CN101252533B - 一种覆盖网系统和路由选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于拓扑感知的覆盖网路由选择方法和覆盖网系统。该覆盖网路由选择方法，包括：步骤1，获取通信终端节点到目的终端节点的默认路径；步骤2，获取通信终端节点通过覆盖网邻居节点到所述目的终端节点的覆盖网路径；其中，所述步骤2中的邻居节点是在终端节点加入覆盖网时由接入服务器分配的邻居节点，并形成邻居节点列表发送给终端节点；步骤3，计算所默认路径与所述覆盖网路径之间重叠的节点数；步骤4，选取所述重叠的节点数小于预定的第一阈值的覆盖网邻居节点作为中继转发节点。本发明可以有效降低所创建的覆盖网络路径与默认路径的相关性，提高网络的传输和容错能力，保证通信的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及互联网，特别涉及一种基于拓扑感知的覆盖网路由选择方法和覆盖网系统。
背景技术
随着互联网络规模的迅速扩展，为了满足传统的应用和新兴业务不断增长的需求，互联网正面临着许多迫切需要解决的问题，同时其自身结构也在进行着不断的演化和发展。
边界网关协议(Border Gateway Protocol，BGP)是传统因特网(Internet)最核心的路由协议，自1995年完成修订后，迄今为止没有进行过较大的修改。然而，由于因特网的飞速扩展，域间路由系统的规模也不断膨胀，网络拓扑变得更加密集，互联关系越来越复杂，边界网关协议(BGP)在处理端到端传输数据时其收敛慢、冗余性差、效率低的问题日渐凸显，已很难适应大量实时业务的传输要求。针对边界网关协议(BGP)的这些问题，在文献1：“S.Savage etal.Detour：A Case for Informed Internet Routing and Transport.IEEEMicro，19(1)：50-59，1999”、文献2：“S.Savage，A.Collins，E.Hoffman，J.Snell，and T.Anderson.The End-to-End Effects of Internet PathSelection.InProceedings of ACM SIGCOMM，Boston，MA，September 1999”和文献3：“D.Andersen，H.Balakrishnan，M.Kaashoek，and R.Morris.Resilient Overlay Networks.In Proc.of the 18th Symposium onOperating System Principles，Banff，Canada，October 2001”公开的技术中，如图4所示，采用在协议层架设覆盖网(Overlay network)的方式来绕过低效的边界网关协议(BGP)默认路径以提升端到端的连接性能，缩短故障恢复时间。
覆盖网是在现有互联网之上通过部署覆盖网节点而架构的逻辑的网络，它将现有互联网作为底层，在上层面向新业务来进行网络部署和路由支持。覆盖 网络由一系列专门的覆盖网节点组成，这些覆盖网节点既能设置在网络域边缘又能设置在域核心。覆盖网络通过实施在覆盖网节点上的覆盖网协议，来监视底层网络上的资源分布、带宽利用率、传输延时、路由走向、流量模式和分布、网络拥塞、中断和故障等情况。覆盖网节点之间相互交换这些信息，并进一步实现监视和控制，即时做出响应措施，如提供路由探测选择、以及内容的检索、分类和管理等等。
现有的覆盖网(Overlay network)网络系统，如在文献1和2、以及文献3中公开的，通过在覆盖网(Overlay network)节点之间以固定的时间间隔大强度地发送探测包，从而试图尽可能快地恢复路径故障或拥塞问题。但是，现有技术存在的一个不足是：这种较小固定时间间隔的、频繁的探测给网络带来了巨大的开销。现有技术存在的另一个不足是：尽管已经给网络带来了巨大的开销，但在实际运行中还有大约40-50％的路径故障通过该覆盖网(Overlay network)是不可避免的，参见文献4：“D.Anderson，A.Snoeren，and H.Balakrishnan.Best-path vs multi-path overlay routing.InInternet Measurement Conference，2003”。现有技术存在上述不足是由于此覆盖网(Overlay network)使用的替换路径也同时失效，而导致这一结果的原因是覆盖网(Overlay network)路径与默认的底层网际协议(IP)路径故障相关联，也就是说，覆盖网(Overlay)路径与底层的网际协议(IP)路径所共享的物理链路或路由器经历失效。例如如图4所示，通信终端节点C1与C2的默认路径为C1-R1-R2-R3-R4-C2，当路由器R3经历失效时，便需要运用覆盖网路由保持通信继续进行。若不考虑所选取的覆盖网路径与网际协议路径的底层相关性而致使终端节点C1错误的选取通过覆盖网节点N2的覆盖网路由路径，即C1-R5-R6-R3-R4-C2，则无法绕过路由器R3，仍然无法保持通信持续。
参见文献5：“J.Han，D.Watson，and F.Jahanian.Topology awareoverlay networks.In Infocom 2005，Mar 2005”中公开的技术，研究表明如果随机挑选覆盖网(Overlay network)节点而不考虑底层的拓扑，将会导致大量的覆盖网(Overlay network)路径重叠相关。因此，尽管使用很小的时间间隔来探测路径性能，覆盖网(Overlay network)对于快速应对故障和拥塞的能力还是不能满足需要。
此外，现有的覆盖网(Overlay network)的一个重要的瓶颈是扩展性比 较差。现有的覆盖网络(Overlay network)使用链路状态路由算法，即在覆盖网(Overlay network)内部使用链路探测并且以洪泛的方式获得和发布链路状态信息。该获得链路状态信息的方法只能用于拥有少数节点的小规模覆盖网(Overlay network)，其节点数量被限制在50个以内。但如果对于类似SkypeVoIP的大规模覆盖网(Overlay network)，这种链路探测和链路质量信息的洪泛发布将造成重大的开销，这种开销与网络的增长呈现平方关系O(n2)。在文献6：“C.Cheng，Y.Huan，H.Kung，C.Wu.Path probing relay routingfor achieving high end-to-end performance.GLOBECOM 2004”中公开一种使用随机搜索的算法来发现可用的替换路径，可以在一定程度上提高扩展性，但由于缺乏底层网络拓扑信息，造成关联路径探测的赘余，降低了效率和准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有覆盖网路由选择低效和扩展性的问题，从而提供出了一种基于拓扑感知的覆盖网路由选择方法和覆盖网系统。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种覆盖网路由选择方法，包括：
步骤1，获取通信终端节点到目的终端节点的默认路径；
步骤2，获取通信终端节点通过覆盖网邻居节点到所述目的终端节点的覆盖网路径；其中，所述步骤2中的邻居节点是在终端节点加入覆盖网时由接入服务器分配的邻居节点，并形成邻居节点列表发送给终端节点；
步骤3，计算所默认路径与所述覆盖网路径之间重叠的节点数；
步骤4，选取所述重叠的节点数小于预定的第一阈值的覆盖网邻居节点作为中继转发节点。
优选地，还包括：步骤5，当默认路径性能发生下降时，将通信路径切换至通过所述中继转发节点构建的覆盖网路径或进行默认路径和所述覆盖网路径分集传输数据；并在所述默认路径性能恢复时，切换回默认路径。
优选地，所述分配邻居节点的方法包括如下步骤：
步骤211，根据终端节点的加入覆盖网请求，将此终端节点进行注册；
步骤212，从已注册的终端节点中选出整数m个，作为该新加入的终端节点的邻居节点。
优选地，所述m＝logN，其中N为所有覆盖网节点的数目。
优选地，在步骤2中，还包括对邻居节点进行评测的步骤22：终端节点对邻居节点列表中的覆盖网节点进行评测，根据评测结果，删除不满足设定条件的邻居节点，并发送更换邻居节点的请求到覆盖网接入服务器；
根据该请求所述接入服务器为所述终端节点分配一新邻居节点。
优选地，所述评测步骤22具体包括：
步骤221，获取终端节点到标志服务器的默认路径；
步骤222，获取终端节点通过邻居节点到标志服务器的路径；
步骤223，计算该终端节点到标志服务器的默认路径与该终端节点到标志服务器的通过邻居节点转发的覆盖网路径之间重叠的节点数量；
步骤224，如果所述重叠节点数量大于预定的第二阈值，则从邻居节点列表中删除该邻居节点，并发送更换邻居节点的请求到接入服务器，由接入服务器分配新邻居节点给终端节点，终端节点对新邻居节点再进行评测。
优选地，步骤4中还包括进一步筛选的步骤：计算通过所述中继转发节点构建的覆盖网路径，筛选出路径延时和路径抖动分别不大于预设的延时阈值和抖动阈值的中继转发节点。
为了上述目的，本发明还提供一种覆盖网系统，包括通过网络连接的多个终端节点；其特征在于，还包括通过网络连接的接入服务器和标志服务器，其中：
所述接入服务器，用于维护覆盖网节点列表和为所述终端节点分配覆盖网节点作为该终端节点的邻居节点；
所述标志服务器，作为所述终端节点评测所述邻居节点的标志节点；
所述终端节点包括邻居节点评测模块和路径相关性探测模块，其中，所述邻居节点评测模块用于评测所述邻居节点是否满足设定条件，并删除不满足所述设定条件的邻居节点；所述路径相关性探测模块用于筛选出满足路径相关性条件的邻居节点作为创建覆盖网路由所使用的中继转发节点；所述终端节点构建通过所述中继转发节点转发的覆盖网路径，并在默认路径性能变化时，在默 认路径和所述覆盖网路径之间切换。
优选地，所述接入服务器包括：
覆盖网节点管理模块，用于根据终端节点接入覆盖网的请求注册该终端节点，和维护注册信息；
接入请求响应模块，用于响应终端节点发出的接入覆盖网的请求；
邻居节点分配模块，用于在响应终端节点发出的接入覆盖网的请求之后，为所述终端节点分配覆盖网节点作为该终端节点的邻居节点。
接入互联网模块，通过该模块连接到互联网。
优选地，所述标志服务器包括：
响应探测请求的模块，用于响应终端节点发出的探测请求；
接入互联网模块，通过该模块连接到互联网。
优选地，所述终端节点还包括：
请求加入覆盖网的模块，用于在终端节点加入覆盖网时向所述接入服务器发送加入覆盖网的请求信息；
邻居节点列表模块，用于接收所述接入服务器在响应所述请求信息后向终端节点分配的邻居节点；
路径性能探测模块，用于在通信时探测默认路径和通过邻居节点构建的覆盖网路径的性能；
路径切换模块，用于在所述默认路径的性能下降时，将通信路径切换至所述覆盖网路径，并在所述默认路径性能回复时，将通信路径切换回默认路径。
优选地，所述终端节点还包括：申请再分配模块，用于在从所述邻居节点列表中删除不满足所述设定条件的邻居节点之后，向所述接入服务器发送申请再分配新邻居节点的再分配请求。
优选地，所述接入服务器的邻居节点分配模块在响应所述再分配请求后，为终端节点再分配新的邻居节点。
优选地，所述路径相关性条件是指：终端节点到通信目的终端节点的默认路径与通过覆盖网邻居节点转发的覆盖网路径之间重叠的节点数小于预定阈值。
优选地，所述路径相关性条件还包括：通过覆盖网邻居节点转发的覆盖网路径的路径延时和路径抖动分别不大于预设的延时阈值和抖动阈值。
优选地，所述标志服务器的数量为20至40。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
相对于现有覆盖网络采用的简单大强度探测和全互联路由通告方式，本发明通过获取底层的拓扑知识显著减少覆盖网络节点的探测强度和规模，并可以有效降低所创建的覆盖网络路径与默认路径的相关性，可更好的避免在网络故障或性能不稳定的情况下，通过路径切换或路径分集传输技术，提高网络的传输和容错能力，保证通信的稳定性。
本发明不仅适用于覆盖网络中的终端节点路径切换，也可作为进行互联网(Internet)路径分集传输系统的多路径创建基础，具有相当广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的覆盖网路由选择方法流程图；
图2是本发明的具体实施方式中覆盖网路由选择方法总体流程图；
图3是本发明的覆盖网系统结构图；
图4是本发明的覆盖网络的通信场景实例示意图；
图5是本发明的覆盖网系统架构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的覆盖网路由选择方法和系统进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了便于对本发明的覆盖网路由选择方法的描述，首先对本发明的应用场景与参数做简要说明：
本发明的覆盖网络终端节点在加入到覆盖网络系统时，会获得一组覆盖网络邻居节点列表，并进行优化选择，这些将在后面详细描述。在通信过程中，该终端节点通过覆盖网络邻居节点创建二跳覆盖网络路径(其中由覆盖网络邻 居节点转发一次)，同时监测各覆盖网络路径的性能，当默认路径发生性能恶化或失效时，通信终端节点将数据切换至备用覆盖网络路径进行传输，或者直接通过多条覆盖网络路径的组合进行分集传输。设网络拓扑为有向图G＝(V，E)，包含节点vi∈V，边或称链路e＝(vi，vj)∈E。节点vi可被看作是互联网中的路由器或者自治域(AS)。自治域是组成Internet的基本单位，每个自治域内部运行自己的域内路由体系。一个运营商网络由一个或多个自治域组成。由于每个自治域由一系列的路由器物理互联构成，因此路由器是比AS更小的粒度。从v1到vn的默认路径为p(v1，vn)＝[v1，v2，...，vn]，通过节点vk转发的覆盖网路径为p′(v1，vk，vn)＝p(v1，vk)∪p(vk，vn)。设d(p(vk，vl))为路径p(vk，vl)的延时，j(p(vk，vl))为路径抖动。
如图1所示，本发明的覆盖网路由选择方法，包括如下步骤：
步骤1，通过追踪路由(Traceroute)方法获取通信终端节点u到通信目的终端节点v的默认路径，记为p(u，v)；
所述追踪路由方法是本领域技术人员用于拓扑感知的熟知技术，本领域技术人员根据本发明实施例公开的内容，就可实现该步骤的技术方案，因此，在此不再一一详细描述。
步骤2，通过追踪路由(Traceroute)方法获取终端节点u通过该终端节点的覆盖网邻居节点ri转发到目的终端节点v的路径，记为p′(u，ri，v)＝p(u，ri)∪p(ri，v)；
步骤3，针对覆盖网邻居节点ri，计算该终端节点u到目的终端节点v的默认路径与通过该覆盖网邻居节点转发的覆盖网路径之间重叠的节点数，记为|p(u，v)∩p′(u，ri，v)|；
步骤4，选取所述重叠的节点数小于预定阈值k的覆盖网邻居节点作为候选的通信中继转发节点。
本发明在步骤1和步骤2中使用追踪路由方法来获取底层的拓扑知识，因此本发明是基于拓扑感知的覆盖网路由选择方法。
较佳地，步骤4中还包括步骤41，对所述候选的通信中继转发节点再筛选。针对候选的通信中继转发节点，探测通过它构建的覆盖网路径的路径延时d(p′(u，ri，v))和路径抖动j(p′(u，ri，v))，如果路径延时不大于预设的延时阈值，记 为d(p′(u，ri，v))≤Thdelay(Thdelay为预设的延时阀值)，和路径抖动不大于抖动阈值，记为j(p′(u，ri，v))≤Thjitter(Thjitter为预设的抖动阈值)，则筛选出候选的通信中继转发节点作为创建该次通信覆盖网路由路径所使用的中继转发节点。
较佳地，还包括步骤5，当终端节点监测的默认路径性能在通信期间发生良好到恶化的变化时，进行路径切换或路径分集传输，即切换至由以上步骤4筛选出的中继转发节点构建的覆盖网路径，通过覆盖网邻居节点转发数据，或同时通过覆盖网路径与默认路径的组合发送数据，并同时监测原路径的性能。这样做的好处是增加通信鲁棒性。当默认路径性能恢复时，则切换回原默认路径。
所述步骤2中的覆盖网邻居节点是在该终端节点作为一个新的节点加入覆盖网时由接入服务器分配给该新加入的终端节点的邻居节点，并形成邻居节点列表发送给该新加入覆盖网的终端节点。如图2所示，确定终端节点的覆盖网邻居节点的方法包括：
步骤21，当终端节点加入覆盖网时，向覆盖网接入服务器(Bootstrap)发送加入请求，由覆盖网接入服务器分配给该终端节点一个初始的邻居节点列表N(m)＝[r1，r2，...，rm]，其中包含m个随机分配的邻居节点。
较佳地，所述分配邻居节点的方法包括如下步骤：
步骤211，当接入服务器收到终端节点的加入请求后，将此终端节点进行注册；
步骤212，从已注册的终端节点中随机挑选m个，作为该新加入的终端节点的初始邻居节点，形成初始的邻居节点列表。
作为一种可实施的方式，m＝logN，N为所有覆盖网节点的数目。
本发明中的覆盖网包括在互联网(Internet)中部署的多个标志服务器(Landmark)和至少一个覆盖网接入服务器(Bootstrap)；其中标志服务器用于使终端节点优化其邻居节点，覆盖网接入服务器(Bootstrap)用于处理新的终端节点的加入请求、和已注册的节点的退出请求，并根据请求更新注册信息，以及初始化覆盖网节点的邻居节点列表。
作为一种可实施的方式，可以在互联网(Internet)中部署20到40个标志服务器(Landmark)，记为L＝[l1，l2，...]，分散在不同的地理位置，作为优化邻 居节点的必要基础设施。
较佳地，还包括步骤22：终端节点对邻居节点列表中的覆盖网节点进行评测，根据评测结果，删除不满足设定条件的邻居节点，并发送更换邻居节点的请求到覆盖网接入服务器，由覆盖网接入服务器分配一新邻居节点并重新进行评测。
每个邻居节点能够作为转发节点来构建覆盖网路径，所以每个邻居节点相当于一条潜在的覆盖网路径，由于选取的覆盖网路径需要与默认路径尽可能相独立，因此该新加入的终端节点需要对每个邻居节点进行评测。
优选地，所述评测的步骤22具体包括：
步骤221，终端节点通过追踪路由(Traceroute)程序探测终端节点到每个标志服务器(Landmark)的默认路径，记为p(u，lj)，其中u为本终端节点，lj为第j个标志服务器；
步骤222，通过追踪路由程序Traceroute获取终端节点通过每个邻居节点转发到每个标志服务器的路径，记为p′(u，ri，lj)＝p(u，ri)∪p(ri，lj)，其中ri为第i个邻居节点；
步骤223，针对每个邻居节点ri，计算该终端节点节点到各标志服务器的默认路径与通过邻居节点ri的覆盖网路径之间重叠节点数量的和，记为 Oi代表该终端节点到各标志服务器的默认路径与通过邻居节点ri的覆盖网络路径之间重叠节点数量的和；
步骤224，评测邻居节点：如果该终端节点到各标志服务器的默认路径与通过邻居节点转发的覆盖网路径之间重叠节点数量的和不大于预先设定的阈值，记为Oi≤Thoverlap；Thoverlap为预设的一个阈值，它表明可容忍的该终端节点到各标志服务器的默认路径与通过邻居节点转发的覆盖网路径之间的路径相关度，说明该邻居节点满足要求，否则表示该邻居节点不合格，立即删除掉该邻居节点并发送更换邻居节点的请求到覆盖网接入服务器，由覆盖网接入服务器分配一新邻居节点并重新进行评测。
在邻居节点都确定之后，终端节点可以进行通信，在终端节点通信的同时，对邻居节点产生的覆盖网路径进行探测。当终端节点监测的默认路径性能在通信期间发生良好到恶化的变化时，进行路径切换或路径分集传输，即切换至由 以上步骤4筛选出的中继转发节点构建的覆盖网路径，通过覆盖网邻居节点转发数据，或同时通过覆盖网路径与默认路径的组合发送数据，并同时监测原路径的性能。这样做的好处是增加通信鲁棒性。当默认路径性能恢复时，则切换回原默认路径。
如图3所示，本发明提供的覆盖网系统，包括通过网络连接的多个终端节点10、接入服务器20和标志服务器30，其中：
所述接入服务器20，用于维护覆盖网节点列表和为所述终端节点10分配覆盖网节点作为该终端节点10的邻居节点；
所述标志服务器30，作为所述终端节点10评测所述邻居节点的目的节点；
所述终端节点10，用于评测所述邻居节点，并在通信中筛选邻居节点，构建一次转发的覆盖网路径，在默认路径性能变化时，在默认路径和所述覆盖网路径之间切换。
所述接入服务器20，具体包括：
覆盖网节点管理模块21，用于根据终端节点接入覆盖网的请求注册终端节点，和维护注册信息，包括在终端节点退出覆盖网时删除终端节点的注册信息；
接入请求响应模块22，用于响应终端节点发出的接入覆盖网的请求；
邻居节点分配模块23，用于在响应终端节点发出的接入覆盖网的请求之后，为所述终端节点分配覆盖网节点作为该终端节点的邻居节点。
接入互联网模块24，通过该模块连接到互联网。
所述标志服务器30，具体包括：
响应探测请求的模块31，用于响应终端节点发出的探测请求；
接入互联网模块32，通过该模块连接到互联网。
所述终端节点10，包括：
请求加入覆盖网的模块11，用于在终端节点加入覆盖网时向所述接入服务器20发送加入覆盖网的请求信息；
邻居节点列表模块12，用于接收所述接入服务器20在响应所述请求信息后向终端节点10分配的邻居节点；
路径性能探测模块13，用于在通信时探测默认路径和通过邻居节点构建的覆盖网路径的性能；
路径切换模块14，用于在所述默认路径的性能下降时，将通信路径切换至所述覆盖网路径，并在所述默认路径性能回复时，将通信路径切换回默认路径。
较佳地，所述终端节点10还包括：邻居节点检测模块15，用于检测所述邻居节点列表中的邻居节点是否满足设定条件，并从所述邻居节点列表中删除不满足所述设定条件的邻居节点。
较佳地，所述终端节点还包括：申请再分配模块16，用于在从所述邻居节点列表中删除不满足所述设定条件的邻居节点之后，向所述接入服务器发送申请再分配新邻居节点的再分配请求。所述接入服务器的邻居节点分配模块在响应上述再分配请求后，为终端节点再分配新邻居节点。
较佳地，所述终端节点还包括：路径相关性探测模块17，用于从所述邻居节点列表中筛选出满足路径相关性条件的邻居节点作为创建覆盖网路由所使用的中继转发节点。
较佳地，所述终端节点还包括：接入互联网的模块18，用于接入互联网。
所述路径相关性条件是指：该终端节点u到通信目的终端节点v的默认直接路径与通过该覆盖网邻居节点转发的覆盖网路径之间重叠的节点数小于预定阈值k。
所述路径相关性条件还包括：通过该覆盖网邻居节点转发的覆盖网路径的路径延时d(p′(u，ri，v))和路径抖动j(p′(u，ri，v))分别不大于预设的延时阈值和抖动阈值。
本发明能够在现有的覆盖网路由基础上，对所构建的覆盖网路径进行优化，降低其与默认路径的物理相关性。如图5所示，本发明的覆盖网系统架构图，在因特网中部署若干个标志服务器为用户终端评测和选取合适的覆盖网邻 居节点，部署接入服务器则用来管理和为终端节点分配覆盖网节点。当终端节点加入此覆盖网时，首先通过发送加入请求到接入服务器，接入服务器响应其请求并且从维护的覆盖网节点列表中分配覆盖网节点作为该终端节点的邻居节点。之后终端节点以标志服务器为目的点，向其发送路径相关性探测请求，从而对邻居节点进行评测，并与接入服务器交互信息更换邻居节点。这些邻居节点作为终端节点通信中构建覆盖网路径的基础，并在具体通信中通过以路径相关性为目标的再次筛选，从而构建出经过筛选后的邻居节点一次转发的覆盖网路径。在通信中终端节点可通过对路径性能的探测，及时对路径性能作出判断，当默认路径性能下降时及时切换到已构建好的覆盖网路径，当默认路径性能恢复时切换回来。
在本发明的具体实施方案中，采用一个实例覆盖网络的通信场景进行说明。
如图4所示，在图中覆盖网节点放置于路由器上方代表在实际网络中此覆盖网节点位于该路由器附近。终端节点C1与终端节点C2进行通信的情景，中间是互联网(Internet)网络，图中表示出了包含五个ISP运营商网络。
作为一种具体实施方式，下面具体描述一下基于拓扑感知的覆盖网路由选择方法，方法处理流程如图2所示：
首先，在部署好标志(Landmark)服务器和覆盖网接入服务器的前提下，终端节点C1向覆盖网接入服务器请求加入覆盖网络，希望获取更可靠的通信保障。覆盖网接入服务器随机分配给该C1一个初始邻居列表N(m)，在图4中表示为N1～N4。
接下来C1需要对这上述4个邻居节点进行评测，即检测到各标志服务器的通过该邻居的迂回覆盖网路由路径与默认路由路径之间的节点重叠总数，保留节点重叠数较小即满足预设条件的邻居。假设在本例中N1不满足预设的条件需求，被淘汰掉，并由覆盖网接入服务器重新分配一个邻居N5，经过重新评测N5满足要求，因此最后C1的邻居列表N(m)为N2、N3、N4和N5。
在C1与C2通信过程中，默认路径为C1-R1-R2-R3-R4-C2(R代表路由器)， 同时通过追踪路由(Traceroute)方法进行候选覆盖网路由的探测，测得通过N2、N3、N4和N5的覆盖网路由路径分别为：C1-R5-R6-R3-R4-C2，C1-R9-R10-R7-R8-C2，C1-R5-R6-R7-R8-C2，C1-R5-R6-R3-R4-C2。设定终端节点所需覆盖网路径与默认路径的重叠的节点数阈值k为2，其中通过N3和N4的覆盖网路由路径与默认路径无重叠满足设定条件，且通过N3和N4的覆盖网路径的路径延时和路径抖动也满足设定的条件，则选取N3和N4作为候选覆盖网路径的中继转发节点。
在探测到默认路径性能下降的情况下，将通信业务切换到经过N3或N4转发的候选的覆盖网路径中，或者采用路径分集传输的方式(即默认路径和覆盖网路径通过编码共同发送数据，在C2端进行数据还原)。当默认原路径恢复时，通信业务及时切换回原路径，以避免覆盖网路径的使用过荷。
本发明产生的有益效果是：相对于现有覆盖网络采用的简单大强度探测和全互联路由通告方式，本发明通过获取底层的拓扑知识显著减少覆盖网络节点的探测强度和规模，并可以有效降低所创建的覆盖网络路径与默认路径的相关性，可更好的避免在网络故障或性能不稳定的情况下，通过路径切换或路径分集传输技术，提高网络的传输和容错能力，保证通信的稳定性。
本发明不仅适用于覆盖网络中的终端节点路径切换，也可作为进行互联网(Internet)路径分集传输系统的多路径创建基础，具有相当广阔的应用前景。
以上所述内容，仅为本发明具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (16)
1.一种覆盖网路由选择方法，包括：
步骤1，获取通信终端节点到目的终端节点的默认路径；
步骤2，获取通信终端节点通过覆盖网邻居节点到所述目的终端节点的覆盖网路径；其中，所述步骤2中的邻居节点是在终端节点加入覆盖网时由接入服务器分配的邻居节点，并形成邻居节点列表发送给终端节点；
步骤3，计算所述默认路径与所述覆盖网路径之间重叠的节点数；
步骤4，选取所述重叠的节点数小于预定的第一阈值的覆盖网邻居节点作为中继转发节点。
2.根据权利要求1所述的覆盖网路由选择方法，其特征在于，还包括：
步骤5，当默认路径性能发生下降时，将通信路径切换至通过所述中继转发节点构建的覆盖网路径或进行默认路径和所述覆盖网路径分集传输数据；并在所述默认路径性能恢复时，切换回默认路径。
3.根据权利要求1所述的覆盖网路由选择方法，其特征在于，所述接入服务器分配邻居节点的方法包括如下步骤：
步骤211，根据终端节点的加入覆盖网请求，将此终端节点进行注册；
步骤212，从已注册的终端节点中选出整数m个，作为该新加入的终端节点的邻居节点。
4.根据权利要求3所述的覆盖网路由选择方法，其特征在于，
所述m＝logN，其中N为所有覆盖网节点的数目。
5.根据权利要求1所述的覆盖网路由选择方法，其特征在于，在步骤2中，还包括：
对邻居节点进行评测的步骤22：终端节点对邻居节点列表中的覆盖网节点进行评测，根据评测结果，删除不满足设定条件的邻居节点，并发送更换邻居节点的请求到覆盖网接入服务器；
根据该请求所述接入服务器为所述终端节点分配一新邻居节点。
6.根据权利要求5所述的覆盖网路由选择方法，其特征在于，所述评测步骤22具体包括：
步骤221，获取终端节点到标志服务器的默认路径；
步骤222，获取终端节点通过邻居节点到标志服务器的路径；
步骤223，计算该终端节点到标志服务器的默认路径与该终端节点到标志服务器的通过邻居节点转发的覆盖网路径之间重叠的节点数量；
步骤224，如果所述重叠节点数量大于预定的第二阈值，则从邻居节点列表中删除该邻居节点，并发送更换邻居节点的请求到接入服务器，由接入服务器分配新邻居节点给终端节点，终端节点对新邻居节点再进行评测。
7.根据权利要求1所述的覆盖网路由选择方法，其特征在于，步骤4中还包括进一步筛选的步骤：计算通过所述中继转发节点构建的覆盖网路径，筛选出路径延时和路径抖动分别不大于预设的延时阈值和抖动阈值的中继转发节点。
8.一种覆盖网系统，包括通过网络连接的多个终端节点；其特征在于，还包括通过网络连接的接入服务器和标志服务器，其中：
所述接入服务器，用于维护覆盖网节点列表和为所述终端节点分配覆盖网节点作为该终端节点的邻居节点；
所述标志服务器，作为所述终端节点评测所述邻居节点的标志节点；
所述终端节点包括邻居节点评测模块和路径相关性探测模块，其中，所述邻居节点评测模块用于评测所述邻居节点是否满足设定条件，并删除不满足所述设定条件的邻居节点；所述路径相关性探测模块用于筛选出满足路径相关性条件的邻居节点作为创建覆盖网路由所使用的中继转发节点；所述终端节点构建通过所述中继转发节点转发的覆盖网路径，并当默认路径性能变化时，在默认路径和所述覆盖网路径之间切换。
9.根据权利要求8所述的覆盖网系统，其特征在于，所述接入服务器包括：
覆盖网节点管理模块，用于根据终端节点接入覆盖网的请求注册该终端节点，和维护注册信息；
接入请求响应模块，用于响应终端节点发出的接入覆盖网的请求；
邻居节点分配模块，用于在响应终端节点发出的接入覆盖网的请求之后，为所述终端节点分配覆盖网节点作为该终端节点的邻居节点。
接入互联网模块，通过该模块连接到互联网。
10.根据权利要求8所述的覆盖网系统，其特征在于，所述标志服务器包括：
响应探测请求的模块，用于响应终端节点发出的探测请求；
接入互联网模块，通过该模块连接到互联网。
11.根据权利要求8所述的覆盖网系统，其特征在于，所述终端节点还包括：
请求加入覆盖网的模块，用于在终端节点加入覆盖网时向所述接入服务器发送加入覆盖网的请求信息；
邻居节点列表模块，用于接收所述接入服务器在响应所述请求信息后向终端节点分配的邻居节点；
路径性能探测模块，用于在通信时探测默认路径和通过邻居节点构建的覆盖网路径的性能；
路径切换模块，用于在所述默认路径的性能下降时，将通信路径切换至所述覆盖网路径，并在所述默认路径性能恢复时，将通信路径切换回默认路径。
12.根据权利要求8所述的覆盖网系统，其特征在于，所述终端节点还包括：申请再分配模块，用于在从所述邻居节点列表中删除不满足所述设定条件的邻居节点之后，向所述接入服务器发送申请再分配新邻居节点的再分配请求。
13.根据权利要求12所述的覆盖网系统，其特征在于，所述接入服务器的邻居节点分配模块在响应所述再分配请求后，为终端节点再分配新的邻居节点。
14.根据权利要求8所述的覆盖网系统，其特征在于，所述路径相关性条件是指：终端节点到通信目的终端节点的默认路径与通过覆盖网邻居节点转发的覆盖网路径之间重叠的节点数小于预定阈值。
15.根据权利要求14所述的覆盖网系统，其特征在于，所述路径相关性条件还包括：通过覆盖网邻居节点转发的覆盖网路径的路径延时和路径抖动分别不大于预设的延时阈值和抖动阈值。
16.根据权利要求8所述的覆盖网系统，其特征在于，所述标志服务器的数量为20至40。
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