JP2005287044A - Ipネットワークに接続された装置の発見の方法、及び、この方法を実行する装置 - Google Patents

Ipネットワークに接続された装置の発見の方法、及び、この方法を実行する装置 Download PDF

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Abstract

【課題】
本発明は、IPネットワーク、特にローカルエリア・ネットワークにかかる。IPネットワークに接続する装置が、ネットワークに接続する他の互換性のある装置に関する知識を取得及び更新する方法に関係する。
【解決手段】
本発明は、接続状態、非接続状態及び待機状態を有する有限状態機械に基づく。状態の変化は、他の装置からのメッセージ、要求、あるいは、応答の受領時又はメッセージの受信が無いタイマの満了時に生じる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、RFC791に記載されるIP(「インターネット・プロトコル」)ネットワーク、特に家庭内ネットワーク等のローカルエリア・ネットワークにおけるIPネットワークにかかる。かかるネットワークに接続する装置が、ネットワークに接続する他の互換性のある装置の知識を取得及び更新する方法に関係する。
IEEE1394技術、即ち、表題「IEEE Std 1394−1995 High Performance Bus, 1996−08−30」(非特許文献1)の文献に記載される高性能バスを使用する家庭内ネットワークにおいて、ネットワークの装置の接続又は非接続は、バスを再初期化させ、接続中の装置の発見のフェーズを開始する。
IPネットワークでは、装置の接続又は非接続は、他の装置によって検出される可能性の高いネットワーク上のいかなる明確な働きも引き起こさない。特定のアプリケーション又は特定のプロトコルは、ネットワークに接続している装置が、かかるアプリケーションに関与するか同一のプロトコルを実行する他の装置を特定することができることを、必要とする。例えば、欧州特許第1,253,762 A1号明細書(特許文献1)に記載のSmartRight(商標登録)デジタル・コンテンツ・コピー防止プロトコルを引用することができる。このプロトコルを実行する装置は、ネットワーク整合性を裏付けるようキー管理段階を開始できるように、ネットワーク上でこのプロトコルと互換性を有する新しい装置の到着を検出しなければならない。
例えば、IETF(「エンジニアリング・インターネット・タスク・フォース、Engineering Internet Task Force)より入手可能な、表題「draft−cai−ssdp−v1−03.txt」(非特許文献2)の文献に詳述される「Simple Services Discovery Protcol」等の、サービス発見プロトコルは、ネットワーク上に存在する。しかしながら、かかるプロトコルは、サービスの発見、特に装置よりHTTPサービスの発見に適応される事実は別として、ネットワーク上の装置の到着の素早く且つ確実な検出を保証しない。実際、かかる検出は、ネットワーク上に到着する装置による通知メッセージの送信に基づくものであり、このメッセージは、RFC768に詳述される「ユーザ・データグラム・プロトコル(User Datagram Protocol)」(UDP)を使用して送信される。この通知メッセージは、ネットワークの装置によっては、全く受信されなくてもよい。UDPプロトコルは、柔軟性がなく、可能性のあるメッセージ・ロスに対して保証を全く提供しないからである。更に、通常このプロトコルは、接続を示すイベントに基づいており、このイベントは「媒体制御(Medium Access Control)」(MAC)層によって生成される。
「動的ホスト構成プロトコル(Dynamic Host Configuration Protocol)」等の他のプロトコルによって、ネットワークに到着する装置は、ネットワークの情報を取得できる。しかしながら、これらのプロトコルは、一度接続されると新しい装置の続いての接続について警告される手段を提供しない、という事実は別として、これらのプロトコルは、ここでは関連の無い従来のIPクライアント・サーバ機能を実行する。当然のことながら、本出願に関しては、ネットワーク管理を集中的に行なうサーバのユーザを除外し、特定の役割を担う装置は無いことが望ましい。
従って、この方法とは、下層のネットワーク層とは独立であり、また、同一の方法を実行する装置が、ネットワーク上にの到着したこと及びネットワークからの接続を切断したことについての検出を可能とする、IPベースの方法の発見に関する問題を招く。この方法は、予備の簡単且つ迅速な構成なく方法を実施する全ての装置間で機能できるようには、ネットワーク管理を行なうサーバの存在に基づきえない。
欧州特許第1,253,762 A1号明細書 IEEE Std 1394−1995 High Performance Bus, 1996−08−30 IETF; draft−cai−ssdp−v1−03.txt
従って、本発明により、装置は、それ自体のネットワークへの接続と、接続した後はネットワーク上の互換性のある新しい装置の到着とを、迅速に発見する方法を実行することが可能となる。特定の一実施例では、本発明によって、互換性のある接続中の装置のリストが保持されえ、また、互換性のある装置のネットワークとの接続を切断を発見することも可能となる。
本発明は、IPネットワークに接続されるべき装置によって、上述の方法を実施し上述のネットワークに接続する装置を発見する方法に関連する。本発明は、非接続状態にあるとされる装置が、IPネットワーク上で反復的に及び自動的に要求を送信する段階を有する。また、本発明は、装置が方法に従って他の装置から少なくとも1つのメッセージを受信したときの、接続状態への切換を含む段階も有する。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、他の装置からの要求を受信し次第、ネットワークに応答を送信する。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、接続状態で且つ本方法に従って第1の所定時間内にメッセージを受信しない場合、IPネットワークで要求を送信し、メッセージ受信待機状態に切り替わる。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、メッセージ受信待機状態で且つ本方法に従って第2の所定時間内にメッセージを受信しない場合、非接続状態に切り替わる。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、メッセージ受信待機状態で且つ本方法に従ってメッセージを受信する場合、接続状態に切り替わる。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、マルチキャスト・モードで本方法に従ってメッセージをアドレス及び既知のポートに送信し、それによって装置はこのアドレス及びポートをリッスンする。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、メッセージ受信待機状態で且つ本方法に従ってメッセージを全く受信しない場合、非接続状態に切り替わる前に、第2の所定時間内で所定の回数の要求の送信とメッセージ受信待機状態を反復する。
本発明の特定の一実施例によると、装置が非接続状態のときに送信された第1の要求と称される要求は、装置が接続状態のときに送信された要求、及び、非接続状態から切り替わった後に送信される第1の応答が次に続く応答とは異なるときに送信された要求とは異なる。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、第1の要求又は第1の応答の受信時に、ネットワーク上の新しい装置の到着を知らせる。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、接続中の装置のリストを保持する。
本発明の特定の一実施例によると、本装置は、装置のリストから応答していない装置を排除するよう、要求に答えて受信した応答とこのリストとを比較する。
本発明はまた、IPネットワークに接続されるべき装置に関連し、本装置は、要求を送信する手段と、IPネットワーク上で応答を送信する手段と、タイマを起動する手段とを有し、他の装置からの要求又は応答の受信時又はタイマの満了時に依存して、非接続状態と接続状態と待機状態とを切り換える手段を有することを特徴とする、
本発明及び他の特徴と利点は、以下の説明を読み、添付の図面を参照することにより、より容易に理解され、また明らかとなるであろう。
本発明は、それにより装置が接続状態、非接続状態、又は応答を待つ待機状態かを認識することを可能とする、有限状態機械の原理に基づく。状態の変化は、他の装置からのメッセージ受信時、又は、タイマの満了時に生ずる。
起動する装置は、非接続状態に切り換えてからネットワークで要求を送信し、互換性のある他の装置に応答を求める。その後応答を待つ。所定の時間以内に応答を受信しない場合は、非接続状態を維持しつつ、要求を反復する。
ネットワーク上の装置の存在を示す応答を受信した場合は、接続状態に切り換え、ネットワークの監視を開始する。装置の存在を示すメッセージ、要求、又は応答の受信は、接続中の装置状態を確認する。装置はまた、要求を受信するとすぐ、それ自身が応答を送信する。
所定の時間内にメッセージを受信しない場合は、メッセージ受信待機状態に切り替わりうる。この状態は、装置がまだネットワークに接続中か否かを、装置は既に認識していないことを示す。その後、装置はこれの調査を試みる。そのために、装置はネットワークで要求を送信し、存在する全ての装置に応答を求める。応答を受信しない場合、場合によっては要求を再度行なった後、装置は非接続状態に切り替わり、ネットワークへの新しい接続を検出するよう定期的に要求を送信する。
待機状態でメッセージを受信するとすぐに、装置は再度接続状態に切り換わる。
この待機状態の使用は、メッセージ受信の一時的なロスを非接続と解釈するのを防ぐのに、有用である。これは、ネットワークが、ワイヤレス・ネットワークの場合に特に有用である。ワイヤレス・ネットワークでは、そこでの無線受信への短時間の干渉が、実際のは接続のロスなく、ネットワークにおいて一時的な中断を引き起こしうる。
例えば、要求が接続後最初の要求であるか、あるいは、後続の要求であるかによって要求を区別することによって、新しい装置を検出できる。同様に、要求を受信すると装置が送信する応答は、それが接続後最初の応答か後発の応答かによって区別される。このように、最初の要求又は最初の応答を受信するいかなる装置も、新しい装置がネットワークに接続中であることを認識するであろう。
図1は、本発明の一実施例の有限状態オートマトンを図示する。装置は、起動する際は、参照符号A1で示す「Who_is_there」という要求をネットワーク上で送信することでスタートする。このアクションを通じて、参照番号E1で示される非接続状態に切り替わる。この状態に入ることでタイマT1が作動し、その値は例えば1秒でよい。装置の接続を検出するシステムの反応性を高めるよう、この値は低減されてよい。
非接続状態E1では、タイマT1が満了すると、装置は依然として非接続であると見なされる。ゆえに、「Who_is_there」要求を再送してE1状態に戻り、タイマT1を再起動する。
非接続状態E1では、装置が、ネットワーク上の他の装置から「I_am_alive」という応答を受信すると、このメッセージは、装置が接続されていることを示し、すぐに装置は、装置の高レベルのアプリケーションにアクセス可能なイベント・マネージャ等を介してこのイベントを通知する。従って、装置は、「Connected」イベントを送信する。その結果、装置は、参照符号E2で示す接続状態に切り替わる。少なくとも、装置の非接続状態をネットワークから高速検出する必要がない場合、この状態E2に入ることで、新しいタイマT2が通常は略数分間程度作動する。
非接続状態E1では、装置が、ネットワーク上の他の装置から「I_am_here」という応答を受信すると、「I_am_alive」メッセージを受信した上述の場合と同様に応答する。この2つのメッセージの唯一の違いは、「I_am_alive」の代わりに「I_am_here」応答は、この応答を送信した装置が、接続したばかりであり、これが最初の応答であると示すことである。その結果、ネットワークでの新しい装置の到着が検出され、このイベントは、「Connected」イベントに加えて「New_device」イベントを送信することによって示される。
非接続状態E1では、装置がネットワーク上の他の装置から、「Who_is_there」又は「Who_is_alive」要求を受信すると、このメッセージは、装置に、接続状態であることと、他の装置がネットワーク上にどの装置があるかを探していることとを通知する。続いて装置は、接続状態E2に切り替わる。
「Connected」イベントが通知され、装置のネットワークへの接続を示す。装置は、「I_am_here」応答で要求に返答する。「Who_is_there」要求のイベントにおいては、要求を送信する装置がネットワークに接続したため、「New_device」イベントもまた通知される。
接続状態E2に入ると、タイマT2が作動する。ネットワークからメッセージを受信せずにこのタイマT2が満了すると、装置は、場合によってはネットワークから非接続状態であると判断する。この非接続状態を確認するよう、装置はネットワーク上で「Who_is_alive」要求を送信し、待機状態E3にて応答を待って待機するよう切り替わる。
接続状態E2では、装置は、「I_am_alive」応答を受信するとすぐに、状態E2に切り替わり、それによってタイマT2を再度作動する。
接続状態E2では、装置は、「Who_is_alive」要求を受信するとすぐに、状態E2に切り替わり、それによってタイマT2を再度初期化する。また、装置は、「I_am_alive」応答を送信し、ネットワーク上でのその存在を示す。
接続状態E2では、装置は、「Who_is_there」要求を受信するとすぐに、状態E2に切り替わり、それによってタイマT2を再度作動する。また、装置は、「I_am_alive」応答を送信し、ネットワーク上でのその存在を示す。また、「New_device」イベントも送信し、要求を送信した装置のネットワークへの到着を示す。
接続状態E2では、装置は、「I_am_here」応答を受信するとすぐに、状態E2に切り替わり、それによってタイマT2を再度作動する。また、「New_device」イベントを送信し、要求を送信した装置のネットワークへの到着を示す。
このメッセージ受信待機状態E3に入ることで、タイマT3を、通常略数秒程度作動させる。「Who_is_alive」要求が送信されたばかりのため、この状態はネットワークに接続する装置からの応答を待つ待機状態である。このカウンタが応答を全く受信せずに満了する場合、装置はそれ自体がネットワークとの接続を切ったと判断する。装置は、「Disconnected」イベントを送信してこの状態を示し、非接続状態E1に切り替わる。
待機状態E3では、装置は、ネットワークに接続する他の装置の存在を示す「I_am_alive」応答を受信するとすぐに、接続状態E2に切り替わる。
待機状態E3では、装置は、ネットワークに接続する他の装置の存在を示す「I_am_here」応答を受信するとすぐに、接続状態E2に切り替わる。「I_am_here」応答は更に、その応答を送信した装置がネットワークに接続したばかりだと示すため、装置は新しい装置の到着を示す「New_device」イベントを送信する。
待機状態E3では、装置は、ネットワークに接続する他の装置の存在を示す「Who_is_alive」要求を受信するとすぐに、接続状態E2に切り替わる。また、装置は、ネットワーク上の存在を示すよう、「I_am_alive」応答を送信する。
待機状態E3では、装置は、ネットワークに接続する他の装置の存在を示す「Who_is_here」要求を受信するとすぐに、接続状態E2に切り替わる。また、装置は、ネットワーク上の存在を示すよう、「I_am_alive」応答を送信する。また、「New_device」イベントを送信し、要求を送信した装置のネットワークへの到着を示す。
要求を送るには複数の代替方法が可能である。第1の方法は、ネットワーク上でこれらのメッセージのブロードキャストを含む。この方法では、ネットワーク上で送信されたメッセージは、上述した方法と互換性があるか否かに関らず、ネットワーク上に存在する全ての装置に伝達される。他の方法は、「multicast」(「マルチキャスト」)アドレスと、全ての装置に既知のポートを定義づけることを含む。これは、ネットワーク上の全ての装置に共通するパラメータ、又はアドレス、及び周知でありIANA(「インターネット・アサインド・ナンバー・オーソリティ」)で定義されるポートであってよい。後者の解決方法が望ましい。このアドレスとこのポートが一度定義付けられると、全ての要求はこのマルチキャスト・アドレスに送信され、方法を実行する各装置は、このマルチキャスト・アドレス上のトラフィックを監視しなければならない。このように、関連する装置のみが、このプロトコルに関連するメッセージを受信するであろう。
望ましい選択肢は、「unicast」(「ユニキャスト」)モードでの応答を、要求を送信する装置にソースから直接送信することであろう。
常に可能性のある要求又は応答のロスに対して、より耐性を持たせる方法は、装置が、所定の回数連続する要求に応答しない場合のみ、非接続状態だとみなされることの特定を含む。この回数の選択は、ネットワークからの装置の非接続状態の検出速度に影響を与え、同様にこの検出の信頼性にも影響を与える。この回数が少ないほど、検出は早くなるが、応答が単純に失われている際に、装置が非接続であると明言してしまう危険性を伴う。この回数が多いと、装置がまだ接続中の間は、装置が送信した全ての応答が失われるリスクは少ないが、それに応じて実際の非接続状態を検出するのに必要な時間は増加するであろう。実際には、この回数の選択は、使用されるネットワークの信頼性に依存し、例えば、ワイヤレス・ネットワークの場合は通常3回、信頼性の高い有線のローカルエリアネットワークの場合は1回となるであろう。
所定の時間で接続する装置のリストを保持するよう、アルゴリズムは拡張されうる。
アルゴリズムの単純な修正が、望ましくは選択されると、メッセージ受信時に接続状態E2でタイマT2を再始動する必要はない。要求又は応答を送信するいずれの装置の識別子(例えばIPアドレス)は、装置のリストに加えられなければならない。定期的に、T2毎に、装置は、リスト上の装置のネットワーク上の存在を確認するよう、「Who_is_alive」要求を送信し、装置自体の非接続状態を伴ってE3状態に切り替わる。所定の時間内、例えばT3での装置からの応答の欠如、例えばT4は、ネットワークとの接続を切ったと解釈される。この場合、この装置はリストから削除されなければならない。T3の満了時に応答する装置が無い場合は、装置は、ネットワークとの接続を切ったとみなされる。その後、装置は状態E1に切り替わり、接続状態の装置のリストを消去しなければならない。
他の変形は、例えば、「multicast」又は「broadcast」(ブロードキャスト)モードでの応答を使用してネットワークのトラフィックを最適化するよう、当業者によって行なわれてよい。反対に、これらの変形は、他のアルゴリズムの修正を要してよい。
詳述されたメカニズムは、タイマT2が全ての装置に対して同一である場合、ネットワーク上で「Who_is_alive」要求の送信波を引き起こす、という不利点を有しうる。実際、ネットワーク上の最後のメッセージの循環に続いて、全ての装置は、T2の満了時に、かかる要求を送信するであろう。この問題を解決する1つの方法は、定義された範囲内でT2のランダム選択をすることである。この方法では、最短のT2を有する装置のみが要求を送信し、その要求はネットワークの全ての装置が受信し、全ての装置のタイマT2を再度始動させるであろう。
また、例えばネットワーク過負荷の場合には、メッセージが失われる可能性があり、その結果、装置は実際はまだ接続中だがT3タイム中にメッセージを受信していないときに、装置の非接続状態に切り替わる。装置が非接続状態にされるべきかを考慮する前に、装置の非接続状態の誤検出のリスクを低減するよう、「Who_is_alive」要求の送信は、応答が無いイベント中に複数回反復されてよい。
望ましくは、メッセージは、「ユーザ・データグラム・プロトコル」(UDP)を使用して送信される。実際、マルチキャストの使用は、UDPの使用を必要とするため、使用されている分布モードに関らず、いかなるアプリケーションにも使用することを一般化することは、妥当であると考えられる。
メッセージ形式に関する限り、ソース及びあて先アドレスがメッセージのIPヘッダーに含まれるため、メッセージの種別をコード化する1バイトは、上述された方法の正確な実行を確認するには十分であろう。メッセージの内容は明らかに、本発明の範囲を超えずに、更に改善されうる。コード化の一例は、「Who_is_there」要求用の値0×0と、「I_am_here」応答用の0×1と、「Who_is_alive」要求用の0×2と、「I_am_alive」応答用の0×3とを伴う1バイトのメッセージ本文内の送信を含む。
図2中、方法を実施する装置の一般的な構造の一例を、参照符号2.1で示す。かかる装置は、参照符号2.7で示すネットワークに装置を接続する、参照符号2.6で示すネットワーク・インタフェースを有する。装置は、また、IP通信を管理するスタックと、ネットワーク・インタフェース管理層と、上述した方法に従ってメッセージの交換を管理するプログラムとを含み、本方法を実行するよう要求されたプログラムを格納する、参照符号2.5で示す不揮発性メモリを有する。これらのプログラムは、参照符号2.2で示す中央処理装置によって動作されるべき、参照符号2.3で示すランダム・アクセス・メモリにロードされる。これら全ての要素は、参照符号2.4で示す通信バスによって相互接続されるであろう。この構造は、これらの手段の配置によって様々であり、また、本方法を実行できる装置の構造の一例にすぎないことは、当業者には明らかであろう。
UDPを使用するマルチキャスト・モードで送信されるメッセージの内容に詳述されるが、本発明は、送信モードと、TCP(「Transport Control Protcol(通信制御プロトコル)」)等が使用されるプロトコルに関しては、本発明の範囲を超えずに当業者によって変更されてよい。
有限状態オートマトンの形式での方法を示す図である。 方法を実施する装置の典型的な設計を示す図である。
符号の説明
2.1 方法を実施する装置
2.2 プロセッサ
2.3 ランダム・アクセス・メモリ
2.4 通信バス
2.5 不揮発性メモリ
2.6 ネットワーク・インタフェース
2.7 ネットワーク

Claims (12)

  1. IPネットワークに接続すべき一方の装置による発見方法であり、当該発見方法を実施し前記ネットワークに接続された他方の装置を発見する方法であって、
    非接続状態にあるとみなされている前記一方の装置が、前記IPネットワーク上に反復的且つ自動的に要求を送信する段階と、
    前記一方の装置が、他の装置からの当該方法に従った少なくとも1つのメッセージを受信すると、接続状態へと切り替わる段階と、
    を少なくとも有することを特徴とする発見方法。
  2. 前記一方の装置は、他の装置からの要求の受信時に、前記ネットワーク上で応答を送信する、請求項1記載の方法。
  3. 前記一方の装置は、接続状態にあり且つ第1の所定時間内に前記方法に従ってメッセージを受信しない場合、前記IPネットワーク上で要求を送信し、メッセージ受信待機状態に切り替わる、請求項2記載の方法。
  4. 前記一方の装置は、メッセージ受信待機状態にあり且つ第2の所定時間内に前記方法に従ってメッセージを受信しない場合、前記非接続状態に切り替わる、請求項3記載の方法。
  5. 前記一方の装置は、メッセージ受信待機状態にあり且つ前記方法に従ってメッセージを受信する場合、前記接続状態に切り替わる、請求項4記載の方法。
  6. 前記一方の装置は、マルチキャスト・モードで前記方法に従ってメッセージをアドレス及び既知のポートに送信し、それによって前記装置は前記アドレス及び前記ポートを監視する、請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の方法。
  7. 前記一方の装置は、前記メッセージ受信待機状態にあり且つ前記方法に従ってメッセージを全く受信しない場合、前記非接続状態に切り替わる前に、第2の所定時間内で所定の回数の前記要求の送信と前記メッセージ受信待機状態を反復する、請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の方法。
  8. 前記一方の装置が前記非接続状態のときに送信された第1の要求と称される前記要求は、前記一方の装置が前記接続状態のときに送信された前記要求とは異なり、前記非接続状態から切り替わった後に送信される第1の応答は次に続く応答とは異なる、請求項1乃至7のうちいずれか一項記載の方法。
  9. 前記一方の装置は、第1の要求又は第1の応答を受信すると、前記ネットワーク上の新しい装置の到着を知らせる、請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の方法。
  10. 前記一方の装置は、接続中の装置のリストを保持する、請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の方法。
  11. 前記一方の装置は、応答していない装置を前記リストから排除するよう、要求に応えて受信した応答を、装置の前記リストと比較する、請求項10記載の方法。
  12. IPネットワークに接続されるべき装置は、
    要求を送信する手段と、前記IPネットワーク上で応答を送信する手段と、タイマを起動する手段とを有し、
    他の装置からの要求又は応答の受信時又はタイマの満了時に依存して、非接続状態と接続状態と待機状態とを切り換える手段を有することを特徴とする装置。
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