CN1056951C - 分布式管理通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

在本发明提出的分布式管理的多节点多址通信网络中，每个节点都有一个持有所在节点的本地用户成员记录的集管理器，用来控制接受多址通信服务的用户集的建立、管理或访问。对于每个用户集都指定一个集管理器为持有整个用户集成员信息的集指挥器。指定网络中的一个集管理器为持有各集指挥器名单表的登记器，用来保证每个用户集有且只有一个集指挥器和回答有关各集成员的询问。

Description

分布式管理通信系统及方法

本发明属于数字通信系统技术领域，具体地说，本发明与涉及对向多个用户发送信息的多址通信(multicast communication)实施管理的信息(数据)包传输系统有关。

在数据通信网络中，包传输系统已经相当普遍地用于处理中心和通信用户之间的数字数据通信。这种系统具有一组以各中继传输支路相互连接的包转换节点。数字信息划分成一个个数据包在这种系统中传输。每个数据包都有一个包含本部路由选择信息的首标，这信息是控制数据包通过网络从一个始发节点传输到一个或几个目的节点所要经过的各转换节点所必需的。包传输网络原来是为一些相距不远的数据处理站建立的，然而现在包传输网络已经在分布到国内和国际那样广大范围的数据处理网络中得到使用。

路由选择规程和方法用来控制通过包传输系统从节点到节点(即从转换站到转换站)传输的数据包的路由选择。通常，每个数据包都有一个包含路由选择寻址或控制信息的首标，这信息是将数据包从始发节点传送到目的节点所必需的。在多址路由选择中，如本发明所提到的那样，路由选择分发树可以定义为一个由网络节点和支路构成的连通集，在这个集中，单个发送端将相同的信息包发送给一组接收节点。信息包首标的路由选择字段中的树地址用来对多址树进行寻址，以便将该信息包发向整个目的节点组。当这样一个信息包到达一个包转换节点时，信息包首标中的树地址就与该节点所知的各树地址进行比较，如果有一个匹配，则信息包将送往与该节点相连的所有与该匹配有关的传输支路。因此，在各转换节点都可以产生多个复制信息包，以便适应多址树分发规划的需要。

因此，多址树路由选择已经成为在包传输网络中通信的常用方法，因为利用多址树分发规程非常有效。多址树路由选择涉及建立和维护一个希望互相通信的包用户集，也还涉及确定和维护将用户集相互连接起来的最佳路线，这在原有技术中已是十分普遍。

然而，在这种系统中，如果用户集(或组)发生改变，或者当硬件发生故障导致在分布网络中有传输支路断裂时，就会产生一系列问题。解决这些问题的传统方法是采用集中的数据库和控制装置，对网络中的这些情况进行监视，以便可以采取有效的恢复措施。不幸的是，这需要周期性地发送各个状态信息，对这些状态信息进行检索。而在一个大而分散的网络中，这样做需要在通信系统中划出一个专用频带，用一严格地对有关报告状态和监视活动这类功能实施管理。如果希望具有更为实时的管理能力，则可以要求连续不断地监视和发送各状态信息，而这不但对管理来说是困难的，而且十分耗费传输资源。这种系统在必需要送众多实时信息的情况下(例如多媒体音额和视频系统，在这种系统中，各节点对音频和视频数据的传输和接收必需同步)不够实用，甚至不能使用。

作为参考，本发明的背景技术请参见IBM技术公报1992年1月，第8期，卷34，68-71页，以及欧洲专利EP-A-0361649。

鉴于原有技术的多址网络和分发方案遇到上述困难，本发明的一个目的是提供一种新型的通信网络和控制，使得对隶属于一个多址通信集的每个用户进行独立的控制和管理，而与在该集的成员之间通信所用的分发(亦即传输)路线的建立和利用无关。

本发明的另一个目的是，通过使一个多址通信网络中所有的通信或转换节点都具有建立、管理和控制各个用户集的能力，对网络中的各用户集实行分布式控制。

按照这里将要说明的本发明的一个优选实施例，有关在数字包传输网络中多址分发的建立和控制所遇到的问题是通过将对希望在一个多址系统中进行通信的各用户集的管理和控制与对组成该多址网络本身的各通信路线的各通信路线的管理和控制分开而解决的。由于在网络的每个节点都具有建立、管理和控制用户集所需的各种能力，因此对各用户集的控制十分有利。

以提供这些能力为主要特征的在这里称为集管理器(SM)。在网络中，每个节点都有一个集管理器。集管理器持有在各集中它所服务的用户的全部本地成员名单表。用户称为由具有集管理器功能的节点所管辖的传输用户(TU)。对于每一个集都指定一个集管理器作为集指挥器(SL)。集指挥器持有关于在一个给定组内所有用户构成的整个集合(而不只是起集指挥器作用的节点所服务的属于该集的本地用户)的成员名单的信息。此外，还指定一个处在包通信网络中任意一个节点上的集管理器作为登记器(R)。登记器持有一张列着可以定义在一个给定网络中的各多址通信用户(或称为组)的相应集指挥器的表。登记器的功能是：保证在每个用户集或组中有一个且只有一个集管理器被指定回答有关该集的成员的询问，或者，在偶然发生在登记器处不能取得该信息时将询问发向一个适当的集指挥器。所有这些建立和管理集的功能都可以在系统的任何一个节点上执行，因此作好了准备，当网络中发生使网络分裂或其它破坏的故障时，可以使另一个节点执行代理集指挥器或登记器的功能。

在网络各节点的集管理器之间的控制和协调信息通信的高效规程大大减少了过分用于维持状态信息的系统资源，因为每个集管理器执行一部分集管理和通信管理的功能，(只需与其他集管理器通信)，或完成所规定的本身任务。

在以下结合附图进一步说明的优选实施例中可以看到本发明的上述目的和其他一些尚未具体列举的目的。在这些附图中：

图1A为原有技术的典型原理图，示出了一个由一组节点组成的正交转换网络，每个节点都有一个相应的主处理机或计算机；

图1B示出了原有技术的典型转换或路由选择节点，其中含有一个或多个判决或转换点；

图1C示出了这种原有技术的节点中的一个单独的判决点，但该判决点具有使一个给定的节点能起本发明优选实施例的集管理器作用的集管理进程和能力；

图1D简略地示出了一个由节点A-L组成的网络，其中有些节点接有以字母U标记的传输用户；

图2A简略地示出了本发明所提出的在指定为集管理器、传输用户、登记器、集指挥器或代理集指挥器的各种功能部件之间的规程信息流；

图2B示出了本发明所提出的在用分散配置、执行不同功能的集管理器管理网络的规程中的具体信息流；

图3简略地示出了一个按本发明的优选实施例构成的网络，该网络由于通信网络的一个传输支路断开而分割成两个部分；

图4示出了本发明所提出的从使网络分割的网络故障中得到恢复的方法；

图5示出了各节占上的集管理器调用的规程和进程的流程图，通过与一个集指挥器通信或接收指示该集指挥器已发生故障的拓扩数据库更新信息，集管理器具有为一个由该节点服务的传输用户完成在一个给定的多址通信集内注册、退集、入集的功能；

图6示出了集管理器在不知道一个给定集的集指挥器时调用的过程流程；

图7示出了本发明所提出的任何一个成为集指挥器、登记器或代理集指挥器的集管理器可以调用的各相应的集管理器控制模式；

图8简略地示出了图8A和图8B组合情况；

图8A和图8B简略地示出了当一个集管理器成为集指挥器时所调用的各过程流程和规程；

图9示出了本发明所提出的当一个集管理器成为网络登记器时所调用的各过程流程；以及

图10示出了在本发明的优选实施例中当一个集管理器成为代理集指挥器时的各过程流程和规程。

如上所述，由于在本发明的优选实施例中包通信网络的所有节点都具有建立、管理和控制用户集的能力，因此对网络的控制非常方便。处在每一个节点上的集管理器(SM)总括体现了这些能力的主要特征。SM存有加入各用户集的所有本地传输用户(TU)的记录。这些传输用户都由装有该集管理器的节点在当地提供服务。

对于每一个用户集都指定一个SM作为集指挥器(SL)。SL存有有关隶属于一个给定的集(或称为组)的用户的整个集合(而不只是该持定集管理器服务的本地区的成员)的成员名单信息。

此外，在网络中有一个SM被指定为登记器(R)。登记器存有一张网络中的所有SL和这些SL的用户表的表。登记器的功能是：保证每个用户集只有一个集指挥器。。回答有关集合成员的询问，或者将这些询问发向一个适当的集指挥器(如果在这个登记器中碰巧没有该信息的话)。该系统或网络的任何一个节点都可以完成所有或部分的以上提到的这几个指定的管理功能。因此，每个节点都作好准备，当某个节点出现故障或由于一个传输支路故障而产生网络分割时承担起发生故障的节点的任务。

在详细说明优选实施例前，需要说明一下基本的术语和信息。图1A示出了原有技术的一个典型的包通信网络的原理图。在这个网络中，一组节点Ni由各通信支路相互连接，而每个节点都有一个相应的主处理机或计算机Hi提供服务。主计算机Hi具有或可以访问网络配置拓扑数据库(见图1C)，还具有适当的控制过程码，以便对在各节点Ni处的转换和通信所需的各种功能进行控制。

图1B示出了典型的原有技术的一个节点Ni的详细情况。由图可见，每个节点都可以包括一组判决点DPi。在这些判决点上，节点作出路线转换判决，根据一个包信息内所含的路由选择信息确定在一个支路上的输入信息应该发往哪一个或哪几个输出支路。

图1C示出了一个典型的判决点DPi的详细情况。由图可见，有一个转换机构，将一个或多个通过相应应用适配器所加的编址用户应用通过相应传输适配器连接到一个或多个输入或输出传输支路。转换机构的管理受主计算机Hi控制。主计算机Hi还可以利用对多址通信集内各用户组进行管理的集管理进程，也可以利用网络拓扑数据库来确定网络内某一个组或几个组的组元的地址、位置等。

就本发明的优选实施例而言，网络中的任何TU都可以随意建立一些TU的多址通信用户集。这些集可以是“开的”，即终端节点或者说用户节点可以在任何时候随意加入或脱离这类集；也可以是“闭的”，即这类集的成员只限于由创造该集的用户规定的一组预先选定的用户。在本发明的优选实施例中，对各多址用户集的建立、管理和控制所进行的分布式管理控制是由一组驻留在每个节点的规程和进程规定的，既可以如图1C那样由集管理进行规定，也可以由装在为节点服务的主计算机Hi内的集管理进程规定。按照本发明的优选实施例，由于传输支路的故障而引起的网络分割可以通过对登记器、集指挥器和用户之间发生的信息加以监视进行检测。如果发生故障，使一个传输用户集受到分割，则这样形成的各个被分离的子集必需都组建成具有自己的集指挥器和登记器的独立集。为此，原网络中的登记器在检测到失去了一个集指挥器时，就将这个集指挥器从它的集指挥器表中删去。当一个集指挥器检测到失去了登记器时，这个集指挥器就竞争并且可以真正成为其所在的网络子集的登记器。如果这个集指挥器真正成为登记器，它将从它所服务的各指挥器搜集所有必需的信息。当一个集指挥器检测到失去了一个传输用户或集管理器时，这个集指挥器通过删去这受影响的用户来改变隶属于它所管辖的集的成员名单。最后，一个检测到失去了它的集指挥器的集管理器可以成为集指挥器，从它将要服务的各用户搜集所有必需的信息。这些改变功能地位的动作按照本发明的优选实施例通过以一过程流程图描述的各种方法自动发生，过程流程图由各节点主计算机所访问、执行的一系列控制指令加以实现。

当一个传输支路的故障排除以后，各子集重新并合成一个完全的用户集，其中一个登记器将是多余的，必需任意删去一个。这样，在被删去的登记器登记的集指挥器必需向原存的登记器登记，并向该登记器发送其成员名单表。一旦网络子集重新并合，一个子集的集指挥器也必需对另一个子集的集指挥器放弃其集指挥的地位。为了适应那些仍还不了解集指挥关系变更的传输用户的需要，被删去的集指挥器将成为一个代理集指挥器，将集成员名单表发给真正的集指挥器，因此不必在一瞬间就重新形成所有的集，因为在系统或网络恢复和重建时要求不致于突然形成大量的传送指挥关系、成员名单表等等的雪崩或信息流。

回到图1A，图中示出了一个典型的包通信网络的原理方框图，该网络的路由选择节点Ni分别配置在规则的两维网格中。当然，这些节点也可以配置成其它相互连接的图形结构，每个节点具有一组输入传输支路和一组输出传输支路，输入传输支路和输出传输支路的数目不必相同。每个节点Ni还连有一个计算机Hi，用来完成控制这个转换节点所必需的存储、路由选择和控制功能。每个节点在其相应的主计算机的指挥和控制下，能够将从任何与它连接的输入传输支路输入的数据包按规定的路线发送到任何一个输出传输支路或任何几个输出传输支路上。

如图1B所示，每个节点都具有一个或几个判决点DPi，在图1C中较为详细地示出了判决点的情况。图1C还示出了本发明的优选实施例的一些部分。

在诸如图1A所示的原有技术那样的包通信网络中，各数据包的传输路线要在将这些数据包发送到网络内以前就计算好。但将节点相互连接起来的实际通信支路，在一个给定的转换节点检测到收到数据包以前，可以不是专为这个数据包服务的。因此，要求在这个选定路线上的每个传输支路对数据包首标部分中所含的路由选择信息作出响应。在一个给定的节点对输入的数据包的首标进行检验，确定该数据包应该转发到哪一个或哪几个特定的输出传输支路上去。根据首标信息，在节点内的一个或几个判决点DPi上数据包将真正接到或分发到一个或几个适当的输出传输支路上。

图1B示出了一个节点内的判决点DPi。每个转换节点有一个或几个作为子节点的判决点DPi，每个判决点都有一组输入传输支路和一组输出传输支路。加到判决点DPi上的数据包可以来自网络中的远地转换节点、本转换节点内的其他判决点或在本转换节点Ni进入包传输网络的用户应用(TU)。由于可以采用多个判决点，每个节点Ni就能够处理任何数量的输入或输出传输支路，因为每一个支路通过接到另一个判决点上可以得到倍增。因此，在使用多重转换点的情况下，每个转换节点能够接纳大量的本地用户应用。

如图1C所示，图1B中的典型子节点包判决点DPi包括一个接线机构，即转换机构SW，和一组可以由这个转换机构有选择地相互连接起来的适配器。“转换机构”是一个技术术语，指能够从一个或几个支路接收数字信号和将数字信号分配到一个或几个支路上的机构。转换机构例如可以由一个时分通信总线构成，通过两个相互连接的适配器可以在相应时隙内将数字信号写到这总线上和从这总线上读取数字信号。图1C所示的适配器可以是两种通用形式的，即接到节点之间的传输支路上的传输适配器和接到包传输网络用户(TU)的用户应用适配器。无论用户适配器还是传输适配器都能接入任何节点的任何判决点的任何部分，这仅取决于本地的用户要求。通过图1C中所示的用户应用适配器，用户可以在任何节点或子节点接到包转换网络。

在各节点、判决点中的适配器和转换机构都受到主计算机(2)所执行的集管理软件即程序(1)的控制，如图1C所示。显然，这些功能也可以用专用电路完成，但用软件程序更为灵活，改动也更为方便。用户集管理软件实际上是一组取决于从网络拓扑数据库(3)取出的数据的进程。数据库(3)保存着整个网络中可用的所有用户资源和传输资源的最新记录。网络拓扑数据库中的资源记录用于计算始发和目的用户应用之间的传输路线和计算用来将用户集相互连接起来的分发路线。

图1D简略地示了了一个由一组节点A-L组成的假设网络，其中各节点由一组通信支路相互连接，以便为接到各节点的当地用户提供服务。按照本发明的优选实施例，每个节点都包括一组如图1C中所示的管理进程，亦即管理程序(1)。可以调用这组管理程序(1)来执行由某个节点提供服务的一个或几个传输用户的集管理器的功能，在由一组节点组成的网络范围内得到支持的一个完整的用户集的集指挥器的功能，在各独立子网络已经重新并合时的代理集指挥器的功能，或者如前面所提到过的整个网络的登记器的功能。

图2A简略地示出了一个本身作为代理集指挥器、集指挥器或登记器工作的集管理器与其他具有执行这类功能的集管理器的节点交流信息的规程。如在图2A中所示的一个希望在某个集内注册登记的传输用户TU必需将它想加入这个集的愿望通知属于与该用户联系的节点的本地集管理器。在作出这样一个请求时，用户必需给出希望加入的那个用户集的集标志、本用户的地址以及一个是否要求任何特殊权限的指示符(如在与集中成员通信时所使用的加密或解密关键字)。用户也可以通过向为它服务的集管理器发送集标志、本用户的地址以及一个表示它希望离开一个具有给定标志的已建立的集的指示符来离开(或者说是退出)某个集。通过向集管理发送一个信息，表示有信息要人发给一个具有给定集标志的集，用户无论它是否为该集的成员，就可以象同处于一个多址通信组那样，向该集发送信息。

当接收到本地区用户发来的加入一个集的请求时，为该用户服务的集管理器必需知道哪一个集管理器被指定为这个集的集指挥器，查明这个情况，或者，本身就担当起集指挥器。

在本发明的优选实施例中，这是这样实现的：如果集管理器不知道哪个集管理器是给定集的集指挥器，就向网络的登记器发送一个信息，要求自己为集指挥器。集管理器通过执行图1C的集管理进程(1)中的执行代码对网络的拓扑数据库(3)进行访问，查明网络登记器的地址和位置，从而确定哪个是网络登记器。此后，集管理器向这个网络登记器发出要求集指挥地位的信息，该信息包括集管理器要求指挥的集的集标志以及集管理器本身的网络标志和节点标志。

作为回答，登记器将给出具有这个集标志的集的当前集指挥器的网络标志和节点标志，指示哪个为该集指挥器，或者，给出提出请求的集管理器的网络标志和节点标志，指示这个集管理器已经承担了集指挥。一个给定的集管理器也可以通过向登记器发送信息，询问是否一个给定的集有一个集指挥器。如图2A简略所示，集指挥器也可以通过向登记器发送相应信息，要求或放弃集指挥地位。该信息(或者说是请求)的形式和内容与对集管理器所作的讨论情况相同，登记器发出的回答也具有类似的格式。

一旦查明了给定集的集指挥器，集管理器必需向这个集指挥器发送一个信息，请求让它的原提出请求的用户加入这个集。这个信息从集管理器传到集指挥器，或者传到起代理集指挥器作用的集指挥器，只要该集管理器已经知道它是这个给定集的集指挥器即可。加入某个用户集的请求包括这个集的集标志、申请用户的地址以及集管理器的网络标志和节点标志。从集指挥器或代理集指挥器发给集管理器的回答具有一个回答类型指示符、集标志、集指挥器的网络标志和节点标志以及一个稍后将要详细说明的辨识码。

当用户希望退出一个集时，必需向它的集管理器发出一个离集请求，由集管理器传给集指挥器或代理集指挥器。这个离集请求包括用户希望退出的集的集标志、提出请求的用户的地址以及集管理器的网络标志和节点标志。

一个从集指挥器或代理集指挥器发出的回答包括一个回答类型、集标志、集指挥器的网络标志和节点标志以及一个辨识码，辨识码的用途稍后将加以详细说明。

一个给定的集指挥器可以通过向网络登记器发送一个适当的请求退出集指挥地位，这个请求包括担任这个集指挥器的集管理器的网格标志和节点标志以及集指挥器所指挥的集的集标志。从登记器发出的回答包括回答类型、集指挥器所要退出集指挥地位的集的集标志以及一个辨识码，辨识码的用途稍后将加以说明。

网络中，原来由于一条传输支路断开而引起网络分割所形成的子集，在这条传输支路重新怪不得时，能够合并成一个集，这是通过由一个代理集指挥器向新的或实际上就是原来的集指挥器发送一个“合并集成员”请求来实现的。这个请求包括集标志、代理集指挥器的网络标志和节点标志以及由代理集指挥器原来所服务的用户的地址所组成的集成员名单表。而原来的集指挥器发给代理集指挥器的回答包括回答类型、集标志和一个辨识码，辨识码的用途将稍后加以说明。

图2B示出了在一个开集中的集管理规程和信息流。图中的箭头表示了信息流的方向和是否要对连通性加以监视或周期性检查。

图3示出了由于连接登记器R1和集标志为ID1的集指挥器SL6的传输支路断开而使网络分成两半A、B的情况。

图4示出了按照在将要扼要加以说明的进程流程中的进程重新组建的子网络A和B，其中子网络B已经指定了一个新的登记器R2，而子网络A已经指定了一个集标为ID1的新的集指挥器SLa。

在执行集管理器、集指挥器和登记器功能的各集管理器之间通信的所有上述信息的产生和控制都是由在各集管理器节点执行的程序进程加以控制的，下面将结合图5-10进行详细说明。

图5示出了各节点集管理器操作进程珠主要流程。加到集管理器进程的输入来自拓扑数据库(TDB)、传输用户(TU)、集指挥器、以及集登记器。在图5中，集管理器起始方框4为启动点。

当第一个传输用户希望在一个用户集内注册时，就发出一个请求。集管理器4接到这个请求后，在方框5译成一个入集请求。在方框6，集管理器对它是否知道集指挥器进行检验。如果知道，则集管理器在方框8确定其本身是否就是这集指挥器。如果不是，则集管理器将由它服务的那个希望在集内注册的传输用户所发出的入集请求发送给这已知的集指挥器，如方框10所示。然后，在方框11，集管理器在它所保存的表中为该传输用户加以标记，说明请求的注册是待决注册，等待集指挥器的入集答复。然后这个进程返回到启动方框4。

然而，如果在方框6确定集管理器不知道集指挥器，则进至方框7，调用图6的方框30中的被称为确定集指挥器程序的一个独立例行程序。该例行程序将为集管理器识别出集指挥器，详细情况将在下面说明。然后，流程返回到图5的方框8。进行处理，检验集指挥器是否就是本集管理器，因为可能这个本地集管理器实际上就是用户要申请加入的那个集的集指挥器。如果是，则进至方框9，将入集注册信息发送给在该节点内运行的集指挥器代码进程，运行流程由图8给出，将在以后说明。出了方框9，进程返回到集管理器，输入方框4。

如果集管理器4从一个接受服务的用户收到退出一个集的请求，则进往进至方框12，将该请求译成一个离集请求。在方框13检验是否提出请求的用户目前是该集的成员。如果不是，则在方框15产生一个回答信息，通知用户不能离集，因为它当前并不是集的成员，然后系统返回到开始。如果用户是集的成员，则进至方框14，向已知的集指挥器发出一个离集请求，在方框16由集管理器代码作出一个标记，说明这个用户正在等待离集请求的回答，然后系统返回到方框4的开始状态。

如果集管理器4收到集指挥器发出的确认和集或离集所需的回答，则进至方框17，更新集管理器所保存的各集的本地集管理器用户成员名单表。方框18检验是否回答是肯定回答。如果是，则在方框24检测是否该回答是入集回答。如果是入集回答，则将提出请求的用户的标志加到集管理器所保存的集成员名单表，集管理器对它与提出请求的用户的连通情况加以监视，如方框25所示。在方框27，集管理器还开始对与已知的集指挥器(如果它不是同瞎个集管理器担任的话)的连通情况加以监视。在方框28，集管理器向提出请求的用户返回一个肯定注册信号，这样该用户就知道它已在所希望的集内注册。然后进程返回到开始。如果在方框24检测到所收到的回答不是入集回答，则进入方框26，从集管理器所保存的成员名单表中册去这个用户，终止对与该用户的连通情况的监视。进程进至方框29，向提出请求的用户返回一个肯定退出请求信号，这样该用户知道它已退出这个所标明的集。然后进程返回到开始。

然而，如果在方框18检测到的是一个否定回答，则进至方框19，对作为响应格式一部分由一个集指挥器或登记器发出的辨识码进行检验。方框19检验是否该辨识码指示这个集指挥器起着一个代理指挥器的作用。如果是，则进至方框20，则调用一个例行程序，以一个新的集指挥器位置启动入集或离集操作。这个新的集指挥器位置是由代理集指挥器发出的辨识码指示的，指出哪一个真正是新的集指挥器。如果在方框19辨识码指示该码不是由代理指挥器发出，则进至方框21，检验是否辨识码指示该码由集指挥器发出。如果不是，则进至确定集指挥器过程方框30，如方框22中的指示所示。如果方框21的检验结果为是，则进至方框23，向提出请求的用户返回一个带有该辨识码的回答，因为辨识码中含有用户要使用的一些其他信息。然后系统返回到开始。

如果有一个拓扑数据库更新的指示符返回给集管理器4，这表明一个集指挥器已经发生了故障，或者连通性遭到破坏，则进至方框41，调用图6的方框30中的确定集指挥器过程，执行后返回到点B，进至方框42，执行本地的集成员的入集操作，而新标明的集指挥器将持有这本地成员的名单，然后系统返回到起始状态。

图6示出了识别和建立一个新的集指挥器的过程。在方框30，系统起动，集管理器向拓扑数据库询问登记器的位置和标识符。在方框31检验拓扑数据库发来的应答，确定是否存在一个登记器。如果存在一个登记器，则进至方框32，集管理器向这个已知登记器发送一个要求集指挥地位的请求。如果在方框33没有收到肯定回答，则重新进入方框30，查明已知登记器的标识符。如果在方框33发现了肯定回答，则进至方框34，对该回答加以检验，确定是否对于该集来说存在另一个集指挥器。如果是，则进至方框35，集管理器录下该集指挥器的信息，进程在开始调用确定集指挥器过程的那点返回到集管理器处理代码。

如果在方框34确定该集不存在其他集指挥器，则进至方框36，集管理器录下已知登记器的信息。在方框37，这个集管理器成为集指挥器，起动图7的成为集指挥器的启动代码，然后返回以图5的方框4中的集管理器起始状态。

如果图6方框31的检验确定不存在登记器，则这个集管理器必需成为登记器，因此进至方框38，调用图9的登记器启动起始过程，这在稍后将加以讨论。然后进至方框39，将要求集指挥地位的消息发给集管理器站内的登记器进程代码。在方框40，通过调用图8的集指挥器启动代码，这个集管理器便成为集指挥器，然后在方框43退出，返回到图5方框42处的点B。在该点，这个集管理器已经承担了作为网络登记器、该集的集指挥器以及接受其服务的各本地用户的集管理器这三者的职责。

图7示出了为了成为集指挥器(方框43)、网络登记器(方框102)或代理集指挥器(方框106)，所执行的各个集管理器启动过程。在方框43，启动要成为一个集指挥器的集管理器的进程。在方框40，监视与已知登记器的连通情况，而在方框45，返回到在图8中启动的集指挥进程(将在稍后讨论)，进至主框46。

如果集管理器要成为网络登记器，则进至方框102，启动这个进程。在方框103，集管理器向网络发送一个拓扑数据库更新信息，指出本集管理器正在成为该网络的登记器，如图7中方框103所示。然后，在方框104，登记器对拓扑数据库加以检查，确定是否有其他集管理器已经作为登记器作了登记。在方框105，启动了登记器启动过程后，集管理器进至图9，成为登记器。

当两个原先分离的子网络并合而且已经标明了新的集指挥器时，在方框106，调用代理集指挥启动过程，在方框107录取所接收到的由拓扑数据库或登记器发来的新的集指挥器的信息。然后，在方框108，代理集指挥器监视与新的集指挥器连通情况，在方框109向新的集指挥器发送并集成员名单表。然后，如方框110所示，返回到图10中的代理指挥器进程。

图8示出了成为一个集指挥器的集管理器的进程。进程在方框46由拓扑数据库、集管理器或登记器发来的输入信号启动。在方框46对输入信号加以检验。如果确定该输入信号是由一个集管理器发来的入集请求，则进至方框47，检验是否提出请求的用户已经是集的一个成员。如果是，则在方框51向这个集管理器发出一个肯定回答，说明该用户已经是一个成员，然后进程返回到方框46。如果提出请求的用户并不是集的成员，则进至方框48，集指挥器在集成员名单表中加上该用户。如果从请求将一个用户作为一个集成员注册的集管理器发来的信息中发现该管理器是一个新的集管理器(方框49)，则集指挥器将监视与这个新标识的集管理器的连通情况。从而在方框50，将返回一个肯定回答，操作返回到方框46。

如果集指挥器接收到的是由一个集管理器发来的“离集”请求，则在言框52进行检验，确定是否提出请求的用户原是一个集成员。如果是，则进至方框53，从集指挥器所保存的集成员名单表中册去这个用户。在方框54，向这个集管理器返回一个肯定回答，表明它的请求已经接受，然后进至方框55。在方框55，集指挥器进行检验，确定是否与提出请求的集管理器联系的最后一个用户已经册去。如果是，则进至方框56，从名单表中册去这个集管理器，终止对与它的连通情况的监视。在方框57，还进行了一个检验，确定是否集成员名单表为空的。如果是，则进至方框58，集指挥器向网络登记器发送一个退役请求，表明这个所标明的集的集指挥器请求退出，集指挥器进程在方框59结束。然而，如果集成员名单表不是空的，则系统就返回到开始方框46。如果在方框52的检验中发现提出请求的用户还不是一个集成员，则向集管理器发出一个否定回答，用一个辨识码指示该用户不是这个集的成员，如方框60所示。然后，系统返回到方框46的起始状态。

如果集指挥器收到另一个集指挥器发出的一个合并集成员请求，则在方框61用由该请求所标识的各新的成员更新集成员名单表，将各名单表合并在一起。在方框62发回一个肯定回答后，操作返回到方框46的起始状态。

如果集指挥器收到一个拓扑数据库更新(TDU)输入，指示有一个集管理器已经发生故障或者与一个集管理器的连通性已遭到破坏，而这个集管理器的一些用户又是这个集指挥器所统辖的集的成员，则进至方框63，集指挥器从它所持有的名单表中删去这个集管理器和它的全部本地集成员，停止对与该集管理器的连通情况的监视。然后进至方框64，确定是否这个受到影响的休的集成员名单表是空的。如果是空的，则集指挥器向网络登记器发出一个退役请求，如方框65所示，然后在方框66集指挥器进程结束。如果集成员名单表不是空的，则这个集指挥器必需继续作为一个指挥器，因此从方框64的输出无条件地直接返回到方框46。

如果集指挥器收到一个拓扑数据库更新输入，指示登记器已经发生故障或者与登记器的连通性已遭到破坏或不再有一个已知的登记器，则进至方框67。在方框67，调用确定登记器过程，向拓扑数据库提出一个有关已知登记器的询问。在方框68，对拓年数据库的响应进行检验，确定这个登记器是否存在。如果存在，则进至方框69，向已知登记器发送一个要求集指挥地位的信息，这样这个集指挥器就能确定是否它将继续是集指挥器。如果在方框70收到肯定回答，则进行检验，确定是否存在另一个集指挥器，如方框71所示。如果不存在另一个集指挥器，则进至方框73，个集指挥器仍然是集指挥器，返回到方框46。然而，如果在方框70还没有收到对于要求集指挥地位的肯定回答，则重新进至方框67，确定哪一个可能是登记器，再次进行询问等等。无论是在创立了一个登记器时，或者是象将要简略加以说明的那样，这个集指挥器的集管理器还成为一个登记器时，最后终会收到一个肯定回答。如果在方框71发现有另一个集指挥器，则进至方框72，集指挥器就成为它这个集的一个代理集指挥器，调用图10的代理集指挥器启动过程，然后返回到方框46的起始状态。

如果在方框68发现没有登记器，则进至方框74，集指挥器通过在图7的方框102调用图7的登记器启动过程成为登记器。然后进至方框75，将要求集指挥地位和列出集成员名单的信息发送给在集管理器调用的登记器代码部分，然后返回到方框46，如图所示。

在图9中，以方框76为开始，示出了执行登记器职责的集管理器的工作情况。加到登记器的输入可以来自拓扑数据库、用户(经集指挥器或集管理器)。如果登记器收到一个拓扑数据库更新输入，指示在网络中有一个或几个其他登记器，这是不可容忍的，因为每个网络只允许有一个唯一的登记器，于是进至方框77。在方框77，登记器检验是否它本身在所有标明存在着的登记器中是最优先的。所谓最优先的登记器可以是具有最高的字母数字地址的登记器，可以是列为第一登记器或特许登记器的登记器，也可以是担任登记器时间最长的登记器等等。总之，可以采用任何方法或任何准则来确定优先顺序。在本优选实施例中，采用比较字母数字地址的方法，选择其地址具有最高字数字值的为最优先的登记器，这种方法最为简单。如果在方框77检验的结果为“是”，则该集管理器继续担任登记器，如方框78所示。否则，向拓扑数据库发出一个更新信息，表明该集管理器不再担任登记器(方框79)，登记器进程在方框80结束。

如果登记器收到从集指挥器或集管理器发来的要求集指挥地位的请求，则在方框81进行检验，确定是否在由要求集指挥地位请求中的集标志所标定的集中有一个集指挥器。如果没有，则进至方框82，将提出请求的集管理器列为该集的集指挥器。在集指挥器表中增加这个集管理器的信息。在方框83向提出请求的集管理器发送一个肯定回答，表示它将成为集指挥器。然后，系统返回到方框76，等待输入。如果在方框81确定对于标定的集已经有一个集指挥器，则进至方框84，确定是否提出请求的集管理器的网络标志和节点标志与这个集指挥器的相同，也就是说确定是否该管理器就是给定集的集指挥器。如果是，则进至方框85，登记器更新集指挥器的信息，在方框86，发回一个肯定回答和集指挥器信息。如果提出请求的集管理器的地址与给定集指挥器的地址不同，则进至方框91，发回一个肯定回答和当时的实际集指挥器是哪一个的标志。

如果登记器接收到一个集指挥器发来的退役请求，则在方框87进行检验，确定是否提出请求的集指挥器是在给定的集标志项下登了记。如果不是，则在方框88发出一个否定回答，表明请求退役的集指挥器不是一个集指挥器。如果在方框87确定该集指挥器是给定集的经登记的指挥器，则进至方框89，根据请求删除该集指挥器的信息，不再对与它的连通情况加以监视。它在方框90发出一个肯定的回答，并返回到方框76的起始状态。

如果登记器接收到一个拓扑数据库更新输入，指示一个集指挥器发生故障或与一个集指挥器的连通性遭到破坏，则进至方框92，登记器删除该集指挥器的信息，停止对与它的连通情况的监视。

在图10中，示出了对一来自拓扑数据库、集指挥器或集管理器的输入作出相应响应的代理集指挥器进程代码的流程。代理集指挥器(方框93)可以接收由一个集管理器服务的用户发来的入集或离集请求。如果接收到这样的请求，则进至方框94，代理集指挥器发回一个否定回答和实际新休指挥器的村志。然后在方框95，删除提出请求集管理器及其列为集成员的可用用户，因为这时候集管理器知道了实施集指挥器是哪一个，而新的集指挥器有了这个信息，已经担任了这个职责。在主框96进行检验，确定是否在代理其指挥器中的集成员名单表是空的。如果是空的，代理集管理器进程在方框96结束，否则，进程返回到方框93。

如果代理指挥器接收到一个拓扑数据库更新信息，指示一个集管理器发生故障或连通性遭到破坏，则直接至进至方框95，方框95的功能在上面已经说明。

如果代理集指挥器接收到一个拓数据库更新信息，指示一个集指挥器发生故障或连通性遭到破坏，或者如果接收到一个对合并集成员请求的否定回答，则进至方框98，结束代理集指挥器进程，在方框99成为集指挥器。然后进至方框100，调用确定登记器过程。确定登记器过程在图8的方框67开始。运行情况如前所述。如果代理集指挥器接收到一个合并集成员请求，则进至方框101，发回一个否定回答的集指挥器的实际位置和地址的信息，然后返回到方框93。

由上述工作情况可见，集管理进程提供了形成用户集的功能。由于采用了多址通信程序，可以使任何一个实体与多个用户通信，从而为用户集提供了高效率的通信。通过使与接受管理的用户集有关的各个节点具有上述功能，就能将信息包分发给这个用户集，而不需要向网络中的所有用户广播或为集内各用户分别发送信息包的复制品。在这种系统中，集管理器是关键，配置在各个节点，情况在上面已经说明。集管理器为接受本地服务的用户提供多址通信的服务，在接收到要分发给本地用户的信息时，提供分发服务。如上所述，分布在各节点中的集管理规程或进程可以形成一个用户集，为这个集的成员之间的通信或从集外部向这个集发送信息都提供了一个有效的机制。

登记器的功能是提供各开集的集中信息库，整个网络都知道哪一个是登记器。在一个开集中，用户可以自由入集或离集。这种开集在第一个用户加入或创造时产生，而在最后一个集成员离开时撤消。

一个指定为一个集的集指挥器的集管理器持有这个集的所有成员的名单表，并在登记器内登记。集指挥地位、集成员以及登记器位置都是动态的，可以在网络指示下随时根据情况加以改变。各集由创造集的用户或集管理器设定的相应集标志分别标识。一个开集将能适应由于某些连接支路发生故障而形成的网络分割，因为有了上述恢复机制，在发生网络分割时可以通过已经简要说明过的各个进程自动产生子网络的登记器和集指挥器。对于闭集来说，集成员由创建的用户规定，其他用户不能加入，不能与这个集的成员进行通信。一个闭集在网络中不是都知道的，闭集的集指挥器也不在登记器内登记。创造用户可以随意产生或撤消一个闭集，规定被允许加入这个集的集成员。创建用户的集管理器就是这个闭集的集指挥器，持有某成员名单表。闭集不能适应网络分割，因为有关一个闭集的成员的信息不是共享的。

如图2B所示的集管理规程的全部所要求的功能和操作都已经确定，详细示于图5-10。例如，当一个诸如图2B中所示那样的用户希望加入一个开集时，就向它的集管理器(SM)提供标识用户所希望加入的那个集的集标志。集管理器在几种不同的情况下确定集指挥器的位置。如果集管理器先前已经存储了集指挥器位置，从而知道这个位置的话，集管理器就直接向这个已知集指挥器发送一个入集请求。然而，如果集管理器不知道当前的集指挥器或它的位置，则集管理器对拓扑数据库进行查询，寻找该网络的登记器的位置和标识符。如果发现有登记器，则集管理器向登记器发送要求集指挥地位的信息。指示如果这个集没有集指挥器，这个提出请求的集管理器就指定为集指挥器，否则就向集管理器发回合适的集指挥器的信息。如果有一个集指挥器，则集管理器将向这个标明的集指挥器发送入集信息，否则该集管理器就成为集指挥器，在它的集成员名单表中增加这个提出请求的用户。如果集管理器不知道集指挥器的位置和/或没有登记器，则集管理器将成为登记器和集指挥器，然后发送一个拓扑更新信息，表明它已经成为登记器。在图2B中原理性地示出了在各种所提到的条件下这些信息的流动情况。如果发生如图3所示的网络分割，则调用恢复进程，结果形成如图4所示的网络结构。

如图3所示的一个集有三个成员TUx、TUy和TUz和一个集标志为ID1的集指挥器SL6以及一个登记器R1。如果传输支路，例如登记器R1和集指挥器SL6之间的传输支路，发生了故障，则如图3所示的分割成的部分A失去了它的集指挥器，而部分B则失去了它的登记器。如果一个网络由于分割而遭分裂，则每个子网络必需要有一个登记器，而每个集也必需要有一个集指挥器。解决情况如图4所示。按照如图5-10所示的流程和根据对连通性的监视结果计用的各个进程，自动地在子网络B中产生一个新的登记器，而在子网络A中产生一个新的集指挥器。

当子网络A和B重新连通时，必需协调子网络的拓扑结构。由于一个网络只能有一个登记器，因此优选级别较低的(在本优选实施例中为具有较低的字母数字地址或名称的)登记器发送一个拓扑更新信息，表示它将不再担任登记器。检测到失去了它的登记器，网络部分B中的集指挥器就会成为它这个网络部分的代理集指挥器，是原来这部分的所有成员(即有户TUy、TUz)的集指挥器。由于具有代理功能，当网络各部分重新连通时，所引起的信息雪崩现象就大大减小了。老的集指挥器只需将含有它的集成员的信息发给这新的集指挥器就可以了，而不需要每个集管理器都向所确立的登记器发送要求集指挥地位的信息来确定集指挥器的定位，再将入集信息发送给新的集指挥器。这时候集标志为ID1的新的集指挥器SLa就有了完整的集成员名单表。老的集成员TUy、TUz将它们的集指挥器认作部分B中的集标志为ID1的集指挥器SL6。每当TUy和TUz的集管理器为它所服务的一个本地用户执行入集、离集或发送信息时，代理集指挥器SL6就通知这个集管理器，子网络连通后它已经不再是集指挥器了，从而发送出新的集指挥器的位置。

这种工作方法可以使多址通信的开集自动适应网络分割，而当子网络重新连通时，有一段时间进行网络登记器、集指挥器和集成员之间的各种网络控制信息的交流。这样就避免了在重新连通的瞬间网络控制通信量雪崩式骤增。由于有了登记器，网络中的用户可以查到多址通信开集的位置。登记器根据情况不断选定，在拓扑数据库内标明。集指挥器都要在登记器内登记，这样，用户就可以通过经的集管理管向登记器查询，得到有关开集的信息。

因此，在本发明的这个经改善的网络中，整个网络的管理是采用分布方式来实现的。许多节点具有各种具体功能，相互协作，实现了网络管理的总体任务。在这种网络中，每个节点都有一个为它的用户服务的集管理器，这个集管理器根据当时的具体情况还可以起集指挥器甚至登记器的作用。

因此可以看到，以上说明的是一种新的网络通信管理形式，一种新的通信风络形式和一种新的网络管理技术，所有这些都可以在具有对图1A的作的说明那样的一个处理机(或主机)的基本处理能力以及必要的转换或路由选择节点硬件和软件的各个网络节点内实现。如对图1B和图1C所作的说明那样，节点间的相互连接可以是诸如图1D或图3和图4所示那样的任意图案。因此，对于熟悉该技术领域的来说显然明白：在不偏离对本发明优选产施例所作的说明那样的新的网络、网络管理和网络控制的总精神和范围的情况下，实施细则可以千差万别。所以，所附各项权利要求都是描述性的，而不是限制性的。

Claims (7)

1.一种具有一组相互连接的节点的通信网络管理系统，其特征是该系统包括：

通信控制装置，用来提供一组包括通信网络用户集管理控制装置、集指挥控制装置和网络登记控制装置的可选择的控制装置；以及

驻留在所述网络的每个节点的管理模式控制装置，该装置与所述通信控制装置连接，并且与所述节点的各网络用户通信，根据所述用户的动态通信需要，选择所述通信控制装置的工作模式，以便运用所述网络用户集管理控制装置、所述集指挥控制装置和所述网络登记控制装置，随时使得所述网络只有一个所述网络登记控制装置，所述网络的每个节点有一个集管理控制装置，而每个用户集有一个所述集指挥控制装置。

2.如在权利要求1中所提出的通信网络管理系统，其特征是：其中所述集管理控制装置包括在一个第一所述用户请求加入一个尚未有其他集成员的集时用来建立一个集标志、在最后一个所述集成员退出这个集时用来撤消这个集标志的装置。

3.如在权利要求1中所提出的通信网络管理系统，其特征是：其中所述集指挥控制装置包括用来建立和保持一个是所述集的成员的所有现行用户的名单表的装置。

4.如在权利要求1中所提出的通信网络管理系统，其特征是：其中所述网络登记控制装置包括用来建立和保持一个在所述网络中所有现行用户集及其成员的总名单表的装置。

5.如在权利要求1-4的任一项中所提出的通信网络管理系统，其特征是：其中所述集管理控制装置还包括用来接收要发向一个标明的成员集的信息、向所述集指挥控制装置询问哪些是这个集的集成员以便将所述信息发送给这些集成员的装置。

6.一种通信网络管理方法，其特征是在一个由一组相互连接的节点组成的网络中的每个节点上实施下列各步：

确定一个网络登记器，步骤是：询问一个网络数据库，确定是否已经有一个登记器，如果没有其他节点被标明为登记器，具有更高优先权，则本节点就成为登记器；以及

为每个标明的用户集确定一个集指挥器，步骤是：向所述登记器发送一个信息，表明这个发送节点要求所述标明集的集指挥地位，如果已经有一个集指挥器，则得到所述登记器发出的含有该集指挥器节点标志的回答，如果尚无其他集指挥器，则得到指定该提出请求的节点为集指挥器的回答。

7.如在权利要求6中所提出的通信网络管理方法，其特征是，监视从每个节点到连接用户的任何用户集的集指挥器的连通性，每当检测到连通性发生故障，就设立新的登记器和集指挥器。

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