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1、10申请公布号CN101938410A43申请公布日20110105CN101938410ACN101938410A21申请号201010221201622申请日20100629H04L12/56200601H04L29/0820060171申请人中兴通讯股份有限公司地址518057广东省深圳市南山区高新技术产业园科技南路中兴通讯大厦法务部申请人中国科学院声学研究所72发明人王治平聂晓文周旭段翰聪74专利代理机构北京派特恩知识产权代理事务所普通合伙11270代理人蒋雅洁张颖玲54发明名称一种分层混合组网系统及其路由优化方法57摘要本发明公开了一种分层混合组网系统，该系统为基于结构化的分层的分布。
2、式哈希表，并结合非结构化路由的混合方式组网的系统。本发明还公开了一种路由优化方法，基于结构化的分层的分布式哈希表，并结合非结构化路由的混合方式进行路由优化。采用本发明的系统及方法，能有效解决现有P2P网络所存在的跨域流量大和端到端路由性能不理想的问题。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图2页CN101938413A1/1页21一种分层混合组网系统，其特征在于，该系统为基于结构化的分层的分布式哈希表，并结合非结构化路由的混合方式组网的系统。2根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分层为基于运营商为单位所进行的分层，每个运营商按照自己的网络。
3、部署，组成树型的网络架构。3根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述非结构化路由为在基于分布式哈希表定位到目的地的情况下，基于非结构化的路由方式选取节点作为中继节点，并基于所述中继节点实现路由；所述中继节点位于源地点与所述分布式哈希表定位到的所述目的地之间。4根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述非结构化的路由方式通过域间违反三角不等式TIV捷径信息的发现机制实现；所述TIV捷径信息的发现机制为直接获取TIV捷径信息的机制、和/或间接获取TIV捷径信息的机制。5根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述直接获取TIV捷径信息的机制为互联网服务提供商ISP在网络出口上部署接入感知设备，通过。
4、所述接入感知设备向区域中心服务器直接报告TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。6根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述间接获取TIV捷径信息的机制为通过区域中心服务器与客户端的交互，随机探测域间TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。7根据权利要求2至6任一项所述的系统，其特征在于，所述分层进一步为将基于运营商为单位所进行分层获得的每一层，继续划分为核心重叠网和区域重叠网和；其中，每个运营商的核心重叠网各自独立，分别采用各自的地址空间；区域重叠网的地址空间与核心重叠网的地址空间划分开，并以域进行标识。8一种路由优化方法，其特征在于，该方法包括基于结构化的分层的分布式哈。
5、希表，并结合非结构化路由的混合方式进行路由优化。9根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括实现所述分层时，基于运营商为单位进行；其中，每个运营商按照自己的网络部署，组成树型的网络架构。10根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在基于分布式哈希表定位到目的地的情况下，该方法还包括实现所述非结构化路由时，基于非结构化的路由方式选取节点作为中继节点，并基于所述中继节点实现路由；所述中继节点位于源地点与所述分布式哈希表定位到的所述目的地之间。11根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述非结构化的路由方式通过TIV捷径信息的发现机制实现；所述TIV捷径信息的发现机制为直接获取TIV捷径信息。
6、的机制、和/或间接获取TIV捷径信息的机制。12根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述直接获取TIV捷径信息的机制为ISP在网络出口上部署接入感知设备，通过所述接入感知设备向区域中心服务器直接报告TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。13根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述间接获取TIV捷径信息的机制为通过区域中心服务器与客户端的交互，随机探测域间TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。权利要求书CN101938410ACN101938413A1/6页3一种分层混合组网系统及其路由优化方法技术领域0001本发明涉及互联网领域的重叠组网技术，尤其涉及一种分层混。
7、合组网系统及其路由优化方法。背景技术0002随着互联网的快速发展，电信运营商的传统业务受到极大冲击。电信网、广播网、互联网正在出现融合，融合的技术障碍已经消除，而融合的基础是网际协议IP网，电信运营商当前的业务网IP多媒体子系统IMS由于构架过于复杂，从而常常导致难以对出现的新业务快速做出反应的问题，为此随着技术的演进出现了点对点P2P，PEERTOPEER网络，以针对这个问题进行解决，由于P2P组网开销小、便于扩展，作为一种基础的分布式计算模式，已经被越来越多的内容服务商选取为基础网络构架。0003现有P2P网络虽然有着上述固有的优势，但是也存在的问题，即为没考虑如何降低跨域流量的问题，以及。
8、没考虑底层千差万别的网络路由对端到端性能的影响而导致端到端路由性能不理想的问题。若采用现有的结构化的分布式哈希表DHT作为分布式组网的基础，虽然在DHT上构建的分布式应用具有高效、易扩展等优点，被广泛应用于大规模分布式系统，如文件共享、内容分发、流媒体、VOIP等，但是对上述现有P2P网络所存在问题的解决并没有实质帮助，目前迫切需要一种方案，能彻底解决上述现有P2P网络所存在的跨域流量大和端到端路由性能不理想的问题。发明内容0004有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分层混合组网系统及其路由优化方法，能有效解决上述现有P2P网络所存在的跨域流量大和端到端路由性能不理想的问题。0005为达到上。
9、述目的，本发明的技术方案是这样实现的0006一种分层混合组网系统，该系统为基于结构化的分层的分布式哈希表，并结合非结构化路由的混合方式组网的系统。0007其中，所述分层为基于运营商为单位所进行的分层，每个运营商按照自己的网络部署，组成树型的网络架构。0008其中，所述非结构化路由为在基于分布式哈希表定位到目的地的情况下，基于非结构化的路由方式选取节点作为中继节点，并基于所述中继节点实现路由；所述中继节点位于源地点与所述分布式哈希表定位到的所述目的地之间。0009其中，所述非结构化的路由方式通过域间违反三角不等式TIV捷径信息的发现机制实现；所述TIV捷径信息的发现机制为直接获取TIV捷径信息的。
10、机制、和/或间接获取TIV捷径信息的机制。0010其中，所述直接获取TIV捷径信息的机制为互联网服务提供商ISP在网络出口上部署接入感知设备，通过所述接入感知设备向区域中心服务器直接报告TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。说明书CN101938410ACN101938413A2/6页40011其中，所述间接获取TIV捷径信息的机制为通过区域中心服务器与客户端的交互，随机探测域间TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。0012其中，所述分层进一步为将基于运营商为单位所进行分层获得的每一层，继续划分为核心重叠网和区域重叠网和；其中，每个运营商的核心重叠网各自独立，分别采用各。
11、自的地址空间；区域重叠网的地址空间与核心重叠网的地址空间划分开，并以域进行标识。0013一种路由优化方法，该方法包括基于结构化的分层的分布式哈希表，并结合非结构化路由的混合方式进行路由优化。0014其中，该方法还包括实现所述分层时，基于运营商为单位进行；其中，每个运营商按照自己的网络部署，组成树型的网络架构。0015其中，在基于分布式哈希表定位到目的地的情况下，该方法还包括实现所述非结构化路由时，基于非结构化的路由方式选取节点作为中继节点，并基于所述中继节点实现路由；所述中继节点位于源地点与所述分布式哈希表定位到的所述目的地之间。0016其中，所述非结构化的路由方式通过TIV捷径信息的发现机制。
12、实现；所述TIV捷径信息的发现机制为直接获取TIV捷径信息的机制、和/或间接获取TIV捷径信息的机制。0017其中，所述直接获取TIV捷径信息的机制为ISP在网络出口上部署接入感知设备，通过所述接入感知设备向区域中心服务器直接报告TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。0018其中，所述间接获取TIV捷径信息的机制为通过区域中心服务器与客户端的交互，随机探测域间TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。0019本发明的系统为基于结构化的分层的分布式哈希表，并结合非结构化路由的混合方式组网的系统，本发明的方法在路由优化时，基于结构化的分层的分布式哈希表，并结合非结构化路由的混合。
13、方式进行路由优化。0020采用本发明，能有效解决上述现有P2P网络所存在的跨域流量大和端到端路由性能不理想的问题。附图说明0021图1为本发明系统一实例的全局组网示意图；0022图2为本发明的TIV的组网示意图；0023图3为本发明方法一实例的实现流程示意图。具体实施方式0024本发明的基本思想是基于结构化的分层的分布式哈希表，并结合非结构化路由的混合方式组网的系统；在路由优化时，基于结构化的分层的分布式哈希表，并结合非结构化路由的混合方式进行路由优化。0025下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。0026本发明的混合组网及路由优化方案是基于CHORD的分层DHT的重叠组网技术和采用。
14、非结构化方式进行路由优化的方案。其中，分层DHT是结构化的，采用非结构化方式进行路由主要是采用TIV捷径信息的发现机制。本发明的这种基于结构化的分层DHT，并结合非结构化路由方式的混合组网模型，能比较好地解决了现有P2P网络跨域流量大和端到端的说明书CN101938410ACN101938413A3/6页5性能不理想的问题。其中，所述CHORD是一个DHT的模型，其详细描述请详见文献STOICA，RMORRIS，DLIBENNOWELL，DRKARGER，MFKAASHOEK，FDABEK，HBALAKRISHNANCHORDASCALABLEPEERTOPEERLOOKUPPROTOCOLF。
15、ORINTERNETAPPLICATIONS，IEEE/ACMTRANSACTIONSONNETWORKINGTON，2003，111732。0027本发明的这种分层混合组网系统及其路由优化方法，主要包括以下两方面的内容0028一为了降低跨域流量，本发明采用分层的结构。业务网络以运营商为单位进行分层，每个运营商按照自己的网络部署，组成树型的网络模型。0029二采用DHT作为基础网，采用DHT网络来定位目的地，一旦定位到目的地，就需结合非结构化的方式选取一些节点作为中继节点，利用在源地点与所定位到的目的地之间的中继节点进行路由，以改善端到端的服务质量。0030具体来说，该非结构化的方式即为引入以。
16、下两种域间TIV捷径信息的发现机制。第一种机制是直接获取TIV捷径信息的机制，即互联网服务提供商ISP，INTERNETSERVICEPROVIDER在网络出口上部署一个接入感知设备，通过接入感知设备向电信运营商的区域中心服务器直接报告TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。第二种机制是间接获取TIV捷径信息的机制，即通过随机域间探测TIV捷径信息，实现域间TIV捷径信息的发现机制。采用GOSSIP协议在网络中散布TIV捷径信息，TIV捷径信息并不会发布给终端客户，GOSSIP协议只会在运营商与ISP的组网节点上传播。其中，所述GOSSIP是一个P2P的协议，其详细描述请详见文献AJ。
17、GANESH，AMKERMARREC，LMASSOULIPEERTOPEERMEMBERSHIPMANAGEMENTFORGOSSIPBASEDPROTOCOLS，IEEETRANSACTIONSONCOMPUTERS，2003139149。0031这里，对上述TIV这个名称进行解释TIV是指TRIANGLEINEQUALITYVIOLATION，即违反三角不等式。如图2所示，在通常情况下，网络中的两台主机A和B直接通信的开销|AB|要小于通过第3个节点C中继的开销|AC|BC|。但是网络的拓扑是千差万别的，大量存在着|AC|BC|AB|的情况，这称为TIV现象。本发明利用TIV现象的存在，在。
18、DHT网络中的业务过程中改善端到端的路由性能。通常在DHT网络的使用中，是利用DHT路由算法定位通信的目的节点，然后直接进行端到端的通信。而本发明是利用DHT路由算法定位后，再利用TIV捷径信息的发现机制，在DHT网络中在任意两个节点之间寻找TIV中继。在端到端的性能优化中，本发明主要基于这样一些假设首先，在运营商内部，节点之间的直接通信出现TIV的概率较小；TIV主要出现在跨运营商通信、跨域通信中。另外，在区域中心层覆盖网内部，违反TIV的概率较小。因此，基于以上的假设，本发明主要在区域中心层之间发现TIV捷径信息，然后利用这些区域间的TIV对端到端的路径予以路由优化。0032这里，针对分层。
19、混合组网系统而言，本发明为了避免现有技术跨域流量大的问题，采取分层混合组网系统，以将数据流尽可能地限制在域内，使组网的逻辑结构与实际的网络部署相对应，并使用TIV捷径信息的发现机制来改善端到端的通信性能。业务网络以运营商为单位进行分层，每个运营商按照自己的网络部署，组成树型的网络模型。区域重叠网在构建上通常以省市地域为单位，而核心重叠网层对应于更大的区域。0033每个运营商各自部署核心重叠网，所有运营商的核心重叠网各自使用自己的地址空间，所以核心重叠网上节点的编址是统一的。区域重叠网的地址空间与核心重叠网划开，说明书CN101938410ACN101938413A4/6页6所以定位一个区域重叠。
20、网的节点需要使用它的域来标识。普通客户端被区域中心服务器管理，它的标识需要对应的区域中心服务器。0034针对本发明分层混合组网系统的路由优化方法而言，核心重叠网与区域重叠网都采用P2P技术组网，但网络并不单纯地采用结构化的DHT或者非结构化组网，而是采用结构化与非结构化相混合的方案。对于每个节点而言，它同时可以使用DHT算法来定位，也可以使用非结构化的算法来建立节点之间的会话。其中，进行搜索时采用DHT算法来定位，以搜索到目的地；发起业务会话时采用非结构化的算法，以实现中继会话。也就是说，DHT算法主要用于定位目的节点，而端到端的通信质量的提高需要借助于非结构化的算法，即TIV捷径信息的发现机。
21、制。网络的拓扑是千差万别的，大量TIV捷径信息的存在，使得在DHT网络中的业务过程可以借助TIV捷径信息实现路由优化，本发明正是利用这一点实现的路由优化。在DHT网络的使用中，第一步可以是先利用DHT路由算法定位通信的目的节点；然后再直接进行通信、或者利用TIV捷径信息优化后进行端到端的通信。0035对比本发明和现有技术可知本发明与现有技术相比，由于降低了跨域流量，因此，极大的减少了骨干网络上流量传输的压力，而且一并提供出了一种用于改善端到端性能的TIV捷径信息的发现机制，为互联网上的各种重叠网络应用提供重要的基础服务支持。0036以下对本发明进行举例阐述。0037系统实例0038本实例为本发。
22、明系统的全局组网示意图，如图1所示。核心重叠网是运营商的顶层业务网，每个运营商只有一个核心重叠网。多个运营商之间的核心重叠网是位于不同的地址空间。在图1中，内容服务商可以构架在顶层核心重叠网，也可以构架在区域重叠网之上。内容服务商与业务层的接口是一个TRACKER服务接口，TRACKER服务接口向内容服务商提供路径优化信息，但并不把业务层的组网直接暴露给内容服务商。其中，所述TRACKER的详细描述请详见文献COHEN，BRAM20010702。BITTORRENTANEWP2PAPP。YAHOOEGROUPSHTTP/FINANCEGROUPSYAHOOCOM/GROUP/DECENTRAL。
23、IZATION/MESSAGE/3160。RETRIEVED20070415。0039区域重叠网的部署与地域是相适应的。区域重叠网由区域中心服务器、普通服务器、以及跨区域重叠网和核心重叠网的代理服务器节点构成。0040区域中心服务器面向终端用户，它的主要任务是管理终端用户，并向终端用户提供路径优化信息。区域中心服务器是实现可运营、可管理功能的最重要部件。0041代理服务器节点位于地域的出口，横跨上下层重叠网络。上下层之间的通信主要依赖于代理服务节点的中继，区域重叠网和核心重叠网各自采用基于CHORD的DHT作为基本的组网方式，各层局部网络根据划分的策略采用不同ID管理方案。0042每个运营商虽。
24、然各自部署核心重叠网，运营商的核心重叠网可以使用不同的地址空间。在本发明中，区域重叠网的地址空间与核心重叠网划开，所以定位一个区域重叠网的节点需要使用它的域来标识。普通客户端被区域中心服务器管理，它的标识需要对应的区域中心服务器。0043设KID标识核心层ID，DID表示区域中心层ID，CID表示普通客户端的ID。因此业务网络中，节点的表示方法如下所示说明书CN101938410ACN101938413A5/6页70044核心层服务器0045区域层服务器0046客户端0047举例而言，对于图2中的客户端A而言，它的标识为。这里需要指出的是由于K1是一个代理节点，因此，它同时具有核心层的KID，。
25、以及区域重叠网的DID。0048方法实例0049本实例为本发明方法的实现流程示意图，如图3所示，包括以下步骤0050步骤101、基于DHT定位到目的地。0051步骤102、通过TIV捷径信息的发现机制选取节点作为中继节点。0052步骤103、基于选取的中继节点，在源地点与DHT定位到的目的地之间现路由优化。0053路由优化时采用两套路由表的一个实例说明如下所示0054单纯的DHT算法虽然能够比较精确地定位一个节点，但是由于底层网络的构成比较复杂，并不能保证端到端直接通信的服务质量。在这种情况下，在结构化基础上结合非结构化的混合组网，就可以很自然地容纳中继通信的方式。在混合组网方式下，典型的业务。
26、过程是首先采用基于CHORD的DHT网络定位需要通信的目的节点，然后就可以直接通信，或者采用基于非结构化的优化中继方式进行通信。0055由于采用混合组网方式，因此，一个业务层的节点需要维护两套路由表一套是DHT网络路由表，另一套是非结构化路由表。同时，为了减小业务层开销，业务层节点将只负责提供路径优化信息，而会话中继节点将在普通客户端中选取。因此，普通客户端除了与区域中心服务器通信外，还必须内建会话中继功能。0056路由优化时采用的TIV捷径信息的发现机制的两个实例说明如下0057实例1对于TIV捷径信息的发现机制，一种方案是直接获取。0058运营商之间一般都存在着一些通路，这些通路一般由边界。
27、网关协议BGP，BORDERGATEWAYPROTOCOL网关看守。由于一些非技术性的障碍，这些跨运营商之间的通路可能并不很宽，跨运营商之间的通信受限于这些带宽的限制。反应在端到端的会话质量上，性能可能达不到上层应用的要求。另一方面，对于象长城宽带这样的二级ISP会同时租用中国电信、中国联通的线路。这样，实际上对于上层应用而言，TIV捷径信息是大量存在的。如图1所示的组网模型，需要ISP在网络出口上部署一个接入感知设备，该接入感知设备用于向电信运营商的区域中心服务器通告路径信息。图1中，ISP同时租用了两个运营商的线路，它在网络出口上部署有接入感知设备。该接入感知设备会分别向两个运营商的区域中。
28、心服务器通告跨运营商的TIV捷径信息的存在。0059实例2对于TIV捷径信息的发现机制，另一种方案是间接获取。0060在一些情况下，比如ISP并没有事先部署有接入感知设备；而且更一般的情况下，并没有这样的直接信息通告。此时，需要进行一些主动探测。0061周期性的，区域中心层服务器会与客户端进行一些交互，获取客户端的一些邻居信息。区域中心层服务器在分析这些邻居信息后，如果发现该节点与一个跨域节点物理邻近，则会以该节点为中继主动发起一个跨域探测，然后与直接的跨域通信距离比较，从而得到TIV捷径信息。说明书CN101938410ACN101938413A6/6页80062本发明还可以包括对象发布与获。
29、取。本发明不仅仅只考虑单纯的重叠组网方案，还支持内容的发布和获取。在本发明的混合组网方案下，信息的发布和获取与单纯的P2P网络相比稍微复杂一些。0063对象发布与获取的一实例如下所示0064举例而言，在图1中，客户端A发布一个对象O，包括以下内容00651、它首先与区域中心服务器D1联系在区域重叠网中发布，在区域重叠网的对象发布过程采用DHT算法。00662、D1根据该对象的键值，在区域重叠网中发布该对象，假设这个对象被存储到D2上，发布信息为。00673、除了在区域重叠网内部发布该对象外，该对象还需要发布到核心重叠网上。D1还需要联系重叠网的代理节点K1，请求K1在重叠网上发布。00684、K1在运营商内部的核心重叠网上发布对象O，即在节点K2上发布。00695、由于K2可能并不是O的根节点，K1还需要在O的根节点上发布。设O的根节点为K3，位于运营商2的核心重叠网。K3存储信息。0070这里需要说明的是核心层节点的结构化路由表指向本运营商的节点，然后每个节点在同时指向其它运营商的KID邻近节点。0071以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。说明书CN101938410ACN101938413A1/2页9图1图2说明书附图CN101938410ACN101938413A2/2页10图3说明书附图CN101938410A。