[發明專利]分布式中轉服務器網絡輔助的多路徑數據傳輸系統與方法

有效

• 申請號: 201310689342.4
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN104717259B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 尤佳莉;鄭鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊林

本發明涉及一種分布式中轉服務器網絡輔助的多路徑數據傳輸系統，包括：索引服務器、中轉服務器和客戶端；索引服務器、中轉服務器與客戶端之間通過網絡連接；中轉服務器有多個，形成一中轉服務器覆蓋網；各個模塊在管理和數據兩個層面上進行交流與通信，在管理層面上實現與中轉服務器覆蓋網相關的信息查詢、信息管理服務；在數據層面上實現客戶端之間進行的數據傳輸，為每一條客戶端之間的連接建立數據傳輸通道并提供數據傳輸服務；索引服務器位于管理層面上，用于承擔中轉服務器覆蓋網的管理職責；中轉服務器在管理層面上接受索引服務器的管理，在數據層面上負責為傳輸通道中轉數據；客戶端位于數據層面，是用戶實現數據傳輸的接口。

技術領域

本發明涉及計算機網絡通信領域，特別涉及一種分布式中轉服務器網絡輔助的多路徑數據傳輸系統與方法。

背景技術

當前Internet所依賴的數據傳輸協議存在這些缺陷：不能實時反映鏈路狀態的改變，在遭遇鏈路故障時，需要的故障恢復時間較長；兩個節點之間的數據傳輸路徑通常不是最優的；當存在多條傳輸路徑時，通常只能利用其中的一條進行傳輸，不能最大化利用網絡能力。

從底層開始重新設計Internet會導致現存的絕大部分軟件需要重新設計，幾乎是不現實的，同時，覆蓋網絡(Overlay Network)提供了改善問題的另外一個途徑。覆蓋網絡是在其他網絡之上部署虛擬網絡系統，其中節點通過邏輯鏈路建立連接，一條邏輯鏈路對應于一條或多條底層網絡鏈路。分布式系統如云計算（Cloud Computing）、P2P網絡、內容分發網絡（Content Delivery Network）、應用層組播（Application Layer Multicast）等都是覆蓋網絡，因為它們部署于Internet之上。而Internet本身也可以認為是一個覆蓋網絡，因為它部署于電話網絡之上。我們通常所說的覆蓋網絡一般都是指Internet之上的應用層網絡。覆蓋網絡具有很強的靈活性，應用可以根據環境和需求定義自己的拓撲結構和路由協議，構建特定于應用的服務，從而大大擴展了Internet的服務。

許多學者提出了通過覆蓋網絡來提高應用程序數據包傳輸效率的方法，這些方法在網絡的一些位置上部署流量中轉節點，通過精心設計的覆蓋路由（Overlay Routing）方案來決定數據包通過這些中轉節點的轉發路徑，從而達到規避故障路徑，提高傳輸效率的目的。

許多文獻從理論上驗證了這種思想的可行性，它們收集了大量的Internet真實數據，從RTT、丟包率、帶寬等傳輸性能參數出發，對比了Internet默認路徑和經過中間節點轉發數據包的替代路徑，得出以下結論：30%～80%的情況下，存在至少一條替代路徑能夠顯著提高傳輸性能；在大多數情況下，只需要至多一跳中間節點就能夠恢復60%～100%的Internet鏈路故障，平均恢復時間是18s，而Internet所需要的恢復時間一般長達幾分鐘。

雖然從理論上驗證了這種思想的可行性，但是這種思想從來沒有真正的付諸實踐過。大部分方法都要求每一個中轉節點獲知覆蓋網中所有其它可用中轉節點的信息，在建立中轉路徑時進行計算，選出最合適的節點建立中轉傳輸路徑。大規模應用時，要滿足這一要求所需要的計算量是不可接受的。多數方法在計算合適的中轉節點時，要求獲取Internet底層的自治系統（Autonomous System）信息、路由表、網絡拓撲等信息，這就違反了Internet網絡分層的原則。還有一些方法需要對TCP（Transmission Control Protocol)協議和網絡設備進行修改，導致了方法不具有普適性，很難在Internet上得到推廣。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的路由方法計算量大或不具有普適性的缺陷，從而提供一種分布式中轉服務器網絡輔助的多路徑數據傳輸系統與方法。