CN101079774B - 一种对等网络系统及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对等网络系统，包括：局端网络和分区网络；所述局端网络为所有局端节点构成的对等子网络；所述分区网络为指定局端节点和用户节点构成的对等子网络；所述局端节点同时作为局端网络和分区网络的节点，用于维护两个网络的路由信息和内容存储索引信息；所述用户节点用于维护分区网络的路由信息和内容存储索引信息。本发明中局端节点同时作为局端网络和分区网络的节点，同时维护两个网络的路由信息和内容存储索引信息。用户节点则只作为分区网络的节点，只维护分区网络的路由信息和内容存储索引信息。这种两级索引结构，一方面使得热点内容的查询得以分散到各个分区进行，另一方面也有利于就近查询到各内容存储节点，就近提供服务。

Description

一种对等网络系统及实现方法
技术领域
本发明涉及对等网络(Peer To Peer Network，以下简称P2P)技术领域，尤其涉及P2P网络的内容部署和内容路由问题的实现方法。
背景技术
随着互联网络和宽带接入网络的迅速发展，P2P技术得到了大量的应用和研究，特别是基于分布式散列表(Distributed Hash Table，以下简称DHT)和覆盖网络(Overlay Network)的第二代P2P网络得到业界的重视。但是，现有的这种P2P网络存在着几个比较严重的问题，阻碍它进入大规模的商业应用。这些问题是：
(1)覆盖网络是一个逻辑虚拟网络，与实际网络不匹配，从而严重影响了内容路由响应性能；
(2)就近服务问题，由于散列表把用户ID和内容ID均匀散列到全网，使得用户的服务不是按照实际网络的就近原则进行，既造成了跨区流量过大问题，也降低了用户服务质量；
(3)热点问题，即当某个内容热度很高时，在网络中的拷贝数就会非常多，但按照DHT原理其内容存储索引会被导向于某几个Peer进行存取，从而造成热点问题；
(4)由于管理索引信息和媒体信息都是存储于用户客户端，因此，在线用户较少时，很多媒体内容不能保证提供服务，影响商业应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可伸缩可运营的P2P网络系统及实现方法。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种对等网络系统，包括：局端网络和分区网络；所述局端网络为所有局端节点构成的对等子网络；所述分区网络为指定局端节点和用户节点构成的对等子网络；
所述局端节点同时作为局端网络和分区网络的节点，用于维护两个网络的路由信息和内容存储索引信息；
所述用户节点作为分区网络的节点，用于维护分区网络的路由信息和内容存储索引信息，所述内容存储索引信息；
局端网络的节点的内容存储索引信息表示哪些分区网络存储有某个内容，而分区网络的节点的内容存储索引信息则表示具体该分区网络中哪些节点存储了某个内容。
一种在上述对等网络系统实现对等网络的方法，包括以下步骤：
a：选择一个局端节点进行内容加载，并在该局端节点所在的分区网络和局端网络进行发布；
b：当对内容查询时，先在本地分区网络中查询与内容相符的节点，若查到，则直接得到内容存储列表；否则，进入步骤c；
c：在局端网络中查询与内容相符的节点，若查到，则根据得到的分区信息转到相应的分区网络进行查询；否则，结束。
其中，步骤a之后还包括，当已发布的内容在某个分区增加第一个拷贝时，则需在该分区网络和局端网络同时进行发布；当已发布的内容继续增加后续拷贝时，则需在该分区网络进行发布。
本发明具有如下有益效果：
本发明中局端节点同时作为局端网络和分区网络的节点，同时维护两个网络的路由信息和内容存储索引信息。用户节点则只作为分区网络的节点，只维护分区网络的路由信息和内容存储索引信息。局端网络节点的存储索引信息只表示哪些分区网络存有某个内容，而分区节点的存储信息则表示具体该分区内哪些节点存储了某个内容。这种两级索引结构，一方面使得热点内容的查询得以分散到各个分区进行，另一方面也有利于就近查询到各内容存储节点，就近提供服务。
同时，每个上线的内容都在一个局端节点存有一个正本，确保了每个上线内容的可得性，提高了用户的服务质量，促进大规模的商业应用。
附图说明
图1为网络划分示意图；
图2为局端节点的存储信息示意图；
图3为用户节点的存储信息示意图；
图4为本发明新内容加载流程图；
图5为本发明内容拷贝增加流程图；
图6为本发明内容查询流程图。
具体实施方式
本发明中，整个P2P网络由两种类型节点组成，一是经常在线的局端节点(简称局端节点)，二是非经常在线的用户端节点(简称用户节点)。局端节点具备较强的媒体存储能力和媒体服务能力。由局端节点和用户节点一起构成一个大的P2P网络(简称全网络)。每个局端节点和用户节点都随机分配一个ID编号，同时按照物理位置给节点分配一个分区号。内容ID编号与节点ID编号长度相等，内容编号随机产生。这样，通过对节点的分区号和节点类型的限定分割出以下几种子P2P网络空间。具体如下：
全网络：由所有局端节点和用户节点一起构成一个大的P2P网络；
局端网络：由所有局端节点构成的P2P子网络；
分区网络：指定分区号包括局端节点和用户节点的P2P子网络；
局端节点同时作为局端网络和分区网络的节点，同时维护两个网络的路由信息和内容存储索引信息。用户节点则只作为分区网络的节点，只维护分区网络的路由信息和内容存储索引信息。局端网络节点的存储索引信息只表示哪些分区网络存有某个内容，而分区节点的存储信息则表示具体该分区内哪些节点存储了某个内容。这种两级索引结构，一方面使得热点内容的查询得以分散到各个分区进行，另一方面也有利于就近查询到各内容存储节点，就近提供服务。
另外，每个上线的内容都在一个局端节点存有一个正本，该局端节点称为该内容的源节点，该局端节点所在的分区网络称为该内容的源分区。这样确保了每个上线内容的可得性。
P2P网络主要包括内容存储发布和内容查询两个步骤。
内容存储发布：当需要新发布一个内容时，首先选择一个局端节点进行内容加载，并在该局端节点所在的分区网络和局端网络进行发布。另外，当某个已发布内容在某个分区增加第一个拷贝时，也在该分区网络和局端网络同时进行发布。但内容在某个分区增加后续拷贝时，则只需在分区网络发布即可。
内容查询：查询时，先在发起者所在的分区网络查询，若查到则结束；若查不到，再查询局端网络，若还查不到，则该内容没有，否则根据得到的分区信息，再转到相应分区网络进行查询即可。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1所示，网络节点被分成两种，一种是运营商投资的局端节点，通常为处理能力和存储能力都较强的服务器，并且一般是常在线；另一种就是普通的用户节点，其处理和存储能力较弱，而且还经常上下线。由所有局端节点组成的网络称为局端网络。另外，根据节点所在的区域不同把网络划分成多个分区网络，每个分区网络包括区域内局端节点和用户节点。整个网络中的所有节点统一随机编号，确保每个节点ID唯一。内容也采取同样的编号方式，为每个内容给出一个唯一的ID。
局端节点同时作为分区网络和局端网络的节点，维护两张路由表和内容存储索引表，如图2所示。作为局端网络时，(a)为局端网络路由表，(b)为局端网络内容存储索引表，其内容存储索引表记录了每个内容所在的分区号列表，作为分区网络时，(c)为分区网络路由表，(d)分区网络内容存储索引表，直接记录内容存储的URL列表。用户节点只作为分区网络的节点，维护一张路由表，如图3所示，(A)为分区网络路由表，(B)为分区网络内容存储索引表，存储索引表则直接记录内容存储的URL列表。
新内容加载流程如图4所示，包括：
步骤401：在一个局端节点进行加载和存储内容，并生成内容ID；
步骤402～步骤403：向局端网络发送路由请求信息，并返回路由应答；在局端网络中进行路由寻找，找到节点ID与内容ID最接近的局端节点；
步骤404：在该节点上存储内容所在的分区号；
步骤405～步骤406：向该节点所在的分区网络发送路由请求信息，并返回路由应答，找到节点ID与内容ID最接近的分区节点(局端节点或用户节点)；
步骤407：在该节点上存储内容所在的URL。
内容拷贝增加流程如图5所示，具体流程同上。
内容查询流程如图6所示，包括：
步骤601～步骤602：向分区网络发送路由请求信息，并返回路由应答，查找节点ID与内容ID最接近的分区节点；
步骤603：向该分区节点发送内容存储位置查询，判断是否能够得到内容存储URL，如果是，进入步骤604；否则，进入步骤605；
步骤604：返回内容存储的URL列表；
步骤605～步骤606：向局端网络发送路由请求信息，并返回路由应答，查找节点ID与内容ID最接近的分区节点；
步骤607：向该局端节点发送内容存储位置查询，判断是否能够得到内容存储URL，如果是，进入步骤608；否则，进入步骤609；
步骤608：返回内容存储的URL列表；
步骤609～步骤612：根据分区列表，选择一个距离最近的分区进行进一步查询，最后返回内容存储的URL列表。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种对等网络系统，其特征在于，包括：局端网络和分区网络；所述局端网络为所有局端节点构成的对等子网络；所述分区网络为指定局端节点和用户节点构成的对等子网络；
所述局端节点同时作为局端网络和分区网络的节点，用于维护两个网络的路由信息和内容存储索引信息；
所述用户节点作为分区网络的节点，用于维护分区网络的路由信息和内容存储索引信息；
局端网络的节点的内容存储索引信息表示哪些分区网络存储有某个内容，而分区网络的节点的内容存储索引信息则表示具体该分区网络中哪些节点存储了某个内容。
2.一种在权利要求1所述的对等网络系统中实现对等网络的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a：选择一个局端节点进行内容加载，并在该局端节点所在的分区网络和局端网络进行发布；
b：当对内容查询时，先在本地分区网络中查询与内容相符的节点，若查到，则直接得到内容存储列表；否则，进入步骤c；
c：在局端网络中查询与内容相符的节点，若查到，则根据得到的分区信息转到相应的分区网络进行查询；否则，结束。
3.如权利要求2所述实现对等网络的方法，其特征在于，步骤a之后还包括，当已发布的内容在某个分区增加第一个拷贝时，则需在该分区网络和局端网络同时进行发布；当已发布的内容继续增加后续拷贝时，则需在该分区网络进行发布。
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