专利名称：以软件模拟多方存取式网路的方法
技术领域：
本发明是关于一种多方存取式网路的方法，尤指一种适用于以软件模拟多方存取式网路的方法。
所谓的网路拓朴是指在网路环境中，电脑、电缆和其他分支点之间的排列和布局的方式，在电脑能够享受资源或执行其他通讯任务之前，首先电脑必须相连在一起，而为了让网路运转得更好，则必须预先设计拓朴。所有的拓朴都是源自于下列四种设计总线(Bus)是由连接在公共共享电缆上的各式设备组成。
星状(Star)所有电脑由一点或一个网路集线器为中心各自散开的电缆连接在一起的架构。
环状(Ring)指连接电脑的电缆最后形成一个回路。
网状(Mesh)是指网路中的每台电脑之间都有一个独立的电缆相连。
然而，在既有的网路拓朴所采用的接线方式，皆必须以人工进行网路接线后，方可作软硬件的设定。但人工处理较耗时且易造成错误，将使得工作人员花太多时间在解决非关键性人工疏失的除错上。(例如将原本串在一起的三台电脑，改成五台电脑，但因更动接线不慎，而造成网路不通之类的小错误。)因此，在开发新的网路层通讯协定时，为了配合实验或教学的主题需要时，必须将实体网路刻意依照需要的情况予以重新接线，以布置成新的网路拓朴。但人工接线方式不但容易耗费时间、更会受限于空间及设备线材的数量因素，导致难以实际接出大规模的网路线路布局，并且可能因之而付出额外的费用成本去购买线材或设备。不但不易更改网路拓朴结构，更会将成本提高。以上均非十分理想。
发明人爰因于此，本于积极发明的精神，亟思一种可以解决上述问题的“以软件模拟多方存取式网路的方法”，几经研究实验终至完成此项嘉惠世人的发明。
本发明的另一目的是在提供一种以软件模拟多方存取式网路的方法，以便能减少人为疏失，缩短人工接线时间。
本发明的又一目的是在提供一种以软件模拟多方存取式网路的方法，以便能降低人力及采购成本。
为达成上述的目的，本发明所提出的以软件模拟多方存取式网路的方法，是利用软件模拟实体网路配置，该方法主要包括一转换资料步骤、一电脑扮演模拟器步骤、一第一验证步骤、一第二验证步骤、一发送模拟讯框步骤、一接收模拟讯框步骤、以及一以软件模拟网路配置步骤。
其中，转换资料步骤是将网路配置资讯转换为电脑可识别的资料型态，并储存于一可读写的资料储存装置中，可读写的资料储存装置的资料可分散储存于每一电脑中。
电脑扮演模拟器步骤是以一电脑撷取可读写的资料储存装置内容，并配合内容的逻辑运作，以便以具备与一模拟器(Simulator)相同的功效，模拟器是用以模拟网路环境中的网路节点，第一验证步骤可用以验证网路配置的完整性，第二验证步骤可用以验证网路配置的互通对称性。发送模拟讯框步骤可传送模拟讯框至应接收的模拟器，其中的模拟讯框为各节点间互相通讯的资料结构。接收模拟讯框步骤是用以判断接收到的模拟讯框是否为有效资讯。以软件模拟网路配置步骤，则是根据上述的步骤，用以建置欲模拟的网路配置。
由于本发明构造新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请发明专利。
有关本发明以软件模拟多方存取式网路的方法的较佳实施例，是用以模拟广播式讯框交换网路(Broadcast Packet Switching)，例如为乙太网路(Ethernet)，当然实际应用时并不在此限。本发明是可透过软件组设的方式在一部或多部已安装资料通讯协定(例如为TCP/IP通讯协定，用以将模拟讯框传送到参与模拟作业的电脑)的电脑上模拟建构出一个或多个符合广播式通讯媒体特性的资料网路，并在此模拟的资料网路上传送模拟讯框。本发明利用已安装的通讯协定来达成模拟讯框的交换机制，并由软件方法定义及模拟出合于现实的网路拓朴(topology)，以执行模拟讯框的收发，达到多方存取的效果。
本发明所使用的电脑，是包括有一可读写的资料储存装置，储存有网路拓朴的资讯及相关参数。其中所储存的资料模式不限，可为物件导向、或关联导向等，只要可读写的资料储存装置中所储存的资料能够确实描述出网路的接线拓朴即可。
请参阅
图1以软件模拟网路拓朴布局的示意图，是显示一个总线式拓朴(Bus topology)，包括有连结(Link)Li(I＝1，2)，用于传送模拟讯框；节点(Node)Ni(1＝1，2，3，4，5，6)，是为网路环境中的网路节点；以及网路界面(Interface)Ii(I＝11，12，2，31，32，4，5，6)。其中，一个网路界面Ii至多只能连接到一个连结Li，以符合网路界面Ii唯一连接限制；一个网路界面Ii至多只可属于一个节点Ni，以符合网路界面Ii唯一隶属限制；且一个连结Li可被零个以上的网路界面Ii连接；一个节点Ni可以拥有零个以上的网路界面Ii。此外，于本实施例中，网路界面Ii是为一网路卡，当然亦可为数据机、或连接接口等。
为了将图1所示的网路拓朴转化为电脑可储存的资料，故以一转换资料程序加以转换，请参阅图3本发明转换资料程序的流程图。首先，由使用者定义一模拟作业(S301)，即如同图1所示；接下来分析模拟作业中节点Ni、连结Li、以及网路界面Ii配置关系(S302)，可由图1中看出，本实施例包括有二个连结Li、六个节点Ni、以及网路界面Ii；并以数学式描写节点Ni、连结Li、及网路界面Ii，形成电脑可辨识的资料型态(S303)，本例是以数学的集合观念来模式化图1所示三者间的关系，将其拓朴布局表示如下L1＝{I11，I2，I31，I4}，L2＝{I32，I5，I6}，N1＝{I11，I12}，N2＝{I2}，N3＝{I31，I32}，N4＝{I4}，N5＝{I5}，N6＝{I6}。
由于本实施例的模拟作业可转化为上述数学式的资料型态，故将其储存于可读写的资料储存装置中(S304)，且此可读写的资料储存装置亦可分散储存于每一电脑中。
于本例中，可读写的资料储存装置是定义连结Li具备一识别码(以下称的为link_id)，用以唯一的辨识出某个连结Li，其可以是一个普通字串；网路界面Ii亦具备有一识别码(以下称的为inierface_id)，用以识别出某一特定网路界面，其通常为一个固定位数的数值，代表网路界面的媒体存取控制层地址。且对于所有连接到同一连结Li上的网路界面Ii的interface_id不可相同，以符合网路界面Ii在连结Li上的唯一识别限制；对于任一特定节点Ni中的网路界面Ii的interface_id亦不可相同，以符合网路界面Ii在节点Ni内的唯一识别限制。
请参阅图2可读写的资料储存装置中各元素间的关系示意图，标示有储存于可读写的资料储存装置中，各种可能的关系组合。图中每一个方块代表一个元素，而线段相连的两个方块表示两者间的存在关系，例如为扮演、拥有、属于、连接到、或被连接…等关系。
本发明是利用一电脑扮演模拟器程序，以一电脑撷取可读写的资料储存装置内容，并配合内容的逻辑运作，以具备与模拟器Si(i＝1，2，3，4)相同的功效。模拟器Si通常是一个作业系统的程序(Process)，其所扮演的主要标的物为节点Ni，一个模拟器Si可扮演一个或多个节点Ni，一个节点Ni亦可由一个或多个模拟器Si扮演(就设计而言，一个模拟器Si扮演一个节点Ni的复杂度最低)。
本实施例所设计的模拟器Si实作规格是定义通讯协定采用TCP/IP协定组织中的使用者资料元协定(User Datagram Protocol，UDP)；每一作业系统中的程序即为一个模拟器Si，必须监听某一个IP地址上的UDP通讯接口(Pori)，每一模拟器Si在一特定模拟作业中，只能负责扮演该模拟作业中的一个节点Ni，且每个模拟器Si必须透过UDP发送及收取模拟讯框。
根据转换资料程序所定义，可读写的资料储存装置可分散储存于每一电脑中，因此验证分散存放的子储存装置是否仍符合原来所描述的拓朴结构是相当重要的。请参阅图4本发明第一验证程序的流程图，可用以验证网路配置的完整性6于第一验证程序中，以R表示该可读写的资料储存装置，L表示R所描述的所有连结Li，N表示R所描述的所有节点Ni，I表示R所描述的所有网路界面Ii，S表示执行R的所有模拟器Si，且可读写的资料储存装置的资料分散储存于k台电脑中，分别以R1、R2、R3…Rk表示，当中R1＝{L1、N1、I1、S1}、R2＝{L2、N2、I2、S2}…Rk＝{Lk、Nk、Ik、Sk}。
首先，令L＝L1∪L2∪L3…∪Lk(S401)、N＝N1∪N2∪N3…∪Nk(S402)、I＝I1∪I2∪I3…∪Ik(S403)。接下来，验证可读写的资料储存装置中的任意两连结Lx、Ly，是否可满足(Lx∩Ly)＝(S404)，若等式成立则表示符合网路界面Ii唯一连接限制；再验证任意两节点Nx、Ny、是否可满足(Nx∩Ny)＝(S405)，若等式成立则表示符合网路界面Ii唯一隶属限制。其中，第一验证程序亦可通用于验证非分散式的可读写的资料储存装置，只要令k值为1即可。
此外，除了验证拓朴资讯完整性外，尚需检验可读写的资料储存装置的节点Ni互通对称性，用以确定参与模拟作业的模拟器Si是否能由推算或可读写的资料储存装置的辅助，以取得应该了解的模拟器Si位置资讯。请参阅图5本发明第二验证程序的流程图。于第二验证程序中，其定义大致与第一验证程序相同，并定义在一模拟作业中，有k个模拟器Si参与此作业，分别以S1、S2、S3…Sk表示。
图5所示的步骤包括定义某一模拟器Si所模拟的节点Ni为N(Si)，其中I＝1、2、3…k(S501)，以构成一集合；并假设N(Si)＝{N1、N2、N3…Nm}(S502)，再定义L(Ni)为节点Ni所连接到的所有连结Li集合，其中j＝1、2、3…m(S503)，L(Si)为模拟器Si所相关的全部连结Li集合(S504)，即L(Si)＝L(N2)∪L(N2)∪L(N3)∪…L(Nm)；定义其中任意两模拟器Sx、Sy，若L(Sx)∩L(Sy)≠，表示Sx、Sy具有互通对称性(S505)，Sx可得知Sy于通讯协定上的完整位置资讯、Sy亦可得知Sx于通讯协定上的完整位置资讯(包括其地址资讯、UDP接口号等)。
以便当满足第一、第二验证程序时，本实施例的模拟作业已建构完成。接下来根据此完整模拟作业，以进行下列模拟各节点Ni间互相通讯的程序。首先，在模拟讯框定义一用以记录发出此模拟讯框的网路界面Ii识别码(以下称为sender_id)、一用以记录此模拟讯框的期望收受网路界面Ii的识别码(以下称为destination_id)、以及一承载此模拟讯框的连结Li的识别码(以下称为bearing_link_id)。
请参阅图6本发明发送模拟讯框程序的流程图，其中的模拟讯框是为各节点Ni间互相通讯的资料结构，本程序是用以传送模拟讯框至应接收的模拟器Si。首先假设欲发送的模拟讯框为F、F的发送网路界面Ii为Im连接到的连结Li为Lm、F的目的地网路界面Ii为In(S601)；并将Im的interface_id填入F的sender_id栏位(S602)、将In的Interface_id填入F的destination_id栏位(S603)、将Lm的link_id填入F的bearing_link_id栏位(S604)。其中，步骤S602、S603、及S604之间的顺序可相互对调。之后方可呼叫通讯协定(S605)，将模拟讯框当成通讯协定的资料负载(Payload)，再利用通讯协定的传送功能，将模拟讯框发送至符合模拟作业的模拟器Si(S606)。
此时，当模拟器Si接收到一个模拟讯框时，模拟器Si必须决定是否要处理或丢弃此一模拟讯框，因此请参阅图7本发明接收模拟讯框程序的流程图。于接收模拟讯框程序中，定义I(N)为节点所拥有的全部网路界面所构成的集合，且N(S)及L(S)需符合图5中步骤S501、S502、S503、以及S504；并定义I[N(S)]为模拟器Si所模拟的全部节点Ni的全部网路界面Ii所构成的集合，模拟器Si于接收模拟讯框后(S701)，撷取模拟讯框中所储存的欲传送网路界面Ii地址(S702)，即发送模拟讯框程序所述，储存于模拟讯框的destination_id，并撷取两网路界面Ii间所使用的连结Li资讯(S703)，即储存于模拟讯框的beaaring_link_id。接下来比对模拟器Si与模拟讯框中储存的网路界面Ii或连结资讯(S704)。若模拟器Si的I[N，(S)]中，存在一个网路界面Ii的interface_id等于模拟讯框的destination_id，且此网路界面Ii所连接的连结Li的link_id等于模拟讯框的bearing_link_id，或模拟讯框的destination_id等于某个被模拟器Si所认可的特定值(例如区域网路的广播地址)，且模拟讯框的bearing_link_id存在L(S)集合中，则模拟讯框可被模拟器Si受理(S705)。
根据上述的程序，可依一以软件模拟网路配置程序，用以建置欲模拟的网路配置。请参阅图8本程序的流程图，首先规划欲模拟的网路配置结构(S801))可将欲模拟的网路拓朴以如图1的示意图绘出，较易进行规划。并利用转换资料程序，将所规划的网路配置资讯转换为电脑可辨识的资料型态(S802)，并同时为可读写的资料储存装置中的每一个元素加上必要的资料栏位(例如识别码的资料)。接下来决定模拟器Si的数量、以及模拟器Si欲模拟的节点Ni数量(S803)，并将可读写的资料储存装置拆散成数个子储存装置，储存于模拟器Si中(S804)。最后加以确认各模拟器Si具备发送及接收模拟讯框的功能，且各模拟器Si间可互相辨识彼此的结构资讯(S805)。
以便当完成上述程序后，方可启动所有的模拟器Si，开始进行模拟作业。
综上所述，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于已知技术的特征，为“以软件模拟多方存取式网路的方法”的一大突破。惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种以软件模拟多方存取式网路的方法，是利用软件模拟实体网路配置，其特征在于，该方法主要包括一转换资料步骤，是将网路配置资讯转换为电脑可识别的资料型态，储存于一可读写的资料储存装置中，该可读写的资料储存装置的资料是可分散储存于每一电脑中；一电脑扮演模拟器步骤，以一电脑撷取该可读写的资料储存装置内容，并配合该内容的逻辑运作，以便以具备与一模拟器(Simulaior)相同的功效，该模拟器是用以模拟网路环境中的网路节点；一第一验证步骤，用以验证网路配置的完整性；一第二验证步骤，用以验证网路配置的互通对称性；一发送模拟讯框步骤，该模拟讯框是为各节点间互相通讯的资料结构，该步骤是可传送该模拟讯框至应接收的模拟器；一接收模拟讯框步骤，用以判断接收到的模拟讯框是否为有效资讯；以及一以软件模拟网路配置步骤，是根据上述的步骤，用以建置欲模拟的网路配置。
2.如权利要求1所述的以软件模拟多方存取式网路的方法，其特征在于，其中该可读写的资料储存装置储存的内容是包括有至少一节点，是为网路环境中的网路节点；至少一连结，是为一传输媒体，用于传送该模拟讯框；以及至少一网路界面，该网路界面至多只可连接到一连结、且至多属于一节点。
3.如权利要求2所述的以软件模拟多方存取式网路的方法，其特征在于，其中该转换资料步骤是包括下列步骤(A)使用者定义一模拟作业；(B)分析该模拟作业中，各节点、连结、及网路界面的配置关系；(C)利用数学的集合，以数学式描述该节点、连结、及网路界面，形成电脑可辨识的资料型态；以及(D)将该等资料型态储存于该可读写的资料储存装置中。
4.如权利要求2所述的以软件模拟多方存取式网路的方法，其特征在于，其中于该第一验证步骤中以R表示该可读写的资料储存装置，L表示R所描述的所有连结，N表示R所描述的所有节点，I表示R所描述的所有网路界面，S表示执行R的所有模拟器，该可读写的资料储存装置的资料分散储存于k台电脑中，分别以R1、R2、R3…Rk表示，当R1＝{L1、N1、I1、S1}、R2＝{L2、N2、I2、S2}…{Lk、Nk、Ik、Sk}，则该第一验证步骤包括有下列步骤(A)令L＝L1∪L2∪L3…∪Lk、N＝N1∪N2∪N3…∪Nk、I＝I1∪I2∪I3…∪Ik以及(B)验证该可读写的资料储存装置中的任意两连结Lx、Ly，是否可满足(Lx∩Ly)＝，且其中的任意两节点Nx、Ny，是否可满足(Nx∩Ny)＝。
5.如权利要求2所述的以软件模拟多方存取式网路的方法，其特征在于，其中于该第二验证步骤中，以R表示该可读写的资料储存装置，L表示R所描述的所有连结，N表示R所描述的所有节点，I表示R所描述的所有网路界面，S表示执行R的所有模拟器，且在一模拟作业中，有k个模拟器参与此作业，分别S1、S2、S3…Sk表示的；则该第二验证步骤包括有下列步骤(A)定义某一模拟器所模拟的节点为N(Si)，其中I＝1、2、3…k；(B)假设N(Si)＝{N1、N2、N3…Nm}，定义L(Nj)为节点所连接到的所有连结集合，其中j＝1、2、3…m，L(Si)为模拟器所相关的全部连结集合；以及(C)对于任意两模拟器Sx、Sy，若L(Sx)∩L(Sy)≠，则Sx、Sy具有互通对称性，可由该可读写的资料储存装置，以取得彼此的完整资讯。
6.如权利要求2所述的以软件模拟多方存取式网路的方法，其特征在于，其中该模拟讯框是具有栏位以储存其所在的网路界面地址、其欲传送的网路界面地址、以及两网路界面间所使用的连结资讯。
7.如权利要求6所述的以软件模拟多方存取式网路的方法，其特征在于，其中该发送模拟讯框步骤是包括有下列步骤(A)呼叫通讯协定；以及(B)利用该通讯协定的传送功能，将该模拟讯框发送至符合模拟作业的模拟器。
8.如权利要求2所述的以软件模拟多方存取式网路的方法，其特征在于，其中该接收模拟讯框步骤是包括有下列步骤(A)接收该模拟讯框；(B)撷取模拟讯框中储存的欲传送网路界面地址、及两网路界面间所使用的连结资讯；(C)比对该模拟器与该模拟讯框中储存的网路界面或连结资讯；以及(D)若资讯符合，则模拟器受理该模拟讯框。
9.如权利要求2所述的以软件模拟多方存取式网路的方法，其特征在于，其中该以软件模拟网路配置步骤是包括有下列步骤(A)规划欲模拟的网路配置结构；(B)利用该转换资料步骤，将所规划的网路配置资讯转换为电脑可识别的资料型态；(C)决定模拟器的数量、以及该模拟器欲模拟的节点数量；(D)将该可读写的资料储存装置分散配置储存于每一模拟器中；以及(E)确认各模拟器具备发送及接收该模拟讯框的功能，且各模拟器间可互相辨识出彼此的结构资讯。
全文摘要
本发明是有关一种以软件模拟多方存取式网路的方法，可透过软件组设的方式，在一部或多部已安装资料通讯协定的电脑上模拟建构出一个或多个资料网路，并在此模拟的资料网路上传送模拟讯框。本发明主要是利用已安装的通讯协定，来达成模拟讯框的交换机制，并由软件方法定义及模拟出合于现实的网路拓朴(topology)，以执行模拟讯框的收发，达到多方存取的效果。
文档编号G06F9/455GK1432914SQ0210231
公开日2003年7月30日 申请日期2002年1月15日 优先权日2002年1月15日
发明者陈鹤文 申请人:财团法人资讯工业策进会