[發明專利]基于節點臨近度估計的對等網絡資源搜索優化方法

有效

• 申請號: 201310431043.0
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103701846A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 肖甫;是晨航;王汝傳;韓志杰;王少輝
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種應用于對等網絡（P2P，PeertoPeer）的基于節點臨近度估計的資源搜索優化方法，具體應用在P2P網絡資源搜索過程中，屬于網絡通信技術領域。

背景技術

近年來，互聯網用戶數飛速增長，P2P應用得到了空前的發展，用戶數占據了互聯網用戶的絕大部分。在P2P促使網絡空前活躍的同時，P2P流量占據了大量網絡帶寬，消耗了大量網絡資源，導致了網絡關鍵鏈路擁塞和其它互聯網應用性能急劇下降。

現有研究工作表明：P2P過度消耗網絡資源的重要原因之一是P2P應用在資源搜索節點選擇上的隨意性。這種隨意性主要源于P2P網絡中邏輯拓撲和實際物理拓撲的失配，在P2P網絡中邏輯相鄰的節點可能在物理網絡中相隔很遠，這就給P2P路由帶來了不便。P2P路由是根據節點查詢請求基于邏輯拓撲找到P2P網絡中相應資源信息存儲的位置，其不是基于物理拓撲實現的。事實上，局域網或自治域內節點之間的查找，在下一跳的P2P路由過程中，IP路由可能往返于局域網或自治域內外之間，不能保證每一跳的合理性。可能存在兩節點邏輯距離很近、但物理距離很遠的情況發生，從而可能導致部分P2P流量頻繁穿越運營商網絡和骨干鏈路，造成P2P路由效率低下，查詢時延較大。

在P2P網絡中，節點的異構性也是值得考慮的。一般來說，大多數P2P網絡中對等節點的地位設置是平等的。然而這種平等和實際情況存在著一定的差距。事實上，P2P網絡中的各節點存在普遍的差異性，每個節點在存儲能力、CPU能力、網絡能力以及節點在線時間長短等方面都可能存在差異。然而在大多數P2P網絡中均沒有考慮這些節點之間的差異，而是將所有節點都平等地看待，這樣可能會引起存儲負載和路由負載不均衡等一系列問題，造成對等節點負載失衡，浪費大量的可用資源。由于P2P節點的在線活動時間也存在著巨大的差異，節點頻繁加入和退出可能會影響網絡的穩定性。而且，當網絡中節點數目達到一定數量時，網絡拓撲維護以及網絡中的流量超過大部分節點的最大負載極限時，很容易造成網絡的突然崩潰。

因此，當前P2P網絡中邏輯拓撲和實際物理拓撲失配、節點異構是亟待解決的問題，其對于提升P2P應用性能、提高網絡資源搜索效率均有著重要意義。

發明內容

技術問題：本發明針對P2P網絡邏輯拓撲和物理拓撲失配問題而導致路由低效與節點異構引起的負載失衡等，提出了一種混合式的分層P2P拓撲結構，更進一步，考慮到節點的實際物理地址和節點性能的差異，設計了一種基于節點臨近度估計的對等網絡資源搜索優化方法，將網絡中的節點按照節點臨近度估計值劃分為不同的群組，群組之間互連構成分層分布式的P2P網絡。

技術方案：這種分層分布式的P2P網絡分為兩層，主干網層和子網層。上層主干網由超級節點組成一個自適應的P2P網絡，而下層的網絡由一個超級節點，一個備份節點和若干個普通節點組成一個以本組超級節點為中心服務器的群組。實際數據存放在普通節點上，超級節點保存數據索引并負責響應本組普通節點請求。群組的劃分基于節點臨近度估計值，參照了節點的物理地址，使得物理地址鄰近的節點被分在同一個群組內，保證了P2P網絡邏輯拓撲和物理拓撲的一致性，以減少不必要的跨域流量，從而提高P2P路由效率和資源搜索效率。

為了優化P2P網絡資源搜索方法，提高資源搜索效率，我們引入了一種基于節點臨近度估計的對等網絡資源搜索優化方法。節點臨近度估計需要用到域名解析服務器的一些信息。域名解析服務器（DNS，Domain?Name?System）是指保存有網絡中主機的域名和對應的IP地址，并具有將域名轉換為IP地址功能的服務器。考慮到一般情況下，各主機通常選擇與物理上鄰近的DNS服務器相連，我們可將具有相同或相近DNS服務器的主機根據節點臨近度估計值劃分到一個群組內，使得P2P應用在搜索和下載資源過程中盡可能降低在域間或骨干網絡上產生的不必要流量，促進P2P流量優化。

在超級節點的選擇上，優先選擇在線活動時間長、存儲運算能力強的高性能節點。并且我們在超級節點中嵌入移動代理（Agent）的運行環境，使之與移動代理結合起來。移動代理是一個可以在網絡中從某一主機遷移到另一主機，并且可以與其他的代理相互通信，并與網絡系統上的分布式系統進行溝通及交互作用的智能代理（Intellgent?Agent）軟件程序。移動代理可以到遠程的服務器上要求服務器執行搜尋或者直接至遠程的服務器上執行所需的服務；也可以與其他的移動代理作互動與會談，以達到分工合作的目的。移動代理的加入，減少了P2P網絡路由查詢的時間，提高了資源搜索效率。

一、體系結構