專利名稱：一種自修剪式的樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自修剪式的樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址 分配方法，更具體的說，本發(fā)明涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自修剪式的樹 型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方法，該方法在網(wǎng)絡(luò)擁有空閑網(wǎng)絡(luò)地址，節(jié)點(diǎn)分布密 度不均勻時(shí)，節(jié)點(diǎn)可以在密度高的區(qū)域內(nèi)成功加入網(wǎng)絡(luò)。
技術(shù)背景一種公知的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的地址分配機(jī)制是樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地 址分配機(jī)制。該分布式地址分配機(jī)制根據(jù)其定義的地址計(jì)算及分配算法， 將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)類型分成3種網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè) 備。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，可對(duì)子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址 分配；路由器也是一個(gè)可為子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址分配的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；終端設(shè) 備接收父親節(jié)點(diǎn)的地址分配，自身沒有為其他節(jié)點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò)地址的能力。當(dāng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中心協(xié)調(diào)器完成初始化之后，它確定了樹型結(jié)構(gòu)的 最大網(wǎng)絡(luò)深度，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和最大子路由器個(gè)數(shù)。 隨著網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，路由器和終端節(jié)點(diǎn)不斷加入到網(wǎng)絡(luò)中。每個(gè)路由器根 據(jù)其最大網(wǎng)絡(luò)深度、每個(gè)節(jié)點(diǎn)最大路由器個(gè)數(shù)和最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，計(jì)算得 到路由器預(yù)留給其子孫節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址范圍，而最大網(wǎng)絡(luò)深度、最大路由 器個(gè)數(shù)和最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)的階段確定，在網(wǎng)絡(luò)分布實(shí)施過 程中不能對(duì)其進(jìn)行改變。該算法在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中使用一個(gè)全局統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地 址分配算法，將地址分配的計(jì)算過程分散到網(wǎng)絡(luò)中的分布的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上， 地址分配過程無(wú)需傳輸數(shù)據(jù)至其他節(jié)點(diǎn)， 一定程度上降低了的節(jié)點(diǎn)能耗。由于每個(gè)路由器都只擁有一定數(shù)量的預(yù)留網(wǎng)絡(luò)地址，當(dāng)其附近網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)密度較大時(shí)，路由器用完了所有預(yù)留的網(wǎng)絡(luò)地址仍不能滿足其地址分配 的需求，而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度較小區(qū)域的路由器節(jié)點(diǎn)可能只使用了預(yù)留網(wǎng)絡(luò)地 址的一部分。這種情況下，在節(jié)點(diǎn)密度高的區(qū)域，因?yàn)轭A(yù)留的網(wǎng)絡(luò)地址有 限，而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)不能順利加入網(wǎng)絡(luò)；而在節(jié)點(diǎn)密度低的區(qū)域，因?yàn)轭A(yù)留的 網(wǎng)絡(luò)地址未完全分配，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)地址的浪費(fèi)。在這種節(jié)點(diǎn)密度不均勻的 情況下，樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配機(jī)制存在網(wǎng)絡(luò)地址利用率不高和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 密度高的區(qū)域部分節(jié)點(diǎn)不能成功加入網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。因此有必要發(fā)展一種可以在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度不均勻的情況下，在節(jié)點(diǎn)密 度高的區(qū)域中節(jié)點(diǎn)仍然能夠成功加入網(wǎng)絡(luò)的方法，解決由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度 不均勻而造成的網(wǎng)絡(luò)地址利用率低和節(jié)點(diǎn)不能成功加入網(wǎng)絡(luò)的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)地址分配中存在的 問題，提供一種更合理更優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)地址分配方法，以實(shí)現(xiàn)更高效的網(wǎng)絡(luò)地址分配，尤其是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度不均勻的情況下，提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)際節(jié)點(diǎn)容 納數(shù)量。有效地解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)分布不均勻的情況下，新節(jié) 點(diǎn)不能成功加入網(wǎng)絡(luò)的問題。本發(fā)明提出一種自修剪式樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配的方法，該方法包 括當(dāng)一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，新節(jié)點(diǎn)探測(cè)周圍環(huán)境中的路由器節(jié) 點(diǎn)，并選擇其中一個(gè)路由器，向該路由器發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)。如果該路由 器節(jié)點(diǎn)有空閑的網(wǎng)絡(luò)地址分配給新節(jié)點(diǎn)，則選擇一個(gè)地址分配給新節(jié)點(diǎn)， 并將路由信息加入到路由表中，那么新節(jié)點(diǎn)得到網(wǎng)絡(luò)地址，成功加入網(wǎng)絡(luò)； 如果該路由器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)沒有空閑地址可以提供給新節(jié)點(diǎn)，則該路由器節(jié)點(diǎn) 作為源路由器向網(wǎng)絡(luò)中的其他路由器借用網(wǎng)絡(luò)地址。借用網(wǎng)絡(luò)地址步驟是(1)選取借用目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址 源路由器根據(jù)計(jì)算目標(biāo)地址算法生成借用目標(biāo)地址，具有借用目標(biāo)網(wǎng) 絡(luò)地址的路由器節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)路由器，計(jì)算目標(biāo)地址算法為S[C^p(/).ra"《+l]，若新節(jié)點(diǎn)類型為路由器 ^cW廠=乂 '=。2 [C^z》(0,"《+1],若新節(jié)點(diǎn)類型為終端設(shè)備、'=0其中」gWt表示計(jì)算得到的目標(biāo)地址，Z歷表示樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最大深度，7;377c/表示生成隨機(jī)數(shù)，6^h'p計(jì)算公式如下'l+Cw-(丄附-fl -l), 如果i m = l1+Cm _ 7 m _ Cm i mim—"其他其中0Z7表示最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，Afe表示最大子路由器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，^為 路由器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前深度。(2) 組織借用數(shù)據(jù)包源路由器計(jì)算得到借用目標(biāo)地址后，源路由器組織借用數(shù)據(jù)包，借用 數(shù)據(jù)包為一個(gè)包含借用序號(hào)、借用目標(biāo)地址、新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型的三元組， 其中借用序號(hào)為由源路由器生成每次自增l的值，該值初始化為0，當(dāng)組 織借用數(shù)據(jù)包時(shí)，將該值加1作為該次借用數(shù)據(jù)包的借用序號(hào)；借用目標(biāo) 地址為步驟(1)計(jì)算得到的地址;新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型根據(jù)步驟(1)中新節(jié)點(diǎn)的 類型，取值為路由器類型或終端設(shè)備類型。(3) 發(fā)送借用數(shù)據(jù)包當(dāng)組織借用數(shù)據(jù)包完成之后，源路由器維護(hù)一個(gè)借用地址臨時(shí)表，該 表中每條記錄表示一次網(wǎng)絡(luò)地址借用記錄，源路由器將步驟(2)生成的三 元組信息插入到該臨時(shí)表中，然后向目標(biāo)路由器發(fā)出該借用數(shù)據(jù)包。(4) 接收借用數(shù)據(jù)包當(dāng)目標(biāo)路由器接收到源路由器發(fā)出的借用請(qǐng)求數(shù)據(jù)包后，判斷自身是否擁有空閑地址，如果存在未使用的空閑地址，則選擇一個(gè)地址作為被借 用地址；如果沒有未使用的空閑地址存在，則目標(biāo)路由器并不能出借地址給源路由器。(5) 組織出借地址應(yīng)答數(shù)據(jù)包出借地址應(yīng)答數(shù)據(jù)包為一個(gè)包含出借序號(hào)，借用序號(hào)，被借用地址的 三元組，其中出借序號(hào)為一個(gè)每次自增l的值，該值初始化為0，當(dāng)組織 出借應(yīng)答數(shù)據(jù)包時(shí)，將該值加1作為該次出借數(shù)據(jù)包的出借序號(hào)；借用序 號(hào)為步驟(4)中，目標(biāo)路由器接收到的借用請(qǐng)求數(shù)據(jù)包中的借用序號(hào)，被 借用目標(biāo)地址為步驟(4)選擇的被借用地址;被借用地址為步驟(4)選擇的 被借用地址，如果目標(biāo)路由器沒有未使用的空閑地址存在，則被借用地址 選擇一個(gè)不存在的網(wǎng)絡(luò)地址X，用以表示沒有空閑網(wǎng)絡(luò)地址可以出借。(6) 返回借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包目標(biāo)路由器完成步驟(5)后，如果目標(biāo)路由器有未使用的空閑地址出 借，則維護(hù)一個(gè)出借地址表，該表中每條記錄表示一次網(wǎng)絡(luò)地址出借記錄， 目標(biāo)路由器將步驟(5)生成的借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包插入出借地址表中；如果目 標(biāo)路由器沒有未使用的空閑地址，則不維護(hù)出借地址表；目標(biāo)路由器再將 步驟(5)生成的三元組返回給源路由器。(7) 接收借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包源路由器在完成步驟(3)發(fā)出借用數(shù)據(jù)包申請(qǐng)后，進(jìn)入等待接收借用 應(yīng)答數(shù)據(jù)包的過程；如果源路由器接收到借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包，該借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的被借用 地址為不存在的網(wǎng)絡(luò)地址X時(shí)，表示地址借用失敗，源路由器根據(jù)借用序 號(hào)，找到借用地址臨時(shí)表中的相應(yīng)記錄，刪除該記錄，重新進(jìn)入步驟(l); 該借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的被借用地址為存在的網(wǎng)絡(luò)地址時(shí)，表示地址借用成 功，進(jìn)入步驟(8);如果源路由器沒有接收到借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包，則表示目標(biāo)路由器并不存 在，則地址借用失敗，源路由器根據(jù)借用序號(hào)，找到借用地址臨時(shí)表中的 相應(yīng)記錄，刪除該記錄，然后重新進(jìn)入步驟(l); (8)分配借用地址源路由器維護(hù)一個(gè)借用地址表，表中每條記錄表示一次網(wǎng)絡(luò)地址借用 成功的記錄。表中維護(hù)一個(gè)包含借用目標(biāo)路由器地址和被借用地址的二元 組，其中目標(biāo)路由器地址即借用目標(biāo)地址，被借用地址即步驟(7)接收 到的借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的被借用地址，將二元組插入借用地址表中。根據(jù)借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的借用序號(hào)，找到借用地址臨時(shí)表中對(duì)應(yīng)的記 錄，刪除該記錄，并且將被借用地址分配給新節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)地址分配完成， 節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)成功。本發(fā)明中如果路由器節(jié)點(diǎn)有空閑的網(wǎng)絡(luò)地址分配給新節(jié)點(diǎn)，則選擇一 個(gè)地址分配給新節(jié)點(diǎn)，分配方法采用成熟的現(xiàn)有技術(shù)，具體是IX+Csfe》(丄丄(M-1) + 1，如果新節(jié)點(diǎn)類型為路由器 ，。、14c+C^^(丄》./ m + w， 如果新節(jié)點(diǎn)類型為終端設(shè)備其中A表示選擇得到的網(wǎng)絡(luò)地址，A表示父親路由器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地 址，乙表示父親路由器節(jié)點(diǎn)的深度，"表示對(duì)應(yīng)設(shè)備類型是父親路由器的第/7個(gè)子節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明中的樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方式通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布式的分配方 式，有效的減少了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中因?yàn)榈刂贩峙溥^程而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膯栴}，并且該方法中，路由器無(wú)需存儲(chǔ)地址分配表，無(wú)需類似于DHCP 服務(wù)器的集中式地址分配服務(wù)器等特點(diǎn)，有效的節(jié)約了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)的存儲(chǔ)空間。本發(fā)明方法通過選擇借用、出借和分配網(wǎng)絡(luò)地址，產(chǎn)生一系列動(dòng)作。 通過8個(gè)動(dòng)作定義，節(jié)點(diǎn)即可在密度過高區(qū)域成功加入到網(wǎng)絡(luò)中。整個(gè)過 程中只有一些簡(jiǎn)單的計(jì)算和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單播通信，節(jié)點(diǎn)開銷很低，整個(gè)過程 簡(jiǎn)單和高效，不僅增加了網(wǎng)絡(luò)實(shí)際容量，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)性，而且提高 了網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性，在實(shí)際應(yīng)用中極大方便了用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的部署和配 置。這種網(wǎng)絡(luò)地址分配方式帶來的好處1、 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度較高的情況下，超出了局部容納量，該網(wǎng)絡(luò)地址分配 方法可以使節(jié)點(diǎn)成功的加入網(wǎng)絡(luò)。2、 使用較小的通信代價(jià)，使網(wǎng)絡(luò)地址得到了充分的利用，利用閑置的網(wǎng)絡(luò)地址，分配給網(wǎng)絡(luò)地址需求更多的區(qū)域，增加網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際節(jié)點(diǎn)容納


圖l為本發(fā)明方法的流程圖；圖2為實(shí)施例中的一個(gè)發(fā)生6次借用的借用地址臨時(shí)表的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。圖3為實(shí)施例中的一個(gè)總共被借用5次被借用地址表的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
在結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明之前，首先對(duì)樹 型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方式作一詳細(xì)說明樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方式的一般形式為網(wǎng)絡(luò)中心協(xié)調(diào)器啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)后，確定樹形結(jié)構(gòu)最大深度丄"、路由器節(jié)點(diǎn)的最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)C/B和路由 器最大子路由器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)Ate。當(dāng)新節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，新節(jié)點(diǎn)選擇其 信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，樹型結(jié)構(gòu)深度最小的路由器節(jié)點(diǎn)作為其加入的父親節(jié) 點(diǎn)，并且向選定的父路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)。父路由器接收到加入 網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)后，根據(jù)自身所處樹型結(jié)構(gòu)的深度，以及子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型，計(jì)算得到新節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址，計(jì)算公式如下^ — jX+C鄉(xiāng)(".("—1) + 1, z/新節(jié)點(diǎn)為路由器節(jié)點(diǎn) ① "—+ Cs^p(丄,).i m + ", ^新節(jié)點(diǎn)為終端節(jié)點(diǎn)其中A表示父親路由器地址，/7表示第n個(gè)同設(shè)備類型的節(jié)點(diǎn)。父路由器計(jì)算完成網(wǎng)絡(luò)地址后，如果新節(jié)點(diǎn)的設(shè)備類型為路由器，則將網(wǎng)絡(luò)地址、當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)深度、Zy/ 、 6fe和Afe返回給新節(jié)點(diǎn)。新節(jié)點(diǎn)收到返 回?cái)?shù)據(jù)后將父路由器的網(wǎng)絡(luò)深度加1作為自身的網(wǎng)絡(luò)深度，新節(jié)點(diǎn)被成功 的分配網(wǎng)絡(luò)地址，并且保存其所處樹型結(jié)構(gòu)的深度，以及子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；如 果新節(jié)點(diǎn)的設(shè)備類型為終端節(jié)點(diǎn)，則父路由器返回網(wǎng)絡(luò)地址給新節(jié)點(diǎn)，新 節(jié)點(diǎn)被成功分配網(wǎng)絡(luò)地址，加入網(wǎng)絡(luò)成功。以ZigBee技術(shù)的樹型結(jié)構(gòu)地址分配方式為例，對(duì)于ZigBee的中心協(xié) 調(diào)器開啟網(wǎng)絡(luò)之后，其確定了網(wǎng)絡(luò)的最大深度^/，最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)&和 最大路由器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)/to。確定這3個(gè)值之后，可以確定整個(gè)樹型結(jié)構(gòu)。 每個(gè)路由器的兒子節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址將根據(jù)一定的規(guī)則計(jì)算得到，路由器節(jié) 點(diǎn)將計(jì)算得到的網(wǎng)絡(luò)地址，返回給兒子節(jié)點(diǎn)，兒子節(jié)點(diǎn)就順利的完成了網(wǎng) 絡(luò)地址分配的過程。下面結(jié)合附圖和實(shí)施方法對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明為了以下描述的方便，定義幾個(gè)術(shù)語(yǔ)。申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點(diǎn)，稱為新節(jié)點(diǎn)。接收到路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)出的借用請(qǐng)求消息的路由器節(jié)點(diǎn)，稱為借用目標(biāo) 路由器節(jié)點(diǎn)。借用目標(biāo)路由器節(jié)點(diǎn)被路由器節(jié)點(diǎn)借用的網(wǎng)絡(luò)地址，稱為借用地址值。參照?qǐng)D1，圖1描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例自修剪樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址 分配方法步驟的流程首先在步驟11和步驟12，路由器A (源路由器)接收到新節(jié)點(diǎn)X加入網(wǎng)絡(luò)后，根據(jù)樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方法，判斷在其兒子節(jié)點(diǎn)上是否還 有節(jié)點(diǎn)可以按照樹形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方法進(jìn)行地址分配，若可以，則進(jìn)入步驟24直接選擇網(wǎng)絡(luò)地址分配給新節(jié)點(diǎn)X。若無(wú)未使用的地址可供分 配，則路由器進(jìn)行樹型結(jié)構(gòu)的自修剪過程。進(jìn)入步驟13，路由器根據(jù)公式(2)計(jì)算得到借用目標(biāo)地址。將路由器 存儲(chǔ)的借用序號(hào)加l后，生成三元組(借用序號(hào)，借用目標(biāo)地址，新節(jié)點(diǎn) 設(shè)備類型)。其中借用序號(hào)取路由器原借用序號(hào)，將該值加l后作為該次借用序號(hào)，借用序號(hào)初始化為0;借用目標(biāo)地址為計(jì)算得到的目標(biāo)地址；新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型分別為路由器和終端設(shè)備兩種，采用l個(gè)字符表示，R表 示路由器，E表示終端設(shè)備。每個(gè)三元組占總共用5字節(jié)的存儲(chǔ)空間，其 中借用序號(hào)占2字節(jié)，借用目標(biāo)地址占2字節(jié)，新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型占1字節(jié)。Z 'ra"《+l]，若新節(jié)點(diǎn)類型為路由器二 (2)乞[c^;ko.陋^+i],若新節(jié)點(diǎn)類型為終端設(shè)備其中A^r表示計(jì)算得到的目標(biāo)地址，Z/z7表示樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最大深度，2^/^表示生成隨機(jī)數(shù)，6^h》計(jì)算公式如下'l + Cm.(Zw-d-l), 如果7& = 1C^(<H1 + Cm—麻—C附.^丄"-i (3)-5其他1—i m其中C/Z7表示最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，^7表示最大子路由器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，t/為 路由器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前深度。進(jìn)入步驟14，將三元組信息插入借用地址臨時(shí)表中，借用地址臨時(shí) 表的內(nèi)存，采用動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的方式，即當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)地址借用發(fā)生時(shí)，申請(qǐng)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)三元組信息。當(dāng)然每個(gè)三元組的存儲(chǔ)空間不局限于5字 節(jié)，如IPv4的單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址長(zhǎng)度為4個(gè)字節(jié)，則三元組所占用的存儲(chǔ)空 間將為7字節(jié)。同時(shí)，注意到當(dāng)借用發(fā)生越多時(shí)，借用地址臨時(shí)表消耗的 內(nèi)存也就越多。下文將參照?qǐng)D2，來說明借用地址臨時(shí)表的具體內(nèi)容和結(jié) 構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。圖2中總共有6個(gè)地址借用的記錄，該表中的記錄表示 該路由器總共發(fā)起了 6次的地址借用過程，并且6次借用過程都未完成。 表中每條記錄代表一次地址借用的申請(qǐng)過程，表中內(nèi)容根據(jù)借用序號(hào)作為 表的唯一字段進(jìn)行檢索。參照?qǐng)Dl，進(jìn)入步驟15，路由器A向路由器B發(fā)送借用請(qǐng)求消息，借 用請(qǐng)求消息通過網(wǎng)絡(luò)路由算法，消息被路由至搶占目標(biāo)路由器B。本發(fā)明 中不討論具體路由算法和路由過程。進(jìn)入步驟16，路由器B接收到借用地址請(qǐng)求消息，解析得到數(shù)據(jù)包 三元組消息的內(nèi)容。取得三元組(借用序號(hào)，借用目標(biāo)地址，新節(jié)點(diǎn)設(shè)備 類型)各字段的值。進(jìn)入步驟17，根據(jù)借用地址請(qǐng)求消息中的新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型，判斷路 由器是否有對(duì)應(yīng)的未使用的空閑網(wǎng)絡(luò)地址，如新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型為路由器， 則判斷借用目標(biāo)路由器節(jié)點(diǎn)的子路由器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)是否達(dá)到幽。若有，則 進(jìn)入步驟18，選擇根據(jù)借用地址請(qǐng)求消息中的新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型等，選擇 出借地址，具體選擇過程由公式(1)示出。若無(wú)空閑網(wǎng)絡(luò)地址，則進(jìn)入 步驟19，路由器選擇一個(gè)不存在的網(wǎng)絡(luò)地址-l作為出借網(wǎng)絡(luò)地址，用以 表示沒有空閑網(wǎng)絡(luò)地址可以出借。進(jìn)入步驟20，進(jìn)行出借地址應(yīng)答消息組包過程。出借地址應(yīng)答數(shù)據(jù) 包為一個(gè)三元組(出借序號(hào)，借用序號(hào)，被借用地址)，其中出借序號(hào)根 據(jù)原出借序號(hào)加1后作為該次出借序號(hào);借用序號(hào)為從借用地址請(qǐng)求數(shù)據(jù) 包中接收到的借用序號(hào);被借用地址為步驟18或步驟19得到的被借用地址。若被借用地址不為-1，則需路由器維護(hù)出借地址表，將三元組信息插入到該出借地址表中。參照?qǐng)D3，來說明出借地址表的具體內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。 圖3中總共有5個(gè)地址借用的記錄，該表中的記錄表示該路由器總共被借 用5個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。表中內(nèi)容根據(jù)出借序號(hào)作為表的唯一字段進(jìn)行檢索。參照?qǐng)D1，進(jìn)入步驟21，判斷路由器是否接收到了返回消息。若接收 到了返回消息，進(jìn)入步驟22，路由器接收返回消息，并且根據(jù)借用目標(biāo) 路由器節(jié)點(diǎn)返回的被借用地址判斷借用是否成功。若被借用地址是-1，即 不存在的網(wǎng)絡(luò)地址，則表示借用目標(biāo)路由器節(jié)點(diǎn)無(wú)空閑地址可以出借；否 則借用網(wǎng)絡(luò)地址過程成功，進(jìn)入步驟23。進(jìn)入步驟23，路由器根據(jù)借用序號(hào)，找到借用地址臨時(shí)表中對(duì)應(yīng)借 用臨時(shí)記錄，刪除該記錄。維護(hù)借用地址表，將借用目標(biāo)路由器地址和被 借用地址作為一條記錄，插入地址到借用地址表中。進(jìn)入步驟24，路由器將借用到的網(wǎng)絡(luò)地址分配給新節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)加 入網(wǎng)絡(luò)成功。若沒有接收到返回消息，表示借用目標(biāo)路由器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中不存在， 則進(jìn)入步驟25。路由器根據(jù)借用序號(hào)，找到地址借用臨時(shí)表中對(duì)應(yīng)的記 錄，刪除該記錄。進(jìn)入步驟26，判斷地址自修剪過程是否已經(jīng)重復(fù)達(dá)到5次。若沒有 則，將重復(fù)次數(shù)加l，重新進(jìn)入步驟13;若已經(jīng)達(dá)到5次，則新節(jié)點(diǎn)加入 網(wǎng)絡(luò)失敗，返回加入網(wǎng)絡(luò)失敗的消息給新節(jié)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種自修剪式的樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方法，當(dāng)一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，新節(jié)點(diǎn)探測(cè)周圍環(huán)境中的路由器節(jié)點(diǎn)，并選擇其中一個(gè)路由器，向該路由器發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)；如果該路由器節(jié)點(diǎn)有空閑的網(wǎng)絡(luò)地址分配給新節(jié)點(diǎn)，則選擇一個(gè)地址分配給新節(jié)點(diǎn)，并將路由信息加入到路由表中，那么新節(jié)點(diǎn)得到網(wǎng)絡(luò)地址，成功加入網(wǎng)絡(luò)；如果該路由器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)沒有空閑地址可以提供給新節(jié)點(diǎn)，則該路由器節(jié)點(diǎn)作為源路由器向網(wǎng)絡(luò)中的其他路由器借用網(wǎng)絡(luò)地址；其特征在于借用網(wǎng)絡(luò)地址的具體方法是(1)選取借用目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址源路由器根據(jù)計(jì)算目標(biāo)地址算法生成借用目標(biāo)地址，具有借用目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址的路由器節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)路由器，計(jì)算目標(biāo)地址算法為其中Addr表示計(jì)算得到的目標(biāo)地址，Lm表示樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最大深度，rand表示生成隨機(jī)數(shù)，Cskip計(jì)算公式如下其中Cm表示最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，Rm表示最大子路由器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，d為路由器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前深度；(2)組織借用數(shù)據(jù)包源路由器計(jì)算得到借用目標(biāo)地址后，源路由器組織借用數(shù)據(jù)包，借用數(shù)據(jù)包為一個(gè)包含借用序號(hào)、借用目標(biāo)地址、新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型的三元組，其中借用序號(hào)為由源路由器生成每次自增1的值，該值初始化為0，當(dāng)組織借用數(shù)據(jù)包時(shí)，將該值加1作為該次借用數(shù)據(jù)包的借用序號(hào)；借用目標(biāo)地址為步驟(1)計(jì)算得到的地址；新節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型根據(jù)步驟(1)中新節(jié)點(diǎn)的類型，取值為路由器類型或終端設(shè)備類型；(3)發(fā)送借用數(shù)據(jù)包當(dāng)組織借用數(shù)據(jù)包完成之后，源路由器維護(hù)一個(gè)借用地址臨時(shí)表，該表中每條記錄表示一次網(wǎng)絡(luò)地址借用記錄，源路由器將步驟(2)生成的三元組信息插入到該臨時(shí)表中，然后向目標(biāo)路由器發(fā)出該借用數(shù)據(jù)包；(4)接收借用數(shù)據(jù)包當(dāng)目標(biāo)路由器接收到源路由器發(fā)出的借用請(qǐng)求數(shù)據(jù)包后，判斷自身是否擁有空閑地址，如果存在未使用的空閑地址，則選擇一個(gè)地址作為被借用地址；如果沒有未使用的空閑地址存在，則目標(biāo)路由器并不能出借地址給源路由器；(5)組織出借地址應(yīng)答數(shù)據(jù)包出借地址應(yīng)答數(shù)據(jù)包為一個(gè)包含出借序號(hào)，借用序號(hào)，被借用地址的三元組，其中出借序號(hào)為一個(gè)每次自增1的值，該值初始化為0，當(dāng)組織出借應(yīng)答數(shù)據(jù)包時(shí)，將該值加1作為該次出借數(shù)據(jù)包的出借序號(hào)；借用序號(hào)為步驟(4)中，目標(biāo)路由器接收到的借用請(qǐng)求數(shù)據(jù)包中的借用序號(hào)，被借用目標(biāo)地址為步驟(4)選擇的被借用地址；被借用地址為步驟(4)選擇的被借用地址，如果目標(biāo)路由器沒有未使用的空閑地址存在，則被借用地址選擇一個(gè)不存在的網(wǎng)絡(luò)地址X，用以表示沒有空閑網(wǎng)絡(luò)地址可以出借；(6)返回借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包目標(biāo)路由器完成步驟(5)后，如果目標(biāo)路由器有未使用的空閑地址出借，則維護(hù)一個(gè)出借地址表，該表中每條記錄表示一次網(wǎng)絡(luò)地址出借記錄，目標(biāo)路由器將步驟(5)生成的借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包插入出借地址表中；如果目標(biāo)路由器沒有未使用的空閑地址，則不維護(hù)出借地址表；目標(biāo)路由器再將步驟(5)生成的三元組返回給源路由器；(7)接收借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包源路由器在完成步驟(3)發(fā)出借用數(shù)據(jù)包申請(qǐng)后，進(jìn)入等待接收借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包的過程；如果源路由器接收到借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包，該借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的被借用地址為不存在的網(wǎng)絡(luò)地址X時(shí)，表示地址借用失敗，源路由器根據(jù)借用序號(hào)，找到借用地址臨時(shí)表中的相應(yīng)記錄，刪除該記錄，重新進(jìn)入步驟(1)；該借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的被借用地址為存在的網(wǎng)絡(luò)地址時(shí)，表示地址借用成功，進(jìn)入步驟(8)；如果源路由器沒有接收到借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包，則表示目標(biāo)路由器并不存在，則地址借用失敗，源路由器根據(jù)借用序號(hào)，找到借用地址臨時(shí)表中的相應(yīng)記錄，刪除該記錄，然后重新進(jìn)入步驟(1)；(8)分配借用地址源路由器維護(hù)一個(gè)借用地址表，表中每條記錄表示一次網(wǎng)絡(luò)地址借用成功的記錄；表中維護(hù)一個(gè)包含借用目標(biāo)路由器地址和被借用地址的二元組，其中目標(biāo)路由器地址即借用目標(biāo)地址，被借用地址即步驟(7)接收到的借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的被借用地址，將二元組插入借用地址表中；根據(jù)借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的借用序號(hào)，找到借用地址臨時(shí)表中對(duì)應(yīng)的記錄，刪除該記錄，并且將被借用地址分配給新節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)地址分配完成，節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)成功。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自修剪式的樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址分配方法。本發(fā)明方法中如果被申請(qǐng)路由器節(jié)點(diǎn)有空閑的網(wǎng)絡(luò)地址分配給新節(jié)點(diǎn)，那么新節(jié)點(diǎn)得到網(wǎng)絡(luò)地址，成功加入網(wǎng)絡(luò)；如果沒有空閑地址可以提供給新節(jié)點(diǎn)，則該路由器節(jié)點(diǎn)作為源路由器向網(wǎng)絡(luò)中的其他路由器借用網(wǎng)絡(luò)地址。具體借用網(wǎng)絡(luò)地址步驟是選取借用目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址、組織借用數(shù)據(jù)包、發(fā)送借用數(shù)據(jù)包、接收借用數(shù)據(jù)包、組織出借地址應(yīng)答數(shù)據(jù)包、返回借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包、接收借用應(yīng)答數(shù)據(jù)包和分配借用地址。本發(fā)明方法使用較小的通信代價(jià)，使網(wǎng)絡(luò)地址得到了充分的利用，利用閑置的網(wǎng)絡(luò)地址，分配給網(wǎng)絡(luò)地址需求更多的區(qū)域，增加網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際節(jié)點(diǎn)容納量。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101330529SQ20081006326
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者健 萬(wàn), 彪 周, 徐向華, 方淼奇 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)