[發明專利]一種基于NDN網絡架構的P2P文件傳輸方法

有效

• 申請號: 201310339690.9
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103457999A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 雷凱;李立華;于倩
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕;彭家恩

技術領域

本申請涉及網絡通信領域，具體涉及一種基于NDN網絡的P2P文件傳輸方法。

背景技術

P2P（Peer-to-Peer）網絡是構建在IP網絡之上的覆蓋網，在P2P網絡中，每一臺主機既是客戶端，也是服務器，每一臺主機都貢獻出自己的一部分系統資源，比如文件、帶寬、外設等來為同一P2P網絡中的其他主機服務。P2P網絡的最主要用途之一是進行文件共享，它允許任意終端用戶對等體（Peer）間直接通過因特網完成文件交換，不需要修改已存在的軟件協議和網絡的底層結構就能快速地添加新的網絡功能。

但是，目前TCP/IP網絡架構下的P2P應用普遍存在以下幾個問題：

（1）現有P2P文件共享系統并不是完全去中心化的。

實際上，P2P模式中也并不一定是完全無中心的，它可分為純粹的P2P和混合P2P兩類。純粹的P2P模式是指所有參與的計算機都是對等點，各對等點之間直接通訊，自始至終完全沒有中心服務器對對等點間的信息交換進行控制、協調或處理。而混合P2P模式則依賴于中心服務器去執行部分功能。

目前P2P文件交換系統有以下幾種不同的形式。一種是“中心文件目錄/分布式文件系統”，其交換數據時是通過中央服務器來進行目錄管理的。由于采用集中式目錄管理，所以不可避免地存在單點瓶頸的問題。另外一類屬于完全的P2P，這類系統沒有中間服務器，更接近于絕對的自由，因為沒有中間服務器，這樣形成的P2P網絡很難進行諸如安全管理、身份認證、流量管理、計費等控制。第三類系統是上兩類系統的折衷——有中間服務器，但文件目錄是分布的。

（2）網絡地址轉換（NAT，Network?Address?Translation）的穿透問題是P2P技術發展所必須解決的主要問題之一。

通過NAT上網時，只能由NAT內的主機主動向外部的主機發起連接請求，禁止外部主機主動與NAT內部主機建立連接。對于采用P2P方式的下載程序而言，由于NAT內的主機不能接收NAT外部的連接，從而導致連接數目過少，下載速度慢。因此P2P軟件必須解決NAT的內部主機不能被外部連接的問題。

（3）現有P2P文件共享系統仍然面臨著中央服務器負載過大的問題。

由于目前TCP/IP網絡架構下的P2P文件共享系統中的某些功能仍需要中央服務器的支持，比如BT（Bit?Torrent）中的tracker（中央目錄服務器）、天網Maze中的用戶服務器和心跳服務器等。當系統中出現大量結點動態的加入或離開時，會給這些中央服務器帶來很大的負載。此外，利用中央服務器負責目錄管理的服務因為受到服務器的限制，存在服務質量無法提高和單點崩潰的問題。

（4）在現有P2P文件共享系統中，就近下載功能的實現方法并不是很精確。

在P2P網絡中，節點間距離是經常被研究的問題。從字面上，距離表示了節點間在空間上的相對關系，距離相對較近的節點可以互相稱為“鄰居”。TCP/IP協議以位置為基本要素，IP地址表示節點的位置信息，所以對于“距離”的定義十分直觀。在現有的P2P文件共享系統中，距離計算的基本原理是根據用戶IP的前X位（例如前16位）作為前綴進行分組。這一方法雖然操作簡單，但其準確度不高。

（5）現有P2P文件共享應用的最大優點是充分利用網絡資源，但是下載效率并不是很理想，對網絡帶寬的利用率也不高。

現有P2P文件共享應用雖然充分利用了用戶個人的電腦及其上傳、下載的速度，分攤了服務器的壓力，但同時對網絡設施提出了更高的要求，對網絡帶寬占用量極大且利用率不高，有時甚至會導致網絡擁塞現象，而且不便于搜索，下載也不穩定。

NDN網絡介紹：