专利名称：可编程光网络执行环境及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种应用在可编程光网络设备上的可编程光网络执行环境及其实现方法，属于光纤通信领域。
背景技术：
1998年，美国DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)提出在主动网络(一种可以动态部署业务的可编程网络)的思想，随后MIT、BBN等多个研究单位提出各自的主动网络原型系统。可编程网络的研究处于起步阶段，目前仅在实验室中开展原型研究和验证性工作，还没有商用的系统。
所谓“可编程光网络”是一种基于编程的，可以动态部署标准或非标准的网络应用、服务、协议的一种新型网络，可编程光网络目前还处于探讨和起步阶段。
可编程光网络执行环境(Execution Environment for Programmable OpticalNetwork)，是在可编程光网络中起到为移动代码(Mobile Code)，即从一台计算机移动到另一台计算机或设备上执行的代码的运行提供移动、存储、管理、执行等基础条件的机构，是可编程光网络的关键组件和重要组成部分。目前还没有针对可编程光网络的执行环境。
另外，移动代码可解决非标准化协议和用户开发协议的部署问题，传统代码(固定代码)需要安装执行，而移动代码移动到任何一个光网络设备(光网元)都可执行。但是这些移动代码如何移动、存储？如何对移动代码的行为、执行进行管理？可编程光网络执行环境针对这种新的应用，需要提出一种新的机构及其实现方法以使移动代码在安全、可监视、可控制情况下移动、执行。
发明内容
针对背景技术所述，本发明的目的在于提出一种可编程光网络执行环境的原型及其实现方法。
本发明是采用以下技术方案来实现的本发明可编程光网络执行环境主要由四部分组成(1)代码传输机构代码传输结构是“可编程光网络执行环境”的代码入口，它负责来自可编程光网络管理系统和信令的“代码移动指令”的接收和响应、代码传输(包括代码的下载和分发)，实现代码的部署。
(2)代码字典代码字典是“可编程光网络执行环境”的储存器和代码管理器，接受来自代码传输系统的代码、对进入系统的代码建立方便查找的代码字典，并把代码存储在可编程光网络设备中。该代码字典采用MD5签名机制，能保证代码的一致性和代码的无篡改可能性。同时，该代码字典方便“可编程光网络执行环境”对代码的查找和定位。
(3)代码内存空间管理代码内存空间管理是“可编程光网络执行环境”的活动空间，“可编程光网络执行环境”对代码所需要的内存空间进行管理，包括代码空间的分配和回收。
(4)代码执行机构代码执行结构是按照代码包含的指令或通过API(Application Programming Interface，API，如光交叉API、光分插API、网络管理API)转换成对可编程光网络设备中资源、代码的操作。执行代码对可编程光网络设备中光波交叉连接、VC交叉连接、保护倒换、选路等操作。
本发明可编程光网络执行环境的实现方法包括下列步骤(1)代码传输结构在实现上采用基于TCP/IP协议可靠传输和标准的HTTP下载两种方式实现。
(2)代码字典采用MD5签名方法对每个移动代码程序签名，并维护代码的唯一性，保护代码被更改、替换。并把代码的签名和代码体(即代码本身)建立一个字典，根据签名能迅速定位到代码体。
(3)内存管理是采用操作系统的配套设施，如C语言中的malloc(内存分配)机制等进行分配和管理，有效管理移动代码的内存分配；(4)移动代码的执行(a)采用(如Java中的SecurityManagement(安全管理)机制)实现对移动代码的读、写、资源存取行为的安全控制；(b)移动代码执行，采用操作系统的扩展功能，按字节码或执行码的指令执行。
参见图2，为可编程光网络执行环境的运行机理，即可编程光网络执行环境的整个过程，它包括外部代码的输入、代码编入字典、代码内存分配、代码执行与控制四个过程(1)外部代码输入指代码由可编程光网络设备通过外部网络(这里主要指连接网络管理系统的DCN或以太网络等)连接的开发系统开发，并由外部服务器提供传输服务，最后由“可编程光网络执行环境”的代码传输系统接收和下载到系统中。
(2)代码编入字典代码进入“可编程光网络执行环境”后必须建立索引，以便查找和定位，经过(1)接收下来的代码首先由“可编程光网络执行环境”对代码进行MD5签名计算，判别是否已经存在，如果不存在，就建立索引名称，最后把代码储存到字典中备用。
(3)代码内存分配当网络管理系统启动业务执行指令，或业务类型(通过信令)要求由(2)建立的字典中的代码提供服务时，“可编程光网络执行环境”首先查找代码字典中相应的服务、应用或协议，为找到的特定代码分配恰当的内存(或运行空间)。
(4)代码执行与控制经过(3)，“可编程光网络执行环境”为特定的代码分配内存空间后，从代码的入口地址依次执行代码中的指令，如果是多线程或多进程系统，还要协调线程或进程之间的代码和数据关系，根据代码不同的权限，检验代码指令的行为是否和代码的权限相符合。
本发明可编程光网络执行环境是应用在可编程光网络设备上的，可编程光网络设备的结构和组织如图3所示，它由光接口、光或电交叉矩阵、ASIC和芯片等硬件系统、嵌入式操作系统、可编程光网络执行环境、网络管理接口等组成，其中，可编程光网络执行环境是可编程光网络设备具有可编程功能的核心部分。
本发明可编程光网络执行环境允许外部移动来的代码，通过在可编程光网络执行环境中执行，操纵和控制可编程光网络设备中光接口、光或电交叉矩阵、嵌入式操作系统提供的功能、网络管理API等资源，实现外部开发者对光网络设备的所编程序(该程序是对特定的设备开发的)的执行功能，完成开发者开发、部署、执行一系列工作，达到开发者对光网络设备实现应用、服务、协议动态编程、部署、执行功能。
本发明可编程光网络执行环境的应用需要外部的应用环境，外部环境的组成如图4所示，它由代码开发系统、代码(储存与传输)服务器、可编程光网络管理系统三部分组成。这三部分和可编程网络设备的网络管理接口通过网络(2MbpsDCN网络、带内网络、Ethernet)，采用TCP/IP协议连接并相互通信，形成网络管理与可编程光网络通信通道一体化。
(1)代码开发系统负责代码的开发、调试、验证等相关工作，经过调试好的代码，代码开发系统负责把代码传到代码(储存与传输)服务器上，备用。
(2)代码(储存与传输)服务器负责储存已经调试、验证好的代码，并附加传输服务，如外挂Web或FTP服务器。
(3)可编程光网络管理系统负责代码传输、执行等相关指令的发送、以及可编程光网络设备相关功能的管理工作。
由于采用上述措施，本发明具有以下优点和效果1、可编程光网络执行环境在结构和功能上，满足代码的移动、储存与查找、内存分配、执行与控制等管理，并提供一体化的服务。
2、可编程光网络执行环境的代码字典保证代码的一致性和代码的无篡改可能性，方便可编程光网络执行环境对代码的查找和定位。
3、用户开发的应用(如计费)和非标准光控制协议(如路由、信令等)，直接通过该系统来部署，改变网络协议需标准化的局面，加速新应用的部署。
4、通过该执行环境，对光网络设备开发更容易，改变因新应用的到来需要淘汰一类设备的情况，保护现有投资。
图1为本发明可编程光网络执行环境结构与功能图2为本发明可编程光网络执行系统的运行机理图3为本发明可编程光网络执行环境的应用设备图4为本发明可编程光网络执行环境的运行环境图5为本发明可编程光网络执行环境的运行环境实例图6为本发明可编程光网络执行环境的运行环境实例具体实施方式
为了详细说明本发明可编程光网络执行环境及其实现方法，在此以一个光交叉为例，功能实现的目标是在如图5所示可编程光网络设备(可能已经在网络中运行着)上对A-1光接口的第一波长A-1-1和A-6光接口的第二的波长A-6-2进行交叉连接。实现的步骤如下(1)开发人员在上述描述的开发系统中进行编程，编程的目标机为图5所示可编程光网络设备，形成代码Oxc(A-1-1，A-6-2)，开发者对代码Oxc(A-1-1，A-6-2)进行编译、连接、调试、验证后，把代码Oxc(A-1-1，A-6-2)发送到代码服务器。
(2)代码服务器接收从(1)来的代码，并储存到服务器中，并把该代码以文件的形式挂接到已经安装的Web服务器上，等待传输。
(3)开发者或网络管理员通过可编程光网络管理系统向代码服务器和图5所示可编程光网络设备发送指令，代码通过HTTP协议传送到图“可编程光网络执行环境”中。
其中(1)(2)(3)完成代码的外部开发和传输过程。
如图6所示，为代码在本发明可编程光网络执行环境中的流动过程(1)代码Oxc(A-1-1，A-6-2)被“可编程光网络执行环境”的传输系统接收，根据必要的整合后，把代码Oxc(A-1-1，A-6-2)发向代码的字典管理系统。
(2)代码的字典管理系统接收来自(1)的代码，计算代码Oxc(A-1-1，A-6-2)的MD5数字签名，并以数字签名为索引，把代码Oxc(A-1-1，A-6-2)放入字典，接收来自网络管理系统和业务的指令。
(3)可编程光网络管理系统或可编程光网络的信令发出对代码Oxc(A-1-1，A-6-2)的启动请求，可编程光网络执行环境查找到代码Oxc(A-1-1，A-6-2)并为之分配适当的内存。
(4)可编程光网络执行环境执行(3)形成的内存代码Oxc(A-1-1，A-6-2)，并按代码Oxc(A-1-1，A-6-2)的权限，限制代码Oxc(A-1-1，A-6-2)指令的行为。代码Oxc(A-1-1，A-6-2)在这种环境下，调用光交叉API实现对A-1-1和A-6-2的交叉连接。
权利要求
1.一种可编程光网络执行环境，包括(1)代码传输机构是可编程光网络执行环境的代码入口，负责来自可编程光网络管理系统和信令的代码移动指令的接收和响应、代码传输、代码下载和代码分发，实现代码的部署；(2)代码字典采用MD5签名机制，是可编程光网络执行环境的储存器和代码管理器，接受来自代码传输系统的代码、对进入系统的代码建立方便查找的代码字典，并把代码存储在可编程光网络设备中；(3)代码内存空间管理是可编程光网络执行环境的活动空间，对代码所需要的内存空间进行分配和回收管理；(4)代码执行机构是按照代码包含的指令或通过API转换成对可编程光网络设备中资源、代码的操作，及光波交叉连接、VC交叉连接、保护倒换、选路操作。
2.一种采用权利要求1所述机构的实现方法，包括下列步骤(1)代码传输机构在实现上采用基于TCP/IP协议可靠传输和标准的HTTP下载两种方式实现；(2)代码字典采用MD5签名方法对每个移动代码程序签名，并维护代码的唯一性，保护代码被更改、替换，并把代码的签名和代码体建立一个字典，根据签名能迅速定位到代码体；(3)内存管理是采用操作系统的配套设施，如C语言中的malloc(内存分配)机制等进行分配和管理，有效管理移动代码的内存分配；(4)移动代码的执行(a)采用(如Java中的SecurityManagement安全管理机制)实现对移动代码的读、写、资源存取行为的安全控制；(b)移动代码执行，采用操作系统的扩展功能，按字节码或执行码的指令执行。
3.根据权利要求1所述的可编程光网络执行环境，其特征在于API包括光交叉API、光分插API、网络管理API。
4.根据权利要求2所述的可编程光网络执行环境的实现方法，其特征在于(1)代码被传输系统接收，必要的整合，把代码发向代码的字典管理系统；(2)代码的字典管理系统接收代码，计算代码的MD5数字签名，并以数字签名为索引，把代码放入字典，接收来自网络管理系统和业务的指令；(3)可编程光网络管理系统或可编程光网络的信令发出对代码的启动请求，可编程光网络执行环境查找到代码并为之分配适当的内存；(4)执行形成的内存代码，并按代码的权限，限制代码指令的行为，代码调用光交叉API实现交叉连接。
全文摘要
本发明涉及可编程光网络执行环境及其实现方法，通过使用本发明的机构和方法，就可以允许外部移动来的代码，操纵和控制可编程光网络设备中光接口、光或电交叉矩阵、嵌入式操作系统提供的功能、网络管理API等资源，实现外部开发者对光网络设备的所编程序的执行功能，完成开发者开发、部署、执行一系列工作，达到开发者对光网络设备实现应用、服务、协议动态编程、部署、执行功能。本发明满足代码的移动、储存与查找、内存分配、执行与控制等管理，并提供一体化的服务。
文档编号H04B10/12GK1595847SQ200410047900
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月21日 优先权日2004年6月21日
发明者陆月明, 纪越峰, 刘爱波, 雷蕾 申请人:北京邮电大学