CN101286944B - 一种路由协作网络系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路由协作网络系统及其工作方法。该系统包括：客户端模块组，位于应用层与TCP层之间，用于提供不同的网络性能优化与路由协作策略；服务器端模块组，用于分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况，管理转发节点。该方法包括步骤：路由协作网络系统组网；客户通过路由协作网络系统发起业务连接。其能够使用户终端的应用程序可以依据业务需求主动选择传输路径，从而优化传输质量。

Description

一种路由协作网络系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，主要是针对终端用户的网络性能优化方案，特别是涉及一种路由协作网络系统及其工作方法。

背景技术

自互联网诞生至今三十余年来，其发展速度与规模已远远超出了设计者的预想，它形成的庞大产业群已经深入至社会经济、生活的各个角落，但其基本结构与组织方式却一直保持了较强的稳定性。

随着以语音、视讯等网络实时业务的不断增长，采用尽力(Best Effort)方式进行数据传输的互联网开始面临越来越多迫切需要解决的问题。早在90年代，为了解决实时业务传输质量保证的难点，许多研究人员先后提出了大量方案，网际网路工程师专责小组(Internet Engineer Task Force，简称IETF)，也制定了Intserv和Diffserv两种服务质量(QoS)架构，试图建立统一的解决方案。然而，由于互联网的底层网络资源分别归属于不同的国家机构和因特网服务商(ISP)，各自不同的利益很难达成整体的一致，这样，跨越多个网络的传输根本无法实现可操作的端到端服务质量保证方案。

同时，做为传统Internet网最核心的路由协议一边界网关协议(BGP)，自1995年完成修订后，迄今为止没有进行过较大的修改，随着网络的飞速扩展与互联关系的日益复杂，BGP路由协议在处理端到端传输时其收敛慢、冗余性差、效率低的问题日渐凸显，也已很难适应大量实时业务的传输要求。

近年来，大量研究者们提出了采用在IP协议层之上架设覆盖网络(Overlay)的方式，来主动绕过低效的网络路径以提升端到端的连接性能质量，缩短故障恢复时间。在Detour和RON等典型的Overlay技术中，研究者们已通过建设相应的实验网，验证了采用Overlay网络相对BGP在快速响应、故障恢复、业务服务质量(QoS)保证等方面的巨大优势。

现有Overlay网络主要分为两类，如图1所示，一种以Detour为代表，通过在路由节点上增加新的协议层，实现转发路径的优化；另一种以P2P技术和RON为代表，直接在主机节点应用层做中转。在前一种构网方式中，路由器一般具有较强的转发能力与很好的稳定性，因而其转发服务也较为可靠稳定，但其缺陷也显而易见，骨干网和边缘网络的关键路由器为不同的ISP所有，要在大范围进行统一协议层的部署，显然和以往的QoS保证方案一样，很难满足扩展性与兼容性要求。而后一种构网方式，由于普通用户的终端节点具有不稳定性，因此在RON中，采用了跨网部署高速服务器的方式，通过一跳转发，实现不同于BGP协议的路径转发。但现有RON的实现方案中，各节点间使用了全Mesh虚拟连接，这导致了大量的探测开销，限制了其规模的扩展，同时，它没有对业务进行区分处理，其部署的服务节点容易成为新的路径瓶颈，影响到整体网络性能。

另外，考虑到网络用户终端的性能局限，这些Overlay技术方案大部分采用的仍然是在路由器或高速服务器上设计中间层进行统一转发的思想，网络终端无法依据实际具体需求来进行路由选择，这使得部署中间层的路由器或高速服务器成为新的瓶颈点，导致系统的扩展性、灵活性与整体性能下降。

实际上，随着接入技术的不断发展，传统互联网在“最后一公里”处的瓶颈位置正悄然发生迁移，Aditya等人的研究统计表明，由于小区宽带与ADSL技术的大量普及，现有互联网的流量拥塞发生位置已形成域间链路、域内链路等概率分布的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种路由协作网络系统及其工作方法，其能够使用户终端的应用程序可以依据业务需求主动选择传输路径，从而优化传输质量。

为实现本发明的目的而提供的一种路由协作网络系统，包括：客户端模块组和服务器端模块组，其中：

所述客户端模块组，位于应用层与TCP层之间，用于在客户端启动后，根据对转发节点集的路径性能探测，提供不同的网络性能优化与路由协作策略；其包括：

服务性能检测模块，用于对需要路由协作网络系统进行网络性能优化的应用程序，进行备用路径连接探测和原始路径性能监测，并进行切换；

客户端路由功能模块，通过对转发节点的性能进行探测，提供不同的网络性能优化与路由协作策略；

所述服务器端模块组，用于路由协作网络系统在各个互联网服务提供商的自治域域内，部署高性能宽带服务器，用于分布式存储各个路由协作网络客户端节点的转发节点表；同时提供系统节点信息维护与转发服务，其包括：

节点管理功能模块，用于依据路由协作网络客户端提交的处理能力与带宽性能指标划定节点的层次，并根据其路由协作网络地址分配相应的域和转发节点；

服务器端路由功能模块，用于发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况。

所述的路由协作网络系统，所述客户端路由功能模块中，路由协作网络客户端启动后，客户端路由功能模块依据路由协作网络客户端的IP地址进行两次哈希映射，得到自己的路由协作网络地址，从而获取转发节点集，并对转发节点集进行路径性能探测；

在本地形成路径数据库，同时删除转发节点集中无法满足性能要求的节点，并将删除后的转发节点表上传至服务器保存。

所述的路由协作网络系统，所述探测包括路径独立性探测、有效带宽探测与稳定性探测。

所述的路由协作网络系统，所述服务性能检测模块，当应用程序的目的连接发生性能劣化后，路由协作网络客户端依据不同的优化策略，将发往该连接目的IP的数据包转发至备用路径，并监测原路径的性能恢复情况，在稳定恢复后将业务从备用路径切换至原路径。

所述的路由协作网络系统，所述切换采用振荡抑制算法，来避免网络性能不稳时所产生的频繁切换。

所述的路由协作网络系统，所述服务器端路由功能模块周期性在后台通过向客户端节点发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况，对相互之间有独立连接、有效带宽较高的节点对优先聚簇，归为同一域进行管理。

所述的路由协作网络系统，所述节点管理功能模块，在路由协作网络客户端完成对转发节点表的更新后，返回服务器端保存的节点数少于原始分配数，服务器通过节点管理功能模块，在相邻域内进行调节，补充新的转发节点进入转发节点列表。

所述的路由协作网络系统，其特征在于，路由协作网络系统的总体结构，依据终端主机的处理性能、出口带宽进行划分，将整个节点网分为三层：

顶层Overlay节点层为路由协作网络系统在各个ISP的自治域域内部署的高性能宽带服务器，提供系统节点信息维护与转发服务；

二级Overlay节点层为使用路由协作网络系统的高性能用户节点，它们不仅利用路由协作网络系统优化网络性能，同时也协助路由协作网络服务器进行业务转发；

三级Overlay节点层为使用路由协作网络系统的普通用户节点，它们中部分不满足系统转发性能要求的节点则只接受路由协作网络系统提供的服务。

所述的路由协作网络系统，其特征在于，所述节点网中，各层的Overlay节点，同一域内的节点可以进行相互转发，同时也可以通过管理该域的上层节点进行转发。

本发明还公开一种路由协作网络系统的工作方法，包括下列步骤：

A.路由协作网络系统组网；

A1.路由协作网络系统在各个互联网服务提供商的自治域域内，部署高性能宽带服务器，用于分布式存储各个路由协作网络客户端节点的转发节点表；同时提供系统节点信息维护与转发服务；

A2.路由协作网络系统客户端节点在接入网络后，向管理其地址段的路由协作网络服务器进行注册申请；

A3.路由协作网络服务器收到注册申请后，根据其路由协作网络地址分配相应的域和转发节点表；

A4.客户端通过周期性发送端到端的UDP探测包，收集路径的带宽、丢包率、迟延性能指标的方式探测路径性能；

A5.路由协作网络服务器端发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况；

B.客户通过路由协作网络系统发起业务连接；

B1.若上层业务为传输带宽需求小，但稳定性要求高的业务，连接建立后，路由协作网络客户端选取所有满足性能要求的本节点→转发节点→目的节点的传输路径，同时发送出同一语音分组；

B2.若上层业务为传输带宽需求大的业务，则路由协作网络客户端将周期检测当前传输路径是否满足媒体传输性能要求，同时，在后台建立本节点→转发节点→目的节点的优化备用路径。

所述的路由协作网络系统的工作方法，步骤A1中，系统中所有路由协作网络服务器构成一个分布式哈希表环，按照路由协作网络地址，维护管理相应节点的可转发节点地址表，初始转发节点表是同域内的连续路由协作网络地址节点集，路由协作网络服务器依据客户端测试返回的结果调整转发节点表，并存储维护。

所述的路由协作网络系统的工作方法，所述分布式哈希表环是指是一种分布式存储方法；在不需要服务器的情况下，每个客户端负责一个小范围的路由，并负责存储一小部分数据，从而实现整个分布式哈希表网络的寻址和存储。

所述的路由协作网络系统的工作方法，所述步骤A2还包括步骤：

A21.安装了路由协作网络系统的客户端节点在接入网络后，依据其IP地址进行两次哈希映射，即按SHA-1(SHA-1(IP))，计算其路由协作网络地址；

A22.路由协作网络系统客户端节点启动后，向管理其地址段的路由协作网络服务器进行注册申请。

所述的路由协作网络系统的工作方法，步骤A3中，路由协作网络服务器收到路由协作网络客户端发起的注册申请后，依据路由协作网络客户端提交的处理能力与带宽性能指标划定节点的层次，并根据其路由协作网络地址分配相应的域和转发节点表。

所述的路由协作网络系统的工作方法，步骤A3中，若是已注册过的节点，路由协作网络服务器按上次配发的转发节点表返回给路由协作网络客户端；若是新注册节点，依据其上报的节点性能及路由协作网络地址进行分层分域划分，同时配发一个相应数目的转发节点表。

所述的路由协作网络系统的工作方法，所述转发节点表，其内的节点均为同一路由协作网络域内的相邻节点。

所述的路由协作网络系统的工作方法，所述步骤A4还进一步包括步骤：

A41.路由协作网络客户端接收到转发节点表后，即依据当时的网络状态，对转发节点依次进行探测，依据路径独立性、有效带宽、稳定性三个指标综合加权，筛选出连接性能较好且路径相关度小的转发节点作为备用路径转发节点，对表内探测性能无法满足连接性能门限需求的节点予以删除，同时，定期将探测结果上报给路由协作网络服务器；

所述路径相关度是指两个终端之间的不同传输路径在IP层路由时中间转发节点的相同程度；路径相关度越小，表明路径独立性越强，越有选取价值；

A42.对需要通过路由协作网络系统进行网络性能优化的应用程序，进行备用路径连接探测和原始路径性能监测，当某个应用程序的目的连接发生性能劣化后，路由协作网络客户端依据不同的优化策略，将发往该连接目的IP的数据包转发至备用路径，并监测原路径的性能恢复情况，在稳定恢复后将业务从备用路径切换至原路径。

所述的路由协作网络系统的工作方法，所述探测包括路径独立性探测、有效带宽探测与稳定性探测，探测结果依据相应权值进行综合计算，在本地形成路径数据库，同时删除转发节点集中无法满足性能要求的节点，并将该表上传至服务器保存。

所述的路由协作网络系统的工作方法，步骤A41中，如果节点数少于原始分配数，服务器在相邻域内进行调节，补充新的转发节点进入转发节点表。

所述的路由协作网络系统的工作方法，步骤A5中，路由协作网络服务器端周期性在后台通过向一些客户端节点发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况，对相互之间有独立连接、有效带宽较高的节点对优先聚簇，归为同一域进行管理。

所述的路由协作网络系统的工作方法，所述步骤B1，进一步包括：

连接建立后，路由协作网络客户端在进行正确的业务识别后，将同时测试多个转发节点与目的节点的连接性能，选取所有满足性能要求的本节点→转发节点→目的节点的传输路径，同时发送出同一语音分组，通过多条路径的分集传输，保证分组及时有效的送达目的节点。

所述的路由协作网络系统的工作方法，所述步骤B2中，在当前路径性能恶化时，路由协作网络节点即将业务切换至备用路径进行传输，同时监测原路径性能，在性能恢复，并且稳定后，再恢复互联网缺省路径进行传输。

所述的路由协作网络系统的工作方法，所述切换过程采用振荡抑制算法来避免网络性能不稳时所产生的频繁切换。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的一种RCN系统及其工作方法，实现了客户终端自由选择路由的功能，在网络业务飞速发展、网络规模日益庞大的今天，最“懂”网络性能需求的应该是用户终端的应用程序，而不是中间路由器；

2.由于不同的利益取向，端到端的跨域网络路由优化很难在一个大范围内达成协议上的一致，而本发明提出了一种通过安装统一的客户端软件，即可实现终端选择路由，优化网络性能的方案，这是一个崭新可行的端到端QoS解决方案；

3.本发明的一种RCN系统可用于实时业务的网络传输性能优化，网络结构性抗毁以及分布式存储服务，可以预见，在ICP、普通用户、企业用户中，均存在着对该系统的巨大需求潜力，具备极为广阔的市场前景。

附图说明

图1是现有技术中两类主要的Overlay网络的示意图；

图2是客户端模块组结构示意图；

图3是服务器端模块组结构示意图；

图4是RCN系统的总体结构的示意图；

图5是RCN系统工作方法的流程图；

图6是RCN系统工作方法中RCN系统组网的流程图；

图7是RCN系统工作方法中客户通过RCN系统发起业务连接的流程图。

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，对本发明的一种路由协作网络系统及其工作方法进行进一步详细说明。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。

本发明的一种路由协作网络系统及其工作方法，提出了一种直接面向终端业务网络性能优化的覆盖网络(Overlay)架构——路由协作网络(RoutingCooperation Network，简称RCN)系统，该系统采用了分层划分、混合构网的组织方式，用户终端的应用程序可以依据业务需求主动选择传输路径，由应用程序依据现有路径是否能满足其性能要求来进行路由切换，从而优化传输质量。

下面结合上述目标详细介绍本发明一种路由协作网络(RoutingCooperating Network，简称RCN)系统，包括：

客户端模块组10，如图2所示，位于应用层与TCP层之间，用于提供不同的网络性能优化与路由协作策略，包括：

客户端路由功能模块11，通过对转发节点的性能进行探测，提供不同的网络性能优化与路由协作策略；

在RCN客户端启动后，客户端路由功能模块通过哈希算法得到自己的RCN地址(如果该客户端为私有地址，则统一使用相应的私有段RCN地址，并且这些RCN客户端只能成为最底层的一级Overlay网络)，从而获取转发节点集，并对转发节点集进行路径性能探测；在本地形成路径数据库，同时删除转发节点集中无法满足性能要求的节点，并将该表上传至服务器保存。

所述探测主要包括路径独立性探测(即客户端节点与转发节点之间是否存在BGP路由不宣告的专线连接或被屏蔽的连接)、有效带宽探测与稳定性探测。

服务性能检测模块12，用于对需要RCN系统进行网络性能优化的应用程序，进行备用路径连接探测和原始路径性能监测，并进行切换。

对需要通过RCN系统进行网络性能优化的应用程序，进行备用路径连接探测和原始路径性能监测，当某个应用程序的目的连接发生性能劣化后，RCN客户端依据不同的优化策略，将发往该连接目的IP的数据包转发至备用路径，并监测原路径的性能恢复情况，在稳定恢复后将业务从备用路径切换至原路径。

较佳地，作为一种可实施方式，切换过程可以采用振荡抑制算法来避免网络性能不稳时所产生的频繁切换。

服务器端模块组20，用于分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况，管理转发节点，如图3所示，包括：

服务器端路由功能模块21，用于发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况；

服务器端路由功能模块周期性在后台通过向一些客户端节点发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况，对相互之间有独立连接、有效带宽较高的节点对优先聚簇，归为同一域进行管理；

节点管理功能模块22，用于管理转发节点；

节点管理功能模块依据RCN客户端提交的处理能力与带宽性能指标划定节点的层次，并根据其RCN地址分配相应的域和转发节点。如果RCN客户端完成对转发节点表的更新后，返回服务器端保存的节点数少于原始分配数，服务器通过节点管理功能模块，在相邻域内进行调节，补充新的转发节点进入列表。

RCN系统的总体结构如图4所示，依据终端主机的处理性能、出口带宽进行划分，将整个节点网分为三层，顶层节点为RCN系统在各个ISP的AS(自治域)域内部署的高性能宽带服务器，提供系统节点信息维护与转发服务；二级Overlay节点为使用RCN系统的高性能用户节点如服务器、高端工作站等，它们不仅利用RCN系统优化网络性能，同时也协助RCN服务器进行业务转发；三级Overlay节点为使用RCN系统的普通用户节点，如终端个人电脑等，它们中部分不满足系统转发性能要求的节点则只接受RCN系统提供的服务。

各层Overlay节点按组网方式部分的步骤进行映射和划域，同一域内的节点可以进行相互转发，同时也可以通过管理该域的上层节点进行转发。

相应于本发明一种路由协作网络系统，本发明还提供一种路由协作网络系统的工作方法，如图5、图6和图7所示，包括下列步骤：

步骤S100，RCN系统组网，如图6所示；

步骤S110，RCN系统设置服务器；

RCN系统在各个互联网服务提供商(Internet Service Provider，简称ISP)的AS(自治域)域内，部署高性能宽带服务器，系统中所有RNC服务器构成一个分布式哈希表(Di stributed Hash Table，简称DHT)环，按照RNC地址，维护管理相应节点的可转发节点地址表，分布式存储各个RCN客户端节点的转发节点表，初始转发节点表取同域内的连续RCN地址节点集，RCN服务器依据客户端测试返回的结果调整转发节点表，并存储维护；提供系统节点信息维护与转发服务；

所述DHT环是指是一种分布式存储方法。在不需要服务器的情况下，每个客户端负责一个小范围的路由，并负责存储一小部分数据，从而实现整个DHT网络的寻址和存储。

步骤S120，RCN系统客户端节点注册；

步骤S121，安装了RCN系统的客户端节点在接入网络后，依据其IP地址进行两次哈希映射，即按SHA-1(SHA-1(IP))，计算其RCN地址；(如果该终端为私有地址，则统一使用相应的私有段RCN地址，并且这些RCN客户端只能成为最底层的一级Overlay网络)

步骤S122，RCN系统客户端节点启动后，向管理其地址段的RCN服务器进行注册申请；

步骤S130，RCN服务器为RCN客户端分配相应的域和转发节点；

RCN服务器收到RCN客户端发起的注册申请后，依据RCN客户端提交的处理能力与带宽性能指标划定节点的层次，并根据其RCN地址分配相应的域和转发节点表；

如果是已注册过的节点，RCN服务器按上次配发的转发节点表返回给RCN客户端；如果是新注册节点，依据其上报的节点性能及RCN地址进行分层分域划分，同时配发一个相应数目的转发节点表；

RCN服务器在通过分布式网络性能探测调整转发节点表的同时，还负责提供对二级RCN客户节点与部分三级RCN节点的转发服务。

所述转发节点表，其内的节点均为同一RCN域内的相邻节点。

步骤S140，客户端探测路径性能；

客户端通过周期性发送端到端的UDP探测包，收集路径的带宽、丢包率、迟延等性能指标的方式探测路径性能。

步骤S141，RCN客户端接收到转发节点表后，即依据当时的网络状态，对转发节点依次进行探测，依据路径独立性、有效带宽、稳定性三个指标综合加权，筛选出连接性能较好且路径相关度小的转发节点作为备用路径转发节点，对表内探测性能无法满足连接性能门限需求的节点予以删除，同时，定期将探测结果上报给RCN服务器；

所述路径相关度是指两个终端之间的不同传输路径在IP层路由时中间转发节点的相同程度。比如源为A，目的为B，可以通过C或D来中转，通过C中转时，路径为A-E-F-G-I-B，通过D中转时，路径为A-E-J-K-H-I-B，默认的缺省路由路径为A-E-L-H-I-B，则称C的路径相关度为2/4＝50％(存在E、I两跳相同)，D的路径相关度为3/4＝75％(存在E、H、I三跳相同)，路径相关度越小，表明路径独立性越强，越有选取价值。

探测主要包括路径独立性探测(即客户端节点与转发节点之间是否存在BGP路由不宣告的专线连接或被屏蔽的连接)、有效带宽探测与稳定性探测，探测结果依据相应权值进行综合计算，在本地形成路径数据库，同时删除转发节点集中无法满足性能要求的节点，并将该表上传至服务器保存；

如果节点数少于原始分配数，服务器通过探测模块，在相邻域内进行调节，补充新的转发节点进入列表。

步骤S142，对需要通过RCN系统进行网络性能优化的应用程序，进行备用路径连接探测和原始路径性能监测，当某个应用程序的目的连接发生性能劣化后，RCN客户端依据不同的优化策略，将发往该连接目的IP的数据包转发至备用路径，并监测原路径的性能恢复情况，在稳定恢复后将业务从备用路径切换至原路径；

较佳地，作为一种可实施方式，切换过程可以采用振荡抑制算法来避免网络性能不稳时所产生的频繁切换。

步骤S150，RCN服务器端发送探测请求，获取信息；

RCN服务器端周期性在后台通过向一些客户端节点发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况，对相互之间有独立连接、有效带宽较高的节点对优先聚簇，归为同一域进行管理。

步骤S200，客户通过RCN系统发起业务连接，如图7所示；

RCN系统将根据上层业务的不同，提供不同的网络性能优化与路由协作策略。

步骤S210，若上层业务为传输带宽需求小，但稳定性要求高的业务，如VoIP、网络游戏、即时信息等业务。连接建立后，RCN客户端在进行正确的业务识别后，将同时测试多个转发节点与目的节点的连接性能，选取所有满足性能要求的本节点→转发节点→目的节点的传输路径，同时并发送出同一语音分组，通过多条路径的分集传输，保证分组及时有效的送达目的节点；

步骤S220，若上层业务为传输带宽需求大的业务，如视频通信、IPTV、视频点播等业务，则RCN客户端将周期检测当前传输路径是否满足媒体传输性能要求，同时，在后台建立本节点→转发节点→目的节点的优化备用路径，在当前路径性能恶化时，RCN节点即将业务切换至备用路径进行传输，同时监测原路径性能，在性能恢复，并且稳定后，再恢复互联网缺省路径进行传输。该过程可用振荡抑制算法进行控制，以避免路径频繁切换所带来的开销和性能影响。图7中示出了客户端上述转发处理的完整流程。

本步骤不同于步骤S210中承载的传输业务，本步骤中传输带宽需求大的业务，因此，它不适合采用多径传输的方式，而只需要选取一条满足基本性能需求的路径即可。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的一种RCN系统及其工作方法，实现了客户终端自由选择路由的功能，在网络业务飞速发展、网络规模日益庞大的今天，最“懂”网络性能需求的应该是用户终端的应用程序，而不是中间路由器；

2.由于不同的利益取向，端到端的跨域网络路由优化很难在一个大范围内达成协议上的一致，而本发明提出了一种通过安装统一的客户端软件，即可实现终端选择路由，优化网络性能的方案，这是一个崭新可行的端到端QoS解决方案；

3.本发明的一种RCN系统可用于实时业务的网络传输性能优化，网络结构性抗毁以及分布式存储服务，可以预见，在ICP、普通用户、企业用户中，均存在着对该系统的巨大需求潜力，具备极为广阔的市场前景。

通过结合附图对本发明具体实施例的描述，本发明的其它方面及特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。

以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。

Claims (24)

1.一种路由协作网络系统，其特征在于，包括：客户端模块组和服务器端模块组，其中：

所述客户端模块组，位于应用层与TCP层之间，用于在客户端启动后，根据对转发节点集的路径性能探测，提供不同的网络性能优化与路由协作策略；其包括：

服务性能检测模块，用于对需要路由协作网络系统进行网络性能优化的应用程序，进行备用路径连接探测和原始路径性能监测，并进行切换；

客户端路由功能模块，通过对转发节点的性能进行探测，提供不同的网络性能优化与路由协作策略；

所述服务器端模块组，用于路由协作网络系统在各个互联网服务提供商的自治域域内，部署高性能宽带服务器，用于分布式存储各个路由协作网络客户端节点的转发节点表；同时提供系统节点信息维护与转发服务，其包括：

节点管理功能模块，用于依据路由协作网络客户端提交的处理能力与带宽性能指标划定节点的层次，并根据其路由协作网络地址分配相应的域和转发节点；

服务器端路由功能模块，用于发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况。

2.根据权利要求1所述的路由协作网络系统，其特征在于，所述客户端路由功能模块中，路由协作网络客户端启动后，客户端路由功能模块依据路由协作网络客户端的IP地址进行两次哈希映射，得到自己的路由协作网络地址，从而获取转发节点集，并对转发节点集进行路径性能探测；

在本地形成路径数据库，同时删除转发节点集中无法满足性能要求的节点，并将删除后的转发节点表上传至服务器保存。

3.根据权利要求1所述的路由协作网络系统，其特征在于，所述探测包括路径独立性探测、有效带宽探测与稳定性探测。

4.根据权利要求1所述的路由协作网络系统，其特征在于，所述服务性能检测模块，当应用程序的目的连接发生性能劣化后，路由协作网络客户端依据不同的优化策略，将发往该连接目的IP的数据包转发至备用路径，并监测原路径的性能恢复情况，在稳定恢复后将业务从备用路径切换至原路径。

5.根据权利要求4所述的路由协作网络系统，其特征在于，所述切换采用振荡抑制算法，来避免网络性能不稳时所产生的频繁切换。

6.根据权利要求1所述的路由协作网络系统，其特征在于，所述服务器端路由功能模块周期性在后台通过向客户端节点发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况，对相互之间有独立连接、有效带宽较高的节点对优先聚簇，归为同一域进行管理。

7.根据权利要求1所述的路由协作网络系统，其特征在于，所述节点管理功能模块，在路由协作网络客户端完成对转发节点表的更新后，返回服务器端保存的节点数少于原始分配数，服务器通过节点管理功能模块，在相邻域内进行调节，补充新的转发节点进入转发节点表。

8.根据权利要求1所述的路由协作网络系统，其特征在于，路由协作网络系统的总体结构，依据终端主机的处理性能、出口带宽进行划分，将整个节点网分为三层：

顶层Overlay节点层为路由协作网络系统在各个ISP的自治域域内部署的高性能宽带服务器，提供系统节点信息维护与转发服务；

二级Overlay节点层为使用路由协作网络系统的高性能用户节点，它们不仅利用路由协作网络系统优化网络性能，同时也协助路由协作网络服务器进行业务转发；

三级Overlay节点层为使用路由协作网络系统的普通用户节点，它们中部分不满足系统转发性能要求的节点则只接受路由协作网络系统提供的服务。

9.根据权利要求8所述的路由协作网络系统，其特征在于，所述节点网中，各层的Overlay节点，同一域内的节点可以进行相互转发，同时也可以通过管理该域的上层节点进行转发。

10.一种路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，包括下列步骤：

A.路由协作网络系统组网；

A1.路由协作网络系统在各个互联网服务提供商的自治域域内，部署高性能宽带服务器，用于分布式存储各个路由协作网络客户端节点的转发节点表；同时提供系统节点信息维护与转发服务；

A2.路由协作网络系统客户端节点在接入网络后，向管理其地址段的路由协作网络服务器进行注册申请；

A3.路由协作网络服务器收到注册申请后，根据其路由协作网络地址分配相应的域和转发节点表；

A4.客户端通过周期性发送端到端的UDP探测包，收集路径的带宽、丢包率、迟延性能指标的方式探测路径性能；

A5.路由协作网络服务器端发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况；

B.客户通过路由协作网络系统发起业务连接；

B1.若上层业务为传输带宽需求小，但稳定性要求高的业务，连接建立后，路由协作网络客户端选取所有满足性能要求的本节点→转发节点→目的节点的传输路径，同时发送出同一语音分组；

B2.若上层业务为传输带宽需求大的业务，则路由协作网络客户端将周期检测当前传输路径是否满足媒体传输性能要求，同时，在后台建立本节点→转发节点→目的节点的优化备用路径。

11.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，步骤A1中，系统中所有路由协作网络服务器构成一个分布式哈希表环，按照路由协作网络地址，维护管理相应节点的可转发节点地址表，初始转发节点表是同域内的连续路由协作网络地址节点集，路由协作网络服务器依据客户端测试返回的结果调整转发节点表，并存储维护。

12.根据权利要求11所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，所述分布式哈希表环是指是一种分布式存储方法；在不需要服务器的情况下，每个客户端负责一个小范围的路由，并负责存储一小部分数据，从而实现整个分布式哈希表网络的寻址和存储。

13.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，所述步骤A2还包括步骤：

A21.安装了路由协作网络系统的客户端节点在接入网络后，依据其IP地址进行两次哈希映射，即按SHA-1(SHA-1(IP))，计算其路由协作网络地址；

A22.路由协作网络系统客户端节点启动后，向管理其地址段的路由协作网络服务器进行注册申请。

14.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，步骤A3中，路由协作网络服务器收到路由协作网络客户端发起的注册申请后，依据路由协作网络客户端提交的处理能力与带宽性能指标划定节点的层次，并根据其路由协作网络地址分配相应的域和转发节点表。

15.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，步骤A3中，若是已注册过的节点，路由协作网络服务器按上次配发的转发节点表返回给路由协作网络客户端；若是新注册节点，依据其上报的节点性能及路由协作网络地址进行分层分域划分，同时配发一个相应数目的转发节点表。

16.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，步骤A3中，路由协作网络服务器在通过分布式网络性能探测调整转发节点表的同时，还负责提供对二级路由协作网络客户节点与部分三级路由协作网络客户节点表的转发服务。

17.根据权利要求15所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，所述转发节点表，其内的节点均为同一路由协作网络域内的相邻节点。

18.根据权利要求15所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，所述步骤A4还进一步包括步骤：

A41.路由协作网络客户端接收到转发节点表后，即依据当时的网络状态，对转发节点依次进行探测，依据路径独立性、有效带宽、稳定性三个指标综合加权，筛选出连接性能较好且路径相关度小的转发节点作为备用路径转发节点，对表内探测性能无法满足连接性能门限需求的节点予以删除，同时，定期将探测结果上报给路由协作网络服务器；

所述路径相关度是指两个终端之间的不同传输路径在IP层路由时中间转发节点的相同程度；路径相关度越小，表明路径独立性越强，越有选取价值；

A42.对需要通过路由协作网络系统进行网络性能优化的应用程序，进行备用路径连接探测和原始路径性能监测，当某个应用程序的目的连接发生性能劣化后，路由协作网络客户端依据不同的优化策略，将发往该连接目的IP的数据包转发至备用路径，并监测原路径的性能恢复情况，在稳定恢复后将业务从备用路径切换至原路径。

19.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，所述探测包括路径独立性探测、有效带宽探测与稳定性探测，探测结果依据相应权值进行综合计算，在本地形成路径数据库，同时删除转发节点集中无法满足性能要求的节点，并将该表上传至服务器保存。

20.根据权利要求18所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，步骤A41中，如果节点数少于原始分配数，服务器在相邻域内进行调节，补充新的转发节点进入转发节点表。

21.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，步骤A5中，路由协作网络服务器端周期性在后台通过向一些客户端节点发送探测请求，分析所管理节点域内的底层基本拓扑情况，对相互之间有独立连接、有效带宽较高的节点对优先聚簇，归为同一域进行管理。

22.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，所述步骤B1，进一步包括：

连接建立后，路由协作网络客户端在进行正确的业务识别后，将同时测试多个转发节点与目的节点的连接性能，选取所有满足性能要求的本节点→转发节点→目的节点的传输路径，同时发送出同一语音分组，通过多条路径的分集传输，保证分组及时有效的送达目的节点。

23.根据权利要求10所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，所述步骤B2中，在当前路径性能恶化时，路由协作网络节点即将业务切换至备用路径进行传输，同时监测原路径性能，在性能恢复，并且稳定后，再恢复互联网缺省路径进行传输。

24.根据权利要求18或者23所述的路由协作网络系统的工作方法，其特征在于，所述切换过程采用振荡抑制算法来避免网络性能不稳时所产生的频繁切换。

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