CN101656618A - 一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播方法及系统，在结构化对等网络中实现多媒体广播消息的服务功能，其中所述方法包括：广播源节点将待广播的多媒体内容封装为多媒体消息，发送给结构化对等网络中与本节点建立虚拟连接的接收端节点；接收到所述多媒体消息的接收端节点，将所述多媒体消息转发给与本节点建立虚拟连接的其他接收端节点。采用本发明能够很大程度上节约整个覆盖网络的带宽和处理能力资源；使负载能够更均衡地分配到广播源以外的节点，避免广播源节点成为处理瓶颈。

Description

一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播方法及系统
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播方法及系统。
背景技术
对等网络(Peer-to-Peer，简称P2P)是一种分布式的应用架构，主要由若干对等节点组成，它们分享自身的一部分资源，如处理能力、网络带宽等，共同向所有节点(包括自身)提供服务。在对等网络的服务路径上没有传统意义上的服务器，另外，对等节点可以动态地加入或退出网络，因此，对等网络具有自组织性。每个对等节点同时提供和享受服务，使得对等网络具有很好的扩展性，可以服务十分庞大的用户群。服务资源在网络中的分布有一定冗余，即一次服务流程的资源可以来自多个对等节点，这也使得对等网络不会因为单点故障造成服务瘫痪。
从实现而言，对等网络是一种应用层覆盖网络(overlay network)，建立在各类物理网络之上。覆盖网络完成资源索引、节点发现等功能，而通讯内容直接由下面的物理网络(通常是IP网络)发送。对等节点之间通过虚拟链路连接，如图1所示，这些虚拟链路在应用层实现，因此不受防火墙、NAT(Network Address Translation，网络地址转换)等物理网络拓扑结构的影响。
对等网络可分为结构化和非结构化两种类型。对于结构化的对等网络，节点之间的虚拟连接按照一定规则建立，对资源索引进行了优化，并且相对固定(除非受到对等节点瘫痪、加入或退出对等网络等事件的影响)。例如，分布式哈希表(Distributed Hash Table，简称DHT)是结构化对等网络常用的一类资源索引算法。它的工作原理类似由“关键字-资源值”对组成的哈希表，提供“提供关键字，返回资源值”的检索服务，区别是对于分布式哈希表，关键字和资源值的映射关系是分布存储在不同网络节点中。所有可能的关键字组成“关键字空间”，其按照一定的规则划分为小的区域，每个区域由特定的对等节点负责。每个对等节点都能充当“应用层路由器”(区别于通常意义上的路由器，它们是对IP数据包进行路由)，将资源访问请求路由到负责该资源的节点，或更“靠近”该资源的节点；此功能依赖于每个对等节点中维护的一张应用路由表(区别于IP路由表)，而应用路由表的建立过程是对等协议的一个组成部分。综上所述，对于结构化的对等网络，资源访问的流程可以简要描述如下：
(1)计算资源的关键字；
例如，资源为文件时，由文件名通过哈希算法计算关键字；
(2)根据对等算法，由关键字推导出负责维护此资源的节点(简称为“资源节点”)；
(3)查找应用路由表，找到与资源节点的虚拟连接，或者与“更靠近”资源节点的另一节点的虚拟连接；并通过找到的虚拟连接发出资源访问请求(携带资源关键字)；
(4)收到资源访问请求的节点查看该资源是否由自己负责，如果是，则处理此请求，流程结束；否则重复步骤(2)-(4)。
而非结构化的对等网络则没有算法对节点之间的连接进行组织和优化。对资源的定位，需要借助检索服务器，或者向所有已知的对等节点广播资源访问请求。相比结构化对等网络，其主要缺点是广播洪水会造成网络带宽的较大浪费。此外，在非结构化对等网络中，广播请求是一种“尽力而为”的做法，并不能保证请求送达正确的节点，从而会造成服务失败。
由于对等网络的高扩展性和容错性，越来越多的互联网应用，特别对资源要求较高的多媒体应用基于对等网络实现。但目前的对等网络中尚未有多媒体消息的广播机制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播方法及系统，在结构化对等网络中实现多媒体广播消息的服务功能。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播方法，包括：
广播源节点将待广播的多媒体内容封装为多媒体消息，发送给结构化对等网络中与本节点建立虚拟连接的接收端节点；
接收到所述多媒体消息的接收端节点，将所述多媒体消息转发给与本节点建立虚拟连接的其他接收端节点。
进一步地，所述广播源节点将所述多媒体内容封装在一个应用层数据报中。
进一步地，当虚拟连接上的应用传输协议为会话初始协议(SIP)时，所述多媒体内容采用多用途因特网邮件扩充协议(MIME)格式封装在MESSSAGE请求的消息体中。
进一步地，所述广播源节点在将所述多媒体消息发送给结构化对等网络中与其建立虚拟的接收端节点时，根据预先设定的规则将应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，每个集合对应一个下一跳节点；根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点；
接收端节点接收到所述多媒体消息后，根据其中携带的集合的信息，如果本节点是该集合中唯一成员，则将多媒体消息向本节点的用户展示；否则，按照所述预先设定的规则将本节点的应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，并根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点。
进一步地，所述预先设定的规则如下：
如果应用路由表中的某个接收端节点与本节点建立了虚拟连接，则为该接收端节点新建一个集合，并将该接收端节点加入该集合；
如果某个接收端节点与本节点未建立虚拟连接，则寻找从本节点到达该接收端节点的下一跳节点，并判断是否已为该下一跳节点创建过集合，如果已创建，则将该接收端节点加入该集合；如果还未创建，则为该下一跳节点新建一个集合，将该接收端节点加入该集合。
进一步地，所述各集合的信息包括：该集合中的接收端节点的列表信息。
进一步地，所述接收端节点列表信息是通过所述MIME格式的MESSSAGE请求的消息体中增加的子消息体携带。
本发明还提供了一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播系统，应用于结构化对等网络中，包括广播源节点和接收端节点，所述广播源节点进一步包括数据封装模块和数据发送模块，所述接收端节点进一步包括数据转发模块，其中：
所述数据封装用于，将待广播的多媒体内容封装为多媒体消息，传输给所述数据发送模块；
所述数据发送模块用于，接收到所述多媒体消息后，发送给与本节点建立虚拟连接的接收端节点；
所述数据转发模块用于，本接收端节点接收到所述多媒体消息后，转发给与本节点建立虚拟连接的其他接收端节点。
进一步地，所述数据发送模块用于，在将所述多媒体消息发送给结构化对等网络中与其建立虚拟的接收端节点时，根据预先设定的规则将应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，每个集合对应一个下一跳节点；根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点；
所述数据转发模块用于，本接收端节点接收到所述多媒体消息后，根据其中携带的集合的信息，如果本节点是该集合中唯一成员，则将多媒体消息向本节点的用户展示；否则，按照所述预先设定的规则将本节点的应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，并根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点。
进一步地，所述数据发送模块及所述数据转发模块采用如下预先设定的规则划分集合：
如果应用路由表中的某个接收端节点与本节点建立了虚拟连接，则为该接收端节点新建一个集合，并将该接收端节点加入该集合；
如果某个接收端节点与本节点未建立虚拟连接，则寻找从本节点到达该接收端节点的下一跳节点，并判断是否已为该下一跳节点创建过集合，如果已创建，则将该接收端节点加入该集合；如果还未创建，则为该下一跳节点新建一个集合，将该接收端节点加入该集合。
与现有技术相比，上述实施方案至少具有如下有益效果：
通过采用结构化对等网络的“中继广播”方式，每个对等节点(包括广播源)最多对消息转发一次，即可保证所有节点收到消息。相比由广播源逐一单播的方法，能在很大程度上节约整个覆盖网络的带宽和处理能力资源；另外，使负载能够更均衡地分配到广播源以外的节点，避免广播源成为处理瓶颈。
附图说明
图1为对等网络的架构图；
图2为多媒体消息广播服务的业务网络架构图；
图3为多媒体消息的中继广播方式的示意图；
图4为本发明应用示例的多媒体消息的封装格式；
图5为本发明实施例的基于结构化对等网络的多媒体消息广播系统的示意框图。
具体实施方式
图2示出了多媒体消息广播服务的业务的网络架构，对等节点按照业务定义可分为广播源和接收端。如图2所示，广播源节点0负责产生和发送多媒体消息内容，接收端1至7则负责接收和转发多媒体消息内容，并向用户展现多媒体消息内容。
针对图2的网络架构，本发明提出了一种多媒体消息的广播方法，采用“中继广播”的方式发送广播消息，即广播源节点不是将消息逐一发送给所有接收端节点，而是发送给其已建立虚拟连接的节点，由这些节点再“转告”其他节点，如此反复，直到所有节点都收到该多媒体消息。其中，多媒体消息除消息内容除文本外，还可以包含音频片段、图片、动画等媒体形式。
以下将结合附图和具体的实施例对本发明技术方案的实施作进一步详细阐述。
如图3所示，当某个对等节点作为广播源，向所有接收端广播一条多媒体消息时，其处理流程包括如下步骤：
步骤1，广播源封装多媒体消息；
广播源将待广播的多媒体内容封装在一个应用层数据报中。例如虚拟连接上的应用传输协议为SIP(Session Initiation Protocol，会话初始协议)时，多种媒体的数据可以通过MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途因特网邮件扩充协议)格式封装在MESSSAGE请求的消息体中。
但本发明不局限于SIP协议，对于其他应用传输协议同样适用。
步骤2，广播源节点检查应用路由表，根据以下预先设定的规则将所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合：
(1)若某个接收端节点(记为Rm)与本节点建立了虚拟连接(即该接收端在路由表中有对应的路由项)，则为Rm新建一个集合(记为Sm)并且Rm是新建集合的惟一成员；
(2)若某个接收端节点(记为Rn)与本节点未建立虚拟连接，则按照Chord算法寻找从本节点到达该接Rn的下一跳节点Hn，并判断是否已为该下一跳节点Hn创建过集合，如果已为Hn建立一个集合(记为Sn)，则将该接收端节点Rn加入该集合Sn；如果还未创建，则为Hn建立一个集合(记为Sn)并且将Rn加入该集合；
步骤3，广播源节点将所有接收端节点按照上述规则划分为M个集合(S1-SM，每个集合对应一个下一跳节点)后，将多媒体消息复制M份，每一份中附带对应集合的信息，该信息可以是集合中包含的接收端节点成员的列表信息，例如，每一份都对应一个不同的接收端列表，附带在消息拷贝中发给直接相连的节点；
其中，多媒体消息中附带的接收端列表信息的格式包括但不限于：在MIME格式的消息体中增加一个子消息体，其多媒体消息格式如图4中所示。
步骤4，接收端节点在收到多媒体消息时，先检查消息附带的接收端节点列表，若自身是列表中的惟一项，仅对多媒体消息进行处理，例如向本节点的用户展示；若列表中还包含其他节点，则将本接收端节点以外的其他节点也按照本节点应用路由表的记录划分为若干集合，规则同上；同时，也为每个集合建立多媒体消息的拷贝，并附带接收端节点列表再次转发；
步骤5，重复步骤4，直到所有接收端节点都接收到此多媒体消息，流程结束。
在此方案中，采用Chord作为对等算法，本发明基于对等网络技术，但不局限于具体的对等算法。另外，对等网络的管理，包括对等节点的加入、离开，以及节点应用路由表的更新过程不是本发明所关注的内容，此处不再赘述。
本发明可应用于特定群体间的公告信息发布，典型的应用场景包括但不限于以下两例：
1小区物业用于向小区居民广播停水、停电、检修等通知信息；
2商场商家向顾客广播商品折扣信息，等。
本发明是上述应用的核心技术，实现上述应用还涉及广播授权、运营商策略控制、位置服务等技术，但这些利用内容已有技术即可实现。
综上所述，本发明基于覆盖网络实现广播，相比网络层(例如，IP)广播或组播技术，具有不受网络拓扑结构(例如，防火墙、NAT)影响，没有地域(网络层广播无法跨越路由器、网关等三层网络设备)以及物理网络类型限制(对等节点之间的虚拟连接可以TCP/IP、PPP等)的优点。
此外，如图5所示，本发明还提供了一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播系统，应用于结构化对等网络中，包括广播源节点和接收端节点，所述广播源节点进一步包括数据封装模块和数据发送模块，所述接收端节点进一步包括数据转发模块，其中：
所述数据封装用于，将待广播的多媒体内容封装为多媒体消息，传输给所述数据发送模块；
所述数据发送模块用于，接收到所述多媒体消息后，发送给与本节点建立虚拟连接的接收端节点；
所述数据转发模块用于，本接收端节点接收到所述多媒体消息后，转发给与本节点建立虚拟连接的其他接收端节点。
进一步地，所述数据发送模块用于，在将所述多媒体消息发送给结构化对等网络中与其建立虚拟的接收端节点时，根据预先设定的规则将应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，每个集合对应一个下一跳节点；根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点；
所述数据转发模块用于，本接收端节点接收到所述多媒体消息后，根据其中携带的集合的信息，如果本节点是该集合中唯一成员，则将多媒体消息向本节点的用户展示；否则，按照所述预先设定的规则将本节点的应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，并根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点。
进一步地，所述数据发送模块及所述数据转发模块采用如下预先设定的规则划分集合：
如果应用路由表中的某个接收端节点与本节点建立了虚拟连接，则为该接收端节点新建一个集合，并将该接收端节点加入该集合；
如果某个接收端节点与本节点未建立虚拟连接，则寻找从本节点到达该接收端节点的下一跳节点，并判断是否已为该下一跳节点创建过集合，如果已创建，则将该接收端节点加入该集合；如果还未创建，则为该下一跳节点新建一个集合，将该接收端节点加入该集合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播方法，其特征在于，包括：
广播源节点将待广播的多媒体内容封装为多媒体消息，发送给结构化对等网络中与本节点建立虚拟连接的接收端节点；
接收到所述多媒体消息的接收端节点，将所述多媒体消息转发给与本节点建立虚拟连接的其他接收端节点。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述广播源节点将所述多媒体内容封装在一个应用层数据报中。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
当虚拟连接上的应用传输协议为会话初始协议(SIP)时，所述多媒体内容采用多用途因特网邮件扩充协议(MIME)格式封装在MESSSAGE请求的消息体中。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述广播源节点在将所述多媒体消息发送给结构化对等网络中与其建立虚拟的接收端节点时，根据预先设定的规则将应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，每个集合对应一个下一跳节点；根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点；
接收端节点接收到所述多媒体消息后，根据其中携带的集合的信息，如果本节点是该集合中唯一成员，则将多媒体消息向本节点的用户展示；否则，按照所述预先设定的规则将本节点的应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，并根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述预先设定的规则如下：
如果应用路由表中的某个接收端节点与本节点建立了虚拟连接，则为该接收端节点新建一个集合，并将该接收端节点加入该集合；
如果某个接收端节点与本节点未建立虚拟连接，则寻找从本节点到达该接收端节点的下一跳节点，并判断是否已为该下一跳节点创建过集合，如果已创建，则将该接收端节点加入该集合；如果还未创建，则为该下一跳节点新建一个集合，将该接收端节点加入该集合。
6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述各集合的信息包括：该集合中的接收端节点的列表信息。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述接收端节点的列表信息是通过所述MIME格式的MESSSAGE请求的消息体中增加的子消息体携带。
8、一种基于结构化对等网络的多媒体消息广播系统，应用于结构化对等网络中，其特征在于，包括广播源节点和接收端节点，所述广播源节点进一步包括数据封装模块和数据发送模块，所述接收端节点进一步包括数据转发模块，其中：
所述数据封装用于，将待广播的多媒体内容封装为多媒体消息，传输给所述数据发送模块；
所述数据发送模块用于，接收到所述多媒体消息后，发送给与本节点建立虚拟连接的接收端节点；
所述数据转发模块用于，本接收端节点接收到所述多媒体消息后，转发给与本节点建立虚拟连接的其他接收端节点。
9、如权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述数据发送模块用于，在将所述多媒体消息发送给结构化对等网络中与其建立虚拟的接收端节点时，根据预先设定的规则将应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，每个集合对应一个下一跳节点；根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点；
所述数据转发模块用于，本接收端节点接收到所述多媒体消息后，根据其中携带的集合的信息，如果本节点是该集合中唯一成员，则将多媒体消息向本节点的用户展示；否则，按照所述预先设定的规则将本节点的应用路由表中的所有接收端节点按照下一跳划分为若干集合，并根据划分的集合的总个数将所述多媒体消息复制相同份数，且在所述多媒体消息中分别携带各集合的信息，发送至各集合所对应的下一跳节点。
10、如权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述数据发送模块及所述数据转发模块采用如下预先设定的规则划分集合：
如果应用路由表中的某个接收端节点与本节点建立了虚拟连接，则为该接收端节点新建一个集合，并将该接收端节点加入该集合；
如果某个接收端节点与本节点未建立虚拟连接，则寻找从本节点到达该接收端节点的下一跳节点，并判断是否已为该下一跳节点创建过集合，如果已创建，则将该接收端节点加入该集合；如果还未创建，则为该下一跳节点新建一个集合，将该接收端节点加入该集合。
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