JP4611289B2 - 無線サービス・ポイント・ネットワーク - Google Patents

Description

本発明は、無線通信ネットワークに関し、特にアドホック・メッシュ無線ネットワークを含む無線通信ネットワークに関する。

無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）技術は、すべてのタイプのネットワーク（例えば、ホーム、ＳＯＨＯ、教育、企業）に急速に浸透している。ネットワーク接続されたほとんどすべての企業がその製品ポートフォリオにＷＬＡＮ構成要素を急速に追加している。この技術拡張を支配するものは、現在ＷＬＡＮアーキテクチャ適合のため企業が選ぶＩＥＥＥ８０２．１１標準である。この標準は別の動作モードを定義するが、今日では、最も一般に配置されているのはインフラストラクチャ・モードである。このモードでは、無線アクセス・ポイント（「ＡＰ」）がイーサネット（登録商標）・ケーブルを介してＬＡＮに接続され、無線利用側デバイスがＡＰに関連してＬＡＮへの無線アクセスを提供する。無線クライアントは、アクセス・ポイントの無線範囲内にあり、ＡＰが配置可能な任意の認証スクリーニングに合格できなくてはならない。所望の領域の無線有効範囲および所望の数の関連クライアントの容量を確保するためには、十分なＡＰを配置する必要がある。これは、各ＡＰが、サポートできる関連クライアントの数に限りがあるためである。それ故、図１（従来技術）は、ＬＡＮサーバ１００およびそのサービスへのアクセスが、ＡＰ１１０の配置によって利用側デバイス１２０へ１回の無線ホッピングの分だけ拡張される様子を示す。

このようにＷＬＡＮを配置することは徹底的なサイトの評価、セキュリティ計画、および図１に示すように多数のケーブルを必要とする。したがって、各ＡＰ１１０（ａ）〜（ｃ）は、ＬＡＮ１００に対応するケーブル１０５（ａ）〜（ｃ）を介して接続される。さらに、図１の例のコンピュータ・サーバ１３０、プリンタ１４０、およびプロジェクタ１５０などのいくつかのデバイスは、ＡＰ１１０に関連するようには構成できず、結果的にさらにＬＡＮ側への追加の有線接続１０５が必要である。それ故、図１に示すような従来技術による環境により与えられる移動性は、クライアント１２０による制限された移動を提供することに絞られている。しかし、アクセス・ポイント１１０自体もサーバおよびサービス、例えば、１３０、１４０、１５０も依然として固定有線ＬＡＮシステムである。この従来技術による設計方法論は、ＷＬＡＮの革命を世界的規模で進めるのに貢献してきた。

しかし、ネットワークに組込まれる構成要素が、確立された業界標準（特にＩＥＥＥ８０２．１１が規定する）に適合し続け、また、移動体および他のデバイスがＬＡＮリソースにアクセスできる容易さとセキュリティを確保または向上させながら、無線技術を介して自由度を獲得することを可能にする新しい手法が必要である。

簡単に言うと、本発明は、無線通信ネットワークを介してリソースにアクセスする方法および装置を提供する。このネットワークは、サービス・ポイント・ネットワーク（「ＳＰＮ」）として知られ、各々が潜在的に利用側デバイスに接続された複数のサービス・ポイントを備える無線ネットワークである。利用側デバイスはＳＰＮの一部ではないが、１つまたは複数のサービス・ポイントに接続され、それによってＳＰＮを介してリソースにアクセスし、またはこれを提供する。本発明の別の態様では、第１の利用側デバイスが、２つの利用側デバイスに接続されたサービス・ポイント間のＳＰＮを通して送信されるパケットを介して第２の利用側デバイスにアクセスする。サービス・ポイントは、好ましくは、ユニキャスト、マルチキャスト、および／またはブロードキャストを介した経路指定（ルーティング）をサポートするアドホック・メッシュ・ネットワーク・プロトコルを用いて相互に通信する。ＳＰＮは、数、ロケーション、サービス・ポイント周囲の環境および物理的な移動体ノード内に実施されたサービス・ポイントへの利用側デバイスの接続に関して自由に構成できる。このプロトコルは、オンデマンドまたはプロアクティブ・ルーティング・アルゴリズムを採用する。利用側デバイスは、有線または無線接続を介して対応するサービス・ポイントに接続される。

本発明の方法は、好ましくは、接続されたサービス・ポイントのアドレスを利用側デバイスに明かすことなく第１の利用側デバイスに第２の利用側デバイスへのアクセスを提供するステップを含む。代わりに、メッセージを発信する利用側デバイスは、意図された宛先利用側デバイスのアドレスを指定し、ＳＰＮは、自動的にこのアドレスを宛先利用側デバイスに接続された対応するサービス・ポイントの識別子にマッピングする。本発明の態様は、さらに、この識別子をサービス・ポイントのネットワーク・アドレスにマッピングするステップと、それを動的に再マッピングして通信の途中でのネットワーク・アドレスの変化を反映させるステップとを含む。

本発明の別の態様においては、無線ＳＰＮを提供するステップが、各々が私設サブネット内の他のサービス・ポイントへのまたはそこからの通信トラヒックをフォワーディングするようにのみ構成される選択されたサービス・ポイントのサブセットを備える少なくとも１つの私設サブネットを提供するステップを含む。この方法は、ルーティング、ルーティング管理、セキュリティ管理、周波数、認証、呼量、識別、年数および技術などの１つまたは複数の要因に基づいてサービス・ポイント・ネットワークをサブネットに自動的に再構成するステップをさらに含む。

さまざまな実施形態においては、サービス・ポイントに接続された利用側デバイスは、アプリケーション、印刷、ネットワーク・ゲートウェイ、ＤＨＣＰ、ＳＭＴＰ、販売／ｅコマース、音声、画像、照明、ユーティリティ、機器、移動、通信、テレマティクスおよび／または緊急安全からなるリソースのセットを提供する。別の実施形態では、第１の利用側デバイスは、部分的に、利用側デバイスに接続されたサービス・ポイント間のトポロジ関係および／または第２の利用側デバイスに接続されたサービス・ポイントの物理ロケーションに基づいて選択された第２の利用側デバイスにアクセスすることができる。

別の特徴は、サービス・ポイントは、各々他のサービス・ポイントへのマルチホップ・トラヒックを無線で経路指定するネットワーク・ポートと、１つまたは複数の利用側デバイスと通信するように構成されたサービス・ポートを含む。第１のサービス・ポートと通信中の利用側デバイスは、利用側デバイスがサービス・ポイントのネットワーク・ポートと通信するように構成することなく、ＳＰＮを介して異なるサービス・ポートと通信している別の利用側デバイスにアクセスできる。好ましくは、利用側デバイスは１つの共通のＩＰアドレスを用いてネットワークのすべてのサービス・ポイントを対象とする。

本発明は、さらに、複数のサービス・ポイントの自己構成型サービス・ポイント・ネットワーク（ＳＰＮ）を提供することで、安全な無線通信ネットワークを介してリソースへのアクセスを提供する方法を提供する。ＳＰＮに参加すると、各サービス・ポイントはＳＰＮ固有の識別子を動的に割り当てられる。利用側デバイスは、それぞれ１つまたは複数のサービス・ポイントに接続され、サービス・ポイントに固有の識別子に少なくとも部分的に基づく非対称公開秘密暗号鍵ペアを用いて、利用側デバイスに接続された対応するサービス・ポイント間でＳＰＮを通した安全な通信を介して、第１および第２の利用側デバイスの相互アクセスを提供する。この態様で、ＳＰＮを通した第１および第２の利用側デバイスの相互アクセスを提供するステップは、さらに、第１の利用側デバイスに接続されたサービス・ポイントで通信を暗号化するステップと、第２の利用側デバイスに接続されたサービス・ポイントの公開暗号鍵を用いて通信を解読するのに必要な鍵をさらに暗号化するステップを含む。したがって、第１の利用側デバイスに接続された始点サービス・ポイントと第２の利用側デバイスに接続された終点サービス・ポイントとの間でＳＰＮを通して安全な通信が進行し、終点サービス・ポイントによってのみ解読可能な方法で始点サービス・ポイントによって暗号化される。

本発明の別の態様では、暗号鍵は、受信側サービス・ポイントに安全かつ認証された方法で１つまたは複数の管理指令を送信するために使用される。管理指令は、認証のための「活性（ｌｉｖｅｎｅｓｓ）」値公開鍵のチャレンジを含む。ＳＰＮ形成で使用される管理指令は、ｈｅｌｌｏ、ｗｅｌｃｏｍｅ、ｊｏｉｎ、ａｃｃｅｐｔ、ｌｅａｖｅ、またはｇｏｏｄｂｙｅのうちの１つ以上を含む。別の態様では、受信側サービス・ポイントは複数の暗号鍵ペア（例えば、製造業者、オーナー、運用会社）に関連し、異なるクラスの管理指令に対応する異なる暗号鍵が使用される。

明示される場合を除き、以下の図面およびそれについての詳細な説明は本質的に例示的なもので、本発明の例示としての実施形態および態様を提供する。

Ａ．サービス・ポイント・ネットワーク−概要
本明細書では、サービス・ポイントおよびサービス・ポイント・ネットワークの概念を導入する。サービス・ポイント（「ＳＰ」）はビルディング・ブロックのように相互に協働し、共用無線通信プロトコルを用いてネットワークを形成する。結果として得られる無線ネットワークを本明細書では、「サービス・ポイント・ネットワーク」または「ＳＰＮ」と呼び、本明細書では、ＳＰＮの他のメンバーとのＳＰの通信インタフェースをＳＰの「ネットワーク・ポート」と呼ぶ。また、各サービス・ポイントは、情報、リソース、および／またはその要求の送信側と受信側のどちらであるかにかかわらず、ＳＰＮの通信サービスを利用する１つまたは複数のデバイス（「利用側デバイス」）との接続のための（論理的に）別のインタフェース（「サービス・ポート」）を提供する。利用側デバイスは、ＳＰＮの一部ではなく、各利用側デバイスが接続先の対応するサービス・ポートとの通信に十分なプロトコルをサポートしている場合、ＳＰＮ内のＳＰ間の通信のために使用されるネットワーク・ポートの共用無線ネットワーキング・プロトコルを必ずしもサポートまたは認識する必要はない。

図２Ａは、ネットワーク・ポート２１０およびサービス・ポート２２０を含む一実施形態のサービス・ポイント２００の基本論理機能を示す。ＳＰ２００は、サービス・ポート２２０によって利用側デバイス２３０に対してインタフェースとしての働きをする。ネットワーク・ポート２１０を用いて、ＳＰ２００は他のＳＰと通信してＳＰＮを形成できる。これについて以下に詳述する。それ故、図３に、無線ネットワーク・ポート３１０（ｘ）を介してＳＰＮ３５０を形成し、そのサービス・ポート３２０（ｘ）を介して複数の利用側デバイス３３０（ｘ）に接続された複数のＳＰ３００（ｘ）を示す。接続された利用側デバイス３３０（ｘ）は、サービス・ポイント・ネットワーク３５０の一部とは考えられず、ＳＰＮネットワーク・ポートの動作に関連するカスタムのソフトウェアまたはハードウェアを含む必要がない。したがって、ネットワーク・ポート３１０（ｘ）がサービス・ポイント・ネットワーク３５０を形成するために使用する無線ネットワーキング技術（例えば、８０２．１１ ＤＳＳＳ、３Ｇ ＣＤＭＡ、または超広帯域）は、利用側デバイスをサービス・ポイントに接続するための技術（例えば、ＵＳＢ、ＩＲ，シリアル、イーサネット（登録商標）、パラレル）から独立させることができる。さらに、サービス・ポート２２０は、上記のように、論理的に別の役割を果たす場合、ネットワーク・ポート２１０から物理的に（ハードウェアとして）別個であってもよいしそうでなくてもよい。図２Ｂに示すように、ＳＰ２００は任意選択として複数のネットワーク・ポート、例えば、２１０（ａ）および２１０（ｂ）、および／または複数のサービス・ポート、例えば、２２０（ａ）および２２０（ｂ）を含むことができる。

図４は、本発明の好ましい実施形態によるＳＰＮ４７０によって拡張されたＷＬＡＮを示す図である。図１に示す従来技術のＷＬＡＮとは対照的に、各ＡＰ４１０（ｘ）からＬＡＮサーバ４００までを有線で接続することなく、無線移動体クライアント４２０（ｘ）（ｉ）にＷＬＡＮリソースへのアクセスが提供できる。代わりに、各ＡＰ４１０（ｘ）は、ＳＰＮ４７０の対応するＳＰ４１５（ｘ）にローカル接続されている。サービス・ポイント４１５（ｘ）に接続されたアクセス・ポイント４１０（ｘ）は、集合的に、ＳＰＮ４７０を迂回中継として利用して、移動体クライアントがアクセス可能な大規模なＷＬＡＮネットワークを形成する。このように、サービス・ポイントは、ＳＰＮが、通信インフラストラクチャのためのケーブルを布設することなく、所望の場所への通信およびサービス（例えば、アクセス・ポイント経由の無線クライアント・アクセスを含む）への接続を提供するという点でアクセス・ポイントとは異なる（またこれを補完する）。サービス・ポイントを利用して、ネットワーク設計者は自由にネットワーク・サービスの位置を決定し、サービスがアクセスされるロケーションとサービスまたはリソースが発信されるロケーションとの間をケーブルで接続することなく、真のロケーションに依存するサービスと、ネットワーク全体を移動できるシステムですら（図１１に関連して後者を以下に説明する）提供できる。

ＳＰＮは、好ましくは、必ずしもこれに限定されないが、アドホック・メッシュ・ネットワークとしてＳＰによって自己構成される。ここで「アドホック」とは、（１）特定のまたは目下の問題またはニーズのために形成または使用され、および／または（２）直ちに利用可能な要素を材料とするという広い意味で使用されている。ＳＰＮのアドホックな性格は、好ましくは、ネットワーク・メンバーシップ、時間、ロケーション、および環境（後者は、例えば、見通し線、低湿度、標高、金属対非金属パーティション、屋内、屋外などを含む）のうちの少なくとも１つ以上に関する。言い換えれば、好ましくは、ＳＰは任意の利用可能な無線接続された（また、以下に説明する認証およびプライバシー判定基準などのしきい値判定基準に適合する）ＳＰと都合よく協働し、時間が経つと各メンバーＳＰがばらばらに離脱し、時間が経つと新しいメンバーＳＰがばらばらに参加するという前提でＳＰＮを形成する。さらに、ＳＰＮのトポロジは好ましくは「メッシュ」である。これは、少なくともいくつかのメンバーＳＰのペアの間でネットワークを通して複数の代替経路が存在するということを意味する。メッシュ・トポロジは、無指向性無線伝送によって可能になった接続システム数が比較的多いために、好ましいと考えられている。ＬＡＮセグメントはケーブルとネットワーク設計によって分離され、一方、ＷＬＡＮセグメントはその媒体のブロードキャスト特性のため他のＷＬＡＮデバイスとの統合がより未解決である傾向がある。好ましい実施形態では、ＳＰネットワーク・ポートは「アドホック・モード」で動作するＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線広帯域無線送信機を用いて実施され、自己構成型ＳＰＮを構築する。ＳＰＮは、好ましくは、以下に詳述するように、マルチホップ・ポイントツーポイントおよびマルチキャスト・ルーティングをサポートするＩＰネットワークである。

以下の各セクションで、ＳＰＮの好ましい動作および機能について詳述する。これらの動作は一般にサービス・ポイントの独立および／または連携動作によって実行される。任意選択として、以下にセクションＦ（「サービス・ポイント管理」）で説明するように、これらの動作を観察するための、またはサービス・ポイント属性を変更するための追加の管理要素を使用することができる。

Ｂ．サービス・ポイントの初期化
サービス・ポイントの初期化は、サービス・ポイントを指定の状態（例えば、活動状態、予備状態、停止状態、保守状態）にするのに必要なすべてのプロセスを含む。初期化は自動化されプラグアンドゴーで使用できるように設計されている。以下の表１は、サービス・ポイントが初期化されて活動状態になるサービス・ポイントが順に行うプロセスを示す。

サービス・ポイントがこれらのプロセスを通過していく過程は、選択したルーティング・プロトコル（例えば、ＴＢＲＰＦ）および特定の通信技術（例えば、８０２．１１ ＭＡＣ）から独立し、かつこれらと連携していることを意図している。初期化動作は、また、確立されたネットワーク・セキュリティ標準（例えば、８０２．１ｘセキュリティ）と同様のセキュリティ初期化プロセスを含むことができる。

２つ以上のサービス・ポイントが初期状態のＳＰＮを形成した時点で、これらのサービス・ポイントに接続されているどのデバイスも潜在的にただちにＩＰ通信を開始できると考えられる。したがって、いくつかのネットワーキング基本機能（例えば、ＤＨＣＰ、ＳＮＭＰ，ＳＭＴＰ、ＤＮＳ）およびそれらに関連するサーバは、好ましくは、その初期段階でもＳＰＮによってサポートされ、分散形式で必要なこれらのサービスの制限された形式を提供するように各サービス・ポイントを構成することなどでＩＰトラヒックのフローをサポートする。

好ましい実施形態では、サービス・ポイントのセキュリティと完全性とを守る手助けとして公開鍵暗号化機構が採用される。次のセクションで説明するように、この鍵によってＳＰＮ内のすべてのトラヒックの安全な暗号化が可能になる。各サービス・ポイントは、好ましくは、各サービス・ポイントおよびその常駐ソフトウェアを一意的に認証するために使用できる一意的な、製造業者が組み込んだディジタル識別子を含む。形成時に、ＳＰはチェックされ、必要なディジタル識別子を持っていなければＳＰＮに受け入れられない。この認証機能は、さまざまなサービス・ポイント動作でも同様に使用できる。例えば、現場での製品ソフトウェア更新などの管理機能に関連して認証を試験し要求できる。さらに、図５に示すように、ＳＰＮ形成プロセスで、一意的な名前とアドレスが、好ましくは、ネットワーク内の各ＳＰ５５０に割り当てられる。それ故、サービス・ポイント５５０内の各サービス・ポート５４５は、（ハードウェア識別子、時刻、ネットワーク識別子、およびポート番号）の機能の結果であるグローバルに一意的なポート識別子５２５を付与される。この機能は、サービス・ポイントの初期立ち上げ中に適用されるが、サービス・ポイントの動作段階で必要に応じて再実行できる。次いで、ポートＩＤ５２５を用いて、次のセクションで説明する暗号化通信のための公開／秘密暗号鍵ペアが生成される。各ＳＰ５５０のネットワーク・ポート５４０（例えば、８０２．１１無線）も、同様に次のセクションで説明するように、ＳＰＮ内のトラヒックの処理およびルーティングに使用するＳＰＮ５００に一意の内部ＩＰアドレス５１０を付与される。

Ｃ．ＩＰトランスポート−ＳＰＮ経由、発信側から宛先へ
利用側デバイスがサービス・ポイント・ネットワークを介して、本発明の好ましい実施形態に従って、互いに通信しアクセスすることができるプロセスについて、図６Ａおよび図６Ｂの流れ図を参照しながら説明する。便宜のため、通信を発信する利用側デバイスを「発信側」、通信の意図された受信先である利用側デバイスを「宛先」と呼ぶことがある。また、発信側に接続されたサービス・ポイントを「始点」サービス・ポイント、宛先に接続されたサービス・ポイントを「終点」サービス・ポイントと呼ぶことがある。

６５０で、発信側利用側デバイス６００は、好ましくは、標準ＩＰネットワーク・アドレス指定要件に準拠し、送信する通信パケット６１０にこのパケットの究極的な意図された受信先である宛先利用側デバイスの宛先ＩＰアドレスをアドレス指定する。６５１で、ＩＰパケット６１０は、利用側デバイス６００からその接続されたサービス・ポイント６０５、すなわち、始点ＳＰに配信される。始点ＳＰ６０５は以下のように一連の変換６１５を実行する。６５２で、パケット６１０の宛先アドレス（宛先のＩＰアドレス）を始点ＳＰが使用して、終点ＳＰ、すなわち、宛先利用側デバイスに接続されたＳＰのポートＩＤを取り出す。この索引順検索をサポートするため、内部テーブル内で、各ポートＩＤとそのポートＩＤを割り当てられたＳＰに接続された任意の利用側デバイスのＩＰアドレスとの間で、好ましくはマッピングが維持される。次いで、６５３で、始点ＳＰは、終点ＳＰのポートＩＤを用いて、テーブルからそのポートの関連する公開暗号鍵と終点ＳＰの内部ＩＰアドレスとを取り出す。当業者は、上記論理関係を効果的に表すそのようなテーブルを構成し実施する多くの等価の方法をただちに思い付くであろう。これらのテーブルは、好ましくは、ローカルに記憶されるか、またはそれ以外の方法で各ＳＰが利用できる。したがって、特定のメッセージ・パケットについて発信側が提供した宛先ＩＰアドレスを検査し、次いで直接のテーブル・ルックアップを実行することで、始点サービス・ポイントは、パケット配信先の終点ＳＰポートのポートＩＤ、内部ＩＰアドレス、および公開鍵を決定できる。場合によっては、例えばブロードキャスト・パケットの場合、この方法の各ステップは２つ以上の宛先利用側デバイスについて、すなわち、２つ以上の終点ＳＰポートＩＤ、暗号鍵、および／または内部ＩＰアドレスについて実行することができる。

６５４で、始点ＳＰ６０５は終点ＳＰの公開鍵を用いて元のメッセージ・パケット６１０を暗号化し、新しいＩＰヘッダがこの暗号化データ６２０に付加される。この新しいＩＰヘッダは、好ましくは、始点ＳＰの内部ＩＰアドレス、始点ＳＰポートＩＤ、終点ＳＰの内部ＩＰアドレス、および終点ＳＰポートＩＤを含む。このプロセスはＩＰＳＥＣトンネリングに似ているが、好ましくは、ステートレスであることは当業者には明らかであろう。

パケット６２０は、終点ＳＰ６３０に向けて（好ましくは、以下にセクションＥで説明するルーティング・アルゴリズムおよびプロトコルに従って）アドホック・メッシュ・ネットワーク６２５を通ってマルチホップ方式で６５５〜６５６で経路指定される。パケット６２０が究極的に終点ＳＰ６３０に到達すると、６５９〜６６０で終点ＳＰはいくつかの変換６３５を実行して元のパケットを復元する。これらの変換６３６のうちの１つで、パケット６２０は終点ＳＰ６３０がその秘密鍵を用いて解読し、完全に変換されたパケット６４０（元のパケット６１０と同一の）は終点ＳＰのサービス・ポートを介して宛先利用側デバイス６４５に配信される。しかし、始点ＳＰ６０５から終点ＳＰ６３０へのＳＰＮのマルチホップ中継で、パケット６２０は終点ＳＰの内部ＩＰアドレスの再割り当て、またはアドホック・メッシュ・ネットワーク内で新たに形成されたＩＰサブネット（サブネットについては以下にセクションＤで説明する）に遭遇することがある。これは、ＳＰＮが動的に形成され、本質的に接続性およびメンバーシップが変更されることに起因する。このため、ＳＰＮは通常、時折サービス・ポイントに更新した内部ＩＰアドレスを再発行する必要がある。好ましい実施形態では、各ＳＰのポートＩＤ番号およびそれに関連するＰＫＩ暗号鍵は一定である一方、各ＳＰの内部ＩＰアドレスは変更されてネットワーク形成の変化を反映することがある。にもかかわらず、各ポートＩＤ番号への現在の内部ＩＰアドレスのマッピングは各ＳＰ内で分散されたテーブル内で動的に維持される（上記に６５２〜６５３で示すように）。したがって、各サービス・ポイントは、６５７〜６５８で終点ポートＩＤを用いて、終点ＳＰの新しいＩＰアドレスを見つけるために必要な任意の変換を実行し、例えば、インターネット・ポート・アドレス変換（ＰＡＴ）などの機構を用いてパケットを送信し続けることができる。こうして、時折生じるＳＰの内部ＩＰアドレスの変更は、ＳＰに接続されたデバイスおよびネットワークのディレクトリ（上記のように一定のポートＩＤによって索引付けされた）またはその相互接続には全く影響しない。

上記のように、６５９で、パケットは終点サービス・ポイントで解読され、実際に終点ＳＰによってしか解読できない。これは、好ましい実施形態で、対応する秘密鍵を所有する唯一のデバイスであるからである。したがって、ＩＰメッセージの本文中でＳＰＮ内を移動するユーザ・データは、好ましくはエッジツーエッジで、すなわち、発信側利用側デバイスに接続された始点ＳＰのサービス・ポートから宛先利用側デバイスに接続された終点ＳＰのサービス・ポートまで暗号化される。したがって、ＳＰＮ自体は、それだけでユーザ・データの露呈を増加させるものではない。しかし、ＳＰＮより先では、例えば、移動体クライアントと利用側デバイスとしてのＳＰに接続されたアクセス・ポイントとの間のデータの無線伝送では、この情報はＳＰＮによって何ら特別に保護されず、保護が必要なユーザ情報は、適当な強度の標準仮想私設ネットワーキング・ユーティリティを用いて保護しなければならない。

いくつかのケースと実施形態では、始点ＳＰによる終点ＳＰの決定は、有利には、部分的にロケーションに左右される事項によって進められる。例えば、利用側デバイスに最も近いロケーションにあるプリンタへのアクセスを求める利用側デバイス（クライアント・コンピュータのユーザなど）のニーズは、ネットワークを通して各ＳＰ内で維持されているＳＰＮトポロジ・マップによって決定される「最も近い」プリンタに接続された終点ＳＰに通信を経路指定することで最も満たされる。この手法は、ネットワーク・トポロジを物理的な近接性の代理尺度として利用する。あるいは、ＳＰＮ内の各ＳＰの現在の物理ロケーションが知られていて、テーブルまたはＳＰが利用可能な他の記憶域に維持されている場合、前の例で、始点ＳＰはロケーション・テーブルを検査してプリンタに接続されたＳＰのどれが始点ＳＰ自体に物理的に最も近い位置にあるかを識別することができる。

好ましい実施形態では、発信側または他の利用側デバイスは、終点ＳＰまたは他のいかなるＳＰについても内部ＩＰアドレス５１０またはポートＩＤ５２０を知っている必要も指定する必要もない。代わりに、ＳＰＮは、好ましくはそれ自身のドメイン内で動作するＩＰネットワークである。あるサービス・ポイントに接続するデバイスは、ＳＰＮを管理のための１つのＩＰアドレスを備えた仮想スイッチとして認識する。ＳＰＮサービス・ポイント内には内部（非表示）ＩＰアドレスが割り当てられている。これらのＳＰＮ ＩＰアドレスは、ＳＰＮの外部からはアクセスできない。管理アプリケーション（以下にセクションＦで説明する）は、任意のサービス・ポイント（以下に説明する図９を参照）内のＳＰＮ管理ハンドラ（ＳＮＭＰ）９４２にアクセスすることで、各サービス・ポイントの識別子を得ることができる。ハンドラは、必要に応じて要求を変換し、要求がＳＰＮ内で所望のサービス・ポイントに内部的に経路指定されるようにする。

Ｄ．サブネット；私設ＳＰＮ
ＳＰＮの形成および内部ＩＰアドレッシングは、好ましくは、サブネットまたは今日インターネットで実行されているサブネット・ルーティングを十分に利用して、ルーティングおよびネットワーク管理事項を最適化する。例えば、新しいＳＰが公衆ＳＰＮに参加すると、複数の公衆ＳＰＮまたはサブネットが無線通信範囲内で利用可能な場合、１つの可能な戦略は、ＳＰが最も小さいこのようなＳＰＮまたはサブネットに参加することである。（異なる事項と制約が以下に説明する私設ＳＰＮに関して適用される。）さらに、ＳＰＮのサイズが大きくなりより複雑になるにつれて、ＳＰＮは必要に応じてルーティングおよびセキュリティ管理を最適化するためにそれ自体をサブネットに分割することができる。同様に、より小さいＳＰＮは、ルーティングおよびセキュリティ管理を最適化しようという試みで併合されることがある。これらの分割および併合機能には好ましくはいくつかの属性が考えられる（例えば、周波数、認証、呼量、識別、年数、技術）。周波数の利用を活動状態のＳＰＮを分割する測定単位と考えよう。ＳＰＮ内の現在のＳＰの数をモニタし、その相互接続性を理解することで、呼量の一定のしきい値を超えることができる。このイベントで、より呼量の数字が小さいかゼロの別の周波数が利用可能か否かを確認するためにスキャンを実行できる。識別されると、この「移行先（ｇｏｔｏ）」周波数は公表され、ＳＰは、現在のＳＰＮ周波数割り当てを離脱して公表された周波数に移行するよう決定できる。２つ以上の移行先周波数が選択された場合でも、異なるＳＰが異なる周波数に移行することができる。同様に、経年変化機能の後で低すぎる呼量のしきい値が検出されることがあり、より接続性が高いＳＰＮに移行しようとする決定をすることができる。

ＳＰＮは、好ましくは、２つの構成原理のうちの１つ、すなわち、公衆または私設に従って形成できる。これらの構成は、ルーティングおよびフォワーディング機能の視点から決定される。公衆ＳＰＮ内のサービス・ポイントは、公衆ＳＰＮ内外の宛先との間で任意のトラヒックを自由にフォワーディングできる。これと対照的に、私設ＳＰＮ内の私設サービス・ポイントは、私設ＳＰＮ内の宛先との間でのみトラヒックをフォワーディングする。この結果、私設ＳＰＮは、公衆ＳＰＮのトランスポート・ブリッジとして使用できない。これらの制限は、メッセージのルーティングにのみ適用され、サービス・ポイントに接続されたノードの特性ではない。図７にこれら２つの構成の対照的な効果を示す。公衆ＳＰＮ７１０のノードＡ７１５は、私設ＳＰＮ７２０または７３０のいずれかを横断してノードＤ７４５と通信することができない。ノードＡ７１５はノードＢ７３５またはＣ７２５と通信できる。しかしこれは、これらのノードがそれぞれ私設ＳＰＮ７３０および７２０内のエンドポイントであるためである。

公衆構成によって、だれもがサービス・ポイントを公衆ＳＰＮに追加できる。したがって、各々の新しいサービス・ポイントがサービス・ポイント・ネットワーク内に自由に受け入れられるので、大きなコミュニティがかなり動的にＳＰＮを構成することができる。これと対照的に、私設構成は、好ましくは各サービス・ポイントの認証および権限付与を私設ＳＰＮに追加する必要がある。サービス・ポイントが私設ＳＰＮに受け入れられた時点で、カスタマ固有のディジタル証明書が私設ＳＰＮ内の各サービス・ポイントに保管される。その後、カスタマ／オーナーは、以下のセクションＦで説明するように、ＳＰＮ管理ソフトウェアを用いてサービス・ポイントについて任意選択の管理機能を実行することができる。

Ｅ．ＳＰＮルーティング・アルゴリズム
無線マルチホップ・ネットワークでは、一般に、所望のサービス品質を提供しながらいくつかのリンク属性を考慮するためにルーティング・アルゴリズムが必要である。アドホック・メッシュＳＰＮ内で、ルーティング・アルゴリズムは、トラヒック負荷および無線接続性の変化に起因するリンク属性の特に動的な性質に直面する。所与の適用例または実施形態についてのルーティング・アルゴリズムの選択は、ＳＰＮの安定性確保の観点からなされなければならないことは当業者には明らかであろう。好ましい実施形態で、発明者らは、ＳＲＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社が開発した「ＴＢＲＰＦ」（逆方向経路フォワーディングに基づくトポロジ・ブロードキャスト）（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｒｅｖｅｒｓｅ−Ｐａｔｈ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ）（２００１年３月１６日にＳＲＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社が出願した国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０１／６９８６３号「インターネットの移動体アドホック拡張」（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ Ｈｏｃ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ Ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）を参照）として知られる移動体ルーティング・アルゴリズムを選択した。ＴＢＲＰＦアルゴリズムは比較的成熟したルーティング・アルゴリズムで、その小さいオーバヘッドで優れ、部分的およびフル・メッシュ・トポロジ両方でのマルチホップ・ルーティングをサポートする。

ルーティング・アルゴリズムは、動作状態のＳＰＮの重要な基本要素である。にもかかわらず、管理、課金、性能調整などのＳＰＮをサポートするのに必要ないくつかの他の重要な機能もある。管理領域だけで、電源制御モニタリングおよび調整、スペクトラム・モニタリングおよび選択、および待ち行列モニタリングおよび優先順位付けなどの事項がある。さらに、ルーティング・アルゴリズムおよび上記他の重要な動作状態の構成要素は、モジュール化されて動作状態のサービス・ポイント内での交換と切り替えとが可能である。

ＴＢＲＰＦは、ＩＥＴＦに提出され、プロアクティブなカテゴリ候補としての移動体アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）ワーキング・グループで検討されている（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｒｇ．ｓｒｉ．ｃｏｍ／ｐｒｏｊｅｃｔｓ／ｔｂｒｐｆ／ｄｏｃｓ／ｄｒａｆｔ０７．ｔｘｔ、移動体アドホック・ネットワーク・ワーキング・グループのインターネット草稿「逆方向経路フォワーディングに基づくトポロジ普及（ＴＢＲＰＦ）」（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｒｅｖｅｒｓｅ−Ｐａｔｈ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ（ＴＢＲＰＦ））、ＳＲＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社、２００３年３月３日を参照）。メッシュ・ネットワークは、いくつかの技術的問題を提示する（例えば、非表示および閉塞端末、チャネル捕捉、オーバヘッド・トラヒック、および伝搬遅延）。ＴＢＲＰＦは、スケーラブルな方法でそのような課題を克服する手助けになる成熟した試験済みのプロトコルである。

ＳＰＮが始点ＳＰ６０５から終点ＳＰ６３０に効果的にトラヒック（フラッディングより下のトラヒック）を経路指定するには、ＳＰＮは、基本的に宛先が存在していることと、そこへの到達方法を認識していなければならない。いくつかのルーティング・アルゴリズムは、これらの問題の答えが必要な時にそれを得ることでオンデマンドで動作する。また、よりプロアクティブにこの情報をキャッシュに入れてＳＰＮ全体で維持することで必要に応じて利用可能となるルーティング・アルゴリズムもある。これら２つの手法は、異なる管理オーバヘッド・プロファイルを有し、それ故、その性能は異なる環境によって大きく変動する場合がある。ＴＢＲＰＦは、プロアクティブ・アルゴリズムであり、評価の結果は、比較的保守的な管理オーバヘッド・プロファイルを維持するということが分かっている。

分散ルーティング・アルゴリズム内で、宛先の存在およびそこへの到達方法の問題は一般化できる。例えば、いくつかのノードでは、答えは、「宛先の存在は知らないが、あるとすればこの方向である。」である。同様に、宛先への完全な経路は所与のノード内では知られていないことがあるが、答えは、「この宛先への完全な経路は分からないが、このノードはその経路上にあり、このメッセージをフォワーディングしなければならない。」というものであるかもしれない。これは、分散アルゴリズムの管理をコスト高のルーティング情報送出について保守的にさせるような一般化である。また、この一般化によって、アルゴリズムがプロアクティブおよびオンデマンド両方の特性の組み合わせを利用する方法が示される。

ノードが宛先への経路上にあるという認識だけでは無線伝送を開始するにはまだ十分でない。また、「経路上の次のノードは？」「送信時期は？」「送信電力は？」などの問題がある。各ルーティング・アルゴリズムは、これらの問題の処理方法に関して異なる。「次のノードは？」の問題は、送信側または受信側のいずれかが発する。ユニキャスト伝送では、送信側ノードが宛先方向の次のノードを決定する。マルチキャスト伝送では、受信側ノードが、単独で宛先方向の次のノードになるノードを決定しなければならない。これらの手法の各々については賛否両論がある。好ましい実施形態では、ＴＢＲＰＦを使用して、サービス・ポイントは、ユニキャストまたはマルチキャスト方法のいずれかの使用を選択できる。

見かけは簡単であるが、「送信時期は？」という問題は、ハードウェアのＭＡＣ、電波干渉、メッセージ・バックログ、サービス品質、信号強度、および移動性の影響から構成される。それ故、フォワーディング・アルゴリズムは、極めて複雑で、分散され、動的であることは当業者には明らかであろう。本発明の好ましい実施形態ではＴＢＲＰＦを利用するが、上記のように、本発明のサービス・ポイント・ネットワーク・アーキテクチャでは、当業者が選ぶ任意のルーティング・アルゴリズムを使用できることを強調したい。

さらに、本発明の好ましい実施形態では、セキュリティおよびサービス品質オプションを提供するために成熟した標準インターネット・メッセージング・プロトコルが使用される。

Ｆ．サービス・ポイント管理
本発明の別の特徴は、図８の流れ図に示すように、ＳＰの暗号鍵を用いて安全で認証された方法でＳＰに管理指令を送信する。管理指令は、ｈｅｌｌｏ、ｗｅｌｃｏｍｅ、ｊｏｉｎ、ａｃｃｅｐｔ、ｌｅａｖｅまたはｇｏｏｄｂｙｅのようなネットワーク形成および／またはＳＰ構成を実行する特別の通信メッセージである。ＳＰＮに参加するスプリアス・デバイスによって、または真性のＳＰがＳＰＮから離脱すると誤って考えるなどの原因でＳＰＮの完全性が損なわれないようにするため、そのようなメッセージを交換する相手のＳＰの識別を認証することは重要である。

その目的に向けて、選択されたＳＰについて管理指令が８００で構成される。８１０〜８２０で、送信側は、好ましくは、許可されていない盗聴者による「再生」攻撃に対する防護策として、指令メッセージに新たな鍵（ｆｒｅｓｈ ｋｅｙ）（または「当座の（ｎｏｎｃｅ）」値）を埋め込むことで指令メッセージを拡張する。再生攻撃をはね返す認証機構としての埋め込み当座値の使用に関する背景として、当業者は、Ｂ．Ｄｕｔｅｒｔｒｅ氏およびＨ．Ｓａｉｄｉ氏およびＶ．Ｓｔａｖｒｉｄｏｕ氏の、「エンクレーブ内の耐侵入グループ管理」（Ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ−Ｔｏｌｅｒａｎｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｅｎｃｌａｖｅｓ）、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｄｅｐｅｎｄａｂｌｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、Ｇｏｔｅｂｏｒｇ、Ｓｗｅｄｅｎ（２００１年７月）を参照されたい。次に、拡張されたメッセージは受信側ＳＰの公開鍵を用いて送信側によって８３０で暗号化される。いくつかの実施形態では、当業者は、好ましくは、異なるクラスの管理指令または他の認証された通信に対応する複数の暗号鍵ペア（例えば、それぞれ製造業者、オーナー、およびＳＰＮのオーナーに関連する）に各ＳＰを関連付け、送信される特定の通信に応じて異なる暗号鍵の各々を使用する。

８４０で、受信側ＳＰのＩＤを用いてＳＰの内部ＩＰアドレスが取得される。通常、指令の最初の送信元は、ネットワークのメンバーＳＰであり、送信側ＳＰは、好ましくは、図６Ａ、６Ｂに関してすでに説明したように、内部テーブルを直接参照する処理を８４０で実行する。最初の送信元がＳＰＮの外部にある場合（例えば、集中管理エンティティの場合）、セクションＣの最後に述べたように、メンバーＳＰのＳＮＭＰハンドラにアクセスするなどの方法で、間接的に８４０で実行されてもよい。いずれにせよ、８５０で、指令メッセージは究極的にＳＰＮを介して受信側ＳＰに経路指定され、８６０で、受信側ＳＰは適当な秘密鍵を用いてメッセージを解読する。メッセージの本来の受信者（許可されていない盗聴者など）は、必要な秘密鍵を持たないためメッセージを解読できない。メッセージを解読すると、８７０で真性の受信側ＳＰは埋め込まれた新たな鍵を取り出し、その鍵を用いて、送信側が認証できる応答（例えば、取り出された鍵で暗号化された）を８８０で生成することができる。受信側がメッセージを正しく解読して埋め込まれた鍵を取り出すことができない場合、受信側は正しく応答できず、認証試験に通らず、その結果、例えば、ＳＰＮに参加またはそこから離脱するための偽りの要求は正当に拒否できる。埋め込まれた鍵の「フレッシュネス」または「活性」によって、このプロトコルが単純な再生攻撃にだまされないことが確保される。これは、「エンクレーブ」グループおよび仮想私設ネットワークに関する上記参照文献の「エンクレーブ内の耐侵入グループ管理」（Ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ−Ｔｏｌｅｒａｎｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｅｎｃｌａｖｅｓ）に示す通りである。

サービス・ポイントは、無線接続性の変化に直面して自動構成し自己復旧するよう設計されているが、サービス・ポイントの構成、ログ、または診断情報を検査する必要が生じることがある。このために、サービス・ポイント管理ハンドラ（ＳＮＭＰ９４２、以下の図９を参照）が好ましくは使用され、これらの管理タスクを簡単にし、ＳＮＭＰに適合させる。サービス・ポイント・ネットワーク管理プロトコルは分散されているので集中管理サービスを必要としない。しかし、さまざまなサービス・ポイント動作パラメータを表示または操作するために集中管理サービスを任意選択として使用できる。例えば、表示専用マネージャを任意選択として提供して、ＳＰ内の性能およびウェルビーイング動作パラメータの概要を表示できる（変更は不可）。任意の所与の時間にＳＰから見たＳＰＮの状況をより分かりやすくするために、この情報を複数のＳＰにまたがって相関させることが好ましい。本明細書に記載するアーキテクチャに照らして、この性質のネットワーク情報は、ＳＰＮトラヒックのセキュリティもプライバシーも犠牲にせずに表示することができる。また、より積極的な管理アプリケーションを任意選択として提供し、認証されたネットワーク・オペレータがＳＰ内のパラメータを操作してその動作と独立した判断論理を変更することができる。例えば、ネットワーク管理ユーティリティを用いて、特定のサービス・ポートをロックインして、あるクラスのトラヒックを受信し、宛先サービス・ポートの選択にかかる他の事項を考慮せずに、そのようなトラヒックをすべて特定のサービス・ポートに送信することができる。マネージャ・ポイント・アプリケーションの別の例は、アカウンティング・アプリケーションにＳＰ内で起動した課金情報へのアクセスを提供することである。

Ｇ．別の実施形態および適用例
図９は、好ましい実施形態のＳＰ９００の内部アーキテクチャを示す。それ故、ＳＰ９００はハードウェア・インタフェース９１０を含み、ハードウェア・インタフェース９１０は、ＳＰのネットワーク・ポート２１０が使用する無線インタフェース９１２（例えば、８０２．１１標準に基づく）、およびＳＰのサービス・ポート２２０が使用する有線イーサネット（登録商標）・インタフェース９１４を含む。ＳＰ９００は、標準ＩＰネットワーキング・スタック９２０と、とりわけネットワーキング・プロトコルＳＮＭＰ９４２、ＩＣＭＰ９４４、ＤＣＨＰ９４６およびルーティング・テーブル９４８のサポートを含む標準オペレーティング・システム・コンピューティング環境９４０とをさらに含む。さらに、本発明の機能をサポートし、ＳＰＮ内の無線マルチホップ・ルーティングのためのメッシュ・ルーティング・アルゴリズム９３６（セクションＥで詳細に述べた）と、本明細書の図５〜図８に関して説明したＩＤおよびアドレス割り当ておよびマッピング機能を実行するように構成される命名９３２および形成９３４などのＳＰＮサポート機能とを含むＳＰ９００基本環境９３０がある。

本発明の別の態様では、ＰｗｒＣｎｔｌモジュール９３８が、接続性およびトポロジなどの上位レイヤ（リンク／ルーティング）のネットワーク状況に応答して、送信電力および周波数などの下位レイヤ（例えば、物理またはメディア・アクセス制御）ネットワーク制御パラメータの動的な調整の論理を提供する。各ＳＰは、ＳＰＮのメンバーとして、下位レイヤ（例えば、物理通信レイヤおよび／または図９に示すハードウェア・インタフェース９１０が表すメディア・アクセス制御レイヤ）、ならびに通信機能（例えば、ＩＰネットワーキング９２０と、ＯＳ環境９４０およびＳＰＮサポート９３０の該当する要素）の上位レイヤを実施する。好ましい実施形態では、ＰｗｒＣｎｔｌ論理９３８は、例えば、接続性／近隣、ルーティング情報、およびトポロジ情報の現在の詳細を含む上位レイヤでのＳＰの現在の環境ステータスを決定する。これらの上位レベル・ネットワーキング状況に基づいて、論理９３８は、チャネル選択、伝送電力、および競合解決テーブルなどの下位レイヤに関する１つまたは複数の通信パラメータを動的に調整する。例えば、接続が頻繁なネットワークでは、共通チャネルへの正当なアクセスは干渉／衝突を解決するという問題を提起する。したがって、上位ネットワーキング・レイヤでＰｗｒＣｎｔｌ論理９３８が高い接続性（例えば、当業者が決定した一定のしきい値を超える）を確認すると、論理９３８は物理レイヤ内の送信電力を低減する要求をトリガできる。ネットワーク・レイヤで結果として得られるネットワーク・トポロジを連続的にモニタすることで、干渉が減り、同時に送信する複数のユニットにより多くの機会が提供されるまでさらに電力調整を行うことができる。同様に、ＰｗｒＣｎｔｌ論理９８３が介在してＳＰの送信周波数を切り替え、またはＭＡＣレイヤ競合解決テーブルを調整して上位レイヤのネットワーキング環境の状況が示す衝突および干渉の問題を緩和することができる。こうして、サービス・ポイント・ネットワークの１つまたは複数のメンバーの物理レイヤ通信パラメータを、上位ネットワーキング・レイヤの現在の環境状況（例えば、トポロジおよびルーティング事項）に基づいて動的およびインテリジェントに調整することができる。

ＳＰＮを形成するＳＰは、好ましくは、分散アプリケーション、印刷、ゲートウェイ、ＤＨＣＰ、ＳＭＴＰ、販売、音声、画像、照明、ユーティリティ、機器、移動、通信、テレマティクスおよびロケーションベースのサービスなどの潜在的に広範囲の通信またはネットワーキング・サービスへのアクセスを提供することができる。上記および他の機能サービスは、有利には、照明器具、電話機、モニタ、パーキング・メータ、信号灯、および自動販売機などのどこにでもある装置内にサービス・ポイントを配置することで配信できる。

また、例示としての目的で無線ＬＡＮに関して好ましい実施形態の態様について説明してきたが（図４などで）、本発明の教示および利益は無線ＭＡＮおよびＷＡＮ環境および市場にも同様に適用できることは当業者には明らかであろう。

図１０に示すように、いくつかの実施形態および適用例では、単一製品１０１０として利用側デバイス１０３０をサービス・ポイント１０４０と物理的に統合して、一定の共通の構成要素（電源など）を共用することが有利であろう。それでも、サービス・ポイント１０４０は、利用側デバイス１０３０から機能的および論理的に切り離されたままである。例えば、魅力的な製品は、一体型の無線アクセス・ポイント／サービス・ポイント（ＳＰ／ＡＰ）である。以下、これらの製品を組み合わせる際に考慮可能な３つのレベルの統合を示す。

・イーサネット（登録商標）接続されたＳＰとＡＰ用の別々のボックス
・ＰＣＩアダプタ接続された共通のボックス内のＳＰとＡＰ用の別々のＰＣボード
・ソケット・インタフェース接続されたＳＰとＡＰ用の別々のアプリケーション・プロセス
当業者が特定の用途および状況の要件および考慮事項に応じて適当なレベルの統合を選択できることは言うまでもない。

図１１に示す移動体サービス・ポイントによって、無線ネットワーキングの設計方法が変わり、単なるクライアント利用ノードの移動性とは対照的に、ネットワーク全体の移動性が確保される。図１１に示すように、移動体ＳＰＮ１１００は、移動中の自動車に配置された移動体ＳＰノード１１２０（ａ）〜（ｎ）と、移動中の列車に配置された移動体ＳＰノード１１１０（ａ）〜（ｃ）と、駐車中の自動車に配置された移動体ＳＰノード１１３０と、例えば、地元の商人（ガソリンスタンド、モーテル、およびユーティリティ）によって当該エリア内に配置された固定ＳＰノード１１５０、１１６０および１１７０（ａ）〜（ｃ）を含む個別に配置されたＳＰの組み合わせを含み、都合よく活用する。（例えば電源が入っていないので、駐車中の車両に配置されているが、ＳＰＮ１１００に参加していないノード１１４０にも留意されたい。）移動体ＳＰＮ１１００は、これらのノードのアドホックで自己構成されるネットワーキングによって都合よく形成される。さまざまな移動体ノードを収容する車両はさまざまな方向に移動するので、ＳＰＮ１１００はその場に応じて再構成され、任意の所与の時間に活動状態のＳＰのグループが集まり組織される場所に応じて、複数の個別の移動体ＶＰＮがこれにとって代わることができる。本明細書の教示に鑑みて、当業者は、サービス・ポイントの移動性を利用するように設計される幅広いサービスを認識し開発することができる。

他の実施形態も添付の特許請求の範囲に含まれる。

従来技術による無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）を示す図である。 サービス・ポートおよびネットワーク・ポートを含むサービス・ポイント（ＳＰ）デバイスを示す図である。 複数のサービス・ポートおよびネットワーク・ポートを備えたＳＰを示す図である。 ネットワーク・ポートを介してサービス・ポイント・ネットワーク（ＳＰＮ）を形成し、サービス・ポートを介して複数の利用側デバイスに接続された複数のＳＰを示す図である。 ＳＰＮによって拡張されたＷＬＡＮを示す図である。 ＳＰのネットワーク・アドレスおよびポート識別を示す図である。 ＳＰＮを介した安全な通信プロセスを示す図である。 ＳＰＮを介した安全な通信プロセスの流れ図である。 公衆および私設サブネットを含むＳＰＮを示す図である。 認証された管理指令をＳＰに送信する安全なプロセスの概要を示す流れ図である。 ＳＰの内部アーキテクチャを示す図である。 ＳＰデバイスと利用側デバイスとの統合のアーキテクチャの概略を示す図である。 移動体ＳＰＮの一実施形態を示す図である。

Claims (40)

1. ネットワークを経由してクライアントの間で通信する方法であって、前記ネットワークは、関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスのドメインを持ち、また１つ以上のクライアントのデバイスと通信するようになっている複数のノードを含み、前記関連するＩＰアドレスはそのドメインに関して内部と外部に区分されて定義されており、
   前記方法は、
   前記のいくつかノードの間で、無線アドホック通信を行う段階と、
   前記各ノードは、１つ以上の内部ＩＰアドレスと、前記内部ＩＰアドレスとは区別される、１つ以上の、個々のノードのポートＩＤ（識別子）とが割り当てられ、
   各クライアントデバイスに対して、通信と、１つ以上のノードとの個別の関係を成立させる段階と、
   前記クライアントデバイスはそれぞれ外部ＩＰアドレスが割り当てられ、
   クライアントデバイスの内のソースデバイスにおいて、クライアントのデバイスの内の１つ以上の宛て先に向けられたデータを含む第１の型に構成されたパケットを、ネットワークに通信する段階と、
   前記あて先のクライアントデバイスは、関連する外部ＩＰアドレスにより識別されており、
   ネットワークに対して内部に向け、クライアントのデバイスに対して隠された、外部からアクセスできないアドレスを使用して通信し、
   各あて先のクライアントデバイスに関連する各ノードは、あて先ノードであり、その１つの内部ＩＰアドレスはあて先ノードの内部ＩＰアドレスであり、少なくとも１つの、前記ノードポートＩＤ（識別子）は前記あて先ノード内部ＩＰアドレスとは区別されている、あて先ノードポートＩＤ（識別子）であり、
   各ソースクライアントのデバイスに関連するノードにおいて、第２の型のパケットを形成し、前記第２の型のパケットは、第１の型のパケット、前記あて先ノードポートのＩＤ（識別子）及びあて先ノードの内部ＩＰアドレスからなり、
   それぞれのノードに割り当てられた内部ＩＰアドレスを選択的に動的に更新する段階と、
   少なくともノードの一部分が、第２の型のパケットを受け取って、あて先ノードの内部ＩＰアドレスを使って各あて先ノードへ送信する段階と、
   前記ノードの各部分は、あて先ノードポートＩＤ（識別子）を使って、あて先ノードの内部ＩＰアドレスの更新が選択的にできるようになっており、
   前記各送ろうとする宛て先のクライアントデバイスが、前記ソースクライアントデバイスによって伝達されるデータを受信するようになっている
   ことを特徴とする方法。
2. ネットワークがインターネットプロトコルの通信である請求項１に記載の方法。
3. ネットワークノードの複数のノードが、アドホック メッシュ・ネットワークプロトコルを使用して他と互いに通信する請求項１に記載の方法。
4. ネットワークノードの複数のノードが、オンデマンド・ルーチン・プロトコルを使用して他と互いに通信する請求項１に記載の方法。
5. ネットワークノードの複数のノードが、プロアクティブ・ルーチン・プロトコルを使用して他と互いに通信する請求項３に記載の方法。
6. ネットワークノードの複数のノードが、ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャストのいずれか１つ又は複数によってサポートされている、１つのネットワークプロトコルを使用して他と互いに通信する請求項１に記載の方法。
7. 前記アドホックネットワークが前記ノードの数に関連したアドホックである請求項１に記載の方法。
8. 前記アドホックネットワークが前記ノードの位置に関連したアドホックである請求項１に記載の方法。
9. 前記アドホックネットワークが前記ノード周りの環境に関連したアドホックである請求項１に記載の方法。
10. 前記アドホックネットワークが前記クライアントデバイスとそのノードの間の通信に関連したアドホックである請求項１に記載の方法。
11. 前記ノードが、物理的に移動しているノードの形態である請求項１に記載の方法。
12. 前記各クライアントデバイスと１つ以上の関連するノードとの通信が有線通信を含む請求項１に記載の方法。
13. 前記各クライアントデバイスと１つ以上の関連するノードとの通信が無線通信を含む請求項１に記載の方法。
14. 前記１つ以上のノードは多数のクライアントデバイスと通信状態にある請求項１に記載の方法。
15. 前記１つ以上のノードが１つ以上のクライアントデバイスと、組み合わされて集積されており、その集積された組み合わせは１つ又は複数の共通の構成部となっている請求項１に記載の方法。
16. 前記集積された組み合わせは無線のアクセス点になっている請求項１５に記載の方法。
17. 前記各ノードは多数のトポロジィー的な方法で使われるように構成されている請求項１に記載の方法。
18. 前記トポロジィー的な方法はリーフノード及びトランクノードの１つ又は２つを含む請求項１７に記載の方法。
19. 前記ネットワークは、前記ノードの内から選択された１組のノードからなる、１つ以上の私設ネットワークを含み、前記私設ネットワークの各ノードは、選択されたノードから又は選択されたノードヘのホワードコミュニケーショントラフィックのみであるように構成されている、請求項１に記載の方法。
20. 前記ネットワークを、１つ以上のサブネットワークに自動的に再構成するようになっている請求項１に記載の方法。
21. サブネットワークへの自動的に行われる再構成が、
    ルーティング、ルーティング管理、セキュリティ管理、周波数、認証、濃度、識別、年齢、技術のうちの、１つ又はそれ以上の要因に基づいて行われる請求項２０に記載の方法。
22. 各ソースクライアントデバイスに関連する各ノードの内部で、少なくともあて先ノード内部ＩＰアドレスとあて先ノードポート識別子が、少なくとも部分的に、宛て先クライアントデバイスの外部ＩＰアドレスに基づいて得られる、請求項１に記載の方法。
23. 第２の型のパケットの中が形成されるのに先だって、第１の型のパケットが、少なくとも部分的に、あて先のノードポート識別子に基づいて得られるパブリックキーにより、各ソースクライアントに関連する各ノードの内部で暗号化され、そして、第１の型のパケットは、あて先ノードにおいて、第２の型のパケットの到着に従って、解読手順を経てのみ、再生されることができるようにしている請求項１に記載の方法。
24. さらに、ノードの各部分が、あて先ノードの内部ＩＰアドレスの変化する、ネットワークイベントに従って、あて先ノードの内部ＩＰアドレスの動的な更新を得るようになっている請求項２２に記載の方法。
25. クライアントデバイスが１組のリソースを提供し、前記１組のリソースは、アプリケーション、印刷、ネットワークゲートウエイ、ダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル（ＤＨＣＰ）、シンプル・メール・トランスファープロトコル（ＳＭＴＰ）、ベンディング/Ｅ―コマース、オーデオ、イメージング（映像）、ライティング（照明）、ユーティリティ、アプライアンス（使用器具）、トラベル（旅行）、通信、テレマティックス、救急/安全を含む請求項１に記載の方法。
26. 宛て先のクライアントデバイスは、ソースクライアントデバイスと通信するために選択され、あて先のクライアントデバイスは宛て先のクライアントデバイスに関する１つ以上のノードと、ソースクライアントデバイスに関する１つ以上のノードと間のトポロジィー的な関係に少なくとも基づいて決められる候補のクライアントデバイスの１つ又は複数の中から選択される請求項１に記載の方法。
27. 宛て先のクライアントデバイスは、ソースクライアントデバイスと通信するために選択され、行き先のクライアントデバイスは、行き先のクライアントデバイスに関する１つ以上のノードの位置に、少なくとも基づいて決められるクライアントデバイスの候補の内の、１つ又は複数の中から選択される請求項１に記載の方法。
28. 無線通信によるネットワークを経由してリソースにアクセスするためのシステムであって、システムは、
    関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスのドメインと、多数のノードを含む自己構成形の無線ネットワークと、
    前記ＩＰアドレスは、前記ドメインに関して内部と外部について定義されており、前記ノードは、少なくとも１つの内部ＩＰアドレスを持つことができ、前記内部ＩＰアドレスとは区別できる少なくとも１つのそれぞれのノードポート識別子を持つことができ、
    多数のクライアントデバイスと、前記デバイスはネットワークの部分ではなく、各クライアントデバイスが、それぞれの外部ＩＰアドレスを持つことができ、さらに、前記ノードの内の関連するノードと通信することができるようになっており、
    前記ネットワークが、クライアントデバイスに対して隠され、アクセス不能であるアドレスを使って、クライアントデバイスはネットワークを通した通信によりお互いにアクセス可能に構成され、それにより、クライアントデバイスのソースデバイスから第１の型のパケットを受け取り、クライアントデバイスのあて先デバイスに第１の型のパケットを提供し、ソースクライアントデバイスに関連するノードはソースノードであり、あて先クライアントデバイスがあて先ノードであり、
    各ソースノードにおいて第２の型のパケットを形成することができ、前記第２の型のパケットは、第１の型のパケットと、あて先ノードのノードポート識別子と、あて先ノードの内部ＩＰアドレスからなっており、
    ネットワークが、各あて先ノードのあて先ノード内部ＩＰアドレスを割り当て、選択的に更新し、
    少なくともノードの一部分において、あて先ノードＩＰアドレスを使って各あて先ノードに、第２の型のパケットを受信して、送信し、ノードの一部分が、あて先ノード内部ＩＰアドレスに動的に更新するために、あて先ノードポート識別子を選択的に使用することができるようにしている
    システム。
29. 無線ネットワークにおいて使われ、ネットワークの外側と見なされるクライアントデバイスに連結するためのノードであって、ネットワークは関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスのドメインを有し、ＩＰアドレスは前記ドメインに関して内部及び外部として定義され、ネットワークは多数のノードを含み、
    各ノードは、 ネットワークを経由するマルチホップ伝送路を無線で通信するように用意された１つ以上のネットワークサイドのポートと、
    １つ以上のクライアントデバイスと通信し、クライアントデバイスと関係付けするように用意された１つ以上のクライアントサイドのポートとを有しており、
    各ノードは、
    各ノードが少なくとも１つの内部ＩＰアドレスを持つことができ、それぞれが前記内部ＩＰアドレスとは区別されるノードポート識別子を持つことが出来、
    クライアントデバイスはクライアントサイドのポートと関連付けが行われ、それにより、各クライアントデバイスが少なくとも前記ノードの少なくとも１つに関連付けが行われ、
    各クライアントデバイスは前記少なくとも１つのクライアントサイドのポートを経由してネットワーク上を通信し、
    クライアントの内のあて先クライアントに向けたデータで構成される第１の型のパケットは、ソースデバイスのノードによって受信され、前記あて先クライアントは関連する外部ＩＰアドレスによって識別され、
    あて先クライアントに関連するノードがさて先ノードであり、その少なくとも１つの内部ＩＰアドレスがあて先ノード内部ＩＰアドレスであり、少なくとも１つのそれぞれのノードポート識別子があて先ノードの内部ＩＰアドレスとは別のノードポート識別子であり、
    ソースノードが、第２の型のパケットを形成し、前記第２の型のパケットは、第１の型のパケット、あて先ノードポート識別子、あて先ノード内部ＩＰアドレスからなり、
    あて先ノード内部ＩＰアドレスは割り当てられ、選択的に更新され、
    ノードの少なくとも一部は、あて先ノード内部ＩＰアドレスを使って、第２の型のパケットを受信して、これをあて先ノードへ送信し、そのノードの部分はそれぞれ、あて先ノード内部ＩＰアドレスを動的に更新するために、あて先ノードポート識別子を選択的に使用することができるようになっている
    ノード。
30. クライアントデバイスは、すべてのクライアントサイドのポートに対して構成された単一の共通ＩＰアドレスを使って、ネットワークの、それらの関連するクライアントサイドのポートにアドレスを与えるようにする請求項２９に記載のネットワーク。
31. ネットワークのサイドポートは多数有する請求項２９に記載のネットワーク。
32. クライアントサイドポートは多数有する請求項２９に記載のネットワーク。
33. ノードがサービスポイント（ＳＰ）、ネットワークがサービスポイントネットワークであり、クライアントデバイスが利用側デバイスであり、ソースクライアントデバイスが入力側のＳＰに関連する発信側利用デバイスであり、宛て先クライアントデバイスが終端のＳＰに関連する利用側デバイスであり、各あて先識別子が各終点ＳＰのサービスポートのポートＩＤである
    請求項１に記載の方法。
34. 少なくとも時間の多少により、ネットワークがクライアントデバイスに対して分配スイッチのように機能する請求項１に記載の方法。
35. あて先ノードの内部ＩＰアドレスを取得する動作は、外部ＩＰアドレスによって指示されたマッピングテーブルを使って実行され、前記テーブルの内容はソースクライアントデバイスにより伝達されたデータにより提供された外部ＩＰアドレスに基づいて実行される請求項１に記載の方法。
36. 前記テーブルの内容はソースクライアントデバイスに関連するノードにより少なくとも実行される請求項３５に記載の方法。
37. 前記テーブルの一例が、ソースクライアントデバイスに関連するノードに少なくとも記憶されている請求項３６に記載の方法。
38. 前記テーブルの一例が各ノードに記憶されている請求項３７に記載の方法。
39. 前記テーブルの内容は行き先ノードポート識別子、あて先ノード内部ＩＰアドレス、及び暗号キーを含む請求項３５に記載の方法。
40. 各宛て先のノードは、宛て先クライアントデバイスに対して、宛て先ノードポート識別子、宛て先ノードの内部ＩＰアドレス、ソースノードの内部ＩＰアドレスのいずれについても、開示されていない請求項１に記載の方法。

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