DE69533122T2

DE69533122T2 - Rechnernetzwerkdurchschaltvermittlung

Info

Publication number: DE69533122T2
Application number: DE69533122T
Authority: DE
Inventors: Arun Narayan Westfield Netravali; Krishan Kumar Westfield Sabnani
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2015-09-15
Also published as: US5680552A; EP0705012A3; CA2155775C; EP0705012A2; DE69533122D1; CA2155775A1; JP3335510B2; EP0705012B1; JPH0897847A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Gateways zwischen Computernetzwerken und insbesondere die Synthese eines Gateway-Systems, das es Benutzern der zugeordneten Netzwerke gestattet, unter Verwendung von auf jedem Netzwerk verfügbaren Diensten Informationen durch das Gateway-System zu senden und zu empfangen.
Allgemeiner Stand der Technik
Computernetzwerke und andere Datenkommunikationsnetze, die Kommunikationsprotokolle verwenden, wie zum Beispiel SNA (Systems Network Architecture), DECNET und OSI (Open Systems Architecture), werden zur Zeit in der ganzen Welt benutzt. Ein Netzwerkprotokoll ist eine wohldefinierte Menge von Regeln, die für die Syntax, Semantik und Zeitsteuerung der Datenübertragung auf dem Netzwerk gelten. Mit der weitläufigen Benutzung von Email- und Dateitransferdiensten ist es immer wichtiger geworden, Verbindungen zwischen Netzwerken bereitzustellen. Drei häufig verwendete Arten von Netzwerkverbindungen sind Brücken, Router und Gateways.
Herkömmliche Netzwerkverbindungssysteme wurden in der Regel durch Verwendung von ad hoc-Techniken aufgebaut. Zu Problemen bei der automatischen Synthetisierung von Verbindungen gehört das Überwinden von Netzwerkarchitekturfehlanpassungen und das Entwickeln der Protokollumsetzer zwischen den Netzwerken. Bei Architekturfehlanpassungen kommt es zu Unterschieden bezüglich der Netzwerkschichtfunktionalitäten, Bitraten, Pufferung, Schnittstellen und Weiterreichungsprozeduren. Da zur Überwindung von Architekturfehlanpassungen viele Beurteilungen, Kompromisse, Analysen und Entscheidungen erforderlich sind, ist die automatische Erzeugung von Systemen zur Überwindung der Architekturfehlanpassungen in der nahen Zukunft nicht vorherzusehen.
Protokollumsetzer übersetzen Nachrichten aus einem Protokoll in ein anderes, um etwaige Fehlanpassungen zwischen Netzwerkprotokollen zu berichtigen. In der letzten Zeit wurden Techniken entwickelt, die aus formalen Spezifikationen der entsprechenden Netzwerkprotokolle automatisch einen Protokollumsetzer erzeugen. Bekannte automatische Erzeugungstechniken werden zum Beispiel in S. Lam, "Protocol Conversion", IEEE Trans. Soft. Engr., Band 14, Nr. 3, Seiten 353–362, März 1988 (eine frühere Version wurde auf der SIGCOMM '86 präsentiert); und Y. W. Yao, W. S. Chen und M. T. Liu, "A Modular approach to constructing Protocol Converters", Proc. INFOCOM '90, S. 572–579, Juni 1990, beschrieben.
Die automatische Erzeugung von Protokollumsetzern auf der Basis formaler Spezifikationen hat die folgenden Vorteile: (1) die Korrektheit der Funktionsweise der Protokollumsetzung kann bewiesen werden; (2) der Protokollumsetzer kann in einer relativ kurzen Zeit konstruiert werden; und (3) der Protokollumsetzer kann schnell verändert werden, um eine Anpassung an Änderungen der Protokollspezifikation vorzunehmen. Die meisten derzeit existierenden automatischen Synthesetechniken sind jedoch aufgrund des Mangels effektiver Prozeduren, die große realistische Protokolle behandeln können, sowie aufgrund der Schwierigkeit bei der Erstellung der formalen Spezifikationen der Protokolle relativ komplex und ineffizient.
Ein Beispiel für eine effiziente automatische Synthesetechnik wird jedoch in D. M. Kristol, D. Lee, A. N. Netravali und K. Sabnani, "A Polynomial Algorithm for Gateway Generation from Formal Specifications," IEEE/ACM Transactions on Networking, S. 217–229, April 1993, und in dem eigenen US Patent Nr. 5,327,544 beschrieben. Auf diese beiden Literaturstellen wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen. Die in diesen Literaturstellen beschriebene automatische Synthesetechnik erzeugt einen Protokollumsetzer, der die größte gemeinsame Teilmenge von auf den zugeordneten Netzwerkprotokollen verfügbaren Diensten bereitstellt. Diese gemeinsame Teilmenge von Diensten ist Benutzern verfügbar, die Informationen durch den Protokollumsetzer senden und empfangen. Zu typischen Netzwerkdiensten gehören Datentransfer, Datenbankanfragen und Dateitransfers.
Diese Technik ist jedoch Benutzern auf einem der Netzwerke nicht transparent, weil möglicherweise nicht alle der Benutzern auf diesem Netzwerk verfügbaren Dienste Teil der implementierten Teilmenge in dem Protokollumsetzer sind und deshalb bei der Kommunikation durch den Protokollumsetzer nicht benutzbar sind. Deshalb wird ein Verfahren zum automatischen Erzeugen eines Gateway-Systems mit einem Protokollumsetzer benötigt, der Benutzern, die Informationen durch das Gateway-System senden und empfangen, eine Übermenge von Diensten bereitstellt.
Eine Prozedur zur Durchführung einer Protokollumsetzung unter Verwendung des Algorithmus von Okumura, gefolgt durch einen Expansionsschritt, wird in D. Saha und P. Dhan, "A fast Protocol conversion Technique using Reduction of State Transition Graphs", beschrieben.
Kurze Darstellung der Erfindung
Ein Gateway-System zum Verbinden eines ersten und eines zweiten Kommunikationsnetzwerks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann einen ersten und einen zweiten Netzwerkendknoten und einen Protokollumsetzer enthalten. Ein solches Gateway-System verwendet zugeordnete Komplement-Protokollschaltungen in Endknoten und in dem Protokollumsetzer, um die Dienste eines Protokolls, die von dem Protokoll des an diesen Endknoten angeschlossenen entsprechenden Netzwerks nicht bereitgestellt werden, bereitzustellen. Folglich stellt das Gateway-System Benutzern beider Netzwerke bei der Kommunikation durch das Gateway-System eine Übermenge von Diensten beider Netzwerkprotokolle bereit.
Ein Verfahren zur Erzeugung eines Gateway-Systems zwischen einem ersten und einem zweiten Netz gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bestimmt zuerst eine gemeinsame Teilmenge von Diensten, die gleich einer Schnittmenge von durch die Protokolle bereitgestellten Diensten ist. Dann werden Automaten ("FSM") erzeugt, die ein erstes und ein zweites Komplement-Protokoll der durch die Netzwerkprotokolle bereitgestellten Dienste erzeugen. Der erste Komplement-Dienst-FSM enthält die Dienste, die durch das zweite Netzwerkprotokoll und nicht durch das erste Netzwerkprotokoll bereitgestellt werden. Ähnlich enthält das zweite Komplement-Dienstprotokoll die Dienste, die durch das erste Netzwerkprotokoll und nicht durch das zweite Netzwerkprotokoll bereitgestellt werden.
Dann werden Mengen miteinander kommunizierender Automaten, die jedes Netzwerkprotokoll darstellen, gestutzt, um erste und zweite Komplement-Netzwerkprotokollautomaten bereitzustellen. Die Endknoten und der Protokollumsetzer werden dann durch Verwendung von Schaltungen, die die Operationen der Mengen von Protokollautomaten für die Protokolle und der ersten und zweiten Komplement-Netzwerkprotokollautomaten sowie eines Schnittstellenumsetzers durchführen, konstruiert. Das Verfahren zur Erzeugung des Gateway-Systems ist einfach, effizient und kann in einer Anzahl von Schritten auf Polynom-Basis erreicht werden.
Die obigen- Merkmale sowie zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen ohne weiteres ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltbild zweier Datenkommunikationsnetzwerke, die durch ein Gateway-System gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden sind;
2 ist ein ausführliches Schaltbild eines Protokollumsetzers und zugeordneter Netzwerkendknoten in dem Gateway-System von 1;
3 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Erzeugung des Gateway-Systems von 1 und 2;
4 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Stutzen eines Protokolls, um ein Komplement-Protokoll zur Verwendung in dem Verfahren von 3 zu erzeugen;
5 ist ein Blockschaltbild einer Modellanordnung von Komponenten-Automaten ("Komponenten-FSMs") zur Charakterisierung eines Kommunikationsprotokolls, das bei der Erzeugung des Gateway-Systems von 1 verwendet werden kann;
6 ist ein Sender-FSM zur Verwendung in einem Halbduplex-Bitalternierungsprotokoll (HABP), das in einem der Netzwerke von 1 implementiert sein kann;
7 ist ein Empfänger-FSM zur Verwendung in dem HABP;
8 ist ein FSM für einen ersten Kommunikationskanal in dem HABP;
9 ist ein FSM für einen Kanalkommunikationskanal in dem HABP;
10 ist ein FSM für einen dem Sender-FSM von 6 zugeordneten Timer;
11 ist ein Dienst-FSM für das HABP;
12 ist eine Anordnung der FSMs für das HABP von 6–11 gemäß der Organisation von 5;
13 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung von Komponenten-FSMs, die ein Vollduplex-Bitalternierungsprotokoll (FABP) charakterisieren, das in einem der Netzwerke von 1 implementiert sein kann;
14 ist ein Sender-FSM zur Verwendung in dem FABP;
15 ist ein Datenneuübertragungs-Timer-FSM, der dem FSM von 14 zugeordnet ist;
16 ist ein Empfänger-FSM zur Verwendung in dem FABP;
17 ist ein Sequenznummer-Speicher-FSM, der dem Empfänger-FSM von 16 zugeordnet ist;
18 ist ein Sequenznummer-Speicher-FSM, der dem Sender-FSM von 14 zugeordnet ist;
19 ist ein FSM zur Erzeugung eines dem Empfänger-FSM von 16 zugeordneten Bestätigungssignals;
20 ist ein dem FSM von 19 zugeordneter Bestätigungs-Timer;
21 ist ein Dienst-FSM für das FABP;
22 ist ein Komplement-Dienst, der auf der Basis der Dienst-FSMs von 11 und 12 gemäß dem Verfahren von 3 erzeugt wird;
23 ist ein gestutzter Sender-FSM, der auf der Basis des FSM von 14 gemäß dem Verfahren von 4 erzeugt wird;
24 ist ein gestutzter Datenneuübertragungs-Timer-FSM, der auf der Basis des FSM von 15 gemäß dem Verfahren von 4 erzeugt wird;
25 ist ein gestutzter Empfänger-FSM, der auf der Basis des FSM von 16 gemäß dem Verfahren von 4 erzeugt wird;
26 ist ein gestutzter Sequenznummer-Speicher-FSM, der auf der Basis des FSM von 17 gemäß dem Verfahren von 4 erzeugt wird;
27 ist ein gestutzer Sequenznummer-Speicher-FSM, der auf der Basis des FSM von 18 gemäß dem Verfahren von 4 erzeugt wird;
28 ist ein gestutzter FSM zur Erzeugung eines Bestätigungssignals, der auf der Basis des FSM von 19 gemäß dem Verfahren von 4 erzeugt wird; und
29 ist ein Blockschaltbild eines Gateway-Systems zwischen einem HABP-Netzwerk und einem FABP-Netzwerk, das die FSMs von 14–28 gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet verwendet.
Ausführliche Beschreibung
Eine Ausführungsform einer Verbindung zweier Netzwerke durch ein Gateway-System 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. In 1 sind ein erstes und ein zweites Datenkommunikationsnetz 10 und 20 mit einem zugeordneten ersten bzw. zweiten Netzwerkendknoten 30 und 40 verbunden. Die Endknoten 30 und 40 sind durch einen ersten und einen zweiten Kommunikationskanal 60 bzw. 70 mit einem Protokollumsetzer 50 verbunden. Das Gatewaysystem 1 besteht aus den Endknoten 30 und 40 und dem Protokollumsetzer 50.
Jedes der Datenkommunikationsnetze 10 und 20 kann mit jeweiligen Computern 80, Druckern 90, Dateiservern 100 und anderen Datenspeichergeräten 110 verbunden sein. Außerdem können zusätzliche geeignete Datenkommunikationsgeräte an die Netzwerke 10 und 20 angeschlossen sein. In 1 verwendet das erste Datenkommunikationsnetz 10 ein Protokoll A und das zweite Datenkommunikationsnetz 20 ein Protokoll B.
Die Operationen eines Netzwerkprotokolls können durch eine Menge miteinander kommunizierender Automaten (FSMs) modelliert werden. Beispielhafte Mengen von FSMs, die Halbduplex- und Vollduplexkommunikationsprotokolle charakterisieren, sind in 6–11 bzw. 14–21 abgebildet, die später ausführlicher beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung wird die Eingangs-/Ausgangsoperationsnotation zwischen Prozessen ähnlich der in der Sprache CSP verwendeten zur Spezifikation der Kommunikation zwischen Protokoll-FSMs verwendet. CSP steht für Communicating Sequential Processes (Kommunizierende Sequenzielle Prozesse), siehe C. A. R. Hoare, "Communicating Sequential Processes", Communications of the ACM, Band 21, Nr. 8, S. 666–677, August 1978 ("Communicating Sequential Processes").
Gemäß dieser Notation sendet ein FSM mittels einer "Ausgangsoperation", die durch das Symbol "!" bezeichnet wird, eine Nachricht zu anderen FSMs. Wenn zum Beispiel zwei FSMs vorliegen (Maschine #1 und Maschine #2) wird eine Ausgangsoperation in Maschine #1, die die Nachricht "msg" zu Maschine #2 sendet, durch Automat2!msg bezeichnet. Außerdem kann ein FSM Nachrichten empfangen. Für jede von einem FSM gesendete Nachricht muß eine Empfangsbestätigung der Nachricht durch mindestens einen anderen FSM vorliegen. Ein FSM empfängt eine Nachricht von einem anderen FSM mittels einer durch das Symbol "?" bezeichneten "Eingangsoperation". In bezug auf die oben exemplifizierte Ausgangsoperation wird die entsprechende Eingangsoperation in Maschine #2 durch Automat1?msg bezeichnet, d. h. Empfangen der Nachricht "msg" von Maschine #1.
Die Operationen Automat1?msg und Automat2!msg werden gleichzeitig ausgeführt, weil sie verschiedene Perspektiven desselben Ereignisses repräsentieren. Keine der beiden Operationen kann einzeln ausgeführt werden. Wenn also ein erster FSM versucht, eine Ausgangsoperation durchzuführen, muß er warten, bis ein zweiter FSM bereit ist, die entsprechende Eingangsoperation auszuführen. Der synchronisierte Nachrichtenaustausch zwischen zwei FSMs wird als ein Rendezvous bezeichnet.
Wenn der FSM-Name nicht in einer Eingangs- oder Ausgangsoperation spezifiziert ist, dann kann die Eingangs-/Ausgangsoperation mit einem beliebigen anderen FSM stattfinden, der bereit ist, die entsprechende Operation auszuführen. Wenn ein FSM zum Beispiel eine Operation ?msg aufweist, dann löst der Empfang von "msg" von einem beliebigen anderen FSM die Operation des FSM aus. Mit diesen Arten von Eingangs-/Ausgangsoperationen werden häufig die Interaktionen eines Protokolls mit mehreren Benutzern auf mehreren Kommunikationskanälen modelliert.
Ein typischer FSM zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Vier-Tupel F = (Σ, V, ρ, s₀). Dabei ist das Symbol Σ eine Menge, die aus allen Eingangs-/Ausgangsoperationen des FSMs und einer internen Operation besteht, das Symbol V ist eine endliche Menge von Zuständen, in denen sich der FSM befinden kann; das Symbol ρ ist eine endliche Menge von Zustandsübergangsfunktionen, wie zum Beispiel Automat!msg oder Automat?msg; und das Symbol so ist der Anfangszustand des FSM F. Während der Durchführung eines internen Übergangs von einem Zustand zu einem anderen Zustand führt ein FSM einen Zustandsübergang durch, ohne mit irgendeinem anderen FSM in Wechselwirkung zu treten. Weitere Informationen über FSMs findet man in Z. Kohavi, "Switching Theory and Finite Automata Theory", McGraw-Hill, S. 275–315 (1978), und in Communicating Sequential Processes.
Ein FSM kann als ein gerichteter Graph (V, E) repräsentiert werden, wobei das Symbol V die Menge von Zuständen in dem FSM und das Symbol E die Menge von Kanten oder möglichen Zustandsübergängen zwischen Zuständen ist. Jeder Zustand eines FSM wird in einem gerichteten Graph durch einen Kreis, der die Bezeichnung des Zustands umkreist, wie zum Beispiel Zustand 900 in dem Automaten Htrans von 6 repräsentiert. Jede Kante wird durch eine zu der Menge Σ gehörende Eingangs-/Ausgangsoperation bezeichnet, die entweder den Zustandsübergang auslöst oder ein Ergebnis des Zustandsübergangs ist. Zum Beispiel ist die Kante 910, die sich von dem Zustand 900 in 6 erstreckt, mit ?timeout bezeichnet. Zusätzlich kann eine Kante durch zwei oder mehr Eingangs-/Ausgangsoperationen gekennzeichnet werden, die unabhängig oder zusammen den Zustandsübergang auslösen oder sein Ergebnis sind.
Für Notationszwecke bedeutet eine mit a*b bezeichnete Kante eine Kante, die durch eine Eingangs-/Ausgangsoperation a gefolgt durch eine Eingangs-/Ausgangsoperation b, ausgelöst wird. Das Symbol "*" repräsentiert den boolschen AND-Operator. Deshalb wird ein Zustandsübergang, der durch eine Kante mit der Bezeichnung ?ack0*?cancel repräsentiert wird, nur durch den Empfang der Nachrichten "ack0" und "cancel" ausgelöst. Ein Zustandsübergang, der durch eine mit ?ack0*!start bezeichnete Kante repräsentiert wird, wird durch den Empfang der Nachricht ack0 und das Senden der Nachricht start ausgelöst. Eine Kante mit der Bezeichnung a + b bedeutet zwei Kanten, die dieselben beiden Zustände verbinden, wobei eine durch die Eingangs-/Ausgangsoperation a und eine durch die Eingangs-/Ausgangsoperation b bezeichnet wird. Das Symbol "+" repräsentiert den boolschen OR-Operator. Zum Beispiel wird ein Zustandsübergang, der durch eine Kante mit der Bezeichnung ?ack1+?start repräsentiert wird, durch den Empfang entweder der Nachricht "ack1" oder der Nachricht "start" ausgelöst.
Ein FSM beginnt immer in seinem Anfangszustand so. Der Anfangszustand wird mit 0 bezeichnet und kann zusätzlich in dem den FSM repräsentierenden gerichteten Graph durch das Vorhandensein eines die 0 umgebenden konzentrischen Kreises bezeichnet werden. Wenn sich der FSM in einem beliebigen gegebenen Zustand befindet, kann er beliebige der Operationen ausführen, die einen Übergang von diesem Zustand bezeichnen.
Ein Protokoll stellt dem Benutzer des Protokolls einen oder mehrere Dienste bereit. Diese Dienste werden ebenfalls als ein FSM, der Dienst-FSM genannt wird, repräsentiert. Es besteht jedoch nicht unbedingt eine eindeutige Abbildung oder Korrelation zwischen der Menge von durch ein Protokoll bereitgestellten Diensten und der Menge von FSMs, die die Protokolloperationen repräsentieren kann. Die Eingangs-/Ausgangsoperationen des durch den Dienst-FSM repräsentierten Protokolls werden als Dienstprimitiven des Protokolls bezeichnet. Gemäß internationalen Standards bedeutet eine Dienstprimitive einen abstrakten Nachrichtenaustausch zwischen dem Protokoll und seinem Benutzer oder seiner oberen Schicht. Ein Beispiel für eine Dienstprimitive ist !send(data), wobei die Primitive send zum Senden einer Nachricht data verwendet wird.
Wenn eine Kante in einem FSM durch eine Eingangs-/Ausgangsoperation bezeichnet wird, die keine entsprechende Operation in einem anderen FSM aufweist, kann der Übergang niemals stattfinden. Wenn zum Beispiel eine Kante in Maschine #1 mit Automat2!msg bezeichnet ist und Maschine #2 keine Kante mit der Bezeichnung Automat1?msg enthält, kann der Übergang in Automat1 niemals stattfinden. Diese Eigenschaft kommunizierender FSMs wird in dem Verfahren zur Erzeugung eines Gateway-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Für zwei beliebige FSMs F₁ und F₂ kann ein FSM mit der Bezeichnung F₁ # F₂ gebaut werden, der dem vereinigten Verhalten von F₁ und F₂ entspricht. Der FSM F₁ # F₂ wird als erreichbarer FSM oder Zusammensetzung von F₁ und F₂ bezeichnet. Der Prozeß des Konstruierens von F₁ # F₂ aus den Komponenten F₁ und F₂ wird als die Erreichbarkeitberechnung oder Zusammensetzung bezeichnet und ist in der Technik wohlbekannt. Das Finden des erreichbaren FSM erfolgt durch Berechnen der erreichbaren globalen Zustände. Ein globaler Zustand für F₁ # F₂ ist als ein Zwei-Tuple (s₁, s₂) definiert, wobei s₁ der aktuelle Zustand von F₁ und s₂ der aktuelle Zustand von F₂ ist. Die Berechnung der erreichbaren globalen Zustände wird in G. V. Bochmann und C. A. Sunshine, "A Survey of Formal Methods", Computer Networks and Protocols, P. E. Green (Hrsg.), S. 561–578, Plenium Press, Mai 1983, beschrieben.
2 zeigt eine ausführlichere Ansicht des Gateway-Systems von 1. In 2 ist das Datenkommunikationsnetz 10 mit einer Protokollschaltung A₁ 100 und einer Komplement-Protokollschaltung P_B–A.1 105 in dem Netzwerkendknoten 30 verbunden. In dem Netzwerkendknoten 30 sind die Schaltungen A₁ 100 und P_B– _A.1 105 mit einem ersten kombinierten Multiplexer/Demultiplexer (MUX-DEMUX) 110 verbunden.
Die Protokollschaltung A₁ 100 führt die Operationen durch, die in einem Teil der Menge von Protokoll-FSMs spezifiziert sind, die das Protokoll A charakterisieren, und wird später ausführlicher beschrieben. Die Komplement-Protokollschaltung P_B–A.1 105 führt Operationen durch, die in einem Teil einer Menge von Komplement-Protokoll-FSMs spezifiziert werden, die ein Komplement-Protokoll P_B–A charakterisieren. Das Komplement-Protokoll P_B–A liefert die Dienste des Protokolls B, das auf dem Netzwerk 20 implementiert ist, die nicht durch das Protokoll A des Netzwerks 10 bereitgestellt werden. Die Komplement-Protokollschaltung P_B–A.1 105 und das Komplement-Protokoll P_B–A werden auch später ausführlicher besprochen.
Der MUX-DEMUX 110 ist außerdem mit dem ersten Kommunikationskanal 60 verbunden, der mit einem in dem Protokollumsetzer 50 angeordneten zweiten MUX-DEMUX 120 verbunden ist. In dem Protokollumsetzer 50 ist der MUX-DEMUX 120 mit einer Schnittstellenprotokollschaltung A₂ 125 und einer Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung P_B–A.2 130 verbunden. Die Schnittstellenprotokollschaltung A₂ 125 führt die in dem Restteil charakterisierten Operationen durch, der Menge von FSMs für das Protokoll A, die nicht durch die Protokollschaltung A₁ 100 durchgeführt wird, und wird später ausführlicher besprochen. Ähnlich führt die Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung P_B–A.2 130 die in dem Restteil der Menge von FSMs für das Komplement-Protokoll P_B–A charakterisierten Operationen durch, die nicht durch die Komplement-Protokollschaltung P_B–A.1 105 durchgeführt werden. Die Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung P_B–A.2 130 wird ebenfalls später ausführlicher besprochen. Die MUX-DEMUX 110 und 120 arbeiten in Verbindung mit einander, um Signale auf dem Kommunikationskanal 60 zwischen den Schaltungen A₁ 100 und A₂ 125 bzw. zwischen den Schaltungen P_B–A.1 105 und P_B–A.2 130 zu multiplexen und zu demultiplexen.
Innerhalb des Gateway-Protokollumsetzers 50 sind die Schaltungen A₂ 125 und P_B–A.2 130 mit einem Schnittstellenumsetzer IC 135 verbunden. Der Schnittstellenumsetzer IC 135 ist ferner mit der Schnittstellenprotokollschaltung B₁ 140 und einer Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung P_A–B.1 145 verbunden, die später ausführlicher beschrieben werden. Die Schaltungen B₁ 140 und P_A–B.1 145 sind mit einem dritten MUX-DEMUX 150 verbunden, der mit dem zweiten Kommunikationskanal 70 verbunden ist.
Der Kommunikationskanal 70 ist ferner mit einem in dem Netzwerkendknoten 40 enthaltenen vierten MUX-DEMUX 160 verbunden. In dem Netzwerkendknoten 40 ist der MUX-DEMUX 160 mit der Protokollschaltung B₂ 165 und einer Komplement-Protokollschaltung P_A–B.2 170 verbunden. Die Schaltungen B₂ und P_A–B.2 sind außerdem mit dem zweiten Datenkommunikationsnetz 20 verbunden.
Die Protokollschaltung A₁ 100 und die Schnittstellenprotokollschaltung A₂ 125 führen die Kommunikationsfunktionen des Protokolls A, so wie sie durch die entsprechende Menge von FSMs modelliert werden, durch. Die Bestimmung, welcher FSM der Menge von Protokoll-FSMs in welcher der Schaltungen A₁ 100 oder A₂ 125 implementiert werden soll, ist für Fachleute ohne weiteres ersichtlich. Im allgemeinen werden die Funktionen, die durch die FSMs der Menge spezifiziert werden, mit der mit den Benutzern und der oberen Ebene des Netzwerks kommuniziert werden, in der Schaltung A₁ 100 implementiert. Entsprechend werden die Funktionen, die durch die FSMs der Menge charakterisiert werden, die Kommunikation mit anderen Netzwerken ermöglichen, in der Schaltung A₂ 125 implementiert. Ein Beispiel für die Anordnung der Funktionen der verschiedenen FSMs in den jeweiligen Protokollschaltungen wird nachfolgend mit Bezug auf 29 beschrieben.
Die Schnittstellenprotokollschaltung B₁ 140 und die Protokollschaltung B₂ 165 arbeiten gemäß dem Protokoll B, so wie es in der entsprechenden Menge von FSMs spezifiziert ist, auf analoge Weise wie die Schaltungen A₂ 125 bzw. A₁ 100. Ähnlich werden die Funktionen der Komplement-Protokolle P_B–A und P_A–B, die durch die jeweiligen Mengen von FSMs charakterisiert werden, zwischen den Schaltungen P_B–A.1 105 und P_B–A.2 130 bzw. zwischen P_A__B. 145 und P_A–B.2 170 aufgeteilt. Ähnlich wie oben angegeben charakterisiert das Komplement-Protokoll P_A–B die Operationen der von dem Protokoll A bereitgestellten Dienste, die nicht in dem Protokoll B anwesend sind.
Durch ordnungsgemäßes Anordnen der Protokoll- und Komplement-Protokoll-Funktionen in den Endknoten 30 und 40 und in dem Protokollumsetzer 50 ermöglicht es das Gateway-System 1 von 2 an das Netzwerk 10 angeschlossenen Benutzern, alle Dienste oder eine Übermenge der Dienste der Protokolle A und B bei der Kommunikation mit dem Netzwerk 20 zu verwenden. Ähnlich können an das Netzwerk 20 angeschlossene Benutzer bei der Kommunikation mit dem Netzwerk 10 alle Dienste der Protokolle A und B verwenden.
Im Betrieb wird durch eine Tandemkombination des Austauschs entsprechender Dienstprimitiven zwischen den Schaltungen A₂ 125 und B₁ 140 durch den Schnittstellenumsetzer IC 135 in 2 ein von beiden Protokollen A und B bereitgestellter Dienst durchgeführt. Auf ähnliche Weise wird durch eine Tandemkombination des Austauschs entsprechender Dienstprimitiven zwischen den Schaltungen A₂ 125 und P_A– _B.1 145 durch den Schnittstellenumsetzer IC 135 ein Dienst, der durch das Protokoll A, aber nicht durch das Protokoll B bereitgestellt wird, durchgeführt. Durch eine Tandemkombination des Austauschs von entsprechenden Dienstprimitiven zwischen den Schaltungen B₁ 140 und P_B–A.2 130 durch den Schnittstellenumsetzer IC 135 wird ein Dienst, der durch das Protokoll B, aber nicht durch das Protokoll A bereitgestellt wird, durchgeführt.
Folglich identifiziert der Schnittstellenumsetzer IC 135 den Dienstprozeß, der versucht, durch den Protokollumsetzer 50 zu kommunizieren. Der Schnittstellenumsetzer IC 135 routet dann die jeweiligen Dienstprimitiven dieses Dienstes zwischen den entsprechenden Schaltungen in dem Protokollumsetzer 50. Eine geeignete Schaltung zur Durchführung der Operationen des Schnittstellenumsetzer IC 135 ist ein Mikroprozessor oder eine Mikrosteuerung, der bzw. die mit Speicher verbunden ist, der eine Abbildungstabelle für entsprechende Dienstprimitiven enthält. Außerdem kann ein ASIC oder PLA mit den erforderlichen Routing-Fähigkeiten als der Schnittstellenumsetzer IC 135 verwendet werden.
Durch Verwendung der MUX-DEMUX 110, 120, 150 und 160 können die Operationen der Schaltungen A₁ 100 und P_B–A.1 105, A₂ 125 und P_B–A.2 130, B₁ 140 und P_A–B.1 145 und B₂ 165 und P_A–B.2 170 parallel durchgeführt werden. Eine geeignete Technik, mit der sichergestellt werden kann, daß Nachrichten nur zwischen Protokollschaltungen, wie zum Beispiel den Schaltungen A₁ 100 und A₂ 125, und zwischen Komplement-Protokollschaltungen, wie zum Beispiel den Schaltungen P_B–A.1 105 und P_B–A.2 130, ausgetauscht werden können, besteht darin, Etiketten zu verwenden, wie zum Beispiel 1 oder 2, um zu bezeichnen, ob die über den Kommunikationskanal gesendete Nachricht von einer jeweiligen Protokoll- oder Komplement-Protokollschaltung stammt. Bei der alternativen Ausführungsform können die MUX-DEMUX 110, 120, 150 und 160 weggelassen werden, wenn die entsprechenden Protokoll- und Komplement-Protokollschaltungen direkt miteinander verbunden sind.
Die Protokollschaltung A₁ 100 und die Komplement-Protokollschaltung P_B–A.1 105 sowie der MUX-DEMUX 110 in dem Endknoten 30 können als separate oder kombinierte Schaltungen angeordnet werden. Außerdem können die separaten oder kombinierten Schaltungen herkömmliche Mikroprozessoren, ASICs oder PLAs sein. Die Schaltungen des Protokollumsetzers 50 und des Endknotens 40 können ebenfalls auf ähnliche Weise als separate oder verschiedene Konfigurationen kombinierter Schaltungen implementiert werden.
FSMs, die die durch die Protokolle A und B Benutzern bereitgestellten Dienstoperationen charakterisieren, werden durch die Symbole S_A bzw. S_B bezeichnet. Die durch die FSMs S_A und S_B abgebildeten Eingangs-Ausgangsoperationen sind die Dienstprimitiven der Protokolle A bzw. B. Die Menge von Eingangs-/Ausgangsoperationen der Schaltungen A₁ 100 und A₂ 125 mit ihrem jeweiligen lokalen Benutzer oder ihren jeweiligen oberen Ebenen werden als IA₁ bzw. IA₂ bezeichnet. Ein Beispiel für diese Art von Eingangs-/Ausgangsoperation enthält !deliver (data), wobei eine Dienstprimitive delivery zum Abliefern einer Nachricht data verwendet wird. Auf ähnliche Weise wird die Menge von Eingangs-/Ausgangsoperationen der Schaltungen B₁ 140 und B₂ 165 mit ihren jeweiligen lokalen Benutzern oder oberen Ebenen als IB₁ bzw. IB₂ bezeichnet.
Als Beispiel nehme man an, daß die von den Protokollen A und B bereitgestellten Dienste beide Datentransferprotokolle sind. Im Betrieb kann der Schaltung A₁ 100 eine Dienstprimitive zur Herstellung einer Verbindung gegeben werden. Als Antwort würde die Schaltung A₁ 100 eine entsprechende Ausgangsoperation für die Schaltung A₂ 125 erzeugen. Die Schaltung A₂ 125 würde eine Dienstprimitive erzeugen, die ihrem lokalen Benutzer, dem Schnittstellenumsetzer IC 135 anzeigt, daß ein Fernbenutzer der Schaltung A₁ 100 eine Verbindung herstellen möchte. Nach dem Empfang dieser Dienstprimitive würde der Schnittstellenumsetzer IC 135 eine Eingangsdienstprimitive für das Protokoll B erzeugen, die angibt, daß ein lokaler Benutzer (die Schaltung A₂ 125) eine Verbindung herstellen möchte.
Folglich würde der Schnittstellenumsetzer IC 135 bewirken, daß die Schaltung B₁ 140 der lokale Benutzer der Schaltung A₂ 125 ist, indem die Ausgangsdienstprimitiven der Schaltung A₂ 125 zu den Eingangsdienstprimitiven der Schaltung B₁ 140 geroutet werden. Die Schaltung B₁ 140 würde dann eine entsprechende Eingangsoperation für ihren lokalen Benutzer (die Schaltung B₂ 165) erzeugen, die die Kommunikation mit dem Netzwerk 20 bereitstellt. Somit kann ein Benutzer auf dem Netzwerk 10 durch das Gateway-System 1 eine Verbindung zu dem Netzwerk 20 herstellen.
In der umgekehrten Richtung werden die Ausgangsdienstprimitiven aus der Schaltung B₁ 140 durch den Schnittstellenumsetzer IC 135 den Eingangsdienstprimitiven der Schaltung A₂ 125 zugeführt. Da die Netzwerkprotokolle 10 und 20 jedoch verschieden sind, weisen die Eingangsdienstprimitiven für die Schaltung A₂ 125 möglicherweise keine injektive Entsprechung mit den Ausgangsdienstprimitiven der Schaltung B₁ 140 auf. Deshalb muß in dem Schnittstellenumsetzer IC 135 eine Abbildung oder Übersetzung zwischen den Dienstprimitiven oder Eingangs-/Ausgangsoperationen IA₂ und denen von IB₁ implementiert werden.
In den meisten Fällen kann diese Übersetzung eine direkte Abbildung zwischen zwei entsprechenden Operationselementen der Protokolle sein. In anderen Fällen kann die Abbildung jedoch komplexer sein. Wenn zum Beispiel zwei Ausgangsdienstprimitive x und y aus der Schaltung A₂ 125 einer einzigen Eingangsdienstprimitiven z für die Schaltung B₁ 140 äquivalent sind, dann muß der Schnittstellenumsetzer IC 135 nach dem Empfang entweder einer Eingangsdienstprimitiven x oder y die Ausgangsdienstprimitive z erzeugen. Bestimmte Dienstprimitiven eines Protokolls können Funktionen durchführen, die von keiner Kombination von Dienstprimitiven des entsprechenden Protokolls durchgeführt werden. Die durch diese nicht übereinstimmenden Dienste bereitgestellten Dienstprimitiven werden durch die in den Schaltungen P_A–B.1 145 und P_A–B.2 170 bzw. P_B–A.1 105 und P_B–A.2 130 implementierten Komplement-Protokolle P_A–B und P_B–A durchgeführt.
3 zeigt ein geeignetes Verfahren 200 zur Erzeugung des Gateway-Systems 1 und entsprechender Komplement-Protokolle P_A–B und P_B–A. Nunmehr mit Bezug auf 3 wird im Schritt 210 ein FSM W berechnet, der die größte gemeinsame Teilmenge von Diensten der Protokolle A und B repräsentiert. Ein Verfahren zur Berechnung des FSM W besteht darin, den Ausdruck W = S_A' # IC # S_B' zu berechnen, wobei S_A' und S_B' Sammlungen von FSMs sind, die gestutzte Versionen der FSMs S_A bzw. S_B sind. Die gestutzten FSMs S_A' und S_B' werden durch Entfernen der Kanten aus den FSMs S_A und S_B gebildet, für die keine entsprechenden Dienstprimitiven durch den anderen Dienst-FSM S_B bzw. S_A bereitgestellt werden. Der resultierende FSM W kann unter Aufrechterhaltung seiner Operationsäquivalenz reduziert werden, und zwar gemäß einem Verfahren, das in P. C. Kanellakis und S. A. Smolka, "CCS Expressions, Finite State Processes and Three Problems of Equivalence", Information and Computation, Band 86, S. 43–68 (1990), beschrieben wird, worauf hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Im Schritt 220 werden dann Komplement-Dienst-FSMs S_B–A und S_A–B erzeugt, die Dienstprimitivoperationen für die Komplement-Protokolle P_B–A und P_A–B spezifizieren. Ein Verfahren zur Erzeugung der Komplement-Dienst-FSMs S_B–A und S_A–B besteht darin, die Dienst-FSMs S_B und S_A in bezug auf den FSM W der Teilmenge gemeinsamer Dienste zu stutzen. Gemäß diesem Verfahren wird der Komplement-Dienst-FSM S_B–A erzeugt, indem die Kanten des Dienst-FSM S_B entfernt werden, die vorhandenen Kanten in dem FSM W der gemeinsamen Teilmenge entsprechen.
Nach der Erzeugung der Komplement-Dienst-FSMs S_B–A und S_A–B im Schritt 220 schreitet das Verfahren 200 zum Schritt 230 voran. Im Schritt 230 werden die Komplement-Protokoll-FSMs P_B–A und P_A–B durch Stutzen der Menge von Protokoll-FSMs, die die Protokolle B bzw. A charakterisieren, um nur die Dienste der Komplement-Dienst-FSMs S_B–A und S_A–B bereitzustellen, erzeugt. Eine geeignete Technik zum Stutzen der die Protokolle A und B repräsentierenden FSMs wird später ausführlicher mit Bezug auf 4 beschrieben.
Dann werden im Schritt 240 auf die in 2 gezeigte Weise der Protokollumsetzer 50 und die Netzwerkendknoten 30 und 40 konstruiert. Der Protokollumsetzer 50 und die Netzwerkendknoten 30 und 40 können jeweils aus mindestens einem Prozessor, zum Beispiel einem Mikroprozessor, ASIC oder PLA, bestehen, um die Operationen der entsprechenden Verbindung von Protokoll- und Komplement-Protokoll-FSMs in den in 2 dargestellten Schaltungen bereitzustellen. Verfahren zur Implementierung von FSMs in Prozessoren sind in der Technik wohl bekannt.
4 zeigt ein geeignetes Verfahren 300 zum Stutzen der Protokoll-FSMs, um die Komplement-Protokoll-FSMs P_B–A und P_A–B zu erzeugen (Schritt 230 von 3). Die Schritte des Verfahrens 300 von 4 können folgendermaßen gruppiert werden: die Kanten, die mit anderen Dienstprimitiven bezeichnet sind, als in dem entsprechenden Dienst-FSM S zu finden sind, werden in der Schrittsequenz 320–340 gelöscht; die Kanten der Protokoll-FSMs, die nach der ersten Schrittsequenz 320–340 keine übereinstimmende Dienstprimitiven aufweisen, werden in den Schritten 350–400 gelöscht; und in den Schritten 405–460 berechnet und behält das Verfahren 300 die stark zusammenhängenden FSM-Komponenten, die mit dem Anfangszustand beginnen, und verwirft den Rest der Maschine.
In 4 werden eine Datenstruktur MATCH, eine FSM-Liste L und Zählervariablen i, j, k, m im Schritt 305 auf Null initialisiert. Dann werden im Schritt 310 die Operationen eines Protokolls P, wie zum Beispiel des in dem Netzwerk 10 von 1 verwendeten Protokolls A, durch eine Menge von FSMs F_i, i = 1, ..., N, charakterisiert, wobei der Wert N die Gesamtzahl von FSMs in der Menge ist. Im Schritt 320 wird der Zähler i dann erhöht. Im Schritt 330 werden die Zustandsübergänge in dem FSM F_i, die nicht den durch den entsprechenden Protokoll-Dienst-FSM S verwendeten Dienstprimitiven entsprechen, gelöscht. Wenn das Protokoll A des Netzwerks 10 als das Protokoll P in dem Verfahren 300 verwendet werden würde, dann wird der Dienst-FSM S_A als der Dienst-FSM S in dem Verfahren 300 verwendet.
Der Zähler i wird dann im Schritt 340 mit der Gesamtzahl N von FSMs verglichen. Wenn der Zähler i nicht gleich der Gesamtzahl von Maschinen N ist, wiederholt das Verfahren 300 die Schritte 320 und 330, um Zustandsübergänge mit nicht übereinstimmenden Dienstprimitiven in dem nächsten FSM F_i der Menge zu löschen oder zu stutzen. Wenn der Zähler i jedoch gleich der Gesamtzahl von Maschinen N ist, schreitet das Verfahren 300 zum Schritt 350 voran, in dem der Zähler j erhöht wird.
Nach der Durchführung des Schritts 350 wird im Schritt 360 der FSM F_j ausgewertet, um zu bestimmen, ob er Kanten enthält, die Dienstprimitiven entsprechen, für die es in keinem anderen FSM der Menge von FSMs F übereinstimmende Gegenstück-Dienstprimitiven gibt. Für eine Kante, die eine Dienstprimitive repräsentiert, kann es aufgrund der Löschung ihrer entsprechenden Kanten im Schritt 330 möglicherweise keine Übereinstimmung geben. Wenn zum Beispiel eine Kante des FSM F_j eine Bezeichnung !startx zum Senden einer Dienstprimitive startx aufweist und wenn die entsprechende Kante mit der Bezeichnung ?startx in einem anderen FSM der Menge im Schritt 330 gelöscht wurde, dann wird es für die Kante des FSM F_j keine Übereinstimmung geben. Wenn es für mindestens eine Kante von FSM keine Übereinstimmung gibt, führt das Verfahren 300 die Schritte 370–390 durch. Im Schritt 370 werden alle identifizierten nicht übereinstimmenden Kanten des FSM F_j gelöscht, und im Schritt 380 wird der FSM F_j an die Liste L angehängt. Im Schritt 390 wird der Zähler m, der der Länge der Liste L entspricht, erhöht. Nach der Durchführung von Schritt 390 schreitet das Verfahren 300 zum Schritt 400 voran. Wenn im Schritt 360 jedoch bestimmt wird, daß der FSM F_j nur Kanten mit übereinstimmenden Dienstprimitiven enthält, schreitet das Verfahren 300 direkt zum Schritt 400 voran.
Im Schritt 400 wird der Zähler j geprüft, und wenn er nicht gleich der Gesamtzahl von FSMs N in der Menge F ist, wiederholt das Verfahren 300 die Schritte 350 und 360, um zu identifizieren, ob der nächste FSM F_j Kanten mit nicht übereinstimmenden Dienstprimitiven enthält, und korrigiert den FSM F_j und die Liste L entsprechend den Schritten 370–390. Wenn das Verfahren 300 im Schritt 400 dagegen bestimmt, daß der Zähler j gleich der Gesamtzahl von FSMs N ist, dann wurden alle FSMs F der Menge bezüglich Kanten mit nicht übereinstimmenden Dienstprimitiven verarbeitet und das Verfahren 300 schreitet zum Schritt 405 voran.
Im Schritt 405 bestimmt das Verfahren 300, ob der Wert des Zählers m Null ist. Wenn der Zähler m einen Wert von Null aufweist, wurden von keinem FSM in der Menge von FSMs F im Schritt 370 Kanten gelöscht. Folglich schreitet das Verfahren 300 direkt zum Schritt 470 voran, der nachfolgend beschrieben wird. Wenn der Zähler m im Schritt 405 jedoch nicht Null ist, schreitet das Verfahren 300 zum Schritt 410 voran. Im Schritt 410 wird der Zähler k erhöht, und im Schritt 420 wird ein FSM F_k dann zum weiteren Verarbeiten durch die Schritte 430, 440 und 450 aus der Liste L entfernt. Von allen in der entsprechenden Liste L enthaltenen FSMs wurde im Schritt 370 mindestens eine Kante gelöscht. Die Anzahl von FSMs in der Liste L wird durch den Zähler m repräsentiert.
Im Schritt 430 wird eine stark zusammenhängende Komponente des FSM F_k, die den Anfangszustand enthält, bestimmt und mit C_k bezeichnet. In einer stark zusammenhängenden FSM-Komponente weist jeder Knoten einen gerichteten Weg zu jedem anderen Knoten auf. Im Schritt 440 werden die Kanten des FSM F_k, die nicht in C_k enthalten sind, gelöscht, und im Schritt 450 wird die Datenstruktur MATCH aktualisiert, um die im Schritt 440 gelöschten Kanten wiederzuspiegeln. Die FSMs, die Protokolle charakterisieren, die keine unendlichen Schleifen für Datentransfers aufweisen, wie zum Beispiel Verbindungsverwaltungs- und Verbindungsaufbauprotokolle, können durch Hinzufügen von Dummy-Übergängen stark zusammenhängend gemacht werden.
Im Schritt 460 bestimmt das Verfahren 300 dann, ob die Zähler k und m gleich sind. Wenn sich die Zähler k und m als gleich erweisen, schreitet das Verfahren 300 zum Schritt 470 voran. Wenn sich die Zähler k und m jedoch nicht als gleich erweisen, wiederholt das Verfahren 300 die Schritte 410–450, um den Zähler k zu erhöhen und die stark zusammenhängenden Komponenten für die übrigen FSMs in der Liste L zu bestimmen.
Im Schritt 470 gibt das Verfahren 300 die FSMs F_i, i = 1, ..., N, aus, die das gestutzte Protokoll P charakterisieren. Die resultierenden FSMs F_i, i = 1, ..., N, sind reduzierte Komponenten-FSMs der ursprünglichen Menge von FSMs, die das Protokoll P charakterisieren und die Dienste enthalten, die denen des Dienst-FSMs entsprechen. Folglich können die Komplement-Protokoll-FSMs P_B–A und P_A–B durch zweimaliges Durchführen des Verfahrens 300 erzeugt werden, wobei beim ersten Mal das Protokoll P das Protokoll B und der Dienst-FSM S der Dienst-FSM S_B–A ist, und wobei beim zweiten Mal das Protokoll P das Protokoll A und der Dienst-FSM S der Dienst-FSM S_A–B ist.
Ein Merkmal des Verfahrens 300 besteht darin, daß es die gestutzten Automaten nicht mit einer exponentiellen, sondern mit einer polynomischen Anzahl von Rechenschritten erzeugt. Ein Vorteil dieses Merkmals besteht darin, daß es das Stutzen relativ großer und komplexer Protokolle, wie zum Beispiel herkömmlicher Computernetzwerkprotokolle, in relativ kurzer Rechenzeit ermöglicht. Typische vorbekannte Stutztechniken erfordern eine exponentielle Anzahl von Rechenschritten, was für die Größe und Komplexität existierender Netzwerkprotokolle sehr praxisfern ist.
Die Datenstruktur MATCH verfolgt die übereinstimmenden Eingangs-/Ausgangsdienste. Identische Dienste können mit einem Zählerwert assoziiert werden mit, der ihre Gesamtzahl aufzeichnet. Zählerwerte übereinstimmender Eingangs-/Ausgangsdienste werden miteinander assoziiert. Wenn ein Eingangs-/Ausgangsdienst gelöscht wird, wird sein zugeordneter Zählerwert um Eins erniedrigt. Wenn ein Zählerwert Null wird, werden alle entsprechenden Zählerwerte folgendermaßen geprüft: wenn ein Zählerwert μ keinen übereinstimmenden Zählerwert aufweist, d. h. alle Null geworden sind, dann wird der Zählerwert μ auf Null geändert, und alle seine zugeordneten Kanten in dem FSM, der diesen Eingangs-/Ausgangsdienst abbildet, werden gelöscht. Die entsprechenden Zählerwerte des Zählerwerts μ werden ähnlich verarbeitet. Dieses Zählerwertaktualisieren erfolgt iterativ, bis keine Änderungen an den beiteiligten Zählerwerten vorgenommen werden müssen.
Die Gesamtkosten der Anzahl von Berechnungen zur Initialisierung und zur Aktualisierung der Datenstruktur MATCH betragen 0 (
m_i), wobei m_i die Anzahl von Kanten von F_i und wobei k die Anzahl von FSMs in der Menge ist. Ein k-Bit-Vektor kann verwendet werden, um aufzuzeichnen, ob der FSM F_i in der Liste L auftritt. Bei einem bestimmten Vektorformat ist, wenn der FSM F_i in der Liste L auftritt, das i-te-Bit des Vektors 1, andernfalls ist es 0. Um den Vektor zu aktualisieren und zu prüfen, ob der FSM F_i in der Liste L auftritt, braucht eine konstante Zeit. Immer wenn ein Komponenten-FSM F_i an die Liste L angehängt wird, ist mindestens eine Kante entfernt worden. Wenn dann der Komponenten-FSM F_i aus der Liste L entfernt wird, wird die stark zusammenhängende Komponente konstruiert, die den Anfangszustand enthält. Es dauert eine Zeit 0 (m_i), um die stark zusammenhängende Komponente eines FSM F_i unter Verwendung einer Depth-First-Suche zu berechnen. Da ein FSM F_i erst dann aus der Liste L entfernt werden kann, nachdem er an die Liste L angefügt wurde, betragen die Gesamtrechenkosten 0 (
d_im_i), wobei d_i die Anzahl von aus dem FSM F_i gelöschten Kanten ist.
Die A-Synthese eines beispielhaften Gateway-Systems 1 unter Verwendung des Verfahrens 200 von 3 wird mit Bezug auf 5–29 beschrieben. Die beiden Netzwerkprotokolle, die durch das Gateway-System 1 in dem Beispiel verbunden werden sollen, sind ein Halbduplex-Bitalternationsprotokoll ("HABP") und ein Vollduplex-Bitalternationsprotokoll ("FABP"). Das HABP transportiert Datennachrichten von einem Senderbenutzerprozeß über einen verlustbehafteten Kommunikationskanal zu einem Empfängerprozeß. In der Gegenrichtung wird für das HABP keine Datennachricht transportiert. Umgekehrt wirkt das FABP auf eine solche Weise, daß zwei abgesetzte Prozesse Datennachrichten austauschen können.
5 zeigt eine allgemeine Organisation 500 von Komponenten-FSMs, die ein Protokoll charakterisieren. In 5 besteht die Anordnung aus Endentitäten D₁ 510 und D₂ 520, die über Kommunikationskanäle C_A12 530 und C_A21 540 miteinander kommunizieren. Jede Endentität D₁ 510 und D₂ 520 wirkt gemäß einer jeweiligen Gruppe der FSMs in der entsprechenden FSM-Menge, die das Protokoll charakterisiert. Die Funktionsweise des HABP kann folgendermaßen unter Verwendung von fünf gemäß der Organisation 500 von 5 angeordneten FSMs charakterisiert werden: ein in 6 gezeigter Datensenderautomat Htrans, der der Endentität D₁ 510 von 5 entspricht und der von einem lokalen Benutzer empfangene Daten weitersendet; ein in 7 gezeigter Datenempfägerautomat Hrec, der der Endentität D₂ 520 entspricht und die von dem FSM Htrans weitergesendeten Daten empfängt; ein in 8 gezeigter Vorwärtskommunikationskanalautomat C_H12 zum Transportieren von Datennachrichten aus den FSMs Htrans zu Hrec von 6 und 7; ein in 9 gezeigter Rückwärtskommunikationskanalautomat C_H21 zum Transportieren von Bestätigungssignalen ack0 oder ack1, die den Empfang der Datennachricht bestätigen; und ein in 10 gezeigter Timer-Automat Timer, der ein Satelliten-FSM des Datensenderautomaten Htrans ist und auch in der Endentität D₁ 510 von 5 enthalten sein sollte. Nach dem Start wartet der Timer-Automat von 10 eine vorbestimmte Zeit und erzeugt ein Zeitgrenzensignal timeout für den Senderautomaten Htrans von 6, sofern er nicht während dieser Zeit eine Nachricht cancel von dem Senderautomaten Htrans empfängt.
Ferner ist in 11 ein Dienst-FSM S_H für das HABP gezeigt. In 11 besteht der Dienst-FSM S_H aus zwei Zuständen 0 und 1. Der FSM S_H zeigt die Datentransferoperation des HABP. Eine Kante mit der Bezeichnung ?data1 bedeutet eine Eingangsoperation, wodurch das HABP eine Datennachricht von dem Senderbenutzerprozeß empfängt. Eine zweite Kante mit der Bezeichnung !data0 repräsentiert eine Ausgangsoperation, wodurch das HABP eine Datennachricht zu dem Empfängerbenutzerprozeß sendet. 12 zeigt die fünf Komponenten-HABP-FSMs, gemäß der Organisation 500 von 5 angeordnet. Der Klarheit halber sind ähnliche Komponenten in 5 und 12 gleich beziffert, wie zum Beispiel die Endentität 510.
Wie durch die FSMs Htrans, Timer, C_H12, C_H21 und Hrec von 6–10 und den Dienst-FSM S_H von 11 repräsentiert, beginnt das HABP im Betrieb damit, daß die durch den FSM Htrans charakterisierte Senderfunktion eine Datennachricht von einem die Eingangsoperation ?data1 benutzenden Benutzer empfängt. Der Senderfunktions-FSM Htrans sendet die Datennachricht dann mit einer Sequenznummer von entweder 0 oder 1 zu der durch den FSM Hrec charakterisierten Empfängerfunktion über den Kanal C_H12. Der Senderfunktions-FSM Htrans alterniert die Sequenznummern zwischen 0 und 1 für jede aufeinanderfolgende Datennachricht, damit die durch den FSM Hrec charakterisierte Empfängerfunktion identifizieren kann, ob eine Datennachricht verloren gegangen ist.
Wenn der Senderfunktions-FSM Htrans die Datennachricht sendet, startet er außerdem die durch den FSM Timer charakterisierte lokale Timeroperation und wartet auf das ordnungsgemäße Bestätigungssignal ack0 oder ack1 über den durch den FSM C_H21 charakterisierten Kanal. Nach dem Empfang des ordnungsgemäßen Bestätigungssignals löscht die Senderfunktion den Timer durch Senden einer Nachricht cancel. Wenn jedoch kein Bestätigungssignal empfangen wird, bevor der Timer-FSM Timer ein Signal timeout erzeugt, wird die Datennachricht zu dem Empfänger-FSM Hrec weitergesendet.
Nach dem Empfang einer Datennachricht bestimmt der Empfängerfunktions-FSM Hrec, ob sie die ordnungsgemäße Sequenznummer enthält, und sendet die Datennachricht unter Verwendung der Ausgangsoperation !data0 des Dienst-FSM S_H zu dem lokalen Benutzer. Außerdem sendet die Empfängerfunktion das Bestätigungssignal mit einer ordnungsgemäßen Sequenznummer über den Kommunikationskanal C_H21 zurück zu dem Senderfunktions-FSM Htrans.
Die Funktionsweise des FABP charakterisierende FSMs können ebenfalls gemäß dem System 500 von 5 organisiert werden, wie durch die Anordnung 700 in 13 gezeigt. In 13 wird das FABP unter Verwendung zweier identischer Protokollentitäten 710 modelliert, die durch zwei Kommunikationskanäle C_F12 und C_F21 miteinander kommunizieren. Für das FABP kann jede einzelne der Protokollentitäten aus sieben FSMs bestehen. Die sieben FSMs sind: ein in 14 gezeigter Senderfunktions-FSM Ftrans zum Weitersenden von von einem Benutzer empfangenen abgehenden Datennachrichten; ein in 15 gezeigter Weitersende-Timer-FSM Retimer, der auf ähnliche Weise wie der FSM Timer von 10 wirkt; ein in 16 gezeigter Empfängerfunktions-FSM Frec, der ankommende Datennachrichten und Bestätigungssignale empfängt; ein in 17 gezeigter Sequenznummerspeicherungs-FSM NR zum Speichern der nächsten Sequenznummer von durch den Empfängerfunktions-FSM Frec zu empfangen der erwarteter Nachricht; ein in 18 gezeigter Sequenznummerspeicherungs-FSM NS zum Speichern der Sequenznummer der nächsten durch den Senderfunktions-FSM Ftrans zu senden den erwarteten Nachricht; ein in 19 gezeigter Explizit-Bestätigungs-FSM Buf zum Senden von Bestätigungssignalen, die den Empfang einer Datennachricht bestätigen; und ein in 20 gezeigter Bestätigungs-Timer-FSM Atimer zum Durchführen der Zeitsteuerungsoperationen für den FSM Buf.
Ein Dienst-FSM S_F für das FABP ist in 21 gezeigt. In 21 besteht der Dienst-FSM S_F aus vier Zuständen 0, 1, 2 und 3. Der FSM S_F bildet die Datentransferoperation des FABP ab. Während des Betriebs empfängt der Dienst-FSM S_F eine Datennachricht von einem Netzwerkbenutzerprozeß, indem Kanten überschritten werden, die eine Eingangsoperation ?dataF aktivieren, und liefert sie zu dem anderen Benutzerprozeß, indem Kanten überquert werden, die eine Ausgangsoperation !dataF aktivieren.
Jede Endentität 710 des FABP in 13 verwendet zwei Verfahren zum Bestätigen des Empfangs von Datennachrichten mit entsprechender Sequenznummer. Bei einem ersten Verfahren verwendet der Empfänger Funktions-FSM Frec den FSM Buf von 19 und den zugeordneten FSM Atimer von 20 zur Erzeugung der Bestätigungssignale ack0 und ack1. Zusätzlich soll ein zweites Verfahren zum Bestätigen des Empfangs einer Datennachricht Bestätigungssignale im Huckepack an Rückkehrdatennachrichten ansetzen.
Eine Datennachricht hat eine Struktur von data[x][y], wobei es sich bei data um die gesendeten Informationen handelt. Der Parameter x ist die Sequenznummer der Nachricht und kann entweder eine 0 oder eine 1 sein. Der Parameter y ist die Huckepack-Bestätigung und kann einen Wert von entweder 0 oder 1 aufweisen. Der Parameter y führt dieselbe Operation wie die Übertragung eines Bestätigungssignals ack0 oder ack1 für eine kürzlich empfangene Datennachricht durch. Im Betrieb startet die durch den FSM Frec charakterisierte Operation, wenn eine Datennachricht empfangen wird, die durch den FSM Buf repräsentierte Operation, die den Prozeß Atimer aktiviert. Wenn die Endentität 710 von 13 keine Datennachricht aussendet, bevor der Timer Atimer abläuft, dann wird das ordnungsgemäße Bestätigungssignal ack0 oder ack1 gesendet. Die Komposition dieser sieben FABP-Protokoll-FSMs in 14–20 repräsentiert insgesamt 3.192 Zustände und 14.026 Kanten.
Ein gemäß dem Verfahren 200 von 3 erzeugtes Gateway-System zum Verbinden eines HABP-Netzwerks und eines FABP-Netzwerks würde durch das Gateway zwischen Benutzern auf jedem Netzwerk Vollduplexkommunikation bereitstellen. Der Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung das HABP als Alternative als das Protokoll A und das FABP als das Protokoll B bezeichnet. Bei der Erzeugung eines solschen Gateway-Systems wird im Schritt 210 des Verfahrens 200 von 3 ein FSM W berechnet, der der größten gemeinsamen Teilmenge der von dem Dienst-FSM S_A oder in diesem Beispiel dem FSM S_H und dem Dienst-FSM S_B oder in diesem Beispiel dem FSM S_F bereitgestellten Dienste entspricht. Da die Dienstoperationen des Dienst-FSM S_H von 11 alle in dem Dienst-FSM S_F enthalten sind, ist der resultierende FSM W gleich dem Dienst-FSM S_H.
Gemäß Schritt 220 werden dann die Komplement-Dienst-FSMs S_A–B und S_B–A berechnet. Die Komplement-Dienst-FSMs S_A–B und S_B–A können berechnet werden, indem die Dienste, die durch den FSM W bereitgestellt werden, aus den Dienst-FSMs S_A–B und S_B–A entfernt werden. Folglich ist der Komplement-Dienstprotokoll-FSM S_A–B Null, weil alle von dem FSM W bereitgestellten Dienste in dem Dienstprotokoll-FSM S_H bereitgestellt werden. Das resultierende Komplement-Dienstprotokoll S_B–A liefert jedoch die Dienste des FSM S_F, die Daten in der umgekehrten Richtung, oder in der nicht durch das HABP bereitgestellten Richtung, transferieren. Der resultierende Komplement-Dienst-FSM S_B–A ist in 22 gezeigt.
Das Verfahren 200 schreitet dann zum Schritt 230 voran, in dem die Protokolle A und B gestutzt werden, um die Komplement-Protokoll-FSMs P_A–B und P_B–A zu bilden. Da der Komplement-Dienstprotokoll-FSM S_A–B Null ist, ist auch der entsprechende Komplement-Protokoll-FSM P_A–B Null. Das Stutzen des Protokolls B, das durch die Ansammlung von FSMs von 14–20 repräsentiert wird, um die Dienste des Komplement-Dienstprotokolls S_B–A bereitzustellen, ergibt jedoch die in 23–28 dargestellten FSMs. In 23–28 werden die gestutzten FSMs gekennzeichnet, indem an den Namen der entsprechenden FSMs von 14–20 ein Apostroph angehängt wird. Zum Beispiel entspricht der Sender-FSM Ftrans von 14 dem gestutzten Sender-FSM Ftrans' von 23.
Während des Stutztschritts wird der FSM Atimer von 20 aus der Existenz herausgestutzt, während der Sequenznummerspeicherungs-FSM NS von 18 und der Weitersende-Timer-FSM Retimer von 15 bei der Bildung der gestutzten Gegenstücke in 27 und 24 voll intakt bleiben. Die gestutzten FSMs für das Komplement-Protokoll P_B–A in 23–28 liefern nur die Datentransferfunktionen in der umgekehrten Richtung. Der letzte Schritt 240 des Verfahrens 200 ist die Konstruktion des Protokollumsetzers 50 und der Netzwerkendknoten 30 und 40 gemäß den erzeugten Komplement-Protokollen, wie in 2 gezeigt.
29 zeigt ein ein HABP-Netzwerk 10 und ein FABP-Netzwerk 20 verbindendes Gateway-System 800, das Schaltungen gemäß den FSMs von 23–28 verwendet. Die Schaltungen in 29, die denen von 2 entsprechen, sind der Klarheit halber gleich beziffert, wie zum Beispiel die Komplement-Protokollschaltung 105. Zusätzlich sind der Einfachheit halber die Schaltungen in 29, die die Operationen der in 14–28 dargestellten FSMs durchführen, gleich benannt. Zum Beispiel die Schaltung Htrans in 29 und der entsprechende Senderfunktions-FSM Htrans in 14.
In 29 enthält ein Endknoten 30 des Netzwerks 10 die Schaltungen A₁ 100 und P_B–A.1 105. Die Protokollschaltung A₁ 100 führt die Datennachrichtenübertragungsoperation des HABP des Netzwerks 10 durch. Die Schaltung A₁ 100 enthält die Schaltung Htrans und die Halbduplexkommunikationskanäle C_H21 und C_H12, die gemäß den FSMs von 8 bzw. 9 wirken. Die Komplement-Protokollschaltung P_B–A.1 105 besteht aus Schaltungen Frec' und NS' zum Empfangen von Daten. Die Schaltungen A₁ 100 und P_B–A.1 105 senden und empfangen Nachrichten aus einem Protokollumsetzer 50 durch die MUX-DEMUX 110 und 120 über den Kommunikationskanal 60.
Der Protokollumsetzer 50 von 29 enthält die Schaltung A₂ 125 zur Durchführung der Operationen des HABP-Empfänger-FSM Hrec von 7. Der Protokollumsetzer 50 besteht außerdem aus der Schnittstellenkomplementprotokollschaltung P_B–A.2 130, dem Schnittstellenumsetzer-IC 135 und der Schnittstellenprotokollschaltung B₁ 140, die der Protokollendentität 710 in 13 entspricht. Die Schaltung B₁ 140 führt die Operationen der sieben FABP-Protokoll-FSMs von 14–20 durch. Die Komplement-Protokollschaltungen P_B–A.1 105 und P_B–A.2 130 in 29 arbeiten auf die durch die in 23–28 gezeigten Komplement-Protokoll-FSMs spezifizierte Weise. Die Komplement-Protokoll-Schaltungs-Operationen Frec' und NS' zum Weitersenden von Daten zu einem Zielbenutzer und sind deshalb in der Schaltung P_B–A.1 105 angeordnet. Folglich wurden die Komplement-Protokoll-Schaltungs-Operationen Ftrans', Buf', NR' und Retimer', die die Daten von einem lokalen Benutzer empfangen, in der Schaltung P_B–A.2 130 angeordnet.
Die Schaltung B₁ 140 des Protokollumsetzers 50 ist direkt mit einem zweiten Netzwerkendknoten 40 verbunden. Der Netzwerkendknoten 40 besteht aus der Protokollschaltung B₂ 165, die die identische Operation wie die Schaltung B₁ 140 in dem Protokollumsetzer 50 durchführt. Vollduplexkommunikation zwischen den Schaltungen 140 und 165 findet über Kommunikationskanäle C_F12 und C_F21 statt. Die Schaltung B₂ 165 ist außerdem mit dem Netzwerk 20 verbunden.
Die Komplement-Protokollschaltungen P_A–B.1 145 und P_A–B.2 170 und die zugeordneten MUX-DEMUX 150 und 160 von 2 werden in dem System 800 von 29 nicht benutzt, weil keine solchen Schaltungen erforderlich sind. Da der Komplement-Protokoll-FSM P_A–B und der Komplement-Dienst-FSM S_A–B Null sind, sind die entsprechenden Komplement-Protokollschaltungen nicht erforderlich. Diese Schaltungen sind in diesem Beispiel nicht notwendig, weil von dem Protokoll HABP des Netzwerks 10 keine Operationen durchgeführt werden, die nicht durch das Protokoll FABP des Netzwerks 20 durchgeführt werden. Diese Schaltungen B₁ 140 und B₂ 165 führen in 29 aufgrund der spiegelartigen Prozesse eines Vollduplexprotokolls identische Operationen durch. Die Schaltungen können jedoch abhängig von den in den Netzwerken 10 und 20 implementierten Protokollen in anderen Gateway-Systemen 1 verschiedene Operationen durchführen.
Beim Senden von Informationen von einem Benutzer des Netzwerks 10 zu einem Benutzerprozeß in dem Netzwerk 20 werden die Informationen durch die Schaltung A₁ 100 in dem Netzwerkendknoten 30 zu der Schaltung A₂ 125 in 29 gesendet. Die Informationen aus der Schaltung A₂ 125 werden dann durch den Schnittstellenumsetzer IC 135 zu der Schaltung B₁ 140 gelenkt. Die Informationen werden dann durch die Schaltung B₁ 140 zu der Schaltung B₂ 165 in dem Endknoten 40 gesendet und dort zu dem Benutzerprozeß in dem Netzwerk 20 weitergesendet.
In der Gegenrichtung können Benutzer des Netzwerks 20 Daten zu Benutzern des Netzwerks 10 in 29 senden, obwohl in dem Netzwerk 10 nur ein HABP implementiert ist. Bei dem Senden von Informationen von einem Benutzerprozeß des Netzwerks 20 zu einem Benutzerprozeß des Netzwerks 10 werden die Informationen durch die Schaltung B₂ 165 in dem Netzwerkendknoten 40 zu der Schaltung B₁ 140 in dem Protokollumsetzer 50 gesendet. Die Schaltung B₁ 140 liefert die Informationen an den Schnittstellenumsetzer IC 135, der dafür konfiguriert ist, die Informationen zu der Schaltung P_B–A.2 130 zu senden. Dann werden die Informationen durch die Schaltung P_B–A.2 130 zu der Schaltung P_B–A.1 105 in dem Netzwerkendknoten 30 gesendet. Die Schaltung P_B–A.1 105 hat die Fähigkeit, die Informationen zu dem Benutzerprozeß in dem Netzwerk 10 weiterzusenden.
Deshalb stellt die vorliegende Erfindung eine relativ kurze und einfache Technik zur Erzeugung eines Gateways zwischen verschiedenen Netzwerkprotokollen bereit, die Komplement-Protokolle verwendet, wodurch Benutzer beider Netzwerke unter Verwendung einer Übermenge von durch Protokolle beider Netzwerke bereitgestellten Diensten Informationen untereinander senden und empfangen können. Ein Vorteil der Bereitstellung einer Übermenge von Diensten besteht darin, daß das Gateway-System zwischen den Netzwerken einem Benutzer eines der Netzwerke transparent erscheinen kann, da er in der Lage sein wird, alle ihm auf diesem Netzwerk vertrauten Dienste zum Austausch von Daten mit dem anderen Netzwerk zu verwenden.
Bei einer alternativen Ausführungsform des Gateway-Systems 1 von 2 können Komplement-Protokolle und entsprechende Schaltungen unter Verwendung des Verfahrens 200 von 3 nur für eines der Netzwerke erzeugt werden. Zum Beispiel würde nicht P_A–B, sondern das Komplement-Protokoll P_B–A für ein solches System erzeugt. Folglich würden die Schaltungen P_A–B.1 145 und P_A–B.2 170 aus dem Protokollumsetzer 50 und dem Endknoten 40 beseitigt. Genauso können die MUX-DEMUX 150 und 160 entfernt werden, da zwischen den Schaltungen B₁ 140 und B₂ 165 keine Nachrichten auf dem Kommunikationskanal 70 gemultiplext werden müssen. Folglich können Benutzer in dem Netzwerk 10 alle Dienste beider Protokolle A und B beim Senden oder Empfangen von Informationen unter Verwendung dieses alternativen Gateway-Systems benutzen. Benutzer in dem Netzwerk 20 wären jedoch darauf beschränkt, nur die den Protokollen A und B gemeinsamen Dienste bei der Kommunikation durch dieses alternative Gateway-System zu benutzen.
Obwohl eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Erzeugen eines Gateway-Systems, das eine Übermenge von Protokolldiensten bereitstellt, oben ausführlich beschrieben wurde, ist für Durchschnittsfachleute ohne weiteres verständlich, daß viele Modifikationen an der beschriebenen Ausführungsform möglich sind, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle solchen Modifikationen sollen durch die beanspruchte Erfindung abgedeckt werden. Zum Beispiel kann in den Netzwerkendknoten und in dem Protokollumsetzer ein einziger Mikroprozessor verwendet werden, um die durch die darin enthaltenen FSMs spezifizierten Operationen durchzuführen. Obwohl das oben beschriebene beispielhafte Gateway-System Computernetzwerke betrifft, kann die vorliegende Erfindung ferner für die Erzeugung zur Bereitstellung von Gateway-Systemen für andere Daten- und Telekommunikationsnetzwerke verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Gateway-Systems (1) zwischen einem ersten und einem zweiten Netzwerk (10, 20), die ein erstes bzw. ein zweites Kommunikationsprotokoll implementieren, die eine erste bzw. eine zweite Menge von Diensten bereitstellen, wobei jedes Protokoll durch eine Menge von mindestens einem Automaten FSM repräsentiert werden kann, mit den folgenden Schritten: Bestimmen einer gemeinsamen Teilmenge von Diensten gleich einer Teilmenge der Schnittmenge von durch die Protokolle bereitgestellten Diensten; Bestimmen eines ersten und eines zweiten Komplement-Dienst-FSM für das erste und das zweite Netzwerkprotokoll, wobei der erste Komplement-Dienst-FSM die Dienste enthält, die durch das zweite Netzwerkprotokoll bereitgestellt und in dem ersten Netzwerkprotokoll nicht charakterisiert werden, und wobei ein zweiter Komplement-Dienst-FSM die Dienste enthält, die durch das erste Netzwerkprotokoll bereitgestellt und in dem zweiten Netzwerkprotokoll nicht charakterisiert werden; Stutzen der Menge von FSMs des zweiten Netzwerkprotokolls, um nur Operationen bereitzustellen, die den Diensten entsprechen, die durch den ersten Komplement-Dienst-FSM durchgeführt werden, um eine erste Menge von Komplement-Netzwerkprotokoll-FSMs zu erzeugen; Stutzen der Menge von FSMs des ersten Netzwerkprotokolls, um nur Operationen bereitzustellen, die den Diensten entsprechen, die durch den zweiten Komplement-Dienst-FSM durchgeführt werden, um eine zweite Menge von Komplement-Netzwerkprotokoll-FSMs zu erzeugen; und Konstruieren eines Gateway-Systems auf der Basis der ersten und der zweiten Menge von Protokoll-FSMs, der ersten und der zweiten Menge von Komplement- Protokoll-FSMs und eines Schnittstellenumsetzers.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder der Schritte des Stutzens der Menge von Protokoll-FSMs, um einen entsprechenden Komplement-Protokoll-FSM zu erzeugen, die folgenden Schritte umfaßt: Löschen einer Kante aus dem Dienst-FSM des ersten Protokolls, der einem Dienst entspricht, der nicht in einem Dienst-FSM des zweiten Protokolls charakterisiert ist, und Löschen einer Kante aus dem Dienst-FSM des zweiten Protokolls, der einem Dienst entspricht, der nicht in einem Dienst-FSM des ersten Protokolls charakterisiert ist, um eine erste Menge gestutzter FSMs zu bilden; Löschen einer Kante aus der ersten Menge gestutzter FSMs, die nicht übereinstimmende Dienstprimitiven repräsentieren, um eine zweite Menge gestutzter FSMs zu bilden; und Löschen einer Kante in der zweiten Menge gestutzter FSMs, die nicht in einer stark zusammenhängenden Komponente des entsprechenden zweiten gestutzten FSM liegen, die den Anfangszustand enthält, um eine dritte Menge gestutzter FSMs zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines ersten und eines zweiten Komplement-Protokolls die folgenden Schritte umfaßt: Stutzen von Protokoll-FSMs, die die Dienste charakterisieren, die durch die Protokolle bereitgestellt werden, durch Entfernen von Kanten in den Dienst-FSMs, die Diensten entsprechen die in der gemeinsamen Teilmenge von Diensten bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Konstruierens eines Gateway-Systems weiterhin das Verwenden von Schaltungsäquivalenten der ersten und der zweiten Menge von Protokoll-FSMs, der ersten und der zweiten Menge von Komplement-Protokoll-FSMs und eines Schnittstellenumsetzers umfaßt und wobei jeder der Schritte des Stutzens der Menge von Protokoll-FSMs, um einen entsprechenden Komplement-Protokoll-FSM zu erzeugen, die folgenden Schritte umfaßt: Löschen einer Kante aus einem Dienst-FSM des ersten Protokolls, der einem Dienst entspricht, der nicht in einem Dienst-FSM des zweiten Protokolls charakterisiert ist, und Löschen einer Kante aus dem Dienst-FSM des zweiten Protokolls, der einem Dienst entspricht, der nicht in dem Dienst-FSM des ersten Protokolls charakterisiert ist, um eine erste Menge gestutzter FSMs zu bilden; Löschen einer Kante aus der ersten Menge gestutzter FSMs, die Dienstprimitiven repräsentieren, für die es keine Gegenstück-Dienstprimitiven in der ersten Menge gestutzter FSMs gibt, um eine zweite Menge gestutzter FSMs zu bilden; und Löschen einer Kante in der zweiten Menge gestutzter FSMs, die nicht in einer stark zusammenhängenden Komponente des entsprechenden zweiten gestutzten FSM liegen, die den Anfangszustand enthält, um eine dritte Menge gestutzter FSMs zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Konstruierens eines Gateway-Systems weiterhin das Verwenden von Schaltungsäquivalenten der ersten und der zweiten Menge von Protokoll-FSMs, der ersten und der zweiten Menge von Komplement-Protokoll-FSMs und eines Schnittstellenumsetzers umfaßt, um Benutzern des ersten Netzwerks bei der Kommunikation durch das Gateway-System alle Eingangs-Ausgangsdienste des ersten und des zweiten Netzwerks bereitzustellen; und wobei der Schritt des Konstruierens eines Gateway-Systems weiterhin das Verwenden eines Schaltungsäquivalents der zweiten Menge von Komplement-Protokoll-FSMs und eines Schnittstellenumsetzers umfaßt, um Benutzern des ersten und des zweiten Netzwerks bei der Kommunikation durch das Gateway-System alle Eingangs-Ausgangsdienste des ersten und des zweiten Netzwerks bereitzustellen.
Gateway-System (1) zwischen einem ersten und einem zweiten Netzwerk (10, 20), wobei jedes Netzwerk ein Protokoll implementiert, wobei das Gateway-System folgendes umfaßt: einen mit dem ersten Netzwerk (10) verbundenen ersten Endknoten (30), wobei der erste Endknoten eine Protokollschaltung (100) aufweist; einen mit dem ersten Endknoten verbundenen ersten Kommunikationskanal (60); einen mit dem zweiten Netzwerk verbundenen zweiten Endknoten (40), wobei der zweite Endknoten eine Protokollschaltung (165) aufweist; einen mit dem Endknoten des zweiten Netzwerks verbundenen zweiten Kommunikationskanal (70); einen mit dem ersten und dem zweiten Endknoten verbundenen Protokollumsetzer (50), wobei der Protokollumsetzer eine erste Schnittstellenprotokollschaltung (125) zum Kommunizieren mit der Protokollschaltung des ersten Endknotens aufweist, wobei der Protokollumsetzer weiterhin eine zweite Schnittstellenprotokollschaltung (140) zum Kommunizieren mit der Protokollschaltung des zweiten Endknotens aufweist, und einen mit der ersten und der zweiten Schnittstellenprotokollschaltung verbundenen Schnittstellenumsetzer (135), wobei der Schnittstellenumsetzer Informationen zwischen der ersten Schnittstellenprotokollschaltung und der zweiten Schnittstellenprotokollschaltung übersetzt und routet, wobei der Schnittstellenumsetzer so ausgelegt ist, daß er Benutzern des ersten Netzwerks bei der Kommunikation durch das Gateway-System die Eingangs-Ausgangsdienste des ersten und des zweiten Netzwerks bereitstellt; dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endknoten eine erste Komplement-Protokollschaltung (105) enthält; der Protokollumsetzer eine erste Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung (130) zum Kommunizieren mit der ersten Komplement-Protokollschaltung enthält; der Schnittstellenumsetzer mit der ersten Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung verbunden ist; und der Schnittstellenumsetzer so ausgelegt ist, daß er Informationen zwischen der ersten Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung und der zweiten Schnittstellenprotokollschaltung übersetzt und routet.
Gateway-System nach Anspruch 6, wobei die Schaltungen in einem Endknoten in einem einzigen Prozessor enthalten sind.
Gateway-System nach Anspruch 6, wobei mindestens zwei der Schaltungen in dem Protokollumsetzer in einem einzigen Prozessor enthalten sind.
Gateway-System nach Anspruch 6, wobei die Signale zwischen der ersten Protokollschaltung und der ersten Schnittstellenprotokollschaltung und zwischen der ersten Komplement-Protokollschaltung und der ersten Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung auf dem ersten Kommunikationskanal gemultiplext sind.
Gateway-System nach Anspruch 6, das weiterhin folgendes umfaßt: eine in dem zweiten Endknoten angeordnete zweite Komplement-Protokollschaltung (170), wobei die zweite Komplement-Protokollschaltung mit dem zweiten Netzwerk und mit dem zweiten Kommunikationskanal verbunden ist; und eine zweite Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung (145), die in dem Protokollumsetzer angeordnet und mit dem Schnittstellenumsetzer und dem zweiten Kommunikationskanal verbunden ist, wobei der Schnittstellenumsetzer Informationen zwischen der ersten Schnittstellenprotokollschaltung und der Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung und der zweiten Schnittstellenprotokollschaltung und der zweiten Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung routet, um bei der Kommunikation durch das Gateway-System Eingangs-Ausgangsdienste des ersten und des zweiten Netzwerks bereitzustellen.
Gateway-System nach Anspruch 10, wobei die Schaltungen in dem zweiten Endknoten in einem einzigen Prozessor enthalten sind.
Gateway-System nach Anspruch 10, wobei mindestens zwei der Schaltungen in dem Protokollumsetzer in einem einzigen Prozessor enthalten sind.
Gateway-System nach Anspruch 10, wobei die Signale zwischen der zweiten Protokollschaltung und der zweiten Komplement-Protokollschaltung und der entsprechenden zweiten Schnittstellenprotokollschaltung und der zweiten Schnittstellen-Komplement-Protokollschaltung jeweils auf dem zweiten Kommunikationkanal gemultiplext sind.