CN116436996A - 在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，通过在边缘节点与无线节点之间增加一个最高层为应用层的设备，以基于边缘节点之间协议栈最高层对等实体，将无线网络侧若干中间设备的对等实体进行隐藏，使得在各节点之间能通过协议栈的最高层对等实体实现直接通信；其中，所述设备被配置为能且不局限于基于无线网络实现。本发明提供一种在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，针对有线网络边缘节点之间经无线网络进行跨有线和无线组网通信场景，本发明的设计内容可简化并便于使用者对于网络架构和网络场景的设计、使用和开发。

Description

在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法

技术领域

本发明涉及通信领域。更具体地说，本发明涉及在有线网络边缘节点之间经无线网络进行跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法。

背景技术

在有线网络边缘节点之间经无线网络进行跨有线和无线组网通信场景中，从边缘节点角度看，其可能连接的无线节点协议栈架构有如图4-6所示的3种情况：即1层、2层、3层；而边缘节点之间的协议栈对等实体如图7-9所示的3种方式：即MAC对MAC、IP对IP、APP对APP，而在这种情况下会存在如下两种架构情况：

第一、考虑到图4-6无线节点的3种协议栈架构，对于图9情况，由于无线节点直接连接最高层为APP层的设备(如PC)是可以正常通信的，即多个PC之间可借助其所直连无线节点实现PC间通信，也即APP对APP中间夹杂拥有3种可能架构的无线节点时仍可以正常通信，且APP层对APP层可以确保是直接通信。此种情况下的协议栈架构对应如图10-12。

第二、然而，对于边缘节点来说，如果MAC对MAC、IP对IP中间存在无线节点的话，有些无线节点的协议栈架构就造成两个边缘之间的最高层对等实体(MAC层或IP层)不能直接通信。此种情况下如图13-14所示，而目前的技术暂时不能实现在图13-14的架构下使得边缘节点之间能够直接通信，这就给使用者在进行网络架构和网络场景的设计、使用和开发时造成困难。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，通过在边缘节点与无线节点之间增加一个最高层为应用层的设备，以基于边缘节点之间协议栈最高层对等实体，将无线网络侧若干中间设备的对等实体进行隐藏，使得在各节点之间能通过协议栈的最高层对等实体实现直接通信；

其中，所述设备被配置为能且不局限于基于无线网络实现。

优选的是，通过发送侧的边缘节点A、设备A、无线节点A，以及接收侧的边缘节点B、设备B、无线节点B构成跨有线和无线的通信网络，以使发送侧的多个终端Ⅰ能与接收端的多个终端Ⅱ进行双向单播、广播、组播通信。

优选的是，在所述通信网络中，从发送侧向接收侧发送广播报文的步骤被配置为如下：

S1、终端Ⅰ发出的广播报文通过边缘节点A发送到工作在混杂模式的设备A接口侧，以将广播报文直接送到至设备A的应用层；

S2、设备A的应用层在收到的广播报文上增加用于无线通信的网络广播头部得到报文Ⅰ，将报文Ⅰ发给无线节点A；

S3、无线节点A通过广播将收到的报文Ⅰ发到无线节点B；

S4、无线节点B收到报文Ⅰ后发给设备B，设备B的应用层从报文Ⅰ中提取出广播报文后，通过原始套接字将广播报文通过设备B接口发送到边缘节点B；

S5、边缘节点B通过自身查表后将广播报文发给终端Ⅱ。

优选的是，在所述通信网络中，从接收侧向发送侧发送单播报文的步骤被配置为如下：

S1、终端Ⅱ发出的单播报文通过边缘节点B发送到工作在混杂模式的设备B接口侧，以将单播报文直接送到至设备B的应用层；

S2、设备B的应用层在收到的单播报文上增加用于无线通信的网络单播头部得到报文Ⅱ，将报文Ⅱ发给无线节点B；

S3、无线节点B通过单播将收到的报文Ⅱ发到无线节点A；

S4、无线节点A收到报文Ⅱ后发给设备A，设备A的应用层从报文Ⅱ中提取出单播报文后，通过原始套接字将单播报文通过设备A接口发送到边缘节点A；

S5、边缘节点A通过自身查表后将单播报文发给终端Ⅰ。

优选的是，在所述通信网络中，从发送侧向接收侧发送组播报文的步骤被配置为如下：

S1、边缘节点A发送组播报文到工作在混杂模式的设备A接口侧，以将组播报文直接送到至设备A的应用层；

S2、设备A的应用层在收到的组播报文上增加用于无线通信的网络广播头部得到报文Ⅲ，将报文Ⅲ发给无线节点A；

S3、无线节点A通过广播将收到的报文Ⅲ发到无线节点B；

S4、无线节点B收到报文Ⅲ后发给设备B，设备B的应用层从报文Ⅲ中提取出组播报文，并在查询组播表后决定是否通过原始套接字将组播报文通过设备B接口发送到边缘节点B；

S5、边缘节点B根据标准组播机制决定将收到的组播报文发给其所直连的终端Ⅱ。

优选的是，所述设备A、设备B的应用层均建立了对应的单播转发表和/或组播转发表，以使设备A、设备B支持对单播、多播、广播的双向转发。

优选的是，所述单播转发表的建立步骤包括：

S1、设备A的应用层从边缘节点A上获取相应的单播转发表Ⅰ，以基于转发表Ⅰ得出目的地址为终端Ⅰ的报文应该发给边缘节点A；

S2、设备B的应用层从边缘节点B上获取相应的单播转发表Ⅱ，以基于转发表Ⅱ得出目的地址为终端Ⅱ的报文应该发给边缘节点B；

S3、设备A和设备B之间交换各自掌握的单播转发表，以使设备B知道目的地址为终端Ⅰ的报文应该发给设备A，同时让设备A知道目的地址为终端Ⅱ的报文应该发给设备B。

优选的是，所述组播转发表建立的步骤包括：

S1、设备A的应用层从边缘节点A上获取相应的组播转发表Ⅰ，以使设备A基于组播转发表Ⅰ得出通往组播目的地址的报文应该发给边缘节点A；

S2、设备B的应用层从边缘节点B上获取相应的组播转发表Ⅱ，以使设备B基于组播转发表Ⅱ得出通往组播目的地址的报文应该发给边缘节点B；

S3、设备A和设备B之间交换各自掌握的组播转发表，以使设备A或设备B的应用层通过查询对应的组播转发表，得出从远端边缘节点发来组播报文是否应发给本端与自己直连的边缘节点，进一步由该边缘节点发给对应端口的终端设备。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过在边缘节点和无线节点之间新设计增加一个最高层为应用层APP的设备，以隐藏中间设备的对等实体，解决两个边缘节点之间最高层对等实体不能直接连接通信问题，本发明的设计内容可简化并便于使用者对于网络架构和网络场景的设计、使用和开发。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所涉及通过兼容IP层实现协议栈隐藏的等效对等实体模型；

图2为本发明所涉及通过兼容MAC层实现协议栈隐藏的等效对等实体模型；

图3为本发明的实物应用场景；

图4为现有技术中为1层的无线节点协议栈；

图5为现有技术中为2层的无线节点协议栈；

图6为现有技术中为3层的无线节点协议栈；

图7为现有技术中边缘节点之间最高层为MAC层的对等实体；

图8为现有技术中边缘节点之间最高层为IP层的对等实体；

图9为现有技术中边缘节点之间最高层为APP层的对等实体；

图10为现有技术中APP对APP中间夹杂最高为IP层的无线节点场景；

图11为现有技术中APP对APP中间夹杂最高为MAC层的无线节点场景；

图12为现有技术中APP对APP中间夹杂最高为PHY层的无线节点场景；

图13为现有技术中，因在IP对IP中间采用无线节点的3层对等实体造成两个边缘节点之间最上层不能直接通信的情况；

图14为现有技术中，因在MAC对MAC中间采用无线节点的2层对等实体造成两个边缘节点之间最上层不能直接通信的情况。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

针对有线网络边缘节点之间若有一些设备，如图13中最高层为IP层冲突、以及图14中最高层为MAC层冲突两个场景，本发明解决这样两个边缘节点之间最高层对等实体不能直接连接通信问题，采用的是隐藏两个边缘节点他们中间设备的对等实体的方法，具体的解决思路如下：

1、本发明提出的解决办法是在边缘节点和无线节点之间新设计增加一个最高层为APP(应用层)的设备(如PC)。使得位于中间的节点的协议栈相对于边缘节点不对等，即让该设备和无线节点构成的整体处于类似不可见的透明状，完成隐藏，使得边缘节点的最高层可以直接通信，具体来说，

1.1、如图1-2所示，本发明涉及的兼容IP层、兼容MAC层的等效对等实体模型，能实现协议栈隐藏，这种最高层是APP的设备(如PC)之间都可以基于无线网络(不论无线节点是1层的、2层的、3层的)实现跨有线和无线组网通信，以应对无线节点可能是不同协议栈架构的情况；

1.2、进一步设计最高层是APP的设备和无线节点组成的这个整体进行对等实体的隐藏设计，即站在两个边缘节点的协议栈最高层来看，位于这两个边缘节点中间的这个整体变成了透明。

2、接下来给出本发明在通信中的解决措施，其构建实物组网场景如图3所示，实现终端1和终端6之间的双向单播、广播、组播通信。

2.1、广播报文从左发到右的步骤如下：

2.1.1、终端1发出广播报文X(简称报文X)给边缘节点A，边缘节点A右侧接口发出广播报文X给PC_A设备；

2.1.2、PC_A左侧接口工作在混杂模式下收到报文X后直接送到PC_A应用层；

2.1.3、PC_A应用层给报文X增加用于无线网络广播的头部，形成报文格式为“无线广播头部+报文X”，然后PC_A应用层通过原始套接字(此处假设PC_A到无线A设备之间是网络通道，若是非IP网络通道则采取相应措施)从PC_A右接口发给无线设备A；

2.1.4、无线设备A通过广播将收到的报文发到无线设备B；

2.1.5、无线设备B收到报文后发给PC_B设备；

2.1.6、PC_B设备的应用层收到由PC_A发来的广播报文后从中提取报文X；

2.1.7、PC_B应用层通过原始套接字将报文X通过PC_B右侧接口发给边缘节点B；

2.1.8、边缘节点B通过自身查表后将报文X发给终端6。

2.2、单播报文从右发到左的步骤如下：

2.2.1、终端6发出单播报文Y(简称报文Y)给边缘节点B，边缘节点B左侧接口发出单播报文Y；

2.2.2、PC_B设备右侧接口工作在混杂模式下收到报文Y后直接送到PC_B应用层；

2.2.3、PC_B应用层给报文Y增加用于无线网络单播的头部，形成报文格式为“无线单播头部+报文Y”，然后PC_B应用层通过原始套接字(此处假设PC_B到无线B设备之间是网络通道，若是非IP网络通道则采取相应措施)从PC_B左侧接口发给无线设备B；

2.2.4、无线设备B通过单播将收到的报文发到无线设备A；

2.2.5、无线设备A收到报文后发给PC_A设备；

2.2.6、PC_A设备的应用层收到由PC_B发来的单播报文后从中提取报文Y；

2.2.7、PC_A应用层通过原始套接字将报文Y通过PC_A左侧接口发给边缘节点A；

2.2.8、边缘节点A通过自身查表后将报文Y发给终端1。

2.3、组播报文从左发到右的步骤如下：

2.3.1、边缘节点A设备右侧接口发出组播报文Z(简称报文Z)给PC_A设备；

2.3.2、PC_A左侧接口工作在混杂模式下收到报文Z后直接送到PC_A应用层；

2.3.3、PC_A应用层给报文Z增加用于无线网络广播的头部，形成“无线广播头部+报文Z”，然后PC_A应用层通过原始套接字(此处假设PC_A到无线A设备之间是网络通道，若是非IP网络通道则采取相应措施)从PC_A右接口发给无线设备A；

2.1.4、无线设备A通过广播将收到的报文发到无线设备B；

2.1.5、无线设备B收到报文后发给PC_B设备；

2.3.6、PC_B设备的应用层收到由PC_A发来的广播报文后从中提取组播报文Z；

2.3.7、PC_B应用层查询组播表后决定是否通过原始套接字将报文Z通过PC_B右侧接口发给边缘节点B，进而由边缘节点B根据标准组播机制决定将收到的报文(如有)进一步发给其所直连的那些终端。

3、以上过程涉及在最高层是APP的设备(如PC)上新设计并建立了单播转发表和/或组播转发表(广播无需建立专门的转发表)，实现对单播、多播、广播双向转发的支持。

3.1、单播转发表建立的步骤如下：

从右到左转发单播报文时，PC_B设备在增加无线网络单播头部时，如何知道是需要将数据发向PC_A而非其他设备(如图中未画出的PC_C)具体措施如下：

3.1.1、PC_A应用层获得边缘节点A(如交换设备)的单播转发表，从而PC_A获知通往目的地址为终端1/2/3的报文应该发给边缘节点A；

3.1.2、PC_B应用层获得边缘节点B(如交换设备)的单播转发表，从而PC_B获知通往目的地址为终端4/5/6的报文应该发给边缘节点B；

3.1.3、PC_A和PC_B之间交换各自掌握的单播转发表，以便让PC_B知道目的地址为终端1/2/3的报文(如报文Y)应该发给PC_A，同时，以便让PC_A知道目的地址为终端4/5/6的报文应该发给PC_B。

3.2、组播转发表建立的步骤如下：

从左到右转发组播报文时，这里假设PC_A是1对2的应用场景，即PC_A的对端具有PC_B、PC_C两个设备(图中未画出PC_C)，那么PC_A设备如何创建组播表来判断是需要将数据发向PC_B还是进行丢弃，其具体措施如下：

3.2.1、PC_A获得边缘节点A的组播转发表，从而PC_A获知通往组播目的地址(终端)的报文应该发给边缘节点A；

3.2.2、PC_B获得边缘节点B的组播转发表，从而PC_B获知通往组播目的地址(终端)的报文应该发给边缘节点B；

3.2.3、PC_A和PC_B之间交换各自掌握的组播转发表，以便让PC_B知道从边缘节点A发来组播报文是否应发给与自己直连的边缘节点B(即通过查询边缘节点B之前是否成功向边缘节点A订阅了对该组播报文的接收，来让PC_B知道和判断报文是否应转发给边缘节点B)，同时以便让PC_A知道从边缘节点B发来组播报文是否应发给与自己直连的边缘节点A(即边缘节点A之前是否成功向边缘节点B订阅了对该组播报文的接收)。

本发明是针对有线网络边缘节点之间经无线网络进行跨有线和无线组网通信场景，新设计实现节点之间协议栈最高层对等实体直接通信的方法，其为实现边缘节点最高层对等实体直接通信，通过对边缘节点之间的若干中间设备进行隐藏，实现了站在边缘节点之间协议栈最高层对等实体上看到这些中间设备是透明的效果。

本发明的效果在于：针对有线网络边缘节点之间经无线网络进行跨有线和无线组网通信场景，本发明的设计内容可简化并便于使用者对于网络架构和网络场景的设计、使用和开发。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，其特征在于，通过在边缘节点与无线节点之间增加一个最高层为应用层的设备，以基于边缘节点之间协议栈最高层对等实体，将无线网络侧若干中间设备的对等实体进行隐藏，使得在各节点之间能通过协议栈的最高层对等实体实现直接通信；

其中，所述设备被配置为能且不局限于基于无线网络实现。

2.如权利要求1所述的在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，其特征在于，通过发送侧的边缘节点A、设备A、无线节点A，以及接收侧的边缘节点B、设备B、无线节点B构成跨有线和无线的通信网络，以使发送侧的多个终端Ⅰ能与接收端的多个终端Ⅱ进行双向单播、广播、组播通信。

3.如权利要求2所述的在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，其特征在于，在所述通信网络中，从发送侧向接收侧发送广播报文的步骤被配置为如下：

S1、终端Ⅰ发出的广播报文通过边缘节点A发送到工作在混杂模式的设备A接口侧，以将广播报文直接送到至设备A的应用层；

S2、设备A的应用层在收到的广播报文上增加用于无线通信的网络广播头部得到报文Ⅰ，再将报文Ⅰ发给无线节点A；

S3、无线节点A通过广播将收到的报文Ⅰ发到无线节点B；

S4、无线节点B收到报文Ⅰ后发给设备B，设备B的应用层从报文Ⅰ中提取出广播报文后，通过原始套接字将广播报文通过设备B接口发送到边缘节点B；

S5、边缘节点B通过自身查表后将广播报文发给终端Ⅱ。

4.如权利要求2所述的在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，其特征在于，在所述通信网络中，从接收侧向发送侧发送单播报文的步骤被配置为如下：

S1、终端Ⅱ发出的单播报文通过边缘节点B发送到工作在混杂模式的设备B接口侧，以将单播报文直接送到至设备B的应用层；

S2、设备B的应用层在收到的单播报文上增加用于无线通信的网络单播头部得到报文Ⅱ，将报文Ⅱ发给无线节点B；

S3、无线节点B通过单播将收到的报文Ⅱ发到无线节点A；

S4、无线节点A收到报文Ⅱ后发给设备A，设备A的应用层从报文Ⅱ中提取出单播报文后，通过原始套接字将单播报文通过设备A接口发送到边缘节点A；

S5、边缘节点A通过自身查表后将单播报文发给终端Ⅰ。

5.如权利要求2所述的在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，其特征在于，在所述通信网络中，从发送侧向接收侧发送组播报文的步骤被配置为如下：

S1、边缘节点A发送组播报文到工作在混杂模式的设备A接口侧，以将组播报文直接送到至设备A的应用层；

S2、设备A的应用层在收到的组播报文上增加用于无线通信的网络广播头部得到报文Ⅲ，将报文Ⅲ发给无线节点A；

S3、无线节点A通过广播将收到的报文Ⅲ发到无线节点B；

S4、无线节点B收到报文Ⅲ后发给设备B，设备B的应用层从报文Ⅲ中提取出组播报文，并在查询组播表后决定是否通过原始套接字将组播报文通过设备B接口发送到边缘节点B；

S5、边缘节点B根据标准组播机制决定将收到的组播报文发给其所直连的终端Ⅱ。

6.如权利要求2、3、4任一项所述的在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，其特征在于，所述设备A、设备B的应用层均建立了对应的单播转发表和/或组播转发表，以使设备A、设备B支持对单播、多播、广播的双向转发。

7.如权利要求6所述的在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，其特征在于，所述单播转发表的建立步骤包括：

S1、设备A的应用层从边缘节点A上获取相应的单播转发表Ⅰ，以基于转发表Ⅰ得出目的地址为终端Ⅰ的报文应该发给边缘节点A；

S2、设备B的应用层从边缘节点B上获取相应的单播转发表Ⅱ，以基于转发表Ⅱ得出目的地址为终端Ⅱ的报文应该发给边缘节点B；

S3、设备A和设备B之间交换各自掌握的单播转发表，以使设备B知道目的地址为终端Ⅰ的报文应该发给设备A，同时让设备A知道目的地址为终端Ⅱ的报文应该发给设备B。

8.如权利要求6所述的在跨有线和无线组网通信场景中隐藏对等实体通信的方法，其特征在于，所述组播转发表建立的步骤包括：

S1、设备A的应用层从边缘节点A上获取相应的组播转发表Ⅰ，以使设备A基于组播转发表Ⅰ得出通往组播目的地址的报文应该发给边缘节点A；

S2、设备B的应用层从边缘节点B上获取相应的组播转发表Ⅱ，以使设备B基于组播转发表Ⅱ得出通往组播目的地址的报文应该发给边缘节点B；

S3、设备A和设备B之间交换各自掌握的组播转发表，以使设备A或设备B的应用层通过查询对应的组播转发表，得出从远端边缘节点发来组播报文是否应发给本端与自己直连的边缘节点，进一步由该边缘节点发给对应端口的终端设备。

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