CN100380878C - 通信协议、系统与方法 - Google Patents

Abstract

能促进分离单元之间，特别是同等单元(无主单元)之间的通信的通信协议、系统与方法，包括一项或多项独到特点，例如包的独立性(1100)、盲确认(1800)、网络地址翻译桥接、数据锁定、多播跨越与镜像生成以及验证。

Description

通信协议、系统与方法

本申请要求美国临时申请号60/425867专利申请的权益，现将其全文引用于下供参照。

发明的领域

本发明的领域为网络化设备与通信协议。

发明的背景

人们熟知可使用多层次的通信协议在设备之间传送数据。承担传送数据任务的协议往往由其在数据上加上一个标头，形成一个单元，然后把这个单元传送给另一个协议，该协议通常被视为是低一层次的协议。在较高层协议所提供的单元上加一个标头，常常被称为对该单元“封装”。因此，人们在谈论协议的层次时常提到其中高层次协议形成的单元“封装于”低层次协议的数据部份。由特定协议层次形成的单元在命名时往往使用一个能显示形成该单元的协议或者所形成单元的某些特征的名称。这些名称包括，但不局限于，“数据报〔datagram〕”、“信息包〔packet〕”和“帧〔frame〕”。

一组经调配适合于在一起配合工作的协议往往被称为“协议序列〔suite〕”。一个常见的协议序列是TCP/IP协议序列，序列中包括IP〔互联网协议〕、TCP〔传输控制协议〕、UDP〔用户数据报协议〕等等。由IETF RFC791标准所定义的互联网协议(IP)是TCP/IP协议序列的路由层数据报服务，被该协议序列中的大部份其它协议用来进行主机与主机之间的帧的路由选择。IP的标头包含与数据报传送相关的路由信息和控制信息。由IETF RFC768标准所定义的用户数据报协议(UDP)为面向事务处理的服务提供一个简单的、但不甚可靠的报文服务。每个UDP标头既包括一个源端口标识符，又包括一个目的地端口标识符，使高层次协议能瞄准各主机的具体应用程序和服务。由IETF RFC793标准定义的传输控制协议(TCP)通过按顺序确认和在必要时重新传输为应用程序提供了可靠的流传送和虚拟连接服务。

发明概述

本发明所针对的是促进分离单元网络，特别是同等单元(无主单元)网络之间的通信，以及经调整具备此种分离单元功能的设备的通信的通信协议与方法。此类设备通常实施所描述的一个或多个方法和协议，并将使用网络地址去访问其本身或者其它设备内部的存储区。本专利中所描述的协议与方法的各项实施例将包括一项或多项本发明的众多独特特点。这些特点包括，但不一定局限于信息包独立性、盲确认、网络地址翻译桥接、数据锁定、多播(multicast)跨越和镜像生成以及验证。

信息包独立性(atomicity)

如果信息包标头部份包含一个无须和先前或后继信息包结合就可以独立执行的指令，该信息包即具有独立性。在一个协议中如果通过该协议传输的每个信息包，或者至少在大体上所有信息包，都具备信息包独立性，则该协议即具备信息包独立性。在典型情况下，具有信息包独立性的协议包括一套指令集，指令集中的每条指令都是独立自主的，执行时无须对先前状态作任何假定。在信息包用于传送较大数据块的一部份时，信息包中包括一个标明信息包数据在较大数据块中相对所在位置的标识符，即可取得信息包独立性。

信息包独立性是我们所需要的一项功能，因为它允许我们在设备之间采用无连接通信。这样，具有信息包独立性的高层次协议既可通过像TCP协议这样的以连接为基础的协议，又可通过像UDP协议这样的无连接协议在其上执行。具有信息包独立性的协议还能充份利用像IP协议这样的低层次有连接协议的一些特点，使具有信息包独立性协议的特点便于执行和扩展。

据预计，要想取得信息包独立性的最佳方法是避免在信息包指令中包括大于单个信息包容量的较大数据块操作指令，并在影响数据的每个信息包的标头部份包括一个独特的块标识符。我们也预计在两个设备通信交流时，最好将信息包数据单元的大小设定为等于或者小于相关设备的两个块大小。

我们认为将信息包块大小限制在相等于或者小于所送往设备的实际块大小，将会通过减少目标设备的处理时间，增进网络的全面性能，尽管从历史上看，加大信息包容量一直是增进网络性能的优选方法。

我们还认为向一台设备传送一个数据块，由该设备随后处理的最佳方法可能要涉及把块分割为子块，由设备处理子块，而不必对信息包数据进行重新组织或者重新排列。

采用最佳通信方法的设备有可能采用一种请求从第二个设备提供数据的方法，在该第二个设备中，数据实际上或者在逻辑上划分为子单元，请求者只能通过向存储设备提供一个数字，例如识别所请求子单元的逻辑块地址，向第二设备请求提供一个子单元数据，而子单元数据则以单一信息包形式传送给请求者。

盲确认

盲确认是对信息包收到的一种内在确认。我们认为把数据传输的块大小限制为能容纳于单一的信息包之内，并包括一个被传送数据块的相应存储位置标识符，实际上免除了送出确认包的必要。在优选的实施例中，请求设备将通过送出一个包括适当指令和所请求传送数据块标识符的指令包，启动传送过程。如果请求设备随后收到包含应传送数据块标识符的传送信息包，就不必进一步采取行动。但如果规定的超时期已经结束，请求设备仍未收到此项传送信息包的话，该设备即刻发出再次传送此项数据块的重新请求。这样，传送设备除了为满足额外的传送请求外，不必再次传送数据，也不必从请求设备收到所传数据业已收到的确认通知。从实质上看，请求设备没有再次请求传送信息包所包含的数据就是对信息包已经收到的一种确认。

网络地址翻译桥接〔NAT Bridging〕

优选的实施例将支持网络地址翻译桥接，也就是通过一个NAT(network address translation〔网络地址翻译〕)桥通信联络，而无须依靠隧道传送。在这种情况下，第一个元件最好能向第二个元件送出一个指令包，指示第二个元件启动一个第二个元件和第三个元件之间的数据传送，其中第二个元件和第三个元件之间有一个像NAT这样的桥隔开。在这种情况下，优选的网络应具有一个包含指示两个同等元件通过桥接方式通信联络指令的协议，尤其在桥接采用NAT时。在优选方法的一个例子中，第一元件为存储元件之外的某种东西，第二和第三元件为存储元件(SEs)。向第二元件(一个和第一元件位于桥接器同侧的存储元件)将促使第二元件启动向第三元件(一个位于NAT桥接器对侧，与第一元件不同侧的SE存储元件)的数据传送。在一个与优选实施例相比略为逊色的实施例中，第一元件可能用第二元件的IP地址向第三元件发出传送请求。在此种情况下，第三个元件的回应可能通过NAT桥接送往第二元件，而并不是返回给第一元件。

数据锁定

优选的方法与协议将包括一个命令向接收设备传送数据的设备锁定数据，使传送设备能防止所传送数据被修改，直到接收设备对所收到的数据解锁时为止。

多播(Multicasting)

利用低层次协议的多播传送能力(也许有某些修改变动)提供了执行磁盘冗余的能力，例如镜像生成和RAID磁盘冗余阵列操作，并支持在高层次协议中方式透明的磁盘跨越。

验证

验证提供了拒绝设备通信联络过程中的非故意或者恶意损害，使接收设备能通过检验，绝对准确无误地证明一个特定信息包来自一个可信赖来源，而且在传送到接收设备过程中没有被损坏。我们认为在设备修改数据的过程中，验证尤其重要，因此在一些实施例中，只在所发出指令有可能改变数据时执行验证。

通过封装信息包将数据传送到目标设备的一个优选方法所采用的封装信息包，将包括一个数据块，一个详细标明数据块在目标设备存储区中确切存储位置的标识符，和一个供目标设备决定是否执行指令的令牌(或者一组令牌集)。在有些情况下，仅在所执行指令将用被封装包中数据块内容代替目标设备存储位置原有内容时采用这种方法。在优选的各项实施例中，存储区域将分别指定给特定设备，只有在验明指令来源确实是与受指令影响的存储区的相关设备时，指令才会得到执行。在某些实施例中，目标设备会对来自特定来源的指令保持计数，当来自该来源的指令达到一定数量时，便停止执行该项指令。

我们认为令牌可依据以下组合之中至少一项进行制定，即：指令源的媒体访问控制〔MAC〕地址、目标设备的媒体访问控制〔MAC〕地址、存储单元标识符、存储区域标识符。以存储单元与/或存储区标识符制定令牌，允许目标设备验证此类令牌自当初制定以来并未受到损害。在某些情况下，要承认一项指令确实是由某个特定来源提供，可能部份取决于以源设备事先提供给目标设备的密钥进行的计算。

我们认为对特定令牌足以证实指令的可靠来源这点是否接受，最好不要取决于对先前或者后来的令牌是否也被接受或者将被接受。一个令牌只应该使用一次，供目标设备验证数据来源。我们也认为在任何时候，最好都能提供若干个令牌，以供反复验证所收到指令确实来自某个特定来源。

内部存储的外部访问

以外部网络地址访问内部存储区的设备(NAIS设备)特别适合用作分离部件的单元。更具体地说，优选的设备实施分段存储的模式，即该类设备所提供的存储可以看成是划分为若干个存储区，各个存储区又划分为若干个存储块，其中每个存储区都被指定一个网络地址，存储区内每个存储块都被指定一个在该存储区内独一无二的标识符。标有目前指定给某一设备的存储区地址的网络寻址通信会被该设备拾取并妥善处理。在这种情况下，一个单一的网络地址即可用来规定信息包的路由径，使其经由网络送往某个设备，并在设备内部送到一个特定的存储区。

优选的NAIS设备应该具备指定存储区并为所指定存储区指定名称和网络地址的能力。在有些情况下，所指定的网络地址会随着时间推移而发生改变，而所指定给某个存储区的名称则基本保持不变，只要该存储区指定状况并未改变的话。我们认为把一个已指定存储区与一个名称联系起来，有助于识别存储区，即便当初指定的、与该存储区相关连的网络地址已经发生改变。在优选的网络中，与存储区相关的网络地址将被动态指定，其方式与为网络接口动态指定网络地址相似。

分离

在设备从部件中被取出，成为独立元件，例如个人视频录象机(PVRs)，并被插入到网络中，为多种设备共享时，本专利所描述的方法与设备就更加突显其特殊优势。在此种情况下，元件虽然不必嵌入某个部件中，却提供了嵌入元件的各项功能。一个分离式个人视频录象机〔PVR〕在典型情况下由一个控制元件和一个存储元件构成，控制元件通过与控制器和存储单元连接的网络与存储元件通信联络，并将使用存储区中指定给控制元件的网络地址访问存储区的数据。

跨越

我们认为NAIS设备所提供的存储可能跨越多个NAIS设备，尤其是在NAIS是一个存储设备(SD)，即一个功能主要是为其它设备提供存储的设备时。例如，第一个SD存储设备在接到为一个设备指定存储空间的请求时，可能会没有足够的容量满足此项请求。但如果其它SD存储设备具有可用的容量时，第一个SD存储设备可以在一个或者多个其它SD存储设备上指定存储空间，以满足它起初接到的请求。在某些情况下，其做法是由第一个SD存储设备控制其它的SD存储设备，以保证影响其它SD存储设备数据的传送一律通过第一个SD存储设备进行。在另一些示例中，可以采用网络的多播能力，将传输送往其它SD存储设备之一，而并不通过第一个SD存储设备。

镜像生成

我们预计镜像生成与对其它形式的冗余的支持可以通过让多台NAIS SDs存储设备同时接到同一个请求而提供。在有些情况下，一个多播IP地址可以和多个单独的SD存储设备的存储区相关连。另一种做法是，可以指示第一个SD存储设备监视传输地址为第二个SD存储设备的信息包，以便让送往第二个存储设备的写入请求(也许还包括读取和其它请求)由第一个SD存储设备所使用，以生成存储于第二个SD存储设备上数据的镜像。在还有一个做法中，广播信息包可以用与多播相似的方式利用，但这是略为逊色的选择。

本发明的各项目的、特点、方面与优势在以下发明优选实施例的详尽描述以及所附插图中将更加一目了然，插图中相同数字代表相同的部件。

附图的简要描述

图1为分割标识包的示意图。

图2是图SID1〔分割标识包1〕所示分割标识包的详图。

图3是图SID1的SID包〔分割标识包〕一项实施例的示意图。

图4是图SID1的SID包一项实施例的示意图。

图5是图SID1的SID包一项实施例的示意图。

图6是图SID1的SID包一项实施例的示意图。

图7是使用多段地址的存储模型的示意图。

图8A是使用SID4模型的存储系统示意图。

图8B是使用SID4模型的存储系统示意图。

图8C是使用SID4模型的存储系统示意图。

图9是使用IP网络的存储系统的示意图。

图10A是一个令牌包示意图。

图10B是一个令牌包示意图。

图10C是令牌位于封装保控制部份的令牌包示意图。

图11是PSAN包的示意图。

图12是令牌PSAN包的示意图。

图13是分割标识PSAN包示意图。

图14是令牌分割标识PSAN包示意图。

图15是TRANSFER〔传送〕包示意图。

图16是REQUEST〔请求〕包示意图。

图17是REQUEST LOCK〔请求锁定〕包的示意图。

图18是ACK〔确认〕包示意图。

图19是ERROR〔出错〕包示意图。

图20是RELEASE PARTITION〔解除分区〕包的示意图。

图21是GO TRANSFER〔执行传送〕包的示意图。

图22是GO REQUEST〔执行请求〕包的示意图。

图23是GO REQUEST LOCK〔执行请求锁定〕包的示意图。

图24是FIND〔搜寻〕包的示意图。

图25是FIND RESPONSE〔对搜寻回应〕包的示意图。

图26是NAME RESOLUTION REQUEST〔名称解析请求〕包的示意图。

图27是NAME RESOLUTION RESPONSE〔名称解析回应〕包的示意图。

图28是SET MULTICAST IP〔设定多播互联网协议〕包的示意图。

图29是RELEASE MULTICAST IP〔解除多播互联网协议〕包的示意图。

图30是SET LBA OFFSET〔设定逻辑块地址偏置〕包的示意图。

图31是共享NAIS〔外部网络地址内部存储〕存储设备示意图。

图32是跨越NAIS存储设备的指定存储的示意图。

图33是镜像NAIS存储设备的示意图。

图34是以NAIS存储器材执行的RAID磁盘阵列设备。

图35是具有共享NAIS设备的PC网络示意图。

图36是NAIS设备组成的家庭娱乐系统的示意图。

图37是NAIS设备组成的数字照相与视频摄像系统的示意图。

详尽描述

正像下面将要更详尽地描述的那样，优选的协议将包括一个或多个令牌包、分割标识包(“SID包”)、或者独立包。令牌包就是包括验证令牌的包。一个分割标识包中包括一个封装包和一个被封装包，其中分割标识包也包括一个分割的标识符，标识符的一部份获自被封装包，而另一部份则获自封装包。独立包是一个具有足够程度独立与自含性，所含任何指令均可独立执行，无须先与来自以往或者将来的信息包数据结合。一个最属优选的协议将包括一个或者多个独立(atomic)、令牌(tokened)、分割标识(split-ID)包〔因而称为“ATSID包”〕，也就是说，这些信息包既具有独立自含性，又带有令牌，并且包括一个分割标识。

分割标识包

如上所述，一个SID分割标识包包括一个封装包和一个被封装包，SID分割标识包还包括一个分割的标识符，标识符的至少一个段位于被封装包内，而至少一个其它段位于封装包之内。请参看图1，SID包100包括一个分割标识符(“SID”)130。在许多实施例中，封装包与被封装包都将包括控制部份，SID段将位于这些控制段中。在图2中，SID包200包括控制部份210和包括包250的数据部份220。包250包括控制部份260和数据部份270，其中SID 130的231段和232段分割于控制部份210和控制部份260之间。

应该指出的是一个SID可以包括两个以上的段。如图3所示，SID130在控制部份310中可包括两个或更多的段，而在控制部份350中只有一个单一的段。如图4所示，SID 130在控制部份450中可包括两个或更多的段，而在控制部份410中只有一个单一的段。如图5所示，SID 130在控制部份510和控制部份550中都包括两个或更多的段。SID 130还可以在更多的多重被分割包之间分割。如图6所示，SID 130包括至少三个段，分割于至少三个包的控制部份，其至少一个段位于至少三个包的每一个之中。

将SID包用于一个以多段地址标识存储位置的存储模式中，执行两个设备之间的通信联络，具有诸多优点。图7所描述的就是这种存储模型。在图7中，存储系统700分为两个存储区710-740，每个存储区又分成存储块(710区的1-3，720区的1-4，730区的1-2和740区的1-3)。在图7的模型中，任何特定存储块都可以由两个段构成的单一地址标识，其中一个是存储区段，另一个是存储块段。标明一个地址由X段与Y段构成的方法之一，是把地址写成(X，Y)的形式。例如，块711将用地址(41，1)标识，块713将用地址(41，3)标识，块743将用地址(44，3)标识。在SID包与此种模型结合使用时，SID可等同于一个多段地址。在一个优选实施例中，存储区段位于封装包的控制部份，存储块段将位于被封装包的控制部份。在这种情况下，表示多段地址的方法也可以同时用来表示分割标识包。

应该指出的是，在有些实施例中，700模式将与存储设备的实际结构密切相关，而在另一些实施例中，700模式却仅仅是强加于系统之上的一种逻辑架构，与系统结构毫无相似之处。作为一个密切相关实施例，700模型可用来描述一个硬盘的存储空间，存储区710-740是硬盘上的分区。在这种实施中，以分割标识符标识块的存储区段可能就是一个分区标识符，而存储块段可能就是指定给分区内块的逻辑块地址。在联系不那么紧密的实施例中，存储区700可能包括由位于不同位置的多个不同设备所提供的存储，例如包括多个存储设备，并与广泛区域的网络连接的存储网络。执行多段存储模型存储器材的实际有形结构通常无关紧要，只要它支持多段寻址，可以有效地运用于分割标识包的通信联络即可。

在以与网络连接的存储系统执行，每个存储区被指定一个网络地址，而存储系统能对包含指定给存储系统内部的存储区的网络地址的信息包进行检验的存储模型中，使用SID包尤其能突显其优势。如图8所示，存储系统800通过网络接口801与网络890连接。存储系统800提供的存储包括已指定区810B和810D以及未指定区810A、810C和810E。网络接口801指定的网络地址是50。存储区810B被指定网络地址51。存储区810D被指定网络地址52。存储块821的识别标识符是(51，1)，块822的标识符是(51，3)，块823的标识符是(52，1)，块824的标识符是(52，2)。因此，存储系统800被指定了三个网络标识符，其中两个是为存储区指定的。凡寻址地址为50、51或52的信息包均应由系统800进行检验，其中寻址地址为51和52的信息包分别用于处理存储区810B和810D中的内容。在另一项实施例中，存储系统可包括与网络的多重连接，如图8B和8C所示。在8B中，系统800B通过网络接口802A和802B与网络890B连接。网络地址50被指定与802A接口，地址51指定为802B，地址53指定为已指定存储区810F。块825由标识符(53，1)标记，块826由标识符(53，2)标记。在8C中，系统800C通过网络接口803A和803C与网络890C连接，803C有三个已指定存储区，即：810G、810H和810J，以及六个网络地址50-55。网络地址50被指定与803A接口，52接803B，54接803C，51接存储区810J，53接存储区810H，55接810G。应该指出在图8C中每个网络存储区都有一个网络接口。虽然这种实施例并非尽善尽美的选择，在此项例子中，每个接口有存储区的组合只要指定一个地址就已经足够，地址51，53和55其实是不必要的。

应该指出存储系统800A、800B和800C以网络地址访问内部存储区。以网络地址访问内部存储区的设备(简称“NAIS设备”)并不仅限于存储系统和设备。例如，像数码照相机这样的NAIS设备也可包含可供其它设备访问的内存记忆。虽然它包含有存储功能，但数码照相机的主要目的并不是为其它设备提供存储，因为它的存储容量有限，在典型的场合下，它并不能称职地承担起此项任务。但如果照相机是一件NAIS设备，另一个设备就可以用本专利所描述的方式访问与/或更动照相机内部存储的内容。

目前看来，在存储模型选用NAIS设备，例如与IP网络连接的存储系统，而且指定给存储区的网络地址是IP地址时，使用SID包具有最大的优势。在图9中，存储系统900由网络接口901和已指定存储区910A和910B组成，并与IP网络990连接。网络接口901被指定MAC〔媒体访问控制〕地址00:0A:B1:01:FC:22和IP地址3.3.3.3。存储区910A被指定IP地址3.3.3.4，而910B的地址是3.3.3.5。存储块911的识别标识符是(3.3.3.4，1)，而块914的标识符是(3.3.3.4，4)。对存储于IP网络的存储设备来说，网络接口与/或存储区的网络地址可以动态指定。例如，像DHCP〔动态主机配置协议〕服务器这样的网络地址服务器可以用来动态指定IP地址。

在有些情况下，一个存储模型可能包括三层或者更多层次的分割，因而需要采用一个包括三段或者更多分段的标识符来识别一个特定的存储块。在这种情况下，如果网络支持分层次寻址的话，则可以用同样方式部份或者完全采用分层手段来识别块。因此，一个连接到同时采用IP和UDP包的网络上的设备可以为存储区指定IP地址，而为一组存储区中的每个存储区指定UDP端口号。另一种方法是把一个IP地址视为由四个分段构成，每个分段用于识别一个特定的存储区，就像用IP地址识别子网中的设备那样。

在有些实施例中，协议中与分割标识包相关的部份被视为封装包协议的扩展部份，因为分割标识包要求能够同时访问封装包和被封装包的控制部份，以便验证分割标识符的值。在信息包的控制部份作为标头部份，后接信息包的数据部份，使被封装包的标头紧跟封装包的标头时，尤其如此。我们认为在某些实施例中，在多段地址是单个包(例如IP包)控制部份的一部份时，多段地址就可以用来识别存储位置。在这种情况下，通过在IP包的标头部份加上一个存储块标识符来同时标记存储区类型和多段寻址信息，在这里，IP标头的目的地地址是为存储位置指定的IP地址。

令牌包

正如以上所述，令牌包只不过是包括验证令牌的包，所谓验证令牌，是指用以验证信息包源与/或信息包的至少部份内容的一个数值或者一组数值。图10A显示由令牌1040构成的令牌包1000A。图10B所示为包括至少两个令牌段1041和1042的令牌包1000B。在优选实施例中，令牌将是被封装包控制部份的一部份，如图10C所示。在图10C中，1000C包括控制部份1010和数据部份1020。数据部份1020由一个包含控制部份1030和数据部份1035的被封装包构成，令牌1040C置于控制部份1030内部。

生成验证令牌时最好能采用一个或者多个算法和数据值，达到足以防止未经授权的设备生成以假乱真的令牌，使非法信息包被当成合法信息包接受的现象。非法信息包指来自非令牌指定来源的信息包(“假信息包”)，或者含有看来似乎是由源设备提供的数据值，但却并非令牌标记的源信息包所包括数值(“已损坏信息包”)。在有些实施例中，令牌可以是一组加密数据集，需要用源设备事先提供的密钥解密。在另一些情况下，经验证确认的信息包部份可以用作密钥，对令牌解密。应该指出的是，其它加密机制或者不加密的令牌也可以使用。例如，在一项略为逊色的实施例中，令牌可以仅仅是一个未加密的数据串，接受信息包的设备被告知将该数据串作为验证源设备的依据。如果令牌与事先提供给目标设备的数据串相符，此项信息包即被作为合法信息包接受。

独立包

如上所述，独立包是指具有足够独立与自含性，其所包含指令可以独立执行，无须首先与任何以往或者将来的信息包数据结合。在本专利中，获取独立性的方法是把数据传输限制为单一存储块，并在任何用于传送存储块的包中包含一个位置标识符。

ATSID包〔独立令牌分割标识包〕

如上所述，ATSID包是一个独立自含的、有令牌的、具有分割标识符的包，前面有关独立包、令牌包和分割标识包的讨论一般来说都适用于ATSID包。我们认为在用作数据传送包，例如包含要求设备用信息包数据部份内容替换数据块内容指令的数据传送包，或者应另一个设备的数据生成请求所生成的数据传送包，ATSID包的优点就尤其突显了出来。在上述两种情况下，都最好以ATSID包来传送数据。正如以上首先实施例所述，ATSID包中包括一个第一包用以封装第二包，令牌置于被封装包的控制部份，多段地址分割后分别置于封装包的控制部份和被封装包的控制部份。

PSAN协议

优选存储区网络(“SAN”)协议由ATSID包、令牌包、分割标识包组合构成，同时也包括了以上所描述的各种特殊功能，例如包的独立自含性、盲确认性能、NAT桥接、数据锁定、多播跨越与镜像生成以及验证功能。在本专利中，我们将其称之为“PSAN协议”，PSAN协议最好包括若干个子协议，例如块传送协议、名称解析与传播协议等。PSAN的子协议可以视为在包形成与解释过程中所应用的一套规则以及某个设备在与其它设备通信联络时执行这些规则所需要使用的软件和硬件。在有些情况下，一个设备可能只执行PSAN子协议的一个子集而已。

PSAN协议实施的优选方式最好是：按PSAN协议形成的包1100(参看图11)〔称为“PSAN包”〕包括一个控制部份1110，并可能还包括一个数据部份(图11实施例中的数据部份1120)，控制部份1110作为标头执行，如果情况许可的话，其后紧跟数据部份1120。每个PSAN包的控制部份包括一个指令1101，该项指令标明包控制部份的其余部份的格式以及包的功能。在优选实施例中，指令值为包的最前面的若干比特〔bits〕，更理想的是包的第一个字节〔byte〕(相当于8比特)，但其它的实施例有可能以其它方式放置指令值。

在有些情况下，我们可以讲指令1101得到了“执行”，这指的是接收设备将评估指令值，并根据该值执行一个等值指令或者一套指令。在这种情况下，包可以被称为指令，因为它被视为向接收设备发出的指令，令其采取一项行动或者一系列行动。

由于特定包的控制部份的格式可以根据其所包含的指令值判断，此处描述的预期格式将参照其相应指令值命名，或者更确切地说，按指定给相应指令值的名称命名。下表(表1)所示为优选指令集的最佳值：

指令名称	值(十进)	值(十六进)	值(二进)
				TRANSFER〔传送〕	1	01	00000001
REQUEST〔请求〕	2	02	00000010
				REQUEST LOCK〔请求锁定〕	3	03	00000011
ACK〔确认〕	4	04	00000100
				ERROR〔出错〕	8	08	00001000
RELEASE PARTITION〔解除分区〕	15	0F	00001111

指令名称	值(十进)	值(十六进)	值(二进)
				GO TRANSFER〔进行传送〕	47	11	00010001
GO REQUEST〔进行请求〕	18	12	00010010
				GO REQUEST LOCK〔进行请求锁定〕	19	13	00010011
FIND〔搜寻〕	128	80	10000000
				FIND RESPONSE〔对搜寻回应〕	128	81	10000001
NAME RESOLUTION REQUEST〔名称解析请求〕	144	90	10010000
				NAME RESOLUTI ON RESPONSE〔名称解析回应〕	145	91	10010001
SET MULTICAST IP〔设定多播互联网协议〕	9	09	00001001
				RELEASE MULTICAST IP〔解除多播互联网协议〕	10	0A	00001010
SET LBA OFFSET〔设定逻辑块地址区距〕	11	0B	00001011

表1

我们认为PSAN协议的有些实施例所包含的指令基本上如表1所列，或者完全如同表1所列，虽然指令的实际值可能与表中所列有所不同。

PSAN包大部份为令牌包与/或分割标识包，如图12-14所示。在图12中，包1200包括一个指令1201和一个验证令牌1202、在优选实施例中，令牌1202包括一个ASCII字符1202A和一个定界符1202B。在图13中，包1300包括一个指令值1301和一个分割标识段1303。在图14中，包1400包括一个指令值1401，和一个令牌(1402A和1402B)以及一个分割标识段1403。

在优选实施例中，PSAN包将被封装于较低层次协议包，例如IP-UDP包或者IP-TCP包中，而任何PSAN分割标识包的另一个段将包括封装包的网络地址。在最理想的实施例中，分割标识包的另一段将包括封装IP包的目标IP地址。

在优选实施例中，设备存储区的存储块将按顺序编号，编号方式与硬盘分区中所使用的逻辑块地址(“LBAs”)编号相似，段1403将包括相当于存储区内存储块的LBA值。因此，段1403在此可以被称为一个“LBA”，但在此种情况下，应当记住段1403可以是与封装包中的一个段结合起来独一无二地标记一个存储块的任何标识符。由于在优选的实施例中，网络地址将是一个IP地址，在封装包中的分割标识包的段在这里可以称为一个IP地址，但应记住在此种情况下，位于封装包中的段可以是与段1403结合起来独一无二地标记一个存储块的任何标识符。

PSAN协议——块传送

PSAN块传送协议基本上包括一个TRANSFER〔传送〕指令、一个REQUEST〔请求〕指令、一个REQUEST LOCK〔请求锁定〕指令、一个RELEASE PARTITION〔解除分区〕指令、一个ACK〔确认〕指令和一个ERROR〔出错〕指令构成。在优选实施例中，PSAN块传送协议还将包括一套相应的“GO〔进行〕”指令，用于让另一个设备向第三个设备传送TRANSFER〔传送〕、REQUEST〔请求〕和REQUEST LOCK〔请求锁定〕指令。GO〔进行〕指令包括GO TRANSFER〔进行传送〕、GO REQUEST〔进行请求〕和GO REQUEST LOCK〔进行请求锁定〕。支持多播的实施例还包括一个SET MULTICAST IP〔设定多播互联网协议〕指令、一个RELEASE MULTICAST IP〔解除多播互联网协议〕指令和一个SET LBAOFFSET〔设定逻辑块地址区距〕指令。在优选实施例中，每个指令的值对应于表1所示的值。

优选的TRANSFER〔传送〕包1500，如图15所示，包括一个控制部份1510和一个数据部份1520。控制部份包括一个指令1501、令牌(1502A和1502B)和一个逻辑块地址〔LBA〕1503。TRANSFER〔传送〕包用于以向一个设备“写入”的方式，或者以对一个REQUEST〔请求〕包的回应的方式传送数据。被封装的PSAN TRANSFER〔PSAN传送〕包是ATSID包，因为它们包含一个令牌、一个分割标识，并且是独立自含的，因为该包的指令只适用于上述包的数据部份1520所包含的数据，该包使TRANSFER包成为ATSID包。

不管其生成方式是原始的写入还是作为对一项请求的回应，TRANSFER指令的效果相同，即以包的数据部份1520的内容代替接受设备存储位置的内容。一个PSAN TRANSFER指令最好局限于一个单一存储位置，并包括影响该存储位置的所有数据。在这种情况下，TRANSFER指令的执行不依赖任何其它包。涉及多个存储块的传送，即便块是按序排列的，仍然是通过使用多重传送指令和传送包完成，一个存储块对一个包。

在从第一个设备向第二个设备发出TRANSFER指令时，将数据部份1520的大小设定为等于或者小于设备两个块中较小块的大小是颇有好处的。将包的大小限制为等于所送往设备的最小实际块容量后，往往能通过缩短目标设备的处理时间增进总的性能，尽管从历史上看，增加包的容量被看成是增进网络性能的优选方法。在两个相互通信设备的实际块容量不同的情况下，向一个设备传送一数据块，由该设备随后进行处理可能需要把这个块分割成子块，处理子块的设备就不必对块重新组装或者对信息包进行重新排列。

应该指出传送包的数据部份大小要设定为小于信息包所能允许的最大容量。缩小数据块的容量可以免除传送设备与接收设备两者或者其中之一的处理过程与/或免除接收其它包过程中的等待时间，增进操作性能。

在优选实施例中，一个包括“0”值的LBA〔逻辑块地址〕的TRANSFER指令被用来对设备指定存储区，存储区通常为一个设备(一台“客户机”)保留到该设备发出RELEASE PARTITION〔解除分区〕指令时为止。一旦被指定后，存储区最好不允许任何设备访问，除非该设备能提供授权允许其访问的令牌，因此请求指定存储区的设备具有对被指定分区访问的控制权。在有些情况下，此种指定并不需要对信息包的来源验证。在这种情况下，令牌所包括的可能是一个NULL〔空〕值。在优选的实施例中，用于指定存储区的TRANSFER指令的数据部份将包括名称、令牌、标识符字符串、验证标记、分区容量和个性标记。

除了与被指定存储区相关的IP地址外，名称最好是一个字符串或者与被指定存储区相关的其它独特标识符。IP地址最好以动态方式指定给存储区。在这种情况下，访问一个存储区通常首先要求识别与该存储区相关的IP地址。通过在请求指定存储区时规定一个名称，所规定的名称可以在以后用来决定一该存储区相关的IP地址，即便该IP地址并非原先与该存储区相关连的IP地址。

令牌为先前讨论令牌包时所描述的那种令牌包。标识符字符串是一个公开的分区名称，用于在指定状况回应中提供文字描述。验证标记是一组定义所指定存储区验证类型的标记。分区容量只是设备所请求指定的存储量大小。个性标记是建立一个存储设备为被指定的存储区提供的各种选择的一组数值，例如“写入一次”分区或者带宽指定。

优选REQUEST〔请求〕包1600，如图16所示，包括一个控制部份1610。控制部份包括一个指令1601、令牌(1602A和1602B)和逻辑块地址〔LBA〕1603。REQUEST指令是发送设备用来请求接受设备传送由逻辑块地址LBA和IP地址识别的数据块内容的，上述LBA和IP地址是作为向请求与发送设备发送的封装IP包的目标地址而提供的。接受REQUEST〔请求〕包的设备以一个TRANSFER〔传送〕包回应。

应该指出在手段一个与REQUEST〔请求〕包的逻辑块地址〔LBA〕相同的TRANSFER〔发送〕包就是的REQUEST〔请求〕包业已收到的确认。同样，收到REQUEST〔请求〕包并送出TRANSFER〔发送〕包的设备也无须从发送REQUEST包的源设备收到一个ACK〔确认〕包，因为如果未收到所要求的包可以通过重新发送REQUEST〔请求〕包来解决。在这种情况下，优选的实施例于相应TRANSFER〔传送〕包(即具有相同逻辑块地址LBA的包)在一段时间内尚未收到时，就会重新发出一个REQUEST〔请求〕包。

在优选实施例中一个“0”值LBA地址的REQUEST指令用来要求一个设备报告其能力。在优选实施例中，对该项请求的回应将包括以下的一项或者多项，即：版本、总容量、可提供容量、速度、可靠性、便携性、能提供的QoS〔服务质量〕。在有些情况下，状况报告请求不需要对包的来源进行校验，在这种情况下，令牌可以包括一个NULL〔空〕值。

在优选实施例中，一个“1”值LBA地址和一个NULL值令牌要求设备报告存储区的特征。指定存储器的在优选实施例中，对该项请求的回应将包括一项的一项或者多项，即：识别字符串和容量大小，其中容量大小指被指定存储器的容量大小，识别字符串指作为指定请求一部份所提供的公开字符串。

一个优选REQUEST LOCK〔请求锁定〕包1700，如图17所示，包括一个控制部份1710。控制部份包括一个指令1701、令牌(1702A和1702B)和一个LBA 1703。收到一个REQUEST LOCK包责成设备传送一个特定存储块的内容(像REQUEST包一样)，同时“锁定”其内容，即不允许随后对该存储块访问，直到收到请求锁定的设备发出的TRANSFER指令时或者到达规定的超时〔time out〕时间时为止。如果随后又收到同一个请求设备对同一个存储块的锁定请求，则进行超时倒计时的计时器就被重新设定，也就是说第二次锁定请求重新启动了一次新的锁定。在有些情况下，从随后从请求锁定的设备收到对同一个存储块的REQUST〔请求〕指令(并非REQUEST LOCK〔请求锁定〕指令)时，该项锁定即告解除。在有些情况下，REQUEST LOCK〔请求锁定〕指令所锁定的是整个存储器，而不仅仅是一个存储块。

一个优选ACK〔确认〕包1800，如图18所示，包括一个控制部份1810。控制部份包括一个指令1801和一个LBA地址1803。此项指令确认传送成功，只有在未对REQUEST指令发出TRANSFER指令回应时，才需要使用此项确认指令。在这种情况下，所收到TRANSFER指令基本上只包括将包的数据部份的内容写入所标明的存储块。在该项操作过程完成后，可向发出TRANSFER指令的源设备发出一个ACK报文，通知对方该项指令已经执行。

一个优选的ERROR〔出错〕包1900，如图19所示，包括一个控制部份1910。控制部份包括一个指令1901、一个LBA地址1903和包括一个错误代码1904A、一个文字报文1904B和一个定界符1904C的错误报文1904。ERROR包用于表示所请求执行的操作由于某种原因无法完成，通常用来代替ACK或者TRANSFER指令作为的REQUEST指令或者TRANSFER指令的回应。以下的错误报文在任何优选实施例中使用的效果都十分良好：

文字	代码(十进)	代码(十六进)	代码(二进)
				权限无效	1	01	00000001
分区将你排除在外	2	02	00000010
				进行指令在目标设备处一项权限无效	4	04	00000100
进行指令在目标设备处将分区排除在外	8	08	00001000
				LBA地址超出范围	16	10	00011010
LBA地址禁止写入	32	20	00100100

表2

在有些情况下，PSAN协议的实施例基本只包括或者可能只包括表2所列的报文。

一个优选的RELEASE PARTITION〔解除分区〕包2000，如图20所示，包括一个控制部份2010。控制部份包括一个指令2001和一个令牌(2002A和2002B)。RELEASE PARTITION〔解除分区〕指令通常由以前曾用上述TRANSFER指令请求指定分区的设备发出。执行一项RELEASE PARTITION〔解除分区〕指令通常涉及到清除存储器所包含的任何数据，解除与该存储器相关的IP地址以及在其它方面清空该存储器的存储块，留待今后重新分配。

最好有一个设备能请求在两个其它设备之间进行数据传送，即便这两个设备之间一有像NAT桥接器这样的桥接器隔开。在这种情况下，优选实施例将包括“GO”版本的TRANSFER、REQUEST和REQUEST LOCK包，这些包的“GO”版本将经过调整，能提供第二设备与第三设备间的传送所需要的信息。

一个优选的GO TRANSFER包2100，如图21所示，将包括一个控制部份2110和一个数据部份2120。控制部份包括一个指令2101、一个令牌(2101A和2102B)、一组分割标识段2103、2105和2107和一个第二令牌2106。分割标识段2103和2107是LBA逻辑块地址，段2105是第三设备存储区的IP地址，与LBA2107一起使用，用于识别第三个设备的存储块。LBA 2103与GO TRANSFER包的目的地IP地址一起用于识别接受GO TRANSFER包的第二个设备上一个特殊存储器中内部的一个存储块。在接到来自第一个设备的GO TRANSFER包后，第二个设备送出一个TRANSFER指令，这个指令基本上是把由LBA2103所识别的块内容写入到由IP地址2105和LBA 2107识别的块之中，由第二个令牌2106授予这一写入的权限。

一个优选的GO REQUEST包2200，如图22所示，包括一个控制部份2210。控制部份包括一个指令2201、一个令牌(2202A和2202B)、一组分割标识段2203、2205和2207和一个第二令牌(2206A和2206B)。分割标识段2203和2207是LBA逻辑块地址，段2205是第三设备存储区的IP地址，与LBA2207一起使用，用于识别第三个设备的存储块。LBA 2203与GO REQUEST包的目的地IP地址一起用于识别接受GO REQUEST包的第二个设备上一个特殊存储器中内部的一个存储块。在接到来自第一个设备的GO REQUEST包后，第二个设备送出一个REQUEST指令，这个指令基本上请求把由IP地址2205和LBA 2207所识别的块传送到第二个设备中，以第二个令牌(2206A和2206B)授予执行此项请求的权限，第二个设备将运用被传送的数据替换由LBA2203和GO REQUEST包的目的地IP地址所识别的块内容。

一个优选的GO REQUEST LOCK〔进行请求锁定〕包2300，如图23所示，包括一个控制部份2310。控制部份包括一个指令2301，一个令牌(2302A和2302B)、一个分割标识段2303、2305和2307和一个第二令牌(2306A和2306B)。此包的使用方式与GO REQUEST包相同，但能提供上述REQUEST LOCK指令所具备的额外特点。

一个优选的SET MULTICAST IP〔设定多播互联网协议〕包2800，如图28所示，包括一个含指令2801、令牌(2802A和2802B)、多播IP地址(或者某种其它形式的多播地址)2809的控制部份2810。此包用于指示一个设备把指定的多播IP地址与一个指定的存储器联系起来，从而使允许包含指定多播地址的包(例如TRANSFER和TRANSFERREQUEST包)访问与该多播地址相关连的存储器。在有些情况下，设定一个多播IP地址将禁止用单播IP地址访问与一个与多播IP地址相关连的存储器。在另一些情况下，一个存储器可以同时与一个单播和一个多播IP地址相关连，以允许用两个地址中的任何一个来访问存储器所包含的数据。接到SET MULTICAST IP包之后，设备可能将发出一个IP集体管理协议(IGMP)参与报文，并将在此后对IGMP查询作出回应。

一个优选的RELEASE MULTICAST IP〔解除多播互联网协议〕包2900，如图29所示，包括一个含指令2901、令牌(2902A和2902B)、多播IP地址(或者某种其它形式的多播地址)2909的控制部份2910。接到此包的设备将解除指定的IP地址与以往相关连的分区之间的联系。

一个优选的SET LBA OFFSET〔设定逻辑块地址区距〕包3000，如图30所示，包括一个含指令3001、令牌(3002A和3002B)和逻辑块地址区距3009的控制部份3010。此项指令用于设定一个存储器的逻辑块地址LBA的起始地址。因此，在存储器最低值LBA本来可以是1的情况下，收到此包后，该值就必须是指定的区距值。

在试图实施存储器镜像生成时，采用多播传送和以前面所述的SETMULTICAST IP〔设定多播互联网协议〕包和RELEASE MULTICAST IP〔解除多播互联网协议〕包推动的IGMP〔IP集体管理〕协议具有特别突出的好处。要在第二个存储器生成第一个存储器的镜像只需要通过SET MULTICAST IP〔设定多播互联网协议〕指令把两个存储器用一个共同的多播地址联系起来即可。随后发出的使用该项地址的TRANSFER〔传送〕指令将使两个存储器所包含的数据进行更新。

当一个存储设备所接到的存储请求超过其本身容量时，采用多播传送也是很有好处的。在这种情况下，存储设备可以通过为请求设备提供访问跨设备的虚拟存储器的方案来满足这项请求，在实质上，这是通过提供多个存储区来满足请求。在这种情况下，准备用于满足请求的各个分区可以全都指定同一个多播IP地址，除一个外，可全部指定同一个LBA区距(通过SET LBA OFFSET指令)。由指定分区构成的存储设备将通过多播地址检查任何包的LBA，如果发现包的LBA在它存储区被指定的LBA范围之内，就将按要求使用此包。

PSAN协议——广播(broadcast)名称解析

一个优选的FIND〔搜寻〕包2400，如图24所示，包括一个含指令2401的控制部份2410。此包是请求设备所发出的，要求寻找每个可访问存储区IP地址的广播搜寻请求。任何设备凡接到该包括指定存储地址的广播包都应以一个或者更多的FIND RESPONSE〔对搜寻回应〕包作出回应，该项设备上每有一个指定的存储区就发送一条回应。

一个优选的FIND RESPONSE〔搜寻回应〕包2500，如图25所示，包括含一个指令2501和一个IP地址2508的指令部份2510。IP地址2508是指定给特定存储区的IP地址。

一个优选的NAME RESOLUTION REQUEST〔名称解析请求〕包2600，如图26所示，包括含指令2601和名称2609的控制部份。凡被指定名称2609的指定存储区发送一个NAME RESOLUTION RESPONSE〔名称解析回应〕包作出回应，回应包包括目前与该存储区相关的IP地址。因此，一个曾请求对存储区进行指定的设备，可以通过发送一个标明名称并带有指定存储区请求的NAME RESOLUTION REQUEST包，获取与该名称相关的当前IP地址。

一个优选的NAME RESOLUTION RESPONSE〔名称解析回应〕包2700，如图27所示，包括含指令2701、名称2709和IP地址2708的控制部份2710。如上所示，NAME RESOLUTION RESPONSE包是对NAMERESOLUTION REQUEST包的回应。

PSAN协议——验证

我们认为PSAN协议的实施例最好至少要支持四个等级，在有些情况下至少要支持五个等级信息包的验证，以便使执行PSAN协议的设备能从至少六个安全保密等级之中选择一个等级。正如本专利中所描述，0级相当于最低级别的验证，而5级则是最高级别的验证。所有优选实施例应至少支持0-2级的验证。

在0级运行的设备将接受任何来源的任何请求。

在1级运行的设备拒收会影响存储区，而且来源并非原先指定存储区客户机的包。这种拒收必须依靠所收到包中内含的源标识符，例如源MAC〔媒体访问控制〕地址或者源IP地址。采用MAC验证在网络接口卡(NIC)中为硬件提供了相当的保护，使其免遭IP电子欺骗(spoofing)，但却限制了设备的灵活性，因为只有客户机才能访问指定的存储区。即便在只想允许一个设备进行访问的地方，更换该项设备也会造成数据丢失，除非存在一种能递送MAC地址的机制。IP验证往往对IP电子欺骗(spoofing)所提供的保护较差，因为一个包的源IP地址比较容易受到窜改，但指定存储区的共享却比较容易。遗憾的是，只要给予对硬件和软件连接的足够访问权限，对MAC地址和IP地址的仿真电子入侵都是可能做到的。

在2级保密级运行的设备采用轮换密钥拒收无轮换密钥同步种子密钥的来自客户机的偶然或者恶意电子包。轮换密钥是一组特种密钥，允许包的接收者提供一组合法轮换包密钥的可变窗口。只要已经使用，在同一次同步中包密钥就不可再次使用。每个包被确认或因超时作废时，滑动窗口的密钥轮换一次。此项模式的窗口性质对IP独特的可变传播时间和次序打乱信息包的灵活性作出了应对。接收者的轮换密钥窗口同步保持移动窗口的平均速度，所收到的合法包则用于计算接收者窗口的位置。

采用包密钥收缩处理〔systolic processing〕让客户机能控制密钥的长度，从而保证了包密钥验证所需的最大瞬间处理负担。通过运用包的LBA逻辑块地址作为参照，搜索滑动窗口中一组数量小得多的密钥，又进一步加快了验证过程。

有理由说，2级轮换密钥式包验证比0级或1级提供了更大的保护，而在同时为客户机之间分享数据提供了更大的灵活性。它同时也对多播包所遇到的特殊安全保密问题作出了应对。

每当具有独特的MC或者IP的客户机执行一次同步时，就生成一个新窗口。每个独特的授权窗口可以按窗口大小、寿命和密钥长度独立配置。未使用窗口如果超时期已过仍未被使用即宣告作废。应该指出每个多播接收者都有自己的窗口，但多播所有成员的窗口参数将保持一致。

轮换密钥最好置于包的末端，以保证所有数据在传送合法密钥之前均已接收完毕。这能够防止一个合法客户机所传送的合法包的数据恶意地或者偶然地受到损坏。

在3级密级上运作的设备使用轮换密钥和硬件MAC〔媒体访问控制〕来拒收既无轮换密钥的同步种子密钥，又并非原有始发客户机的客户机所偶然或者恶意传送的电子包。

有理由说加上硬件包验证的3级轮换密钥能为对设备进行的偶然或者恶意访问提供最大的保护。在2级保安措施基础上增加的额外保安措施的得来，是付出了设备间分享访问权限的代价的。这个级别的保安措施主要供两个设备之间的高密级访问使用。

在4级运作的设备在0-3级传输机制上额外加上了数据验证码验证(DAC)，让接收机验证逻辑块地址和数据在传输过程中未被偶然或者恶意更改。我们预计任何已知或者将来开发的DAC算法均可用于此项目的。

在5级运作的设备在0-4级的基础上增加了逻辑块地址LBA的加密。5级操作要求按3级与4级相似的方式运用算法对包的逻辑块地址LBA进行加密。LBA的加密阻止了恶意攻击者潜入逻辑块地址LBA直方图，集中攻击存储区的敏感区域，例如用于存储文档系统目录的部份。LBA应该采用与轮换验证密钥不同的密钥与算法进行加密。采用不同的算法、种子密钥和密钥有助于防止恶意客户机利用统计方法根据已知逻辑块地址LBA的访问规律破解验证密钥的密码。

NAIS存储系统

如图31所示，NAIS存储系统3110为通过无线网络连接的一系列设备3121-3124。存储系统3110包括一系列指定存储区3111-3114，每个存储区指定有一个IP地址和一个名称，而且NAIS 3110也被指定有一个IP地址(有时称为“根IP”)。NAIS存储系统最好能用以下方式处理PSAN协议的每个指令包。

想要获得额外存储能力的客户机设备将首先识别网络上的NAIS存储设备，然后送出一个TRANSFER请求，要求为其指定一定量的存储空间。NAIS设备将以指定所请求存储量空间(也许包括与其它NAIS设备协作)的方式对请求作出回应，获取一个与存储空间相关的IP地址，将所获取的IP地址以及客户机所提供的名称两者都与该存储空间联系起来。如果NAIS存储设备随后断电或者因其它原因暂时脱离网络时，要在与网络重新连接后请求指定替换IP地址。随着IP地址随时间推移而改变，NAIS存储系统也具备相应的对NAME RESOLUTION REQUEST〔名称解析请求〕回应的机制，以便让设备用指定存储区相关的名称获取其目前的IP地址。NAIS存储设备也具备按以上所述方式对FIND〔搜寻〕请求作出回应的能力。

请求向指定的NAIS存储设备的存储区写入数据的客户机应该送出一个TRANSFER〔传送〕包，该TRANSFER〔传送〕包应为包括与存储区相关的IP地址和识别存储区内块逻辑块地址LBA的分割标识包。NAIS存储设备在接到该包并通过验证后，将用所收到的TRANSFER〔传送〕包的数据部份替换由分割标识符所辨识存储块的内容，并在随后送出一个ACK〔确认〕包，通知客户机执行无误，或者一个ERROR〔出错〕包，表明传送过程中出现错误。

想要从NAIS存储设备的指定存储区获取数据的客户机设备将送出一个REQUEST〔请求〕包，该REQUEST〔请求〕包应为包括与存储区相关的IP地址和识别存储区内块逻辑块地址LBA的分割标识包。NAIS存储设备在接到该包并通过验证后，将送出一个包括所请求块内容的TRANSFER〔传送〕包作为回应，或者送出一个ERROR〔出错〕包，说明为何传送无法完成。如果客户机设备希望防止所请求的数据块在送出后被改动，可以用REQUEST LOCK〔请求锁定〕包代替REQUEST〔请求〕包。

一般说来，NAIS存储系统应设置为能防止对指定存储系统的未经授权访问，并能执行本专利所描述的各种级别中至少一种级别的验证。在指定的存储区不再需要时，客户机可以送出一个RELEASEPARTITION〔解除分区〕指令。NAIS设备会对此项指令作出回应，清除存储区的内容，将腾出来的存储空间重新提供分配使用。无指定客户机的授权，任何其它客户机永远不得访问指定存储区的内容。在优选的实施例中，NAIS设备未经指定客户机的授权，将不得访问存储区的内容，只有在接到经授权的RELEASE PARTITION〔解除分区〕指令时，或者在清除NAIS存储设备上所有指定存储区时，才能从指定分区收回存储权限。

跨越设备的存储系统

在图32中，客户机3210和NAIS存储设备3221和3222连接在网络3230上。客户机3210原先请求NAIS 3221指定一个容量大于NAIS3221可提供空间的存储空间。在这种情况下，NAIS 3221又请求由NAIS3222提供它所不能提供的空间。所指定的存储空间3223跨越NAIS设备的事实对客户机3210来说基本上是透明和显而易见的，因为显示此项跨越发生的迹象是NAIS 3221所返回的IP地址为一个多播IP。虽然多播传送是实施跨越的优选方法，但适合非NAIS存储设备采用的方法通常一般可以通过NAIS存储设备实施。

已生成镜像的存储系统

在图33中，客户机3310和NAIS存储设备3321和3322通过网络3330连接在一起。在所示的系统中，客户机3310采用多播IP地址与NAIS 3321和3322通信联络。起初在两个NAIS设备上指定存储区的请求可能是客户机3310提出的，它请求在两个设备上指定空间，然后设定多播IP地址，用于分别访问所指定的每个存储区。另一种方法是：NAIS 3321可以配置成凡接到任何指定存储空间的请求时，都会从NAIS3321向NAIS 3322发出相应的请求，然后从NAIS 3321向客户机3310返回一个多播IP地址。

RAID存储系统

以上所描述的镜像生成与跨越方法可以用于开发RAID(独立硬盘冗余阵列)存储系统。在有些实施例中，RAID系统由在整个网络上可以个别访问的设备构成。在另一些例子中，RAID系统可能是一个把NAIS设备连接到一个控制器上的专用网络，从而使RAID系统与其它NAIS设备看不出有何区别，免除了使用RAID系统的设备必须使用广播地址的要求。在这种情况下，控制器可能只是将进入包的SID翻译为广播IP和LBA，供内部网络使用。在图34中，RAID系统3401包括网络3410、NAIS存储设备3421-3423以及连接到网络3440和网络3410的控制器3430。NAIS存储设备3421-3423具有以上所描述的NAIS存储设备的优选特性。

举例——个人电脑存储

图35所示为包括网络3510、个人电脑3521和3522、DHCP服务器/NAT桥接器3540和NAIS存储设备3550的系统。NAIS 3550为DHCP服务器/NAT桥接器3540指定的存储区获取IP地址。个人电脑3521和3522用PSAN协议从NAIS 3550获取存储空间和与NAIS 3550存储设备其它方式的交互联络。NAIS存储设备3550具有以上所述NAIS存储设备的优选特性。

举例——数码静态照相和动态视频摄像

图36所示为包括网络3610、数码照相机3621、视频摄像机3622、电视机3630、DHCP服务器/NAT桥接器3640和NAIS存储设备3650的系统。照相机3621和摄像机3622从NAIS 3650获取存储空间，用其存储数码照片和视频摄像资料。电视机3630在收到照相机3621和摄像机3622授权后，可用于观看照相机3621和摄像机3622内部的以及存放在NAIS 3650中视频录像或者照片。NAIS 3650为DHCP服务器/NAT桥接器指定的存储区获取IP地址。NAIS存储设备具有以上所描述的NAIS存储设备的优选特性。PSAN包被各种设备用来在网络3610上通信联络和传送数据。

举例——个人视频录象机和机顶盒

图37所示为包括有线电视网络3710、调谐装置3721和3722、IP网络3730、NAIS存储设备3741和3742、解码器3751和3752、电视机3761或762的系统。NAIS存储设备有以上所述的NAIS存储设备的优选特性。调谐装置3721和3722从有线电视网络3710获取节目广播，将此类广播节目存储于NAIS存储设备3741和3742中。解码器3751和3752从设备3741与/或3742获取此种存储的广播节目，在电视机3761和3762上播放。PSAN包被各种设备用来在网络3710上通信联络和传送数据。

实施例特性描述

表3提供本发明主题所包括的其它实施例的其它或补充特性描述，但这些特性并不一定仅限于此。表中每项描述都可以用所规定组和号来查找，例如描述A1指A组的第1项描述。其它详情可查找同时申报的PCT申请号----------------，标题为“具有能进行IP分区的数据存储设备”和PCT申请号----------，标题为“通信效果已改进的电设备”，其内容披露于此供参考。

A	12	A5所述的方法，其中目标设备对从一个特定来源收到的指令保持计数，在所收到的指令达到一个特定数目之后，停止执行指令。
			A	13	A5所述的方法，其中对一个指令系由一个特定来源所提供这一点的接受，部份取决于依据对由来源向目标设备事先提供的一个密钥的计算。
A	14	A5所述的方法，其中对一个指令系由一个特定来源所提供这一点的接受，部份取决于依据从封装标题取得的网络地址的计算。
			A	15	A5所述的方法，其中用令牌验证标识符以及指令的来源。
A	16	A5所述的方法，其中用令牌验证一系列标识符以及指令的来源。
			A	17	A1所述的方法，其中执行指令使目标设备从既非目标设备，又非指令来源的第三设备获取数据。
A	18	A17所述的方法，其中指令来源为使用者提供一个图象显示，该项图象显示提供控制以及目标设备与第三设备之间传送的状况。
			A	19	A18所述的方法，其中目标设备与第三设备之间以一个桥接器隔开。
A	20	A19所述的方法，其中桥接器是一个NAT桥接器。
			A	21	A1所述之方法，其中存储区标识符也用来为封装包提供通向目标设备的路由径。
B	1	通过被封装包向多个目标设备传送数据的方法，其中每个被封装包包括一个数据块和一个指引数据块到达多个目标设备的每个设备中存储区内的存储位置的标识符；其中多个目标设备的每个设备中存储区内存储位置由封装被封装包的封装包标题部份包含的标识符进行辨识。
			B	2	B2〔译注：原文如此，似应作“B1”〕所述的方法，其中存储区标识符也用作指引封装包到达多个目标设备中每个设备的路由径。

B	3	B2所述的方法，其中所有各个目标设备均共享本机的块大小，每个被封装包的数据块大小等于多个目标设备的本机块大小。
			B	4	B3所述的方法，其中每个被封装包的标头包括一个指令、标识符和一个供多个目标设备中每个设备用以决定是否执行指令使用的令牌。
B	5	B4所述的方法，其中指令的执行使多个目标设备中的每个设备以被封装包数据块的内容替换存储位置的内容。
			C	1	由从第一个设备向第二个设备传送数据的包构成的协议，该包包括由第二个设备向第一个设备提供的标识符，由于包括了此项标识符，免除了第二个设备确认包已经收到的必要性。
D	1	向一个设备传送一个数据块，由其随后处理的方法，其中该数据块被分割为子块，设备可不先经重新组装块就可直接处理子块。
			E	1	向一个设备传送一个数据块，由其随后处理的方法，其中该数据块被分割为子块，设备可不先经重新组装块就可直接处理子块。
F	1	请求者向存储设备请求数据的方法，其中：存储设备上的数据分割为子单元；请求者只能从存储设备请求单一的子单元；请求者通过向存储设备提供识别所请求子单元的数字从存储设备请求一个单一的子单元；子单元以单一的信息包向请求者传送子单元。
			G	1	向一个设备传送一个数据块，由其随后处理的方法，其中该数据块被分割为子块，打乱次序传送，设备处理子块时无须先对块重新排序。
H	1	含多个分区的存储设备，每个分区由至少一个I P地址单独寻址。
			H	2	由H1的存储设备构成的存储系统，其中多个分区的至少一个分区与另一个存储设备多播跨接。

J	1B	J1所述的系统，其中系统包括多个存储区，多个网络接口和多个动态指定的IP地址，所指定的IP地址数目要等于或者大于存储区和网络接口所相加得出的总数。
			J	1C	J1B所述的系统，其中系统需要能向DHCP服务器请求IP地址。
J	1D	J1B所述的系统，其中系统向DHCP服务器请求IP地址时，能提供MAC地址以外的标识符。
			J	2	包括多个NAIS设备的系统，其中至少两个NAIS设备包括与一个共享多播IP地址相关的存储区。
J	3	J2所述的系统，其中至少两个NAIS设备是存储设备，一个NAIS设备为另一个NAIS设备的镜像。
			J	4	J3所述的系统，其中至少有两个NAIS设备对以共同多播IP地址寻址的包，以判断任何特定包是否包含一个在指定范围内的LBA，在盖范围内至少两个NAIS设备每个是否在指定范围之内，而且是否并不覆盖任何其它NAIS设备的范围。
K	1	一个数码静态照相机和动态摄像系统，包括至少一个NAIS存储设备、至少一个数码图象捕捉设备和至少一个数码图象显示设备，在其中NAIS、显示设备和捕捉设备均为通过IP网络连接起来的单独设备。
			L	2	Z1的系统，其中NAIS与显示设备和捕捉设备通过PSAN协议通信联络。
M	3	一个家庭影院娱乐系统，包括一个有线电视节目网络、一个IP网络、一个与有线电视网和IP网络两者连接的调谐装置、一个与IP网络连接的NAIS存储设备、一个与IP网络连接的解码器和一个与电视机连接的解码器，其中的调谐装置已调整为适合于从有线电视节目网络抽取广播信息，用PSAN协议将抽取的信息存储于NAIS存储设备中，而解码器已调整为适合于以PSAN协议从NAIS存储设备获取信息，对其解码，并把解码后的信息传送到电视机上。

表4

这样，通信方法和协议的应用以及采用内部存储区外部寻址方法的设备均已进行了披露。对于熟谙本行技艺者来说，除业已在此披露的方案外，尚可在其基础上进行许多项修改，而在总的设想上并未背离在此所描述发明的基本概念。因此，除在其精神上以外，本发明的主题并不局限于以下所附的权利要求的范围以内。此外，在对规格与权利要求两者进行解释时，所有使用的术语都应该以与上下文相一致的尽可能广泛意义进行解释。特别是象“包括”和“指〔的是〕”这样的词语都应以非专指的方式理解为泛指的元件、组件或者步骤，表明所提到的元件、组件或者步骤可存在于、使用于或者结合使用于此处并未专门提到的元件、组件或者步骤之中。

Claims (15)

1.一个通过包在网络上向目标数据存储设备(700)的不同的第一和第二区域(719，720)(41，1)(42，1)传送数据的方法，包括：

接收第一和第二分割标识符包(200)，该分割标识符包中的每一个既具有封装包(210)又具有被封装包(250)，该分割标识符包(200)中的每一个包括一个地址标识符，此地址标识符被分割从而使得该地址标识符(231，232)的第一段(231)取自该封装包(210)的标头部分，而第二段(232)取自该被封装包(250)的标头部分(260)；

其中第一和第二区域具有独特的网络地址，

其中，第一和第二分割标识符包分别被使用每个分割标识符包的第一段(231)路由到第一和第二存储区域，其中第一段含有与相应的存储区域的独特网络地址相关联的信息；以及

其中第一和第二分割标识符包中的每一个的第二段(232)分别含有在第一和第二存储区域内的一个偏移。

2.权利要求1所述的方法，其中，该第一和第二存储区域(710，720)是逻辑数据块(41，1)(42，1)。

3.权利要求1所述的方法，其中，第一和第二分割标识符包中的至少一个的第二段(231)包括逻辑块地址。

4.权利要求1所述的方法，其中，第一和第二分割标识符包中的至少一个的第一段(231)包括IP地址(910A，910B)。

5.权利要求1所述的方法，其中，第一分割标识符包(1000A)包括一个指令(1101)和一个令牌(1040)，该方法进一步包括该目标设备(700)使用令牌(1040)来判断是否执行该第一分割标识符包的指令。

6.权利要求1所述的方法，进一步包括将第一和第二存储区域(719，720)中的每一个与一个并非目标设备(700)的客户机设备关联起来，并且该第一和第二分割标识符包(200)中的至少一个包括一个指令(1101)，以及只有当该至少一个分割标识符包(200)显现是由该客户机设备发送出时，该指令(1101)才被执行。

7.权利要求6所述的方法，其中指令(1101)的执行使得该目标设备(700)从一个既不是目标设备(700)也不是客户机设备的第三个设备获取数据。

8.权利要求7所述的方法，其中目标设备(700)与第三个设备之间由一个NAT桥接器隔开。

9.权利要求1所述的方法，其中第一和第二分割标识符包(200)的至少一个是PSAN包(1100)，每个PSAN包(1100)具有控制部分(1110)和数据部分(1120)，所述控制部分(1110)具有指示所述PSAN包(1100)的功能的指令(1101)。

10.权利要求1所述的方法，进一步包括将数据划分为一个按顺序排列的子块组，并以这样的方式将子块传送到该设备(700)，即允许该目标设备(700)按与传送顺序不相同的顺序接收这些子块，并且该目标设备(700)对这些子块进行处理而无须首先对这些子块重新排序。

11.权利要求1所述的方法，进一步包括在第二段(232)中的至少一个中包括一个块标识符，用于识别第一存储区(719)中的存储块。

12.权利要求1所述的方法，还包括从网络地址服务器获得至少一个独特网络地址。

13.权利要求1所述的方法，其中，第一和第二分割标识符包(200)中的至少一个是具有控制部分(1110)和数据部分(1120)的PSAN包(1100)，所述控制部分(1110)具有指示所述PSAN包(1100)的功能的指令(1101)，该方法进一步包括在该控制部分(1110)中定位块标识符。

14.权利要求1所述的方法，进一步包括，该设备(700)对提供数据的请求作出响应，而且该设备(700)对每个请求只发送一个单独数据块。

15.权利要求1所述的方法，进一步包括充分原子化第一和第二分割标识符包(200)中的至少一个，从而使得它所包含的任何指令可以在不必首先与来自过去或未来的分割标识符包的数据相结合的情况下执行。

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