[發明專利]一種基于雙層結構的端到端的語音通信節點尋址方法

有效

• 申請號: 201310302498.2
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103401953A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陳立全;劉海東;任衛東;孫曉燕
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L29/12
• 分類號: H04L29/12;H04L12/741
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及語音通信領域，特別涉及一種基于雙層結構的端到端語音通信節點尋址方法。

背景技術

傳統的網絡語音通信需要借助中心尋址服務器來實現對目的終端的尋址定位。例如，SIP語音通信協議中的用戶需要先將自身信息注冊到SIP服務器上，用戶進行呼叫時需通過SIP服務器查詢到目標用戶的地址信息，再經過相應的信令交互，才能建立流媒體通信通道。由此看出，在客戶端/服務器模式下服務器負責了所有終端用戶的注冊、查詢和維護等功能，服務器的性能好壞直接影響到整個系統的可靠性和穩定性。服務器成了系統性能的瓶頸，容易受到分布式拒絕服務攻擊，進而限制了這些語音通信技術的發展應用。基于分布式尋址和轉發的端到端語音通信技術不需要中心服務器參與尋址和通信，使之成為網絡語音通信發展的新方向，其中分布式過程采用分布式哈希表（DHT）機制來實現資源的加入和查詢，例如Chord協議、CAN協議和Kademlia協議等。其中Kademlia分布式哈希表協議基于異或運算來進行定位尋址，在分布式文件資源共享方面得到了廣泛應用。但在端到端語音通信方面，目前尚未有公開文獻描述完整可行的分布式尋址方法在端到端語音上的應用。

Kademlia協議是基于分布式哈希表結構的節點尋址方法，原來是為分布式端到端文件資源共享而設計的，該協議存在K庫刷新緩慢，物理網絡與邏輯網絡容易產生失配等問題，容易造成查詢出現較大時延，從而不適用于對實時性要求高的網絡音頻通信中。

針對Kademlia協議存在的缺陷特別是物理網絡與邏輯網絡存在失配現象，人們提出了一些改進方案。例如，有利用IPv6同一區域內的節點具有相同長度的網絡前綴的特性提出了一種基于IPv6的改進方法，它通過對IP地址進行拆分，使的具有相同網絡前綴的節點構建在同一區域，從而解決網絡失配問題。但目前IPv4的網絡仍占大多數，使得該方案的適用性不高。基于界標簇集的改進法提出了隨機瞄點方法，通過在全局設置了瞄點節點，每個新加入節點需探測自身與瞄點節點距離大小,選擇加入某個簇，但該方法沒有給出瞄點節點的位置和數量如何選取的具體方案。另外一種改進方法是將物理IP地址考慮放在Kademlia邏輯網絡結構Node-ID的高位中，通過物理IP地址可以判斷出節點物理距離，使得邏輯距離相近的節點在物理距離也能相近。

但是深入研究Kademlia協議的運行機制后，可以發現物理網絡與邏輯網絡失配現象的存在也有其合理性因素，任何試圖對這種失配現象進行改進的方案都是存在問題。主要原因是：Kademlia協議中節點分布和搜索要求具有均勻特性，如果采用上述機制對Kademlia協議存在的失配問題進行改進，物理網絡上節點分布的不均勻性必然導致邏輯網絡節點同樣呈現出不均勻的特性，從而違背了端到端網絡設計的本質，使得部分熱門節點，甚至是性能較差的節點承擔更多的負載任務。

而如果對Kademlia協議進行改進，使得邏輯上相近的節點在物理上也相近，則節點的前幾個K桶通信延遲會較小，而其他的K桶延時較大，導致資源查找效率的極不均勻性。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種能夠快速定位、負載均衡、查找效率高的基于雙層結構的端到端語音通信節點尋址方法。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種基于雙層結構的端到端的語音通信節點尋址方法，包括以下步驟：

步驟1：將接入網絡的節點根據綜合性能指標由高到低依次分為超級節點、備用超級節點、普通用戶節點；其中，綜合性能指標包括對網絡地址性質、網絡帶寬能力、計算處理能力和存儲能力的評價指標；

步驟2：將分好的超級節點、備用超級節點、普通用戶節點加入網絡時，在邏輯上分為兩層，上層由超級節點通過分布式哈希表機制來連接，下層普通節點選擇上層的一個超級節點作為宿主節點，由選擇的宿主節點實現普通節點信息的分布式哈希表機制發布及搜索；其中，超級節點上保存一張映射表，所述映射表記錄子網域中所有節點的資源標識符和地址端口信息的映射關系；每一子網域內設置一個備用超級節點，超級節點會定時將存儲的信息備份至備用超級節點；普通節點在進行目標節點尋址定位時，先到其連接的超級節點存儲的映射表進行查詢，查詢成功即返回目標節點地址信息，否則通過其連接的超級節點的分布式哈希表機制進行節點尋址定位。