CN102057647A - 覆盖网络的维护 - Google Patents

Abstract

一种管理基于环的覆盖网络的方法，所述网络配置成允许通过基础IP网络将消息路由到没有被IP地址指定的目的地。该方法包括首先绕着环从覆盖网络的发起节点发送探测消息，其中各对等节点将该探测消息转发给后继或前导节点。在检测到环的某个节点的转发故障时，从那个节点发送探测错误消息给发起节点。发起节点表示探测消息的最终目的地。

Description

覆盖网络的维护

技术领域

本发明涉及一种用于维护覆盖网络的机制，更具体来说，涉及用于维护基于环的覆盖网络、例如分布式哈希表覆盖网络的机制。

背景技术

对等或P2P网络利用包括处理能力和通信带宽在内的参与节点的集中资源以促进包括文件共享和VoIP电话的各种各样的服务。在没有中央服务器时，特定的P2P服务可利用“覆盖网络”来优化资源定位。覆盖网络包括由虚拟链路连接的节点，虚拟链路表示延伸穿过基础网络(例如因特网)中可能许多物理链路的路径。覆盖网络中的各节点维护包含到覆盖网络内的某些其它节点的一组链路的路由选择表。资源请求在节点之间传递，直至它们到达负责那个资源的节点。

分布式哈希表(DHT)提供用于将资源名称(“关键字”)映射到覆盖网络内的位置的有效手段。DHT利用哈希算法将关键字，例如歌曲标题、SIP URI等，映射到有限值空间、例如128位。选择哈希算法以确保哈希值在值空间中比较均匀地分布。因此，例如，100个歌曲标题的哈希化可能产生100个哈希值，它们在值空间中比较均匀地间隔开。覆盖网络内的节点通过用户名来识别，用户名本身被哈希化成相应的哈希值。各节点则变为负责值空间内邻近其自己的值的一组哈希值。实际上，节点将存储从中可得到匹配它“拥有”的资源名称的资源的位置(例如IP地址)。当覆盖网络中的节点接收对资源的请求时，该节点确定它是否拥有对应的哈希值。如果是，则它将资源的位置返回给请求方(经由覆盖网络)。如果它并不拥有该哈希值，则它检查其路由选择表，以便在表内识别具有最接近请求的哈希值的哈希值的那个节点，并且将请求转发给那个节点。接收节点重复该过程，一直到该请求到达确实拥有与请求对应的哈希值并且因此知道资源位置的节点。

图1示出被组织为环的覆盖网络(仅示出环内的少量节点)。在这个示例中，各节点维护包含环中的少量后继节点和前导节点以及少量更远节点的位置和哈希值的路由选择表。在所示网络中，节点X在其路由选择表内保存两个后继节点和两个前导节点以及三个远程节点的位置。虽然路由选择表内的大量条目在路由选择方面可使网络更高效并且针对节点撤退更健壮，但是大表难以维护，并且因此增加网络的不可靠性。如果覆盖网络的节点在网络地址转换节点(或NAT)之后，则在NAT中为路由选择表内包含的那些对等节点打开“针孔”。

覆盖网络内的节点通过尝试定期联络其相邻者来确保其路由选择表中的信息是最新的。多个不同机制可用于此目的：

1)节点可定期发送保持活动消息来检查其路由选择表中所列的其它节点没有离开覆盖网络。这种机制通过DHT方式来使用，诸如Pastry[A.Rowstron和P.Druschel：Pastry：用于大规模对等系统的可缩放分布式对象位置和路由选择。Middleware，2001]、Chord[I.Stoica、R.Morris、D.Karger、M.F.Kaashoek和H.Balakrishnan：Chord：用于因特网应用的可缩放对等查找服务。In Proceedings of the ACM SIGCOMM’01 Conference，2001年8月，San Diego，California，USA]和内容可寻址网络(CAN)[S.Ratsanamy、P.Francis、M.Handley、R.Karp和S.Shenker：可缩放内容可寻址网络。In Proceedings of ACM SIGCOMM 2001，2001年8月]。

2)节点可定期发送查询，以便了解可插入路由选择表以替换旧条目的新节点(例如Chord)。

3)节点可定期向其直接相邻者发送查询，请求关于其相邻者的路由选择表中的条目的信息。这种信息用于更新该节点自己的路由选择表(例如Chord)。

4)节点可定期向其相邻者发送它自己的路由选择表(例如CAN)。

维护路由选择表的另一种(附加)方式涉及节点检查资源请求的始发方是否可被插入其路由选择表中(例如Kademlia[P.Maymounkov和D.Mazieres：Kademlia：基于异或度量的对等信息系统。In Proceedings of IPTPS02，Cambridge，USA，2002年3月])。

考虑图2，它示出DHT中的邻里关系的一个示例。在图中，采取环拓扑。节点X将三个后继者和三个前导者指针保存在其路由选择表中。应当已经清楚，保存多个后继者和前导者指针的原因是提高健壮性。如果单个后继者出故障的概率为p，则全部三个后继者同时出故障的概率为p³。但是，在极大的现实世界的基于DHT的覆盖网络中，这对于保持网络中的连通性是不够的；如果给定节点的全部三个后继者(或者备选地，全部三个前导者)在足够短的时间周期内离开网络，则网络瓦解。

基于DHT的覆盖网络是完全分布式系统，它们可在没有任何集中组件的情况下工作。从网络性能监测操作的观点来看，这类分散式系统是非常有挑战性的。特别是，出现下列问题：

确定网络的总大小-不存在可跟踪系统中的用户数量的中央服务器。许多DHT算法需要与网络的大小有关的信息来优化其性能。举例来说，在Chord DHT算法[Stoica 2001]中，例如当选择相邻者集合的大小、DHT维护操作的频率和路由选择(即分支)表的大小时，需要与网络大小有关的信息。如果不知道网络的大小，则需要使用预先配置并且因而次优的值。这对网络性能可具有非常负面的影响。

网络拓扑的正确性-例如，当网络是完全分散式时如何检测网络中循环的存在。如果在网络内形成循环，这将引起故障或不正确的查找、网络的操作的降级性能或者甚至完全中断。基于DHT的覆盖网络会获益于自动检测和确定循环的能力。

网络分割的存在(是否存在从网络中的任何对等体到网络中的任何其它对等体的路径)-如何连接可能因搅动而产生的已断开网络分割。先前研究[Rhea 2004，Li 2004]已经表明，现有DHT无法处理高搅动率。由于高搅动，节点可能丢失其所有前导者或后继者。如果甚至单个节点甚至在一个方向丢失其相邻者的线索，则网络变成被分割的。因此，查找可能返回不一致的值或者完全失败。基于DHT的覆盖网络会获益于从网络分割进行恢复的能力。

来自网络的统计和性能相关信息的收集。由于网络可由数百甚至数千节点组成，所以收集与网络的状态有关的实时或准实时信息变得成问题。从所有节点分别收集定期状态报告以获得网络状态的准实时信息显然不会缩放(因为要收集实时信息，在监测节点与覆盖网络中的对等体的每个之间需要频繁的定期消息交换)。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种管理基于环的覆盖网络的方法，所述网络配置成允许通过基础IP网络将消息路由到没有被IP地址指定的目的地。该方法包括首先绕着环从覆盖网络的发起节点发送探测消息，其中各对等节点将该探测消息转发给后继或前导节点。在检测到环的某个节点处的转发故障时，从那个节点发送探测错误消息给发起节点。发起节点表示探测消息的最终目的地。

为了允许转发节点直接向发起节点发送错误消息，发起节点将其公开IP地址包含在探测消息中。发起节点还可包括方向指示符，指示消息应当采取的围绕覆盖网络的方向，即顺时针或逆时针。这允许发起节点在顺时针方向围绕覆盖网络发送第一探测消息以及在逆时针方向围绕覆盖网络发送第二探测消息。在环的一段已经断开的情况下，错误消息将由断开的双边返回，从而允许发起节点发起重新连接。

发起节点可在所述探测消息内包含唯一消息标识符，而覆盖网络中的节点使用该标识符来识别网络中的循环，即，接收循环消息的节点将根据消息标识符认识到它先前处理了该消息。发起节点可在所述探测消息内包含生存时间计数器，计数器值在消息经过的各节点递减。在探测消息返回到发起节点时，这个生存时间计数器值可用于确定覆盖网络的大小。

由于先前探测消息的发送而收集的管理数据可由发起节点包含在后续消息中。然后，这个数据可由网络中的节点用于配置其操作参数。为此，在覆盖网络的节点接收到探测消息时，接收节点可在消息中包含该节点的能力和/或操作数据。

根据本发明的第二方面，提供一种设备，所述设备配置成工作在基于环的覆盖网络中，用于通过基础IP网络将消息路由到没有被IP地址指定的目的地。该设备包括：发送单元，用于发送探测消息以供围绕覆盖网络向前传输；以及接收单元，用于接收来自覆盖网络内的对等节点的探测错误消息，那些对等体已经接收到探测消息并且检测到覆盖网络中的错误。提供处理单元，用于将所接收的探测错误消息与所发送的探测消息关联。

发送单元可设置成在所述探测消息内包含唯一消息标识符，而所述处理单元设置成根据唯一消息标识符包含在错误消息内，将所接收的探测错误消息与所发送的探测消息关联。

发送单元可配置成在第一方向围绕覆盖网络发送第一探测消息以及在第二方向围绕覆盖网络发送第二探测消息。处理单元配置成根据从网络断开处的端节点返回的探测错误消息来检测这些端点。

发送单元可配置成在所述探测消息内包含由于先前探测消息的发送而收集的管理数据。

根据本发明的第三方面，提供一种设备，所述设备配置成工作在基于环的覆盖网络中，用于通过基础IP网络将消息路由到没有被IP地址指定的目的地。该设备包括配置成接收来自覆盖网络内的相邻节点的探测消息的接收单元。提供第一发送单元并且将其配置成尝试继续沿着围绕网络的消息的传播方向、即顺时针或逆时针，将探测消息转发给另一个相邻节点。该设备的处理单元配置成检测消息转发过程中的错误，并且在这种错误的情况下，使发送单元向探测消息的发起方发送探测错误消息。

错误消息可通过许多不同的原因来触发，例如，网络断开、转发循环的存在、探测消息内的生存时间计数器到期或者消息超时。

处理单元可配置成使所述发送单元向探测消息内包含的所述发起方的IP地址发送所述错误消息。处理单元可配置成从所述探测消息提取管理数据，并且使用所提取数据来配置操作参数。

附图说明

图1示意示出包括多个节点的基于DHT的环覆盖网络；

图2进一步示出基于DHT的环覆盖网络，示出节点之间的邻里关系；

图3示出根据本发明的一个实施例、已经分割的环覆盖网络，其中分割的两端向发起节点返回错误消息；

图4示出可在环覆盖网络中发生的消息循环；

图5示出覆盖网络内的节点；

图6是示出在发起节点执行的过程的流程图；以及

图7是示出在转发节点执行的过程的流程图。

具体实施方式

基于环的分布式哈希表(DHT)覆盖网络本质上是自组织的，并且因此在大小和结构方面是不可预测的。在这里提出一种机制，它不仅允许分析网络大小和结构，而且允许以极有效方式将这类分析的结果分发于网络中。

在这里提出发送探测消息，它跟随后继者或前导者指针来穿过覆盖网络。覆盖网络的节点配置成尝试向环中的下一跳转发这类探测消息。探测消息用于监测网络的状态，收集诊断信息，检测循环和网络分割，确定网络的大小，在网络中分发信息，等等。探测消息由网络中具有特殊作用的节点来发起，或者因为该节点持有使它负责监测网络状态的令牌，或者因为它充当例如网络的“引导”对等体。引导对等体对于希望加入覆盖网络的节点而言是第一联络点。根据作为发送探测消息的结果而收集的信息，消息的发起方和转发探测消息的节点可采取校正动作或者调整用于维护网络的参数。

虽然探测消息的结构以及在节点处理这些消息的方式可能是专有系统的主题，但是也可能将它们在相关标准中定义。一种这样的标准是设计成允许使用覆盖网络来建立对等会话的IETF P2PSIP。在这种情况下，探测消息在协议中被定义为新消息。

发起探测消息(即，生成探测消息并且将它注入网络中)的节点在这里称作消息的“发起方”。发起方还将在它接收到已围绕环传播并且返回给发起方的探测消息之后终止探测消息。探测消息可在顺时针或逆时针方向、或者同时或交替地在两个方向发送。该方向在探测消息的信头中指定。

以逐跳方式来确认探测消息。也就是说，接收到探测消息的每个节点向从其接收该探测消息的相邻者发回确认。这允许将探测消息转发到下一跳节点的节点检测那个下一跳节点是否出故障或者从网络撤退(或者是否中间链路出故障)。

以下小节提供与可包含在探测消息中的信息、在各个节点的探测消息的处理、探测消息的发起有关以及与通过探测消息所收集的信息可由发起方和转发节点使用的方式有关的细节。

探测消息重传

在典型的基于环的DHT覆盖网络中，节点不断地加入和离开覆盖网络，即称作“搅动”的过程。对等体可尝试将探测消息转发给自发送节点上一次执行维护过程以来已经离开网络的后继者或前导者。特别是当网络遇到严重搅动时，探测消息将无法完成环的回路的概率相当高。因此，如果在给定节点的探测消息转发操作超时，则转发节点应当重复地重传该探测消息，直至它接收到来自下一跳节点的确认(一旦DHT维护过程已经去除了出故障的下一跳后继者或前导者并且将备选节点引入发送节点的路由选择表，则探测重传将成功)或者直到已经进行预先指定次数的重传尝试。当然，重传尝试的次数可在探测消息的信头中指定。

选择负责发送探测消息的对等体

在这里提出用于分配发送探测消息的职责的两种备选机制。

1.探测消息仅由网络的引导对等体(或者其它专用对等体)来发送。引导对等体是对于希望加入覆盖网络的节点充当第一联络点的众所周知的对等体。由于它是第一联络点，所以引导对等体必须始终具有公开IP地址。具有公开IP地址的益处是，无法转发探测消息的对等体可直接向消息的始发方(即引导对等体)发送错误消息。下面进一步描述这类错误消息的使用。

2.生成定期探测消息的职责以特殊令牌的形式在网络中逐个节点地传递。这个令牌是一种特殊消息，此后称作ProbeToken消息。接收ProbeToken消息的节点在ProbeToken消息中指定的时间周期里或者在它离开网络之前一直承担发送定期探测消息的职责。仅允许具有公开IP地址的对等体持有令牌。具有私有IP地址的对等体应当立即向其最接近的后继者转发ProbeToken消息。

ProbeError消息

接收探测消息的节点可能无法成功地转发该消息。这可能由于许多原因而发生，包括：超过探测消息重传尝试的最大次数(如果探测消息超时，则转发节点将设法将它重传，直至重传次数达到预先指定的最大值；在这时，发送ProbeError消息)；超过消息的最大“生存时间”(TTL)(下面进一步描述)；接收器已经丢失其所有后继者或相邻者；存在循环。在这类错误情况下，检测到该错误的节点应当通过发送特殊的ProbeError消息来通知探测消息的发起方。这被直接发送，而不是经由覆盖网络发送。要实现这一点，探测消息的发起方应当将其联络信息(IP地址、端口和对等体ID)包含在探测消息的净荷中。

ProbeError消息还应当标识已经发生的错误类型，例如超过探测消息重传的最大次数、超过TTL、循环、发送方不知道任何后继者或前导者、等等。可为这些错误情况中的每一个指定错误代码。另外，向其进行的发送已经失败的节点的对等体ID、IP地址和/或端口可包含在ProbeError消息中，以便允许发起方了解例如某些对等体是否在覆盖网络中反复引起问题。

了解网络的大小

向各探测消息分配生存时间(TTL)值。TTL值的目的有两个。首先，它防止探测消息在不稳定的覆盖网络中无限循环。接收探测消息的各节点使TTL值递减一。如果节点接收到TTL值为1的探测消息，则那个节点应当丢弃该探测消息，并且向发起方发送指示这种情况的ProbeError消息。其次，假定探测消息能够围绕覆盖网络完成其行程，当发起方接收到返回的探测消息时，则可通过从原始TTL值中减去TTL字段的剩余值来计算网络的大小。

检测和连接网络分割

如果探测消息的始发方接收到指示探测消息的传输由于转发节点已经丢失其所有后继者或前导者的线索而失败的ProbeError消息，则这表示网络已经分割。但是，如果ProbeError消息的发送方将其对等体ID、IP地址和端口号包含在该消息中，则消息的接收方了解网络分割开始处的对等体的身份。假定发起方在顺时针和逆时针方向同时发送了探测消息，则顺时针和逆时针探测消息都将失败，并且发起方将了解分割之前在顺时针和逆时针方向的最后一个节点的身份。这如图3所示。

根据图3的示例，探测消息的发起方(节点A)接收到两个ProbeError消息。节点B无法转发逆时针探测消息，因为它已经丢失其前导者的线索。在顺时针方向，节点C无法转发顺时针探测消息，因为它已经丢失其后继者的线索。但是，由于节点A知道环的断开部分的起始点(即，节点B和C)，所以它可指示节点B和C相互连接，由此重新连接网络。更具体来说，节点A可向节点B发送特殊消息(在这里称作更新消息)，该消息向节点B指示它应当将节点C设置为其第一前导者。节点A还向节点C发送另一个更新消息，其中它指示节点C将节点B设置为其第一后继者。

大家会理解，在节点B与节点C之间可能存在当指示节点B和C相互联络之后离开网络的节点。这类节点不会接收探测消息，因为它们属于在两个方向与主环断开的环的分段。这种分段的第一和最后一个节点将在一个方向丢失其所有相邻者(所有后继者或所有前导者)。但是，节点配置成使得如果它们在预定义时间周期里没有接收到探测消息，则它们知道它们已经与主环断开，并且它们必须尝试重新加入网络(即，通过向已经在覆盖网络中的节点发送加入消息)。但是，在重新加入之前，检测到它属于在两个方向已与主环断开的分段(即，通过如下事实：它在一个方向已经丢失其所有相邻者或者在预定义时间周期里尚未接收到探测消息)的节点应当通知断开分段中的其余节点：它知道它们也应当重新加入网络。这可通过向那些其它节点发送在这里称作PerformRe-join消息的特殊消息来实现。如果接收到PerformRe-join消息的节点知道始发方所不知的断开部分中的其它节点，则它应当将消息转发给那些其它节点。

循环检测和校正

应当向各探测消息分配唯一标识符，该标识符则在探测消息的净荷中携带。接收到探测消息的各节点保持包含N个最近的探测消息的标识符的高速缓存。当接收到探测消息时，节点检查探测消息的标识符是否已经存在于它的高速缓存中。如果存在，则循环存在于网络中。

考虑图4的示例情况，在顺时针方向发送的探测消息访问第一节点A和B，然后访问节点C。节点C具有指向节点A的不正确的第一后继者指针。如果节点A保持最近看到的探测标识符的高速缓存，则它可检测到它从节点C接收的探测消息正在循环(因为它先前已经转发具有相同标识符的探测消息)。

如果探测消息包含其中包含该探测消息已经访问的N个先前节点的身份的跳列表，则节点A通过检查其跳列表中的最近条目可了解向它发送了循环探测消息的节点(即节点C)的身份。随后，节点A可通知节点C：节点C应当消除并替换其不正确的第一后继者指针。为了实现这个方面，节点A可发送在这里称作LoopDetected消息的特殊消息。注意，LoopDetected消息可在其上接收到循环探测消息的相同连接上发送，表示NAT的存在不是问题。

在接收到LoopDetected消息时，节点C可发起循环校正过程，或者用第二后继者替代其第一后继者。例如，如果DHT算法为Chord，则节点C可尝试通过搜索备选后继者来校正循环。节点C可通过搜索其标识符在Chord环上紧接节点C自己的标识符的第一节点(即，节点C可搜索其标识符紧接的或者等于标识符C+1的第一节点)来进行这个操作。如果所返回的节点比前一个后继者更接近节点C，则不正确的第一后继者则可用所返回的节点替换。

沿备用前导者和后继者指针发送探测消息

DHT算法通常保持多个相邻者指针。举例来说，Chord DHT算法保持O(log(N))个后继者指针(即，Chord DHT算法保持的后继者指针的数量的上限为log(N)，其中N为网络中的节点的数量。除了沿第一后继者和前导者指针发送探测消息之外，探测消息备选地还可沿第二、第三、第四等相邻者指针其中之一发送。例如沿第三后继者指针所发送的探测消息仅访问DHT环中的每第三节点。这例如在测量网络的大小时是有利的；如果探测消息没有访问覆盖网络中的每一个对等体，而是仅访问每第M个对等体，则探测消息的始发方可更迅速地了解网络的大小。网络的大小可通过将跳数(由返回给发起方的探测消息中的跳计数器来标识)与M相乘来计算。

当然，需要附加机制来确保探测消息的发起方在探测消息围绕环传播并且没有略过发起方之后最终接收到该探测消息。探测消息的各转发方必须检查发起方的对等者ID是否包含在其后继者集合(或者当探测消息在逆时针方向发送时，前导者集合)中。如果发起方在转发方的后继者(或前导者)集合中，则探测消息应当被发送给发起方而不是第M个后继者(或前导者)。

总之，探测消息优选地包含下列字段：

-探测消息的唯一标识符。这个标识符由探测请求的发起方生成。

-探测消息的方向(即顺时针或逆时针)。

-探测消息的生存时间(TTL)。

-发起方的对等者ID、IP地址和端口(在向发起方发送ProbeError时使用)

-M，指定应当向哪一个后继者或前导者转发探测请求。例如，如果M具有值‘1’，则探测消息应当始终发送给第一后继者/前导者。

-包含N个最近跳的对等者ID、IP地址和端口的先前跳的列表(在循环校正中使用)，其中N等于或大于0。

除了在前一段中标识的字段之外，探测消息还可包括计数器，它从网络收集诊断信息。接收探测消息的各对等体适当地使计数器递增。然后，探测消息的发起方可将该信息用于各种目的，诸如将信息写到日志、生成告警、调整网络参数等等。可在探测消息中携带的附加字段的示例包括：

●在覆盖中提供特定服务的对等体的数量，例如：

○提供NAT的会话穿越工具(STUN)服务的对等体的数量。

○提供使用中继穿越NAT(TURN)服务的对等体的数量。

●引导对等体的数量。

●客户端计数器的数量。各对等体将它服务于的客户端的数量加至这个计数器的值。客户端是没有参与DHT的操作、但通过对等体使用DHT的服务的节点。

●各对等体所存储的资源记录的数量。各对等体将它存储的资源记录的数量加至这个计数器的值。

●覆盖网络内具有公开IP地址的节点的数量(这个信息可能是所关注的，因为仅具有公开IP地址的对等体可在某些特殊角色中起作用，例如作为引导对等体)。

●转发延迟计数器；各对等体将对等体转发探测消息所用的时间加至计数器。这可用于跟踪网络的负荷如何随时间变化。

如果超过特定计数器的最大值，则检测到这种情况的对等体可生成ProbeError消息，并且发送它到探测消息的发起方。在ProbeError消息中，发送方应当标识被超过的计数器的值以及探测消息的标识符。然后，探测错误消息的发送方可“回绕”计数器的值，并且进一步转发探测消息。当探测消息返回到发起方时，它可确定计数器的正确值(如有必要，通过将各个部分相加)。

图5示意示出DHT覆盖网络的发起节点1和转发节点8。发起节点1包括用于(根据覆盖网络协议)处理入局和出局消息的接收和发送单元2、3。处理单元4包括能够保存网络状态的细节和分发配置数据的网络管理单元6。处理单元还包括能够处理探测错误消息和检测错误状态的探测错误消息分析器5。报告数据由分析器5传递给网络管理单元。探测消息由探测消息生成器7在网络管理单元7的控制下生成。

进一步考虑转发节点8，它也包括接收和发送单元9、10。处理单元11包括探测消息分析器12，它分析所接收的探测消息并且确定消息的下一跳。它还确定该消息是否包含用于配置节点的数据。消息被传递给消息修改器14，并且可选地传递给节点配置器13。消息修改器14在必要时将本地数据加入消息，更新任何计数器，并且将消息传递给发送单元10。故障检测器和错误报告器15检测转发故障，并且根据需要将探测错误消息发送给发起节点1。

图6是示出在发起节点执行的过程的流程图。该过程在步骤1开始，节点在步骤2生成和发送探测消息。在步骤3，节点等候经由环返回消息。如果在步骤4成功返回探测消息，则在步骤5分析通过消息所收集的数据，并且执行更新。该消息在步骤6终止。在步骤7返回探测错误消息的情况下，在步骤8分析错误消息，并且执行更新。

图7是示出在DHT覆盖网络的转发节点执行的过程的流程图。该过程在步骤100开始，并且在步骤101接收探测消息。在步骤102，分析该消息，并且执行任何本地更新(例如，如果消息包含配置数据)。在步骤103，将消息转发给下一跳节点。在步骤104，监测消息的成功转发。如果成功地转发了消息，则处理过程在步骤105终止。但是，如果转发因任何原因而失败，则在步骤106，将探测错误消息直接返回给发起节点。处理在步骤107终止。

通过上述机制收集的信息可有利地通过将信息包含在后续探测消息中，来分发到参与覆盖网络的节点。举例来说，一旦它由一个探测消息收集到，网络的总大小可通过将它包含在下一个探测消息中来传递给对等体。接收这个信息的对等节点可使用它例如来调整DHT维护操作的频率。与向网络中的各对等节点发送分开的信息更新消息相比，传送信息的这种方式效率高得多并且是可缩放的。

在用于个人之间通信的P2P网络、例如当前在IETF中进行标准化的P2PSIP网络中，网络运营商从网络得到实时诊断信息是关键的。这里所提供的机制提供一种得到这种数据而不会使网络过负荷的方式。如果探测消息例如每60秒发送，则所提出的机制将单个节点(以及最重要的是终止探测消息的监测节点)的转发负荷增加仅每分钟单个消息。

本领域的技术人员会理解，可对上述实施例进行各种修改，而没有背离本发明的范围。

Claims (19)

1.一种管理基于环的覆盖网络的方法，所述覆盖网络配置成允许通过基础IP网络将消息路由到没有被IP地址指定的目的地，所述方法包括：

围绕所述环从所述覆盖网络的发起节点发送探测消息，而每个对等节点将所述探测消息转发给后继节点或前导节点；以及

在检测到转发故障时，将探测错误消息从那个节点发送给所述发起节点。

2.如权利要求1所述的方法，包括：在将所述探测消息返回给所述发起节点时，在那个节点终止所述消息。

3.如权利要求1或2所述的方法，包括：在所述发起节点，将所述发起节点的公开IP地址包含在所述探测消息中，所述探测错误消息被直接发送到这个公开IP地址。

4.如以上权利要求中的任一项所述的方法，所述发起节点在所述探测消息中包含方向指示符，所述方向指示符指示所述消息应当采取的围绕所述覆盖网络的方向。

5.如权利要求4所述的方法，包括：在顺时针方向围绕所述覆盖网络发送第一探测消息，并且在逆时针方向围绕所述覆盖网络发送第二探测消息。

6.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述错误消息指示断开已经在所述覆盖网络中发生，在所述发起节点接收到这个消息时，所述发起节点发起在所述断开部分的边缘的两个节点的连接。

7.如以上权利要求中的任一项所述的方法，包括：在所述探测消息中包含唯一消息标识符，所述覆盖网络中的节点使用所述标识符来识别所述网络中的循环。

8.如以上权利要求中的任一项所述的方法，包括：在所述探测消息中包含生存时间计数器，所述计数器的值在所述消息经过的各节点处递减。

9.如权利要求8所述的方法，包括：在所述探测消息返回到所述发起节点时，使用所述生存时间计数器值来确定所述覆盖网络的大小。

10.如以上权利要求中的任一项所述的方法，包括：在所述探测消息中包含作为发送先前探测消息的结果而收集的管理数据，这个数据由所述网络中的节点用于配置其操作参数。

11.如以上权利要求中的任一项所述的方法，包括：在所述覆盖网络的节点接收到探测消息时，在所述消息中包含所述节点的能力和/或操作数据。

12.一种设备，配置成工作在基于环的覆盖网络中，用于通过基础IP网络将消息路由到没有被IP地址指定的目的地，所述设备包括：

发送单元，用于发送探测消息以供围绕所述覆盖网络向前传输；

接收单元，用于从所述覆盖网络内的对等节点接收探测错误消息，那些对等体已接收到所述探测消息并且检测到所述覆盖网络中的错误；以及

处理单元，用于将所接收的探测错误消息与所发送的探测消息关联。

13.如权利要求12所述的设备，所述发送单元设置成在所述探测消息内包含唯一消息标识符，并且所述处理单元设置成根据所述唯一消息标识符包含在所述错误消息内，将所述所接收的探测错误消息与所述所发送的探测消息关联。

14.如权利要求12或13所述的设备，所述发送单元配置成在第一方向围绕所述覆盖网络发送第一探测消息，并且在第二方向围绕所述覆盖网络发送第二探测消息，以及所述处理单元配置成根据从网络断开处的端节点所返回的探测错误消息来检测这些端点。

15.如权利要求12至15中的任一项所述的设备，所述发送单元配置成在所述探测消息内包含作为发送先前探测消息的结果而收集的管理数据。

16.一种设备，配置成工作在基于环的覆盖网络中，用于通过基础IP网络将消息路由到没有被IP地址指定的目的地，所述设备包括：

接收单元，配置成接收来自所述覆盖网络内的相邻节点的探测消息；

发送单元，配置成继续围绕所述网络的所述消息的传播方向，尝试将所述探测消息转发给另一个相邻节点；以及

处理单元，配置成检测消息转发过程中的错误，并且在这种错误的情况下，使所述发送单元向所述探测消息的发起方发送探测错误消息。

17.如权利要求16所述的设备，所述错误是下列项之一：

网络断开；

转发循环的存在；

所述探测消息内的生存时间计数器到期；

消息超时。

18.如权利要求16或17所述的设备，所述处理单元配置成使所述发送单元向所述探测消息内包含的所述发起方的IP地址发送所述错误消息。

19.如权利要求16至18中的任一项所述的设备，所述处理单元配置成从所述探测消息提取管理数据，并且使用所提取数据来配置操作参数。

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