用于在通信网络中生成和维护准确的网络地图的方法和设备技术

层2是指通常参考的多层通信模型、开放系统互连(OSI)的数据链路层。数据链路层涉及跨过在网络中的物理链路移动数据。本发明专利技术的实施例提供层2和管理修改以提供和维护准确的网络地图。本发明专利技术的实施例修改层2功能以与没有中央管理或有中央管理的多AP系统一起工作，并且修改管理帧以在客户端漫游时或拓扑改变时快速更新网络地图。

Method and device for generating and maintaining accurate network map in communication network

Layer 2 refers to the commonly referred multiplayer communication model and the open system interconnection (OSI) data link layer. The data link layer involves moving physical data across the physical link in the network. Embodiments of the invention provide layer 2 and management modifications to provide and maintain accurate network maps. The embodiments of the present invention modify the layer 2 function to work with a multi-AP system without or without central management, and modify the management frame to update the network map quickly when the client roams or when the topology changes.

【技术实现步骤摘要】
用于在通信网络中生成和维护准确的网络地图的方法和设备相关申请交叉引用本申请要求于2017年4月21日提交的美国临时专利申请序列号No.62/488,258的优先权，其全部内容通过引用在此被并入。
本专利技术涉及通信网络。更具体地，本专利技术涉及一种用于在通信网络中生成和维护准确的网络地图的方法和设备。
技术介绍
IEEE802.11ai是IEEE的一个无线局域网研究小组，其计划对快速的初始链路设置功能进行标准化，使无线局域网客户端能够在100ms内实现安全的链路建立。IEEE802.11ai解决了大量移动用户不断进入和离开现有扩展服务集(ESS)覆盖区的挑战。该修订提供了大量用户同时进入ESS的可扩展性，最大限度地减少了初始化链接所需的时间，并提供了安全认证。实际上，IEEE802.11ai在诸如竞技场、体育场、机场、购物中心等高密度环境以及汽车系统中显著地提高了用户连接性，从而允许更安全可靠的连接，并通过优化高密度用户环境中的协议开销来实现更高效的频谱使用。当客户端从一个接入点(AP)漫游到另一个AP或当网络拓扑发生变化时，分布式网络(如多AP系统)中会出现协议(如802.11ai)问题。在这种情况下，在建立到新AP的链接所用的时间内网络可能不会被更新。在这种情况下，客户端的数据包可能被定向到旧的AP并因为客户端现在被链接到新的AP而丢失。这可能会导致客户端连接丢失。例如，图1是在具有与路由器10相连用于交换信息的若干AP的树形结构网络拓扑中的客户端漫游的示意表示。在图1中，当客户端14从APB12漫游到APD13时，更新必须从APB发送到APD，通知APD该改变。但是，为此，APB必须通过网络的树形结构(即通过APC等)转发该更新，然后沿着树向下返回到APD。这是非常耗时的。在APB和APD之间直接通信可能被允许用于管理目的，但不会在基于802.11ai的客户端的100ms链接时间内发生。802.11r快速转换(FT)漫游定义了甚至在客户端漫游到目标AP之前与新AP进行初次握手的过程，称为快速转换(FT)。IEEE802.11r通过重新定义安全密钥协商协议来指定接入点之间的快速基本服务集(BSS)转换，从而允许无线资源的协商和请求并行发生。此外，802.11r定义了解决方案，允许从服务器获得的部分密钥被缓存在无线网络中，以便合理数量的未来连接可以是基于缓存的密钥，避免802.1X过程。在漫游中使用802.11r、802.11ai和其他协议客户端变得更加积极。图2是具有与路由器20相连用于交换信息的若干AP的树形结构网络拓扑中的拓扑变化的第二示意表示；一个或多个客户端21被连接到AP。这些客户端可能是以太网、无线等客户端中的任一个。在图2中，图2左侧所示的是原始网络拓扑，如图2右侧所示的是原始网络拓扑发生变化。在这样的拓扑变化中，APA22从APC24移动到APD25。这里，路由器必须通过APD而不是APC为APB23客户端发送数据包。同样，与802.11ai协议相关的拓扑管理会因为在802.11ai中的100ms链路建立而延迟数据包的传输并导致数据包丢失。图3是网络装置的示意图，示出了在实现快速拓扑改变时要更新的表的数量。在图3中，传入数据包31由装置30在Pin端口32处接收。数据包的接收更新主机桥接表34和Wi-Fi桥接表(也称为WDS表)并被发送到目的地。代表性的桥接表36被维护在主机CPU34中用于每个端口p0、p2、p3，(38)，其中每一个都经由网络被连接到其他装置，其中每一个都维护桥接表，例如用于以太网和Wi-Fi。不幸的是，没有标准的方法来更新所有这些表格。图4是更详细地示出在多个网络装置上维护的若干桥接表的网络装置的示意图。在图4中，在装置U130的Pin处接收源数据包41，该装置U130是具有维护桥接表36的CPU的主机装置，如以上结合图3所讨论的。装置U1还具有在桥接表中的条目，用于到装置U240的Wi-Fi连接。装置U2具有维护桥接表42的CPU的主机装置，在桥接表42中具有用于装置U1的Wi-Fi条目。此外，装置U2维护了桥接表条目，用于到装置U344的Wi-Fi连接。装置U3维护了桥接表46，其具有用于到装置U2的Wi-Fi连接的条目以及到数据包的目的地43的以太网连接的条目。图5显示了示例主机表和Wi-Fi或以太网表。在某些情况下，更新表之前可能需要老化计时器的超时。例如，主机表显示老化时间为8.01和2.1，Wi-Fi/以太网表显示老化时间为12.6和6。老化定时器确定在表中保存条目的秒数。这种延迟是一个问题，因为在802.11ai环境中，必须主动添加和删除表项，并且如果链路设置将在指定的100ms内发生，则不能等待各种超时。
技术实现思路
层2(Layer2)是指通常参考的多层通信模型、开放系统互连(OSI)的数据链路层。数据链路层涉及跨过网络中的物理链路移动数据。本专利技术的实施例提供层2和管理修改以提供和维护准确的网络地图。本专利技术的实施例修改层2功能以与没有中央管理或有中央管理的多AP系统一起工作，并且修改管理帧以在客户端漫游时或拓扑改变时快速更新网络地图。附图说明图1是树形结构网络拓扑中的客户端漫游的示意图；图2是树形结构网络拓扑中的拓扑变化的第二示意表示；图3是网络装置的示意图，示出了在实现快速拓扑改变时要更新的表的数量；图4是更详细地示出跨多个网络装置被维护的若干桥接表的网络装置的示意图；图5示出了示例主机表和Wi-Fi或以太网表；图6是根据本专利技术在网络拓扑改变之后客户端漫游期间的网络地图更新的示意图；图7是示出根据本专利技术的客户端加入和断开与网络的连接的流程图；图8是示出根据本专利技术的客户端漫游的流程图；图9是示出根据本专利技术的以太网客户端漫游的流程图；图10示出了根据本专利技术的一般信标结构和信息单元的一般格式；图11提供了根据本专利技术的每个字符的信息元素的定义和标志定义；图12示出了BLE中的广告帧的有效载荷如何被用于指示网络地图；以及图13是示出了以计算机系统的示例形式的机器的示意框图，在该计算机系统内可以执行用于使机器执行这里讨论的一个或多个方法的一组指令。具体实施例本专利技术的实施例通过网络地图追踪客户端移动和拓扑变化。图6是根据本专利技术在网络拓扑改变之后客户端漫游期间的网络地图更新的示意图。图6的网络包括路由器60和多个客户端61a、61b，它们被通过多个AP62-65连接用于在网络上进行通信。例如，客户端可以包括无线和以太网客户端中的任何一个。在图6中，图6左侧显示原始网络拓扑结构，如图6右侧所示是原始网络拓扑结构发生变化。在图6中，网络地图被创建并且在拓扑改变之后被更新，类似于上面结合图2所讨论的。因此，路由器现在知道与APB63相关联的客户端经由APA62和APC64并通过进一步连接到APAA65被直接访问。在没有这样的地图的情况下，路由器将通过APC发送数据包给客户端，而不是通过现在介入的APAA。在这种情况下，数据包将不会传递到客户端，导致连接断开。在本专利技术的实施例中，网络地图由网络装置内的一个或多个表格组成。拓扑改变影响这些表的更新。先前的方法依赖于客户端或AP装置发送数据包。这种方法的结果是不可预测的。在本专利技术的实施例中，用于更新这种表格的策略，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括多个接入点(AP)的通信网络中的方法，所述方法包括：修改在开放系统互连(OSI)模型中的层2中的管理帧以在客户端漫游时或网络拓扑改变时在所述网络中创建并快速更新精确的网络地图。

【技术特征摘要】
2017.04.21 US 62/488,258;2017.12.22 US 15/853,5471.一种包括多个接入点(AP)的通信网络中的方法，所述方法包括：修改在开放系统互连(OSI)模型中的层2中的管理帧以在客户端漫游时或网络拓扑改变时在所述网络中创建并快速更新精确的网络地图。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：当无线客户端加入所述网络时，关联AP直接传送所述客户端的关联至所有其他AP(事件A)；所述关联AP用准确的时间戳标记事件A；以及所述关联AP在无线连接和TCP/IP或更高层协议上使用稳健数据速率与所述其他AP进行通信。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：当无线客户端与所述网络断开连接时，当所述客户端通过发送数据包断开连接(事件B)时，所有AP通过使用稳健数据速率或稳健协议传送断开连接；当AP触发从AP删除所述客户端(事件C)时，一旦所述AP从其列表中移除所述客户端，所述AP进行通信；以及当所述AP超时所述客户端关联(事件D)48时，所述AP在超时被触发时进行通信。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：当无线客户端漫游并且漫游由原始AP触发时，当基本服务集转换管理(BTM)被接受(事件E)时，新AP提供通知；以及当无线客户端漫游并且由所述新AP触发漫游时，当解除认证被接受(事件F)时，所述原始AP提供通知，并且然后所述新AP在其接收到重新关联数据包时通知所有其他AP。5.根据权利要求1所述的方法，还包括当拔出以太网端口时：当检测到所述端口后面的内容时，从所有桥接表中删除该端口后面的所有内容；以及当所述端口后面的内容无法检测到时，将桥接更新间隔缩短一段预定时间，以便旧实体能够快速超时。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：当以太网端口被插入端口时，在将所述端口添加到其被桥接进入的用于网络的其他部分的桥接表之前，检测所述端口上的内容的身份。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩曼·阿米尼，约瑟夫·阿麦兰·劳尔·伊曼纽尔，
申请(专利权)人：网件公司，
类型：发明
国别省市：美国,US