专利名称：一种信息交换的矩阵实现方法及其模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息处理领域，特别是关于一种信息交换的方法及其实现模块。
电子商务的应运而生，是信息社会发展和信息处理技术取得突飞猛进的一个典型标志。从技术上看，一切电子商务活动都可以归结为普通用户和服务商(如商场)之间的交易信息的交换，即用户终端和服务端之间的交易信息的交换。譬如普通用户通过Internet访问商场的Web网站，订购物品等。而用户与服务商间的信息交换所用的通信设备、通信介质、通信协议可以多种多样。就通信手段而言，较常用的就包括Internet、电话、传真、手机短信、有线电视、传呼机以及基于WAP(Wireless Application Protocol)的终端设备等。未来还必将出现种种新的通信手段。
在信息交换的处理过程中，最早的信息交换方案是主机终端方式，即用户通过终端直接操作主机，这种方式结构比较简单，响应速度也比较快，但不适合协同工作。随着PC和局域网的发展，逐步形成了客户/服务(Client/Server)方式，如
图1所示。客户端包含业务逻辑和显示逻辑，服务端一般通过共享数据库系统实现。这种方案开始考虑将用户终端和数据库系统分离，但是联系还是很密切。
为减低用户终端的复杂度，目前比较通用的方式是通过Internet的接入加入中间件的三层结构模式，如图2所示。这是信息交换处理的一个突破，其主要是将显示逻辑与业务逻辑分离。目前计算机行业的公司大都推行这种方式，如IBM公司的e-Business，Windows的数字神经系统等。接入子系统和业务应用子系统之间的关系是一种客户/服务关系，它们之间的通信按服务端内部统一的协议进行。为适应不同的用户终端设备和通信协议，采用建立适应不同用户终端通信协议的不同接入子系统的解决方案，如图3所示。
上述的信息交换的模式都是局限于一个具体应用的范围内，不同的应用，即一个应用子系统，都必须具备与具体业务相关的各通信接入子系统。对于不同的服务端，为进行广泛的信息交换活动都必须独立准备一套完整的应用系统，包括接入系统和应用系统。因为，无论是服务机构还是普通用户终端都必须独立考虑他们之间信息交换所涉及的通信介质、通信协议等，都必须建立处理这些交换协议的处理系统，在整个过程中，服务端要处理所有相关的信息交换问题、设备和协议等。
而目前，信息交换所涉及的应用领域，例如电子商务活动中，普通用户对访问手段的需求十分广泛，如Internet、电话、传真、手机、有线电视等；同时，对服务商来说，需要提供不同的网络接入手段来为不同的用户提供服务。这样，用户和服务商之间的网络连接是错综复杂的，如图4(a)中所示。因此，要推行电子商务也变得十分困难，对广泛而普遍的信息交换应用也带来障碍。
为解决上述信息交换中所存在的问题，在用户终端和服务端之间增加终端设备网关和服务网关，负责将用户终端和服务端之间的请求与应答信息转换为统一信息格式。同时在终端设备网关和服务网关之间增加一层结构，专门负责用户终端和服务端之间的统一格式信息的交换，通过特有的信息交换机制来实现用户与服务端请求与应答信息的匹配。这样，在不直接提供用户终端到服务端错综复杂的网络连接和通信协议的前提下，用户端可通过单一的线路访问不同的服务终端，服务端也可通过单一的线路为不同的用户终端提供服务，如图4(b)所示。这种结构的特点是能够快速构建多用户终端、多服务端之间CtoB(用户到服务端)、CtoC(用户与用户之间)、BtoB(服务端与服务端之间)以及BtoC(服务端到用户之间)的一切电子信息服务与应用。
实现上述信息交换机制的方法可以有多种，本发明的目的就在于提出一种利用交换矩阵进行信息交换的方法极其实现模块，以便于实现应用层信息请求和应答的快速交换，且交换能力可以以矩阵形式扩展，便于硬件化。
交换矩阵技术主要应用在物理层，例如IP交换机、ATM交换机、程控交换机等，基本原理是采用多个输入端口、多个输出端口，从输入端口到输出端口采用网状交叉的逻辑结构设计，在物理上交叉点采用若干门电路实现直接连接从而进行快速的数据传输。
本发明交换矩阵技术应用于应用层的信息交换，主要包含以下步骤信息交换的客户端与端口模块连接，每个端口模块具有一输入端口和输出端口；在寻址模块中建立该等输入端口和输出端口按矩阵形式排列的对照表，表中交叉点记录通信链路的开合状态；信息交换时，端口模块的输入端口接收到客户端包含目的逻辑地址的数据请求后，通过寻址模块获得其对应的输出端口号及对应该输入端口和输出端口的通信链路的开合状态，如空闲则将数据直接发送到输出端口的缓冲区，由输出端口将接收到的数据提交给对应的客户端，同时返回应答数据时直接发送到输入端口的缓冲区。
所述的通过寻址模块获得目的逻辑地址对应的输出端口号是通过寻址模块的寻址表实现，该寻址表记录每个客户端的逻辑地址与物理地址(端口号)的对应关系。一信息交换客户端的逻辑地址在所述的寻址表中可对应一个以上的物理地址。
当所述的对照表记录了端口模块间的关系为互斥状态时，则在同一行或同一列中最多只能有一个状态为连通状态。
实现上述方法的一种信息交换模块包括端口模块，对外接收和发送数据，同时根据寻址模块的结果向目的缓冲区发送数据，以及从本地缓冲区接收数据；该端口模块分为输入端口和输出端口，并由输入端口和输出端口交叉形成的虚拟通信链路组成交换矩阵；寻址模块，负责维护系统中各个客户端的状态，并将状态及时写到对照表，并给各个交换客户端提供寻址服务；及缓冲区管理模块，负责管理所有端口模块使用的缓冲区。
所述的端口模块至少包括
端口通信模块，负责与外部客户端进行信息交换；总控模块，为端口模块的主工作模块，负责控制其他三个模块的调用；寻址代理，从寻址模块获得目的端口号及对应端口的通信链路状态；内部通信，负责交换矩阵内部的缓冲区的通信，即端口模块之间的通信。
所述的寻址模块至少包括寻址总控，负责总体调度整个寻址模块的工作；寻址通信，与各个端口模块的寻址代理进行通信；寻址访问接口，操作对照表，及应端口模块的请求访问寻址表；寻址表，记录每个客户端的逻辑地址与物理地址的对应关系；对照表，输入端口和输出端口按矩阵形式排列，表中交叉点记录通信链路的开合状态。
本发明将交换矩阵技术应用于应用层的信息交换，可以实现应用层信息请求和应答的快速进行。另外，由于可以通过定义特殊的端口号而将交换矩阵进行叠加，使交换能力得到快速提高。同时便于硬件化。
当将本发明方法及模块应用于电子商务系统时，由于信息交换的模块化和归一化，使系统的构架不再局限于一个具体的应用范围内，即不同的服务商不必再为进行电子商务活动而独立准备一套完整的应用系统，可以最简单最廉价的构架适应用户广泛的访问手段。使电子商务的推行更简捷和易行。
下面结合附图及具体实施例对发明再作进一步详细的说明。
图1为信息交换之客户/服务模式示意图。
图2为信息交换之三层结构模式。
图3为图2的不同用户终端设备接入示意图。
图4为图2之信息交换模式与本发明之信息交换模式对比示意图。
图5为本发明之交换矩阵原理示意图。
图6为本发明之信息交换应用示意图。
图7为本发明之端口模块内部结构图。
图8为本发明之寻址模块内部结构图。
图9为本发明之交换矩阵工作流程示意图。
请参见图5所示，本发明交换矩阵主要由三部分构成，即端口模块11、寻址模块12、缓冲区管理模块13。
端口模块11主要对外接收和发送数据，同时根据寻址模块12的结果向目的缓冲区发送数据，以及从本地缓冲区接收数据。
端口模块11的内部结构参见图7所示，包括端口通信模块111、总控模块112、寻址代理模块113以及内部通信模块114。其中，端口通信111负责与外部客户端进行信息交换；总控模块112为端口模块11的主工作模块，负责控制其他三个模块的调用；寻址代理113从寻址模块12获得对应逻辑地址的输出端口号以及对应该输入端口和输出端口的通信链路的开合状态；内部通信114负责交换矩阵内部的缓冲区的通讯，即端口模块之间的通信。
寻址模块12负责维护系统中各个客户端的状态，并将状态及时写到对照表，并给各个交换客户端提供寻址服务。
寻址模块12的内部结构参见图8所示，包括寻址总控121、寻址通信122、寻址访问接口123及寻址、对照表124。其中，寻址总控121负责总体调度整个寻址模块的工作；寻址通信122与各个端口模块11的寻址代理113进行通信；寻址访问接口123访问和操作寻址、对照表124。
交换矩阵是通过端口通信形成的虚拟通信链路交叉形成的。每个端口模块都有两个具体的端口，一个实现接收外来信息，一个实现发送信息。对于输入端的端口模块构成了横向的“线”，对于输出端的端口模块构成了纵向的“线”，线的交叉点即是通信“软开关”，由寻址模块指示其开合的状态。具体实现是在寻址模块内部存在的对照表按照矩阵式的排布，在“软开关”合上时对照表中对应位置记录状态，打开时同样记录状态，所以交换矩阵的实现实际上由寻址模块实现。
参见表1，对照表可以矩阵的形式表示，交叉点代表状态，1表示连通，0表示断开。可以根据具体的情况写出不同的状态关系，比如互斥状态表示一个端口同时只能和另外一个端口连接，这样在同行或同列中最多只能有一个“1”。
表1
API的方式实现，也可以通过SOCKET通信方式等等。客户端可以动态与交换矩阵的端口连接，端口在原则上只能与客户端一一对应，但并不强求，即一个端口可以与多个客户端相连。
信息交换的交换矩阵的关键是输入端的端口模块接收到信息传输请求后，到寻址模块获得对应逻辑地址的端口号，并将信息直接发送到输出端的目的端口的缓冲区。输出端接收到信息提交给对应的应用，同时返回数据时直接发送到输入端的缓冲区。
本发明之电子商务应用工作流程参见图9所示。工作流程如下1)客户端A连接到输入端口I1，并发送数据(B、Data)；2)端口模块1接收到请求(B、Data)，向寻址模块发送查询客户端B的端口号(获得On)及对应该输入输出端口号的通信链路的开合状态；3)寻址服务模块向模块1的输入端口I1发送查询结果；4)端口I1向端口0n的缓冲区发送数据请求；5)端口On接收到请求并将请求发送给相应的客户端B；6)端口On接收客户端B的应答数据并发送给端口I1的缓冲区；
7)端口I1接收到应答并将信息发送给客户端A。
上述数据部分的含义I1为物理输入端口号，On为物理输出端口号，A、B为逻辑地址，Data为请求或应答的数据部分。
本方案采用软件实现，但是部分可以采用硬件，比如寻址模块要求速度比较快。同时其中可以采用像MQ之类的产品实现部分功能。
另外，本发明还可通过定义特殊的端口号，进行交换矩阵的“叠加”，使得总体交换能力得到提高。当然也可通过增加端口模块提高总体能力。
权利要求
1.一种信息交换的矩阵实现方法，其特征在于该方法包含以下步骤信息交换的客户端与端口模块连接，每个端口模块具有一输入端口和输出端口；在寻址模块中建立该等输入端口和输出端口按矩阵形式排列的对照表，表中交叉点记录通信链路的开合状态；信息交换时，端口模块的输入端口接收到客户端包含目的逻辑地址的数据请求后，通过寻址模块获得其对应的输出端口号及对应该输入端口和输出端口的通信链路的开合状态，如空闲则将数据直接发送到输出端口的缓冲区，由输出端口将接收到的数据提交给对应的客户端，同时返回应答数据时直接发送到输入端口的缓冲区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的通过寻址模块获得目的逻辑地址对应的输出端口号是通过寻址模块的寻址表实现，该寻址表记录每个客户端的逻辑地址与物理地址(端口号)的对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于一信息交换客户端的逻辑地址在所述的寻址表中可对应一个以上的物理地址。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当所述的对照表记录了端口模块间的关系为互斥状态时，则在同一行或同一列中最多只能有一个状态为连通状态。
5.一种实现权利要求1所述方法的信息交换模块，其特征在于该模块至少包括端口模块，对外接收和发送数据，同时根据寻址模块的结果向目的缓冲区发送数据，以及从本地缓冲区接收数据；该端口模块分为输入端口和输出端口，并由输入端口和输出端口交叉形成的虚拟通信链路组成交换矩阵；寻址模块，负责维护系统中各个客户端的状态，并将状态及时写到对照表，并给各个交换客户端提供寻址服务；及缓冲区管理模块，负责管理所有端口模块使用的缓冲区。
6.根据权利要求5所述的信息交换模块，其特征在于所述的端口模块至少包括端口通信模块，负责与外部客户端进行信息交换；总控模块，为端口模块的主工作模块，负责控制其他三个模块的调用；寻址代理，从寻址模块获得目的端口号及对应端口的通信链路状态；内部通信，负责交换矩阵内部的缓冲区的通信，即端口模块之间的通信。
7.根据权利要求5所述的信息交换模块，其特征在于所述的寻址模块至少包括寻址总控，负责总体调度整个寻址模块的工作；寻址通信，与各个端口模块的寻址代理进行通信；寻址访问接口，操作对照表，及应端口模块的请求访问寻址表；寻址表，记录每个客户端的逻辑地址与物理地址的对应关系；对照表，输入端口和输出端口按矩阵形式排列，表中交叉点记录通信链路的开合状态。
8.根据权利要求5所述的信息交换模块，其特征在于通过定义特殊的端口号，将交换矩阵进行叠加。
全文摘要
本发明公开了一种信息交换的矩阵实现方法及其模块。信息交换的客户端与端口模块连接,每个端口模块具有一输入端口和输出端口;在寻址模块中建立该等输入端口和输出端口按矩阵形式排列的对照表,表中交叉点记录通信链路的开合状态。输入端的端口模块接收到信息传输请求后,到寻址模块获得对应逻辑地址的端口号,并将信息直接发送到输出端的目的端口的缓冲区。输出端接收到信息提交给对应的客户端,同时返回应答数据时直接发送到输入端的缓冲区。信息交换快速,且便于硬件化。
文档编号H04L12/54GK1267869SQ00106230
公开日2000年9月27日 申请日期2000年4月26日 优先权日2000年4月26日
发明者邓一辉, 龚大平, 张松国, 秦明辉, 龚智辉, 高瞻 申请人:深圳黎明电脑网络有限公司