在区块链网络中选择性使用网络编码传播交易的方法和系统与流程
本发明总体涉及在网络中传播消息和数据，尤其涉及改善操作处理和转移速度的方法和装置。
背景技术：
在本文献中，我们使用术语“区块链”来包括所有形式的电子、基于计算机的分布式账本。它们包括但不限于基于共识的区块链和交易链技术、许可的账本和未经许可的账本、共享账本及其变体。虽然提出并开发了其他区块链实施方式，但是区块链技术最广为人知的应用是比特币账本。虽然本文中出于方便和说明的目的可以引用比特币，但是应当注意，本发明不限于与比特币区块链一起使用，替代性的区块链实施方式和协议也落入本发明的范围内。
区块链是一种基于共识的电子账本，它被实现为基于计算机的分散式、分布式系统，该系统由区块组成，而区块相应地由交易和其他信息组成。每个交易(tx)是一个数据结构，该数据结构对区块链系统中的参与者之间的数字资产的控制转移进行编码，并包括至少一个输入和至少一个输出。每个区块包含前一个区块的散列，以致于这些区块变为链接在一起，以创建自区块链开始以来就已经写入区块链的所有交易的永久、不可更改的记录。交易包含嵌入其输入和输出中称为脚本的小程序，它们指定如何以及通过谁来访问交易的输出。在比特币平台上，这些脚本是使用基于堆栈的脚本语言来编写的。
接收新交易的网络节点将迅速尝试将该交易推送到网络中的其他节点。在将新交易传输给其他节点之前，它会被“验证”，这意味着将根据一组标准对其进行检查，以确保该交易符合根据适用的区块链协议进行适当交易的基本要求。
为了将交易写入区块链，节点(“矿工”或“挖掘节点”)将其合并到一个区块中，节点被设计为收集交易并将其形成为区块。然后，矿工尝试针对节点完成“工作量证明”。整个区块链网络中的矿工竞争成为第一个组装交易的区块并完成针对该区块的关联工作证明的。成功的矿工将其已确认的区块添加到区块链中，并且通过网络传播区块，因此维护区块链副本的其他节点可以更新它们的记录。那些接收区块的节点还“验证”该区块及其中的所有交易，以确保其符合协议的形式要求。
使用基于区块链的网络(例如比特币)来实现或帮助使用广泛的、密码保护的交换将是有利的。这种交换例如可以涉及信用卡交易之类的支付处理。但是，每秒约3个的交易吞吐量不足以处理这种电子支付，目前，这种电子支付的流量约为每秒50000个。与区块链网络速度相关联的瓶颈之一是交易的传播。接收交易的每个节点都会验证交易，然后将其发送到对等节点。实际上，在比特币协议中，节点将向对等节点发送包含交易列表的inv(库存)消息，并接收getdata(获得数据)响应消息，该getdata响应消息选择在inv消息中公告的交易的某些子集。然后，节点将请求的交易发送到对等节点。针对节点所连接的每个对等节点执行该处理。
因此，希望找到一种解决当前限制区块链能力的速度和可扩展性约束的解决方案，以通过提高交易传播速度来处理大量交易。希望找到一种更普遍适用于节点网络中的交易传播的解决方案，而不论其与区块链还是其他应用是否有关。
现在已经设计出这样的解决方案。
技术实现要素：
因此，根据本发明，提供如所附权利要求所限定的方法和装置。
本申请描述并公开了能够实现交易(tx)的快速传播的方法和装置。在一些示例中，节点选择性地启用网络编码的使用，以将交易组合成单个消息以发送到对等节点。网络编码的选择性使用可以基于确定节点是潜在瓶颈。在一些实施方式中，可以在区块链网络的背景下应用该解决方案。在传播一组新交易时，已经确定它是瓶颈的节点可以使用网络编码和本地编码矢量来组合新交易，以生成消息。然后与全局编码矢量一起将消息发送到另外的节点。
在一个方案中，本申请提供随着区块链网络条件改变而选择性地使用网络编码，以动态地确定节点是否为瓶颈，并因此确定是否应使用网络编码。区块链网络的性质以及将交易快速传播到网络中所有节点的重要性可以使得通用网络编码不必要和计算成本高昂，而对于当时被确定为瓶颈的节点，选择使用网络编码可以提供速度优势，而不会导致不必要的复杂性以及与针对所有节点通信的网络编码的全面使用相关联的成本。本申请提供在区块链网络的背景下用于动态确定节点是否为瓶颈的高效率且有效果的机制。
在附加性或替代性方案中，本申请描述了一种计算机实现的方法，以在多个节点的网络中传播交易，所述多个节点中的每个节点与其他节点具有一个或多个连接。在所述节点之一实现的所述方法包括：确定所述多个节点之一是交易传播的瓶颈；在第一时间段，从所述多个节点的网络中的一个或多个第一节点接收多个新交易；使用网络编码和本地编码矢量来组合所述多个新交易，以生成消息；以及将所述消息和全局编码矢量发送到所述多个节点的网络中的一个或多个第二节点，而不是将所述多个新交易发送到所述一个或多个第二节点。
在附加性或替代性方案中，本申请描述了一种节点，所述节点包括处理器、存储器、网络接口以及包含指令的应用，在通过处理器执行时，所述指令进行本文所述的一个或多个方法。
在一些实施方式中，所述方法或节点通过如下方式来确定所述节点是瓶颈：评估到节点的入站链接(in-link)的数量以及发自节点的出站链接(out-link)的数量以及当入站链接的数量超过出站链接的数量时，确定所述节点是瓶颈。所述评估可以在接收多个新交易中的第一交易时发生。在另一个实施方式中，所述评估通过随着时间的推移跟踪入站链接的数量和出站链接的数量而发生，并且其中，入站链接的数量是平均值，且出站链接的数量是平均值。在一些示例性实施方式中，响应于接收多个新交易中的第一交易，节点启动对于其是瓶颈的确定。
在一些实施方式中，响应于确定已经满足停止条件来进行组合和发送。在一个示例中，停止条件包括自从接收多个新交易中的第一交易或确定所述多个节点之一是瓶颈以来的持续时间的到期。在另一个示例中，停止条件是多个新交易达到最大数量的新交易。
在一些实施方式中，所述消息的长度不大于所述多个新交易中的最长交易。
在附加性或替代性方案中，本申请描述了一种非暂时性处理器可读介质，其存储处理器可执行指令以传播节点网络内的交易，其中，当由节点之一中的处理器执行时，所述处理器可执行指令使得处理器执行本文所述方法的一个或多个。
在本文所述的很多示例性实施方式中，对区块链交易进行了具体参考；但是应当理解，本文所述方法和装置可以结合非区块链交易传播来实现和应用。
附图说明
参考本文所述的实施方案，本发明的这些和其他方案将变得显而易见并得以阐明。下面仅通过示例并参考附图来描述本发明的实施例，其中：
图1示出与区块链相关联的示例性网络。
图2示意性地示出具有输入缓冲器和输出缓冲器的示例性区块链节点。
图3示出区块链网络中节点的简化示例性网络。
图4示出另一个时间的图3的区块链网络。
图5示意性地示出示例性区块链网络的一部分。
图6示出具有入站链接和出站链接的节点。
图7以流程图形式示出在区块链网络中传播交易的示例性过程。
图8以流程图形式示出在区块链网络中传播交易的另一个示例性过程。
图9以方框图形式示出示例性区块链节点。
具体实施方式
在本申请中，术语“和/或”旨在涵盖所列要素的所有可能的组合和子组合，包括单独列出的要素中的任何一个、任何子组合或所有要素，而不必排除其他元素。
在本申请中，短语“…或…至少其中一个”旨在涵盖所列要素的任何一个或多个，包括单独列出的要素中的任何一个、任何子组合或所有要素，而不必排除任何其他元素，并且不一定需要所有元素。
首先参考图1，图1以方框图形式示出与区块链相关联的示例性网络，在本文中可称为区块链网络100。区块链网络100可描述为点对点开放式成员网络，任何人都可以加入该网络，而无需邀请或无需经其他成员同意。运行区块链协议(区块链网络100在区块链协议下运行)实例的分布式电子设备可以参与区块链网络100中。这种分布式电子设备可以称为节点102。例如，区块链协议可以是例如比特币协议或其他加密货币。
运行区块链协议并形成区块链网络100的节点102的电子设备可以是各种类型的，包括例如计算机(如台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、服务器)、移动设备(如智能手机)、可穿戴计算机(如智能手表)、或其他电子设备。
区块链网络100的节点102使用合适的通信技术彼此连接，该通信技术可以包括有线和无线通信技术。在许多情况下，区块链网络100至少部分地在互联网上实现，并且一些节点102可以位于地理上分散的位置。
节点102维护区块链上所有交易的全局帐本，所有交易分组到多个区块中，其中每个区块包含区块链上前一个区块的散列。全局账本是分布式账本，并且每个节点102可以存储全局账本的完整副本或部分副本。影响全局账本的节点102的交易由其他节点102验证，从而保持全局账本的有效性。本领域的普通技术人员将会理解实现和操作区块链网络(例如使用比特币协议的区块链网络)的细节。
每个交易通常具有一个或多个输入以及一个或多个输出。嵌入到输入和输出中的脚本指定了如何可以访问所述交易的输出以及谁可以访问所述交易的输出。交易的输出可以是作为交易结果的值被转移到的地址。然后，该值与该输出的地址相关联，作为未花费的交易输出(utxo)。随后的交易可以将该地址作为输入参考以便花费或分散该值。
节点102可以根据其功能而具有不同的类型或类别。已经提出了与节点102相关联的四个基本功能：钱包、挖掘、全区块链维护和网络路由。这些功能可能有所不同。节点102可具有多个功能。例如，“全节点”(“fullnode”)提供了所有四种功能。轻量级节点例如可以在数字钱包中实现，并且可以仅具有钱包和网络路由功能。数字钱包可保持对区块头的跟踪(区块头在查询区块时用作索引)，而不是存储全区块链。节点102使用面向连接的协议(例如tcp/ip(传输控制协议))相互通信。
在大多数区块链网络中，不管是什么管理协议，确保通过网络快速传播新的交易都是有利的，因此，所有维护未确认交易池(通常称为“存储池”)的节点都具有等待包括在新区块中的交易的最新的准确的数据库。挖掘节点利用未确认交易池来构建潜在的新区块。在某些情况下，挖掘节点在本地维护完整的存储池，因此它们可将未确认交易组装到一个新区块中进行挖掘。在一些实施例中，可通过单独的节点网络(可称为验证者节点等)来管理和维护存储池，并且这些节点可以从存储池向挖掘节点发送一组未确认交易，以启用试图挖掘区块的挖掘节点。在一些实施方式中，可将存储池存储在多个节点之中的分布式散列表中。不管是什么结构，都希望通过网络快速传播新的交易，以尽快到达必要的节点。此外，希望任何新的成功挖掘的区块都通过网络尽可能快地传播，从而减少孤立区块的出现。
例如，在比特币网络的当前实施方式中，每个接收新交易的节点都会验证交易，然后将其发送到与其连接的所有节点(如果这些节点尚未接收到该新交易)。对于比特币，节点使用tcp/ip(传输控制协议)。接收新交易的节点将inv消息(该消息具有关于可用新交易的数据)发送到每个对等节点，并将从有兴趣接收新交易的每个节点接收回getdata消息。然后，该节点在(单独的)tcp消息中将交易发送到请求该交易的每个节点。
下面参考图2，图2示意性地示出具有输入缓冲器202和输出缓冲器204的示例性节点200。示例性节点200具有与多个对等节点耦接的网络接口，称为inta，intb，intc，intd等。输入缓冲器202示出来自各个对等节点的传入交易，输出缓冲器204示出通过各个接口将某些接收到的交易传输到对等节点。根据节点202的操作系统提供的原始体，在应用程序级别上串行发送和接收网络数据包。假定交易x适合单个以太网/ip数据包，则它向m个对等方的传输需要缓冲m个不同输出数据包。输入和输出网络数据包以及其他信息将包含序列化的交易和表示与发送/接收对等方的tcp/ip连接的逻辑接口id。
即将处理的传入交易的预期时间取决于输入队列li的平均长度(以数据包为单位)，而针对要正确传输的已处理交易的预期时间取决于输出队列lo的平均长度。因此，交易的有效中继依赖于li和lo值两者的降低。但是，用于选择性地将交易中继到对等方的概率模型直接影响lo，并通过感应也影响li。
在当前的比特币实施方式中，inv和getdata消息数据包以与交易相同的方式在i/o缓冲器中排队，这严重影响了传输和接收延迟。
有建议使用区块链进行大批量快速交易。例如，正在考虑使用区块链来处理支付。支付处理例如可包括信用卡交易。对于当前的区块链网络实施方式而言，这种交易的数量将难以承受。因此，提供改进区块链网络的处理通信能力(例如在节点之间发送交易)的方法和装置将是有利的。
根据本申请的一个方案，区块链节点缓冲特定时间段内的新交易，然后使用网络编码将交易组合成单个消息，然后将消息发送到一个或多个其他区块链节点。也就是说，区块链节点对新交易进行编码以产生这样的消息：其以一种可以解散的方式混合新交易，但是这会产生一个组合消息。组合消息的大小为最大的交易加上较小的开销。
如果区块链节点使用网络编码，那么该节点也可以不再依赖tcp/ipinv和getdata消息，因为该节点将以编码消息的形式发送所有新交易，而不是让节点选择他们想要接收哪个子集的新交易。
下面参考图3，图3示出区块链网络300中节点的简化示例性网络。每个节点表示网络终端(即，区块链节点)，而边缘表示节点之间的链接。为了说明的目的，假设对于每个链接，可以一次发送或接收一个比特。
将两个节点标记为源s1和s2，它们接收两个新交易tx1和tx2。在该示例性区块链网络300中，每个节点维护未确认交易的存储池，因此当节点接收新交易时，该新交易通过网络被传播到所有其他节点。每个节点都将验证新交易并将其存储在它们各自的本地存储池中，并将新交易转发到尚未拥有新交易的任何对等节点。由于区块链网络300的点对点性质，所有节点不会同时接收新交易，这意味着新交易要花费一点时间才能到达网络300中的所有节点。例如，在当前的比特币网络实施方式中，新的有效交易平均需要3.5秒才能达到比特币网络90％的节点。从理论上讲，如果交易的传输是立即的，例如，对于到达网络的所有节点，t＝0，则将保护网络免受双重花费攻击的可能性。因此，提高区块链网络的吞吐量是实现整个系统可扩展性和可靠性的关键因素。
将区块链网络300的两个节点标记为接收者r1和r2。节点i1和i2代表中间节点，中间节点可以存储存储池的副本，也可以不存储，但更重要的是代表时间t时的网络300的瓶颈。当节点i1差不多在同时接收两个新交易tx1和tx2时，它必须决定首先发送哪个交易。也就是说，从i1到i2的流出边缘至少在时间t是瓶颈。
使用网络编码，节点i1可以将新交易tx1和tx2组合为一个复合消息m，m的大小与tx1和tx2中的较大者相同。它将消息m发送到节点i2，然后节点i2将消息m转发到接收者r1和r2。接收者r1和r2能够恢复各个交易tx1和tx2。例如，接收者r1将接收tx1和m。因为m是基于tx1和tx2的组合，所以r1只需要求解方程(tx1，tx1+tx2)来得出tx2。相反，r2将接收tx2，并且需要求解方程(tx2，tx1+tx2)来得出tx1。
瓶颈可能随着时间出现或消失，这取决于网络的配置以及在任何给定时间交易生成的位置。瓶颈是节点之间的链接(边缘)，这严重限制了网络的性能，尤其在区块链网络的情况下，降低交易(或区块)的传输速度。但是，瓶颈(节点之间的链接)的源头是一个节点。
现在参考图4，图4示出在时间t'的相同区块链网络300。在此示例中，在节点r1接收交易tx1，在节点i2接收交易tx3。在这种情况下，在节点i1再次出现瓶颈，但是这一次是关于tx2和tx3都同时到达节点i1而导致的节点i1与节点s1之间的链接。使用网络编码，节点i1可将tx2和tx3组合成消息m'。
一种选择是让每个节点在所有情况下都应用网络编码。但是，有可能通过在特定节点选择性地应用网络编码来进一步改善性能，在该特定节点，可以预期它在此时是有利的。作为示例，如果节点能够确定它是否在任何给定的时间点表示瓶颈，则该节点可以选择性或自适应性地将网络编码应用于消息的传输，而如果其不是瓶颈，则可以使用交易的常规传输。
因此，可将节点配置为评估或确定在给定的时间点它是否是可能的瓶颈。在某种意义上，这可以基于入站链接(in-link)与出站链接(out-link)之间的平衡来确定。也就是说，在给定的时间点，节点可以在一个或多个链接上接收交易，并且可以试图在一个或多个链接上发送这些交易。节点之间的连接(即边缘)可以在任何给定的时间点充当入站链接或出站链接，这具体取决于网络中的流量。在某些情况下，可将入站链接的数量称为“扇入(fan-in)”，将出站链接的数量称为“扇出(fan-out)”。
在一个实施方式中，区块链网络中的至少一部分节点维护这样的表格或其他数据结构：该表格或其他数据结构跟踪到第一邻居节点的扇入和扇出链接的相对数量。图5示意性地示出示例性网络的一部分，其中第一节点i1和第二节点i2分别在本地存储在任何给定时间识别该节点的扇入和扇出量的表格或其他数据结构。基于相对的扇入和扇出数量，节点可以确定它是否是可能的瓶颈。通常，该确定可以基于入站链接(扇入)的数量是否超过出站链接(扇出)的数量，在这种情况下，该节点在该时刻可能是瓶颈。
在一个示例性实施方式中，对节点是否为瓶颈的评估是针对时间段δt进行的。表格中的数量可以是时间段δt内的平均扇入和扇出。
在一些实施方式中，该确定还可以部分地基于对网络拓扑的了解。例如，至少在某些情况下，作为外围节点的节点不太可能成为瓶颈，而作为中间节点的节点则更有可能成为瓶颈。
在其他实施方式中，可以基于输出队列的状态或随着时间的推移对输出队列中积压的评估，来确定节点是否为瓶颈。
在一些实施方式中，瓶颈的确定或识别可包括上述因素的组合或子组合。
网络编码是在不到二十年前开发的，作为当时的主流分组交换网络的替代。网络编码将网络建模为具有链接容量的直接图形(n，l)，表明节点n∈n可以以实现广播容量h的速率将信息传递给一组接收者
切割c被定义为将图形g＝(v,e)的顶点v分成两个不相交的子集s和t。切割c＝(s,t)的切割集为在s中具有一个端点而在t中具有另一个端点的边缘的集合{(u，v)∈e|u∈s，v∈t}。
在p.a.chou,y.wu和k.jain(下面称为chou)的“proceedingsoftheannualallertonconferenceoncommunicationcontrolandcomputing,v.41,pp.40-49,theuniversity(2003)”的“practicalnetworkcoding”中，描述了一种网络编码的示例性方法，其通过参考合并于此。这种方法消除了对网络拓扑或编码或解码功能的任何集中化知识的需要。chou指出，可将网络n表示为非循环图形g＝(v,e)，具有单位容量边缘(e)，发送者s∈v以及一定数量的接收者
y(e)＝∑e′：out(e′)＝vme(e′)y(e′)
其中，y(e′i)＝xi，i＝1，...，h，矢量me是表示对于边缘e而言在节点v的编码函数的本地编码矢量，h将广播容量表示为在发送者与接收者之间的任何切割中边缘的最小数量。
chou指出，在任意边缘e∈e上的输出y(e)是源符号的线性组合
在全局编码矢量的矩阵gt具有等级h的情况下，可以恢复源符号x1，...，xh。在以上示例中，当应用于区块链交易网络编码时，将交易存储在阵列[x1,…,xh]中。更多详情参见chou。
输出边缘e的全局编码矢量可以表征为基于传入边缘e'的全局编码矢量的本地编码。
应当理解，可将网络编码用于通过网络传播交易。它也可以在被设计用于实现未确认交易的分布式散列表的覆盖网络中使用，在该分布式散列表中，每个交易由至少两个节点存储，以确保分布式散列表内的冗余。在这种情况下，可以在将交易发送到两个或更多节点进行存储时使用网络编码。但是，使用网络编码可以提供额外的优点，即能够从丢失两个以上存储交易的节点中恢复过来。因为中间节点已接收一个或多个包含与交易有关的组合数据的消息，所以可以从网络编码消息中恢复丢失的交易。
下面参考图7，图7以流程图形式示出用于在区块链网络中传播交易的示例性处理700。处理700由区块链网络的节点实现。在此背景下，节点可以理解为是指区块链网络中的挖掘节点、全节点、验证者节点或其他类型的离散区块链节点。节点是具有网络连接、计算资源和实现区块链协议的执行软件的计算装置。
在操作702中，节点确定在时间t它是网络中的潜在瓶颈。如上所述，该确定可以基于时间t的扇入与扇出比较。例如，如果在时间t扇入超过扇出，则节点可以确定它是瓶颈。在确定节点是否为瓶颈时，可替代性或附加性地考虑其他因素。示例包括一个时间段内的平均扇入和扇出、网络拓扑中的节点位置、节点输出队列的当前或历史状态、或与传播接收的交易的节点容量有关的任何其他因素。
在操作704中，在确定其为瓶颈之后，节点在时间段δt上累积交易。该时间段可以是预定的时间长度。在一些示例实施方式中，该时间段可以基于网络流量测量、地理信息或两者而变化。该时间段不是固定时间，而是交易的累积可能发生，直到已经接收最小数量的交易为止，这可能进一步受到最大时间的影响，因此累积的交易不会保持太久。
在操作706中，使用网络编码将节点已累积的多个交易组合成单个消息。在某些实施方式中，消息的长度可以与交易中的最长交易一样长。在某些实施方式中，消息的长度(以位为单位)可以不大于最长交易的长度。该消息是使用本地编码矢量和网络编码算法生成的。
然后，在操作708中，节点将消息和全局编码矢量发送到一个或多个节点。是发送消息而不是发送实际交易。也就是说，节点不发送多个累积的交易，而是在它们的位置上，在其所有出站链接上将消息和全局编码矢量发送给对等节点。
下面参考图8，图8以流程图形式示出用于在区块链网络中传播交易的示例性方法800。如上所述，方法800可以在具有多个入站链接和出站链接的区块链节点实现。
区块链节点在操作802中接收交易。所接收的交易是经由入站链接接收的。区块链可以根据协议要求验证交易，以确保交易合法。在操作804中，节点可以确定它是否是关于交易的瓶颈。该确定可以基于当时对入站链接(扇入)和出站链接(扇出)之间的平衡的评估。如上所述，该确定可以基于其他因素。
如果节点确定它不是瓶颈，则在操作806中，按照正常方式，它在其出站链接上将交易转发到区块链网络中的一个或多个对等节点。但是，如果节点确定它是可能的瓶颈，则在操作807，节点将交易存储在存储器中(例如，在缓冲器或其他存储元件中)。
然后，节点如操作808所示继续接收交易，并存储它们，直到确定已满足停止条件。在该示例中，停止条件是经过了持续时间δt。该持续时间例如可以从确定该节点是瓶颈、或者从在操作802中接收第一交易而开始运行。可以使用其他条件代替持续时间；例如，在存储器中累积最大数量的交易，或者这些因素的任意组合。
一旦满足停止条件，例如在这种情况下已经经过了δt，然后节点使用网络编码和本地编码矢量(如操作812所示)、根据存储的交易来构建消息m。在操作814中，节点然后通过其所有出站链接将该消息和全局编码矢量发送给其他节点。
下面参考图9，图9以方框图的形式示出参与节点900的简化示例。节点900包括处理器902，处理器902可包括一个或多个微处理器、专用集成芯片(asic)、微控制器或类似的计算机处理装置。节点900还包括存储器904和网络接口906，存储器904可包括持久性和非持久性存储器以存储值、变量以及在某些情况下处理器可执行的程序指令，网络接口906用于通过有线或无线网络提供网络连接。
节点900包括处理器可执行区块链应用908，处理器可执行区块链应用908包含处理器可执行指令，在被执行时，处理器可执行指令使处理器执行本文所述的功能或操作的一个或多个。
应当，可以使用标准计算机编程技术和语言来实现本文所述装置和过程以及实现所述用于配置区块链节点的方法/过程的任何模块、例程、过程、线程、应用或其他软件组件。本申请不限于特定处理器、计算机语言、计算机编程约定、数据结构或其他这样的实施方式细节。
应当说明的是，上述实施例说明而非限制本发明，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计出许多替代性实施例。在权利要求中，括号中的任何附图标记不应解释为对权利要求的限制。词语“包括”等并非在整体上排除其他元件和步骤的存在，尽管这些元件和步骤并没有在任何权利要求或说明书中列出。在本说明书中，“包括”意指“包括或由......组成”。元件的单数引用不意味着排除这些元件的复数引用，反之亦然。本发明可以借助包括若干不同元件的硬件，以及借助适当编程的计算机来实施。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以由硬件的同一个部件来体现。不争的事实是，在相互不同的从属权利要求中列举了某些方法，并不代表这些方法的结合不能获得有益效果。
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