CN1788208A - 用于有线或无线网络的边界扫描测试的系统和方法 - Google Patents

用于有线或无线网络的边界扫描测试的系统和方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于为具有多个网络节点的有线或是无线网络提供边界扫描测试的系统和方法。该系统包括了与网络通信连接的测试站点。测试站点创建MAC层扫描测试路由序列，该序列包括网络中的每跳链路并独立于用于网络的路由机制和协议。测试站点还创建了测试代理，其被配置成用以遍历扫描测试路由序列中的每条链路。然后在网络中使用测试代理，在测试代理检查连接后，将连接信息报告回测试站点。扫描测试路由序列可以通过从网络中的一个或多个节点发送出一系列的广播消息来创建，从而利用网络线路覆盖整个网络，或是在整个网络中执行深度优先搜索。

Description

用于有线或无线网络的边界扫描测试的系统和方法
                       背景技术
1.发明领域
本发明一般涉及通信网络中的数字数据传输，特别涉及在有线或无线网络中执行边界扫描或漫游链路(roving link)测试的机制。
2.相关技术
当前的网络易于出错并且难以配置，诊断和维护。当网络出现故障时，找出故障点是困难且费力的。举例来说，在使用路由表的系统中，当故障发生时，路由表中的信息将不再有效。互联网控制消息协议(“ICMP”)或是相似类型的协议可用来报告错误，查找故障出处和监测网络性能。然而，在自组有线或无线分组网络中存在着明显的缺陷，即无法测试到所有可能的可选路由，可选路由就是指当现存路由的信号发送不能令人满意或是完全失败时，当前没有使用到而又可能是所需的路由。
支持边界扫描的设备允许IEEE1149.1标准联合测试行动组(“JTAG”)作为背板总线(backplanebus)使用，这就使实现背板互连测试和多分支结构成为可能，使得在系统集成和现场服务情况中能够做到从背板到主板到芯片的诊断。举个例子，IC芯片的所有存储组件可在一个长移位寄存器中以最小化的开销连接，接着使用片上的通用串行端口将任意测试向量移入和移出芯片。这些测试向量允许整个芯片得到演练，通过与工作芯片比较的结果来验证准确性。当前，所有复杂的芯片都可以通过具有JTAG功能的接口来进行测试，这一技术也用在执行微处理器的硬件调试中。
此外，IEEE1532-2000系统内配置标准的发展平衡了IEEE1149.1结构，使得复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列(FPGA)的编程可以现场进行。当前IEEE1149.4标准限于数字电子设备，并且仅覆盖了具备JTAG功能的芯片。然而，在几年后，混合信号测试总线标准IEEE1149.4将使得对模拟电路的测试成为可能。
图论属于处理实体(称为节点)和节点间连接(称为链路)的数学领域。一个重要的遍历问题是在给定的曲线图中找到一条线路，恰好能够经过各边一次而回到起始节点，这样的线路称为欧拉线路。只有当连接到每个节点的链路是偶数时，才有可能存在欧拉线路，这称为具有偶度(even degree)。
由于不是所有的曲线图都存在欧拉线路，共同的问题就是确定遍历每条链路至少一次的最小长度线路。这个问题就是公知的邮递员问题。利用称为曲线图欧拉化的方法把复制的链路添加到曲线图中，这些复制的链路以这样的方式添加，即，它们使得曲线图中的每个节点都连接着偶数个链路。概括化的邮递员问题，即熟知的乡村邮递员问题，就是确定曲线图中特定链路子集的最短遍历线路。间接或是直接曲线图的乡村邮递员线路可在多项式时间中计算，而混合曲线(也就是含有间接和直接链路的曲线图)的乡村邮递员线路就是NP-hard，一个简单的方法是用表示遍历损耗的边来替换偶度的所有子曲线，然后在奇度的顶点上计算最小匹配。
近年来，产生了利用乡村邮递员线路算法的网络协议一致性测试。在这项技术中，使用两个确定性有限状态机(deterministic finite statemachine)来分别模拟协议规范和协议执行。该测试由此与两个状态机的遍历结果进行比较，并且重点放在最小化整个测试序列长度上。邮递员线路技术也可类似用于根据网络路由表来遍历网络中的所有链路。然而，网络中随时间变化的信号的发送和接收条件经常使统计建立的乡村邮递员线路无法实时完成。因此，本行业内缺少一种有效的方式来实时测试有线或是无线网络的链路状态，这就需要用一种方法来满足此需求。
                        发明内容
因而，本文公开了应用于通信网络的方法和算法，该通信网络包含了多个网络设备(这里也称为“网络节点”，“节点”，或是“网络站点”)，其每一个都具有在通信网络中通信的装置。扫描测试路由序列不依赖于用于网络协议和路由通信的现有路由机制和协议而被构建。此举是通过处在测试中的网络的各个节点的广播序列操作来完成的。作为一种选择，扫描测试路由序列也可以通过连续运用乡村邮递员(“RPT”)线路算法来构建。连续的应用RPT算法可避免广播操作对网络的冲击。在另一种配置中，扫描测试路由序列是通过在网络中每个节点创建扫描链表，利用来自测试站点的深度优先搜索算法(“DFS”)探测网络结构而得到在线计算的。
一旦建立了扫描测试路由序列，就会使用(deploy)漫游测试代理来遍历路由序列中的每条链路。漫游测试代理是抽象的数据类型，它包含在一个或多个通信报文的数据有效载荷中而在网络上传输。漫游测试代理可包含源路由信息、待测属性和中间结果。漫游测试代理还可包括在每个或是被选网络节点处可被调用的可执行代码，用以执行或是修改已被代理执行的测试。测试的属性可以是链路的连通性，节点路由配置，或是其它有用的属性。
从下面的描述可以明显的看出，本发明在现有方法之上提供了许多重要的有益效果。本发明提供了较低层的机制来自动解决有线或是无线网络中出现的问题而无需依赖于网络协议层或是相应的已建路由表。更进一步来说，通过绕开正常的路由系统，本发明有利地避免了对可能出现错误的路由表的循环依赖性。因而提供了能够在网络中迅速发现连通性问题的既健壮又简化的方法。
                     附图的简要说明
关于本发明的结构和操作的详细说明，可以通过对附图的学习而部分地了解，附图中相同的参考标号表示了相同的部件，并且其中包括：
图1是根据本发明一个实施方案所述的示例性的有线、无线或是混合网络拓扑的高层网络图；
图2是根据本发明一个实施方案所述的网络图，其示例性地显示出了网络中连接到不同节点的一组链路；
图3是根据本发明一个实施方案所述的曲线图，其示例性地显示出了具有奇度的节点之间的一组链路；
图4是根据本发明一个实施方案所述的曲线图，其示例性地显示出了具有偶度的节点之间的一组欧拉化的链路；
图5是根据本发明一个实施方案所述的网络图，其示例性地显示出了具有它们相应通信范围和可能的通信链路的一组网络设备；
图6是根据本发明一个实施方案所述的方框图，其示例性地显示出了广播消息帧；
图7是根据本发明一个实施方案所述的方框图，其示例性地显示出了响应消息帧；
图8是根据本发明一个实施方案所述的方框图，其示例性地显示出了网络线路消息帧；
图9A-9D是根据本发明一个实施方案所述的曲线图，其示例性地显示出了用于创建扫描测试路由序列的网络线路技术；
图10是根据本发明一个实施方案所述的曲线图，其示例性地显示出了用于创建扫描测试路由序列的深度优先搜索技术；
图11是根据本发明一个实施方案所述的基于跳数的网络地址表的例子；
图12示例性地显示出了可与本文所述的各实施方案连接的无线网络通信设备的方框图；以及
图13示例性地显示出了可与本文所述的各实施方案连接的计算机系统的方框图。
                       详细描述
本文公开的实施方案提供了系统和方法，用以在有线或是无线网络中实施边界扫描测试。举例来说，本文公开了一种方法，它允许网络中的测试站点利用深度优先搜索技术来创建MAC层扫描测试路由序列，然后产生一个测试代理用以遍历扫描测试路由序列中的链路，将有关扫描测试路由序列中各个链路的信息报告回测试站点。
在阅读本说明书后，对本领域的技术人员来说，如何在各种实施方案和可选应用中实施本发明是显而易见的。然而，尽管在这里将描述本发明的各种可选实施方案，可以理解这些实施方案仅仅是示例性的，而不是限制性的。由此，各种可选实施方案的详细描述不应解释为限制所附权利要求书提出的本发明的范围和外延。
图1是根据本发明一个实施方案所述的示例性的有线、无线、或混合网络50的高层网络图。在图示的实施方案中，系统包括了与多个网络设备10、20和30通信连接的网络50。
网络50可以是有线网络、无线网络、或是包括有线和无线的同类型的或是不同类型的网络的组合。网络50可以是个人局域网(“PAN”)，局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，或是集中包括了类似互联网的全球通信网络的分布式组合网络。网络50可以是自组织网络(ad hoc)或是持续网络并且可以是固定安装的或是移动的，网络50也可包括固定和移动组件的组合。另外，网络50可传送对应于单个网络协议或多个网络协议的通信。举个例子，网络50可携带802.3以太网数据流和802.11无线数据流。
网络设备优选地是能够在类似网络50的通信网络中通信的设备。举个例子，网络设备10可以是个人电脑(“PC”)，膝上电脑，打印机，平板电脑，机顶盒，游戏机，或是诸如个人数字助理(“PDA”)，蜂窝电话，寻呼机等无线通信设备和其他能够和无线网络进行数据通信的设备。诸如网络设备10，20，30这样不同的网络设备通过网络50通信连接。
在以下的详细的说明中，类似网络设备10的网络设备可以称为网络设备、网络节点、节点、无线通信设备、无线网络设备和无线节点。尽管这里使用了不同的名称，网络设备也可包括所有组件或是组件的最小子集和根据图12和13描述的功能性能。
图2是根据本发明一个实施方案的网络图，其中示例性地示出了网络中连接到不同节点的一组链路；在所示的实施方案中，网络设备10、20、30通过一系列的链路来连接通信。举个例子，链路42连接节点10和节点20、链路44连接节点20和节点30、链路46连接节点30和节点10。顺序经过链路42，44，和46就完成了网络的遍历，它在所示实施方案中是一个欧拉线路。
为了达到一致性和简化说明的目的，这里所指和详细描述的不同链路将被描述为双向和对称的通信链路。因此，一个在特定的方向上(也就是从一个特定的源节点到特定的目的节点)的成功的链路测试表明从初始目的节点到初始源节点的相同链路的测试也是成功的。然而，本领域的技术人员可以理解，这里的详细说明所考虑的主要范围包括了在定向和非对称通信网络中的所述技术的应用。
图3是根据本发明一个实施方案例的曲线图，示中示例性地示出了具有奇度的节点之间的一组链路。在所示的实施方案中，网络54包括节点100、102、104、和106，通信链路A连接节点100和102。通信链路B连接节点100和104，通信链路C连接节点100和106。同样的，通信链路D和F连接节点102和104，通信链路E和G连接节点104和106。图中也示出了每个节点的度数，节点100，102和105是3度，而104是5度。
所示的网络曲线图不是欧拉形式，这意味着为了遍历每条链路只一次，图中的一些链路肯定会不止一次地被经过。举个例子，按A，F，D，F，G，E，B，C，C的顺序遍历这些链路时，每条链路至少经过一次然后回到起始节点，而链路F和C经过了两次。
图4是根据本发明一个实施方案的曲线图，其中示例性地示出了具有偶度的节点之间的一组欧拉化的链路；在所示的实施方案中，网络54再次包括节点100、102、104和106。通信链路A连接了节点100和102，通信链路B连接了节点100和104，通信链路C和J连接了节点100和106。类似的，通信链路D，F和H连接了节点102和104，而通信链路E和G连接了节点104和106。图中也示出了每个节点的度数，节点100、102和106是4度而节点104是六度。因为每个节点的度数是偶数，所以该网络曲线图是欧拉形式的。因此，按照A，F，D，H，G，E，B，C，J的顺序遍历链路，每条链路只单独经过一次，最终回到第一个节点，也就是节点100。
图5的网络曲线图分别示例性地示出了一组网络设备210，220，230和240和它们相对应的通信区域211，221，231和241。此外，图中还示出了所有可能的通信链路251，252，253，254，255和256。网络200具有两跳的最大半径，因为由任意通信节点发出的通信报文广播，最多两跳就可以被网络中的每个节点接收到。
在所示的实施方案中，可以使用连续的广播方法来创建一个扫描测试路由序列。举个例子，节点210最初发射只能由节点230接收的只有一跳的广播消息。广播消息可以是通信报文或是漫游代理。在一个实施例中，通信报文的信息载荷中含有测试代理(test agent)。在接收后，节点230用确认信息来验证链路251并记录链路251的质量。在验证链路和记录链路质量后，节点230(和其他接收到初始广播的节点)发送一个相应的一跳广播消息而由节点210，节点220和节点240接收。
作为广播消息的发起者，节点210抑制了由230发出的广播消息。另一方面，节点220和240确认了广播消息，因此分别验证了链路253和链路252，也记录了相应的链路质量。下一个重发广播消息的节点(节点220或是节点240)将通过确认并记录的链路质量来验证链路254。此外，当节点220再次发送广播消息，广播消息到达节点210。因为节点210初始没有得到来自节点220的确认，它会丢弃广播消息，因此也就不再验证链路255。另一种方法是，节点210通过节点230往节点220发送一个确认消息，因此也就验证了链路255。有利的是，节点220通过来自经过节点230的确认消息确定链路255是间接链路。特别的是，潜在的链路256将根本无法验证，因此这样的链路根本不存在或是被认定为不可用。
有利的是，可用定向追溯(也就是反序)的方法把广播消息的结果传递回节点210。举个例子，节点240将它从广播消息中收集到的链路验证和链路质量发送回节点230，节点230将从它的广播消息中收集到的链路验证和链路质量提供给节点210。类似的，节点220向节点230发送它的链路验证和链路质量，节点230再次把信息传递给节点210。
图6是根据本发明的一个实施方案示出的广播消息帧300的方框图。在所示的实施方案中，消息帧300包括了一系列的域。这些域包括了含有消息类型的类型域302，例如像前面根据图5描述的那样，它可以设置成表明消息类型是扫描测试路由序列广播。域还包括发送地址域304，源节点地址域306，用来指示在报文丢弃前剩余的跳数的存活时间(time-to-live)域308，代理识别域310，和优选地包含代理自身的代理域312。例如，代理域312可包含可执行指令。
图7是根据本发明的一个实施方案，其中示出了反馈消息帧400的方框图。在所示的实施方案中，消息帧400包含了一系列的域。这些域包括指示单播反馈消息的类型的类型域402，还包括接收地址域404，发送地址域406，目的地址域408，源节点地址域410，存活时间域412，代理识别域414，和优选地含有扫描测试广播消息的结果的结果域416。在该实施方案中，结果域416设置成具有对应于扫描测试确定的属性值的链路表。
图8是根据本发明的一个实施方案，其中示出的网络线路消息帧500的方框图。在所示的实施方案中，消息帧包括一系列的域。这些域包括含有消息类型的类型域502，例如类型可表示为用以创建扫描测试路由序列的连续网络线路消息。域还包括长度域504，源路由域506，其中域中起始地址和最终地址通常是网络线路的出发点，存活时间域508，代理识别域510，代理域512，和结果域514。
在使用根据前面图6-8所述的消息帧的实施方案中，在网络中任意指定节点处开始创建扫描测试路由序列。发送广播消息使得包含在广播消息中的多种情况的漫游链路测试代理可以遍历整个网络。举个例子，广播消息的报文格式可以是图6所示的消息帧格式。有利的是，广播消息帧在类型域指定了广播操作，发送地址，起始源节点地址，报文存活时间，漫游测试代理ID，和代理本身。代理本身通常指定了待执行的测试和待测的属性，也包括了测试的可执行指令或是更改测试的可执行指令。
当来自起始节点(也可以称为“指定节点”)的广播消息(报文或是路由测试代理)被另一个节点接收时，两个节点间的链路被验证，链路质量被记录。每个接收到初始广播(层二节点)的节点将再次发送广播消息(举例来说，测试代理)并丢弃随后接收到的相同的广播消息。这就定义了一个广播等级，起始节点在顶部，层二节点(也就是那些一跳远的节点)是下一个，其余的派生节点形成了层三，层四，等等直到网络的边界。
除了再次广播测试代理，在层二或是更高层的每个接收节点将完成指定链路测试并对发送测试代理的亲代节点提供单播反馈。前面根据图7描述的这样的反馈消息帧也包括了接收地址，发送地址，目的地址，源地址，代理ID和测试结果。测试结果通常是由测试确定的属性值的链路表组成。有利的是，通过每个接收机确认广播，接收机和广播发送者之间的链路得到训练，因此也得到了验证。
测试结果中的属性包括了链路的连通性，链路质量，相对信号强度指示器，节点路由配置或是其他有用的属性。在一个实施方案中，测试结果以比特向量的形式表示。在这样的设置中，一个具有5000个链路(比如，一个具有100个节点的全连通网络)的网络大致需要携带0.625K字节的数据。使用多于一个的通信报文可以将测试结果发送到指定的节点，例如在大型网络的情况下。如果必需要确保稳定的传输，测试结果通信可以被确认和再次发送。一个每链路多比特方案也可以用来表明各种间隔等级的链路质量或是合并多个链路属性。最后，网络扫描测试可以使用小的数据报文，消除了由于无用数据而阻碍网络的路由表。
在一个实施方案中，在每个接收端节点处记录测试结果并通过确认报文发送回广播节点。在这样的实施方案中，希望中间节点(比如层二节点)能够多次提供确认。举个例子，在一个具有m跳网络半径的可执行前述的广播操作的网络中(也就是m-1层)，由初始节点发起广播而由离指定节点一跳远的节点做出的最大确认操作数，总共是m次确认。
这里的网络半径定义成为了达到最远端节点而必须由中间节点转发的最小广播操作数。为了减少中间节点处的确认数，可估计网络广播的半径和每跳的往返时延，并在离指定节点n跳的每个广播环路上计算所有节点的超时周期的适当值。通过这些超时参数，层二节点在向指定节点发送它的确认消息之前将等待累加多数或是所有来自它派生节点的确认消息。这样的设置，具有简化实施和减少存储的优点。具体来说，中间节点仅仅只需知道如何向在广播等级中它的中间媒体亲代节点发送确认信息并等待它自己派生节点的反馈而无需在这些节点建立额外的路由表来帮助构建扫描测试路由序列。
一旦到达超时周期，所有在指定节点接收到的扫描测试序列结果将被用于构建链路图，该图显示了测试中的网络的连通性和每个链路的链路质量。这个链路图是扫描测试路由序列。因此，在每个节点边界扫描测试只需一次广播操作。此外，在每个中间节点和叶节点处，网络边界扫描测试具有简化实施、降低计算和存储需求的优点。
图9A-9D是根据本发明一个实施方案所述的用于创建扫描测试路由序列的网络线路技术的曲线图；在图9A中示出了包括四个节点620，622，624和626的网络，其中还示出了所有理论链路，包括链路630，632，634，636，638和640。在图9B中，两条额外的链路642和644添加到网络图中以使得该图符合欧拉形式。在所示的实施方案中，每个节点620，622，624，和626都具有偶度。网络线路(也就是邮递员线路)可以构建成：
640，634，636，630，638，642，632和644。
这样的网络线路开始于节点620，遍历网络中的每条链路恰好一次，在节点620处结束。
在图9C所示的实施方案中，节点620和624是不能通信的。举个例子，它们可能是不在彼此范围以内的无线通信设备。因此，链路640的初始遍历(也就是测试)验证失败。扫描测试路由序列创建过程因此删除链路640和类似644的任何等效链路。在做出这一改动后，图9C示出了剩余的链路，这就需要网络线路构建成：
636，634，632，638，642和630。
该网路线路再次开始于节点620，遍历网络中的每条链路恰好一次，在节点620处结束。
在图9D所示的实施方案中，当扫描测试路由序列程序沿新的网络线路路由到达节点622时，将测试到链路638上的故障。在这一点上，扫描测试路由序列程序将删除目前所有成功测试到的链路，为余下图中所剩节点构建新的网络线路，也就是通过链路630连接的节点620和节点622。通过添加新的链路646将所剩的子图转化为欧拉形式。子图的网络线路现在可构建成：
630和646
这里，网络线路开始于节点622，经过子集中的每条链路恰好一次，在节点622处结束。
一旦链路630和646得到验证，累加测试结果并传送回初始开始点，也就是节点620。返回结果的路径是重构链路的逆序，也就是632，634和636。可选的是，扫描测试路由序列程序在遍历(和验证)链路630之后在620检测它的到达返回，程序可能在此终止，而删除链路646的冗余遍历和通过链路632，634和636的追踪返回节点620是有益的。
在使用乡村邮递员线路的实施方案中，通过为每个可遍历网络子图构建的一系列乡村邮递员线路来创建路由扫描测试序列。具体来说，测试中的网络由间接曲线来表示。乡村邮递员线路因此可以构建并代表了通过网络遍历每个链路(“源路由”)的完整路由。一个漫游测试代理根据源路由配置来遍历曲线。当它遍历整个网络时，测试代理包括源路由的拷贝。对每个被遍历的链路来说，执行指定的链路测试并记录结果。测试结果可立即报告回指定节点或由漫游测试代理携带以便晚些报告。
当一个链路顺利测试出时，漫游测试代理根据源路由前进到下一个节点。如果一个链路测试失败时，也就是说，如果它出了故障或是不存在，当前线路就被中止。在这点上，构建新的子曲线图，删除已测的所有链路而不管成功与否，同时也删除在链路删除后不再连接到子图的节点。这样就构建了新的乡村邮递员线路，先前线路中止的节点就成为线路的起始点(举例来说指定节点)。按照这种方式，漫游测试将一直持续到乡村邮递员线路最终顺利完成。漫游测试代理接着沿所有成功的链路遍历而回到线路的初始起始点。通过这种方式，网络中所有链路将至少测试一次。
有利的是，随后构建的乡村邮递员线路的子图总是要比先前线路的图或子图更加简单(也就是更少的链路和更少的节点)。这就确保了算法的收敛性。乡村邮递员线路的构建是计算性的多项式并且在网络节点处可轻易提供，因为多数现代通信设备不受节点处理功率的限制。此外，连续乡村邮递员运算的使用避免了由于广播消息的操作对网络的不必要冲击。复杂度(不包括出错的发送数)是O(N2)，其中N代表了测试的网路中的全部节点数。
图10是根据本发明的一个实施方案，其示出了用于创建扫描测试路由序列的深度优先搜索技术的曲线图。在图示的实施方案中示出了一系列网络节点A-I连同在各个节点间存在的等级通信链路。也可出现其它的通信链路，举个例子，在类似节点B，C和D的同一等级的节点之间的链路。
在所示的实施方案中，通过来自于测试站点的深度优先搜索程序探测网络曲线图中的节点，可在线计算扫描测试路由序列。如图所示，节点A是测试站点。深度优先搜索分两个阶段进行。在第一个阶段，主节点构建了一个扫描链表，它包括它所有相邻节点的列表。这可以通过发送出一个广播消息来实现。在第二个阶段，主节点向它相邻列表中的每个节点发送一个单播信息。单播信息是连续发送出去的，在收到第一次发送的单播信息已被接收的响应之前，将不会发送第二个单播信息。
因此，一系列的广播和单播信息通过对遍历整个网络的深度优先搜索的控制来建立一个全面的扫描链表。在所示的实施例中，流程沿下面的路径进行：
A，B，E，F，C，G，D，H，I
在构建扫描链表时，测试站点A选择了一个优选地没有被用于启动任何先前扫描链构建的测试向量标识符。此外，一个深度标识符变量被初始化为0，接着测试站点认定它本身是主节点，并发送一个广播回应请求来收集离它最近邻居的列表。广播包含测试向量标识符来唯一标识这轮特定测试。此外，广播还包括了深度标识符，它标示了到目前为止连接到扫描链上的节点数(比如跳数)。
当测试站点A收到了广播回应时，记录被创建，它包括测试向量标识符，深度标识符，邻居指针(举例来说，指向最近邻居的指针)和所有最近邻居的列表。测试站点A还包括一个标记，它用来指定当最后一个邻居响应时扫描链的构建将终止。最后，测试站点A向它的最近邻居发送单播信息来通知最近邻居(比如节点B)成为主节点并继续扫描链表的构建。
当最近的邻居(比如节点B)接收到了来自测试站点的单播信息时，它要认定自己是主节点并发送出再次广播的测试消息来识别它的最近邻居。由节点B发送出的广播消息包括了来自初始广播的相同的测试向量识别符。当节点B接收到它的回声响应时，它也创建了一个包括测试向量标识符，深度标识符，相邻箭头(举例来说，最近邻居的指针)和所有最近邻居列表的记录。在记录中节点B也包括了一个标记来表明在完成后扫描链表应该返回到节点A，举例来说，把节点A加入到最近邻列表的末尾。最后，节点B向它最近的邻居(比如，节点E)发送单播消息，通知该节点成为主节点并继续扫描链表的构建。单播消息包括了来自初始消息的相同的测试矢量标识符，但是深度标识符将增加，以表明另一节点添加到链中。
在节点E和F处将继续这一过程并当那部分子图返回到测试站点A时，测试站点A跳到由它记录标识的下一最近邻居，通知节点C认定自己是主节点并继续搜索链表的创建。有利的是，深度标识符从不重置，这样当测试站点A向节点C发送单播消息时，深度标识符是7，反映了沿链从节点A到节点C的跳数(下和后)。
该过程将继续，直到测试站点跳达它的邻居列表中的最后一个节点，扫描链表在此刻也就完成。有利的是，可以通过边界扫描链，利用扫描链表来发送探测消息。举个例子，向扫描链上第n个节点发送消息，测试站点A发送具有三个域的广播消息。广播消息域包括：(a)目的地节点n；(b)下一跳节点k(初始为1，但是当报文前进时每次增加)，以及；(c)测试向量标识符(用于查找记录待用的合适的扫描链)。
无论何时发送具有目标节点n的广播，每个节点查找测试向量标识符，并确定是否在转发消息时使用k作为深度标识符。如果节点使用k时，它接收消息并再次广播消息，下一跳标识符为k+1。如果主机接收到n＝k的消息，那么它就是指定的接收者并由它处理消息。为对这样的消息做出响应，产生了新的具有不定目标地址的消息。这将导致消息路由回测试站点A。在最坏情况下，用于乡村邮递员线路的贪婪在线算法在一个具有M个边的图中将遍历2M个边。根据图10描述的深度优先搜索会产生这样的性能限制，因此在所有可能的贪婪在线算法中存在着最佳算法。
有利的是，所述的用以创建扫描测试路由序列的深度优先搜索技术具有简化实施，网络节点计算量少的优点，并且通过在网络图的深度上扩展扫描测试消息来避免网络拥塞。此外，此项技术可针对任何规模的网络进行升级，从而获得不依赖于现存路由表和网络层通信协议的更加稳定的通信。
图11是根据本发明实施方案的基于跳数(也就是扫描链位置)的网络地址列表。在所示的网络地址列表中，节点A因为是根节点，所以它的网络地址值为0。节点B具有一的网络地址，因为沿扫描测试路由序列，只需一跳就可以到达它。尽管在常规的路由中，C节点被认为是距离A节点一跳，根据扫描测试路由序列，节点C距离节点A七跳，因此它的网络地址是七。类似的，节点D具有十一的网络地址。相应的，节点E的网络地址是2，节点F的网络地址是4，节点G的网络地址是8，节点H的网络地址是12，节点I的网络地址是14。
在一个实施方案中，节点A通过任意具有较低网络地址的中间节点向特定的节点路由一个通信报文。因此，为了向节点I发送通信报文，节点A初始发送通过节点B，节点C，或是节点D的报文，并确保报文达到节点I。这是基于扫描测试路由序列的连续特性和接收节点按照该序列向下一节点转发通信报文。
图12示出了可与本文描述的各实施方案一同使用的无线通信设备700的方框图。举个例子，无线通信设备700可与手机或PDA网络设备结合使用，或是作为无线网状网中感应节点的一部分。然而，本领域的技术人员很清楚，也可以使用其他无线通信设备和(或)结构。
在所示的实施方案中，无线通信设备700包括了天线702，双工器704，低噪声放大器(“LNA”)，功率放大器(“PA”)708，调制电路710，基带处理器712，扬声器714，麦克风716，中央处理单元(“CPU”)718，和数据存储区720。在无线通信设备700中，射频信号(“RF”)由天线702发送和接收。双工器704具有交换作用，在发送和接收信号的路径间连接天线702。在接收路径上，已接收射频信号从双工器704连接到了LNA706。LNA706放大接收到的RF信号，并将已放大信号连接到调制电路710的调制部分。
常规的调制电路710在一个集成电路(“IC”)上结合了解调器和调制器。解调器和调制器也可以是分离元件。解调器剥离了RF载波信号而留下了基带接收音频信号，然后将解调器的输出发送到基带处理器712。
如果基带接收音频信号包含了音频信息，那么基带处理器712就对信号进行解码并转化为模拟信号。接着信号被放大并发送到扬声器714。基带处理器712也接收来自麦克风716的模拟音频信号。这些模拟信号转化成数字信号并由基带处理器712编码。基带处理器712也编码数字信号用于传输和产生发送到调制电路710的调制部分的基带发送音频信号。调制器将基带发送音频信号和RF载波信号混频产生RF载波信号，发送到功率放大器708。功率放大器708放大RF发送信号并发送到双工器704，在此处信号被交换到天线部分由天线702来发送。
基带处理器712也与中央处理单元718连接通信。中央处理单元718可访问数据存储区720，中央处理器718被配置成易于执行存储在数据存储区720的指令(也就是计算机程序或是软件)，计算机程序也可以由基带处理器712来接收并存储于数据存储区720，或是接收时执行。这样的计算机程序，当执行时，可使无线通信设备700执行本发明前述的各种功能。
在本说明书中，术语“计算机可读媒体”是指用于为无线通信设备700提供可执行指令，而由中央处理单元718来执行的任何媒体。例如，这些媒体可包括数据存储区720，麦克风716(通过基带处理器712)和天线702(也通过基带处理器712)，这些计算机可读媒体是用以为无线通信设备700提供可执行代码，编程指令，和软件的设备。当由中央处理单元718来执行可执行代码，编程指令和软件时，将导致中央处理单元718执行这里前述的创造性特征和功能。
图13是示出可与这里描述的各种实施例连接的计算机系统750的方框图。举个例子，计算机系统750可用于连接网络设备，网络接入点，路由器，网桥，或是其他网络基础结构组件。然而，本领域的技术人员很清楚，也可以使用计算机系统和/或是架构。
计算机系统750优选地包括一个或多个处理器，例如处理器752。也可提供额外的处理器，例如管理输入输出的附助处理器，用于执行浮点数学运算的附助处理器，具有适于快速执行信号处理算法架构的专用微处理器(比如数字信号处理器)，主处理器的下级从处理器(比如后端处理器)，用于双向或是多处理系统的附加处理器。这类辅助处理器可以是分离的处理器，或是与处理器752集成在一起。
处理器752优选地连接于通信总线754。通信总线754可包括方便在存储区和计算机系统750的其他并行元件之间进行信息传送的数据通道。通信总线754进一步可提供用于与处理器752通信的一组信号，包括了数据总线，地址总线，和控制总线(没有示出)。通信总线754可包括标准或是非标准的总线结构。例如，诸如兼容工业标准结构(“ISA”)的总线结构。扩展工业标准架构(“EISA”)，微通道结构(“MCA”)，并行元件互连(“PCI”)局部总线，或是由电子和电器工业协会发起的标准，包括IEEE488通用接口总线(“GPIB”)，IEEE696/S-100，等等。
计算机系统750优选地包括一个主存储区756和可能包括一个次存储区758。主存储区756提供由处理器752执行的程序的指令和数据的存储。主存储区通常是基于半导体的存储区，如动态随机接入存储区(“DRAM”)和/或静态随机接入存储区(“SRAM”)。其他基于半导体的存储类型，举个例子，包括了同步动态随机接入存储(“SDRAM”)，随机动态随机接入存储器(“RDRAM“)，铁电(ferroelectric)随机接入存储器(”FRAM”)和类似的存储器，包括只读存储器(“ROM”)。
辅助存储器758可选的包括硬盘驱动器760和/或可移动存储驱动器762，举个例子，软盘驱动器，磁带驱动器，压缩盘(“CD”)驱动器，数字通用盘(”DVD“)驱动器，等等。可移动存储驱动器762以公知的方式读写移动存储区媒体764。举例来说，移动存储媒体764也可包括软盘，磁带，CD，DVD等等。
可移动存储媒体764通常是计算机可读媒体，其上存储了计算机可执行代码(也就是软件)或是数据。存储于可移动存储媒体764的计算机软件或数据可作为电子通信信号778读入到计算机系统750中。
在可选的实施方案中，辅助存储器758可包括其他允许将计算机程序或是其他数据或指令加载到计算机系统750的类似设备。这类设备可包括，举例来说，外部存储媒体772和接口770。外部存储媒体772可以是外部硬盘驱动器或外部光驱动器，或是外部磁电光驱动器。
辅助存储器758的其它例子可以包括基于半导体的存储器，例如可编程只读存储器(“PROM“)，可擦可编程只读存储器(”EPROM“)，电可擦只读存储器(”EEPROM“)，或是闪存(基于块存储，类似EEPROM)。也包括其他可读存储单元772和接口770，允许从可移动存储单元772向计算机系统750发送软件和数据。
计算机系统750可包括通信接口774，通信接口774允许在计算机系统750和外部设备(比如打印机)，网络或信源之间传送软件和数据。举例来说，经通信接口774，网络服务器可将计算机软件或是可执行代码发送到计算机系统750。通信接口774可以是调制解调器，网卡(“NIC”)，通信端口，PCMCIA插槽和卡，和红外线接口，和IEEE1394火线(fire-wire)等等。
通信接口774优选地实施工业已颁布的协议标准，如以太网IEEE802标准，光纤信道，数字用户线(“DSL”)，异步数字用户线(“ADSL”)，帧中继，异步传输模式(“ATM”)，综合数字业务网(“ISDN”)，个人通信业务(“PCS”)，传输控制协议/因特网协议(“TCP/IP”)，串行线因特网协议/点对点协议(”SLIP/PPP“)，等等，但也可实施定制的或是非标准的接口协议。
经通信接口774的软件和数据通常是以电子通信信号778的形式传输的。这些信号778通常经通信信道776提供给通信接口774。通信信道776可通过使用包括有线或是电缆，光纤，常规的电话线，蜂窝电话链路，射频(“RF”)链路，或是红外线链路等各类通信设备来实现携带信号778。
计算机可执行代码(也就是计算机程序或软件)存储在主存储区756和/或次存储区758中。计算机程序也可通过通信接口774来接收并存于主存储器756和/或辅助存储器758中。这类计算机程序，当执行时，使得计算机系统750可执行本发明前述得各种功能。
在本说明书中，术语“计算机可读媒体”是指用于为计算机系统750提供计算机可执行代码(比如软件和计算机程序)的任何媒体。例如，这些媒体包括主存储器756，辅助存储器758(包括硬盘驱动器760，可移动存储媒体764和外部存储媒体772)，还有任何通信连接到通信接口774的并行设备(包括网络信息服务器或其他网络设备)这些计算机可读媒体是向计算机系统750提供可执行代码，编程指令，和软件的设备。
在使用软件实现实施方案中，软件可存储在计算机可读媒体上，通过移动存储驱动器762，接口770，或是计算机接口774来装到计算机系统750中。在这样的实施例中，软件是以电子通信信号778的形式装入到计算机系统750中。由处理器752执行的软件，使得计算机系统752可执行前述具有创造性的特征和功能。
本发明的各种实施方案也可普遍应用于硬件使用，例如，类似特定用途集成电路(“ASIC”)或是现场可编程门阵列(“FPGA”)，对于本领域的技术人员来说，实施能够执行这里所述功能的硬件状态机也是显而易见的。各类实施例也可通过利用硬件和软件的组合来实施。
尽管这里所示和详细描述的系统和方法是完全能够获得上述本发明的目标的，可以理解的是说明书和这里所述的附图代表了本发明的优选实施例，因此代表了本发明预期的发明主题。进一步可以理解，本发明的范围包括了对本领域的技术人员来说是显而易见的其他实施例，本发明的范围除所附权利要求书以外，不受任何限制。

Claims (36)

1.一种用于测试与多个网络设备通信连接的网络中的链路的方法，包括：
建立包括通信网络中每条链路的MAC层扫描测试路由序列；
创建配置成能遍历所述扫描测试路由序列中每条链路的测试代理；和
在所述通信网络上使用所述测试代理，其中所述测试代理检查所述扫描测试路由序列中的链路以确定与该链路相关的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述建立步骤包括从所述通信网络中的多个网络设备的每一个发送一系列的广播信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述建立步骤包括网络线路的连续应用。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述网络线路是邮递员线路。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述建立步骤包括执行通信网络的深度优先搜索。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述执行步骤包括在通信网络的每个网络设备处构建扫描链表。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述执行步骤包括根据跳数产生规范的寻址方案。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试代理检查所述扫描测试路由序列中的每条链路，从而确定与该通信网络相关的信息。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试代理向测试站点报告链路信息。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
创建多个测试代理；和
在通信网络上使用所述多个测试代理中的每一个。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个测试代理向单个测试站点报告链路信息。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试代理是配置成在一个或多个通信报文的数据载荷中传输的抽象数据类型。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述测试代理包括测试类型标识符，其用于识别待在链路上执行的测试的类型。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述测试代理包括源路由信息。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述测试代理包括中间链路信息结果。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述测试代理包括与链路的检查有关的待分析的链路属性。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述链路属性为链路连通性状态。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述链路属性为网络设备路由配置。
19.根据权利要求12所述的方法，其中所述测试代理包括与链路的检查有关的待被运行的可执行指令。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在检查链路时所述可执行指令更改所述测试代理执行的测试。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述可执行指令是在所述多个网络设备的子集处调用的。
22.一种用于测试与多个网络设备通信连接的网络中的链路的系统，包括：
具有网络通信设备和存储器的测试站点，所述测试站点通过网络与多个网络设备通信连接；
包括所述网络中的每条链路的扫描测试路由序列；
测试代理，其被配置成检查所述扫描测试路由序列中的链路，从而确定与该链路有关的信息。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述网络通信设备是无线收发器。
24.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试代理由所述测试站点创建。
25.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试站点被进一步配置成向测试站点报告链路信息。
26.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试代理被进一步配置成检查所述扫描测试路由序列中的每条链路，从而确定与所述通信网络有关的信息。
27.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试代理是配置成在一个或多个通信报文的数据载荷中传输的抽象数据类型。
28.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试代理包括测试类型标识符，其用于识别待在链路上执行的测试的类型。
29.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试代理包括源路由信息。
30.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试代理包括中间链路信息结果。
31.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试代理包括与链路的检查有关的待分析的链路属性。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述链路属性为链路连通性状态。
33.根据权利要求31所述的系统，其中所述链路属性为网络设备路由配置。
34.根据权利要求22所述的系统，其中所述测试代理包括与链路的检查有关的待被运行的可执行指令。
35.根据权利要求34所述的系统，其中在检查链路时所述可执行指令更改所述测试代理执行的测试。
36.根据权利要求34所述的系统，其中所述可执行指令是在所述多个网络设备的子集处调用的。
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