[發明專利]支持層次化網絡拓撲的P2P流量優化方法

有效

• 申請號: 201010291895.0
• 申請日: 2010-11-26
• 公開（公告）號: CN101969458A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 盛立杰;權義寧;張彤;徐亮;宋建鋒;董學文;謝琨
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/56
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于網絡技術領域，涉及支持層次化網絡拓撲的P2P流量優化，可用于降低P2P軟件的跨網絡流量，優化P2P流量在網絡中的分布和流向，同時提高P2P軟件的下載性能。

背景技術

基于P2P(Peer-to-Peer)原理的文件下載、視頻流媒體分享及網絡電話等日益成為互聯網上的主要應用，與此同時P2P流量已占據了網上流量的絕大部分，在很多骨干網上達到了50％到70％的比例。P2P軟件在給用戶帶來快捷、方便的同時卻成為互聯網服務提供商ISP的噩夢。很多ISP認為巨大的P2P流量帶來了網絡擁塞，影響了其它網絡應用的正常運行，因此采用各種措施限制甚至封堵P2P流量。這會降低P2P用戶的體驗，并引起P2P用戶和ISP之間的矛盾。

P2P軟件之所以給網絡帶來如此高的流量，部分原因來自于其內部機理：P2P軟件在構建Overlay網絡時不考慮底層網絡的實際拓撲結構，造成Overlay網絡拓撲和底層網絡拓撲嚴重失配，對等結點間的連接大多是遠距離連接，產生的流量多是跨網絡流量。以BitTorrent為例，在對等結點從目錄服務器Tracker得到對等結點列表之后，隨機地從列表中選擇35個對等結點作為鄰居建立連接。這些連接的兩端很可能距離很遠，此后的數據傳輸多是遠程跨網絡傳輸。對BitTorrent的研究表明，對于已在本地網存有拷貝的數據，其中的70-90％仍會從外部網絡遠距離下載。這種完全無視底層網絡拓撲、舍近求遠的做法，導致大量的跨網絡流量，占用了相對寶貴的網間鏈路，增加了ISP的負擔，引起了ISP的對抗情緒；同時，網間鏈路又往往是擁塞比較嚴重的網絡瓶頸，因而也會影響P2P軟件的下載速率，降低下載性能。

解決這一問題有兩種思路：一是使用P2P?Cache方法，在ISP控制的網絡內放置P2P?Cache來緩存P2P流量；另一種就是P2P應用層流量優化方法，采用本地化的下載策略，對等結點盡量選擇與鄰近結點構成Overlay網絡、從鄰近結點下載數據。其中，P2P?Cache方法的問題在于需要針對各種活躍的P2P軟件設計相應的機制、實現相應的協議，工作量比較大，而且P2P的流量巨大、傳輸的對象尺寸一般都比較大，需要的Cache容量大、速度高，容易形成單點瓶頸，另外Cache內容也可能導致版權相關的法律問題。因此P2P應用層流量優化方法就成為解決P2P軟件ISP友好性問題的一種備受期望的思路。

P2P應用層流量優化方法，是指在應用層優化P2P軟件所產生網絡流量的流向，以避免大量的跨網絡流量，同時提高對等結點的下載速率、減少下載時間。具體而言，是由ISP維護一個服務器來提供拓撲信息，P2P軟件作為客戶端訪問該服務器，讀取拓撲信息，獲得對等結點之間的距離，然后選擇距離較近的結點連接并傳輸數據，從而降低網絡中的流量。但是，現有的P2P應用層流量優化方法只考慮單一的距離指標，例如路由跳數或地理距離，而沒有考慮同時應用多個距離指標進行選擇，而且現有的流量優化方法只在一個平面內選擇對等結點，而沒有考慮互聯網本身所具有的域內、域間兩級路由體系。現有的互聯網不是一個平面的網絡，而是一個層次化的網絡：高層由各ISP的骨干網絡相互連接而成，中間層是匯聚網絡，底層是接入網絡。在這樣的層次化結構中，不同鏈路具有不同的帶寬與不同的價值：通常網間鏈路需要投入的資金較多，對ISP而言是價值較高的鏈路，同時帶寬又往往有限；而網內鏈路則相對帶寬比較充裕，同時比較廉價。因此，只有在P2P流量優化的過程中支持層次化的網絡拓撲，才能根據不同鏈路的不同價值與地位實現最經濟、最有效的優化效果，以體現ISP的偏好。同時，流量優化需要拓撲信息，這種拓撲信息一般來自于路由協議。而互聯網的路由體系由域內和域間兩級路由構成：域間路由協議負責構造自治系統AS級別的拓撲結構并計算AS間的路由，而域內路由協議負責構造AS內的拓撲結構并計算AS內的路由。因此由這兩種路由協議得到的拓撲信息一定是一個層次化的結構，因而相應的P2P流量優化機制應該能夠接收這樣的層次化的拓撲信息，并根據這樣的層次化的拓撲信息給出優化方案。但是，現有的P2P應用層流量優化方法沒有考慮互聯網拓撲的層次化特征，不能接收來自域內、域間兩級路由體系的層次化的拓撲信息，而只是將互聯網視為單一平面網絡，對所有鏈路一視同仁，因而不能體現不同鏈路的價值與ISP的偏好，不能從高到低降低各層次網絡上的流量，不能實現有效的優化效果。

發明內容