【誤訳訂正書】
【提出日】平成20年2月28日(2008.2.28)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  電子システムアーキテクチャ
【特許請求の範囲】
【請求項１】  階層構造に接続された複数のクライアントデバイスを含み、それらのクライアントデバイスが、通信リンクによって相互接続された構造の中にノードを形成し、階層構造の一番上にある一つのクライアントデバイスがサーバへのゲートウェイを提供し、他の各クライアントデバイスが一つの通信リンクを介して上流方向に一つのクライアントデバイスに接続され、各クライアントデバイスが、０でもよいある数のクライアントデバイスに同じ数の通信リンクを介して下流方向に接続され、下流クライアントデバイスがそれらの上流のどのクライアントデバイスよりも低い所要バンド幅を有し、下流方向の各クライアントデバイスからの通信リンクのバンド幅の合計が上流方向の通信リンクのバンド幅よりも小さく、さらに下流方向のクライアントデバイスにハードウェアアクセスリクエストを出すことができるいずれかのクライアントデバイスがリクエストの例外処理をサポートする電子システムアーキテクチャ。
【請求項２】  上流クライアントデバイスがゲートウェイに対する下流クライアントデバイスのアクセスを制御し、下流クライアントデバイスが下流クライアントデバイスによって保持されるデータに対する上流クライアントデバイスのアクセスを制御する、請求項１記載のアーキテクチャ。
【請求項３】  電子システムにおいてローカル素子を第一及び第二の双方向通信リンクに接続するための使用に適したスイッチであって、スイッチが、それぞれ第一及び第二の通信リンクを介してメッセージを受信することができる第一及び第二の受信手段と、それぞれ第一及び第二の通信リンクを介してメッセージを送信することができる第一及び第二の送信手段と、ローカル素子からデータを送受信するための転送手段とを含み、メッセージが、その目的の宛先を特定するデータを含み、スイッチがさらに、ローカル素子をその目的の宛先として有する受信メッセージを特定することができるメッセージ宛先特定手段を含み、スイッチが、そのように特定されたメッセージをローカル素子に渡し、第二の送信手段から第一の受信手段で受信された、そのように特定されないメッセージを再送信し、第一の送信手段から第二の受信手段で受信されたメッセージを、ローカル素子に渡すことなく、再送信するように構成されたスイッチ。
【請求項４】  ローカル素子に渡すメッセージが完全に渡される、請求項３記載のスイッチ。
【請求項５】  メッセージがローカル素子に渡されるとき、受信メッセージのプリセット部分だけがそのように渡される、請求項３記載のスイッチ。
【請求項６】  再送信されるメッセージが修正なしで再送信される、請求項３〜５のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項７】  ローカル素子がデータを送信しなければならず、スイッチが、ローカル素子からデータを受信し、そのデータ及び目的の宛先を特定するデータを組み込むメッセージを生成し、そのメッセージを適切な一方の送信手段に提供して、適切な通信リンクを介して送信させるように構成されたメッセージ生成手段をさらに含む、請求項３〜６のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項８】  肯定応答生成手段及び肯定応答特定手段をさらに含み、第一又は第二の送信手段によってメッセージが送信されると、肯定応答特定手段が、第一又は第二の受信手段のそれぞれ一方によって受信された肯定応答を特定するまで、その送信手段によってさらなるメッセージが送信されず、かつ、第一又は第二の受信手段によってメッセージが受信されると、肯定応答生成手段が肯定応答を生成し、その肯定応答を第一及び第二の送信手段のそれぞれ一方によって送信させる、請求項３〜７のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項９】  第一及び第二のスイッチブロックを含み、各スイッチブロックが、ローカル素子及び両方の通信リンクに接続されており、第一のスイッチブロックが第一の送信手段及び第二の受信手段を含み、第二のスイッチブロックが第二の送信手段及び第一の受信手段を含み、各スイッチブロックが、別々のメッセージ特定手段、メッセージ生成手段、肯定応答特定手段及び肯定応答生成手段を含み、スイッチブロックが相互接続されて、各スイッチブロックが受信された肯定応答を他方に通知し、その他方に命令して肯定応答を送信させることができる、請求項３、７及び８記載のスイッチ。
【請求項１０】  暗号化素子が各送信手段と対応し、解読素子が各受信手段と対応している、請求項３〜９のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項１１】  暗号化素子及び解読素子がローカル素子によって制御される、請求項１０記載のスイッチ。
【請求項１２】  ローカル素子によってアクセスすることができないセキュリティプロセッサをさらに含み、セキュリティプロセッサが暗号化素子及び解読素子を制御する、請求項１０記載のスイッチ。
【請求項１３】  メッセージ宛先特定手段が、セキュリティプロセッサを宛先として有するメッセージも特定して、暗号化及び解読を他のスイッチとともに構成し、これらをセキュリティプロセッサに渡すことができ、メッセージ生成手段が、セキュリティプロセッサからデータを受信し、このデータ及び別のスイッチのセキュリティプロセッサを目的の宛先として特定するデータを組み込むメッセージを生成し、そのメッセージを適切な一方の送信手段に提供することができる、請求項１２記載のスイッチ。
【請求項１４】  スマートカードインタフェースにリンクされ、かつ、スマートカードをインタフェースに挿入することによってセキュリティプロセッサが動作可能になる、請求項１２又は１３記載のスイッチ。
【請求項１５】  スマートカードが、暗号化素子及び解読素子を制御するためにセキュリティプロセッサによって使用されるデータを提供する、請求項１４記載のスイッチ。
【請求項１６】  暗号化素子及び解読素子が、それぞれ送信又は受信されるメッセージに排他的論理和マスクを付加する、請求項１０〜１５のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項１７】  第一の通信リンクを介して第一のクロックパルスを受信したのち、それを第一の通信リンクを介して返送するための第一のクロックパルス処理手段と、第二の通信リンクを介して第二のクロックパルスを受信したのち、それを第二の通信リンクを介して返送するための第二のクロックパルス処理手段と、クロックパルス生成器と、インバータとをさらに含み、スイッチが双方向通信リンクを介して類似したスイッチに接続されているとき、それらのスイッチが共振ループを形成し、スイッチが、ループの共振周波数を通信リンク上の信号のクロック周波数として使用するように構成されている、請求項３〜１６のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項１８】  双方向通信リンクによってリンクされた請求項１７記載の複数のスイッチを含み、隣接する対のスイッチが、各通信リンクに沿って共振ループを形成し、ループの共振周波数を、通信リンクを介して信号を送信するためのクロック周波数として使用する電子システム。
【請求項１９】  システムが階層構造に構成されており、各スイッチが、初期クロックパルスを下流方向に送信するように構成されたクロックパルス生成器と、上流方向から受信されるクロックパルスを、返送する前に、反転させるように構成されたインバータとを有する、請求項１８記載の電子システム。
【請求項２０】  電子システムが単一デバイスであり、各ローカル素子が前記デバイスに組み込まれたプロセッサである、請求項請求項３〜１７のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項２１】  各ローカル素子及びスイッチが別個のデバイスに組み込まれており、スイッチが、別個のデバイスをネットワークにリンクするための使用に適している、請求項請求項３〜１７のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項２２】  システムがネットワークであり、各スイッチが別個のデバイスに組み込まれている、請求項１８又は１９記載の電子システム。
【請求項２３】  別個のデバイスの少なくともいくつかがコンピュータである、請求項２２記載の電子システム。
【請求項２４】  システムがデバイスであり、各スイッチがそのデバイスのプロセッサに組み込まれている、請求項１８又は１９記載の電子システム。
【請求項２５】  デバイスがコンピュータである、請求項２４記載の電子システム。
【請求項２６】  異なる双方向通信リンクを介して類似したデバイスに接続するのに適した少なくとも二つの通信部を有するデバイスであって、第一の通信リンクを介するクロック遷移の受信に対し、同じ極性を有するクロック遷移を前記第一の通信リンクを介して返送することによって応答するように構成された第一の通信部と、第二の通信リンクを介するクロック遷移の受信に対し、反対の極性を有するクロック遷移を前記第二の通信リンクを介して返送することによって応答するように構成された第二の通信部とを有するデバイス。
【請求項２７】  第一の通信部が、別のデバイスに接続されていないとき、第一のクロック状態を出力として保持し、第二の通信部が、別のデバイスに接続されていないとき、第一とは反対の極性を有する第二のクロック状態を入力として保持する、請求項２６記載のデバイス。
【請求項２８】  第二の通信部が、別のデバイスに接続されていないとき、第一のクロック状態を出力として保持し、第一の通信部が、別のデバイスに接続されていないとき、第一とは反対の極性を有する第二のクロック状態を出力として保持する、請求項２６記載のデバイス。
【請求項２９】  双方向通信リンクを介して第一の通信部が別のデバイスの第二の通信部にリンクされているか、その逆であるとき、リンクされた通信部が発振ループを形成し、デバイスがその発振信号を通信リンクを介する通信のためのクロック信号として使用する、請求項２６〜２８のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項３０】  通信部がはじめにリンクされると、それらの保持された入力クロック状態と出力クロック状態との差がループをして発振を開始させる、請求項２９記載のデバイス。
【請求項３１】  少なくとも一つの双方向通信リンクによって接続された少なくとも二つのデバイスを含み、通信リンクを介してクロック遷移を受信し、同じ極性を有するクロック遷移を通信リンクを介して返送する第一のデバイスと、通信リンクを介してクロック遷移を受信し、反対の極性を有するクロック遷移を通信リンクを介して返送する第二のデバイスとによって発振ループが形成され、第一及び第二のデバイスが、ループの周回を移動するクロック遷移を使用して、通信リンクを介するデータ転送を制御するためのクロック信号を提供する電子通信ネットワーク。
【請求項３２】  ループの周囲を移動するクロック遷移が前記クロック信号として使用される、請求項３１記載のネットワーク。
【請求項３３】  少なくとも二つの双方向通信リンクによって接続された少なくとも三つのデバイスを含み、二つのデバイスの間で各通信リンクを介する信号が独立して暗号化される電子通信システム。
【請求項３４】  二つのデバイスの間で各通信リンクを介する反対方向の信号が独立して暗号化される、請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】  独立して暗号化される信号が別々に暗号化される、請求項３３又は３４記載のシステム。
【請求項３６】  信号が、各通信リンクを介してそれらを送受信するデバイスによってそれぞれ暗号化及び解読される、請求項３３〜３５のいずれか１項記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は電子システムアーキテクチャに関し、特に、インターネットに接続された分散型家庭用コンピュータシステム等の、より大きいネットワークへの接続を有する分散型家庭用電子システムのための電子システムアーキテクチャに関する。
【０００２】
【従来技術】
大量の電子データ伝達ネットワークの使用が着実に増加している。一般に、最も重要で広く使用されたネットワークは、特に家庭用あるいは小ビジネスユーザー用のインターネットである。しかし、会社のあるいは行政のネットワークや、単一のサイトあるいは単一のオフィスビル内のユーザーに接続するローカルエリアネットワークなどの他のネットワークが存在する。そのような専用あるいはローカルエリアネットワークは、それら自体にインターネットへの接続が備えられているものであることが多い。
【０００３】
インターネットや他のネットワークを介した設備を提供したり提案したりするサービスの数が増大しつつある。さらに、ネットワークにより、制御されたり、あるいは報告や通信したりするようにされた多数の装置が、多くの場合、セキュリティあるいは安全に関連する機能のために、市場に現れてきている。例えば、テレビや監視カメラあるいは煙アラーム等の装置に一斉に送信するものの代りとして、音楽あるいはテレビ番組の配信が、オンディマンドで記録・再生できるように、要求に応じて送られる。
【０００４】
基本的には、そのようなサービスは、あらゆるネットワークを介して提供されることができ、このような装置は、あらゆるネットワークに接続されることができ、勿論、ネットワークの性能を条件として、サービスあるいは装置の最小限の要求を満たすのに十分である。ネットワークサービスは、ＤＶＢあるいはＤＢＳ等の衛星リンクを介して提供されることができる。しかし、実際には、殆どの家庭ユーザーは、電気通信あるいは有線テレビの地上のリンクを使用しており、このことはまた、殆どの組織に対しても一般的な選択となるであろう。インターネットは最も一般的なネットワークの選択であると予想される。
【０００５】
一般にインターネットアクセスを可能にするハードウェアや監視カメラや煙アラーム等の遠隔装置の費用が下がり、またインターネットを介して提供されるサービスの数が増加しているので、世帯内で複数のインターネットアクセス装置を有する傾向が増大しており、この傾向は当面続くと予想される。例えば、一つの家庭でも、１台以上のディジタルテレビを所有したならば、インターネットあるいは有線テレビ会社あるいはローカル電話会社からのＡＤＳＬ（非対称デジタル加入者回線）接続のような広域ネットワークを介して、又は十分なデータ容量を有する他のあらゆるネットワークを介して、検索されたビデオ・オン・デマンド画像を表示できるだろう。そのような家庭は、インターネットとの接続が可能な１台以上のパーソナルコンピュータや、さらに、可能ならインターネットあるいは他のネットワークからゲームのソフトウェアをダウンロードでき、また、オプションとしてインターネットを介して接続して多数のプレーヤーによるゲームを可能にする１台以上の専用ゲームコンソールや、１台以上の煙あるいは盗難アラーム及び／又はリモート監視カメラを有することもできる。
【０００６】
さらに、家庭用機器のメーカーの多くは、インターネットアクセス設備を、音楽及びビデオ／テレビシステムにだけでなく、調理器、冷蔵庫、フリーザー等の「白物」にも統合して、回線トラブル処理や自動再オーダー機能に関して遠隔操作できるようにする提案をしている。これらの提言は、現在ではかなり思いつき程度であるが、これらの着想は、そのうち、標準的になるかあるいは少なくともごく普通のものになるように思われる。
【０００７】
殆どの家庭内のユーザーは、通常、家庭電話回線の途中に１つのインターネット接続のみを有する。これは、別の装置により、さらに、インターネットアクセス装置と電話をかけているユーザーとの間のコンフリクトにより、インターネットアクセスの要求に関するコンフリクトの問題を生じさせる。この問題に対する一つの明確な解決策は、別の電話回線を介して別の又は複数のインターネット接続を家庭に備えることである。しかし、この問題に対する総当り的なアプローチは、多数の不具合を有する。極めて明らかなことに、一つの世帯で複数の電話回線を有するコストの損失は、そのアプーチを消費者に思いとどまらせることである。代わりに、事実上多くの同時のサービスを各々が処理できる１つ以上のブロードバンドの接続によって、複数のサービスと複数のクライアントが提供されるであろう。１本の電話回線だけを利用できる場合であってもインターネットプロトコル（ＩＰ）の使用により多数の低データ速度のサービスを同時に提供できる。
【０００８】
個々の消費者には直接インパクトを与えないが、利用電話回線の数が制限されている世帯につき、電話回線数を増大させることを要求する支持技術に関して、一般的な問題がある。いくつかの先進国、例えば英国では問題がすでに発生しており、それは、ファックス機、モデム及びモバイル電話の使用が急速に増大したために、電話接続の要望が増して電気通信システムが番号を使い切るという結果になり、そのため、番号のフォーマットと地域コードとの、コストがかかり不便な変更が基本的に必要となるというものである。
【０００９】
従って、限定はされないが、１つのビルあるいは世帯内で複数の装置を互いに接続できる小さなコンピュータシステム及びネットワークを含む電子システムを提供し、かつ、それらシステムが、インターネットあるいは他の大きなネットワークへの１つ以上の接続に、満足できるコストでアクセスするようにすることが必要である。
【００１０】
これを行なう方法の一つが、インターネットアクセスを必要とする装置の全てを、互いに接続し、かつ、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を形成するサーバーに接続することである。このサーバーは、装置の全てに対するインターネットへのゲートウェイとして動作可能で、かつ、インターネットアクセスを制御しかつ調停することができる。
【００１１】
従来、そのようなＬＡＮにおける複数の電子デバイスは、それらの構成にデータバスを使用し、かつ、サーバーと装置とを相互に接続するツイスト・ペア配線等の１つの手段の使用に、通常、制限される。しかしながら、このアプローチには、多くの問題がある。
【００１２】
先ず、コンピューターに限定はされないが、コンピュータを含む電子デバイス内には、データバスのグローバルな性質に基づく問題がある。バス上のいずれかの場所における電気的障害は、いずれかの２つ以上の通信素子の間のデータの伝播を中断させることができ、完全な製品不良にあるいはネットワーク不良にする可能性がある。
【００１３】
さらに、拡張性がバスベースのシステムについては不可能である。すなわち、能力と作業負荷との間の線形関係で所望する作業負荷に応じて余分な能力を追加することは不可能である。
【００１４】
さらに、バス上の２者間のいかなる通信も、情報の受信者になることを意図しない他者によってアクセスできる。その結果、データを保護するのに利用可能な唯一の方法が暗号化である。それでも、データを受信することを意図しない装置が、そのデータをアクセスすることを妨げることは、暗号化されたフォームであったとしても不可能である。
【００１５】
バスベースのシステムにおけるこのセキュリティの欠如は、一つの世帯の家庭システムで問題になるとは思われない。しかし、家族によりクレジットカードあるいは、キャッシュディスペンサー（ＡＴＭ）カードを不法に使用することによって生ずる不正という数多くの問題がある。世帯内の経済的データの悪用の危険は、データバスのネットワークによる問題である。他の問題は、ビデオオンデマンドなどのデータサービスの供給である。そのようなデータの供給者は、暗号化されたビデオデータを有効に送信し、ユーザーはそれを解読できるように料金を支払う。その結果、データ供給者は、ローカルネットワークを通過している暗号化されたビデオデータに対して異議はないが、不法コピーが容易なために、データバスを通過した解読されたビデオデータに対しては異議を唱える。その結果、価値あるデータに、それをコピーするいかなる手段からも本質的に手が出せない製品に対して、かなりの商業的要求がある。
【００１６】
さらに、このデータセキュリティの欠如から生じる潜在的なプライバシーの損失も世帯内でも問題である。
最後に、電子製品か、その製品が接続される１つ以上のネットワークかのうちのいずれかで、データバスにおける全てのポイントで全てのデータを入手できることは、おそらく、インターネット又は他の公共ネットワーク上のサーバーへのリモートアクセスによって、不法ユーザーが、ネットワーク上の１つの装置に向けられたいずれかのデータへのアクセスを一旦得ると、他のデータは潜在的に危険にさらされることを意味する。
【００１７】
これらのセキュリティの問題は、勿論、ネットワークが、小ビジネスで、あるいは例えば複数の居住住居内の複数の世帯で使用される場合に価値がある。
データバスベースのシステムに関する他の問題は信頼性である。一般にデータバス上の障害の全てが、ネットワークの全体を使用不可にする。
【００１８】
さらに、データバスベースのシステムでは、そのシステムの全体の性能は、最も遅い装置の速度によって制限される。この理由は、バスのデータ転送速度あるいはクロック速度が、バスに接続されたその最も遅い装置のデータ転送速度を超えることができないため、あるいは信頼性のある通信が実行できないためである。その結果、ネットワークのデータ転送速度の向上は全ての装置を交換するか、更新することによってのみ達成可能となる。
【００１９】
また、データバスはかなりの量の電磁干渉（ＥＭＩ）を発生する。
最後に、データバスベースのネットワークは、比較的高価で、かつ、広いバスは回路基板、製造及び製品サイズに不利をもたらし、そして、結果的に、ネットワーク化される装置のコストに不利をもたらす。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】  本発明はこれらの問題、その少なくとも一部を解消する電子システム構造、構成部品、装置（デバイス）、及びネットワークを提供するものである。      【００２１】
【課題を解決するための手段】  第一の態様において、本発明は、階層構造に接続された複数のクライアントデバイスを含み、それらのクライアントデバイスが、通信リンクによって相互接続された構造の中にノードを形成し、階層構造の一番上にある一つのクライアントデバイスがサーバへのゲートウェイを提供し、他の各クライアントデバイスが一つの通信リンクを介して上流方向に一つのクライアントデバイスに接続され、各クライアントデバイスが、０でもよいある数のクライアントデバイスに同じ数の通信リンクを介して下流方向に接続され、下流クライアントデバイスがそれらの上流のどのクライアントデバイスよりも低い所要バンド幅を有し、下流方向の各クライアントデバイスからの通信リンクのバンド幅の合計が上流方向の通信リンクのバンド幅よりも小さく、さらに下流方向のクライアントデバイスにハードウェアアクセスリクエストを出すことができるいずれかのクライアントデバイスがリクエストの例外処理をサポートする電子システムアーキテクチャを提供する。
【００２２】
第二の態様において、電子システムにおいてローカル素子を第一及び第二の双方向通信リンクに接続するための使用に適したスイッチであって、スイッチが、それぞれ第一及び第二の通信リンクを介してメッセージを受信することができる第一及び第二の受信手段と、それぞれ第一及び第二の通信リンクを介してメッセージを送信することができる第一及び第二の送信手段と、ローカル素子からデータを送受信するための転送手段とを含み、メッセージが、その目的の宛先を特定するデータを含み、スイッチがさらに、ローカル素子をその目的の宛先として有する受信メッセージを特定することができるメッセージ宛先特定手段を含み、スイッチが、そのように特定されたメッセージをローカル素子に渡し、第二の送信手段から第一の受信手段で受信された、そのように特定されないメッセージを再送信し、第一の送信手段から第二の受信手段で受信されたメッセージを、ローカル素子に渡すことなく、再送信するように構成されたスイッチを提供する。
【００２３】
第三の態様において、本発明は、異なる双方向通信リンクを介して類似したデバイスに接続するのに適した少なくとも二つの通信部を有するデバイスであって、第一の通信リンクを介するクロック遷移の受信に対し、同じ極性を有するクロック遷移を前記第一の通信リンクを介して返送することによって応答するように構成された第一の通信部と、第二の通信リンクを介するクロック遷移の受信に対し、反対の極性を有するクロック遷移を前記第二の通信リンクを介して返送することによって応答するように構成された第二の通信部とを有するデバイスを提供する。
【００２４】
第四の態様において、本発明は、少なくとも一つの双方向通信リンクによって接続された少なくとも二つのデバイスを含み、通信リンクを介してクロック遷移を受信し、同じ極性を有するクロック遷移を通信リンクを介して返送する第一のデバイスと、通信リンクを介してクロック遷移を受信し、反対の極性を有するクロック遷移を通信リンクを介して返送する第二のデバイスとによって発振ループが形成され、二つのデバイスが、第一及び第二のデバイスが、ループの周回を移動するクロック遷移を使用して、通信リンクを介するデータ転送を制御するためのクロック信号を提供する電子通信ネットワークを提供する。
【００２５】
第五の態様において、本発明は、少なくとも二つの双方向通信リンクによって接続された少なくとも三つのデバイスを含み、二つのデバイスの間で各通信リンクを介する信号が独立して暗号化される電子通信システムを提供する。
【００２６】
【発明の実施形態】
本発明の実施形態を添付図面を参照して実施例のみによって説明する。
本発明の第一の態様に係る電子ネットワークを図１に示す。このネットワークはあらゆる通信、コンピュータあるいはその他の電子デバイス及び製品から構成することができる。この例では、ある家庭、すなわち一世帯に関して、本発明を最も一般的に、そして最も商業的にかなり使用することが見込まれるインターネットへの接続が説明されているが、本発明のアーキテクチャは、商業的使用あるいは他のあらゆるデジタル通信ネットワークとの接続にも同様に適用可能であることが理解されよう。
【００２７】
図１において、サーバー１は、多数のローカルネットワーク接続を介して階層型構造で配置された複数のクライアントデバイス２を含む電子システムあるいはアーキテクチャに接続され、ローカルエリアネットワークを形成する。
このサーバー１は、一つのサーバーとしたり、あるいはインターネット等のホストネットワークを形成する別個のサーバーのネットワークとしたりすることができる。
【００２８】
クライアントデバイス２は、ローカルエリアネットワークの通信リンクによって構成された分岐で接続される階層木構造で配置される。この階層型構造では、この構造の下方の分岐は、それらよりも上方の分岐、すなわちサーバー１に接続される分岐より狭いバンド幅を有する。多数の下流の分岐と１本の上流の分岐とが１つのノードに接続される場合、この下流の分岐バンド幅の和は上流の分岐のバンド幅より狭くなければならない。データのセキュリティは、以下で説明するように、システムの下部から上に向って確保される。
【００２９】
システムの末端ノードを構成するクライアントデバイス２は、オンボード処理機能を有するクライアントデバイス２であり、サーバー設備に対するユーザーアクセスを提供する。構造中のノードを構成し、末端部位にないクライアントデバイス２は、下位のクライアントデバイス２へのサービスの提供を制御する。それらのデバイスはオンボード処理の機能を有し、かつ、下位のレベルのクライアントデバイス２へのサービスの提供を制御することに加えて、それら自身でサーバー設備に対してユーザーアクセスを提供するクライアントデバイス２でもある。
【００３０】
サイズが大きくなるにつれてシステムが要求するバンド幅が等比級数的に増大するのを防止するために、かつ、下位レベルのクライアントデバイス２が上位レベルのクライアントデバイス２がサポートできる多くのバンド幅、すなわちより高速のデータ転送速度を要求することによって、上位レベルのクライアントデバイス２を確実にあふれさせなくするために、サーバー１からさらに離れた分岐のバンド幅を小さくすることが必要である。
【００３１】
複数の異なるクライアントデバイスを含むマルチプロセッサーシステムを使用する理由の一つは、最も必要とされている場合に必要な計算機能を配置できるように計算及び機能的負担を分配し、かつ、最も経済的で有効な場所で所定の機能に対して適切な電子機器を提供し、信頼でき、かつ保守可能なやり方で前記機能を提供することにある。
【００３２】
複数の別個のクライアントデバイス２を含むマルチプロセッサーシステムを使用する他の理由は、データを安全に保つことができることにある。このデータセキュリティは、許可された制御、金融上の信頼性のある電子商取引あるいは単にプライバシーを守るために必要である。例えば、インターネット・ソフトウェア・アプリケーションの実行が可能なアプリケーションプロセッサーは、外部からの攻撃を受けやすい。そのため、別個のユニット内の電子商取引のスマートカードの制御を保つには、電子商取引の機能のセキュリティを向上させ、スマートカードを使用する際に得られる予測可能なサービスの質を改善する。
【００３３】
望ましいデータセキュリティを提供するために、本発明の電子システムアーキテクチャは階層型のデータ構造をサポートする。特定のクライアントデバイス２へのアクセスは、そのクライアントデバイス２によって単独で制御される。上位レベルのデータのユーザー、すなわち、サーバー１、及び特定のクライアントデバイス２とサーバー１との間に位置するクライアントデバイス２は、下位レベルのクライアントデバイス２にそれらのデータをリクエストしなければならず、かつ、これらのリクエストを認証可能でなければならない。勿論、保護データに対する要求を持たないクライアントデバイス２は、それら自身を介してリクエストと応答とを自由に通すか、あるいは認証を何ら要求することなく、それらが保持する未保護のデータのリクエストに対して応答することができる。
【００３４】
上位レベルのクライアントデバイス２から下位レベルのクライアントデバイス２へのアクセスリクエストは、ハードウエアあるいはソフトウェアにより作成できる。上位レベルのクライアントデバイス２が下位レベルのクライアントデバイス２のハードウエアのアクセスリクエストを作成できれば、このハードウエアのアクセスリクエストは、未変更の中間のあらゆるクライアントデバイス２を通過することが可能である。このハードウエアのアクセスリクエストがブロックされれば、中間レベルのクライアントデバイス２は、可能なら上位レベルのクライアントデバイス２の代理のアクセスを行なうように試みるだろう。ハードウエアのアクセスリクエストとソフトウェアのアクセスリクエストとが発信クライアントデバイス２にとって同じものが現れるように、このシステムが認識できるようにするため、中間のクライアントデバイス２は、例外処理の設備、すなわち、ソフトウェアプロトコルを使用して、中断したハードウエアのアクセスリクエストの代わりにアクセスリクエストを実行する設備を設ける必要がある。コンピュータシステムの全てのレベルで例外処理の素子の使用を要求することは、結果としてコストが増大するため望ましくない。しかしながら、例外処理をサポートしないあらゆるクライアントデバイス２は、階層型システムの末端部位にあるか、又は、下位レベルのクライアントデバイス２にハードウエアのアクセスリクエストを決して発行しない又は通さないクライアントデバイス２でなければならない。
【００３５】
この必要条件の一例が、デジタルテレビへの表示のための、インターネットからのデジタルビデオ信号を取り出すことができるセットトップボックスである。このセットトップボックスは、それ自体が、インターネットサーバー１の形態で１つ以上の他のクライアントデバイス２を介してインターネットに接続されたクライアントデバイス２であり、かつ、一体型のスマートカードインターフェースを備えた赤外線リモートコントロールによって制御される。このリモートコントロールを作動させるために、ユーザー確認のスマートカードを差し込む必要がある。スマートカードが所定の場所にあれば、リモートコントロールは、ペイ・パー・ビューや、ビデオオンデマンドや、あるいはテレビに表示されるべきデジタルビデオ信号への同様の制限されたアクセスを可能にするようにセットトップボックスに命令できる。
【００３６】
明らかに、このセットトップボックスとリモートコントロールとの双方は、クライアントデバイス２であるが、セットトップボックスは、スマートカードにハードウエアをアクセスさせることができず、赤外線リンクによってソフトウェアプロトコルに頼らなければならない。その結果、セットトップボックス内のプロセッサーは、リモートコントロールがネットワーク内のセットトップボックスより低レベルのデバイスであっても、例外処理をサポートすることを必要としない。
【００３７】
本発明の第一の態様に係る電子ネットワーク内のノードを構成する各クライアントデバイス２は、通過するデータを処理できる稼動中の情報処理装置である。すなわち、より正確に言うと、各クライアントデバイス２は、受信するデータを処理でき、かつ、このデータを選択的に再送信することができる。処理の最小の量はゼロとなり、すなわちノードに入ったものが出ていく。代わりに、ノードを構成しているクライアントデバイス２で受信したオリジナルの情報が通り過ぎることはほとんどない。極端な場合、特定のクライアントデバイス２は、受信したデータのいずれも送信することができず、しかし代わりに、その受信したデータに関連した、あるいはその受信したデータから得られた別のデータを含んだ別のメッセージを送ることによって受信データに応答することができる。
【００３８】
サーバー１に最も近い最上流のクライアントデバイス２は、サーバーへのゲートウェイを提供し、かつ、全体のネットワークに対するサーバーアクセスを制御し調停する。このゲートウェイのクライアントデバイス２は、ネットワーク上の、かつサーバーとの通信用の異なる通信プロトコルを通常サポートしなければならないが、通信プロトコルを同じにすることもできる。
【００３９】
ネットワーク内のノードを構成するクライアントデバイス２を介してデータを通すことにより、階層型のセキュリティが、下位のコンポーネントへのサービスのネットワーク制御設備よりも上位のノードのクライアントデバイス２によって実行でき、一方、ネットワークの下位のノードを構成するクライアントデバイスは、末端ユーザーの認証を制御する。従って、本来、上位ノードは、サーバー側のセキュリティを容易にし、一方、下位ノードは、クライアント側のセキュリティを容易にする。
【００４０】
ノードの対の間の個々の通信リンクは、物理的に分離でき、かつ、ノードを構成するクライアントデバイス２は、受信データを隣りのノードに選択的に通すか、あるいはそれを阻止できるので、ネットワーク上のデータセキュリティを大幅に改善できる。その理由は、データが、そのデータを必要とするクライアントデバイス２と、そのデータが移動するデータパスの一部を構成するそれらのクライアントデバイス２とにだけ利用できるからである。従って、ネットワーク内の特定の場所で物理的にアクセスできるにすぎないデータのセキュリティの特徴は、暗号化だけによって得られるセキュリティを越えたさらなるレベルのセキュリティを得るために使用することができる。さらに、異なるクライアントデバイス２の対と異なるノードとの間で運ばれるデータは、論理的のみならず、物理的にも別個にすることができるため、単一の通信リンクあるいはクライアントデバイス２の障害が、システムの全体を必ずしも使用不可にしない。障害の後、システムが機能し続ける範囲は、勿論、ネットワークのサイズ、構造及び機能と、そのシステムを構成する個々のクライアントデバイス２の機能と、障害の種類及び場所とに依存し、そのため、システム全体が、全て可能性のある障害の後で、実際に一部機能し続けることを保障できない。しかしながら、本発明に係るネットワークには、障害の後で、一部機能する可能性が、データバスベースのネットワークでは提供できない方法で存在する。
【００４１】
一般的なクライアントデバイス２を図２に示す。この図は、単に、一般的なクライアントデバイス２の機能を説明するための説明図として意図され、特定のコンポーネントの配置あるいは物理的構造を意味することを意図するものではないことが理解されよう。
図によれば、一連のクライアントデバイス２が、最上位ノードＭと最下位ノード０とを有するネットワーク内に配置されて示されており、中間ノードＮ＋１を構成するクライアントデバイス２が詳細に示されている。ノードの線状の列のネットワーク構造は、理解し易いように選択された単純な例であり、他のネットワーク構造が可能であることが分かるだろう。
【００４２】
クライアントデバイス２は、３つの主要なコンポーネント、ローカルスイッチ３、ローカル処理部４、及びローカルデータ入出力部５からなる。作動中では、データは、ネットワークを構成するノードのチェーンに位置するクライアントデバイス２の間で上下に進む。各ノードでは、クライアントデバイス２のローカルスイッチ３を介して、チェーンの上下に、情報が送受信される。各クライアントデバイス２では、スイッチ３は、そのクライアントデバイス２の制御だけで作動する。ネットワークを通るデータは、特定の宛先に向けられ、この宛先は、論理的あるいは物理的に画定されることができる。全てのノードを構成する全てのクライアントデバイス２がデータを受信することができ、ネットワークの末端部位でないクライアントデバイス２が、データを通すことができる。原則的には、あらゆるノードのクライアントデバイス２も他のノードの他のクライアントデバイス２にデータを送信することによって情報のトランザクションを開始できる。しかし、いくつかのクライアントデバイスは、実際には、この処理を行わないようにできる。それは、これらの機能は、データを受信し、かつ、情報のトランザクションを開始しないことをクライアントデバイスに要求するだけであるからである。
【００４３】
各クライアントデバイス２のスイッチ３は、特定のアプリケーションによって必要とされるだけ複雑になる場合がある。しかしながら、スイッチ３の最小の機能は、入ってくるデータストリームから、そのローカルクライアントデバイス２に向けられた受信メッセージの全てを取り除いて、ローカルクライアントデバイス２以外のクライアントデバイス２に向けられた受信メッセージをネットワークチェーンに沿って同じ方向に通さねばならないものである。
【００４４】
この機能は、特定のクライアントデバイスが、データを受信した形態で通すのではなく、その代わり、オリジナルのデータを受信することに応じて全く新しいデータを送るという上記の説明と矛盾するように思われるかも知れない。上述したスイッチの機能については、オリジナルのデータは、そのローカルノードに向けられたメッセージとみなされ、そのローカルノードは、新しいデータを運ぶ新しいメッセージの送信を開始する。
【００４５】
上記説明したように、スイッチ３は、他のクライアントデバイス２に向けられたメッセージをチェーンに沿って送り、ネットワークに沿って通るメッセージのストリームからローカルクライアントデバイス２に向けられた受信メッセージを取り出す。ローカルクライアントデバイス２に向けられたこれらのメッセージは、ローカル処理部４に通される。
【００４６】
ローカル処理部４は、要求に応じて受信データを処理する。必要であれば、ローカル処理部４は、データあるいは命令をローカル入出力部５に通す。そのローカル入出力部５は、データ表示装置、あるいはローカル処理部４の制御下の又はそれにレポートするある装置、あるいはクライアントデバイス２の制御下の又はそれにレポートするある外部装置であることができる。同様に、ローカル入出力部５は、必要に応じて、データをローカル処理部４に送ることができる。ローカル処理部４は、このデータを処理し、そしてスイッチ３及びローカル入出力部５から受信したデータと、現在の時間のような他のファクターとにより判断されると、ローカル処理部４は、他のクライアントデバイス２へのメッセージを用意し、その後、ネットワークを介して送出するスイッチ３にそのメッセージを送る。
【００４７】
基本的には、スイッチ３とローカル処理部４とのみからなる、あるいはスイッチ３とローカル処理部５とのみからなるクライアントデバイスは、実際には、クライアントデバイスがデータをネットワーク上でのみ受信し、処理し、送信することができる状況は非常に少ないが、可能であろうし、かつ、ローカル入出力機能を有しないことが有効であろう。同様に、ローカルに作成されたデータを直接ネットワークに入力でき、あるいは、ネットワークから直接出力できるクライアントデバイスは可能であるが、それは実際には、通常、クライアントデバイス２内での少なくともある最小の量の処理が必要になる場合であろう。
【００４８】
入出力部５は、実際には、ローカルデータ入出力部５として説明されるが、これは、あるアプリケーションではデータ出力のみ、あるいはデータ入力のみになるであろう。スイッチ３は、通常、全二重動作をサポートすることが可能である。
スイッチ３を図３に詳細に図示する。このスイッチ３は２つの別個のスイッチブロック６Ａ及び６Ｂからなり、このスイッチブロック６Ａは下流トラフィックを処理し、すなわち、スイッチブロック６Ａは隣りのノードの上流からメッセージを受信し、隣りのノードの下流にそのメッセージを伝え、一方、スイッチブロック６Ｂは上流トラフィックを処理するものであり、すなわち、スイッチブロック６Ｂは隣りのノードの下流からデータを受信し、隣りのノードの上流にデータを送信する。
【００４９】
スイッチブロック６は、リンク７によって相互接続されて受信メッセージの肯定応答用のデータパスを提供し、各スイッチブロック６は、回線８に沿ってローカル処理部４からの受信データを送出するために接続される。
受信メッセージの肯定応答の、及び受取りのあるいは肯定応答の通知の自動作成を可能にするリンク７のほかには、上流のスイッチブロック６Ａ及び６Ｂと下流スイッチブロック６Ａ及び６Ｂとの間の直接の接続はない。
【００５０】
各スイッチブロック６は、受信機（入力）部９と送信機（出力）部１０とを有し、これらはスイッチブロック６の一部を構成する同期する有限状態機械の制御の下で作動する。
受信機と送信機との構成の適切な実施例を図４Ａと４Ｂに図示する。図４Ａは受信機の構造を示し、図４Ｂは送信機の構造を示す。
【００５１】
受信機部９は、メッセージによって運ばれた実際のデータがネットワークのどこかで発信されたものであるかも知れないが、隣接ノードを構成するクライアントデバイス２のスイッチブロック６の送信機部１０からのメッセージだけを受信する。
各メッセージは、発信クライアントデバイス２及び宛先クライアントデバイス２を識別するメッセージタイプ及びルーティング情報部と、運ばれたメッセージのタイプ及びデータの量と、通常、メッセージによって運ばれたデータで構成されたデータペイロードとを含む。しかしながら、いくつかの種類のメッセージ、特に先行メッセージの受取りの肯定応答は、メッセージタイプ及びルーティング情報部によるものとして識別されるだけで、ペイロードデータを運ばないことがある。
【００５２】
各メッセージは、同期装置の素子１１によって入力データパスに沿って受信され、それから、メッセージで運ばれたメッセージタイプデータを調べてそれがどのタイプのメッセージかを認識するメッセージタイプ及びルーティングの素子１２に通される。そのメッセージがメッセージを受信したことの肯定応答であれば、この情報は有限状態機械１７に通され、この有限状態機械１７は、ローカルスイッチ３の他方のスイッチブロック６に、この通知がリンク７を超えて受信されたことを知らせ、それによって他方のスイッチブロック６は、その向かい側の入力部が次のメッセージを受信する準備ができていることを知る。それから、入力部９は次のメッセージを待ち受ける。
【００５３】
メッセージが、メッセージタイプ及びルーティングの素子１２によって肯定応答として識別されなければ、このメッセージタイプ及びルーティングの素子１２は、メッセージによって運ばれたルート識別情報、すなわち、メッセージが意図しているクライアントデバイス２のローカル回線番号を抽出し、それをルート比較器１３に通す。このルートコンパレータ（比較器）１３は、メッセージ抽出された宛先の回線番号をローカル回線番号記憶装置１４に保管されたローカル回線番号と比較する。ルート比較器１３が、これら回線番号が同じであると識別したときには、メッセージタイプ及びルーティングの素子１２は、メッセージタイプとルーティングとの情報の関連がある部分をホストＩＦ素子１６に通し、メッセージペイロード素子１５はメッセージのデータ内容をホストＩＦ素子１６に通す。ホストＩＦ素子１６は、クライアント装置２の他の部分にこのデータを送る。すなわち、このデータは、ローカル処理部４及び／又はローカル入出力部５に送られる。
【００５４】
また、ルート情報の２つの項目が同一でなければ、メッセージは送信機部１０に通される。
どちらの場合でも、メッセージが送信器部１０に、又はローカルクライアントデバイス２の他の部分に、一旦送られると、受信機部９の状態機械１７は、ローカルスイッチ３の他方のスイッチブロック６に指示を与えて、メッセージを受信した隣接ノードのクライアントデバイス２へ受け取り返答の肯定応答を代表して送る。この肯定応答は、送信クライアントデバイス２に受信機部９が次のメッセージを受信する準備ができていることを知らせる。
【００５５】
送信機部１０は、同じスイッチブロック６の一部を構成する受信機部９から、又はローカルクライアントデバイス２の他の部分から発信用のメッセージを受信でき、かつ、ローカルスイッチ３の他のスイッチブロック６の受信機部９によって受け取りメッセージの肯定応答を送るよう指示を受けることができる。送信機部１０は、１つのメッセージを一度に送信することしかできないので、状態機械は３つのメッセージ源の間で調停しなければならず、かつ、送信用のメッセージを一時的に記憶させるあるいはバッファリングするある手段が設けられなければならない。さらに、１つのスイッチブロック６の受信機部９及び送信機部１０の動作は同期されておらず、別のクロック速度で動作でき、すなわちデータを１つのスイッチブロック６で受信する速度及びそのブロックから送信する速度が異なり、さらに、送受信され、あるいは連続したメッセージの長さが異なっていることもあるので、バッファーが受信機部９と送信機部１０との間のあらゆる結合点で必要とされる。この必要なバッファーは、受信機部９、送信機部１０あるいは都合のよいどこかにローカルに組み込むことができる。この実施例では、ローカルクライアントデバイス２の他の部分からデータを受信する送信ホストＩＦ部１７は送信バッファーを組み込み、もう１つのバッファーが受信機部９と送信機１０との間のスイッチブロック６内に配置されるが、図示されていない。
【００５６】
メッセージの送信が予定されている場合、運ばれるべきデータがバッファーあるいはホストＩＦからペイロード記憶装置１８に通される。次に、このデータは、メッセージタイプ及びルーティングのジェネレータ１９に送られる。このメッセージタイプ及びルーティングのジェネレータ１９は、ホストＩＦ１７により提供されるデータに基づくメッセージの適切なメッセージタイプ及びルーティングの情報部を生成するか、又は、受信メッセージ内にすでに組み込まれたメッセージタイプ及びルーティングの情報を単にチェックして再現する。メッセージがローカルクライアントデバイス２から発信されると、発信クライアントデバイス２を識別するローカル回線番号が、ローカル回線番号記憶装置２０によってメッセージタイプ及びルーティングのジェネレータ１９に提供される。
【００５７】
ローカルスイッチ３の他のスイッチブロック６の受信機部９からの命令に応じて、受取りメッセージの肯定応答を送ると、メッセージタイプ及びルーティングのジェネレータ１９はそれを肯定応答として識別するメッセージのメッセージタイプ及びルーティングの情報部を生成する。そのようなメッセージによって運ばれるデータペイロードはない。
最後に、隣接ノードのクライアントデバイス２の適切な受信機部９の作動可能状態が確認されると、集められたメッセージが、通信リンクに沿って発信同期装置２１を介してクライアントデバイス２に送信される。
【００５８】
上記の説明において、受信機部９と送信機部１０とが、同期する有限状態機械により制御されるものとして共に図示されている。受信機部９と送信機部１０とのための別個の制御有限状態機械があってもよく、又は、スイッチブロック６の全体を制御する１つの同期する有限状態機械があってもよい。同様に、別個のローカル回線番号メモリ１４及び２０が、受信機部９と送信機部１０との場合に図示されている。明らかに、これらは、１つの共通のローカル回線番号メモリによって置き換えられる。
【００５９】
上で説明したように、送信機部１０は、同じスイッチブロック６の受信機部９からの、又はローカルクライアントデバイス２の他の部分からのメッセージや、ローカルスイッチ３の他のスイッチブロック６の受信機部９によって命令された肯定応答を送信することができるが、１度に１つのメッセージしか送信できず、有限状態機械は、その３つのメッセージ源の間で調停しなければならない。ネットワークの認識されるバンド幅と待ち時間との低下を避けるために、肯定応答は、同じスイッチブロック６の受信機部９から送信機部１０へ通されたメッセージに従った優先順位となる。
分かり易くするため、上記の説明では各ローカルクライアントデバイス２がそれに関連する１つのローカル回線番号を有すると仮定した。ローカルクライアントデバイス２が、多数のローカル回線番号に割り当てられることは勿論可能である。
【００６０】
従来のバスベースシステムでは、バスに送られた信号は、バスに接続されたデバイスの全てに実質上同時に受信される。すなわち、バスに沿って電気信号が物理的に伝播するのに要する時間のために、バス両端の部位では実際には僅かな相違があるが、バスにある信号は、バス上の全ての部位に同時に伝播すると仮定してバスシステムが作動する。従って、バスは、バス上のどこでも信号を同時に利用できるため、一般に同期システムとみなすことができる。
【００６１】
逆に、本発明に係る電子ネットワークは、メッセージがシステム内の異なる部位で異なった時間で受信される非同期システムであり、時間遅延は１つのクライアントデバイス２から隣接ノードである隣りのクライアントデバイス２までメッセージを送信するのにかかる時間の倍数である。
【００６２】
例示した実施例を図５Ａ、５Ｂに示す。この図は図２に示した同じ単純な線状のグループのノードを示している。
図５を参照すると、ノードＮ＋１からノードＮまで移動するメッセージのタイミングシーケンスが図示されている。時刻ｔ＝０では、メッセージがノードＮ＋１からノードＮまで送られる。それから、時刻ｔ＝１では、肯定応答がノードＮからノードＮ＋１まで返信される。これによりメッセージが安全に受信され、クライアントデバイス２とノードＮとが、現在、他のメッセージを受信するために解放されていることが確認される。
【００６３】
より複雑な実施例を図５Ｂに示す。この図では、ネットワークの最高位のノードＭからネットワークの最下位のノード０までメッセージが送られる。時刻ｔ＝０では、メッセージがノードＭからノードＮ＋１に送られる。次に、時刻ｔ＝１では、ノードＮ＋１は、メッセージを受取ったことをノードＮへ通知し、そして時刻ｔ＝２では、ノードＮ＋１がオリジナルのメッセージをノードＮに送信する。なお、メッセージの再送と肯定応答の送信とは、時刻＝１及び時刻＝２のそれぞれで行われると識別され、これらは同期せず、かつ、異なる時刻で発生できることを示すが、それらが同時に送信されるか、又は肯定応答がノードＭに送り返される前に、メッセージをノードＮに送信することができることに留意すべきである。この理由は、各スイッチ３の２つのスイッチブロック６Ａ及び６Ｂによる反対方向のメッセージの送信が、独立かつ非同期であり、かつ、それぞれの受信機部１０によってすでに送信されているあらゆるメッセージの送信完了を共に待たねばならないからである。それから、メッセージをノードＮで受信したときには、時刻＝３で、肯定応答がノードＮ＋１にノードＮによって送り返され、時刻＝４で、そのメッセージがノード０にコピーされる。最後に、時刻＝５で、ノード０がメッセージの受取りの肯定応答をノードＮに送信する。
【００６４】
メッセージをノード０で正常に受信したという肯定応答はノードＭに通されない。隣りのノードで正常に受信したことだけがメッセージの行程の各段階で通知される。使用されるシステムバンド幅の量を最小にするために、肯定応答は、メッセージを受信した単純な最後の肯定応答であり、この肯定応答は、オリジナルのメッセージ若しくはその内容を識別するあらゆるデータ又はオリジナルのメッセージのあらゆるルートデータを含まない。この肯定応答は、常に、反対方向に送信された最後のメッセージを受信した肯定応答であり、そのため、この肯定応答のメッセージのデータを含める必要がない。
【００６５】
上述したスイッチブロックアーキテクチャは、送信部と受信部との間に１つのバッファーだけを有する最小の実装である。受信メッセージが受信機部９から送信機部１０に一旦通されると、その受信機部９は、二番目のメッセージを受信することを開始でき、それにより、スイッチブロック６は、全体として有効に二重にバッファリングされる。
【００６６】
この最小限のスイッチブロックアーキテクチャの欠点の１つは、一連のメッセージがノードを通過する場合に、入力メッセージを受信できる速度が、出力メッセージを発信できる速度に制限されることであり、その理由は、バッファーに前もって転送しておいたメッセージを発信するまで、受信メッセージをバッファーに転送できず、次のメッセージを受信できないからである。この問題は、より複雑なアーキテクチャの使用により、バッファーのサイズを大きくして多数のメッセージを保持できるようにし、スイッチブロック６を速度整合素子として機能させることによって解決できる。多数のメッセージを保持できるそのような大きなバッファーは、ノードを介して通過するメッセージの順序を一定に保つために先入れ先出し型メモリ（ＦＩＦＯ）でなければならないが、どれ程多くのメッセージをＦＩＦＯバッファーが保持できるかには制限がなく、すなわち、このＦＩＦＯバッファーは、必要に応じて任意に深くでき、スムーズなデータのフローを可能にし、コストによってのみ制限される。
【００６７】
上述したネットワークのアーキテクチャは、システム内のデータに基本的なレベルのセキュリティを提供する。その理由は、特定のノードのクライアントデバイス２に送られたメッセージは、ローカルスイッチ３によって、ネットワークに沿った信号のフローから取り出せ、それにより、ネットワークに沿った遠いノードのクライアントデバイス２には利用できなくなるか、あるいはアクセスできなくなるからである。さらに、特定のノードのクライアントデバイス２を介して他のノードのクライアントデバイスに送信されたメッセージは、中間にあるクライアントデバイス２のローカルスイッチ３だけを通過し、その中間にあるクライアントデバイス２のローカル処理部４には供給されない。
【００６８】
この基本的なレベルのセキュリティは、勿論まだ攻撃されやすい。通常、クライアントデバイスのユーザーが、ローカルスイッチ３を介して他のクライアントデバイス２に通されるメッセージへのアクセスを確保するために、ローカル処理部４を使用することは可能であるが、日常的な盗聴は防止されよう。このシステムに物理的なアクセスをする誰もが、論理状態アナライザのような機器を使用して、データパスに沿ってトランザクションを記録し、そして次に、不正なノードをデータパスに挿入して正当なメッセージを妨害し、そしてメッセージを入れてネットワークデータの完全性に対して何らかの形の攻撃を実行する。しかし、そのような攻撃はシステムに対する物理的なアクセスを有することに依存する。
【００６９】
より良いデータセキュリティは、対になった接続ノード間の個々のデータリンクに沿って送信されたメッセージを暗号化することで得られる。
これを行う第一の方法が図６に示されている。この図では、ローカルスイッチ３のスイッチブロック６を構成する受信機９と送信機１０との各々には、受信機部９による受信の後に、又は送信機部１０による発信の前に、各メッセージに排他的論理和機能を適用するプログラム可能な排他的論理和素子３３が設けられている。
【００７０】
各ローカルスイッチ３内のプログラム可能な排他的論理和素子３３によって適用される排他的論理和の機能は、ローカル処理部４により制御される排他的論理和マスクの形態をとる。
この排他的論理和マスクは、発信した全体のメッセージを符号化して、そのメッセージによって運ばれた実際のデータのみならず、受信側の仮想回線の識別、データのタイプ及びデータサイズ等のメッセージのヘッダ及びルーティング情報が全て符号化される。
排他的論理和素子３３により適用される排他的論理和マスクは、システムのクライアントデバイス２の全てに、排他的論理和マスクを変える旨を指示するメッセージを送信することにより定期的に変更されることができる。
【００７１】
そのようなシステムは、メッセージが何を意味するかを識別することができないので、論理状態アナライザを使用するシステムの攻撃を役に立たないものにし、使用された排他的論理和マスクを推測しようとしても、これは定期的な変更により無効になるだろう。
【００７２】
この排他的論理和マスクを変える場合に、所定の将来の時点で新しい排他的論理和マスクに変える指示をクライアントデバイス２の全てにすることによって、又は、ネットワークを介してマスク変更のメッセージを伝播することによって行なうことができ、それにより、次々に、各クライアントデバイス２が、それに伝えるマスク変更のメッセージを受信して、新しい排他的論理和マスクを将来の全てのメッセージに適用し、マスク変更のメッセージを隣りのノードにある隣りのクライアントデバイス２に再送信する。排他的論理和マスクを変える指示を受信し又は実行されることになっている場合に、このシステムの非同期特性と、同じスイッチ３における反対方向に作動するスイッチブロック６並びに各スイッチブロック６の受信部９及び送信部１０が同期しないこととが、送信又は受信されているメッセージを処理するのに、適用されるべきプロトコルが必要となるが、いずれかのアプローチが有効であるはずである。
【００７３】
排他的論理和マスクで暗号化されたメッセージは、暗号化前のオリジナルのメッセージとサイズが同じであり、そのため、この暗号化法はシステム性能に関して何らバンド幅に制約を課さない。
改善されたレベルのセキュリティは、各ローカルスイッチ３内の補助セキュリティプロセッサを組み込むことによって提供されることができる。
【００７４】
図７を参照すると、スイッチ３をそれぞれ通過する下流及び上流データパスで作動する２つのスイッチブロック６Ａ及び６Ｂを含むローカルスイッチ部３が示されている。このローカルスイッチ部３はまた、補助セキュリティプロセッサ３４を含む。
補助セキュリティプロセッサ３４は、上述した補助セキュリティプロセッサ３４を備えないシステムの場合のようにローカル処理部４によって設定される排他的論理和マスクの代わりに、排他的論理和素子３３によって適用される排他的論理和マスクを設定する。
【００７５】
作動状態では、隣接ノードのクライアントデバイス２内の対向したローカルスイッチ３に配置された補助セキュリティプロセッサ３４は、公開暗号キーを互いに交換する通信をする。次に、補助セキュリティプロセッサ３４は、これらの公開キーを使用して暗号化し、それらプロセッサ３４間で送信されたメッセージに適用される排他的論理和マスクを互いに発行する。公開キーのこの通信と交換とは、２つのノード間の通信リンクに沿って追加のメッセージをメッセージストリームに挿入することによって行なわれる。これは、受信機部９及び送信機部１０によって追加の受信メッセージのルーティング及び処理と送信メッセージの調停とが必要になる。システムは、ローカル処理部４への及びローカル処理部４からのメッセージと、ネットワークに沿って他のノードに送るメッセージ及び肯定応答とだけでなく、ローカルスイッチ３の各々の補助セキュリティプロセッサ３４への及び補助セキュリティプロセッサからのメッセージを今や運ぶことになるからである。
【００７６】
公開キーの交換と排他的論理和マスクの設定とは、隣りのノードの上流へ及びそのノードの上流からのメッセージ用の、並びに隣りのノードの下流へ及びそのノードの下流からのメッセージ用の各補助セキュリティプロセッサ３４により個別に実行されて、上流メッセージと下流メッセージとが異なる排他的論理和マスクを使用して暗号化と解読がなされる。
【００７７】
ある間隔で、各補助セキュリティプロセッサ３４は、隣接ノードの補助セキュリティプロセッサ３４との通信を回復させて、同期した方法で排他的論理和マスクを変える。このシステムを使用すれば、ノード間の各通信リンクの両端で同時に排他的論理和マスクを変えることだけが必要であり、ネットワーク内の排他的論理和マスクの全てを同時に変える必要がない。従って、排他的論理和マスクを変える間隔は、時間をベースにしたものだけでなく、排他的論理和マスクは、各通信リンクに沿って交換されたメッセージの数に基づいたり、またこれらの２つの基準のある組み合わせに基づいたりして、別個に変えることができる。
【００７８】
ノード間の所定の通信リンクの両方向に、同じ排他的論理和マスクを使用することは、通常、好都合である。しかしながら、これは本質的なことではない。同じ排他的論理和マスクが、各通信リンクに沿った一方向のメッセージを暗号化及び解読するために使用されることだけが本質的である。所定のローカルスイッチ３において、下流のスイッチブロック６Ａの受信機部９で使用される排他的論理和マスクと、上流のスイッチブロック６Ｂの送信機部１０で使用される排他的論理和マスクとは、同じである必要がない。同様に、これらの排他的論理和マスクを変える間隔は、異なっていてもよい。しかしながら、同じ通信リンク上において、各々の方向で異なるマスクを有することは、各補助セキュリティロセッサ３４によって実行される処理量を、実質上、２倍にし、そして暗号化を制御するために送信しなければならないメッセージの量を２倍にするはずである。従って、各通信リンク上において各方向に同じマスクを使用することは好ましい。
各通信リンク上において各方向で同じ又は異なった暗号化マスクを使用することは同様に有効であり、どれを使用するかは設計者又はユーザーの選択の問題である。
【００７９】
このシステムの利点の一つは、暗号化処理が各ローカルスイッチ３内に収容された補助セキュリティプロセッサ３４によって完全に実行されて、ローカル処理部４とあらゆる関連したアプリケーションとが、マスク生成と暗号化処理とを制御せずあるいはそれらにアクセスできないことにある。このことは、ユーザーがクライアントデバイス２でのアプリケーションから使用される暗号化マスクに関するあらゆるデータにアクセスできないために、暗号化のセキュリティを高める。さらに、クライアントデバイス２のローカルスイッチ３が物理的にアクサスされたとしても、そのローカルスイッチ３に出入りするメッセージに使用される暗号化メッセージだけが危険にさらされ、そして、いずれにしてもこれらのメッセージがローカルスイッチ３で利用できる。
【００８０】
その他の利点は、補助セキュリティプロセッサ３４による実際のマスクの生成と暗号化とが、リアルタイムで実行される必要がないことである。すなわち、マスク生成と暗号化とがバンド外の補助セキュリティプロセッサ３４によって実行されることができ、一方、残りのローカルスイッチ３は、すでに設定された排他的論理和マスクを使用してメッセージを送受信している。その結果、マスク生成及び暗号化プロセスを実行するためにかかる時間は重要ではなく、補助セキュリティプロセッサ３４は、単純で、小型で、かつ安いマイクロプロセッサにでき、コストに対する限界効果だけで、ローカルスイッチ素子３内に組み込むことができる。
【００８１】
上記の実施例では、補助セキュリティプロセッサ３４は、ローカルスイッチ３のスイッチブロック６Ａ及び６Ｂの双方に接続された１つのユニットとして図示されている。各セキュリティブロック６Ａ及び６Ｂ内で別個の補助セキュリティプロセッサを使用することは勿論可能であろうが、２つの補助セキュリティプロセッサは、暗号化処理を適切に制御するために互いに接続していなければならないであろう。
この構成は、本システムと抽出データとを危険にさらすあらゆる試みが、ネットワーク上で運ばれるデータの一部のみに比較的短時間でアクセスしなければならないことを保証する。
【００８２】
ネットワークが先ずスイッチオンされたときは、又はネットワークワイドシステムがリセットされた後には、補助セキュリティプロセッサ３４が公開キーを交換し、他のあらゆるメッセージを送信できるようになる前に排他的論理和暗号化マスクを設定する。
補助セキュリティプロセッサ３４により提供されるセキュリティをさらに向上させる方法は、スマートカードユーザー認証をローカルスイッチ３内に組み入れることである。
【００８３】
補助セキュリティプロセッサ３４に接続されたスマートカードコネクタソケット３５が、ローカルスイッチ３に組み込まれた実施例を図８に示す。
スマートカードをソケット３５内へ挿入することによりユーザー認証として機能し、補助セキュリティプロセッサ３４の作動開始が可能となる。さらに、スマートカード３５は、使用される排他的論理和マスクの１つ以上のシードを提供する。
【００８４】
スマートカードがスマートカードソケット３５に存在しないときには、ローカルスイッチ３は、補助セキュリティプロセッサ３４が排他的論理和マスクを設定せず、スイッチブロック６Ａ及び６Ｂの作動が不可能であるため、機能できない。勿論、スマートカードがスマートカードソケット３５に存在しない場合には、スマートカードソケット３５からローカルスイッチ３の他の部品への接続も含めて、ローカルスイッチ３のさらなる別の部品を使用不能にすることは、実際には都合がよい。
【００８５】
さらに、物理的に互換性のあるスマートカードをスマートカードソケット３５に接続したとしても、このスマートカードが適切なスマートカードでなければ、例えば、それが所定の日付けまでしか有効でなく、その日付けが経過していたような場合には、ネットワークの必要条件に適合する補助セキュリティプロセッサ３４に排他的論理和マスクのシードを提供できないであろう。その結果、補助セキュリティプロセッサ３４は、隣接ノードのスイッチ３に使用される排他的論理和マスクに整合する有効な排他的論理和暗号化マスクを設定することは不可能で、ローカルスイッチ３は、再び機能できなくなる。
【００８６】
上記で説明したように、補助セキュリティプロセッサ３４を使用しなくとも、本発明に係るネットワークのアーキテクチャの作動方法は、あるセキュリティを提供する。上述したような改良された暗号化ベースのセキュリティオプションが使用されるか否かは、殆どのセキュリティの決定と同様に、セキュリティとコストとに重きをおいて天秤に掛けられる。
【００８７】
ユーザー認証スマートカードが使用されれば、要求されるセキュリティの程度により、ネットワーク内の１個の、数個の又は全部のローカルスイッチ３に対して使用することができる。幾つかの非常に高いセキュリティのアプリケーションにおいては、全てのローカルスイッチ３でユーザー認証用のスマートカードを使用することが適切であり、セキュリティが低いが重要なアプリケーションにおいては、インターネットに接続するゲートウェイクライアントデバイス２だけ、又は殆どのセキュリティの重要なデータを含んで生成するゲートウェイのクライアントデバイス２だけで、スマートカードユーザー認証を使用すれば十分である。
【００８８】
上述したセキュリティの特徴は、ネットワークのハードウェア及びソフトウェアそれ自体の機能であり、ネットワーク上で使用し作動するアプリケーションに全く独立しており、その存在が分からないことであることが理解できるであろう。アプリケーションによるデータ暗号化のようなセキュリティの特徴に基づくアプリケーションは、上述したセキュリティの特徴とは全く別個である。
【００８９】
排他的論理和マスクの使用は、それが、メッセージ送受信に必要以上の遅延をさせず、メッセージのサイズを増大させず、かつ簡単に安く実行できるために、有利である。しかし、代わりの暗号化マスク又は構成を使用できる。
【００９０】
このタイプのシステムの使用に適したメッセージフォーマットとコードとの１つの実施例を説明する。
図９Ａに示すように、メッセージフォーマットは、２ビットのメッセージタイプのコード、２ビットのデータサイズのコード、及び６ビットの宛先及びソース識別子を含むメッセージタイプ及びルーティング部を有する。このメッセージフォーマットは、また、３２あるいは１２８ビットのデータペイロードを含むデータ部も有する。
【００９１】
この構成は、ビットカウンタとしてスイッチブロック６の有限状態機械で使用される論理を単純化し、初期の終了処理を、続くフィールドの間に処理できる。
本実施例における６ビットのソース及び宛先コードの使用は、ネットワークを６４個のノードである６４個のクライアントデバイスに限定する。これは大抵の家庭用システムには十分であると考えられる。しかしながら、これは単に一つの実施例であり、より多くの宛先及びソース識別子のビット数が必要に応じて使用可能にできる。
【００９２】
メッセージタイプのコードが図９Ｂに図示されており、これらのコードは、送信された最後のメッセージ又はメッセージのセキュリティレベルの肯定応答であるようなメッセージであると識別する。この実施例では、レベル１のメッセージは、ノードの処理素子の間の安全でないメッセージである。各ノードは、このフォーマット中のより早いリクエストに対するデータリクエストメッセージ又は応答を送信さえすればよく、データのリクエストや、より早いリクエストに応じた応答情報を受信するだけでよい。このタイプのメッセージのやり取りは割り込みリクエストをレポートし、ネットワークプロトコルを運ぶために通常使用される。
【００９３】
スイッチ３それ自体での送受信よりも、クライアントデバイス２のアプリケーションでの送受信がされるデータを含むメッセージはレベル１のメッセージと見なされる。
レベル２のメッセージは、中間ノードの暗号化マスクを設定するためにアプリケーションプロセッサ間でメッセージを予めコード化され、基本的には特別な目的のレベル１のメッセージである。
レベル３及び４のメッセージは、別のノードの補助セキュリティプロセッサ３４間の通信に使用される。
【００９４】
肯定応答のメッセージはデータペイロードを含んでおらず、メッセージタイプのコードによるものとして特別に識別される。
データサイズのコードを図９Ｃに示す。これらは、メッセージが０データ、１ワードのデータ（３２ビット）又はペイロードのような４ワードのデータ（１２８ビット）を含むか否かを示す。通常、肯定応答だけが０データの内容を有するであろう。
【００９５】
図４Ａ及び４Ｂに示したように、隣接ノード間の通信リンクは、データ、クロック及びフレーム信号を運ぶ。
このデータ信号は、勿論、上で説明したように、ネットワーク上で運ばれたメッセージを構成する実際のデータである。
クロック信号は、このシステムの各通信リンクの各端部にあるスイッチ３の対向する送信機部及び受信機部９及び１０が、信頼性のあるデータ伝送を可能にするために、同じ速度でデータの送受信を行なうことを確実にするよう要求される。
【００９６】
従来、ネットワークは、ネットワーク全体を通して実に伝播遅延だけによる差を有して共通のクロック信号で作動し、そのような共通のクロックの構成はデータバスタイプのシステムでは必須である。
本発明の電子ネットワークのアーキテクチャにおいて、隣接するノードのスイッチ３の対向送信機部及び受信機対９及び１０は、送信機及び受信機とそれらの間のデータリンクとを同期させるために使用されるクロック信号を発生する非同期論理ループを構成するように接続される。この論理ループは図１０に概略的に示されている。
【００９７】
クロックの状態遷移は、上流のノードの上流ローカルスイッチ３Ａの送信部９で生成され、下流のノードのローカルスイッチ３Ｂの受信部１０に通信パスに沿って送られる。次に、このクロックの遷移は、インバータ３６で反転されて反対の極性のクロックの遷移となり、それから、下流のローカルスイッチ３Ｂの送信部１０により上流のローカルスイッチ３Ａの受信部９に送り戻され、上流のローカルスイッチ３Ａでは、送信部９に戻され、その後、再送信される。
これによりループに−１のゲインが与えられる。
【００９８】
このループ全体の総遅延はδＴｕ＋δＴｄとみなされ、ここで、δＴｕは上流のローカルスイッチ３Ａを通過する遅延であり、δＴｄは下流のローカルスイッチ３Ｂを通過する遅延であり、クロックパルスのループは、約２（δＴｕ＋δＴｄ）の周期を有する周波数で共振する。
このシステムでは、双方のノードでの遅延、すなわち、δＴｕ及びδＴｄは、送信機部がその出力レジスタから１ビットを送信するか、又は受信機が入ってくる１ビットを正確に受信し記憶するのに十分であることが要求される。
【００９９】
このループでは、インバータは１８０°のフェーズシフトを与え、このループ共振周波数でのフェーズシフトの残部が、種々の遅延によりループに行き渡る信号に付与される。
これによってネットワークの各データリンクで使用されるクロック信号は、対向したローカルスイッチ３内の電子機器、通信リンクの長さ、及び室温で可能な最速のデータ転送用の最適値に自動的に設定される。
【０１００】
スイッチ３は、それらの上流部又は下流部が、通信リンクを介して他のスイッチ３に接続されていない場合に、接続されていない下流の送信ポートが１のクロック論理レベルで保持され、一方、接続されていない上流の受信部が０のクロック論理レベルで保持されるように構成される。
【０１０１】
電力で切り換えられた、接続されていない２つの上流部及び下流部が通信リンクによって対向して接続されると、上流のスイッチ３の下流の送信部によって作られた論理１が、下流のスイッチ３の上流の受信部上の論理０に置き換えられる。この変更は、下流のスイッチにクロック状態遷移として現われ、ループが上述したように振動を開始する。
【０１０２】
これによって新しいクライアントデバイスを作動中のシステムに接続でき、新しいクライアントデバイスと通信可能なクロック信号が自動的に生成される利点が提供される。さらに、クライアントデバイスが接続されていないときには、この未接続ポートが交流動作しない一定の電圧レベルで保持され、電磁干渉を何ら発生させない。
【０１０３】
オペレーティングシステムに新しい素子を自動的に接続できるシステム、いわゆるホットプラギングがあるが、このタイプの既知のシステムは、新たなデバイスの接続を検出できるようにするためにクロック信号のような交流信号の連続的な伝送を使用していないコネクタで必要とする。その結果、そのような既知のシステムは多量の電磁干渉（ＥＭＩ）を発生する。
さらに、このタイプの既知のシステムは、新たに接続されたデバイスをシステムに組み込めるようにするために複雑なハードウェア及びソフトウェアを必要とする。
【０１０４】
上記の説明は単なる例示であることが理解できるであろう。接続されていない異なるポートに保持されたクロック論理レベルは、見かけのクロックパルスの状態遷移が接続時に発生するとすれば、多くの組み合わせで変えることができる。
ループ内での１回の反転の使用は本質ではなく、本質的な基準は奇数回の反転を行なうことである。この反転のあるいは各反転の正確な場所は重要ではなく、反転回路（インバータ）３６が双方のスイッチ３内にあってもよい。
このループは上流のスイッチ３からの初期クロックパルスで駆動されるのが好ましい。
【０１０５】
ローカルスイッチ３の１つを、より高速で作動可能な新しいモデルに置き換えると、ループ内の遅延が減るので、スイッチが使用している通信リンク用のクロック信号が自動的に増加するようになる。同様に、データリンク両端の遅延時間の変化、例えば、１つのケーブルを長さの違う別のケーブルに代えることによって起きる変化は、温度変化によるスイッチ３の作動速度が変わるように、クロック速度の変化により自動的に補正されるだろう。
【０１０６】
ネットワーク内の各通信リンクのクロック速度は違ってもよく、実際に少なくとも僅かに違っている可能性があることが理解できるはずである。スイッチ３が使用する内部クロック速度と接続しているデータリンクを介してデータを転送するのに使用されるクロック速度とは関連しているが、スイッチのクロック速度をいくらか速くすることにより速くしたデータ転送のクロック速度がそのデータリンクに沿ってサポートできるようにするため、それらの速度は同じではない。
【０１０７】
データリンク両端のクロック速度を設定するための上記の技術は非常に有利であるとみなされるが、それは本質的なことではなく、幾つかの場合では実用的でない。このクロック速度技術の自動設定が使用されるため、２つの隣接ノードのスイッチの間には双方向のデータリンクがなければならない。１方向のデータリンクだけが備えられている場合、例えば、１方向の赤外線データリンクがある場合、従来のクロック速度を設定し及び同期する方法を使用しなければならない。
【０１０８】
１つの通信リンクに沿った１方向のクロック信号、データ信号、フレーム信号の１つの実施例を図１１に示す。
ビット同期のタイミングの使用は、同期化のプリアンブルによるバンド幅を損なうことなく隣接ノード間のデータ速度ができるだけ高速になるようにするのが好ましい。これはその実施も容易である。
【０１０９】
必要ならメッセージを一部パイプライン化することができる。中間メッセージのパイプライン化が使用されれば、そのパイプライン化されたデータルートに沿ったローカルスイッチ３は、それらスイッチ全てが通信リンクの全てに沿って同一のクロック速度を使用しているように協働しなければならない。この共通のクロック速度はデータルートに沿って最低速度になる必要がある。従って、共通のクロック速度の設定は、パイプライン化されたメッセージを送信すべきときには、必要なスイッチ３にこれだけを行なうようにパイプライン化を指示するメッセージを必要とするクライアントデバイス２のローカル処理部４により実行する必要がある。それ以外では上記のようにローカルに設定されるクロック速度が使用される。
【０１１０】
所定のあらゆるネットワークにおいて、１つのノードが最も遠い上流になり、１つのノードが最も遠い下流になる。最も遠い上流ノードは、位置解決の目的用と論理回線番号又は仮想回線番号の割り当て用とのネットワークマスターになるであろう。最上流ノードであれば、起動時又はリセット時には、受信機に面するその出力端子（上流）にはクロック信号は入らない。起動時又はシステムのリセット時には、スイッチ３の全ては下流にクロック信号を送り、上流からの受信クロック信号の有無が、ノードがマスターであるか否かを判断するために使用される。クロック信号が予め設定された期間で、受信された後、又は受信されなかった後には、スイッチ３がマスターノードであるか否かの事実は、状態レジスタに示され、それからリセット状態がデアサートされる。
【０１１１】
リセット後、全スイッチ３は割り当てられた０アドレスで構成される。次いで、割り当てられた回線は、論理回線０であるマスターノードのスイッチ３によってマスターノードから外側に向って決定され、論理回線番号１を与えるノード１へメッセージを下流に送る。ノード１のスイッチ３は、そのメッセージを捕捉し、受信した回線番号をそれ自身に割り当て、それ自身のノードアドレスとして結果を利用する。次に、ノード１のスイッチ３は、受信回線番号を増加させ、それを下流にノード２へ送る。このプロセスは続けられ、ノードごとに仮想回線番号を割り当てる。必要なら、所定のノードを１つ以上の回線番号に割り当ててもよい。これらのアドレスの割り当ての機能は、スイッチ３のハードウェア若しくはソフトウェアにより、又はクライアントデバイス２でのローカル処理により実行できる。
【０１１２】
このノード番号の自動割り当ては、番号の再割り当てに要する時間を越えてスイッチが付加されたり又は取り外されたり又はネットワークのある場所からある場所への移動されたりする可能性を考慮するため、初めから永続的に割り当てられるノード番号の代わりに必要となる。さらに、リセットのあとに続いて行われる新たな識別番号の割り当てが、コンポーネント障害によるより大きなネットワークから分離された一部のネットワークが独立して機能し続けるために有効あるいは必要である。
【０１１３】
各ノードの装置が同じ機能を有しないかもしれない。別のノードが別のクロック速度をサポートできる可能性は、上記の自動クロック速度の設定方法で扱われている。
全てのノードの装置は、非同期バイト広域転送及び同期バイト広域転送をサポートできなければならないが、その他の特徴の全てはオプションである。システム起動又はリセット時に、ローカル処理では、どの設備をネットワークにおける各ノードで使用できるかを確立しなければならない。
【０１１４】
例えば、１２８ビットのメッセージの送受信ができるローカルプロセッサは、メッセージの受取りノードが１２８ビットのメッセージを送受信できるばかりでなく、１２８ビットのメッセージが送信されるのであれば、中間ノード全てがこれを行なうことができることもチェックしなければならない。そうでなければ、そのメッセージは中間ノードが処理可能な多数の小さなメッセージに細分化しなければならない。
【０１１５】
上記コンピュータネットワークアーキテクチャと、クライアントデバイス２のネットワーク機能の特定部分との作動の説明を、非常に単純な線状のネットワークを参照するだけで議論してきた。しかしながら、図１に示したように、ノードが複数の下流ノードに複数のリンクを有することができるより複雑なネットワーク構造が可能である。複数の下流通信リンクの要求に応えるために、そのような複数の接続されたノードは、複数の下流の対面する受信部９及び送信部１０を有する上流及び下流スイッチブロック６Ａ及び６Ｂを使用するローカルスイッチ３を必要とするだろう。
【０１１６】
この下流スイッチブロック６Ａにおいて、唯一のさらなる条件は、メッセージの宛先アドレスに基づいて適切な１つの送信部が選択できるハードウェア又は論理的切り換えである。
上流スイッチブロック６Ｂは、複数のメッセージが別の下流タイミング受信部で同時に受信される可能性を考慮するためにさらなるバッファリング及びメッセージの調停を要求し、及びどの受信メッセージを次に発信するかを調停する。
【０１１７】
各通信リンクへの個別の送信部を使用することは、厳密には本質的なことではなく、１つの送信部が、宛先ノードを選択するために、送信部の下流を切り換えることと共に使用できる。しかしながら、各通信リンクの個別の送信部の使用は、これにより上記で概要が示された自動クロック速度の設定技術と強化セキュリティの技術とが完全に使用できるために好ましい。
【０１１８】
さらに、上記ネットワークアーキテクチャはローカル処理部４を提供するために個々のクライアントデバイス２内のアーキテクチャとして使用できる。
そのようなデバイスアーキテクチャへのアプローチは、１つのプロセッサデバイスにとっては過度に複雑であるが、実際には、大抵のデバイスは、このアーキテクチャアプローチから恩恵を受けることができるマルチプロセッサデバイスであろう。
【０１１９】
典型的なマルチプロセッサ及びローカル処理部４が図１２に示されている。この処理部４は、複数のプロセッサ４０、例えば一連の入出力バス又はデータ転送リンク４１Ａ〜４１Ｅによるチェーンに共に接続され、そのリンクの各々が１対のプロセッサ４０を接続する６つのプロセッサ４０Ａ〜４０Ｆにより構成されている。
データは、ローカルスイッチ３及びローカル入出力部５等の他の素子につながる入出力バスあるいはリンク４２により処理部４と出入りする。接続４１Ａないし４１Ｅはバスでよいが、そのようなバスは、２つの連続したプロセッサ４０をチェーン状に接続するだけで、従来のバスベースのマルチプロセッサデバイスの場合のように、全てのプロセッサ４０を接続することはない。
【０１２０】
全てのプロセッサ４０をつなぐ別個のビデオ入出力バス４３Ａ及び４３Ｂは、非常に多量のビデオデータによってビデオデバイスがインタープロセッサ接続４１をあふれさせないように備えられている。
上記の線状のネットワークと同様に、処理部４は、最上流プロセッサとみなし、かつ、処理部４との外部のアクセスを制御するプロセッサ４０Ａと共に作動する。
【０１２１】
下流プロセッサ４０へのあるいはそこからの全データ転送が、上流プロセッサ４０により、場合によっては、ゲート制御あるいは制御され、そのためにセキュリティが得られることが分かる。しかし、ネットワークと同様に、転送データにセキュリティの制御を適用することを要しないプロセッサ４０はそのデータに何ら変更を加えずに通すことができる。
プロセッサは単に算術可能であることを必要とせず、それら自体の個別の入力端子と出力端子を有するオーディオあるいはビデオプロセッサであればよい。
【０１２２】
この原理図を図１４に示す。図１４のデバイスは極端に単純で、３つのノードだけを有しており、第一ネットワークノード３０が第二スマートカードノード３１に接続され、このスマートカードノード３１は第三アプリケーションプロセッサノード３２に順に接続されている。ネットワークノード３０はローカルスイッチ３への接続部を構成するプロセッサにより構成される。スマートカードノード３１はスマートカードコネクタを内蔵する。ネットワークからのスマートカードとの送受信データは、Ｅコマースあるいは生物測定データを組み込むことができるスマートカードとの送受信データが物理的に単にそこを通過しないため、アプリケーションプロセッサノード３２のアプリケーションプロセッサによって妨害することができない。
【０１２３】
この基本的なセキュリティのレベルは、スマートカードによるこの例では、保護されたサービスによってソフトウェアのアップグレードを受けるだけのクライアントデバイス２に組み込まれたアプリケーションに対する信頼性のみである。その他、スマートカード３１内のソフトウェアは、遠隔操作で変えることができ、機密データを含むメッセージが、アプリケーションプロセッサノード３２のプロセッサにコピーされる。
【０１２４】
上記のネットワークセキュリティと同様に、このセキュリティのレベルはデバイスへの物理的アクセスをする者に無防備である。その理由は、論理状態アナライザをデータパスに沿ってトランザクションを記録するのに使用でき、そして認証されていないノードを挿入できるためである。しかし、そのような攻撃はデバイスに対して物理的アクセスできることに依存し、これは例えば、このデバイスが自動預金支払機（ＡＴＭ）又は内部医療機器である場合には可能ではない。
【０１２５】
代替の構造を図１３に図示する。この図では、プロセッサがリング状にリンクされるように、５つのプロセッサ４０Ａないし４０Ｅを有するデバイス４が、最上流のプロセッサ４０Ａと最下流のプロセッサ４０Ｆとの間に接続されたさらなる通信リンク４１Ｆを有する。この構造は二重制御回転ループ通信リンクをサポートする。この図において、可能性のある独立したビデオ入出力バスは分かりやすくするため図示していない。
【０１２６】
このリング構造に対して多数の利点がある。第一の利点は増大した冗長と改良されたシステムの一体化である。このリングが通信リンク４１あるいはプロセッサ４０の障害によりどこかで遮断された場合には、その障害を回避する方向にループに沿ってメッセージを経由させることによってデバイスの残りの部品間の通信をそれでも達成することができる。
【０１２７】
障害と思われる場合には、ループに沿って両方向にメッセージを自分自身に送ることによって、どのプロセッサ４０もループの完全性を試験でき、これらのメッセージの一方あるいは両方が遮断されたならば、今度は他のプロセッサ４０にメッセージを送信して初めて障害の位置が判定できる。
【０１２８】
反対に回るループはＦＤＤＩ（ファイバー配信データインターフェース）ベースのシステムにおいて過去に使用されたが、それらはデバイスレベルのアーキテクチャでは以前使用されていなかった。二重の反対に回るループの使用によって、従来の平行バスベースのアーキテクチャでは達成できないシステムの頑強性のレベルが得られる。
【０１２９】
さらに、いかなる元のプロセッサ４０もデータを同じ宛先のプロセッサ４０に両方向に送信することができるので、デバイス内の通信バンド幅を効果的に増やすことができる。このループに沿った適切なプロセッサ４０の場所により、いかなる特定のプロセッサも本システム内に２倍のバンド幅を備えることが可能であり、それはその他の点で同じハードウェアを有する線状の配置を使用してそれを行なうことができる。
【０１３０】
データが両方向のループで送られるために、ネットワークアーキテクチャに関する上記のセキュリティのある利点がこのループのデバイスアーキテクチャのために損なわれるものもあるかも知れない。しかしながら、これは必ずしもそうならない場合がある。本システムの幾つかのノードでメッセージが入手できないことにより提供されるセキュリティの利点は、通常の動作でループに沿って１方向だけにメッセージを送るプロセッサに対してこのループのデバイスアーキテクチャでそれでも提供することができる。これによりデバイスが正常に作動しているときに向上したセキュリティが達成でき、セキュリティは、メッセージ送信方向が障害によって強制的に変えられたときのみに構成される。このループ構造が特定のプロセッサからバンド幅を広げるために使用されれば、セキュリティと使用可能なバンド幅の取引があるだろう。
【０１３１】
図１２及び１３に図示されたデバイスの構造内で使用するための適切なプロセッサ構造が図１５に示されている。
ネットワークアーキテクチャと同様に、デバイスアーキテクチャでは、各プロセッサ４０はスイッチ素子４３及び実際のアプリケーションプロセッサ４４を備えている。従って、仮想回線はスイッチ４３を通ってプロセッサ４４の特定のポートに入る。ソフトウェア制御セキュリティをスイッチ４３をプログラミングすることで実行し、選択された仮想回線、すなわち選択された宛先アドレスをローカルプロセッサ４４内にルーティングする。そのため、これは、受信したデータが、隣りのプロセッサ４０に連続して送られるためのスイッチに再び挿入される条件に関する特定のセキュリティルールの実行上の問題となる。デバイス内にデータを送るためＡＴＭを使用することが好ましい。ＡＴＭを使用すると、従来のＡＴＭスイッチと違い、再挿入されたデータは、入ってくるデータと同じ仮想回線ヘッダーに付与され、受信デバイスが、入ってくるデータに対して異なる仮想回線を再プログラミングする必要性を無くす。これによりデバイス内の透過性観点によりスイッチを認識できるように表現する。
【０１３２】
低データ速度では、入ってくるデータ全てがソフトウェア制御下で検査し、フィルタリングを行ない、ルーティングを行なうことができるが、高データ速度では、ハードウェアスイッチングの使用が望ましい。
上記説明のように、システム全体を通して使用できないメッセージによりネットワークに提供されるセキュリティはまた、１つのデバイスでも提供される。これは、１つのデバイスの内部の部品の物理的セキュリティがネットワークの物理的セキュリティより通常、非常に重要であるため、ネットワーク内よりもデバイス内の方がより重要である。
【０１３３】
前述のプロセッサ構造は、各プロセッサにおいて、非常に単純なスイッチ４３の使用を可能にする。それはアプリケーションプロセッサ４４で使用するために、そのデバイスノードに保持されることが定められたそれらの仮想回線だけが、スイッチ４３で登録される必要があるためである。その他の全ての仮想回線の宛先用メッセージは変更されないで単に通過する。
【０１３４】
図１５に示された実施例は各デバイスノードでの処理機能を要するものがある。デバイスから何ら処理サポートを必要とせずに従来の周辺デバイスをそのデバイスに接続することが望ましい場合、その周辺コンポーネントがそのスイッチ４３を制御不可能である単なるダムノードを使用できるだろう。
【０１３５】
図１５において、１方向の１つのメッセージストリームの通信だけが示されている。反対方向にメッセージを送ることも必要であり、これは二重機能を有しかつスイッチ４３がネットワークについて説明されたローカルスイッチ３に相当するように、双方向にメッセージを送受信可能なスイッチ４３によって、又はスイッチ４３がネットワークについて説明されたスイッチ６に相当するように一方がメッセージの流れの各方向用の別個の２つのスイッチ４３を設けることによって実行できる。
【０１３６】
排他論理和マスク又はその他の暗号化機能を備えて、デバイスの異なったノードのプロセッサ４０間を流れるメッセージを暗号化可能にすることによって、ネットワークの至る所で提供されるデータセキュリティと同様にデバイス内で供給されるデータセキュリティのレベルを上げることができる。
そのような暗号化方式は上記ネットワークレベル暗号化方式と同様のため、ここでは詳細に説明しない。そのような暗号化は、アプリケーションプロセッサ４４の制御の下で設定されるか、又は、プロセッサ４０内に内蔵され、かつ、プロセッサ４０の１つのスイッチ又は複数のスイッチ４３によってネットワークセキュリティに関して上記補助セキュリティプロセッサと同様に使用される排他論理和マスクを制御する補助セキュリティプロセッサによって設定されるかした排他論理和マスクを使用することができる。
【０１３７】
ネットワークベースの補助セキュリティプロセッサと同様に、デバイス内に個々のプロセッサ４０の一部を形成する補助セキュリティプロセッサが制御でき、スマートカードによってマスクシードを設けることができる。
デバイスレベルのこの配置によって提供されるセキュリティの利点はネットワークレベルで得られる利点と同様である。
【０１３８】
上記デバイスアーキテクチャはプロセッサ４０の単なる線状のチェーン又はプロセッサ４０のループであり、これらのアーキテクチャは実際のデバイスにとって通常最も利便性があると予想される。しかしながら、ネットワーク用に提案されたものと代替できる構成も可能であろう。
【０１３９】
１つのデバイスの個別プロセッサ間で使用されるクロック速度と使用されるメッセージサイズとはネットワークで使用する上記技術と同様に設定することができる。
全体的なネットワークとその内の個々のデバイスとの双方の上記アーキテクチャの使用が、上記のように提供される利点のために好ましい。しかしながら、これは本質的なことではなく、上記アーキテクチャは、ネットワークを作る個々のデバイス内で使用されるアーキテクチャに関わらずネットワークに対して、かつ、それらが接続されているか又は実際本当にそれらがネットワークに接続されているか否かがネットワークのアーキテクチャに関わらずデバイスに対して、使用できるようにされている。
【０１４０】
ネットワークアーキテクチャと、非ループデバイスアーキテクチャとの双方において、ネットワーク又はデバイスの上流部品の動作を行わなくとも、さらに下流でさらなるデバイス又はプロセッサを接続することが可能である。これによってネットワーク又はデバイスの動作を中断させずに、ネットワークへの新しいデバイスと、デバイスへの新しいプロセッサとの双方のホットプラギングが可能となる。これは個人のデバイス又は製品で通常可能でなく、さらに、データバスベースのアーキテクチャで一般に不可能である。
【０１４１】
そのようなホットプラギングを可能にするため、ネットワーク又はデバイス内のプロセッサへのデバイスのコネクタを先ず電源とアースを接続し、次に新規に付加した素子が下流で接続されているデバイスからのクロック信号を受信開始できるために配置する必要がある。そして、新規に付加した素子は、それ自身をネットワーク又はデバイスに組み込むことができる。このプロセスはネットワーク又はデバイスが単なる線状の構成である場合に、その新たに付加された素子が次に、上流デバイスによって保管された１つの番号又は複数の番号を単に増加させてアドレス又は論理回線番号を割り当てることができるため最も簡単である。複数の分岐を有するより複雑なネットワーク又はデバイス構造を使用する場合、どの番号が使用されているかを識別するためネットワーク又はデバイスをポーリングするか、現在使用されている全ての番号を識別するネットワーク又はデバイスの現在の状態の記録を有するネットワーク又はデバイスに、すでに組み込まれたデバイス又はプロセッサによって、使用できる唯一又は複数の番号が新らしい素子に付与されることが必要であろう。
【０１４２】
そのような新しいプロセッサのホットプラグ挿入は、付加リンク４０Ｆが通常使用されないように、メッセージが通常一方向にループを回って単に送られる場合を除いて、ループとして構成されるデバイスで容易に実施することはできず、その場合には、残りのデバイスの動作を妨害することなく、付加プロセッサを含めるために、そのリンクは壊され、作り直される。
【０１４３】
ネットワーク及びデバイスアーキテクチャと、その中で使用されるデバイス及びプロセッサとの上記説明では、説明された一般的なデバイスとプロセッサとはメッセージを上流及び下流に送受信を共に行なうことができる。
最上流の素子又はゲートウェイの素子が、デバイス又はネットワークからの上流にメッセージを送受信し、一方、最下流の素子が、いずれかのさらに下流の場所に接続されないようにすることは、当然実現されるであろう。従って、デバイス又はネットワークの両極端にあるこれらの素子は、上流及び下流の双方にメッセージを送信又は受信する機能を要しない。しかしながら、実際には、これがネットワーク又はデバイスの両極端に、余分なコンポーネントと機能とを有する素子を含めているにもかかわらず、全ての素子に完全な上流及び下流メッセージ送受信機能を保持して、コンポーネント製造での規模の経済性の改良を可能にし、またネットワーク又はデバイス内での素子の再配置を最も柔軟にできることが通常好ましい。
【０１４４】
ネットワーク転送プロトコルとして非同期転送モード（ＡＴＭ）の使用はネットワーク性能の点で特に有利であると見なされる。しかし、現在では、家庭用ネットワークに受け入れられる低コストのＡＴＭを実施するのに必要なハードウェアは入手できない。
ネットワークでのノード間のデータリンクはメインキャリアモデム、カテゴリー５の対のツイストペア、７５Ω同軸ケーブル、無線又は個人向け赤外線によって備えることができる。
【０１４５】
図９Ａに示されたメッセージフォーマットの代替メッセージフォーマットを図１６に示す。この代替メッセージフォーマットでは、メッセージが３２ビットだけのペイロードを備え一定サイズを有する。従って、データサイズコードの条件がない。６ビットソース識別子はソースを識別するのに使用される８ビット仮想回線番号に代えられる。
所与のメッセージフォーマットは単なる実施例である。他の代替例として、別個のメッセージタイプ及びメッセージサイズコードを有するのではなく、変動するメッセージサイズを必要とする場合には、１つのコードにメッセージタイプとサイズとを含めることができよう。
【０１４６】
上記実施例は確実に例示であり、当業者は特許請求の範囲で定められる本発明の範囲内で無数の変更と置換をなすことができることを理解するだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第一の態様のネットワーク構造を示す。
【図２】
図１のネットワークを構成するデバイスの詳細を示す。
【図３】
図２のデバイスで使用されるスイッチの詳細を示す。
【図４Ａ】
図３のスイッチで使用される受信部を示す。
【図４Ｂ】
図３のスイッチで使用される送信部を示す。
【図５Ａ】
図１のネットワークにおけるメッセージ伝播を示す説明するためのタイミング図である。
【図５Ｂ】
図１のネットワークにおけるメッセージ伝播を示す説明のためのタイミング図である。
【図６】
ネットワークにおける使用に適した暗号化システムを示す。
【図７】
ネットワークにおける使用のために改良された暗号化システムを示す。
【図８】
ネットワークにおける使用のために別の改良された暗号化システムを示す。
【図９Ａ】
ネットワークにおける使用に適したメッセージフォーマット及びコードを示す。
【図９Ｂ】
ネットワークにおける使用に適したメッセージフォーマット及びコードを示す。
【図９Ｃ】
ネットワークにおける使用に適したメッセージフォーマット及びコードを示す。
【図１０】
ネットワークのデバイス間でクロックパルス回路が自動的に生成される方法を示す説明図である。
【図１１】
ネットワークにおけるクロックデータ及びフレーム信号の例を示す。
【図１２】
本発明のデバイスアーキテクチャを示す。
【図１３】
本発明の代替デバイスアーキテクチャを示す。
【図１４】
デバイスアーキテクチャの機密保護機能を示す説明図である。
【図１５】
デバイスで使用するためのプロセッサ構造を示す。
【図１６】
ネットワーク又はデバイスで使用するための代替メッセージフォーマットを示す。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図３
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図３】
2002520906.tif 000001
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図４Ａ
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図４Ａ】
2002520906.tif 000002
【誤訳訂正４】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図４Ｂ
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図４Ｂ】
2002520906.tif 000003
【誤訳訂正５】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図７
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図７】
2002520906.tif 000004
【誤訳訂正６】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図８
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図８】
2002520906.tif 000005
【誤訳訂正７】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図９Ｂ
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図９Ｂ】
2002520906.tif 000006
【誤訳訂正８】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図１６
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図１６】
2002520906.tif 000007