CN1788264A - 用于在有线或无线网络中路由报文的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于在无线和有线网络上路由通信报文的系统和方法。所述系统使用对通信报文路由的属性路由方案，所述通信报文包括含有网络优化参数的对象，所述网络优化参数被用来控制网络中的物理链路。路由传输协议逻辑上与被路由的对象分离，这就允许给对象定义超出了传统网络拓扑参数或网络链路参数新的优化参数，并将其在整个网络传播。此外，能够定义任意大小的、具有定制更新周期的新动态路由对象。这些动态路由对象基于它们各自的定制更新周期在整个网络上传播。所述系统还包括能够在定制更新周期中进行指数补偿的特征。可以将更新相互链接，从而使网络客户端向网络查询相关的信息，从而提高了网络系统的执行效率。

Description

用于在有线或无线网络中路由报文的系统和方法
                       背景技术
1.发明领域
本发明通常涉及无线或有线网络中的数字数据(文本、音频、图片和音频-视频)传输，尤其涉及包括路由协议和一个或多个设备专用适配协议的多跳式和网状路由(mesh routing)系统。
2.现有技术
传统的路由协议根据它们在计算路由时是采用随选(on-demand)方式还是先应(proactive)方式而分为专用路由协议(ad-hoc)或常规路由协议。根据传统的协议栈，典型地是在网络层(例如，IP、XNS、IPX)实现路由的，然而，一些系统在媒体访问控制(MAC)层进行路由，例如，引力微子路由信息协议(GRIP，Graviton RoutingInformation Protocol)。其它在应用层进行路由的系统例如票据交换系统或阿卡迈(Akamai)的自由流系统。
这种类型的专用路由协议系统包括专用随选距离矢量(AODV，Ad-Hoc On-demand Distance Vectoring)协议和GRIP。这些系统典型地将报文广播到中间节点，在报文通过网络时这些中间节点知道到达广播者的路径。在AODV协议中，广播的目的是从最初的源节点到最初的目的地节点建立线性的路径路由。在缺省的情况下，中间的节点将使用非平凡的序列编码策略转发路由广播报文，并抑制任意重复的广播报文。然而，如果中间节点已经知道到达目的地的路由，则允许将指示对从目的地节点回到源节点的跳数(hop-count)和路径信息进行跟踪的早期响应报文发送到源节点。
AODV的路由方案具有一些缺点。AODV协议使用全网络的广播或扩展环的广播来找出路由。在最差的情况下，所有随选路由协议必须使用全网络的广播来纠正路由。然而，路由表中的改进数量不会通过全网络的广播代价而得到调整。网络中的每一个节点负担接收和转发或抑制广播报文的几个副本。这些广播消耗了非常多的网络带宽用于它们发现的信息。
GRIP协议是更有效的。然而，AODV趋于建立并刷新沿线性节点组的路由表，GRIP被设计成在覆盖全部或部分网络的路由树中建立并刷新路由表。之所以进行这样的设计决策，其简单的原因是：两种协议(AODV和GRIP)需要在最差的情况下的网络进行泛洪(flood)以建立路由。由于泛洪是不可能避免的，所以从该泛洪中获得尽可能多的信息是有意义的。最差情况下的分析能够显示出，在N节点的网络中AODV扩展环广播在每个报文转发事件中获得O(1/N)个有用的路由表条目。在相同最差情况下的分析显示了GRIP在每个报文转发事件中获得O(1)个有用的路由表条目。因此，GRIP的效率是AODV的O(N)倍。在传感器网状网络中，传感器节点可能具有零个或多个外部网络接附点和一个或多个控制节点，这些节点都期望完全链接到传感器网。在这样的一种系统中，这些节点能够随选广播或先应广播，所有得知的路由可能由实际的网络业务来使用。
重要的是，所有的这些协议能够分类为随选、泛洪/发现系统。这就意味者它们使用多跳网络泛洪将信息配置在远程节点，并从远程节点中取回信息。
常规的路由系统使用两层传播策略。主要算法是触发更新。一旦系统拓扑改变时，触发更新使新的路由信息传播。根据系统设计中的点对点理论，这提高了系统的性能。辅助算法是可靠的更新。该更新使得路由表被周期地传送到邻居节点。辅助算法解决了丢失触发更新的问题。
所有的常规协议将网络接口卡(NIC)当作自我配置的黑箱设备。常规的协议会测量黑箱NIC的性能，但是它们不会试图基于路由信息修改NIC黑箱的通信参数。负载平衡常规协议试图基于所测量的性能参数在不同的黑箱NIC中切换通信负载。
常规网络层路由协议的例子包括路由信息协议(RIP)、RIP2、RIP2-RTMP、数字设备有限公司网络的协议(DECNet)、开放最短路径优先、中间系统对中间系统(ISIS)、增强的内部网关路由协议(EIGRP)和边界网关协议，这里仅例举几个。这些常规的系统具有各种缺点，包括一种协议具有一个地址种类的限制、有限的距离度量集、以及不能够承载RF信号强度或RF信道信息。在所有的这些协议中，具有两个固定的更新超时(timeout)，即辅助周期和超时周期。在距离矢量协议中，辅助周期典型地为30-90秒，在链接状态协议中为30分钟。因为这些超时是固定的，所以寿命长的数据不能够有效地被传送，或在一些情况下(例如，时钟同步)完全不能传送。这是非常严重的不足。
EIGRP是具有大量有益特征的最新距离矢量协议。首先，它为路径质量(品质因数)使用四个度量标准，并接着计算合成的品质因数值。因此，具有品质因数为1的路径可比具有品质因数为3的路径获得3倍的流量。然而，这种启发式的流量扩展会使许多虚拟电路协议困惑，这是因为这种流量扩展有时会次序颠倒地传递报文。第二，EIGRP允许到远程网络(例如，因特网)的几个缺省路由。各路由条目能够潜在地具有打开的缺省路由标签，并且该路由器使用到达远程网络的最可用路由。这种特征会将正在工作但性能低下的网络流量从网关移走。第三，EIGRP通过对各个路由贴上自治系统的标识而支持几个自治系统。这就允许两个不友好的组织在同一环境下更容易地运行EIGRP，并且它允许外部网关在更新它们的表时仅使用信赖的自治系统。
其它类型的距离矢量协议是DECNet路由系统。在DECNet系统中，点对点链路使用可靠传输(例如，传输控制协议(TCP))用于主要的触发更新。在局域网(LAN)中，DECNet的主要算法使用可靠的广播，这种广播每几十秒发生一次。如果邻居出现，则该系统使用周期的HELLO(握手)消息进行轮询(poll)。如果邻居在一定数量的HELLO消息后消失，则清除(dump)该邻居的全部路由表数据库。因为DECNet为各个邻居保持单独的路由表数据库，所以在清除失效的邻居表时，立即使用剩下的邻居表进行路由决策。
当今更通用的一种路由协议是链接状态协议。这种类型的最流行的协议是ISIS和OSPF。在这些系统中，各个路由器感知其与周期的HELLO消息的链接状态。在链接消失或出现时，该路由器对其它路由器发起多跳泛洪(以OSPF形式进行的可靠泛洪)以通知它们链接状态中发生的改变。因为在局域网中各个路由器都具有每个链路的状态，所以各个路由器知道完整的网络图，并且每个路由器运行最短路径图搜索算法在网络中寻找各目的地的下一跳。
可靠的泛洪和完整的网络图搜索算法解决了在距离矢量协议中发生的无限大计数的问题。此外，这些协议还包括支持多层分级路由(分别具有N或2层)的特征，并且它们还包括选定引导信息(leader)并减少在具有许多路由器的母线网络中的HELLO流量的特性。然而，更重要的是，这些协议包括固定或协商的时间周期，这些固定或协商的时间周期不允许不同的路由周期与不同类型的路由数据关联。
第三种常规系统是应用层路由器。在这些系统中，典型地需要大量的网络流量。最初在电子信函系统中使用的票据交换系统用于对其进行主要的更新。它的辅助更新是通过选择随机的远程节点并在数据库中对每个对象(校验和和时标)进行逐个的比较来实现的。该算法在后来通过在随机选择算法中支持附近的邻居被优化。
Akamai的自由流系统是随选路由和推行(push)或内容分布路由的组合。自由流网络由遍及世界范围的ISP中存在的数以千计的Akamai主机构成。该系统用MIME类型来分布HTTP文档。
Akamai将周期性地使用因特网多播协议重复这些服务器中一些的HTTP内容文档拷贝。对于某些使用频率高的内容(与从数据缓冲存储器中取回内容相比较)来说，多播协议带来的有益之处是，中央Akamai服务器中的网络负载能够随时间平衡。另外，多播协议目前比缓冲存储器体系具有更有效的带宽。
对于实况实时流视频事件，Akamai使用容错(fault-tolerant)冗余分布策略。在该系统中，视频流的两个拷贝通过中间的Akamai节点对来转送，并转送到对每一报文的两个拷贝进行接收的各个Akamai服务器。这种传送机制与目前在路由器中的IP多播协议是分离的。
除这些周期性的推行复制技术，Akamai服务器还通过接受HTTP请求以及从原始服务器或从它们自有的磁盘高速缓存中推动数据从而像磁盘缓冲存储器一样操作。Akamai具有公知为“akamaizer”的统一源定位(URL)转换编译器，该编译器重新处理网页URL以指定到知道所有因特网拓扑图的Akamai名字服务器。因此，在获取网页内容时，Akamai名字服务器将请求引向最近的局部Akamai内容服务器。这样，从已经被阿卡迈化(Akamaized)的公司网页中的获取执行起来就像该公司名字服务器和公司网页在你的本地ISP中存在一样。
因此，工业的需求和现有解决方案的不足产生了对于这样一种路由系统的需要，即需要低等级运行并对网络中的节点提供路由信息、协议配置信息、地址转换信息、目录服务信息、边界信息、全球位置信息、网络/路由时钟信息和功率消耗信息的路由系统。
                       发明内容
本文中描述了用于在无线和有线网络上路由通信报文的系统和方法。可以在MAC层或因特网络层执行路由。被路由的通信报文包括应用数据和包含网络优化参数的对象，所述网络优化参数被用来控制网络中的物理链路(例如，射频链路)。这种路由协议被分成两部分，数据传输子层和开放对象定义子层。该路由系统包括触发不可靠更新机制，以及周期可靠更新机制以将路由信息传播通过所有网络，并从在网络中丢失的报文中进行恢复。该系统将路由传输协议和被路由的对象明确分离开。有益地，可定义新类型的对象，并将其通过整个网络来传播，所述新的对象包括与网络拓扑或链路性能参数无关的信息。
此外，该路由系统允许基于各个对象定义周期可靠更新机制的周期。此外，该更新算法能够执行指数补偿以减少长使用期限数据的重传。该机制尤其允许长使用期限准静态的数据(例如，病毒扫描模式)通过路由网路有效地进行分布。网络客户端能够定义任意大小的新类型对象，该对象能够绕网络传播以增加可靠性和增加网络中的效率。网络客户端还能够将读/写存储功能应用到对象，并管理误更新的调节。这些机制尤其允许定义高精确度的时标(timestamp)(例如，毫秒或更高的精确度)作为系统路由的对象。
此外，该路由系统提供了用来调节对时标进行更新的表决处理，从而实现了高精确度的时钟同步方法。由于关系数据库中的行是相互关联的，因此该系统允许更新相互链接。因此，客户可以基于该链接向本地路由表或网路查询信息。因此，用属性数据可以将不同类型的MAC地址链接起来，以建立有效的分布式网桥实现。这种网桥可以是有线的或无线的。
                   附图的简要说明
本发明的细节(包括其结构和操作)可以通过研究相应的附图来获得，其中相同的参考标号表示相同的部件，其中：
图1是根据本发明实施方案的，示例性的有线、无线或混合网络拓扑的高级网络图；
图2A是示出根据本发明实施方案的示例性路由设备的方框图；
图2B是示出根据本发明实施方案的示例性路由设备的方框图；
图3是示出根据本发明实施方案的示例性协议栈的方框图；
图4是示出根据本发明实施方案的示例性的经过封装的通信报文的方框图；
图5是示出根据本发明实施方案的、用于在路由设备之间传输属性信息的示例性协议报文的方框图；
图6A是示出根据本发明实施方案的、属性路由器系统中的示例性报文标识符的方框图；
图6B是示出根据本发明实施方案的、在属性路由系统中示例性的重新引导处理的流程图；
图6C是示出根据本发明实施方案的、在属性路由系统中示例性的发起处理的流程图；
图6D是示出根据本发明实施方案的、在属性路由系统中示例性的泛洪处理的流程图；
图6E是示出根据本发明实施方案的、在属性路由系统中示例性的属性更新处理的流程图；
图7A和7B是示出了根据本发明实施方案的、用于从应用服务提供者将病毒扫描模式传送到属性路由系统，用以在整个网络进行分布的示例性分布系统的方框图；
图8示出了根据本发明实施方案的、用于病毒扫描模式应用的示例性处理；
图9是示出根据本发明实施方案的、示例性透明分布式网桥的高级网络图；
图10是示出根据本发明实施方案的、示例性无线网状网络的高级网络图；
图11是示出根据本发明实施方案的、示例性桥式路由器连接两个异类网络分段和的高级网络图；
图12是示出示例性无线通信设备的方框图，其中，无线通信设备可用来与本文中描述的各种实施方案进行连接；
图13是示出可以与本文中描述的实施方案一起使用的示例性计算机系统的方框图。
                       详细描述
在本文中公开的某些实施方案给出了用于在无线或有线网络中属性路由的系统的方法。例如，在本文中公开的一种方法允许对网络设备中的MAC层进行增强，以在增强的路由表中存储附加的网络信息。这些附加的信息能够被动态定义，并遍布网络传播到各个具有增强MAC层的网络设备中。此外，增强的MAC层提供了多跳路由，从而允许在所有的局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)或广域网(WAN)的多个分段中传播增强的网络信息。
在阅读了本说明书后，本领域的技术人员应该理解如何以各种实施方案和替换的实施方案来实现本发明。然而，尽管在本文中描述了本发明的各种实施方案，然而应该理解给出这些实施方案仅是出于示例，而不是用来限制。同样，对于各种可选实施方案的详细描述不应当构成对本发明在所附权利要求中要求保护的范围或宽度的限制。
图1是根据本发明实施方案的，示例性的有线、无线或混合网络拓扑的高级网络图。在所示出的实施方案中，系统100包括与多个路由设备30、40和50通信耦合的网络20。
网络20可以是有线网络、无线网络，或包括有线和无线的同等级网络或异机种网络的组合。网络20可以是局域网(LAN)、广域网(WLAN)、或集中地包括全球通信网络(例如因特网)的分布式网络组合。网络20可以是hoc网络或持久网络(persistent network)，并且可以是固定的或移动的，网络20或者可以包括固定和移动成分的组合。此外，网络20可根据单网络协议或多网络协议来进行通信。例如，网络20可承载802.3以太网流量和802.11无线流量。
路由设备优选为能够在例如网络20的网络上进行通信的设备。例如，路由设备30可以是个人计算机(PC)、膝上型计算机、打印机、图形输入板计算机、或例如个人数字助理(PDA)的无线通信设备、蜂窝电话、寻呼机、或其他能够在无线网络进行数据通信的设备。优选地，各种不同的路由设备(例如，路由设备30、40和50)经由网络20通信耦合。
在以下的详细说明中，例如路由设备30的路由设备可称为网络设备、网络节点、路由节点、无线通信设备、无线路由设备和无线节点。尽管在本文中可以使用各种名称，但路由设备包括了参照图1-3、12和13描述的组件和操作能力的所有或最小子集。
在一个实施方案中，路由设备40可以是能够在有线或无线网络进行收发通信的传感器设备。例如，路由设备40可以是连接到室内无线或有线通信网络中的烟感。在路由设备40中的烟感检测到火灾时，烟感将在室内通信网络进行发送通信，所发送的通信会通过连接的广域网到达消防队。同样，路由设备40能够通知与室内通信网络连接的其他路由设备，从而使各个设备都可以(例如)发出声音报警。
图2A是示出根据本发明实施方案的示例性路由设备40的方框图。在该示出的实施方案中，路由设备40包括转发系统60、属性管理系统70、网络接口80和数据存储区域90。如前所述，路由设备40可以是能够在有线或无线网络上进行通信的任意设备。
转发系统60优选为与路由设备40的通信协议的MAC层集成的硬件或软件模块。作为一种选择，转发系统60可以集成在通信协议的网络层。转发系统60对从网络中接收到的报文进行检查，并在需要的时候对这些报文进行处理或转发(或者进行处理和转发)。例如，转发系统60可从网络中接收通信报文，并确定该报文是否指定用于其他网络设备。因此，转发系统60可根据报文的最终目的地重发该通信报文或将其丢弃。
在一个实施方案中，转发系统60为属性管理系统70提供通信报文以用于进一步处理。在这样一个实施方案中，例如，属性管理系统70可解析该通信报文，以获得与路由系统相关的信息。属性管理系统70将这些信息优选地存储在数据存储区域90中。
此外，属性管理系统70通常对消息帧进行解析，并检查包含在消息帧中消息头和载荷数据，以提取能够提供以下信息的属性，这些信息可以是与网络连接的路由设备有关的信息、与网络自身有关的信息(例如链接状态)、以及其他的与路由设备、网络自身以及路由设备和网络之间的相互作用有关的信息。这些信息优选地作为多个属性存储在数据存储区域90中。
属性管理系统70可附加地执行将属性传播到网络中的其他路由设备的功能。例如，属性管理系统70可周期地从数据存储区域90取回属性，并将其封装在通信报文中，以及在网络中广播该通信报文，用于其他路由设备接收。
属性管理系统70还可以允许建立存储在数据存储区域90的、并如前所述地遍布网络传播的新属性。例如，属性管理系统70可建立与路由设备40相关的属性，并将其存储在数据存储区域90中。该属性例如可提供与路由设备40的地理位置有关的信息。此外，该属性还能够有益地提供关于其自身更新或刷新周期的信息。这些信息允许特殊的属性具有最佳的更新周期，而其他的属性具有他们自身最佳的更新周期。通过提高将各种属性传播到网络中其他路由设备的效率，基于属性的可定制的更新周期有益地减少了总的网络流量。
因此，属性管理系统70还可以刷新和管理存储在数据存储区域90中的属性。在一个实施方案中，该属性管理可包括用最新接收到的信息和数据更新属性，并且还包括删除某些属性(例如，已经过期或被识别为废弃的属性)。
数据存储区域90优选地能够存储路由设备40的属性路由表。属性路由表可包括具有多个属性的记录。在一个实施方案中，属性路由表是在属性路由数据库中的各种记录之间提供多个链接的关系数据库。有益地，这些多个记录和关系链接可以是查询主题，查询主题提供了与属性路由数据库中的单个条目有关的信息，以及与属性数据库中的关系链接和总条目有关的信息。数据存储区域90可以使用永久或易失存储器，例如数据缓冲、闪存、或硬件驱动，这里仅举出了几个选择。
图2B是示出根据本发明实施方案的示例性路由设备30的方框图。在该示出的实施方案中，路由设备30包括中央处理单元202、只读存储器或闪存204和随机存储器206。在一些实现方案中，ROM 204和RAM 206可并入到CPU 202中。此外，CPU 202包括允许其他的计算机系统与路由设备30交互作用并对其进行控制的JTAG I/O接口208、串行I/O针210和SPI总线接口212。
在图示的实施方案中，CPU 202与产生无线电MAC事务的基带处理器214通信，与天线218连接的RF处理器216对无线电MAC事务进行调制，从而产生无线电波。在一个可选的实施方案中，CPU 202可与以太网、令牌环或令牌总线网络接口卡(NIC)(未示出)进行通信，而不是与无线电基带处理器214通信。在另一个实施方案中，CPU 202可同时与多个网络接口(例如，两个无线电和三个有线网络)进行通信。
图3是示出了根据本发明实施方案的示例性协议栈314的方框图。该协议栈优选地由参与了网络自治和属性路由的各种路由设备使用。在所示出的实施方案中，该协议栈具有物理层302、MAC层304、属性因特网协议(AIP)层306、因特网协议(IP)层308、传输控制协议(TCP)层310和应用层312。这些层通常与TCP/IP分层模型对应，并构成完成的协议栈314，如本领域技术人员能够理解的那样。
物理层302可以是任意的各种物理媒体。例如，物理层302可以是传输支持802.3帧的铜线或光缆。作为一种选择，物理层302能够是传输支持802.11帧的无线链路。在一个实施方案中，用于物理层304的物理接口可以是能够与支持802.11或802.15.4的无线收发器。此外，还可以使用窄频带、超宽频带(UWB)、篮牙和其他无线物理网络。通常，任意类型的物理层可以与该协议栈一起使用。物理层允许与其他路由设备中的物理层发生点对点的通信332。
虚拟的MAC层316包括单跳路由和通信模块304、多跳路由和通信模块306、因特网属性控制消息协议(AICMP)模块318、和属性路由的适配协议(ARAP)模块320。在一个实施方案中，MAC 304、AIP 306、AICMP 318和ARAP 320模块能够被实现为单个的模块。作为一种选择，这些模块可以是分立的模块，或者可选择地组合起来以最优化处理器使用、存储器、或其他设备或网络资源。
在虚拟的MAC层316中，MAC子层304允许与其他路由设备中的MAC子层进行点对点通信324。相似地，AIP子层306允许与其他路由设备的AIP子层进行点对点通信326。虚拟的MAC层316与IP层进行接口，并优选地配置成对各种不同的MAC处理(典型地与特殊的物理层302关联)进行仿真。因此，尽管实际的物理层302可以是802.11网络，但是虚拟的MAC层316能够对有线802.3网络进行仿真，以使IP层无缝地操作，就像它在与例如802.3以太网连接的网络设备中使用一样。
在一个实施方案中，虚拟的MAC层316被配置成承载其它路由协议，例如RIP或ISIS。相似地，路由器可以连接到虚拟的MAC层316，并在RIP和ISIS协议之间转换报文。这种承载其他IP路由协议的能力所带来的好处是，在连接到其他的系统时(例如，在使用不同路由协议的网络分段中使用时)，极大地增加了网络设备的通信口能力和有用性。
另外，虚拟的MAC层316也可被配置成单独或组合地承载其它非基于IP的协议，例如LonWorks、BACNet和FieldBus，这里仅例举了几种。这种承载其它协议的能力有利地提高了网络设备与其它系统连接时的便携性和可用性。
AICMP模块318优选地对虚拟的MAC层316提供错误报告。例如，AICMP模块318在虚拟的MAC层316中检测到路由环(routingloop)时，对要在物理网络上发送的通信报文进行初始化，从而在远程节点的路由表中删除或校正路由。
ARAP模块320优选地保持并更新属性路由表。属性路由表优选地包含与局域网分段和广域网以及各种连接到这些网络中的网络设备有关的信息。ARAP模块320优选地配置成建立能够包括在属性路由表中的新属性。此外，ARAP模块320优选地配置成在产生远程变化时更新属性，以及在发生超时时，将属性从属性路由表中删除。
ARAP模块320能够通过解析从网络中接收的通信报文以获得包含在消息帧的头或数据载荷中的属性，从而维护了属性路由表。如果这些属性是新的，则可以将它们增加到属性路由表，或者用从当前接收到的通信报文中的数据更新现存的属性数据。此外，ARAP模块320能够查询局部数据存储区域中的属性路由表，并将其属性路由表中的各种属性传播到局域网分段或广域网或网络中的其他网络设备。
有益地，属性传播和属性更新模块320能够使用多个索引或键值来查询其属性路由表。在一个实施方案中，属性路由表中的记录能够由多于一个的键值独特地识别。例如，属性表中的记录能够由网络设备的IP地址或网络设备的地理位置(例如，GPS位置)来识别。有益地，IP地址和地理位置是属性路由表中的属性。其他的属性可包括最大传输单元(MTU)、天数、信号强度、天线扇区、缺省容限指示(高频率属性传播(HFAP))、缺省路由、缺省名字服务、节点标高(nodealtitude)、时区、时隙、系统识别、传感器类型、虚拟模式、DNS或NETBIOS名字、或其他用于网络设备或网络的标准或定制数据点。
图4是示出根据本发明实施方案的示例性的经过封装的通信报文的方框图。在该示出的实施方案中，分层的通信报文集包括MAC层消息帧400、属性路由系统消息帧410、IP层消息帧420和TCP帧消息帧430。
MAC层消息帧400包括MAC头402、MAC数据载荷404和校验和406。MAC头402优选地包含物理网络媒体有关的信息，以及其他信息。如本领域的技术人员理解的那样，属性路由消息帧410封装在MAC数据载荷404中。MAC数据载荷404可包含除了属性路由消息帧410外的其他数据。如本领域的技术人员理解的那样，MAC校验和406优选地允许消息帧是有效的，并校验其在传输中完整无损。
属性路由系统消息帧410类似地包括AIP头412、AIP数据载荷414以及校验和416。有益地，AIP头412可包含与节点或网络的错误消息和其他状态相关的信息。AIP头412可包含某些属性信息。AIP数据载荷414也优选地包含属性对象和其他属性信息。此外，AIP数据载荷214包含IP消息帧420。AIP校验和416优选地允许消息帧是有效的，并校验其在传输中完整无损。
IP层消息帧420包括IP头422、IP数据载荷424和IP校验和426。IP数据载荷424包括TCP消息帧430和其他数据。IP校验和426优选地允许息帧是有效的，并校验其在传输中完整无损。TCP消息帧包括TCP头432、TCP数据载荷434和TCP校验和436。TCP数据载荷434典型地包括在网络设备中运行的应用的数据，TCP校验和436允许消息帧是有效的，并校验其在传输中完整无损。
图5是示出根据本发明实施方案的、用于在路由设备之间传输属性信息的示例性协议报文的方框图。在该示出的实施方案中，自治/自适应路由报文的基本结构显示为包括三个字段集，即命令集532、属性说明集534和属性内容集536。
有益地，该示出的协议报文能够对允许将多类数据通过系统发送的属性进行路由。例如，该报文能够仿真RIP-1类型的MAC层协议或RIP-2层的MAC层协议。命令集532通常出现在大部分的协议(包括RIP和IP)中。版本字段502使用一个字节的存储。该字段的内容可以是数字一(1)，当然其他的版本以及或许还有其他版本可以使用数字二(2)、数字三(3)等。命令字段504可以表示协议报文或响应协议报文。在一个实施方案中，请求报文可以用数字一(1)表示，而响应报文可以用数字二(2)表示。该字段使用一个字节的存储。
在理论上属性路由器可以定义多达65536个不同的属性字节。因此，属性字节段506使用两个字节的存储。有益地，通过属性字节段506的内容能够识别属性。存在一个特殊的属性字节。属性类型零(0)可在请求报文中使用，以请求对数据库中的所有属性的所有字节进行重播(replay)。在一些情况下，各个属性索引键值的大小可根据属性字节而不同，例如，IP键值可需要4个字节，802 MAC地址键值可需要6个字节。在这种情况下，可用来属性字节的最高位表示索引键值的大小(例如，1、2、4、6、8个字节等)。在下文中假设为6个字节，但在本发明的系统中不排除其他的键值大小。
在一个实施方案中，各个属性传输的消息包括一系列大小可变的或固定的记录，各记录的大小存储于属性大小字段508。例如，属性大小为零时表示记录为空结束，并允许可变长度的字串作为属性存储。这对于分布病毒扫描模式或可变长度名字记录是尤其重要的。在请求或响应消息中，能够请求或返回对于一个的属性，因此属性计数段510表示要被传输的属性个数。如果属性太多而不适合于单独一个报文时，能够使用相同的命令集532和属性说明534(但用更新的属性计数段510，以反映剩余属性的个数)来发送额外的报文。
此外，属性的每个类具有由周期字段512定义的、可定制的更新周期(秒级或几秒)。由符号π表示的更新周期表示上述属性的所有字节在发送到邻居路由器节点之前的秒数。与更新周期段514相关的是过期周期段514(由符号τ表示)。过期段514的内容典型地为整数，该整数在以后与更新周期段514的内容相乘以得到实际的过期值。例如，为了实现RIP类的协议，周期段512可以是30，而过期段514可以是6。因此，如果它们在180秒(即，6*30秒)内没有更新的话，属性超时并从系统消失。
属性说明集534的最后一个字段是由符号α表示的ARQ衰减(decay)字段516。如果ARQ衰减字段516的值是一或零，则所有给出类型的属性在每个周期作为RIP或OSPF协议被传输。如果该值大于一(1)，则在属性路由器中的转发和超时处理支持大量的传输，并较慢地改变数据库，例如名字服务器数据库或病毒扫描模式数据库。该字段还在网络媒体过载时为路由系统提供执行指数补偿(backoff)的能力，从而有益地提高了传输可靠性。
在一个示例性的实施方案中，数据库中的各个属性具有相关的使用期限值，并由符号χ表示，它表示属性在节点最后一次改变值后经过的时间。如果α＞1，则使用期限为π(ατ-1)＜χ≤π(ατ)的对象的重传概率是(1/α)τ。例如，如果α＝2，则具有使用期限为0＜χ≤π的对象具有重传的概率为100％。使用期限在π到2π之间的对象具有的重传概率为50％。使用期限在2π到4π之间的对象具有的重传概率为25％。使用期限在4π到8π之间的对象具有的重传概率为12.5％等等。这将产生无限多的重传，但是每个对象在网络中的负载将指数地减少，就像对象的使用年限值没有改变一样。按照类似的方式，如果α＞1，则对于使用期限为π(ατ-1)＜χ≤π(ατ)的对象的超时概率是τ(1/α)τ。这就确保了经过重传衰减的对象不会具有增加的超时概率。
报文数据在属性说明集534字段之后包括多个属性内容字段536。在一个实施方案中，属性内容字段集536被限制到内容字段518。在该实施方案中，协议报文用IEEE 802 MAC层寻址有益地仿真RIP-1路由算法。该记录包括六个字节的索引键值字段520、报文标识(PID)522、和距离度量字段524。
报文标识符用来识别并去除过时的属性记录。每新生成一个路由对象将该字段增加条目超时值(例如，对于RIP来说是180秒)，并四舍五入到下一个二的幂次(例如，256)，即，正超时。每进行消息转发一次，或消息在路由器中每存活一秒中，该字段减一。在产生下溢(例如，对于RIP，当低8位字节从0x00变为0xFF时)时，该对象到期，并作为超时周期的“死亡的对象”保持在路由数据库中。
该属性允许系统实现与RIP-1算法非常相似的路由算法。为了提高性能，可包括路由标签字段528和下一跳字段530(共同示为子集526，产生相似于RIP-2路由算法的路由算法。有益地，在MAC层路由系统中，在路由记录中不需要网络掩码，这是因为通常不可能对路由进行概括。
除了一点不同之外，请求消息遵循与响应消息相同的格式。如果产生了具有属性计数为零的请求消息，则返回这种给定类型的全部属性集合。此外，如果产生了具有属性计数为零且属性值为零的请求消息，则返回所有类型的全部属性的完整集合。另外，各个路由记录中的各个索引键值字段520被填充，并用来生成响应。这带来的有益效果是，在报文中接收的相同报文缓冲能够为响应报文使用，从而不需要从相同的处理器中的报文分配错误中恢复。
有益地，由于各路由器节点知道其支持的用于各物理接口的MTU，所以不需要MTU发现和协商的形式。优选地，给定网络中的各个路由器节点支持相同的MTU。
图6A是示出根据本发明实施方案的、属性路由器系统中的示例性报文标识600的方框图。在该示出的实施方案中，PID 600逻辑地分为两部分。低位的变量包括使用期限字段602。高位包括产生标识(GID)604。通过将属性超时四舍五入到下两位的幂(例如，用于RIP的180秒四舍五入到256，或用于使用期限的8位)来计算位数。如果使用期限字段602中全为二进制符号1，则认为属性是失效的。
图6B是示出根据本发明实施方案的、在属性路由系统中示例性的重新引导处理的流程图。首先，在系统重新引导时间610，广播请求来从邻居路由器获取所有属性记录612。这通过请求所有的属性为零的记录(如参照图5在前面所述的那样)来完成。如果在几秒中内没有响应，则重新广播请求614。在接收到响应时，使用输入处理616算法(参照图6E描述)对它进行处理。
图6C是示出根据本发明实施方案的、在属性路由系统中示例性的发起处理的流程图。为了创造属性620，客户建立属性类622，并接着例示属性记录624。这导致了将被分配的新产生ID 626，并且该属性由将参照图6E描述的输入处理算法628来处理。此时，在任意的属性周期到期630之前，该属性在系统中存在，因此系统分配新的产生ID 626，并且系统重新输入属性628，这将触发转发机构。如果属性创作者修改了属性632，则属性管理器增加产生ID 626，并重新输入属性，从而引起了迅即的泛洪628。
图6D是示出根据本发明实施方案的、在属性路由系统中示例性的泛洪处理的流程图。在该示出的实施方案中，泛洪处理640首先等候中间泛洪周期(这由协议以秒级来规定)642，并检测所有的属性644以看是否存在一些被标记用于泛洪的属性。如果没有标记用于泛洪的属性，处理返回到步骤642。否则，泛洪处理发送所有的这些属性646，并清除标记648。如果所有被改变的属性不能适于单独一个报文，则可以通过使用重复属性类型说明来发送额外的报文。这两个操作646和648作为单个的原子事务来处理。
根据属性类型，各个路由器具有识别在以前创建的属性的装置。例如，创建路由器地址能够存储在各个属性内。对于这些属性中的每一个，在路由器正确地最后重新开始和更新它的属性表之前，路由器得知最近的报文ID。如果可能，该路由器可以优先于从远程路由器得知报文ID，而以闪存的方式存储报文ID号，并且使用该报文ID。优选地，在各个路由器中该报文ID得知算法总是被激活的。
图6E是示出根据本发明实施方案的、在属性路由系统中示例性的属性更新处理的流程图。在该示出的实施方案中，当从网络650接收到属性时，在数据库中查询该属性652。如果不存在该属性654，则建立新的数据库条目656。如果存在该属性，并且数据库中的属性具有较小的报文ID 658，则用新的属性替换现存的数据库条目660。如果现存的属性是失效的对象(意味着使用期限字段都为1’s(＝～0))659，则新的属性替换现存的数据库条目660。如果不存在上面的三种情况，则将旧的重复属性废弃662。接下来，将新的属性产生ID与被替换的产生ID进行比较663，如果它们相等(意味着新的对象是同一对象的较新版本)，处理结束。
相反，对于新的属性对象/版本，根据它是失效还是有效的，启动失效定时器664，并对属性进行排队用于泛洪666。接着测试有效期限668来看是否即将失效。如果它是将要过期，则启动失效定时器670。接着，如果属性仍然有效672，则将使用期限减一674。在一个实施方案中，在使用期限下溢时，认为该属性时失效的。在属性的使用期限减少后，输入处理结束676。
执行秒标记(seconds ticking)处理680使没有转发的属性变老。首先，检查失效定时器以确定它是否过期682。如果它过期了，则从数据库中去除该条目684。否则，增加年龄682，如前面参照图6B中的输入处理所进行描述的那样。
在一个实施方案中，当产生ID增加到最大值时，所有的属性都从系统中清除，用具有较低数字的报文ID的新属性重新初始化该系统。源路由器通过避免使用最高的少数几个报文ID来执行该处理。在报文ID达到这些最高数字的报文ID时，用删除的年龄来发送失效的报文ID，以从系统中清除所有现存的属性。在完成该处理后，将产生ID重置到零并重新开始成为可能。
图7A是示出根据本发明实施方案的示例性病毒扫描模式702的方框图。在该示出的实施方案中，病毒扫描模式702的结构包括规则描述704、扫描操作706、操作参数708。病毒扫描模式702是数字签名的因此具有MDS校验和710。完整的病毒扫描模式702还被加密，例如通过使用私钥来对发送者进行密码授权。因此，扫描模式702被封装在加密层712。在一个实施方案中，扫描作用706可包括例如删除、替换和隔离等操作。
图7B是示出了根据本发明实施方案的、用于从应用服务提供者(ASP)714将病毒扫描模式传送到属性路由系统718用以在整个网络进行分布的示例性分布系统。在该示出的实施方案中，ASP 714将一个或多个扫描模式(例如，前面参照图7A所述的扫描模式)发送到RAP代理入口717。例如，扫描模式可以通过安全信道(例如安全隧道)716来分布。RAP代理入口717随后发送扫描模式分布，优选地具有短的更新周期。例如，更新周期可以设置为一分钟。此外，由RAP代理入口717发送的扫描模式分布优选地具有长的失效周期，例如一个小时。最后，ARQ衰减优选地设置成二(2)。
RAP代理717发出的扫描模式由自治路由系统718分布在所有的网络上。有益地，自治路由系统718的固有可靠性确保了将扫描模式可靠地分布到即便是网络中最远的节点，例如节点720。在扫描模式分布到所有的网络后，消息更新流量向零衰减。为了删除对象，ASP将空模式(null pattern)注入到系统中。ASP不会刷新该空模式，最后，各个对象要么超时要么由空模式重写，并在以后在属性路由系统718中超时。
图8示出了根据本发明实施方案的、用于病毒扫描模式应用的示例性处理。在该示出的处理可在路由设备、通用计算机、无线通信设备或其他能够接收病毒扫描模式的计算设备中进行。例如，这些设备可通过有线或无线网络连接、或通过一些物理媒体(例如光盘或便携式通用串行总线(USB)驱动)接收病毒扫描模式。
由此，在执行上述处理的设备中，标准的操作系统状态是UP。在达到该标准的UP状态时，上述设备必须进行初始化引导，如在步骤800所示。这些设备可响应直接命令或致命的系统崩溃，而基于上电、功率循环或重新引导来引导。在所有的这些情况下，在系统启动时，所有存储在持久存储器中的病毒扫描模式能够被有益地执行，如步骤802所示。执行病毒扫描的准确时间可根据设备改变。如本领域的技术人员能够理解的那样，例如可以在BIOS引导以及初期引导后(但在操作系统引导之前)执行病毒扫描模式。优选地，扫描步骤802对设备中的所有文档进行扫描。
在设备引导后，该设备保持在UP状态，直到检测到触发器事件，如在步骤806中所示。如果没有检测到触发器事件，则该设备保持在UP状态804。在步骤806中检测到的触发器事件可以是任意形式的事件。例如，触发器事件可在设备接收到新的扫描模式、接收到更新后的扫描模式或接收到新的文档时有益地发生。此外，检测到未授权的磁盘事务(disk transaction)可以被认为是触发器事件。在一个实施方案中，在设备中可保持触发器事件列表。
在检测到触发器事件后，在步骤808中，设备对设备文档中的一个或多个应用其扫描模式的一个或多个。例如，接收到新的扫描模式，该设备能够有益地将新的扫描模式应用到其所有的文档。作为一种选择，如果接收到更新的扫描模式，该设备可对具有晚于最近执行扫描模式的前一版本的时标的所有文件应用更新的扫描模式。
在结束一个或多个扫描模式的执行时，在步骤810中，上述设备确定是否检测到具有被感染的文档。若发现被感染的文档，设备采取适当的操作，如步骤812所示。优选地，扫描模式对将要采取的操作进行定义，例如，删除、替换或隔离被感染的文档。在一个替换的实施方案中，上述操作可以和扫描模式的执行交错进行，从而能够在进行扫描的处理中对被感染的文档进行处理，而不是以串行的方式处理。
若发现文档没有被感染，该设备优选地返回到UP状态804。而且如果被感染的文件没有被发现，在采取适当的操作后，该设备优选地返回到UP状态804。如果要执行附加的扫描模式，则上述处理可循环到步骤808(环路未示出)一次或多次，直到执行完所有的扫描模式。
图9是示出根据本发明实施方案的、示例性透明分布式网桥的高级网络图。在该示出的实施方案中，显示了有线配置结构920和无线配置结构921。在有线配置结构920中，四个设备控制器站902、904、906和908经由常规的多站式有线网络912与中央服务器910连接。在无线配置结构921中，四个设备控制器站903、905、907和909经由无线网络913与中央服务器911和网络管理站915连接。优选地，设备控制器站903、905、907和909以及中央服务器911和网络管理站915中的每一个都包含属性路由适配协议系统，该系统允许它们在无线网状网络(代替多站式有线网络912)中相互关联。
在一个实施方案中，中央服务器911和各个设备控制器站903、905、907和909为其相应的无线电模块提供功率和网络线路，无线电模块反过来优选地对有线络进行仿真。网络管理站915优选地配置成能够参与到有线网状网络913中以对系统的状态进行监控。例如，像路由器节点一样参与到无线网络913中的网络管理站915可以监控无线网络913的状态。网络管理站915以这样的角色能够分析属性路由适配协议绕网络传播的各种属性。该实施方案被称为分布式网桥系统。
在分布式网桥系统中存在的一个困难的问题是，在分布式网桥中对要转发的通信报文必须进行附属报文的封装和转换。有益的是几乎所有的设计用于多跳网络桥的网络通信协议都提供IEEE 802封装(例如，因特网封装)，用于将通信报文转发或通过隧道传送通过以太网。在MAC层(尤其是在IEEE 802MAC层)进行路由的属性路由系统能够有益地对以太网进行仿真，并从而在分布式网桥系统中为数据封装使用以太网封装机制。
在分布式网桥系统中存在的另一个困难的问题是名字转换和/或与特殊协议(例如，以太网、BACNet、LonWorks、MAP和TOP，仅例举出少出几个)关联的具体特征的实现。有益地，分布式路由适配系统能够使用属性传送机构来在各个网络节点复制数据，包括正被桥接的协议的MAC ID(第一属性)，以及与各站关联的虚拟网络号(第二属性)。在完成上述操作后，在分布式网桥系统中能够容易地提供名字转换和各种协议具体特征。
图10是示出根据本发明实施方案的、示例性无线网状网络14的高级网络图。在该示出的实施方案中，无线网状网络包括多个无线通信设备1010、1020、1030、1040和1050。在网络14中还可包括附加的无线通信设备，并且一些无线通信设备可以是因为某种原因而失去通信能力，例如，设备1010可掉电。
优选地，无线通信设备配置有无线电收发器，或位于无线网络上的与其他无线设备通信的其他设备。在该示出的实施方案中，无线通信设备1020和1050中的各个分别都具有相应的全方位的传输范围1021和1051。在网络14中的其他无线通信设备还优选地具有全方位的传输范围，尽管为了简化图而未示出。如图所示，设备1050没有处于与网络接入设备1000通信的范围，其中网络接入设备1000提供了到网络1060的外部网络接入，网络1060可以是局域网、广域网、或例如是因特网。
有益地，在网状网络14中的无线通信设备配备有增强的MAC层，该增强的MAC层能够为无线通信设备提供在无线网络上对通信报文进行多跳路由的能力。例如，设备1050广播去往网络1060中某个位置的通信报文A。该通信报文不能到达网络接入点1000，但是它能够到达无线通信设备1020。设备1020的MAC层识别出该通信报文的外部目的地，并将该报文发送通过网络接入点1000，用于最终传输在网络1060中的目的地。
类似地，在网络接入点1000发送响应通信报文B时，无线通信设备1020接收报文B，并将该报文发送，以使得无线通信设备1050可以接收该报文。这样，通信报文能够被路由通过能够在MAC层进行多跳路由的多个无线通信设备，从而使网状网络与外部网络和这些外部网络中的相应网络设备进行网络通信成为可能。
图11是示出根据本发明实施方案的、示例性桥式路由器28连接两个异类网络分段22和24的高级网络图。在该示出的实施方中，网络分段22是无线网络，例如802.11网络。此外，网络分段24是有线网络，例如802.3网络。这两个网络分段由具有相关数据存储区域82的桥式路由器28耦合。完成的网络12包括两个网络分段22和24，并且在逻辑上是单独的网络，从而使各个网络设备(不管了连接到无线网络分段22还是有线网络分段24)对于其IP地址具有相同的网络部分。然而，网络12在物理上包括通过桥式路由器28连接的无线网络分段22和有线网络分段24，如图所示。
网络分段22包括网络设备32、网络设备42和桥式路由器28。各个网络设备32和42配置成在无线网络分段22上例如与无线收发器(未示出)进行通信。相似地，桥式路由器28还配置成在无线网络分段22上进行通信，在图中被示为通过其整体的天线来通信。在一个实施方案中，网络设备32和42以及桥式路由器28在使用ISIS的无线网络分段22上相互通信路由信息。
网络分段24包括网络设备52、54、56和58以及桥式路由器28。网络设备52、54、56和58中的各个被配置成在有线网络上例如与网络接口卡(NIC)(未示出)进行通信。相似地，桥式路由器28还配置成在网络分段24上进行通信，例如通过整体形成的NIC(未示出)来通信。在一个实施方案中，网络设备32和42以及桥式路由器28在使用ISIS的无线网络分段24上相互通信路由信息。
桥式路由器28使用数据存储区域82存储属性路由数据库。该属性路由数据库优选地包含除了与通过两个网络分段22和24的各网络设备相关的增强信息外，还包括传统的路由信息。为了建立属性路由数据库，桥式路由器28可在各个网段发送广播消息，以请求各个网络设备提供响应信息。随着桥式路由器28接收到响应信息，属性路由数据库中的记录就被建立并位于其中。
有益地，属性路由数据库中的记录可根据它们相关的属性相互链接。这样，连接到无线网络分段22中的网络设备级能够在属性路由数据库中唯一地识别，例如通过在数据库中查询那些将ISIS作为路由协议的记录。同样，连接到无线网络分段24中的网络设备级能够通过在数据库中查询那些将RIP作为路由协议的记录，而在属性路由数据库中唯一地识别。
还可以确定网络设备和网络分段的附加属性并将它们存储在属性数据库中，并且可以将基于结合属性而识别的各种关系存储在数据中。有益地，在网络的操作过程当中，还可以定义新的属性并将其存储在属性路由数据库中。这样带来的显著有益效果是，各个属性可以具有其自由的独特更新周期，从而使以最优的频率绕网络传播属性路新，以保持准确的信息而同时最小化网络流量。这种优化对于无线网络(例如无线网络分段22)是极其有益的。
在桥式路由器28建立属性路由表并将其存储在数据存储区域82中后，来自网络分段22中的网络设备的通信报文(去往网络分段24中的网络设备)能够通过桥式路由器28在两个网络分段中透明地传递。例如，桥式路由器28能够从网络设备32中接收通信报文，并从802.11通信中提取MAC消息帧，接着将该MAC消息帧封装在802.3通信报文中，用于传送到目的地网络设备，例如网络设备52。作为一种选择，桥式路由器28可以从通信报文中提取IP消息帧，并将该IP消息帧封装在被确定用于在802.3网络(例如，网络分段24)上传输的MAC消息帧中。
有益地，网络设备52中的MAC层可对网络设备52中的IP层提供IP消息帧，从而使得网络设备52中的IP层不知道发起网络设备32是连接道无线网络分段22的。
图12是示出示例性无线通信设备780的方框图，其中，无线通信设备780可用来与本文中描述的各种实施方案进行连接。例如，无线通信设备780可与手持装置或PDA网络设备一起使用，或作为传感器节点的一部分在无线网状网络中使用。然而，本领域的技术人员应该清楚，还可以使用其他的无线通信设备和/或体系结构。
在图示的实施方案中，无线通信设备780包括天线782、双工器(duplexor)784、低噪声放大器(LAN)786、功率放大器(PA)788、调制电路790、基带处理器792、扬声器794、麦克风796、中央处理单元(CPU)798和数据存储区域799。在无线通信设备780中，无线电频率(RF)信号通过天线782来接收和发送。双工器784作为开关将天线782耦合到传输和接收信号路径之间。在接收路径中，接收到的RF信号从双工器784耦合到LAN 786。LAN 786将接收到的信号进行放大，并将该放大的信号耦合到调制电路790的解调部分。
调制电路790典型地将解调器和调制器组合到一个集成电路(IC)。解调器和调制器还可以是单独的组件。解调器将RF载波信号去除，留下了基带接收音频信号，该音频信号从解调器的输出端发送到基带处理器792。
如果基带接收音频信号包含音频信息，则基带处理器792对该信号进行解码，并将其转换成模块信号。该信号被放大并发送到扬声器794。基带处理器792还从麦克风796接收音频信号。这些模拟信号被转换为数字信号，并由基带处理器792进行编码。基带处理器792还对数字信号进行编码用于传输，并生成被路由到调制电路790的调制部分的基带传输音频信号。该调制器将基带传输音频信号与RF载波信号混合，以生成被路由到功率放大器788的RF传输信号。功率放大器788对RF传输信号进行放大，并将其路由到双工器784，在双工器784该信号被交换到天线部分，用于通过天线782进行传输。
基带处理器792还与中央处理单元798通信耦合。中央处理单元798具有到数据存储区域799的接入。中央处理单元798优选地配置成执行能够存储在数据存储区域799中的指令(即，计算机程序或软件)。计算机程序还能够从基带处理器792接收并存储到数据存储区域799中，或基于接收来执行。上述计算机程序在被执行时，能够使无线通信设备780执行本发明在前面描述的各种功能。
在本说明书中，术语“计算机可读媒体”被用来指被用来对无线通信设备780提供可执行指令(例如，软件和计算机程序)以用于由中央处理单元798执行的任意媒体。这些媒体的实施例包括数据存储区域799、麦克风796(经由基带处理器792)、和天线782(还经由基带处理器792)。这些计算机可读的媒体是用于为无线通信设备780提供可执行代码、程序化指令和软件的装置。在可执行的代码中，程序化指令和软件在由中央处理单元798执行时，优选地使中央处理单元798执行在本文的上面描述的创造性特征和功能。
图13是示出可以与本文中描述的实施方案一起使用的示例性计算机系统750的方框图。例如，计算机系统750可与网络设备、网络接入点、路由器、桥接器或其他网络结构组件一起使用。然而，如本领域的技术人员可以理解的那样，还可以使用其他的计算机系统和/或体系结构。
计算机系统750优选地包括一个或多个处理器，例如处理器752。还可以提供附加的处理器，例如管理输入/输出的辅助处理器、执行浮点算法操作的辅助处理器、具有适于快速执行信号处理算法的专用微处理器(例如数字信号处理器)、从属于主处理系统的从处理器(例如，后端处理器)、用于双或多处理系统的附加微处理器或控制器、或协处理器。这些辅助处理器可以是分离的处理器，或者可以与处理器752集成。
处理器752优选地连接到通信总线754。通信总线754可包括用于便利在计算机系统750的存储和其他外围组件之间进行信息传输的数据信道。通信总线754还可以提供用来处理器752通信的一组信号，并包括数据总线、地址总线和控制总线(未示出)。通信总线754可包括任意标准或非标准的总线结构，例如与工业标准体系结构(ISA)、扩展的工业标准结构(EISA)、微微通道结构(MCA)、外设部件互连(PCI)局部总线、或由电气和电子工程师协会(IEEE)公布的标准(包括IEEE 488通用接口总线(GPIB)、IEEE 696/S-100等)兼容的总线结构。
计算机系统750优选地包括主存储器756，并且还包括辅助存储器758。主存储器756为在处理器752中执行的程序提供指令和数据存储。主存储器756典型地是基于半导体的存储器，例如动态随机存取存储器(DRAM)和/或静态随机存取存储器(SRAM)。其他的基于半导体的存储器例如包括同步动态随机存取存储器(SDRAM)、存储器总线动态随机存取存储器(RDRAM)、包括只读存储器(ROM)的铁电随机存储器(FRAM)等。
辅助存储器758可选地可以包括磁盘驱动器760和/或可移动存储驱动器762，例如软盘驱动、磁带驱动光盘(CD)驱动、数字化视频光盘(DVD)驱动等。可移动存储驱动器762以公知的方式从可移动存储媒体764读取和/或写入。可移动存储媒体764可以例如是软盘、磁带、CD、DVD等。
可移动存储媒体764优选地为在其中具有存储的计算机可执行代码(即，软件)和/或数据的计算机可读媒体。存储在可移动存储媒体764中的计算机软件或数据作为电通信信号778读入到计算机系统750中。
在一个备选的实施方案中，辅助存储器758可包括用于允许计算机程序或其他数据或指令载入到计算机系统750中的其他类似装置。这些装置可例如包括外部存储媒体772和接口770。外部存储媒体772的一个示例可包括外部硬盘驱动或外部光驱动，或外部磁光驱动。
辅助存储器758的其他例子可包括基于半导体的存储器，例如可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除只读存储器(EEPROM)或闪存(面向部件的存储器，相似于EEPROM)。还可以包括允许软件和数据从可移动存储单元772传递到计算机系统750的任意其他可移动存储单元772和接口770。
计算机系统750还可以包括通信接口774。通信接口774允许软件和数据在计算机系统750和外部设备(例如打印机)、网络或信息源之间传输。例如，可经由通信接口774将计算机软件或可执行代码从网络服务器传递到计算机系统750。通信接口774的例子包括调制解调器、网络接口卡(NIC)、通信端口、PCMCIA槽和卡、红外接口、和IEEE 1394带电线(fire-wire)，这里仅例举出几个。
通信接口774优选地执行工业公布协议标准，例如IEEE802标准、光纤信道、数字用户线(DSL)、异步数字用户线(ADSL)、帧中继、异步传输模式(ATM)、综合服务数字网(ISDN)、个人通信服务(PCS)、传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)/串行线因特网协议/点对点协议(SLIP/PPP)等，但是还可以实现定制或非标准的接口协议。
经由通信接口774传输的软件和数据通常是以电通信信号778的形式。这些信号778优选低通过通信信道776提供到通信接口774。通信信道776承载信号778，并能够使用各种通信装置(例如，有线或电缆、光纤器件、传统的点划线、蜂窝电话链路、射频(RF)链路或红外线链路，这里仅例举少数几个)来实现。
计算机可执行代码(即，计算机程序或软件)存储在主存储器756和/或辅助存储器758中。计算机程序还能够经由通信接口774接收并被存储在主存储器756和/或辅助存储器758中。这些计算机程序在执行时能够使计算机系统750执行前面描述的本发明的各种功能。
在本说明书中，术语“计算机可读媒体”被用来指为计算机系统750提供可执行代码(例如，软件和计算机程序)的任意媒体。这些媒体的例子包括主存储器756、辅助存储器758(包括磁盘驱动器760、可移动存储媒体764和外部存储媒体772)，以及与通信接口774(包括网络信息服务器或其他网络设备)耦合通信的任意外部设备。这些计算机可读媒体是用于为计算机系统750提供可执行代码、程序化指令和软件的装置。
在使用软件实现的实施方案中，可以将软件存储在计算机可读媒体中，并通过可移动存储驱动器762、接口770或通信接口774载入到计算机系统750中。在该实施方案中，软件以电通信信号778的形式载入到计算机系统750。这些软件在通过处理器752执行时，优选地使处理器752执行在本文中描述的创造性特征和功能。
还可以主要以使用例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)的组件的硬件形式来实现各种实施方案。能够执行本文所述功能的硬件状态机(state machine)的实现对于本领域的技术人员来说是显而易见的。可以使用硬件和软件的组合来实现各种实施方案。
尽管在本文中示出和描述的具体系统和方法能够完全获得本发明的上述目的，但是应该理解在这里给出的说明书和附图只是表示本发明当前优选的实施方案，因此表示由本发明广泛地要求保护的主题。还应该理解本发明的领域完全包围对于本领域的技术人员显而易见的其他实施方案，本发明的领域相应地仅由所附的权利要求书来限定。

Claims (30)

1.一种包括多个网络设备的路由系统，各个网络设备与通信网络耦合通信并具有路由表，所述路由表包括：
多个记录，各个记录包括多个属性，所述多个属性提供与网络拓扑无关的信息；
两个或多个键值属性，其中，所述路由表中的记录是可由所述两个或多个属性中的一个唯一地识别的。
2.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述两个或多个属性中的每一个能够同时地识别记录。
3.如权利要求2所述的路由系统，其中，所述两个或多个属性中的一个是IP地址。
4.如权利要求2所述的路由系统，其中，所述两个或多个属性中的一个是GPS位置。
5.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性包括网络容错信息。
6.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性包括高速属性传播信息。
7.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性包括文本数据。
8.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性包括音频数据。
9.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性包括视频数据。
10.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述属性提供与网络链接性能无关的信息。
11.如权利要求1所述的路由系统，其中，属性包括专门针对该属性的更新周期。
12.如权利要求11所述的路由系统，其中，多个属性中的每一个都具有不同的更新周期。
13.如权利要求11所述的路由系统，其中，属性的所述更新周期能够得到动态调整。
14.如权利要求13所述的路由系统，其中，属性是响应网络性能状况自动调整的。
15.如权利要求1所述的路由系统，其中，在所述路由表的记录中能够动态地增加新的属性。
16.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性之一能够从所述路由表中的记录中删除。
17.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性之一提供与时间同步相关的信息。
18.如权利要求17所述的路由系统，其中，所述时间同步属性用于使所述通信网络中的多个网络设备时间同步。
19.如权利要求18所述的路由系统，其中，所述多个网络设备是电池供电的网络设备。
20.如权利要求19所述的路由系统，其中，所述多个网络设备形成时分多址网络。
21.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性的子集中的各个属性提供与独特的路由协议相关的信息。
22.如权利要求1所述的路由系统，其中，第一属性提供与路由信息协议相关的信息，第二属性提供与内部网关路由协议相关的信息。
23.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述路由表存储于闪存中。
24.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性中的一个包括与多跳有线网络中的面积吞吐量相关的信息。
25.如权利要求1所述的路由系统，其中，所述多个属性中的一个包括与多跳无线网络中的面积吞吐量相关的信息。
26.如权利要求19所述的路由系统，其中，在所述面积吞吐量属性中提供的所述信息被用来优化所述多跳网络中的面积吞吐量。
27.如权利要求19所述的路由系统，其中，面积吞吐量以每平方米中每秒传送位数来测量。
28.一种网桥设备，所述网桥设备被配置成桥接第一网络分段和第二网络分段，其中，所述第一网络分段使用第一通信协议，所述第二网段使用第二通信协议，所述网桥包括：
路由表，其具有多个记录，各个记录识别所述第一或第二网络分段中的唯一网络设备，其中，各个记录包括多个属性；
路由管理系统，其被配置成更新路由表，并进一步配置成从所述第一网络分段接收通信报文，并将所述通信报文封装以用于传递给所述第二网络分段中的网络设备。
29.一种包括多个网络设备的路由系统，各个网络设备与通信网络耦合通信，其中，各个网络设备包括：
网络接口，其配置成在通信网络上发送和接收通信消息；
路由表，其具有多个记录，各个记录包括用于提供与特定网络设备相关的信息的多个属性；
属性管理系统，其配置成对所述路由表进行更新，并将属性传播给所述通信网络中的网络设备；以及
通信管理系统，其配置成从所述网络接口接收通信报文，并以能够模拟多种类型网络的介质访问控制层的形式提供所述通信报文的内容的至少一部分。
30.一种网络设备，包括微处理器、存储区域和通信装置，所述网络设备配置成在通信网络上路由通信报文，并具有包括多个记录的路由表，各个记录具有多个属性，所述网络设备进一步配置成创建新的属性、将所述新的属性增加到所述路由表、以及将所述新的属性传播给所述通信网络上的其它网络设备。
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