採用小區動態劃分技術的對等網絡系統實現方法
2023-06-03 10:55:06 3
專利名稱：採用小區動態劃分技術的對等網絡系統實現方法
技術領域：
本發明涉及Peer-to-Peer(P2P)對等網絡技術，尤指一種利用P2P網絡技術在Internet上進行信息交互、共享的系統方法。
背景技術：
縱觀P2P網絡技術的發展，由於其對伺服器的依賴性小、為客戶端提供的服務質量一定程度上優於伺服器-客戶端模式，使得它在近期隨著寬帶接入的普及得到了巨大發展。但現有的系統中普遍採用基於「洪泛法」進行搜索和維護，消耗了大量帶寬導致資源利用率低，事實上已經給電信運營商帶來了巨大負擔，成為阻礙P2P發展的一個屏障。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種基於P2P網絡技術的信息交互、共享系統方法。系統將所有用戶進行動態分區管理，同時有選舉出一些節點對小區的信息進行管理。當系統中的節點發起搜索另一個節點時，將通過選舉出的節點進行查找，改變了進行大規模泛洪的模式。
具體實施例方式
採用小區動態劃分技術的對等網絡系統實現方法具有以下特點1.整個系統除全局唯一的一臺註冊伺服器外，不需要其他伺服器，並且採用定向的資源定位方式可以極大的減少網絡中搜索信息的傳播。在最優的情況下，資源定位只需要在一個節點上做一次查詢；在最壞的情況下，也只需要在三個節點上分別做一次查詢。
2.系統中的每一個節點都擁有系統唯一的標識(ID)、在網絡中的性能評估值。每個節點的ID由用戶首次在系統註冊時由用戶記錄，註冊伺服器確保全局其唯一性；系統中根據節點的性能，一共存在三種類型的節點普通節點(Common Node，CN)、高級節點(Higher Node，HN)、超級節點(Super Node，SN)，並且性能依次遞增。各類節點之間的數量比例由系統設計參數確定，並支持動態調整。
3.每個節點根據其類型保存一張相鄰的IP-ID路由表，是搜索其他節點的唯一工具。各類節點IP-ID路由表結構都不同CN保存有管理它的HN、SN的IP-ID信息，HN保存有其管理的所以CN的IP-ID信息以及管理它的SN的IP-ID信息，SN保存有系統中所有SN的IP-ID信息以及它管理的所有HN的IP-ID信息。
4.由於節點唯一標識ID與SN、HN的小區上下界同為英文字母、數字串，所以參考字典順序可以確定任意兩個標識或小區上下界的偏序關係只需要從左至右按位比較，在可以區分偏序關係時即可停止。
5.設RH、RL分別是一個HN的上、下邊界，ID是CN的唯一標識，並且一個HN最多管理N個CN，則根據字典順序，這個HN所管理的CN是這樣一個集合{IDi，IDj|RL＜IDi≤RH(i＝0，1，2L，N-1)，IDj＜IDj+1(j＝0，1，2L，N-2)，IDi≠IDj(i≠j)}。
6.某一個SN管理的所有HN的小區的併集與此SN管轄的小區範圍相等，並且每個HN所管轄的小區範圍沒有重疊，即iHNi.Area=SN.Area,HNiSN]]>並且{i≠j|HNi·AreaI HNj·Area＝；HNi，HNj∈SN}。
7.一個HN管理一定數量的CN，當所管理CN的數量達到HN的閾值(N)時，將進行普通節點小區分裂。分裂的原則是將原本一個HN所管理的CN進行平分，一半CN由原來的HN繼續管理；並從另一半CN中選出性能值最高的節點升級為HN，管理餘下的CN。在分裂的過程中，需要對新HN的路由表進行維護，也需對管理HN的SN的路由表進行更新。網絡中節點的個數是隨時間變化的，在一段時間內小區內CN會大量退出，產生一個HN管理的CN數目很少的情況。若一個SN下屬的相鄰兩個HN所管理的CN個數之和小於k1，則這兩個HN所管理的小區將被合併。
8.一個SN同樣管理多個HN，當HN的數量達到SN的閾值(N′)時，採用與普通節點小區分裂類似的方法，將小區平分。新SN節點是從本SN管理的第一個HN的下屬CN中選出性能最優的節點，升級為SN。相關的HN、SN路由表都需要更新。
9.當節點在伺服器註冊完畢後，伺服器將返回給節點系統中一個當前在線的SN的IP-ID路由信息，節點將其保存在IP-ID路由表中。當一個節點加入時，其默認類型是CN，該節點首先在IP-ID路由表中查詢HN的記錄並且發送數據包確認其在線a.若該HN在線，則CN將其ID發送給HN。HN進行ID與本小區上下界的比較，若CN屬於本小區，則將CN的IP、ID信息保存在IP-ID路由表中，然後HN判斷所管理的CN數量是否超過閾值(N)，若沒有超過，則CN登錄成功，否則在HN進行普通節點小區分裂之後，CN完成登錄。若CN不屬於本小區，HN在IP-ID路由表中查找另外一個HN，如果存在並且CN屬於該HN，則將其IP、ID返回給CN，CN重新開始登錄過程；若不存在，則將CN的ID與SN所管理的區域範圍進行比較，若CN屬於該SN，則返回SN的IP、ID給CN，CN再重新開始登錄過程，若CN不屬於該SN，則SN將返回CN正確的SN使CN重新登錄。
b.若該加入節點沒有找到或者記錄中的HN不在線，將與SN進行聯繫。SN在收到CN信息之後，首先將加入節點的ID與本小區上下界的比較。若CN屬於本小區，則SN在其IP-ID路由表中查找管理CN的HN，如果找到，則將HN的IP、ID發送給CN，CN繼續從此HN登錄；若沒有找到HN，說明SN中沒有HN存在，則將此CN升級為HN。若CN不屬於本小區，由於SN與系統中其他SN保持IP、ID的信息同步，則SN在其IP-ID路由表中查找管理CN的SN，並將結果返回給CN，重新開始登錄過程。
當CN在HN、SN登錄都失敗時，將詢問註冊伺服器系統中存在的SN，伺服器返回給CN當前在線的一個SN的IP、ID信息，CN重新開始登錄過程。
10.在系統剛建立時，系統中沒有任何節點，只存在一個註冊伺服器。當第一個節點加入系統時，此時伺服器將把這個節點設置成為SN。
11.每個節點登錄系統後，定時給上層節點發送在線消息，上層節點以此確認該節點在系統中。上層節點在收到下層節點的在線信息後，同樣將返回給下層節點在線信息。節點失效分兩種情況正常退出和掉線。
a.當CN正常退出時，需向管理它的HN通知其退出，HN則在IP-ID路由表中刪除該節點的IP-ID項；當CN發生掉線時，HN由於沒有按時收到CN發來的在線信息，在超時一定時間後，判定該CN退出系統，並把IP-ID路由表中相對應的記錄刪除。
b.當HN正常退出時，將在其管理的CN中選出一個性能值最高的節點，並將其設為HN，在將要退出的HN的IP-ID信息複製給新的HN之後，新HN進行相關的SN、CN的IP-ID路由表更新，此時舊HN退出系統。當HN發生掉線時，其管理的CN將得不到從HN返回的在線信息，此時CN將重複節點登錄過程，重新找到HN。此過程中，由於管理HN的SN也將收不到HN的在線信息，SN將首先從與此HN相鄰的兩個HN中選擇管理CN數較少的一個，修改其管轄的範圍的上或者下界，使得覆蓋掉線HN的管理範圍。相應的CN、HN、SN的IP-ID路由表更新也是必須的。
c.SN節點失效時，其管理的HN也會發生收不到SN在線的反饋信息。此時多個HN都從自己所管理的CN中各選出一個性能最優的節點，再經過比較，選出性能值最高的一個CN作為新的SN，相應的IP-ID路由表也將得到更新。
權利要求
1.一種採用小區動態劃分技術的對等網絡系統實現方法，其特徵在於該方法根據網絡中節點的唯一標識ID(英文字母、數字串)進行系統節點小區動態劃分，並且節點含有關於網絡中其他節點的路由表(反映其他節點的ID與IP位址的對應關係)，系統結構屬於半分布式結構化模型。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於系統中的每一個節點都擁有系統唯一的標識(ID)、在網絡中的性能評估值。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於小區的規模，即一個小區中節點的個數，在系統初始化時設定，可根據網絡條件進行調整，並且具有上下界閾值。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於在小區內用戶數超過上界閾值時，進行小區的分裂；在小區用戶數小於下界閾值時，進行小區合併。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於系統中節點類型有三種普通節點(CN)、高級節點(HN)、超級節點(SN)。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於每個節點的類型確定與其性能評估指和系統中小區的狀態相關，三種類型節點數量的比例在系統初始化時設定，並且進行動態調整。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於小區中的節點類型都為普通節點，並由高級節點進行管理，一定數量的高級節點又由超級節點進行管理。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在一個節點發起查詢其他節點信息時，首先通過管理本小區的高級節點在小區內進行查找，若找到目的節點，則結束查找。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在一個節點發起查詢其他節點信息時，首先通過管理本小區的高級節點在小區內進行查找，若沒有找到，則由超級節點協助查找，最終返回目的節點的位置信息。
全文摘要
本發明提供了一種基於P2P網絡技術的信息交互、共享系統方法，該方法包括以下特點系統中唯一的註冊伺服器管理系統中節點的ID，保證ID在系統中的唯一性。並保存有系統中部分的節點信息。系統中的所有節點根據其在網絡中的性能以及系統狀態被分為三種類型普通、高級、超級。普通節點的信息由超級節點進行管理，高級節點的信息由超級節點進行管理，超級節點的信息在系統中進行同步。系統將所有用戶進行動態分區管理，小區由普通節點組成由高級節點進行管理，一定數量的高級節點又由超級節點管理。當系統中的節點發起搜索另一個節點時，將通過高級節點、超級節點進行查找，改變了在網絡中進行大規模泛洪的模式，而且支持節點的精確定位。小區的規模，即小區中普通節點的數量由系統初始化時設定，並可根據實際情況進行調整，這使整個系統具有良好的擴展性。
文檔編號H04L12/46GK1845524SQ20061008140
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月18日 優先權日2006年5月18日
發明者馬明輝, 王延炯, 張春紅, 武穆清, 廖青, 徐春秀, 朱新寧, 任春陽, 魏宇欣 申請人:北京郵電大學