协议均为定制协议，但是在一些情况下会重新设计以适应这种节点/网络特性。例如，由于网络的有损和受限性质，通常非常适合于常规非限制性网络的开放式最短路径优先(Open Shortest Path First，简称OSPF)等路由协议会在LLN中出现严重故障。因此，在LLN中使用不同的路由协议(例如，LLN路由协议(Routing Protocol for LLN，简称RPL))，这对链路/路径故障攻击性相对较小，即它们不会对故障作出过度反应，从而使得控制开销减少。
示例性的网络子系统如图1所示。图1所示的设备通常构成即兴模式的网络，其中设备互相连接以最终到达边界路由器(border router，简称BR)，这些设备通过所述边界路由器连接到互联网。
如RFC6550中所讨论，RPL指定主动式(即，在数据交换开始之前制定路径)基于距离向量的路由方案。有向无环图(Destination Oriented Directed Acyclic Graph，简称DODAG)信息对象(Destination Oriented Directed Acyclic Graph InformationObiect，简称DIO)消息在下游过滤，以建立上游路径。针对下游路径，规范中存在以DODAG广告对象(DODAG Advertisement Object，简称DAO)消息的形式进行的可选的消息传递，6LBR可以利用此消息获知指向任意节点的路由。在存储模式中，DAO消息会使得在从节点的父节点到所述6LBR的完整路径上的所有中间跳上创建路由项。
RPL允许使用无路径DAO(No-Path DAO，简称NPDAO)消息传递，使得路由路径失效(路由删除的过程也称为路由失效)，从而释放在该路径上使用的任何资源。NPDAO是路由生命周期为零的DAO消息，将路由失效传递给既定的目标节点。根据当前的规范，所有的DAO消息在网络总是向上游发送。RPL在存储模式中引入了NPDAO消息传递，使得切换其当前父节点的节点可以通知其父节点和祖先节点使现有路由失效。父节点或者祖先节点随后将代表该子节点释放其维护的任意资源(例如路由项)。所述NPDAO消息起始于目标节点本身，并始终向上遍历RPL树。
例如，图2示出了实现DAO和NPDAO信令的网络拓扑。如图2所示，节点(D)经过优选父节点(B)连接。节点(D)具有经过节点(C)连接BR的替代路径。节点(A)是针对节点(D)经过节点(B)-(G)以及节点(C)-(H)的路径的公共祖先节点。当节点(D)将父节点从节点(B)切换至节点(C)，RPL建议发送无路径DAO至节点(B)，并且发送常规DAO至节点(C)。经过节点(B)的NPDAO应该沿着路径(B)→(G)→(A)→(BR)清除路由状态。从节点(D)开始经过节点(C)的后续DAO应该创建经过节点(C)→(H)→(A)→(BR)的新路由路径。
LLN中的节点通常都是资源受限。可用内存有限，并且路由项记录是占据节点中动态内存的主要元素之一。路由失效有助于路由器节点决定可以丢弃哪些路由项，以便在竞争情况下更好地实现资源利用。因此，有必要建立一个高效的路由失效机制。另外，据观察可知单个父节点切换可能导致“子树”从一个父节点切换至另一个父节点。因此，路由失效需要代表子树完成而不仅仅是切换节点。继续参考图2，当节点(D)切换父节点时，需要针对节点(D)、(E)以及(F)执行路由失效。因此，如果没有高效的路由失效，路由器可能需要保存许多不必要的路由项。
根据技术观察，本领域技术人员理解，节点切换父节点，并且可以在以下场景中采用无路径DAO消息传递：
当前父节点因为暂时性或永久性链路或父节点故障而变得不可用；
节点找到一个更好的父节点，即另一个父节点的度量标准优于当前父节点的度量标准；
所述节点将父节点切换至“认为”其具有更好的度量标准但实际上并没有的新的父节点。
节点切换父节点时的一般操作步骤如下：节点通过其当前父节点发送NPDAO消息，使其当前路由失效，然后尝试通过新的父节点发送新的DAO以建立新的路由路径。
但是，提供NPDAO的现有机制有一些限制，因此会存在一些缺点，部分技术缺点如下所述：因为到先前的父节点的链路中断，NP-DAO丢失：当节点切换父节点时，通过先前的父节点发送NPDAO，并且通过新的父节点发送常规DAO。在节点因为瞬时性或永久性父链路/节点故障而切换父节点的情况下，NPDAO消息一定会失败。RFC6550中假定与先前的父节点的通信链路用于NPDAO消息传递。RFC6550中还提到路由生命周期的使用，以在路由无法更新的情况下删除不必要的路由。但是LLN中的路由生命周期可能相当长，因此路由项会长时间滞留。
使到切换节点的依赖节点的路由失效：NPDAO由已切换父节点的节点发送，但是这对于其下依赖子节点无效。RFC6550中没有说明如何针对子节点进行路由失效，从而产生代表先前路由上的子节点的过期路由项。路由器使依赖节点的路由项失效的唯一方法是使在LLN中可能相当长的路由生命周期到期。因此，对于如图2所示的网络拓扑，当节点(D)切换其父节点时，节点(D)代表自己生成NPDAO。切换之后，节点(D)传输携带增加的DTSN的DIO，使得子节点即节点(E)和(F)生成DAO，以针对节点(E)和(F)触发新路径上的路由更新。这些子节点通过先前的路径没有生成NPDAO，使得节点(B)和(G)上针对节点(E)和(F)的路由项过期。
由NPDAO和DAO的异步操作导致路由停机：切换节点可以几乎同时经由两条不同的路径生成NPDAO和DAO。生成的NPDAO可能会使先前的路由失效，并且通过新路径发送的常规DAO可能会在途中丢失。这可能会导致路由停机，从而影响切换节点的下行流量。因此，对于如图2所示的网络拓扑，考虑节点(D)将父节点从(B)切换至(C)，因为经过节点(C)的路径的度量标准更好。需要说明的是，经过节点(B)的先前路径仍然可用(尽管度量标准较差)。从先前路由发送的NPDAO可能会使现有路由失效，但是无法确定新的DAO是否已经成功更新新路径上的路由项。一种用于避免该问题的实现技术是在接收到NPDAO之后将路由失效延迟固定时间间隔，并考虑将该时间用于建立新路径。提出这样的时间间隔较难处理，因为新路由也可能无法使用，并且后续可能要求更多的父节点切换以建立新路径。
对P2P流量的影响：先前的子DODAG中的P2P流量会受到影响，因为子DODAG中的路由项已经过期，无法反映最新的网络信息的最新状态。参考图3，图3示出了显示与NPDAO消息传递相关联的问题的网络拓扑。如图3所示，NPDAO采用目标节点决定不使用的路径。依赖节点(E)和(F)不会生成NPDAO，因此不存在针对依赖节点(E)和(F)的路由失效。其影响是NPDAO和DAO采用不同的路径并且异步。在P2P流量中，当节点(J)向节点(E)发送通信报文时，节点(G)会尝试通过节点(B)路由并且会失败。
为了解决与提供NPDAO的现有机制相关的问题，现有技术提供如下解决方案：
可以由检测到到子节点的链路故障的父节点生成NPDAO。根据RFC6550，RPL阐述了可以用于清除子DODAG中DAO状态的机制。RFC6550的章节11.2.2.3阐述了DAO不一致性循环恢复，报文可以用于递归搜索并清除沿着子DODAG的过期DAO状态。因此，在图2的示例拓扑中，当节点(B)检测到到节点(D)的链路故障时，节点(B)可以选择代表节点(D)及其子节点(E)和(F)生成NP-DAO。
一旦链路恢复至先前的父节点，就可以生成NP-DAO：此解决方案解决了瞬时链路的特定情况。子节点可以检测到到先前的父节点的连接恢复，然后向先前的父节点传输NP-DAO，以使该路由失效。此方案是有状态的，因此需要更大内存并且解决了特定情况。
因此，从上文描述可以看出，与上文解决方案相关联的技术问题是其满足特定情况例如瞬时链路。另外，针对同一目标节点的两个不同节点的NPDAO的异步生成存在相关问题。
具体地，路径序列形式的DAO状态信息起主要作用。每个目标节点都和与目标节点的最新状态相关的路径序列号相关联。RFC6550中的章节7.1解释了路径序列号的语义。据此，目标节点每次产生新的DAO时递增路径序列号。路由器节点中途利用该路径序列号决定目标信息的新鲜度。如果非目标节点必须生成NP-DAO，则可以使用以下两种具有路径序列号的可能实现方式：设经过节点(B)的旧的常规DAO的路径序列号为x。然后由节点(D)生成的常规DAO的序列号为x+1。
i.如图4(最左边)所示，节点(B)使用常规DAO的先前路径序列号，即NP-DAO(pathseq＜＝x)。
ii.如图4(最右边)所示，节点(B)递增路径序列号，即NP-DAO(pathseq＞x，例如x+1，x+2)。
在情况i中，NP-DAO(pathseq＜＝x)会被所有的中间节点丢弃，因为路径序列号的语义表明任意具有较旧路径序列号的DAO都会被丢弃。
在情况ii中，NP-DAO(pathseq＞x)向上遍历DODAG，并使得到达根的所有路由失效，然后来自目标节点的常规DAO(pathseq＞x)向上游移动，这种情况是有风险的。在这种情况下，从公共祖先节点到根都会丢弃常规DAO(pathseq＞x)。这会导致路由停机。
这种方案的另一个问题是其依赖于上游邻节点检测下游邻节点不可用。可以通过以下两种方式使得此类检测起作用：
i.从先前的子DODAG到已切换路径的子树中的任意节点都有P2P流量。在上述示例中，假设节点(G)针对节点(D)、(E)或(F)中的任一个都有P2P流量。在这种情况下，节点(B)会在从节点(B)转发报文至节点(D)时检测到转发错误。但是考虑到该方案的被动方式，依赖P2P流量可能不是解决此问题的最佳方法。P2P流量模式可能相对稀少，因此执行这种检测可能太迟。
ii.另一种情况是节点(B)明确使用一些机制用于直接探测下游的附着子节点。这种方案很少使用。
iii.在睡眠节点情况下，RPL消息传递无法依赖于上述任意机制。
因此，需要提供一种机制，其不仅可以解决上述技术问题，还可以实现高效的路由失效，NPDAO消息传递成功的可能性更大，过期路由更少，并且控制开销减少。还需要提供一种使节点中的路由表能够反映网络最新状态的机制。
上述用于NPDAO消息传递的现有机制的缺点仅仅是提供传统系统/机制/技术的一些问题的概述，并非详尽。传统系统/机制/技术的其它问题以及本文描述的各种非限制性实施例的相应益处可以在回顾下文描述后变得更加清晰。
发明内容
提供本发明内容用于介绍与利用修改的无路径DAO信令优化路由失效的相关概念，并且在下面的详细介绍中进一步描述。本发明内容不旨在确定所请求保护主题的必要特征，也不旨在确定或限定所请求保护主题的范围。
本申请的目标在于提供一种利用修改的无路径DAO信令优化路由失效的装置和方法。
根据第一方面，提供了一种用于在切换父节点时使路由路径失效的方法。所述方法包括：网络的至少一个公共祖先节点基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个更新消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换；所述至少一个公共祖先节点生成至少一个无路径消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
在使用第一方面提供的方法时，该方法实现了高效的路由失效，NPDAO消息传递成功的可能性更大，过期路由更少，控制开销减少，并且使得节点中的路由表能够反映网络的最新状态。
根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：利用有向无环图(Destination Oriented Directed Acyclic Graph，简称DODAG)表示网络，其中图中的节点至少表示所述父节点、所述公共祖先节点或者所述节点，所述公共祖先节点是所述DODAG中的根节点根，有向边表示节点之间的链路，所述网络的至少一个公共祖先节点是在DODAG中具有至少两个节点作为后代(父节点和/或节点)的节点。
根据第一方面或者第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，与所述至少一个节点相关联的路由路径是在切换父节点之前建立的用于通信的路径。
根据第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，父节点切换期间在网络中建立新路径时，从至少一个节点接收至少一个更新消息。
根据第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述至少一个节点和所述至少一个公共祖先节点通信耦合。
根据第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述至少一个更新消息是有向无环图广告对象(destination orienteddirected acyclic graph advertisement object，简称DAO)消息。
根据第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述至少一个无路径消息是无路径有向无环图广告对象(No-Pathdestination oriented directed acyclic graph advertisement object，简称NPDAO)消息。
根据第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述至少一个公共祖先节点通过检测到从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息与先前接收到的所述至少一个更新消息不同来确定与所述至少一个节点相关联的父节点的切换，以生成所述至少一个无路径消息。
根据第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述至少一个公共祖先节点确定与所述至少一个节点相关联的父节点的切换，以利用所接收到的至少一个更新消息中的路径序列生成所述至少一个无路径消息。所述至少一个公共祖先节点包括在切换路径之前预存的与所述至少一个节点相关联的路径序列，当接收到所述至少一个更新消息时，将所接收到的至少一个更新消息中的路径序列与预存的与所述至少一个节点相关联的路径序列相比较，从而生成所述至少一个无路径消息。
根据第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息包括位于至少一个目标容器或者至少一个传输信息容器或者其任意组合中的表示使路由路径失效的至少一个比特，所述至少一个比特授权由所述至少一个公共祖先节点生成所述至少一个无路径消息。
根据第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述生成的至少一个无路径消息包括表示反向标志的至少一个比特，用于向下游/反向移动所述无路径消息，并且位于所述无路径消息的基础消息等级中。
根据第二方面，提供一种用于在网络中切换父节点时使路由路径失效的方法，所述网络由有向无环图(Destination Oriented Directed Acyclic Graph，简称DODAG)表示，图中的节点至少表示所述父节点、公共祖先节点或者节点，所述公共祖先节点是所述DODAG中的根节点根，有向边表示节点之间的链路，用于在节点之间路由报文。所述方法包括：所述网络的至少一个公共祖先节点基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个有向无环图广告对象(destination oriented directedacyclic graph advertisement obiect，简称DAO)消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换；所述至少一个公共祖先节点生成至少一个无路径有向无环图广告对象(No-Path destination oriented directed acyclic graph advertisement obiect，简称NPDAO)消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
根据第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述路由使用低功耗有损网络路由协议(Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks，简称RPL)。
根据第二方面或者第二方面的上述可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述网络的至少一个公共祖先节点从所述至少一个节点接收所述DAO消息；确定与预存的路径序列相关联的路由项的下一跳和与接收到的DAO消息中的路径序列相关联的路由项的下一跳不匹配，从而所述至少一个公共祖先节点生成所述至少一个无路径有向无环图广告对象(No-Path destination oriented directed acyclicgraph advertisement obiect，简称NPDAO)消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。根据第二方面或者第二方面上述任一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述NPDAO消息沿着接收到的DAO消息中的路径序列向下游移动。
根据第二方面或者第二方面的上述任一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述至少一个DAO消息由所述至少一个节点生成，以在切换父节点时建立新路径。
根据第二方面或者第二方面的上述可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述方法还包括：利用所述至少一个DAO消息中的路径序列生成所述NPDAO消息。
根据第二方面或者第二方面的上述可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息包括位于至少一个目标容器或者至少一个传输信息容器或者其任意组合中的表示使路由路径失效的至少一个比特，所述至少一个比特授权由所述至少一个公共祖先节点生成所述至少一个无路径消息。
根据第二方面或者第二方面上述任一种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，所述生成的至少一个无路径消息包括表示反向标志的至少一个比特，用于向下游/反向移动所述无路径消息，并且位于所述无路径消息的基础消息等级中。
根据第三方面，提供了一种用于在切换父节点时使路由路径失效的装置。所述装置包括：处理器；耦合到所述处理器的存储器，以使所述处理器执行所述存储器中包括的多个模块。所述多个模块包括确定模块和生成模块。所述确定模块用于基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个更新消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换。所述生成模块用于生成至少一个无路径消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。另外，所述处理器在执行这些模块时，使得所述处理器执行第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式提供的方法。
根据第四方面，公开了一种用于在网络中切换父节点时使路由路径失效的装置，所述网络由有向无环图(Destination Oriented Directed Acyclic Graph，简称DODAG)表示，图中的节点至少表示所述父节点、公共祖先节点或者节点，所述公共祖先节点是所述DODAG中的根节点根，有向边表示节点之间的链路，用于在节点之间路由报文。所述装置包括：处理器；耦合到所述处理器的存储器，以使所述处理器执行所述存储器中包括的多个模块。所述多个模块包括确定模块和生成模块。所述确定模块用于基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个有向无环图广告对象(destinationoriented directed acyclic graph advertisement obiect，简称DAO)消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换。所述生成模块用于生成至少一个无路径有向无环图广告对象(No-Path destination oriented directed acyclic graphadvertisement object，简称NPDAO)消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。另外，所述处理器在执行这些模块时，使得所述处理器执行第二方面或者第二方面上述任一种可能的实现方式提供的方法。
根据第五方面，提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储程序代码。所述程序代码包括用于执行第一方面或者第一方面上述任一种可能的实现方式提供的方法的指令。
根据第六方面，提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储程序代码。所述程序代码包括用于执行第二方面或者第二方面上述任一种可能的实现方式提供的方法的指令。
与现有可用技术相比，本发明提供一种用于传递NPDAO消息的装置和方法，其明显改善了路由失效效率。
另外，相比现有技术，本发明也具有技术优势，下文公开了其中一些优点：
i.高效的路由失效：本发明通过确保在已建立的路径上进行NPDAO消息传递来改善路由失效。
ii.NPDAO消息传递成功的可能性更大：由于根据本发明进行的消息传递发生在已建立的路径上，因此消息传递成功的可能性更大。
iii.过期路由较少：由于本发明提供的是最优NPDAO消息传递，中间路由器上存在过期路由的可能性较小。因此在竞争情况下，节点会更好地控制删除哪些路由项。
iv.节点中的路由表会反映网络的最新状态：由于本发明提供的是最优消息传递，路由表中的过期项较少，因此能够反映网络拓扑的最新状态。
v.控制开销减小：本发明使得NPDAO消息传递只在受影响节点的子集上进行，明显减少NPDAO控制开销。在之前的情况下，NPDAO消息传递在切换节点间直至边界路由器的完整路径上进行。
另外，与现有机制相反，本发明提供一种通过利用公共祖先节点而不是目标/切换节点本身生成NPDAO来传递NPDAO的方法。利用变化的信令，所述公共祖先节点在从替代路径接收到更新的DAO时代表所述目标节点生成NPDAO。
本发明预期切换节点仅发送常规DAO(这是用于形成网络的常规进程)。与现有机制相反，公共祖先节点接收目标节点的DAO，并发现下一跳的不匹配。检测到路由项中的下一跳与接收到的DAO来自的下一跳不匹配。因此，所述公共祖先节点负责代表所述切换节点生成无路径DAO。
根据当前的RPL规范RFC6550，DAO消息总是向上游移动，因此根据与现有机制和RFC6550相反的本发明，不同于其它任意DAO的是，NPDAO沿着先前的路径向下游移动。
上述与第一实现方式相关的各种选项和优选实施例也适用于其它相关实现方式。
附图说明
该详细描述是参考附图描述的。在附图中，参考编号最左边的数字标识所述参考编号首次出现的附图。所有附图使用相同数字指代相同特征和组件。
图1示出了示例性的网络子系统；
图2示出了实现DAO和NPDAO的网络拓扑；
图3示出了显示与当前NPDAO消息传递相关联的问题的网络拓扑；
图4示出了路径序列状态对异步NPDAO生成的影响；
图5示出了具有公共祖先节点的网络实现方式；
图6示出了本发明主题的实施例提供的NPDAO信令；
图7示出了现有技术提供的DAO处理；
图8示出了本发明主题的实施例提供的DAO处理；
图9(a)示出了传统的DAO对象；
图9(b)示出了本发明主题的实施例提供的DAO基础对象和传输信息容器中需要的新标志；
图10示出了本发明主题的实施例提供的DAO基础对象中的新标志的工作/使用；
图11示出了本发明主题的实施例提供的一种用于在网络中切换父节点时使路由路径失效的装置；
图12示出了本发明主题的实施例提供的一种用于在网络中切换父节点时使路由路径失效的方法。
应理解，附图是为了说明本发明的概念，并且可能不是按比例绘制。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明可以有多种方式实现，包括实现为过程、装置、系统、物质组成、计算机可读介质例如计算机可读存储介质，或者其中程序指令经由光学或电子通信链路发送的计算机网络。在本说明书中，这些实现方式或者本发明可以采取的任何其它形式可以称为技术。一般情况下，所公开过程的步骤顺序可以在本发明的范围内进行更改。
下面提供了本发明的一个或多个实施例的详细描述以及说明本发明原理的附图。本发明是结合这些实施例进行描述，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限制，并且本发明包括许多替代方案、修改和等同物。为了提供对本发明的透彻理解，下文描述中阐述了许多具体细节。提供这些细节用于举例，本发明可以根据权利要求书实现，不需要部分或者所有这些具体细节。为了清楚描述，没有对与本发明相关技术领域中已知的技术材料进行详细描述，从而避免对本发明造成不必要地模糊。
下文的详细描述中陈述了许多具体细节，以对本发明进行通彻理解。但是，本领域的技术人员将明白可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其它实例中没有详细描述众所周知的方法、流程、组件、模块、单元和/或电路，以免对本发明造成模糊。
尽管本发明实施例对此不作限制，但是利用术语例如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”、“建立”、“分析”以及“检查”等进行的讨论可以指的是计算机、计算平台、计算系统或其它电子计算设备的操作和/或处理，其将表示为计算机寄存器和/或存储器中的物理(例如，电子)量的数据操作和/或转换为类似地表示为计算机寄存器和/或存储器中的物理量的其它数据或可以存储执行操作和/或处理指令的非瞬时性存储介质中的其它信息。
尽管本发明实施例对此不作限制，但是本文使用的术语“多个”可以包括“多个”或“两个或多个”等。整个说明书中都可以使用术语“多个”描述两个或多个组件、设备、元件、单元或者参数等。除非明确说明，否则本文描述的方法实施例不限于特定顺序。此外，部分所描述的方法实施例或其元件可以在同一时间点或同时发生或同时执行。
以下公开了一种利用修改的无路径DAO信令优化路由失效的装置和方法。
虽然描述了利用修改的无路径DAO信令优化路由失效的装置和方法的各个方面，但是本发明可以在任一数量的不同计算系统、环境和/或配置中实现，在以下示例性的系统、设备/节点/装置和方法的上下文中对所述实施例进行了描述。
此后，借助示意图以及一个或多个示例说明本发明实施例。但是，提供所述示意图和示例进行说明以便更好地理解本发明，不应理解为对本发明范围的限制。
本发明提供一种通过利用公共祖先节点而不是目标节点本身生成NPDAO以传递NPDAO的方法。利用变化的信令，公共祖先节点在从替代路径接收到更新的DAO时代表目标节点生成NPDAO。
参照图5，图5示出了一种网络拓扑。如图5所示，节点(A)是节点(D)的公共祖先节点。在图论和计算机科学中，树或无回路有向图(directed acyclic graph，简称DAG)T中两个节点v和w的最近公共祖先节点(lowest common ancestor，简称LCA)是具有v和w两个节点作为后代的最近(即最深)节点，其中我们将每个节点定义为自己的后代(所以如果v和w之间有直接联系，则w是最近公共祖先节点)。
因此，根据本发明，公共祖先节点(在这种情况下是节点A)利用变化的信令在从替代节点接收到更新的DAO时代表目标节点生成NPDAO。
根据本发明，切换节点(切换父节点的节点)向公共祖先节点发送常规DAO。公共祖先节点负责代表切换节点生成无路径DAO(No-Path DAO，简称NPDAO)。
公共祖先节点从切换节点接收DAO，并发现下一跳的不匹配。检测到路由项中的下一跳与接收到的DAO来自的下一跳不匹配。
不同于其它任意DAO的是，NPDAO沿着先前的路径向下游移动(需要说明的是，在当前的RPL规范中，DAO消息总是向上游移动)。
参考图6，图6示出了本发明实施例提供的NPDAO信令。如图6所示，节点(D)释放到当前父节点(B)的链路，相应地，所述节点(D)将其父节点切换至新的父节点，即节点(C)。在父节点切换至节点(C)之后，节点(D)向边界路由器传输DAO消息，用于记录和未来通信。当节点(D)的公共祖先节点(A)接收到DAO消息时，节点(A)检测到路由项中的下一跳与接收到的DAO来自的下一跳不匹配。一旦检测到这种变化，节点(A)利用DAO中的序列号代表节点(D)生成NPDAO。
参考图7，图7示出了传统方法提供的DAO处理的流程图。在RPL中使用DAO和NPDAO消息用于更新目标节点的路由状态。需要说明的是，NPDAO是路由生命周期字段设为0的DAO消息。目标节点发送DAO以沿着路径建立路由并使用NPDAO删除路径。在切换父节点时，发送NPDAO的基本要求是应当沿着先前的路径(即，经过先前的父节点)发送该NPDAO。但是使用先前的路径效率较低，因为目标节点已经因为路径不可用或者不好(如度量标准较差)切换路径。这会导致NPDAO信令无效。
参考图8，图8示出了本发明实施例提供的DAO处理的流程图。根据本发明，目标节点(切换节点)没有生成NPDAO。在切换父节点时，所述目标节点生成常规DAO，以建立新路径。当这个常规DAO到达公共祖先节点时，公共祖先节点检测到接收的DAO不是来自与存储在路由项中的下一跳相同的下一跳。这成为在公共祖先节点处生成NPDAO的基础。所述公共祖先节点利用常规DAO消息中的PathSequence生成NPDAO。
如图8所示，切换节点(切换父节点的节点)向公共祖先节点发送常规DAO。公共祖先节点负责代表切换节点生成无路径DAO(No-Path DAO，简称NPDAO)。
公共祖先节点从切换节点接收DAO，并发现下一跳的不匹配。检测到路由项中的下一跳与接收到的DAO来自的下一跳不匹配。
不同于其它任意DAO的是，NPDAO沿着先前的路径向下游移动(需要说明的是，在当前的RPL规范中，DAO消息总是向上游移动)。
如图8所示，公共祖先节点上的更新处理代表目标节点生成NPDAO消息。
在一种实现方式中，公共祖先节点代表目标节点生成NPDAO消息的对应伪代码如下：
Figure BDA0002100562980000101
Figure BDA0002100562980000111
上文伪代码中的加粗文本使得能够在公共祖先节点上生成下游NPDAO消息并且在中间路由器上处理此类下游NPDAO消息。需要说明的是，本发明提供的NPDAO信令与先前的NPDAO消息传递反向兼容，并且可以用作增量更新。
众所周知，每个RPL消息都被分成基础消息字段和附加容器。基础字段作为整体应用于消息，容器可以应用于特定目标。参考图9(a)，图9(a)示出了在现有技术中可用的DAO基础对象。
根据本发明，DAO消息格式改变为：
i.失效路由(I flag)：目标节点可以决定是否由公共祖先节点代表其生成NPDAO。因此，非目标节点在目标节点的要求下生成NPDAO。DAO消息可以包括多个目标节点，而这个标志会影响特定的目标节点，因此这个标志必须存在于单个目标节点的上下文中且需要保存在容器中。无论是“RPL目标”容器还是“传输信息”容器都可以用于携带该比特。本文是利用“传输信息容器”携带该比特。
ii.反向DAO标志(R flag)：作为该过程的一部分产生的NPDAO需要向下游移动。当前假设所有包括NPDAO的DAO消息仅向上游移动。因此，为了发送下游NPDAO，必须在目标节点的上下文中添加标志。该标志适用于完整的NPDAO消息，因此需要保存在DAO基础消息级别而不是容器级别。
现参考图9(b)，图9(b)示出了本发明实施例提供的DAO基础对象和传输信息容器中需要的新标志。如图9(b)所示，将新标志添加至基础对象并突出显示。
参考图10，本发明实施例示出了I_flag、R_flag和Seq(PathSeq)的使用。如图10所示，节点(D)释放到当前父节点(B)的链路，相应地，所述节点(D)将其父节点切换至新的父节点，即节点(C)。在父节点切换至节点(C)之后，节点(D)向边界路由器传输DAO消息，用于记录和未来通信。相应地，在这种情况下，随着父节点的切换，I_flag比特和Seq(PathSeq)比特均设为1。否则，这些比特设为0。当节点(D)的公共祖先节点(A)接收到DAO消息时，节点(A)检测到路由项中的下一跳与接收到的DAO来自的下一跳不匹配。一旦检测到这种变化，节点(A)利用DAO中的序列号代表节点(D)生成NPDAO。
根据RFC6550-RPL规范，PathSequence与每个目标节点的传输信息相关联，其中该传输信息指定信息的新鲜度。每当路由器接收到DAO，就会将此PathSequence存储到路由表中的目标信息的上下文中，并将其与DAO消息中的输入PathSequence相匹配。
所述PathSequence用于决定接受还是丢弃DAO消息，如下所述：
DAO_msg-＞target-＞PathSequence＜＝routingEntry-＞PathSequence(丢弃DAO消息)
DAO_msg-＞target-＞PathSequence-＞routingEntry-＞PathSequence(接受并处理该DAO消息)根据本发明，非目标节点即公共祖先节点代表目标/切换节点生成NPDAO。因此，选择PathSequence变得非常重要，因为选择不正确的PathSequence可能会导致NPDAO不被接受或者最差，这可能会导致有效路由失效。此外，根据本发明，公共祖先节点复用常规DAO中的PathSequence，其中NPDAO基于该常规DAO生成。
在一种实现方式中，修改的路由表结构可以如下所示：
struct_routingEntry_{
ipv6addr_t target；
uint8t pathSeq；DAO消息中最后接收的PathSequence
uint16 lifetime；
struct nbrEntry*nexthop；//路由的下一跳
....
}routingEntry_t；
可以以与切换节点相同的方式来处理依赖节点路由失效。需要说明的是，依赖节点不能在DAO消息中设置I_flag，因为它们不知道其父节点正在切换路径。处理依赖节点路由失效有两种方式：
i.一种解决方法是公共祖先节点不依赖于I_flag生成反向NPDAO。唯一的决定因素是基于现有目标节点的next_hop变化，以生成NPDAO。因此，当切换节点和以下所有依赖节点广告常规DAO时，公共祖先节点会检测下一跳中的变化，并针对与常规DAO中相同的目标节点生成NPDAO。
ii.另一种方法是节点在发送常规DAO时总是设置I_flag。因此，公共祖先节点首先检查是否设置了I_flag，然后检查next_hop是否发生变化，之后在需要时触发NPDAO。
在一种实现方式中，本发明遵循上述第二点所述的方法。I_flag的优点是下游NPDAO的生成变得更加确定，并且目标节点仍然控制自己的路由状态。
在一种实现方式中，根据本发明，上述背景技术部分中提到的路由失效问题不影响非存储模式，因为中间路由器上没有路由表维持在非存储模式中。因此，非存储模式下不会使用I-flag和R-flag。
通常，RPL允许节点通过多个父节点发送相同的DAO，从而允许建立多条路径。本发明对于这种情况的执行较为清楚。
在一种实现方式中，目标节点利用I_flag通知公共祖先节点发送NPDAO。但是其它实现方式中可以选择不使用该标志，使得公共祖先节点自己决定是否在接收到常规DAO时针对既定的目标节点生成NPDAO。
在IoT网络中，例如家庭/建筑物自动化以及智能电表网络，网络可以以即兴的方式形成。这要求多跳网状网络形成能力。利用网状网络，可以动态创建和删除路由。路由删除的过程也称作根据本发明优化的路由失效。
参考图11，图11公开了一种用于在切换父节点时使路由路径失效的装置1100。在一个实施例中，所述装置是如图5所示的公共祖先节点。
虽然是就所述装置1100作为数据中心实现来解释本发明主题，但可以理解的是，所述装置1100还可以在各种计算系统中实现，例如手提电脑、台式计算机、笔记本电脑、工作站、大型计算机、服务器、网络服务器等。可以理解的是所述装置1100可以由多个用户通过一个或多个用户设备访问。用户设备的示例可以包括但不限于便携式计算机、个人数字助理、手持设备以及工作站。所述装置1100通过网络与其它节点通信耦合。
在一种实现方式中，所述网络可以是无线网络、有线网络或其组合。所述网络可以实现为不同类型的网络中的一个，例如，内联网、局域网(local area network，简称LAN)、广域网(wide area network，简称WAN)和互联网等。所述网络可以是专用网络或共享网络。所述共享网络表示使用各种协议例如超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol，简称HTTP)、传输控制协议/互联网协议(Transmission Control Protocol/InternetProtocol，简称TCP/IP)、无线应用协议(Wireless Application Protocol，简称WAP)等相互通信的不同类型网络的联合。另外，所述网络可以包括各种网络设备，包括路由器、网桥、服务器、计算设备、存储设备等。
在一个实施例中，所述装置1100可以包括至少一个处理器1102、输入/输出(input/output，简称I/O)接口1104以及存储器1106。所述至少一个处理器1102可以实现为一个或多个微处理器、微型机、微控制器、数字信号处理器、中央处理器、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令操控信号的任意设备。在其它能力中，至少一个处理器1102用于获取并执行存储器1106中存储的计算机可读指令。
所述I/O接口1104可以包括各种软件和硬件接口，例如web接口、图形用户接口等。所述I/O接口1104可以允许所述装置1100直接或者通过用户端设备与用户交互。另外，所述I/O接口1104可以使装置1100能够与其它计算设备通信，例如web服务器和外部数据服务器(未示出)。所述I/O接口1104可以促进各种网络和协议类型之间的多种通信，所述网络和协议类型包括LAN和电缆等有线网络以及WLAN、蜂窝或卫星等无线网络。所述I/O接口1104可以包括用于将多个设备互相连接或连接到另一个服务器的一个或多个端口。
所述存储器1106可以包括本领域已知的任意计算机可读介质，包括例如易失性存储器，如静态随机存取存储器(static random access memory，简称SRAM)和动态随机存取存储器(dynamic random access memory，简称DRAM)，和/或非易失性存储器，如只读存储器(read-only memory，简称ROM)、可擦除可编程ROM、闪存、硬盘、光盘和磁带。所述存储器1106可以包括用于执行装置1100的相应功能的逻辑。
在第一实施例中，用于在切换父节点时使路由路径失效的装置1100包括处理器，以及耦合到所述处理器的存储器，以使所述处理器执行所述存储器中包括的多个模块。所述多个模块包括确定模块1110和生成模块1112。所述确定模块1110用于基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个更新消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换。所述生成模块1112用于生成至少一个无路径消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
在第一实施例的第一种具体的实现方式中，所述装置1100还包括树形成模块1114。所述树形成模块1114用于利用有向无环图(Destination Oriented DirectedAcyclic Graph，简称DODAG)表示网络。图中的节点至少表示所述父节点、公共祖先节点或者节点，所述公共祖先节点是所述DODAG中的根节点根，有向边表示节点之间的链路，所述网络的至少一个公共祖先节点是在DODAG中具有至少两个节点作为后代(父节点和/或节点)的节点。
在第一实施例的第一种具体的实现方式中，所述至少一个更新消息是有向无环图广告对象(destination oriented directed acyclic graph advertisement object，简称DAO)消息，所述至少一个无路径消息是无路径有向无环图广告对象(No-Pathdestination oriented directed acyclic graph advertisement object，简称NPDAO)消息。
在第一实施例的第二种具体的实现方式中，所述装置1100还包括检测模块1108。所述检测模块1108用于检测从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息与先前接收到的所述至少一个更新消息不同。
在第一实施例的第一种具体的实现方式中，所述确定模块1110还用于确定与所述至少一个节点相关联的父节点的切换，以利用所接收到的至少一个更新消息中的路径序列生成所述至少一个无路径消息。
在第一实施例的第三种具体的实现方式中，所述装置1100还包括存储模块1116。所述存储模块1116用于在切换路径之前存储与所述至少一个节点相关联的路径序列，当接收到所述至少一个更新消息时，将所接收到的至少一个更新消息中的路径序列与预存的与所述至少一个节点相关联的路径序列相比较，从而生成所述至少一个无路径消息。
在第一实施例的第四种具体的实现方式中，从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息包括位于至少一个目标容器或者至少一个传输信息容器或者其任意组合中的表示使路由路径失效的至少一个比特，所述至少一个比特授权由所述至少一个公共祖先节点生成所述至少一个无路径消息。
在第一实施例的第五种具体的实现方式中，所述生成的至少一个无路径消息包括表示反向标志的至少一个比特，用于向下游/反向移动所述无路径消息，并且位于所述无路径消息的基础消息等级中。
在第二实施例中，公开了一种用于在网络中切换父节点时使路由路径失效的装置1100。所述网络由有向无环图(Destination Oriented Directed Acyclic Graph，简称DODAG)表示。图中的节点至少表示所述父节点、公共祖先节点或者节点，所述公共祖先节点是所述DODAG中的根节点根，有向边表示节点之间的链路，用于在节点之间路由报文。所述装置1100包括确定模块1110和生成模块1112。所述确定模块1110用于基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个有向无环图广告对象(destination oriented directed acyclic graph advertisement obiect，简称DAO)消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换。所述生成模块1112用于生成至少一个无路径有向无环图广告对象(No-Path destination oriented directed acyclicgraph advertisement object，简称NPDAO)消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
在第二实施例的第一种具体的实现方式中，所述装置1100还包括接口1104，用于从所述至少一个节点接收DAO消息。一接收到所述DAO消息，所述确定模块1110还用于确定与预存的路径序列相关联的路由项的下一跳和与接收到的DAO消息中的路径序列相关联的路由项的下一跳不匹配。所述生成模块1112还用于生成至少一个无路径有向无环图广告对象(No-Path destination oriented directed acyclic graph advertisement object，简称NPDAO)消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
在第二实施例的第二种具体的实现方式中，所述路由使用低功耗有损网络路由协议(Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks，简称RPL)。
在第二实施例的第二种具体的实现方式中，所述NPDAO消息沿着接收到的DAO消息中的路径序列向下游移动。
在第二实施例的第二种具体的实现方式中，从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息包括位于至少一个目标容器或者至少一个传输信息容器或者其任意组合中的表示使路由路径失效的至少一个比特，所述至少一个比特授权由所述至少一个公共祖先节点生成所述至少一个无路径消息。
在第二实施例的第二种具体的实现方式中，所述生成的至少一个无路径消息包括表示反向标志的至少一个比特，用于向下游/反向移动所述无路径消息，并且位于所述无路径消息的基础消息等级中。
在第二实施例的第三种具体的实现方式中，所述装置1100还包括利用模块，用于利用所述至少一个DAO消息中的路径序列生成所述NPDAO消息。
参考图12，图12示出了本发明主题的实施例提供的一种用于在切换父节点时使路由路径失效的方法。所述方法可在计算机可执行指令的广义语境中描述。计算机可执行指令通常可以包括例程、程序、对象、组件、数据结构、流程、模块和功能等，可执行特定功能或者实现特定抽象数据类型。所述方法还可以在分布式计算环境中实施，其中功能由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，计算机可执行指令可以位于本地和远程计算机存储介质中，包括存储器存储设备。
所述方法描述的顺序不应被理解为一种限制，任意数量的所描述的方法框可以以任意顺序组合来实现该方法或替代方法。此外，单独的框可从方法中删除而不脱离本文所描述的主题的保护范围。此外，所述方法可在任意合适的硬件、软件、固件或其组合中实现。但是为了便于说明，在下述实施例中，所述方法可以认为是在上述装置1100中实现。
参考图12，在步骤1202，公共祖先节点/装置1100从网络中的切换节点接收DOA消息。
在步骤1204，公共祖先节点/装置1100接收目标节点的DAO，并在下一跳中发现不匹配。检测到路由项中的下一跳与接收到的DAO来自的下一跳不匹配。
在步骤1206，利用变化的信令，公共祖先节点在从替代路径接收到更新的DAO时代表目标节点生成NPDAO。所述公共祖先节点负责代表切换节点生成无路径DAO。
在一个实施例中，所述用于在切换父节点时使路由路径失效的方法包括：网络的至少一个公共祖先节点基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个更新消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换；所述至少一个公共祖先节点生成至少一个无路径消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
在一个实施例中，公开了一种用于在网络中切换父节点时使路由路径失效的方法。所述网络由有向无环图(Destination Oriented Directed Acyclic Graph，简称DODAG)表示。图中的节点至少表示所述父节点、公共祖先节点或者节点，所述公共祖先节点是所述DODAG中的根节点根，有向边表示节点之间的链路，用于在节点之间路由报文。所述方法包括：所述网络的至少一个公共祖先节点基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个有向无环图广告对象(destination oriented directedacyclic graph advertisement object，简称DAO)消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换；所述至少一个公共祖先节点生成至少一个无路径有向无环图广告对象(No-Path destination oriented directed acyclic graph advertisement object，简称NPDAO)消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
应用场景
智能电表场景：成千上万的智能电表相互连接形成网状网络。上游节点通常会承担更高负载，因为所有下游节点的路由都会经过这些上游节点。如果路由失效不能最优工作，上游节点会受到损害，因为在竞争情况下，即如果它们接收到路由添加请求并且路由表已满，删除过期项很困难，因为路由失效没有发挥最佳功能。本发明在网络中的实现大大改善了路由失效操作，从而提高了路由表的使用效率。
通用IoT解决方案：使用基于多跳网状的网络形成的任意无线/有线IoT或移动自组网(Mobile Ad-hoc network，简称MANET)解决方案都会受益于本发明。包括但不限于家庭自动化、基于蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy，简称BLE)的智能城市解决方案、LoWPAN/802.15.4或即兴WiFi。
除了以上讨论的内容之外，本发明还包括一些额外的技术效益，其中几个如下所述：
i.路由表反映网络拓扑的最新状态。
ii.内存利用率提高：改善路由失效，从而提高限制节点的资源利用率。在之前的情况下，节点路由表可能会因为过期的路由项膨胀。通过实现本发明，因为高效的路由失效，会最小化过期的路由项。
iii.控制流量减少：NPDAO信令路径明显减少。在之前的情况下，NPDAO遍历从目标节点直到边界路由器的完整路径。通过实现本发明，NPDAO路径限制在公共祖先节点到切换节点的先前优选父节点之间。
iv.依赖节点路由失效：当前的RPL规范不符合依赖节点一起路由失效。通过实现本发明，路由失效也会对依赖节点奏效。
v.P2P流量：通过减少因为无效路由项造成的停机来提高P2P流量的效率。
vi.路由停机减少：本发明使得常规DAO和NPDAO可以进行同步操作，从而降低路由停机的可能性。
vii.本发明为限制网络中的路由失效提供新的信令机制。
viii.本发明使得能够通过公共祖先节点而不是目标节点本身生成NPDAO。根据此声明，代表目标节点的NPDAO是由公共祖先节点生成。
ix.与根据当前标准的上游信令相比，本发明能够实现NPDAO的下游传输。
x.本发明使得公共祖先节点能够在接收到常规DAO时利用下一跳的不匹配检测路由异常，以代表目标节点生成NPDAO。
xi.本发明能够使公共祖先节点复用常规DAO的状态信息，以生成NPDAO。该状态信息的主要参数之一是PathSequence号。
xii.本发明能够使节点通过DAO消息发送父节点信息，其中父节点信息与其它信息一起存储在路由表中。
xiii.根据本发明，相同的公共祖先节点负责为切换节点和所有依赖节点生成下行/反向NPDAO，此类NPDAO消息的集合变得计算高效，并且在程序存储方面复杂性较小。
xiv.本发明使得DAO和NPDAO可以进行同步操作，即响应常规DAO的NPDAO在公共祖先节点处生成，从而使得路由停机减少。
本领域技术人员可以理解的是，尽管本发明在低功耗有损网络中提到，但是也可以用于移动自组网(Mobile Ad-hoc network，简称MANET)的上下文中或任何其它基于即兴/网状拓扑的构造场景中。
本领域技术人员可以理解的是，任何路由协议都基于相似的语义。因此，本发明可以与路由协议结合使用，以改善路由失效。
本领域技术人员可以理解的是，尽管本发明利用RPL作为示例讨论网络组成，但是基本上任何支持路由度量标准/约束条件的主动路由协议都可以使用。主动路由协议的其它示例包括BABEL和RIP等。
本领域技术人员可以理解的是，DAO消息可以聚合，即多个DAO消息可以聚合为单个消息，然后传输该消息，以减少网络流量开销。这个理念也应较清楚地应用于聚合的消息。
本领域技术人员可以理解，可使用任何已知的或新的算法来实施本发明。然而，需要注意的是，不管使用何种已知的或新的算法，本发明提供了一种可在备份操作中使用的方法，以实现上述提到的益处和技术进步。
本领域普通技术人员能够认识到，结合本说明书所公开的实施例中所描述的示例，可以通过电子硬件或计算机软件与电子硬件的组合实现单元和算法步骤。功能是由硬件还是由软件执行取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可使用不同方法实现每个特定应用的所描述功能，但是不应认为该实现超出本发明的范围。
本领域技术人员可清楚地理解，出于方便和简单描述的目的，对于前述系统、装置和单元的详细工作过程，可参考前述方法实施例中的对应过程，此处不再赘述。
在本申请提供的若干实施例中，应理解，所公开的系统、装置和方法可通过其它方式实现。例如，所描述的装置实施例仅仅是示例性的。例如，单元划分仅仅是逻辑功能划分且在实际实现中可以是其它划分。例如，可将多个单元或部件合并或集成到另一系统中，或可忽略或不执行部分特征。另外，可通过一些接口实现所显示或论述的互相耦合或直接耦合或通信连接。装置或单元之间的直接耦合或通信连接可通过电子、机械或其它形式实现。
当这些功能以软件功能单元的形式实现以及作为单独产品销售或使用时它们可存储在计算机可读存储介质中。基于此理解，本发明的技术方案基本上或对现有技术作出贡献的部分或技术方案的部分可通过软件产品的形式实现。计算机软件产品存储在存储介质中并包括若干指令，用于指示计算机设备(其可为为个人计算机、服务器或网络设备)执行本发明实施例中所描述的方法的所有或部分步骤。上述存储介质包括：可以存储程序代码的任何媒体，例如USB盘、可移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁盘或光盘。
除非另有明确规定，否则相互通信的设备不必连续地相互通信。另外，相互通信的设备可以直接通信或通过一个或多个媒介物间接地通信。
虽然本文描述了单个设备或制品，但显然可以使用不止一个设备/制品(不论它们是否协作)来代替单个设备/制品。类似地，虽然本文描述了不止一个设备或制品(不论它们是否协作)，但显然可以使用单个设备/制品来代替不止一个设备或制品，或者可以使用不同数量的设备/制品，而不是所示数量的设备或程序。设备的功能和/或特征可替代性地由没有明确地描述为具有这种功能/特征的一个或多个其它设备来实施。因此，本发明其他实施例不需要包括设备本身。
最后，出于可读性和指导性的目的已经主要选择了说明书中使用的语言，并且该语言未被选择成限定或限制本发明的主题。因此，本发明的范围并非意在由这一详细描述限制，而是由在基于本文的应用上所附的任何权利要求限制。因此，公开本发明实施例旨在举例说明，而非限制在所附权利要求中阐述的本发明范围。
关于本文中任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从复数形式转换为单数形式，和/或从单数形式转换为复数形式，以适合具体环境和/或应用。为清楚起见，在此明确阐述单数/复数形式。
虽然已经以结构特征和/或方法特有的语言描述了利用修改的无路径DAO信令优化路由失效的装置和方法的实现方式，但是应当理解，所附权利要求不一定限于所描述的特定特征或方法。更确切地说，特定特征和方法是作为利用修改的无路径DAO信令优化路由失效的装置和方法的实现方式的示例公开。

Claims (32)

1.一种用于在切换父节点时使路由路径失效的方法，其特征在于，所述方法包括：
网络的至少一个公共祖先节点基于至少一个更新消息来确定与至少一个节点相关联的所述父节点的切换，其中，所述至少一个更新消息是所述至少一个公共祖先节点基于切换所述父节点建立的新路由路径从所述至少一个节点接收到的；
所述至少一个公共祖先节点生成至少一个无路径消息，所述无路径消息用于使与所述至少一个节点相关联的所述路由路径失效；其中，从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息包括位于至少一个低功耗有损网络路由协议RPL目标容器或者至少一个传输信息容器或者其任意组合中的表示使路由路径失效的至少一个比特，所述至少一个比特授权由所述至少一个公共祖先节点生成所述至少一个无路径消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：利用有向无环图DODAG表示所述网络，其中图中的节点至少表示所述父节点、所述公共祖先节点或者所述节点，所述公共祖先节点是在所述DODAG中的所述新路由路径和先前的所述路由路径上公共的上游节点，所述DODAG图中的有向边表示节点之间的链路，所述网络的至少一个公共祖先节点是在DODAG中具有至少两个节点作为后代的节点，所述后代的节点为所述父节点和/或所述节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述至少一个节点相关联的路由路径是在切换父节点之前建立的用于通信的路径。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述父节点切换期间在网络中建立所述新路由路径时，从至少一个节点接收至少一个更新消息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个节点和所述至少一个公共祖先节点通信耦合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个更新消息是有向无环图广告对象DAO消息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个无路径消息是无路径有向无环图广告对象NPDAO消息。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个公共祖先节点通过以下方式确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换，以生成所述至少一个无路径消息：
检测到从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息与先前接收到的至少一个更新消息不同。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个公共祖先节点确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换，以利用所接收到的所述至少一个更新消息中的路径序列生成所述至少一个无路径消息。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个公共祖先节点包括在切换路径之前预存的与所述至少一个节点相关联的路径序列，当接收到所述至少一个更新消息时，将所接收到的所述至少一个更新消息中的路径序列与预存的与所述至少一个节点相关联的路径序列相比较，从而生成所述至少一个无路径消息。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成的至少一个无路径消息包括表示反向标志的至少一个比特，用于向下游移动所述无路径消息，并且位于所述无路径消息的基础消息等级中。
12.一种用于在网络中切换父节点时使路由路径失效的方法，其特征在于，所述网络由有向无环图DODAG表示，所述DODAG图中的节点至少表示所述父节点、公共祖先节点或者节点，所述公共祖先节点是在所述DODAG中新路由路径和先前路由路径上公共的上游节点，有向边表示节点之间的链路，用于在节点之间路由报文，所述方法包括：
所述网络的至少一个公共祖先节点基于利用切换父节点时建立的所述新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个有向无环图广告对象DAO消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换；
所述至少一个公共祖先节点生成至少一个无路径有向无环图广告对象NPDAO消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的所述先前路由路径失效，其中，从所述至少一个节点接收到的所述至少一个DAO消息包括位于至少一个低功耗有损网络路由协议RPL目标容器或者至少一个传输信息容器或者其任意组合中的表示使路由路径失效的至少一个比特，所述至少一个比特授权由所述至少一个公共祖先节点生成所述至少一个无路径消息。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述路由使用低功耗有损网络路由协议RPL。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
所述网络的所述至少一个公共祖先节点从所述至少一个节点接收所述DAO消息；
确定与目标节点和/或预存路径序列相关联的路由项的下一跳和与目标节点和/或接收到的DAO消息中的路径序列相关联的路由项的下一跳不匹配，从而
所述至少一个公共祖先节点生成所述至少一个无路径有向无环图广告对象NPDAO消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
15.根据权利要求12至14任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个NPDAO消息沿着接收到的DAO消息中的路径序列向下游移动。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一个DAO消息由所述至少一个节点生成，以在切换所述父节点时建立所述新路由 路径。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：利用所述至少一个DAO消息中的路径序列生成所述至少一个NPDAO消息。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述生成的至少一个无路径消息包括表示反向标志的至少一个比特，用于向下游移动所述无路径消息，并且位于所述无路径消息的基础消息等级中。
19.一种用于在切换父节点时使路由路径失效的装置，其特征在于，所述装置包括：
处理器；
耦合到所述处理器的存储器，以使所述处理器执行所述存储器中包括的多个模块，所述多个模块包括：
确定模块，用于基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个更新消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换；
生成模块，用于生成至少一个无路径消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效，其中，从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息包括位于至少一个低功耗有损网络路由协议RPL目标容器或者至少一个传输信息容器或者其任意组合中的表示使路由路径失效的至少一个比特，所述至少一个比特授权由所述装置生成所述至少一个无路径消息。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括：树形成模块，用于利用有向无环图DODAG表示网络，其中所述DODAG图中的节点至少表示所述父节点、公共祖先节点或者节点，所述公共祖先节点是所述DODAG中的根节点，所述DODAG图中的有向边表示节点之间的链路，所述网络的至少一个公共祖先节点是在DODAG中具有至少两个节点作为后代的节点，所述后代的节点为所述父节点和/或所述节点。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述至少一个更新消息是有向无环图广告对象DAO消息，所述至少一个无路径消息是无路径有向无环图广告对象NPDAO消息。
22.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括：检测模块，用于检测从所述至少一个节点接收到的所述至少一个更新消息与先前接收到的所述至少一个更新消息不同。
23.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述确定模块还用于确定与所述至少一个节点相关联的父节点的切换，以利用所接收到的至少一个更新消息中的路径序列生成所述至少一个无路径消息。
24.根据权利要求19到23任一项所述的装置，其特征在于，还包括：存储模块，用于在切换路径之前存储与所述至少一个节点相关联的路径序列，当接收到所述至少一个更新消息时，将所接收到的至少一个更新消息中的路径序列与预存的与所述至少一个节点相关联的路径序列相比较，从而生成所述至少一个无路径消息。
25.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述生成的至少一个无路径消息包括表示反向标志的至少一个比特，用于向下游移动所述无路径消息，并且位于所述无路径消息的基础消息等级中。
26.一种用于在网络中切换父节点时使路由路径失效的装置，其特征在于，所述网络由有向无环图DODAG表示，图中的节点至少表示所述父节点、公共祖先节点或者节点，所述公共祖先节点是所述DODAG中的根节点，有向边表示节点之间的链路，用于在节点之间路由报文，所述装置包括：
处理器；
耦合到所述处理器的存储器，以使所述处理器执行所述存储器中包括的多个模块，所述多个模块包括：
确定模块，用于基于利用切换父节点时建立的新路由路径从至少一个节点接收到的至少一个有向无环图广告对象DAO消息来确定与所述至少一个节点相关联的所述父节点的切换；
生成模块，用于生成至少一个无路径有向无环图广告对象NPDAO，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效，其中，从所述至少一个节点接收到的所述至少一个DAO消息包括位于至少一个低功耗有损网络路由协议RPL目标容器或者至少一个传输信息容器或者其任意组合中的表示使路由路径失效的至少一个比特，所述至少一个比特授权由所述装置生成所述至少一个无路径消息。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述路由使用低功耗有损网络路由协议RPL。
28.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，还包括：
接口，用于从所述至少一个节点接收DAO消息；
所述确定模块还用于确定与预存的路径序列相关联的路由项的下一跳和与接收到的DAO消息中的路径序列相关联的路由项的下一跳不匹配；
所述生成模块还用于生成至少一个无路径有向无环图广告对象NPDAO消息，以在切换所述父节点时使与所述至少一个节点相关联的路由路径失效。
29.根据权利要求26到28任一项所述的装置，其特征在于，所述NPDAO消息沿着接收到的DAO消息中的路径序列向下游移动。
30.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，还包括：利用模块，用于利用所述至少一个DAO消息中的路径序列生成所述NPDAO消息。
31.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述生成的至少一个无路径消息包括表示反向标志的至少一个比特，用于向下游移动所述无路径消息，并且位于所述无路径消息的基础消息等级中。
32.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-11任意一项所述的方法，或者如权利要求12-18任意一项所述的方法。
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