[發明專利]一種高效的大數據網絡實現方法

有效

• 申請號: 201810431363.9
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108768846B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王曉喃;閆海英
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: H04L12/707
• 分類號: H04L12/707;H04L12/733;H04L12/741;H04L29/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種高效的大數據網絡實現方法，其特征在于，所述網絡包括兩個以上的移動節點，一種數據由一個名稱唯一標識，一種數據由兩個以上的數據分片構成；如果一種數據包含N個數據分片，N為大于2的自然數，則每個數據分片由一個數據分片ID n1唯一標識，n1取值范圍1～N；

每個移動節點維護一個轉發表，一個轉發表項包含名稱域、橫坐標區間域、縱坐標區間域和生命周期域；如果一個轉發表項的生命周期衰減為0，則刪除該轉發表項；

移動節點通過查詢消息和查詢響應消息來建立轉發表項；一個查詢消息包含名稱域、消息類型域和廣播范圍域，查詢消息的消息類型值為1；一個查詢響應消息包含名稱域、消息類型域、廣播范圍域、橫坐標區間域、縱坐標區間域以及生命周期域，查詢響應消息的消息類型值為2；

數據C1由名稱NA1唯一標識，如果移動節點M1的轉發表中任何一個轉發表項的名稱域值都不等于名稱NA1，那么移動節點M1執行下述過程建立轉發表項：

步驟101：開始；

步驟102：移動節點M1發送一個查詢消息，該查詢消息的名稱域值為名稱NA1，消息類型為1，廣播范圍為0；

步驟103：接收到該查詢消息的移動節點將該查詢消息中的廣播范圍域值遞增1；判斷該移動節點能否提供數據C1，且該移動節點在未來時間T1范圍內的移動區域為橫坐標區間[x1,x2]和縱坐標區間[y1,y2]定義的長方形，區間下限x1和區間上限x2為正整數且x1x2，區間下限y1和區間上限y2為正整數且y1y2，如果能則執行步驟104，否則執行步驟105；

步驟104：接收到查詢消息的移動節點發送一個查詢響應消息，該查詢響應消息的名稱域值等于該查詢消息的名稱域值，消息類型為2，廣播范圍域值等于該查詢消息中的廣播范圍域值，橫坐標區間為[x1,x2]，縱坐標區間為[y1,y2]，生命周期域值為T1，執行步驟107；

步驟105：接收到查詢消息的移動節點判斷該查詢消息中的廣播范圍域值是否大于預定值TS1，如果是，則執行步驟107，否則執行步驟106；

步驟106：接收到查詢消息的移動節點轉發該查詢消息，執行步驟103；

步驟107：接收到查詢響應消息的移動節點將該查詢響應消息中的廣播范圍域值遞減1；該移動節點創建一個轉發表項，該轉發表項的名稱域值等于該查詢響應消息中的名稱域值，該轉發表項的橫坐標區間域值等于該查詢響應消息中的橫坐標區間域值，該轉發表項的縱坐標區間域值等于該查詢響應消息中的縱坐標區間域值，該轉發表項的生命周期域值等于該查詢響應消息中的生命周期域值；

步驟108：接收到查詢響應消息的移動節點判斷該查詢響應消息的廣播范圍域值是否為0，如果是，則執行步驟110，否則執行步驟109；

步驟109：接收到查詢響應消息的移動節點轉發該查詢響應消息，執行步驟107；

步驟110：如果移動節點M1在預定時間PT1內至少接收到一個查詢響應消息，則執行步驟112，否則執行步驟111；

步驟111：移動節點M1將預定值TS1遞增h1，其中，h1為正整數，執行步驟102；

步驟112：結束；

每個移動節點具有唯一性的硬件ID，每個移動節點保存一個節點表，每個節點表項包含坐標域、硬件ID域和生命周期域；

移動節點通過移動節點消息來建立節點表；

一個移動節點消息包含消息類型域，硬件ID域和坐標域，移動節點消息類型值為3；

一個移動節點通過下述過程創建節點表：

步驟201：開始；

步驟202：移動節點定期發送移動節點消息，該移動節點消息的消息類型為3，硬件ID域等于該移動節點的硬件ID，坐標域值等于該移動節點當前的坐標；

步驟203：鄰居移動節點接收到該移動節點消息后，查看節點表；判斷是否存在一個節點表項，該節點表項的硬件ID域值等于該移動節點消息的硬件ID域值，如果是則執行步驟204，否則執行步驟205；

步驟204：接收到移動節點消息的鄰居移動節點選擇一個節點表項，該節點表項的硬件ID域值等于該移動節點消息的硬件ID域值，將該節點表項的坐標域值更新為該移動節點消息的坐標域值，將生命周期設置為最大值，執行步驟206；

步驟205：接收到移動節點消息的鄰居移動節點創建一個節點表項，該節點表項的硬件ID域值等于該移動節點消息的硬件ID域值，該節點表項的坐標域值等于該移動節點消息的坐標域值，生命周期設置為最大值；

步驟206：結束；

移動節點通過請求消息和響應消息來獲取數據；

一個請求消息包含名稱域、消息類型域、目的硬件ID域、源硬件ID域、橫坐標區間域、縱坐標區間域和生命周期域，請求消息的消息類型值為4；

一個響應消息包含名稱域、消息類型域、數據分片ID域、最后分片域、目的硬件ID域、數據值域、橫坐標區間域、縱坐標區間域和生命周期域，響應消息類型值為5；

長方形區域R1由橫坐標區間[x1,x2]和縱坐標區間[y1,y2]定義，如果坐標(x3,y3)和坐標(x4,y4)滿足公式(1)，則坐標(x3,y3)與長方形區域R1的距離比坐標(x4,y4)與長方形區域R1的距離更短；

每個移動節點維護一個等待處理表，每個等待處理表項包含名稱域，前一跳域和生命周期域；

數據C1由名稱NA1定義，包含N1個數據分片，每個數據分片由數據分片ID s1唯一標識，s1取值1～N1，如果請求數據C1的移動節點的數量不大于預定值TS3，則移動節點M1通過下述過程獲取數據C1：

步驟301：開始；

步驟302：移動節點M1查看轉發表，判斷是否存在名稱域值等于NA1的轉發表項，如果是，則無需做任何操作，否則執行步驟101～112建立轉發表；移動節點M1查看所有名稱域值為NA1的轉發表項，然后從所述轉發表項中選取橫坐標區間和縱坐標區間域值所定義的長方形面積最小的轉發表項，移動節點M1選擇一個節點表項，該節點表項的坐標與該轉發表項的橫坐標區間和縱坐標區間域值所定義的長方形距離最近，發送一個請求消息，該請求消息的名稱為NA1，消息類型為4，目的硬件ID為該節點表項中的硬件ID，源硬件ID等于移動節點M1的硬件ID，橫坐標區間域和縱坐標區間域分別等于該轉發表項的橫坐標區間和縱坐標區間域值，生命周期域等于預定值；

步驟303：目的移動節點接收到該請求消息后，判斷該請求消息的生命周期是否衰減為0，如果是，則執行步驟314，否則執行步驟304；

步驟304：接收到請求消息的目的移動節點創建一個等待處理表項，該等待處理表項的名稱域值和生命周期域值分別等于該請求消息的名稱域值和生命周期域值，前一跳域值等于該請求消息的源硬件ID域值；

步驟305：判斷接收到請求消息的目的移動節點是否位于由該請求消息橫坐標區域和縱坐標區域定義的長方形區域內，如果是，則執行步驟307，否則執行步驟306；

步驟306：接收到請求消息的目的移動節點選擇一個節點表項，該移動節點表項的坐標與該請求消息的橫坐標區間和縱坐標區間域值所定義的長方形距離最近，將該請求消息的目的硬件ID更新為該節點表項的硬件ID，將該請求消息的源硬件ID更新為該目的移動節點的硬件ID，轉發該請求消息，執行步驟303；

步驟307：接收到請求消息的目的移動節點將該請求消息的目的硬件ID域設置為空，將該請求消息的源硬件ID設置為自己的硬件ID，轉發該請求消息；

步驟308：接收到請求消息的移動節點判斷該請求消息的生命周期是否為0，如果是，則執行步驟314，否則執行步驟309；

步驟309：判斷接收到請求消息的移動節點是否能提供該請求消息名稱域值定義的數據C1，如果能，則執行步驟311，否則執行步驟310；

步驟310：接收到請求消息的移動節點創建一個等待處理表項，該等待處理表項的名稱域值和生命周期域值分別等于該請求消息的名稱域值和生命周期域值，前一跳域值等于該請求消息的源硬件ID域值，該移動節點將該請求消息的源硬件ID更新為自己的硬件ID，轉發該請求消息，執行步驟307；

步驟311：如果接收到該請求消息的移動節點在未來時間T5范圍內的移動區域為橫坐標區間[x5,x6]和縱坐標區間[y5,y6]定義的長方形，該移動節點設置一個參數s2，其值為0；

步驟312：判斷接收到該請求消息的移動節點將參數s2遞增1，如果參數s2大于N1，則執行步驟314，否則執行步驟313；

步驟313：接收到該請求消息的移動節點發送一個響應消息，該響應消息的名稱域為該請求消息的名稱域值，消息類型域值為5，數據分片ID域值為s2，目的硬件ID域等于該請求消息的源硬件ID，數據值域等于該請求消息的名稱域值所標識的數據的第s2個分片，橫坐標區間域值為[x5,x6]，縱坐標區間域值為[y5,y6]，生命周期域值為T5；如果參數s2等于N1，則最后分片域值為1，否則最后分片域值為0，執行步驟312；

步驟314：判斷移動節點M1是否接收到響應消息，是則執行步驟317，否則執行步驟315；

步驟315：目的移動節點接收到響應消息后，查看轉發表，如果存在一個轉發表項，該轉發表項的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值分別等于該響應消息的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值，該目的移動節點則將該轉發表項的生命周期域值更新為該響應消息的生命周期；否則該目的移動節點創建一個轉發表項，該轉發表項的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值分別等于該響應消息的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值，生命周期域值為該響應消息的生命周期；

步驟316：接收到響應消息的目的移動節點選取所有名稱域值等于該響應消息的名稱域值的等待處理表項，對于每個選取的等待處理表項，該目的移動節點將該響應消息的目的硬件ID更新為該等待處理表項的前一跳域值，如果該響應消息的最后分片域值為1，則刪除該等待處理表項，該目的移動節點轉發該響應消息，執行步驟314；

步驟317：如果移動節點M1接收到最后分片域值為1的響應消息，則執行步驟319，否則執行步驟318；

步驟318：移動節點M1保存接收到的響應消息的數據，執行步驟314；

步驟319：移動節點M1保存接收到的響應消息中的數據，將所有接收到的數據消息中的分片構建成數據C1，保存數據C1；

步驟320：結束；

數據C1由名稱NA1定義，包含N1個數據分片；每個數據分片由數據分片ID s1唯一標識，s1取值1～N1；如果請求數據C1的移動節點的數量大于預定值TS3，則移動節點M1通過下述過程獲取數據C1：

步驟401：開始；

步驟402：移動節點M1查看轉發表，判斷是否存在名稱域值等于NA1的轉發表項，如果存在，則不做任何操作，否則執行步驟101～112建立轉發表；移動節點M1所有名稱域值為NA1的轉發表項，然后從這些轉發表項中選取橫坐標區間和縱坐標區間域值所定義的長方形面積最小的轉發表項，選擇一個節點表項，該節點表項的坐標與該轉發表項的橫坐標區間和縱坐標區間域值所定義的長方形距離最近，移動節點M1發送一個請求消息，該請求消息的名稱為NA1，消息類型為4，目的硬件ID為該節點表項中的硬件ID，源硬件ID等于移動節點M1的硬件ID，橫坐標區間域和縱坐標區間域分別等于該轉發表項的橫坐標區間和縱坐標區間域值，生命周期域等于預定值；

步驟403：目的移動節點接收到該請求消息后，判斷該請求消息的生命周期是否衰減為0，如果是，則執行步驟414，否則執行步驟404；

步驟404：接收到請求消息的目的移動節點創建一個等待處理表項，該等待處理表項的名稱域值和生命周期域值分別等于該請求消息的名稱域值和生命周期域值，前一跳域值等于該請求消息的源硬件ID域值；

步驟405：判斷接收到請求消息的目的移動節點是否位于由該請求消息橫坐標區域和縱坐標區域定義的長方形區域內，如果是，則執行步驟407，否則執行步驟406；

步驟406：接收到請求消息的目的移動節點選擇一個節點表項，該移動節點表項的坐標與該請求消息的橫坐標區間和縱坐標區間域值所定義的長方形距離最近，將該請求消息的目的硬件ID更新為該節點表項的硬件ID，將該請求消息的源硬件ID更新為該目的移動節點的硬件ID，轉發該請求消息，執行步驟403；

步驟407：接收到請求消息的目的移動節點將該請求消息的目的硬件ID域設置為空，將該請求消息的源硬件ID設置為自己的硬件ID，轉發該請求消息；

步驟408：接收到請求消息的移動節點判斷該請求消息的生命周期是否為0，如果是，則執行步驟414，否則執行步驟409；

步驟409：判斷接收到請求消息的移動節點是否能提供該請求消息名稱域值定義的數據C1，如果能，則執行步驟411，否則執行步驟410；

步驟410：接收到請求消息的移動節點創建一個等待處理表項，該等待處理表項的名稱域值和生命周期域值分別等于該請求消息的名稱域值和生命周期域值，前一跳域值等于該請求消息的源硬件ID域值，該移動節點將該請求消息的源硬件ID更新為自己的硬件ID，轉發該請求消息，執行步驟407；

步驟411：如果接收到該請求消息的移動節點在未來時間T7范圍內的移動區域為橫坐標區間[x7,x8]和縱坐標區間[y7,y8]定義的長方形，該移動節點設置一個參數s2，其值為0；

步驟412：接收到該請求消息的移動節點將參數s2遞增1，如果參數s2大于N1，則執行步驟414，否則執行步驟413；

步驟413：接收到該請求消息的移動節點發送一個響應消息，該響應消息的名稱域為該請求消息的名稱域值，消息類型域值為5，數據分片ID域值為s2，目的硬件ID域等于該請求消息的源硬件ID，數據值域等于該請求消息的名稱域值所標識的數據的第s2個分片，橫坐標區間域值為[x5,x6]，縱坐標區間域值為[y5,y6]，生命周期域值為T5；如果參數s2等于N1，則最后分片域值為1，否則最后分片域值為0，執行步驟412；

步驟414：如果移動節點M1接收到響應消息，則執行步驟421，否則執行步驟415；

步驟415：判斷移動節點接收到的響應消息的目的硬件ID是否為空，是則執行步驟416，否則執行步驟417；

步驟416：接收到響應消息的移動節點查看轉發表，如果存在一個轉發表項，該轉發表項的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值分別等于該響應消息的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值，該目的移動節點則將該轉發表項的生命周期域值更新為該響應消息的生命周期；否則該目的移動節點創建一個轉發表項，該轉發表項的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值分別等于該響應消息的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值，生命周期域值為該響應消息的生命周期，執行步驟418；

步驟417：接收到響應消息的目的移動節點查看轉發表，如果存在一個轉發表項，該轉發表項的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值分別等于該響應消息的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值，該目的移動節點則將該轉發表項的生命周期域值更新為該響應消息的生命周期；否則該目的移動節點創建一個轉發表項，該轉發表項的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值分別等于該響應消息的名稱域值，橫坐標區間和縱坐標區間域值，生命周期域值為該響應消息的生命周期；

步驟418：接收到響應消息的目的移動節點選取所有名稱域值等于該響應消息的名稱域值的等待處理表項，如果選中的等待處理表項的個數大于預定值TS3，則執行步驟420，否則執行步驟419；

步驟419：接收到響應消息的目的移動節點選取所有名稱域值等于該響應消息的名稱域值的等待處理表項，對于每個選取的等待處理表項，該目的移動節點將該響應消息的目的硬件ID更新為該等待處理表項的前一跳域值，如果該響應消息的最后分片域值為1，則刪除該等待處理表項，該目的移動節點轉發該響應消息，執行步驟414；

步驟420：接收到響應消息的目的移動節點選取所有名稱域值等于該響應消息的名稱域值的等待處理表項，該目的移動節點將該響應消息的目的硬件ID設置為空，如果該響應消息的最后分片為1，則刪除所有選中的等待處理表項，轉發該響應消息，執行步驟414；

步驟421：如果移動節點M1接收到最后分片域值為1的響應消息，則執行步驟423，否則執行步驟422；

步驟422：移動節點M1保存接收到的響應消息的數據，執行步驟414；

步驟423：移動節點M1保存接收到的響應消息中的數據，將所有接收到的數據消息中的分片構建成數據C1，保存數據C1；

步驟424：結束。