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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System
zum Vernetzen von Informationsverarbeitungssubsystemen. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Konfiguration eines
Netzwerkes von PCs in der Heimumgebung.
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Eine
bekannte Technologie der Vernetzung von Geräten ist Jini von Sun Microsystems.
Jini ist eine Java-basierte Software-Technologie, die bei der Vernetzung
von PCs und Randapparatur behilflich ist. Wenn in ein Netzwerk eingesteckt
wird ein Jinifähiges
Gerät sine
Anwesenheit aussenden. Netzwerkkunden, die dieses Gerät bereits
verwenden, können die
erforderliche Software von dem Gerät beantragen, wobei ein Server
oder ein Netzwerkadministrator umgangen wird. Diese Architektur
baut oben auf einem bestehenden Netzwerk. Es wird vorausgesetzt,
dass das Netzwerk selber vorher bereits konfiguriert ist.
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Zur
Zeit hat eine wachsende Anzahl Haushalte mehr als nur einen PC.
Dennoch sind die PCs nicht miteinander vernetzt, weil dies über die
Kapazität
des mittleren Benutzers geht. Sogar ein OS, wie Windows95, das ein
sehr einfaches Geräteteilungsmodell
hat, ist dennoch zu schwer zum Konfigurieren. Deswegen gibt es ein
Bedürfnis
nach einer Unterstützung
des Benutzers beim Vernetzen von PCs.
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Was
erforderlich ist um Hausvernetzung allgegenwärtig zu machen ist, laut dem
Erfinder, Autokonfiguration geteilter Mittel. Das heißt: wenn
zwei oder mehr Maschinen miteinander verbunden sind, sollen die
Mittel automatisch gemeinsam verwendet werden, und zwar ohne Zwischenkunft
des Benutzers. Um eine Autokonfiguration gemeinsamer Mittel und
gemeinsamer Dienst in einem PC-Netzwerk zu ermöglichen ist es erforderlich,
dass die nachfolgenden Probleme gelöst werden: Detektion einer
neuen Netzwerkverbindung; Zuordnung einer Netzwerkadresse ohne Zwischenkunft
des Benutzers; und eine Implementierung eines Mittel/Dienst-Teilungsprotokolls.
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Das
erste Problem in Bezug auf die Detektion ist durch die "Plug-and-Play"-Technologie gelöst worden. So ermöglicht beispielsweise
das Windows95 OS es, dass viele Ethernetkarten/"Token Ring"-Karten bei Einführung in das System automatisch
funktionieren. Das zweite Problem in Bezug auf Adressenzuordnung
wird zur Zeit in der Industrie erforscht. Eine bekannt Lösung ist
ein Konfigurationsverwaltungsprotokoll, von dem ein Beispiel das DHCP-Protokoll
ist ("Dynamic Host
Configuration Protocol"),
das Netzwerkadministratoren zentral verwalten und die Zuordnung
der Internet-Protokoll-Adressen in einem Netzwerk der Organisation automatisieren
lässt.
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Es
ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung für das dritte
Problem zu schaffen, d.h. für
die Implementierung eines gemeinsamen Protokolls.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die Hauptansprüche definiert, wobei einige
mehr spezifische Ausführungsformen
durch die Unteransprüche gedeckt
werden.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Informationsverarbeitungssystem
mit einem ersten Informationsverarbeitungssubsystem (beispielsweise
einem PC), das mit einem zweiten Informationsverarbeitungssubsystem (beispielsweise
einem anderen PC) gekoppelt ist. Das erste Subsystem hat ein erstes
Register zum Registrieren wenigstens eines ersten Mittels oder eines
ersten Dienstes örtlich
für das
erste Subsystem. Das zweite Subsystem hat ein zweites Register zum Registrieren
wenigstens eines zweiten Mittels oder Dienstes, zu dem zweiten Subsystem
gehörend.
Das erste Subsystem hat einen ersten Proxy-Client, der in dem ersten
Register registriert ist und das zweite Subsystem darstellt. Das
zweite Subsystem hat einen zweiten Proxy-Client zur Kommunikation
mit dem ersten Proxy-Client und um das erste Subsystem mit Zugriff
auf das zweite Mittel bzw. den zweiten Dienst zu versehen.
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Das
Registrieren von Diensten und Mitteln des einen PCs bei dem anderen über die
Proxy-Clients ermöglicht
auf diese Weise eine automatische Konfiguration eines Netzwerkes
um Mittel gemeinsam zu verwenden. Das Registrieren verbirgt die Idee,
ob ein Mittel oder ein Dienst örtlich
ist oder in einem anderen Gerät
untergebracht ist. Mit anderen Worten die vorliegende Erfindung
benutzt das Registrieren als Werkzeug zur Autokonfiguration eines Netzwerkes.
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Jini
Fokussiert auf den Prozess der Hinzufügung zu dem Netzwerk und auf
das Aussenden von Information über
das Gerät
zu anderen Maschinen. Auf diese Weise schafft Jini einen "Nachschlag"-Dienst, der ermöglicht,
dass Applikationen in anderen Maschinen das neu hinzugefügte Gerät benutzen.
Die Annäherung
von Jini setzt voraus, dass das Netzwerk und das Betriebssystem
bereits derart konfiguriert sind, dass jeder Computer bereits über andere
Computer informiert worden ist. Die Funktionalität von Jini tritt auf in einer
Schicht über
dem Netzwerk. Es löst
beispielsweise nicht die Probleme der automatischen Konfiguration
des Netzwerkes bei Verbindung, Entkopplung oder Neuverbindung.
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Es
setzt voraus, dass das Netzwerk aufwärts oder abwärts ist,
unabhängig
von Jini. Jini macht die Dienste wirksam, die von dem Netzwerk geliefert werden
um die Dienste zu implementieren. Mit anderen Worten, die vorliegende
Erfindung benutzt die Registrierung als Werkzeug zur Autokonfiguration.
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Der
Vollständigkeit
halber sei auf GB-A-2 305 271 verwiesen. Diese Veröffentlichung
bezieht sich auf einen Mechanismus in objekt-orientierter Technologie
zum Schutz gegen ungültigen
Gebrauch von Proxy-Objekten nach einem Defekt eines Servers und
auch zur transparenten Neuschaffung von Proxy-Objekten in einem
Client eines Client-Server verteilten
Verarbeitungssystems. Eine Proxy-Klasse wird verwendet, die zusätzliche
Attribute hat, die den Namen des Zielobjektes in dem Server angeben, eine
Anzeige wie, ob der Name zur Zeit gültig ist und einen wechselnden
Zeiger auf das Zielobjekt. Ein Proxy-Registerobjekt in dem Client behält Zeiger
auf alle Proxy-Objekte, die auf Objekte in dem Server zeigen. Bei
einem Defekt des Servers und folglich bei einer Ungültigkeit
der Proxy-Objekte
sorgt das Proxy-Registerobjekt dafür, dass alle Proxy-Objekte
erneuert werden.
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In
der vorliegenden Erfindung stellt der erste Proxy-Client das zweite
Subsystem bei dem ersten Subsystem dar. Der erste Proxy-Client wird
mit dem Register des ersten Subsystems registrier. Das Register
des ersten Subsystems registriert auch Mittel, die für das erste
Subsystem örtlich
sind. Auf entsprechende Weise lehrt weder suggeriert GB-A 2 305
271 dass das erste Register Mittel oder Dienste örtlich für das erste Subsystem registriert
und auch nicht den Proxy-Client registriert, der für das zweite
Subsystem repräsentativ
ist. GB-A 2 305 271 weder lehrt noch suggeriert, dass das zweite
Subsystem ein zweites Register hat zum Registrieren von Mitteln,
die für
das zweite Subsystem örtlich
sind. Das Problem, das die vorliegende Erfindung zu lösen versucht,
ist anders als das Problem in GB-A 2 305 271.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Darstellung der Konfiguration eines Systems nach der vorliegenden
Erfindung; und
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2 bis 7 je
eine Darstellung, die mehrere Schritte in dem Autokonfigurationsprozess
und im Betrieb darstellt.
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In
den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende
Elemente.
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1 ist
ein Blockschaltbild mit den Hauptelementen eines Betriebssystems 100 nach
der vorliegenden Erfindung. Das System 100 umfasst einen ersten
PC 102 und einen zweiten PC 104, die über einen
Bus 106 miteinander gekoppelt sind. Der Bus 106 kann
ein verdrahteter Bus oder ein drahtloser Bus sein oder eine Kombination
derselben sein. Der PC 102 hat Mittel und schafft Dienste.
So hat beispielsweise der PC 102 eine Festplatte 108,
eine Email-Fähigkeit 110,
einen Web-Browser 112, einen Drucker 114 usw.
Auf gleiche Weise hat der PC 104 Mittel und Dienste, wie
eine Festplatte 116, einen Textverarbeitungsdienst 118,
ein Graphikprogramm 120, einen Drucker 122, usw.
Der Ausdruck "Mittel" und "Dienst" werden nachstehend
der Kürze
wegen austauschbar verwendet.
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Der
PC 102 hat ein Register 124 zum Registrieren von
Schnittstellen zu Mitteln und Diensten 108–114 örtlich für den PC 102.
Applikationen, die in dem PC 102 laufen, können auf
diese Schnittstellen zugreifen. Die Schnittstellen leiten die Nachrichten oder
Anträge
zu örtlichen
Mitteln oder Diensten 108–114 weiter. Auf gleiche
Weise hat der PC 104 ein Register 126 zum Registrieren
von Schnittstellen zu Mitteln und Diensten 116–122, örtlich für den PC 104.
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Der
PC 102 umfasst weiterhin die folgenden Entitäten, die übereinstimmend
sind und Prozesse sein können:
einen Sender 128, einen Porthörer 130 und einen
Sendehörer 132.
Auf gleiche Weise hat der PC 104 einen Sender 134,
einen Porthörer 136 und einen
Sendehörer 138.
Der PC 102 umfasst weiterhin einen Proxy-Client 142 und
einen Proxy-Server 144. Der
PC 104 hat einen Proxy-Client 140 und einen Proxy-Server 144.
Der Proxy-Client 142 kommuniziert mit dem Proxy-Server 146,
und der Proxy-Client 140 kommuniziert mit dem Proxy-Server 146.
Die von den Komponenten 124–138 in der Autokonfiguration des
Systems 100 gespielten Rollen und die von den Proxy-Servern 146 und 144 und
den Proxy-Clients 142 und 144 gespielten Rollen
werden anhand der 2–7 erläutert.
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2 ist
eine Darstellung der Anfangskonfiguration des Systems 100,
wenn die PCs 102 und 104 mit dem Bus 106 funktionell
verbunden sind. In dieser Konfiguration senden die Sender 128 zu
dem Bus 106 eine Netzwerkadresse für den PC 102, sagen
wir "X" und eine Portnummer,
sagen wir "x", über einen
bestehenden Kanal. Auf gleiche Weise sendet der Sender 134 ein
Signal zu dem Bus 106 mit einer Netzwerkadresse für PC 104, "Y" und eine Portnummer "y" über
einen anderen bestehenden Kanal. Der Sendehörer 138 des PCs 104 empfängt die
von dem PC 102 ausgesendete Nachricht. Der Sendehörer 132 des
PCs 102 empfängt
die von dem PC 104 ausgesendete Nachricht.
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3 zeigt
einen nächsten
Schritt des Autokonfigurationsprozesses. Nachdem die von dem PC 104 ausgesendete
Nachricht empfangen worden ist, erzeugt der Sendehörer 132 des
PCs 102 einen Proxy-Client 142. Der Proxy-Client 142 stellt
daraufhin eine Verbindung mit dem Porthörer 136 des PCs 104 beim
Port "y" har. Auf gleiche
Weise erzeugt der Sendehörer 138 des
PC 104 den Proxy-Client 140, der eine Verbindung
mit dem Porthörer 130 beim
Port "x" herstellt.
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4 zeigt
einen weiteren Schritt in dem Autokonfigurationsprozess. Der Porthörer 130 startet
einen Proxy-Server 144 um Anträge von dem Fern-Client 140 zu
erledigen. Der Proxy-Server 144 sendet Information über Mittel 108–114,
wie diese beispielsweise in dem Register 124 enthalten
sind, zu dem Proxy-Client 140. Der Proxy-Client 140 registriert
diese Information mit dem Register 126. Auf gleiche Weise
startet der Porthörer 136 einen
Proxy-Server 146 um Anträge von dem Fern-Client 142 zu
erledigen. Der Proxy-Server 146 sendet
Information über Mittel 116–122 dem
Proxy-Client 142 zu, der daraufhin diese Information mit
dem Register 124 registriert.
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5 zeigt
den Schritt, in dem der Proxy-Client 142 mit dem Register 124 als örtlicher
Server für jedes
Mittel oder für
jeden Dienst, der in dem Register 126 verfügbar ist,
registriert und wobei der Proxy-Client 140 mit dem Register 126 für jedes
Mittel oder für
jeden Dienst, der in dem Register 124 verfügbar ist,
registriert. Das Ergebnis ist, dass der PC 102 sein Register 124,
das die Adressen der örtlichen Mittel
und Dienste spezifiziert, kopiert hat, wobei die Kopie dem Register 126 hinzugefügt wird.
Auf gleiche Weise hat der PC 104 sein Register 126 zu
dem PC 102 registriert, wo es zu dem Register 124 hinzugefügt wird.
Die beiden PCs 102 und 104 sind nun miteinander
im Register. Wenn din dritter PC 148 mit dem Bus 106 verbunden
wird, tritt automatisch ein Prozess entsprechend dem oben beschriebenen Prozess
auf. Die Register 124 und 126 verstecken auf diese
Art und Weise die Idee, ob ein Mittel oder ein Dienst örtlich ist
oder in einem anderen Gerät
zu Hause ist. Jede der Adressen in dem Register 124 ist in
dem ganzen Register 124 einzigartig. Auf gleiche Weise
ist jede der Adressen in dem Register 126 in dem ganzen
Register 126 einzigartig. Ein Benutzer, der mit dem PC 102 arbeitet
und ein örtliches
Mittel oder einen örtlichen
Dienst beantragt, d.h. eines der Mittel oder einen der Dienste 108–114,
sendet den Antrag unmittelbar zu dem beantragten Mittel oder Dienst,
angegeben durch die entsprechende Adresse in dem Register 124.
Wenn der Benutzer einen Ferndienst oder ein Fernmittel beantragt,
d.h. eines der Mittel oder einen der Dienste 116–122,
das bzw. der für den
Fern-PC örtlich
ist, wird der Antrag dem Proxy-Client 142 zugeführt und
von dem Proxy-Server 146 verarbeitet, wie nachstehend anhand
der 7 beschrieben wird.
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6 zeigt
eine Darstellung 600 und 602 als ein Beispiel
der Registrierung des Proxy-Clients 142 mit dem Register 124.
Die Darstellung 600 stellt das Anfangsregister 126 mit
einer Liste örtlicher
Mittel und Dienste dar, die in dem PC 104 verfügbar sind, sowie
deren betreffende örtliche
Adressen. Die Darstellung 602 stellt das Register 124 dar,
nachdem der Client 142 damit registriert worden ist. Das
Register 124 umfasst zunächst die Liste mit Mitteln
und Diensten 108–114 mit örtlichen
Adressen #1 bis #K. Nachdem der Client 142 registriert
hat, hat das Register 124 einen Eingang für den PC 104 als
Proxy-Anordnung
auf der Adresse #Q. Die Fernmittel und Ferndienste 116–122 haben
nun Adressen, die von der Adresse #Q abhängig sind.
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7 zeigt
diesen auf eine Adresse basierten Vorgang betreffend den Proxy-Client 142 und Proxy-Server 146.
Eine Software-Applikation 702, die im PC 102 läuft, erzeugt
einen Antrag für
das Mittel 118 in dem Fern-PC 104. Dem Register 124 ist
ein Bezugswert auf das Mittel 118 hinzugefügt worden, wie
oben beschrieben. Der Bezugswert hat einen Zeiger (Pfeil 704)
zu dem Proxy-Client 142. Der Proxy-Client 142 im
PC 102 kontaktiert (Pfeil 706) den Proxy-Server 146 in
dem Fern-PC 104. Der Proxy-Server 146 hat eine
Adresse, oder eine Hantel (Pfeil 708) zu dem Mittel 118 über das örtliche
Register 126. Ergebnisse der Verarbeitung durch das Mittel 118 werden über den
Proxy-Server 146 und den Proxy-Client 143 (Pfeil 706)
zu der Applikation 702 (Pfeil 712) zurückgeführt. Die
Proxy-Schaltung 142 und der Proxy-Server 146 sind
als Pipeline wirksam.
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Wenn
ein Antrag oder eine Nachricht, erzeugt in dem PC 102,
eine Adresse für
eines der örtlichen
Mittel oder Dienste 108–114 hat, wird die Nachricht
unmittelbar dem Dienst- oder Anordnungs-Driver (nicht dargestellt)
des betreffenden Mittels zugeführt.
Fall die Adresse nicht örtlich
ist, beispielsweise sich auf das Mittel 118 in dem PC 104 bezieht,
wird die Nachricht dem Proxy-Client 142 zugeführt (702),
der an sich wieder den Antrag dem Proxy-Server 146 bei
dem zugeordneten Port zusendet (704). Der Proxy-Server 146 verarbeitet
den Antrag und sendet diesen (706) dem betreffenden Mittel
der Mittel 116–122 über das
Register 126 zu. Das Ergebnis des verarbeiteten Antrags
wird danach von dem Proxy-Server 146 dem Proxy-Server 142 zugeführt, von
woraus das Ergebnis beispielsweise einer örtlichen Applikation im PC 102 oder
einem Wiedergabe-Driver (nicht dargestellt) örtlich im PC 102 zugeführt wird.
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Wenn
die Verbindung zwischen den zwei PCs unterbrochen wird, kann die
Adresse der Fern-Clients 142 und 140 aus den örtlichen
Registern 124 bzw. 126 entfernt werden.
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Die
Mittel zum Bilden der Autokonfiguration, wie oben beschrieben: Sender,
Porthörer,
Senderhörer,
Register, Proxy-Client und Proxy-Server sind, anfangs, in eigenständigen PC 102 und 104 installiert, beispielsweise
als Teil der Betriebssysteme oder als Applikationen, die ganz oben
in dem Betriebssystem laufen. Die Autokonfigurationsmittel werden
verwendet, wenn der eigenständige
PC 102 oder 104 mit einem Netzwerk verbunden wird
oder wenn die eigenständigen
PCs 102 und 104 miteinander verbunden werden.
Die Software wird den Benutzern beispielsweise als ein Programm
auf einer Diskette zur Verfügung
gestellt oder kann von dem Web herunter geladen werden.
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Eine
Implementierung dieses Autokonfigurationssystems kann unter Anwendung
eines Java-basierten Systems demonstriert werden. In diesem Szenario
haben zwei eigenständige
PCs Java, eine Netzwerkkarte und einen TCP/IP-Stack in den Maschinen
installiert. Zur Anwendung von TCP/IP wird eine betreffende IP-Nummer
für jede
betreffende Maschine verwendet. Die Idee dabei ist, dass die IP-Adresse
und die Standard-TCP/IP-Einstellungen nicht
von dem Benutzer vorkonfiguriert worden sind. Zusätzlich zu
dieser IP-Adresse eine einzigartige ID (UID) erzeugt – dies kann
eine beliebige Zahl einer ausreichenden Komplexität sein,
so dass ein Zusammenstoß statistisch
unwahrscheinlich ist (ein gutes Beispiel davon ist "Global Unique IDentifier" von Microsoft [GUID]).
Die IP-Adresse wird
verwendet um es zu ermöglichen,
dass TCP/IP jeden PC identifiziert und die UID wird verwendet um
zu gewährleisten, dass
die beliebig erzeugten IPs nicht gleich sind. Dies wird geschieht,
da dieselbe ID-Adresse notwendigerweise mit derselben UID verbunden
werden muss.
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In
dem Java-System wird eine funktionsfähige Laufzeit gestartet, die
drei Objekte hervorbringt:
einen Sender, einen Sendehörer und
einen Porthörer – je als
Java-Thread. In dem Fall könnte
der Sendehörer
einen Java-Mehrfachsendunganschluss um eine Mehrfachsendung zu abonnieren.
Auf gleiche Weise könnte
der Sender auch einen Java-Mehrfachsendungsanschluss
verwenden um einer Mehrfachsendungsgruppe Information zuzusenden.
Der Porthörer
könnte
als Java-Serveranschluss implementiert werden.
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Wenn
der Sendehörer
eine Nachricht empfängt
und die IP-Adresse ist dieselbe wie die eigene IP-Adresse und die
UID ist nicht dieselbe, schaltet dies jeden der Proxy-Server aus,
erzeugt beliebig eine neue IP-Adresse und konfiguriert sich selber
automatisch neu. Auf diese Weise werden die IP-Adressen jeder Maschine
ggf. derart gewährleistet,
dass sie einzigartig sind.
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Wenn
der Sendehörer
eine Nachricht empfängt
und die IP-Adresse ist dieselbe wie die eigene IP-Adresse und die
UID ist dieselbe, dann wird die Nachricht ignoriert, da die Nachricht
von dem eigenen Sender erzeugt wird.
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Wenn
der Sendehörer
eine Nachricht empfängt
und die IP-Adresse ist anders und diese IP-Adresse wurde vorher
gefunden, dann wird ein neuer Java-Faden erzeugt; ein Proxy-Client,
der eine Verbindung mit dem Porthörer in der anderen Maschine
hat. Die gesendete Nachricht enthält eine Port- und eine IP-Adresse
für den
Proxy-Client um diesen als Java-Abschluss zu verbinden. Bei Empfang
dieses Antrags bringt der Porthörer über das
Java-Akzeptationsverfahren einen neuen Java-Faden hervor um diesen
Antrag zu erledigen:
einen Proxy-Server. Mittelinformation
strömt
von dem Proxy-Server zu dem Proxy-Client zurück zu dem Register.
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Zwecks
dieses Java-Beispiels kann das Register als Hash-Tabelle organisiert
sein, wobei jedes Mittel durch eine einzigartige Adresse, die erzeugt wird,
wenn das Mittel oder der Dienst zu dem Register hinzugefügt wird,
identifiziert werden kann. Wenn der Proxy-Client zunächst eine
Verbindung mit dem Proxy-Server bildet, sendet der Proxy-Server Information über das
aktuelle Register. Der Proxy-Client fügt danach diese Information
dem Register zu, der für
den Proxy-Client örtlich
ist. Zwecks dieses Beispiels ist die wichtige Idee, dass eine Hantel
mit dem Proxy-Client in dem Register assoziiert ist, so dass der
Prozess oder der Faden, der für
die neue Adresse örtlich
ist, der Proxy-Client statt eines örtlichen Prozesses oder Fadens.
Wenn der Dienst verwendet wird, wird Steuerinformation dem Proxy-Client
zugeführt,
der diese Information dem Proxy-Server zuführt, der danach diese Information
dem Mittel oder dem Dienst in der anderen Maschine zuführt.
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In
dem Fall der Java-Implementierung besteht jeder der Dienste aus
einem Java-Objekt, das ByteDaten empfängt, entweder von einem anderen Objekt
unter Verwendung des Dienstes oder des Mittels, oder von dem Proxy-Server.
Auf diese Weise erscheinen die Client-Applikation unter Verwendung des
Dienstes und der Dienst selber örtlich
in derselben Maschine.
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Die
wichtige Idee hinter dem verwendeten Register ist, dass sie Dienste/Mittel
mit Adressen assoziiert und Datenpakete nimmt, die sie zu dem betreffenden
Dienst oder Mittel überträgt, und
zwar auf Basis dieser Adresse. Im Falle einer Java-Implementierung werden
diese Daten unter Verwendung eines Java-Dateneingangsstromes und
eines Datenausgangsstromes weitergeleitet.
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Wenn
die Verbindung zwischen den beiden PCs unterbrochen wird, kann die
Adresse der Fern-Clients 142 und 140 aus den örtlichen
Registern 124 bzw. 126 entfernt werden. So gewährleistet
ein Herzschlagprotokoll zwischen den PCs, dass jeder den anderen
bewusst ist bis der Herzschlag eines der PCs verschwindet. Ein Zeitgeber
erlischt und triggert automatisch die Prozedur um die Eingabe des
Registers zu dem betreffenden Client zu sperren.