專利名稱：多播發(fā)現(xiàn)協(xié)議使用單播消息的隧道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在多域網(wǎng)絡(luò)上的發(fā)現(xiàn)程序的方面和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
家庭網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，例如HAVi、UPnP、Jini和VESA，典型的包含設(shè)備發(fā)現(xiàn)協(xié)議。這種協(xié)議用來實現(xiàn)即插即用功能，也就是，當(dāng)一個設(shè)備被插入到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中(或-在無線的情況下-進(jìn)入范圍之內(nèi))，它就會自動地被所有感興趣的部分發(fā)現(xiàn)，并且能夠立即被使用。基于IP的家庭網(wǎng)絡(luò)例如UPnP和Jini在IP多播之上建立了它們的發(fā)現(xiàn)協(xié)議。在該情況下，標(biāo)準(zhǔn)的IP地址和端口被標(biāo)準(zhǔn)化為多播信道。加入到網(wǎng)絡(luò)中并且要向網(wǎng)絡(luò)中其余設(shè)備宣告自己的設(shè)備向上述信道發(fā)送特定的宣告消息。想要發(fā)現(xiàn)新設(shè)備的設(shè)備只是監(jiān)聽上述信道。
設(shè)備的自動發(fā)現(xiàn)對于隨著攜帶它們的人一起進(jìn)入或離開(家庭)網(wǎng)絡(luò)的無線設(shè)備例如PDA或移動電話是特別重要的。然而，自動發(fā)現(xiàn)同樣與非移動設(shè)備相關(guān)。這些設(shè)備可以被用戶隨意打開或關(guān)閉，并且在這種意義上進(jìn)入或離開網(wǎng)絡(luò)。自動發(fā)現(xiàn)之所以重要的另一個原因是IP地址的易失性。具有代表性的，IP地址分配方案例如DHCP臨時性地為設(shè)備分配IP地址。換句話說，昨天被發(fā)現(xiàn)使用IP地址“A”的設(shè)備明天可能使用IP地址“B”。本發(fā)現(xiàn)協(xié)議為上述設(shè)備宣告自己使用新的地址提供了一種機制，從而確保所有感興趣的客戶知道這一新的地址。即使設(shè)備從使用者的觀點來看沒有離開或進(jìn)入家庭網(wǎng)絡(luò)，但從網(wǎng)絡(luò)的角度上來看它確實離開或進(jìn)入了家庭網(wǎng)絡(luò)。因此，發(fā)現(xiàn)不僅僅是當(dāng)設(shè)備從商店被帶回家并進(jìn)入家庭網(wǎng)絡(luò)時一次性執(zhí)行的活動。相反，它是一個當(dāng)使用者或應(yīng)用程序每一次要使用或控制特定類型的設(shè)備時都需要執(zhí)行的設(shè)置過程。
基于IP多播的發(fā)現(xiàn)引起了一些問題。例如，IP多播不是在所有Internet中普遍被支持。許多IP路由器和防火墻/網(wǎng)關(guān)簡單地阻塞所有的多播通信。作為另一個有疑問的方面，IP多播不可擴充(scale)。多播消息需要有使用期限(TTL)字段來指定多播消息的范圍。TTL字段指定該信息包經(jīng)過的路由器的數(shù)量，并需要避免這些消息在整個Internet中泛濫。IP多播路由協(xié)議使用IP數(shù)據(jù)報的TTL字段來確定給定的多播信息包離開發(fā)送主機被轉(zhuǎn)發(fā)多“遠(yuǎn)”。多播數(shù)據(jù)報的缺省值是統(tǒng)一的，這就導(dǎo)致了多播信息包只前往本地網(wǎng)絡(luò)中的其他主機。了解兩個設(shè)備之間的路徑中路由器的數(shù)量一般是不可能的。因此通常無法預(yù)測切合實際的TTL值，并且事先無法保證多播消息會到達(dá)所有相關(guān)的目的地。
發(fā)明人認(rèn)識到TTL值可以用來指定能夠互相發(fā)現(xiàn)的設(shè)備集群。除了其它方面，本發(fā)明的一個方面涉及一種機制，用來通過在擴展發(fā)現(xiàn)服務(wù)器之間交換的點對點(或單播)消息中的多播消息“隧道”來連接多個這樣的集群。其結(jié)果就是獨立集群中的設(shè)備和應(yīng)用程序現(xiàn)在可以彼此發(fā)現(xiàn)和控制，這些設(shè)備和應(yīng)用程序位于相距很遠(yuǎn)的位置并且通過這些服務(wù)器相連。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面因此涉及橋接多個多播域的方法。使得產(chǎn)生于特定的域中的多播消息，能夠作為單播消息被傳遞至少另一個域中。然后，使得該多播消息可以由其它域中的單播消息再次產(chǎn)生。
本發(fā)明的另一方面涉及在第一多播域中使用的硬件或軟件組件，例如，家庭網(wǎng)絡(luò)的第一部分。此組件可以將多播消息封裝為單播消息，用于發(fā)送到第二多播域，例如家庭網(wǎng)絡(luò)的第二部分。
本發(fā)明允許通過多播隧道和參考轉(zhuǎn)換來擴展發(fā)現(xiàn)協(xié)議的范圍一個域中多播信道上的搜索消息或宣告消息被封裝在發(fā)送到第二域中的單播消息之中。在第二域中將該多播消息從單播消息中提取出來，并放入第二域的多播信道中。


下面通過參考附圖以及實例詳細(xì)說明本發(fā)明在下面被詳細(xì)說明，其中圖1和圖2是闡明在多播域中搜索和宣告事件的事件框圖；圖3和圖4是闡明兩個多播域之間的多播消息的隧道的事件框圖；圖5和圖6是闡明具有UPnP配置的多播域之間的隧道的事件框圖；在這些圖中，相同的參考數(shù)字指示相似或相應(yīng)的組件或特征。
具體實施例方式
圖1和圖2是闡明在單一多播域中搜索和宣告事件的事件框圖。典型的發(fā)現(xiàn)協(xié)議包含假定為兩種可能的角色之一的設(shè)備(或軟件應(yīng)用程序)一方面是被控制的設(shè)備或服務(wù)器，另一方面是控制器設(shè)備或客戶應(yīng)用程序。發(fā)現(xiàn)協(xié)議通過(特定類型的)被控制設(shè)備的控制器設(shè)備執(zhí)行主動的搜索。
在圖1中，控制器設(shè)備102向多播信道106發(fā)送搜索消息104。被控制設(shè)備108、110和112監(jiān)聽多播信道106。被控制設(shè)備108-112中的相關(guān)的設(shè)備向設(shè)備102發(fā)送單播響應(yīng)114和116，設(shè)備102就是搜索消息104的發(fā)送者。
在圖2中，被控制設(shè)備108和208向多播信道106發(fā)送宣告消息202和204來宣告它們的存在，例如，周期性地或當(dāng)發(fā)生特定的事件例如設(shè)備208“開電”或“進(jìn)入范圍”時。被控制設(shè)備110向多播信道106發(fā)送宣告消息206來宣告它的即將消失(例如，在關(guān)電的情況下)。
搜索響應(yīng)114和116以及存在宣告202和204包含各自的指向各個被發(fā)現(xiàn)設(shè)備參考(references)。參考包括，例如IP地址或URL。與被發(fā)現(xiàn)設(shè)備之間隨后發(fā)生的相互作用就是基于上述參考。
本發(fā)明介紹了在此稱為“擴展的發(fā)現(xiàn)服務(wù)器”(EDS)的軟件組件，“擴展的發(fā)現(xiàn)服務(wù)器”(EDS)可以加入(家庭)網(wǎng)絡(luò)以便網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備能夠發(fā)現(xiàn)(或被發(fā)現(xiàn))并被遠(yuǎn)程設(shè)備使用。EDS需要通過互聯(lián)網(wǎng)或另一個廣域網(wǎng)(WAN)和一個或更多遠(yuǎn)程EDS相連接。需要知道指向這些EDS的全球參考，例如靜態(tài)全局IP地址或注冊的互聯(lián)網(wǎng)域名。以下分兩種情況描述EDS的操作控制器設(shè)備搜索相互作用的遠(yuǎn)程設(shè)備，以及被控制設(shè)備向遠(yuǎn)程控制器設(shè)備宣告其存在或即將消失。
圖3示出域302和域304，分別例如家庭1和家庭2，中的事例的一種情況。域302中有EDS 306，域304中有EDS 308。EDS 306和308能夠相互共享其網(wǎng)絡(luò)，即，域302和304。EDS 306和308都監(jiān)聽多播信道310和312上的消息。圖示例中，搜索消息314被域302中的EDS 306探測到。EDS 306將多播消息314和多播發(fā)送器，在這里是設(shè)備136，的參考一起封裝在新的單播消息318中。如果域302中的原始的多播發(fā)送器316使用本地參考，此參考通過例如NAT被轉(zhuǎn)化，并被等價的全球參考代替。EDS 306就會通過WAN 326向它想與其共享設(shè)備的一個或多個其它EDS發(fā)送封裝成單播消息的多播消息318。在此例中，相關(guān)的其它EDS就是EDS 308。當(dāng)EDS 308收到到來自EDS 306的消息318時，前者就會提取封裝的搜索消息314以及原始多播發(fā)送器316的全球參考。EDS 308隨后向域304中的多播信道312發(fā)送提取的搜索消息320。從而，原始多播消息314在不同的多播域中被再次產(chǎn)生，就好像它是從域302經(jīng)過WAN 326的隧道進(jìn)入域304。因為EDS 308是再生的多播消息320的發(fā)送者，如果對上述搜索消息有響應(yīng)，它就會收到該相應(yīng)。從域304中的設(shè)備例如設(shè)備322和324，收到的每一響應(yīng)，將被轉(zhuǎn)發(fā)至域302中的原始搜索發(fā)送器316。如果上述響應(yīng)包含本地參考，則這些參考將通過例如NAT被轉(zhuǎn)化，并被等價的全球參考所代替。由于域302中的控制器設(shè)備316已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它搜索的域304中的被控制設(shè)備322，它就可以用收到的參考來與設(shè)備322互相作用。實現(xiàn)這些的實際機制是不受本發(fā)明約束的。這些機制通常是基于單播，例如HTTP。
圖4示出域302和304中的事例的一種情況，其中設(shè)備406宣告其存在。EDS 306和308分別監(jiān)聽標(biāo)準(zhǔn)多播信道310和312上的消息。只要宣告消息404被EDS探測到，在此情況中是域304中的EDS 308，相關(guān)的EDS就封裝整個的多播消息404。如果宣告404包含本地參考，例如指向其發(fā)送設(shè)備406，此參考就通過例如NAT被轉(zhuǎn)換，并被等價的全球參考代替。EDS 308隨后通過WAN 326向一個或多個其它EDS，在此模式中是EDS 306，發(fā)送作為單播消息的封裝的多播消息408。當(dāng)EDS 306收到來自EDS 308的單播消息408時，前者從消息408中提取封裝的宣告消息404。EDS 306隨后向域302的多播信道310發(fā)送提取的宣告消息412。從而，原始的多播消息404就在不同的多播域中被再次產(chǎn)生，就好像它是從域304經(jīng)過WAN 326的隧道到達(dá)域302。由于宣告404已經(jīng)在域302中作為消息412被再次產(chǎn)生，域302中的控制器設(shè)備就知道了域304中的新設(shè)備406，并且可以通過包含于宣告消息412中的參考與設(shè)備406相互作用。實現(xiàn)這些的實際機制是不受本發(fā)明約束的。這些機制通常是基于單播，例如HTTP。
本發(fā)明允許在單一域中，例如家庭網(wǎng)絡(luò)或其它有限的區(qū)域，能夠被發(fā)現(xiàn)的實體被遠(yuǎn)程應(yīng)用程序以某種可控的方式發(fā)現(xiàn)。上述實體可以是設(shè)備，例如那些基于UPnP、服務(wù)、單段音頻/視頻(AV)內(nèi)容信息，或甚至是與個人設(shè)備例如PDA或移動電話相關(guān)的人。擴展的發(fā)現(xiàn)協(xié)議的范圍是由一組互相知道對方網(wǎng)絡(luò)地址的EDS決定的。
例如，三個朋友決定要通過在他們的EDS之間建立聯(lián)系來共享他們的家庭網(wǎng)絡(luò)。另一實例是在家庭網(wǎng)絡(luò)的EDS、工作地點的EDS以及度假地點的EDS之間建立了聯(lián)系的不固定的自由職業(yè)者。建立上述聯(lián)系的實際機制是不依賴于本發(fā)明的目標(biāo)的。
通過EDS機制發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程實體之后，該實體就可以被使用/控制。例如可以在工作或度假的地方查看家中的保安照相機；可以將存儲在朋友家的歌曲或錄像下載到自己家中；可以從遠(yuǎn)程位置對家里的VCR編程；為了節(jié)約能源，可以遠(yuǎn)程關(guān)閉設(shè)備；家庭網(wǎng)絡(luò)可以被遠(yuǎn)程監(jiān)視，以便于發(fā)現(xiàn)入侵/異?；顒?，例如未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備消失或應(yīng)用程序在每天奇數(shù)時刻搜索設(shè)備。
EDS可以執(zhí)行過濾機制，以便使僅僅對家中特定的設(shè)備，或僅僅是在一天中指定的時期內(nèi)，或僅僅是對特定的“信任的”遠(yuǎn)程EDS才能遠(yuǎn)程訪問。上述過濾可以由用戶個性化訂制。
圖5和圖6闡明了上述具有UPnP配置的多播域的更詳細(xì)的內(nèi)容。UPnP標(biāo)準(zhǔn)定義了稱為簡單服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SSDP)的發(fā)現(xiàn)協(xié)議。其用來發(fā)現(xiàn)UPnP設(shè)備或UPnP服務(wù)。在UPnP的術(shù)語中，服務(wù)就是作為UPnP設(shè)備的部分的功能組件。SSDP使用標(biāo)準(zhǔn)的多播信道，239.255.255.2501900，并且4.SSDP的TTL定義了下述消息通報(NOTIFY)(ssdpalive)周期性地由被控制設(shè)備向多播信道發(fā)送，用來宣告其存在。包含指向設(shè)備描述文檔的URL參考。
通報(NOTIFY)(ssdpbyebye)由被控制設(shè)備向多播信道發(fā)送，用來宣告其即將消失。
M-SEARCH(<search-target>)由控制器設(shè)備向多播信道發(fā)送，以便搜索特定設(shè)備類型、服務(wù)類型、設(shè)備實例或所有設(shè)備。匹配上述<search-target>的被控設(shè)備需要用包含指向設(shè)備描述文檔的URL參考的消息對搜索的發(fā)送器進(jìn)行響應(yīng)。
控制器設(shè)備利用SSDP發(fā)現(xiàn)器感興趣的設(shè)備之后，它就擁有了指向設(shè)備文檔的URL。它隨后可以取得上述文檔并解析文檔，以便找到指向設(shè)備包含的服務(wù)(＝功能組件)的參考。它可以利用上述參考來與此設(shè)備進(jìn)行實際的相互作用。上述參考是URL的形式，并且相互作用是基于使用控制器設(shè)備和被控制設(shè)備之間的HTTP協(xié)議(通過POST消息)。
在一些家庭中，設(shè)備用來宣告自身的URL參考是基于所謂的‘本地’IP地址，意思是上述地址不是全球唯一的，并且該URL參考在全球互聯(lián)網(wǎng)中是不可用的。在這樣的家庭中，至少一個設(shè)備—例如，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)—具有全球IP地址。上述互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)典型地執(zhí)行NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)或NAPT(網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換)，NAT和NAPT是把本地IP地址和端口映射到全球IP地址和端口的機制。EDS能夠利用上述機制使本地地址被全球地址替換，以便所有離開家的SSDP消息能夠在互聯(lián)網(wǎng)中傳送并到達(dá)遠(yuǎn)程家庭。這特別涉及到下述消息本地設(shè)備NOTIFY(ssdpalive)；對于遠(yuǎn)程M-SEARCH(<search-target>)消息的響應(yīng)；本實施例中，用來建立隧道的單播消息是HTTP POST機制。HTTP主體部分包含完整的SSDP消息(SSDP頭+主體)，如果是SSDP搜索，還要加上發(fā)送器的IP地址和端口。后者信息被編碼為HTTP頭，稱為‘ORGIANL-MCAST-SENDER’。本實施例中的EDS以URL參考的形式彼此了解。
更具體地，建立隧道的搜索消息如下所示POST<path of URL of EDS>HTTP/1.1M-SEARCH*HTTP/1.1HOST239.255.255.2501900MAN″ssdpdiscover″MX<seconds to delay response>
ST<search target>
ORGINAL-MCAST-SENDER<global IP address and port of the multicastsender>
存在消息的隧道宣告如下所示POST<path of URL reference of remote EDS>HTTP/1.1NOTIFY*HTTP/1.1HOST239.255.255.2501900CACHE-CONTROLmax-age＝<seconds until advertisement expires>
LOCATION<global URL reference to the device>
NT<search target>
NTS″ssdpalive″SERVER<OS/version>UPnP/1.0<product/version>
USN<advertisement UUID>
即將消失消息的建立通道宣告如下所示POST<path of URL of EDS>HTTP/1.1NOTIFY*HTTP/1.1HOST239.255.255.2501900NT<search target>
NT″ssdpbyebye″USN<advertisement UUID>
對于上述消息的HTTP POST響應(yīng)即為標(biāo)準(zhǔn)OK響應(yīng)，即HTTP/1.1 200 OK上述括號(“<”和“>”)內(nèi)的部分消息不應(yīng)從字面理解，而應(yīng)被理解為在UPnP SSDP規(guī)范中所定義的。
圖5和圖6是事件框圖，示出與圖3相應(yīng)的用于搜索隧道道，以及與圖4相應(yīng)的用于宣告隧道的情況。上述事件的意義已經(jīng)明確敘述，特別是針對此UPnP/SSDP/HTTP實施例。
權(quán)利要求
1.一種橋接多個多播域的方法，該方法包含使能夠向至少另一個其它域傳遞源自所述域的一個特定域的多播消息，作為單播消息；使能夠從所述其它域中的單播消息再生所述多播消息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多播消息包含用來發(fā)現(xiàn)設(shè)備或服務(wù)的搜索消息。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多播消息包含用來宣告設(shè)備或服務(wù)的存在的宣告消息。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少部分所述特定域或所述其它域形成了一個無線網(wǎng)絡(luò)的一部分。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，使用IP多播。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個所述域具有UPnP結(jié)構(gòu)。
7.數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的一種單播消息，被封裝在該單播消息中的多播消息。
8.一種用于多播域的組件，該組件可以把從所述多播域中的多播信道收到的多播消息封裝在一個單播消息中。
9.一種用于多播域的組件，該組件可以從一個單播消息中提取一個多播消息，向該多播域的一個多播信道轉(zhuǎn)發(fā)該多播消息。
全文摘要
網(wǎng)絡(luò)域中設(shè)備和服務(wù)的發(fā)現(xiàn)協(xié)議的范圍被擴展。一個域的多播信道上的搜索消息或宣告消息被封裝到發(fā)送往第二域的單播消息中。多播消息從第二域的單播消息中被提取出來，并被放入第二域的多播信道。
文檔編號H04L12/24GK1565104SQ02819501
公開日2005年1月12日 申請日期2002年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月3日
發(fā)明者J·R·穆恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司