CN110418375A - 自动确定网络设备的网状网角色 - Google Patents

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Abstract

一种示例网络设备，包括：处理器，用于：确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的；响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达；以及基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。

Description

自动确定网络设备的网状网角色
背景技术
在无线网络中，有一种通过在AP之间创建网状链路来为接入点(AP)提供回程服务(backhaul service)的方法。如本文所使用的，网状链路(mesh link)通常可以指网格点与其父节点之间的数据链接。网状链路可以是无线回程链路。在AP之间创建网状链路之前，每个AP可以确定它是否有权访问有线网络。也就是说，每个AP可以确定它在网状网络(meshnetwork)中的角色(简称网状网角色，mesh network role)。在网状网络中，AP的网状网角色可以是入口设备(简称入口，portal)或中转设备(简称点，point)。
附图说明
图1是示出根据本公开的包括能够自动确定网络设备的网状网角色的网络设备的示例网状网络的框图；
图2是示出根据本公开的网络设备的示例状态机的框图；
图3是示出根据本公开的包括能够自动确定网络设备的网状网角色的网络设备的另一示例网状网络的框图；
图4是示出根据本公开的包括能够自动确定网络设备的网状网角色的网络设备的另一示例网状网络的框图；
图5是示出根据本公开的用于自动确定网络设备的网状网角色的示例方法的流程图；
图6是示出根据本公开的用于实现图1所示的设备的示例组件的框图。
具体实施方式
在网状网络中，如果AP可以使用以太网端口通过有线接入交换机接入企业网络，则该AP的网状网角色应该被指定为入口(即入口设备)；如果AP没有有线接入，只能通过到其它的AP的直接或间接的无线网状链接来接入有线网络，则该AP的网状网角色应该被指定为点(即中转设备)。这样，所有的AP都可以形成一个面向具有有线接入的AP的网状网络。
在为网状网络中的AP确定网状网角色时，最简单的方法是在部署期间为每个AP手动分配网状网角色。但这并不好，因为用户需要记住每个设备的指定的网状网角色。另外，手动分配的网状网角色无法反映网状网角色的变化。例如，当一个网状网角色被指定为入口的AP失去其上行链路接入时，无法及时地对该AP的网状网角色进行变更，这可能导致整个无线网状网络无法正常工作。如本文所使用的，上行链路是帮助AP访问企业网络的回程链路。上行链路可以是有线和无线的(例如4G链路)
另外一种方法是通过上行链路设备的物理状态来确定AP的网状网角色。例如，如果AP的以太网端口的状态是物理开启的(即该以太网端口通过有线与其它设备连接)，则该AP的网状网角色被指定为入口(即入口设备)；否则，该AP的网状网角色被指定为点(即中转设备)。
但是，由于这种方法取决于上行链路设备的物理状态，因此不能正确检测AP的网状网角色。例如，当AP通过有线连接到一个交换机，且该交换机并不与网关连接时，该AP的上行链路的状态是物理状开启的。因此，在该方法中，该AP的网状网角色可以被指定为入口。但是，由于该AP所连接的交换机并不与网关连接，因此该AP与网关不能通过有线连接，所以该AP的网状网角色应该是点，而不是入口。
另外一种方法是通过检查指定的主机的IP地址的可达性来确定AP的网状网角色。如果对于一个AP来说，指定的主机的IP地址是可达的，则表示该AP可以直接通过有线与该IP地址所对应的指定的主机连接，即指定的主机是可达的。因此，该AP的网状网角色是入口。如果该IP地址是不可达的(即指定的主机是不可达的)，则该AP的网状网角色是点。
然而，这种方法不能检测到AP的网状网角色的动态变化。例如，当AP所连接的交换机不与网关连接，指定的主机对于该AP是不可达的时，该AP的网状网角色被指定为点。在此之后，即使用户将该AP所连接的交换机连接到网关，使得指定的主机对于该AP是可达的，该AP可能仍将作为点而工作，直到该AP下次重新启动。
因此，在本文的示例中，可以周期性地根据该网络设备的高优先级上行链路是否物理开启以及指定的主机通过所述高优先级上行链路是否可达来确定该网络设备的网状网角色。其中，高优先级上行链路是比网状链路具有更高优先级的回程链路。例如，该高优先级上行链路可以是以太网端口。其中，所述指定的主机可以是AP控制器或其他控制器或其他服务器。
由于可以结合主机可达性和网关可达性来检测网络设备的网状网角色，因此，网状网络中的每个网络设备可以自动地、定期地检测其网状网角色是入口还是点，而且还可以检测其网状网角色的动态变化。
在一个示例中，一种设备，包括处理器，用于确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的，用于响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达，以及用于基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。
在另一个示例中，一种方法，包括由网络设备的处理器确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的，由所述处理器响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达；以及由所述处理器基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。
在另一个示例中，一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由网关节点的处理器执行时，使所述处理器用于确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的，用于响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达，以及用于基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。
本文所使用的“网络设备”一般包括适于传输和/或接收信令、处理这种信令内的信息、以及为工作站(station)(例如，诸如计算机、手机、个人数字助理、平板设备等任何数据处理设备)提供无线局域网络服务的设备。“网络设备”可包括接入点、数据转移设备、网络交换机、路由器、控制器等。如本文所使用的，“接入点”(Access Point，AP)一般指用于任何已知的或可能后续变为已知的无线接入技术的接收点。具体而言，术语“AP”不应局限于基于IEEE 802.11的AP。AP一般作为适于允许无线设备经由各种通信标准连接至有线网络的电子设备。
应该理解的是，以下在此描述的示例可以包括各种组件和特征。在不脱离用于自动确定网络设备的网状网角色的设备、方法和非暂时性计算机可读存储介质的范围的情况下，可以移除和/或修改一些组件和特征。
还应理解的是，在以下的描述中，阐述了许多具体细节以提供对示例的透彻理解。然而，可以理解的是，这些示例可以在不限制这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，可能不会详细描述众所周知的方法和结构，以避免不必要地模糊实例的描述。而且，这些示例可以彼此组合使用。
在说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合该示例描述的具体特征、结构或特性被包括在至少一个示例中，但不必一定包含在其它示例中。在说明书中的各种位置的短语“在一个示例中”或类似短语的各种情况不一定都指的是相同的示例。如本文所使用的，部件是在硬件上执行的硬件和软件的结合以提供给定的功能。
图1是示出根据本公开的包括能够自动确定网络设备的网状网角色的网络设备的示例网状网络的框图。参见图1，网状网络可以包括多个网络设备(例如，10-1至10-N)和至少一个交换机(例如，20-1和20-2)。网络设备可以使用以太网端口通过有线接入一个交换机，或者可以通过网状网络中的无线链路(即网状链路)与其他的网络设备连接。网络设备可以为AP或者能够向移动设备发送无线信号和从客户端设备接收无线信号的任意其他网络设备。
例如，如图1所示，网络设备为AP。AP 10-1使用以太网端口通过有线接入交换机20-1，AP 10-2通过网状网络中的无线链路与其他的AP连接，AP 10-3使用以太网端口通过有线接入交换机20-2。另外，交换机可以通过有线接入一个网关，也可以通过有线与一个非网关的设备连接。例如，交换机20-1通过有线与网关30-1连接，该网关30-1与主机40连接。而交换机20-2则通过有线与非网关的设备50连接。
每个网络设备可以包括处理器11。该处理器11可以周期性地根据该网络设备的高优先级上行链路是否物理开启以及指定的主机通过所述高优先级上行链路是否可达来确定该网络设备的网状网角色。
例如，如果网络设备的高优先级上行链路是物理开启的，且指定的主机通过所述高优先级上行链路是可达的，则该网络设备的网状网角色可以被指定为入口；否则，该网络设备的网状网角色可以被指定为点。
例如，如图1所示，在该网状网络中，由于AP 10-1使用高优先级上行链路(例如，以太网端口)通过有线接入交换机20-1(即AP10-1的高优先级上行链路是物理开启的)，并可以通过交换机20-1以及网关30-1与主机40有线连接，因此对于AP 10-1，主机40通过网状链路和/或所述高优先级上行链路都是可达的，而且网关30-1通过所述高优先级上行链路也是可达的。所以，该AP 10-1的网状网角色应该是入口。
再例如，如图1所示，由于AP 10-2不直接与交换机有线连接(即AP 10-2的高优先级上行链路是物理关闭的)，而是通过无线网状链路连接到其它的AP(例如，AP 10-1)，并通过该其它的AP间接地接入有线网络，因此该AP 10-2无法通过有线直接连接到网关(例如，网关30-1)和指定的主机(例如，主机40)。也就是说，对于AP 10-2来说，指定的主机通过所述高优先级上行链路是不可达的。因此，该AP 10-2的网状网角色应该是点。
再例如，如图1所示，虽然AP 10-3与交换机20-2通过有线连接(即AP10-3的高优先级上行链路是物理开启的)，但交换机20-2并不与网关通过有线连接。因此，AP 10-3无法通过有线的方式直接连接到网关(例如，网关30-1)和指定的主机(例如，主机40)，也就是说，对于AP 10-3来说，指定的主机通过所述高优先级上行链路是不可达的。因此，AP 10-3的网状网角色也应该是点。
图2是示出根据本公开的网络设备的示例状态机的框图。参见图2，在一个示例中，所述网络设备可以有三种状态：初始状态(STATE_INIT)20、入口状态(STATE_PORTAL)21和点状态(STATE_POINT)22。
当网络设备第一次启动或重启时，该网络设备将处于初始状态20。
在一个示例中，当网络设备为初始状态20时，如果该网络设备的高优先级上行链路是物理开启的，且指定的主机通过所述高优先级上行链路是可达的，则该网络设备可以从初始状态20转换到入口状态21(如图2所示的201)，该网络设备的网状网角色为入口；否则，该网络设备可以从初始状态20转换到点状态22(如图2所示的202)，该网络设备的网状网角色为点。
例如，当所述网络设备为初始状态时，网络设备可以先检查其高优先级上行链路是否是物理开启的。如果高优先级上行链路是物理关闭的，则该网络设备可以从初始状态转换到点状态，并作为中转设备来工作。如果高优先级上行链路是物理开启的，则该网络设备可以在高优先级上行链路上启动动态主机配置协议(DHCP)，以获得自己的IP地址和网关IP地址。在获得自己的IP地址和网关IP地址之后，该网络设备可以通过该高优先级上行链路开始向指定的主机发送可达性检测帧。如果该网络设备从该指定的主机获得与可达性检测帧对应的答复消息，则该网络设备可以被确定为入口，并可以从初始状态转换到入口状态。否则，该网络设备可以被确定为点，并可以从初始状态转换到点状态。
例如，如图1所示，AP 10-2的高优先级上行链路是物理关闭的(即不与交换机直接有线连接)，因此AP 10-2的网状网角色可以被确定为点，并可以从初始状态转换到点状态。
AP 10-1的高优先级上行链路是物理开启的(即通过有线与交换机20-1连接)。因此，在通过以太网端口获得指定的主机40的IP地址之后，AP 10-1通过向指定的主机40发送可达性检测帧可以发现该指定的主机40对于AP 10-1是可达的。所以，AP 10-1的网状网角色可以被确定为入口，并可以从初始状态转换到入口状态。
AP 10-3的高优先级上行链路是物理开启的(即通过有线与交换机20-2连接)，但交换机20-2并不与网关连接。因此，AP 10-3通过以太网端口上的DHCP无法获得指定的主机40的IP地址。所以，AP 10-2的网状网角色可以被确定为点，并可以从初始状态转换到点状态。
在另一个示例中，当网络设备为入口状态21时，该网络设备的网状网角色已经被确定为入口。此时，该网络设备可以继续通过检测指定的主机是否依然是可达的来确定是否应当从入口状态转移到其他状态。因此，该网络设备可以周期性地通过高优先级上行链路向指定的主机发送可达性检测帧。在向指定的主机发送多个可达性检测帧之后，如果有与连续多个(例如，连续2个或3个)可达性检测帧相对应的来自该指定的主机的可达性回复未被收到，则该网络设备可以从入口状态21转换到初始状态20(如图2所示的203)，以重新确定所述网络设备的网状网角色。
在另一个示例中，当网络设备为点状态22时，该网络设备的网状网角色已经被确定为点。此时，该网络设备可以继续通过检测指定的主机是否可以通过高优先级的上行链路变为可达的来确定是否应当从点状态转移到其他状态。因此，该网络设备可以周期性地通过网状链路向指定的主机发送可达性检测帧，并且周期性地向高优先级上行链路发送地址解析协议(ARP)请求和DHCP发现帧(DHCP discovery frame)，以确定网关通过所述高优先级上行链路是否可达。如果指定的主机通过网状链路是可达的，且所述网关通过所述高优先级上行链路是可达的，则所述网络设备可以从点状态22转换到入口状态21(如图2所示的204)，所述网络设备的网状网角色可以被确定为入口。
例如，如图1所示，当AP 10-3的网状网角色被确定为点时，AP 10-3的状态为点状态。在创建网状链接后，AP 10-3可以使用DHCP获取IP地址，并且同时获得已知的网关(例如，网关30-1)的IP地址。
由于AP 10-3的高优先级上行链路(例如，以太网端口)是物理开启的(即通过有线与交换机20-2连接)，因此AP 10-3可以周期性地通过网状链路向已知的指定的主机(例如，主机40)发送可达性检测帧，并且周期性地向该高优先级上行链路发送ARP请求(ARPrequest)和DHCP发现帧。然后，AP 10-3可以通过收集以下的帧来检测其网状网角色更改的可能性：网状链路上的指定主机的可达性回复(reachability reply)、当前网关在高优先级上行链路上的ARP应答(ARP reply)、高优先级上行链路上的任何主机的DHCP确认帧(DHCP OFFER frame)。
例如，如图3所示，与图1相比，图3中的网状网络包括3个网络设备(10-1、10-2和10-3)和2个交换机(20-1和20-2)。当网络管理员将交换机20-2连接到网关30-1时，通过收集以太网端口的ARP应答，AP 10-3可以发现网关30-1通过以太网端口是可达的。由于指定的主机40可以通过网状链路和网关30-1到达，AP 10-3可以通过网状链路向指定的主机40发送可达性检测帧。如果AP 10-3收到来自该指定的主机40的可达性回复，则对于AP 10-3来说，指定的主机40通过网状链路是可达的，而且所述网关30-1通过以太网端口是可达的。所以，该AP 10-3的网状网角色可以被确定为入口，且该AP 10-3可以从点状态转换到入口状态。
再例如，如图4所示，与图1相比，图4中的网状网络包括3个网络设备(10-1、10-2和10-3)和2个交换机(20-1和20-2)。当网络管理员将交换机20-2连接到一个新的网关30-2，且该网关30-2与指定的主机40连接时，通过收集DHCP OFFER帧，AP 10-3可以发现一个新的网关30-2通过以太网端口是可达的。此时，AP 10-3可以通过以太网端口发送DHCP请求来获取额外的IP地址(即由网关30-2管理的IP地址)，并通过网状链路向指定的主机40发送可达性检测帧。如果AP 10-3收到来自该指定的主机40的可达性回复，则现在对于AP 10-3来说，指定的主机40通过网状链路是可达的，且所述网关30-2通过以太网端口是可达的。所以，该AP10-3的网状网角色可以被确定为入口，同时该AP 10-3可以从点状态转换到入口状态。
另外，在另一个示例中，当AP 10-3发现一个新的网关30-2通过以太网端口是可达的时，AP 10-3也可以从点状态22转换到初始状态20(如图2所示的205)，以重新确定AP 10-3的网状网角色。
图5是示出根据本公开的用于自动确定网络设备的网状网角色的示例方法的流程图。
参考图5：方法500包括：在501处，由网络设备的处理器确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的。
方法500还包括：在502处，由所述处理器响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达。
方法500还包括：在503处，由所述处理器基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。
在一个示例中，可以响应于所述网络设备的上行链路是正常运转的，并且所述主机通过所述上行链路可达，由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为入口；以及可以响应于所述网络设备的上行链路是不正常运转的，或者所述主机通过所述上行链路不可达，由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为点。
在一个示例中，所述网络设备包括状态机，并且其中所述包括初始状态、入口状态和点状态。
在一个示例中，可以响应于(1)所述状态机处于初始状态、(2)所述网络设备的上行链路是正常运转的、以及(3)所述主机通过所述上行链路可达，所述状态机从初始状态转换到入口状态，由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为入口；响应于(1)状态机未处于初始状态、(2)所述网络设备的上行链路是不正常运转的或者(3)所述主机通过所述上行链路不可达，则所述状态机从初始状态转换到点状态，并且由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为点。
在一个示例中，可以响应于所述状态机处于入口状态，由所述处理器通过上行链路周期性地向所述主机发送多个帧以检查所述主机的可达性；并且响应于没有接收到来自所述主机的对应于所述多个帧的应答，将所述状态机从入口状态转换到初始状态，并由所述处理器确定所述网络设备的新的网状网角色。
在一个示例中，可以响应于所述状态机处于点状态，由所述处理器通过网状链路周期性地向所述主机发送多个帧以检查所述主机的可达性，并通过所述上行链路发送多个帧以检查所述网关的可达性；并且响应于所述主机通过所述网状链路可达且所述网关通过所述上行链路可达，将所述状态机从点状态转换到入口状态，并且由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为点。
图6是示出根据本公开的用于实现图1所示的设备的示例组件的框图。设备600包括处理器601和/或非暂时性计算机可读存储介质602。
非暂时性计算机可读存储介质602存储对于处理器601可执行的指令。
所述指令包括确定正常运转指令，当该确定正常运转指令由处理器601执行时，使得处理器601确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的。
所述指令包括确定可达指令，当该确定可达指令由处理器601执行时，使得处理器601响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达。
所述指令包括确定角色指令，当该确定角色指令由处理器601执行时，使得处理器601基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。
尽管已经结合某些示例性实施例描述了本公开的内容，但是应当理解的是，本公开的内容不限于所公开的实施例，而是相反，其目的是涵盖所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同设置，以及其等同物。

Claims (15)

1.一种网络设备，包括：
处理器，用于：
确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的；
响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达；以及基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。
2.根据权利要求1所述的网络设备，其中所述处理器进一步用于：
响应于所述网络设备的上行链路是正常运转的，并且所述主机通过所述上行链路可达，将所述网络设备的网状网角色指定为入口；以及
响应于所述网络设备的上行链路是不正常运转的，或者所述主机通过所述上行链路不可达，将所述网络设备的网状网角色指定为点。
3.根据权利要求2所述的网络设备，其中所述网络设备包括状态机，并且其中所述包括初始状态、入口状态和点状态。
4.根据权利要求3所述的网络设备，其中，响应于(1)所述状态机处于初始状态、(2)所述网络设备的上行链路是正常运转的、以及(3)所述主机通过所述上行链路可达，所述状态机从初始状态转换到入口状态，并且所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为入口；
其中响应于(1)状态机未处于初始状态、(2)所述网络设备的上行链路是不正常运转的或者(3)所述主机通过所述上行链路不可达，则所述状态机从初始状态转换到点状态，并且所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为点。
5.根据权利要求3所述的网络设备，其中，响应于所述状态机处于入口状态，所述处理器通过上行链路周期性地向所述主机发送多个帧以检查所述主机的可达性；并且响应于没有接收到来自所述主机的对应于所述多个帧的应答，将所述状态机从入口状态转换到初始状态，并确定所述网络设备的新的网状网角色。
6.根据权利要求3所述的网络设备，其中，响应于所述状态机处于点状态，所述处理器通过网状链路周期性地向所述主机发送多个帧以检查所述主机的可达性，并通过所述上行链路发送多个帧以检查所述网关的可达性；并且响应于所述主机通过所述网状链路可达且所述网关通过所述上行链路可达，将所述状态机从点状态转换到入口状态，并且所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为点。
7.一种方法，包括：
由网络设备的处理器确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的；
由所述处理器响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达；以及
由所述处理器基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
响应于所述网络设备的上行链路是正常运转的，并且所述主机通过所述上行链路可达，由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为入口；以及
响应于所述网络设备的上行链路是不正常运转的，或者所述主机通过所述上行链路不可达，由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为点。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述网络设备包括状态机，并且其中所述包括初始状态、入口状态和点状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，响应于(1)所述状态机处于初始状态、(2)所述网络设备的上行链路是正常运转的、以及(3)所述主机通过所述上行链路可达，所述状态机从初始状态转换到入口状态，由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为入口；
其中响应于(1)状态机未处于初始状态、(2)所述网络设备的上行链路是不正常运转的或者(3)所述主机通过所述上行链路不可达，则所述状态机从初始状态转换到点状态，并且由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为点。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，响应于所述状态机处于入口状态，由所述处理器通过上行链路周期性地向所述主机发送多个帧以检查所述主机的可达性；并且响应于没有接收到来自所述主机的对应于所述多个帧的应答，将所述状态机从入口状态转换到初始状态，并由所述处理器确定所述网络设备的新的网状网角色。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，响应于所述状态机处于点状态，由所述处理器通过网状链路周期性地向所述主机发送多个帧以检查所述主机的可达性，并通过所述上行链路发送多个帧以检查所述网关的可达性；并且响应于所述主机通过所述网状链路可达且所述网关通过所述上行链路可达，将所述状态机从点状态转换到入口状态，并且由所述处理器将所述网络设备的网状网角色指定为点。
13.一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由网络装置的处理器执行时，使所述处理器用于：
确定网状网络中的所述网络设备的上行链路是否为正常运转的；
响应于所述上行链路是正常运转的来确定主机通过所述上行链路是否可达；以及
基于确定所述主机通过所述上行链路是否可达，周期性地确定所述网络设备的网状网角色。
14.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，响应于所述网络设备的上行链路是正常运转的，并且所述主机通过所述上行链路可达，将所述网络设备的网状网角色指定为入口；以及
响应于所述网络设备的上行链路是不正常运转的，或者所述主机通过所述上行链路不可达，将所述网络设备的网状网角色指定为点。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述网络设备包括状态机，并且其中所述包括初始状态、入口状态和点状态。
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