CN101442557A

CN101442557A - 一种对等会话发起协议网络的区域感知优化方法

Info

Publication number: CN101442557A
Application number: CNA2008102410024A
Authority: CN
Inventors: 纪阳; 李漓春; 张春红; 裘晓峰; 勾学荣; 张勖; 于翠波; 谷兰芝; 张永辉; 马涛
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: CN101442557B

Abstract

本发明公开了一种对等会话发起协议网络的区域感知优化方法，将对等会话发起协议网络划分为多个区域，每个区域有唯一的区域标识；对等会话发起协议网络中节点通过其所在区域的区域标识生成相应的区域字段；对等会话发起协议网络中的节点对其路由信息进行哈希得到其节点散列字段，对资源的用户标识进行哈希得到该用户数据资源的资源散列字段。每个节点的节点标识由区域字段和节点散列字段组成，每个资源由区域字段和资源散列字段组成，在网络中节点和资源的查询和加入均通过节点标识和资源标识进行；本发明可以把资源查找的路由较好的限制在区域内，而且可以使查询跳数有效减少，有效地降低了对等会话发起协议注册和会话建立的时延。

Description

一种对等会话发起协议网络的区域感知优化方法

技术领域

本发明涉及对等网络技术领域，特别是指一种对等会话发起协议(Peer-to-Peer Session Initiation Protocol，简称P2PSIP)网络的区域感知优化方法。

背景技术

对等(Peer to Peer，P2P)网络作为现有互联网(Internet)的覆盖网络(Overlay Network)，通过系统之间的对等交换来共享计算机资源和服务，以实现分布式、可靠、可扩展、健壮的网络应用模式。它与传统的客户机/服务器(Client/Server，简称C/S)的网络模式有着显著区别，C/S网络模式需要一个中央服务器来处理绝大部分的运算工作，为客户端提供相应的服务。而在对等网络中，计算机以对等方式形成网络连接，节点既充当服务器又充当客户端的角色。

SIP(Session Initiation Protocol，会话发起协议)是互联网工程任务组(IETF)制定的多媒体通信应用层控制协议，用于建立、修改和终止多媒体会话。该协议具有很好的稳定性和速度，且协议易于扩展，因此SIP技术逐渐成为通信行业的一种标准。

随着P2P技术的普及，有人将SIP技术与P2P框架结合起来，也就是P2PSIP技术，即对等网络会话发起协议技术。采用P2PSIP技术的网络又称为对等会话发起协议网络(P2PSIP网络)。P2PSIP技术既可以解决P2P系统间的互联问题，又能够解决SIP系统的单点失效和性能瓶颈问题，且可以运营在公共互联网上。

然而，P2P技术的引进也带来性能方面的缺点：首先，DHT的查询开销随着P2PSIP网络增大而增大。以Chord算法的P2PSIP网络为例：在一个对等节点数量为N的P2PSIP网络中，存取位置数据的所需的路由跳数是O(log N)数量级，这就意味着随着网络节点数目的增加路由跳数显著增加，会话建立的时延也相应增加。其次，随着P2PSIP网络规模的增大，不仅查询跳数会增加，平均每跳的时延也会增加。因为在大规模的P2PSIP网络中，P2PSIP节点遍布覆盖较大范围甚至整个因特网，当进行数据查询时，由于DHT数据查询的随机性和无序性，数据查询可能会导致跨地区甚至跨国的查询，这会显著增加会话建立的时延。以上两方面都会导致P2PSIP中的用户注册和会话建立的时延会增大，这种时延的增加会随着P2PSIP网络规模的增大逐渐变得不可接受。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对等会话发起协议网络的区域感知优化方法，应用于对等会话发起协议系统中节点和资源的查询，用以降低应用P2PSIP技术的覆盖网络中用户注册和会话建立的时延。

基于上述目的本发明提供的一种对等会话发起协议网络的区域感知优化方法，包括：

将对等会话发起协议网络划分为多个区域，每个区域赋予唯一的区域标识；

对等会话发起协议网络中的节点和用户的数据资源通过其所在区域标识生成相应的区域字段；

对等会话发起协议网络中节点生成其对应的节点散列字段，对等会话发起协议网络中用户数据资源生成其对应的资源散列字段；

对等会话发起协议网络中的节点生成唯一的节点标识，节点标识中包含其所在区域的区域字段和其节点散列字段；

对等会话发起协议网络中的用户数据资源生成唯一的资源标识，资源标识中包含其所在区域的区域字段和其资源散列字段；

对等会话发起协议网络中的用户用上述所得的节点标识或者资源标识对节点或者资源进行查询和加入。

可选的，该方法所述对等会话发起协议网络中节点的节点散列字段为利用哈希计算得到的随机数；所述用户数据资源的资源散列字段为利用哈希计算得到的随机数。

可选的，该方法所述对等会话发起协议网络中节点的节点散列字段为对该节点路由信息进行哈希得到；所述用户数据资源的资源散列字段为对该用户的SIP标识进行哈希计算得到。

可选的，该方法所述节点路由信息包括：节点的互联网地址IP、端口号；所述区域标识是该区域的域名。

可选的，该方法所述区域的划分根据区域、或组织、或互联网服务提供商的不同进行划分。

可选的，该方法所述区域字段的长度在对等会话发起协议网络内统一。

可选的，该方法所述区域字段和区域标识之间存在映射关系，根据区域标识可以得到对应的区域前缀。

可选的，该方法所述对等会话发起协议网络中的节点生成唯一的节点标识过程中，区域字段作为节点标识的前缀，该节点的散列字段作为节点标识的后缀；

对等会话发起协议网络中的用户数据资源生成唯一的资源标识过程中，区域字段作为资源标识的前缀，该资源的散列字段作为资源标识的后缀。

从上面所述可以看出，本发明提供的对等会话发起协议网络的区域感知优化方法，可以有效降低资源查询所需要的路由跳数和查询时延。对于区域内资源的查询，由于区域字段的引入使得域内的查询路由基本上在域内节点进行；对于域间资源的查询，也可以使域间资源查找过程的所有路由跳数中域内路由所占的比例大幅增加。这样就可以把资源查询请求的路由大多限制在域内节点内，因为域内路由的时延比域间路由的时延要小得多，故此区域感知优化方法可以有效减少查询的时延；

另一方面，由于人们通常与处于同一地理或行政区域的人通信，即P2PSIP网络中大部分资源查询属于域内资源的查询，通过区域字段的引入可以使的域内查询基本上限制在域内，可以提高查询效率，减小查询所需的路由跳数，从整体上提高了网络的性能。资源查询所需的跳数和时延的减小，可以有效地降低了对等会话发起协议注册和会话建立的时延，提高会话的质量。

另外，通过本发明的区域感知优化方法可以有效地将网络流量控制在了局部的范围内。例如，若根据互联网服务提供商划分区域，则可以将同一互联网服务提供商的网络业务流量较好地控制在其内部。

附图说明

图1为本发明实施例基于区域感知的对等会话发起协议网络的网络架构示意图；

图2为本发明实施例基于区域感知的节点标识和资源标识映射示意图；

图3为本发明实施例对等会话发起协议网络区域感知优化方法中的节点标识生成方法示意图。

图4为本发明实施例对等会话发起协议网络区域感知优化方法中的资源标识生成方法示意图。

图5为本发明实施例基于区域感知的对等会话发起协议网络节点注册的流程示意图；

图6为本发明实施例基于区域感知的对等会话发起协议网络资源注册的流程示意图；

图7为本发明实施例基于区域感知的对等会话发起协议网络呼叫建立的流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

参见图1所示为基于区域感知的对等会话发起协议网络的网络架构，此架构是一个超节点的地域感知架构。网络中的节点分为超节点(即对等节点，在图1中用圆形表示)和普通节点(即客户端节点，在图1中用方形表示)。对等节点是性能好的节点，而且不在不友好的NAT或防火墙之后，所提供的DHT服务不会被NAT或防火墙阻断。对等节点组成了DHT覆盖网络，并对客户端节点提供DHT服务，对等节点自身当然也能使用DHT服务。DHT提供的服务主要是分布式的位置数据库服务。每个用户如图1中的Alice一样把当前位置信息(包括SIP协议使用的IP、端口对)存入DHT网络。当主叫想与被叫发起对媒体会话时，可以从DHT网络中查询出被叫的位置，然后遵照SIP协议发起会话。以图1中Bob呼叫Alice为例。Bob首先从DHT查询到Alice的位置，然后向Alice发送SIP的INVITE请求以建立会话。

本发明中的区域感知P2PSIP架构让用户节点和数据都按地域聚集。由于区域感知DHT算法，对等节点和用户数据都根据各自地域聚集在一起。每个客户端节点也选择自己所在地域的对等节点来提供DHT服务。如图1所示，对等会话发起协议网络中的用户根据需要被划分为多个区域，区域的划分可以以地域、组织、互联网服务提供商等为依据。每个区域有唯一的区域标识：域名。一个用户在选择用户名时，要根据自己的地域来选择自己用户名的域名部分。而且，当用户漫游到其他地域时，仍然保持自己原始地域的域名。

而且，每个区域有区域字段。区域标识和区域字段之间存在映射关系，根据区域标识可以得到对应的区域字段，网络中所有区域的区域字段的长度可以统一，也可以不统一。

在P2PSIP网络中包括节点和资源，节点为加入到P2PSIP网络中的用户主机或服务器，资源为每个用户的用户数据，其中每个用户只有一份用户数据。在P2PSIP网络中，每个节点都有唯一的节点标识，每个资源都有唯一的资源标识。在网络中通过节点标识和资源标识来实现节点和资源的查询以及新节点和新资源的加入。

本发明通过在节点标识和资源标识中引入区域字段来实现区域感知，区域字段通过对节点或资源所在的区域标识进行映射来产生，每个区域有唯一的区域字段与之对应，网络中所有区域的区域字段的长度可以统一，也可以不统一。如图2所示，节点标识中包括两部分，前缀为节点所在区域的区域字段，后缀为对节点的某些信息进行哈希得到的节点散列字段，可以是此实施例中的对节点的路由信息，如：节点的IP、端口号，对进行哈希计算得到，也可以通过其他方式得到。资源标识也包括两部分，前缀为资源所在区域的区域字段，后缀为对该用户的SIP标识进行哈希得到的资源散列字段。

节点标识的生成方法的具体过程如图3所示，具体步骤如下：

步骤301：将节点所在区域的区域标识(即域名信息，如cn.p2p)进行区域字段的映射，区域字段的映射通过查找自己保存的区域字段映射表来得到，生成相应的区域字段作为节点标识的前缀。

步骤302：对节点的路由信息进行哈希计算，其中节点的路由信息包括节点的IP地址和端口号：Port，哈希计算后得到该节点的节点散列字段作为节点标识的后缀。

步骤303：将节点标识的前缀(区域字段)和后缀(节点散列字段)进行组合得到完整的节点标识。

资源标识的生成过程具体步骤如下：

步骤401：从输入的用户SIP标识(如sip:Bob@cn.p2p)，从中提取出用户所在的地域信息，即域名信息，此处为cn.p2p。

步骤402：将输入的域名信息进行区域字段映射，通过查找本节点所保存的区域字段映射表生成对应的区域字段作为资源标识的前缀。

步骤403：将输入的用户SIP标识(此处即Bob@cn.p2p)进行利用一定的哈希算法进行计算，得到此用户数据的资源散列字段作为资源标识的后缀。

步骤404：对输入的资源标识的前缀(区域字段)和后缀(资源散列字段)进行组合得到此用户数据的完整的资源标识。

对等会话发起协议网络中的用户用上述所得的节点标识或者资源标识对节点或者资源进行查询，从而实现会话发起协议注册、呼叫建立等功能。

参见图5所示，为本发明基于区域感知对等会话发起协议网络节点注册的流程。将节点加入对等会话发起协议网络，其步骤如下：

步骤501，P2PSIP节点启动节点标识生成方法。

步骤502，节点标识生成方法产生该节点的节点标识，其中具体的生成过程见图3，例如此处得到的区域字段为：0101；节点标识的后缀为：10110110，则完整的节点标识为010110110110。

步骤503，P2PSIP节点用以上步骤所得到的节点标识010110110110加入到此DHT网络(此DHT网络在P2PSIP网络中负责资源存储和查询的操作)中。加入的过程和普通P2P网络中节点加入的过程相同，节点加入所需的操作和网络中使用的具体的P2P算法有关。

参见图6所示，为本发明基于区域感知对等会话发起协议网络资源注册的流程。用户A的SIP标识(sip:Alice@cn.p2p)注册到对等会话发起协议覆盖网络，其步骤如下：

步骤601，P2PSIP用户A启动资源标识生成方法。

步骤602，资源标识生成方法生成此用户A的用户数据对应的资源标识，生成过程见图4，例如此处生成的区域字段，即资源前缀为：0101，资源后缀为：10110111，则完整的资源标识为：010110110111。

步骤603，P2PSIP用户A用以上步骤所得到的资源标识010110110111以及其IP地址、端口号映射对(所对应的值为用户A所在主机的{IP:Port})存入此DHT网络中。

参见图7，为本发明基于区域感知对等会话发起协议网络呼叫建立的流程。具有SIP标识为sip:Bob@cn.p2p的用户B通过基于区域感知的P2PSIP网络向SIP标识为的sip:Alice@cn.p2p的用户A发起送呼叫请求。

步骤701，P2PSIP用户B启动资源标识生成方法，请求提取呼叫对象用户A的资源标识。

步骤702，资源标识生成方法生成用户A的资源标识，资源标识生成过程如图4，所的资源标识为010110110111，其中前缀为0101，后缀为10110111。

步骤703，P2PSIP用户B用以上步骤所得到的呼叫对象的资源标识010110110111向DHT网络进行查询操作，得到其呼叫对象用户A的IP地址、端口号映射对，即用户A所在主机的{IP:Port}。

步骤704，P2PSIP用户B用上述步骤所得的IP地址、端口号向用户A发起SIP INVITE请求进而建立连接。

本领域技术人员应该知道，本发明中，对等会话发起协议网络中的节点生成唯一的节点标识，也可以将区域字段作为后缀，节点散列字段为前缀；或者将区域字段和节点散列字段设置在节点标识中的任意约定好的位置。所述节点散列字段是一个随机数。可以哈希得来，被哈希的可以是地址；也可以不哈希，任何生产随机数的方法都可以，或者有个中心专门发放，或者网络中已有的节点给新加入的节点分配一个随机数等。

对等会话发起协议网络中的用户数据资源生成唯一的资源标识，也可以将区域字段作为后缀，资源散列字段为前缀；或者将区域字段和资源散列字段设置在节点标识中的任意约定好的位置。本发明的描述是为了示例和说明起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims

1.一种对等会话发起协议网络的区域感知优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对等会话发起协议网络中节点的节点散列字段为利用哈希计算得到的随机数；所述用户数据资源的资源散列字段为利用哈希计算得到的随机数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对等会话发起协议网络中节点的节点散列字段为对该节点路由信息进行哈希得到；所述用户数据资源的资源散列字段为对该用户的SIP标识进行哈希计算得到。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述节点路由信息包括：节点的互联网地址IP、端口号；

所述区域标识是该区域的域名。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域的划分根据区域、或组织、或互联网服务提供商的不同进行划分。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域字段的长度在对等会话发起协议网络内统一。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域字段和区域标识之间存在映射关系，根据区域标识可以得到对应的区域前缀。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述对等会话发起协议网络中的节点生成唯一的节点标识过程中，区域字段作为节点标识的前缀，该节点的散列字段作为节点标识的后缀；