CN102067565A - 用于内容分发的系统、共享节点、服务器和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在网络(200)(具体地，对等网络)中分发内容项(230)的系统。请求节点(210B-210D)发送针对内容项(230)的请求。将针对内容项的访问需求值与请求节点(210B-210D)的计数器值进行比较，以确定请求节点是否可以从共享节点(210A)下载内容项(230)。有利地，计数器值与具有共享内容项习惯的请求节点相链接。针对网络(200)中的至少一个内容项(230)，遵照时间规则或者在下载内容时，修改不仅仅与内容项的大小相链接的访问需求值。这样可以确保初始下载器可能共享内容项，并且然后其他节点更易获得内容。还提供了一种共享节点(210A)、一种服务器(640)和一种方法。

Description

用于内容分发的系统、共享节点、服务器和方法
技术领域
本发明总体上涉及数字内容分发，具体涉及诸如对等网络之类的内容分发网络中的内容分发。
背景技术
本节旨在向读者介绍与以下描述和/或要求保护的本发明的各个方面有关的技术的各个方面。相信此处的讨论有助于向读者提供背景信息，以便读者能够更好的理解本发明的各个方面。因此，应当理解的是应该据此阅读这些说明，而不应将后者看成对现有技术的认可。
当今存在多种不同类型的内容分发网络，例如下文中用作非限制示例的示例对等(P2P)网络。
图1示出了典型的现有技术P2P网络100。P2P网络100包括通过网络110(一般是互联网)功能连接的多个对等端110A-110D(在被称作组时可以共享附图标记110)。第一对等端110A存储了期望与P2P网络100中其他对等端110B-110D共享的内容130。无需探究对等端110如何检测另一对等端110上的内容的具体细节，其他对等端110B-110D可以从第一对等端110A下载内容。
可能有许多其他对等端期望从第一对等端110A下载内容是可能的。然而，当对等端已经下载了内容文件的一部分时，该对等端可以与其他对等端共享该部分，其他对等端然后可以从第一对等端110A或刚下载了该部分的对等端下载该部分。将认识到的是，该系统可以降低在网络中发起内容的对等端的负载。下载内容文件的对等端越多，可以向其他对等端提供内容文件的对等端就越多，这意味着系统可以容易缩放至大量对等端。
固有问题在于内容的初始种子。在P2P网络100的标准使用中，当第一对等端100A共享新文件时，请求新文件的对等端的数目缓慢增加，这意味着第一对等端(也被称作“初始播种器”)仅为少数对等端提供服务。那么，一旦对内容的需要增长，多个对等端已经下载内容，并且可以重新分发该内容。因此自举(bootstrap)缓慢。这在最新内容或伪实况(pseudo-live)内容(即，以小的时移分发的内容)的情况下是尤其有问题的。在“Incentives Build Robustness in BitTorrent”，2003中，Bram Cohen提出一种解决方案，对所请求的内容文件中最不广泛分发的内容文件的下载给予优先权。该解决方案减轻了上述问题，但并未解决上述问题，然而该解决方案并不鼓励共享所下载的共享文件。
贪婪的行为恶化了上述问题：一些对等端期望下载内容但不参与内容的重新分发。如果太多对等端这么做，则P2P网络不能按比例扩大到使P2P技术高效的程度。在“An Incentive Mechanism for P2P Networks”，24th Internatioanl Conference of Distributed Computing Systems(ICDCS’04)，IEEE Computer Society，1063-6927/04中，Richard Ma等人提出了一种激励机制，用于通过在上载方队列中对参与重新分发的那些对等端给予优先权来部分地限制贪婪行为。在EP 1752925中描述了另一种这样的解决方案，其中，每个对等端具有信用值，当从对等端上载内容时该信用值增大，而当对等端下载内容时该信用值减小。这些解决方案同样减轻了该问题，但不能解决问题。
所谓的瞬间拥挤(flash crowd)行为也恶化了该问题。在共享了以大量被寻求的新内容并且大量对等端尝试实质上同时下载该内容时，会发生这种问题。初始对等端不能对所有请求都作出响应。在这种情况下已有的激励机制不能提供太多帮助。
因此，将认识到需要一种能够允许减小初始播种器的过载并且鼓励对等端为其他对等端提供上载带宽的解决方方案。本发明提供了这样的解决方案。
发明内容
在第一方面中，本发明涉及一种网络中的内容分发系统。该网络包括：至少一个共享节点，存储与访问需求值相关联的内容项，所述至少一个共享节点包括用于共享内容项的装置；以及与计数器值相关联的至少一个请求节点，所述至少一个请求节点包括用于请求内容项的装置和用于下载内容项的装置。该系统还包括：用于将所述至少一个请求节点的计数器值与针对内容项的访问需求值相比较以确定是否允许所述至少一个请求节点下载内容项的装置；以及用于当共享节点数目改变时修改与存储在所述至少一个共享节点中的至少一个上的内容项相关联的访问需求值的装置。
在第一优选实施例中，系统还包括：中央服务器，适于从至少一个请求节点接收针对内容项的请求，验证所述至少一个请求节点的计数器值允许访问内容项；以及如果是，将认证项返回至所述至少一个请求节点，所述认证项是要由所述至少一个请求节点转发至所述至少一个共享节点的。有利的是，中央服务器还适于存储与存储在所述至少一个共享节点上的内容项相关联的访问需求值。此外有利的是，中央服务器还适于存储所述至少一个请求节点的计数器值。
在第二优选实施例中，访问需求值包括在访问规则中，访问规则将多个访问需求值与同样多个时间段相关联，其中，修改装置适于在与特定访问需求值相关联的时间段已经达到时修改访问需求值。
在第二方面中，本发明涉及一种在用于在网络中分发内容的系统中的服务器。该服务器包括：用于将与存储在至少一个共享节点上的内容项相关联的需求值存储在网络中的装置；用于从请求节点接收针对内容项的请求的装置；用于将请求节点的计数器值与针对内容项的访问需求值相比较以确定是否允许请求节点下载所述内容项的装置；用于将认证项返回至所述至少一个请求节点的装置，所述认证项是要由所述至少一个请求节点转发至所述至少一个共享节点的；以及用于当存储了内容项的共享节点的数目改变时修改与内容项相关联的访问需求值的装置。
在第一优选实施例中，服务器还包括：用于存储请求节点的计数器值的装置。
在第二优选实施例中，服务器还包括：用于对网络中针对内容项的共享节点的数目进行计数的装置。
在第三方面中，本发明涉及一种在网络中分发内容的方法。请求节点发送针对内容项的请求。将与请求节点相关联的计数器值与针对内容的访问需求值相比较，以确定请求节点是否可以下载内容项。如果可以下载，则请求节点从网络中的共享节点下载内容项；当存储了内容项的共享节点的数目改变时，修改与存储在网络中的至少一个内容项相关联的访问需求值。
附图说明
现在参照附图，通过非限制示例描述本发明的优选特征，在附图中：
图1(已经描述)示出了典型的现有技术内容分发网络；
图2示出了根据本发明优选实施例的内容分发网络；
图3-5示出了使用本发明优选实施例的文件分发的示例；
图6示出了本发明的备选实施例；以及
图7-8示出了使用本发明备选实施例的内容分发的示例。
具体实施方式
图2示出了根据本发明优选实施例的内容分发网络。作为非限制示例，内容分发网络是P2P网络200。P2P网络200包括通过网络(有利地，是互联网)功能连接的多个对等端210A-210D(可以共同被称作210)。对等端A 210存储期望与其他对等端210B-210D共享的内容文件230。
对等端C包括：处理器251，适于执行计算机程序，尤其是P2P网络共享所需的对等端应用程序；第一存储器252，适于短期存储例如由处理器251执行的示例中间计算；第二处理器253，适于示例内容的长期存储；通信单元(I/O)254，适于与其他设备进行通信；以及用户界面255，适于与用户交互。为了清楚起见，仅示出了理解本发明所需的对等端C的那些部件；以及仅针对对等端C示出这些部件，同时应当理解的是，其他对等端可以包括这些部件中至少一些。
每个对等端210与计数器相关联，所述计数器优选地是本地存储的，但也可以是在中心存储的。计数器用于反映对等端分发内容的概率。计算计数器的一个示例方法是，当对等端将共享文件上载到至少一个其他对等端时，增加该对等端的计数器值，优选地与上载内容的大小(兆字节的数目)有关。换言之，共享内容的对等端越多，计数器增大的就越大。优选地，计数器值是指有限时间段，例如上个月。
在图2中，对等端210具有以下示例计数器：对等端A，230；对等端B，190；对等端C，670；以及对等端D，400。
对等端所共享的每个或至少一个内容文件230与访问规则相关联，访问规则至少规定对等端为了下载内容文件230必须具有的最小计数器值。有利地，最小计数器值与除了内容文件大小以外的至少一个因素有关系。优选地，选择最小计数器值，使得允许特定百分比(在合理误差范围内)的对等端210访问内容，例如，30％的对等端。例如，如在现有技术中，使用内容文件的大小作为最小计数器值是不够的，这是由于其对于克服瞬间拥挤问题(具体地针对小内容文件)并不十分有效。
本领域技术人员将认识到，访问规则还可以包括针对不同对等端或对等端组的不同的最小计数器值。
因此，将认识到，访问规则不是纯商业特征，因为其可以用于允许具有参与内容分发历史的对等端访问内容。这样，增加了网络中更快内容分发的可能性。
访问规则例如可以规定下载内容文件230始终需要计数器值500。还可能的是，访问规则规定在特定时间之前需要计数器值500，在第二时间之前需要400计数器值，以及在上述时间之后需要0计数器值(即，任何人可以下载内容文件)。优选地，访问规则存储在内容文件230的元数据中，并且它们可以表示为向量列表：<时间，所需的最小计数器值>。
当对等端期望下载内容文件230时，其发送包括其计数器值和内容230的标识符在内的查询。如访问规则中规定的，接收该查询的对等端控制计数器值提供对内容的访问。
将认识到，也可以使用分发令牌的服务器(未示出)来实现本发明。服务器接收针对内容的请求，检查访问规则以查明对等端的计数器值是否高到足以下载内容文件，如果是，则返回令牌，对等端可以用该令牌来证明将内容下载到可以上载内容的另一对等端的认证。
将认识到，还可以使用跟踪对等端的计数器值的服务器来实现本发明。在这种情况下，共享对等端210A所接收到的请求不需要包括计数器值，并且共享对等端可以向服务器要求确认计数器值是正确的。
使用访问规则，更可能的是，仅具有共享下载的内容(即，参与内容分发)习惯的对等端能够在内容出现在网络200中时下载该内容。由于分发内容的对等端的数目可能增加，因此帮助内容分发也是可能的。
本发明适合于与任何类型的分发内容一起使用，但是本发明尤其适合于与“最新”内容或伪实况内容一同使用。伪实况内容是与相应实况内容相比以小的时移来分发的流。
因此可以看出，本发明提供了一种可以避免初始播种器的带宽过载的解决方案，这是由于更少的对等端可以下载内容项，并且本发明可以激励对等端共享下载的文件，从而有助于内容分发。
图3-5示出了使用本发明优选实施例的文件分发的示例。图中示出了图2所示的对等端210。对等端A 210A具有其他对等端210B-210D期望下载的内容文件230。对等端A 210A的计数器值未示出，由于在示例中这是无关紧要的。
在图3中，访问规则<始终，500>指示对等端必须具有最小计数器值500，以便下载内容，无论对等端何时期望下载内容。如所示，仅对等端C 210C具有足够高(670)的计数器值，从而该对等端可以下载内容(是)。对等端B和D 210B、210D的计数器值不足够高(分别为190和400)，从而它们不可以下载内容(否)。
在图4中，访问规则<-T1，500><T1-，350>指示，一直到时间T1，对等端必须具有最小计数器值500，以便下载内容；在T1之后，计数器值350就足够。如所示，仅对等端C 210C具有高到足以在任何时间下载内容(是)的计数器值(670)。具有计数器值400的对等端D可以在时间T1之后(T1之后)下载内容，但是计数器值190不允许对等端B在任何时间下载内容(否)。
在图5中，访问规则<-T1，500><T1-T2，350><T2-，0>指示一直到时间T1，对等端必须具有最小计数器值500，以便下载内容；在时间T1与T2之间，计数器值350就足够；并且在T2之后，任何对等端可以下载内容，因为所需的计数器值是0。如图4所见，对等端C可以在任何时间下载内容，对等端D可以在时间T1之后的任何时间下载内容。利用其计数器值190，对等端B仅可以在时间T2(T2之后)下载内容。
图6示出了本发明的备选实施例，具体地适合于使用一个或多个中央服务器的系统。内容分发网络600包括适于从对等端610接收针对内容的请求的至少一个中央服务器640(可以单独被表示为610A-610D)。服务器640存储与网络600中的内容有关的信息，例如什么内容来自于哪些对等端以及访问规则是什么。在优选实施例中，对等端610向服务器640通知其所提供的内容的任何变化，以及其何时离线或再次在线。这样，服务器640可以始终更新内容信息。服务器640优选地包括如上所述对等端C的功能部件的至少一些；将认识到，功能不需要精确相同。
如上所述，期望下载内容项630的对等端610向服务器640发送请求。请求包括内容的标识符以及对等端610的计数器值。服务器640查找与内容相关联的信息，并且获取相应访问规则。然后，服务器将计数器值与访问规则相比较，以查看对等端610是否被授权下载内容。如果是，则服务器640返回令牌，对等端610可以发送该令牌以便证明其被允许下载内容连同针对该内容的元数据的票证(ticket)。
在不同的解决方案中，服务器640存储了对等端210的计数器值，这意味着对等端不必将该计数器值包括在请求中。
将认识到，多于一个对等端610可以存储相同内容630。在备选实施例中，访问规则可以根据存储对等端的不同而不同。
这种布置使得能够在共享对等端的数目增加时减小所需的计数器值。
进行上述操作的一种方式是，假设每个共享对等端向服务器640报告其共享了新内容，服务器640跟踪共享对等端的数目。例如，访问规则可以规定：如果两个对等端共享内容，则需要计数器值500来下载单个对等端所共享的内容，以此类推。当然也可以将访问规则500应用于发起对等端，并且针对第一新的共享对等端将访问规则设置为480，以此类推。
进行上述操作的另一种方式是，针对共享对等端修改该共享对等端所共享的内容文件的元数据。例如，如果该共享对等端自己的访问规则规定需要计数器值500来从播种器下载文件，则该共享对等端可以在上载内容之前修改访问规则，使得需要计数器值450来从从播种器下载内容的对等端下载内容。有利地，新的共享对等端向服务器640通知该新的共享对等端共享内容，以及用于从新的共享对等端下载内容的访问规则。
针对不同共享对等端使用不同访问规则的优点在于，使得共享对等端能够从播种器下载，这是由于更多对等端寻求从具有比播种器的计数器值需求更低的计数器值需求的对等端下载内容。
图7-8示出了使用本发明的备选实施例的内容分发的示例。图7示出了服务器640如何保持信息ID：<A，450>，该信息ID指示对等端A共享ID所标识的内容，以及需要最小计数器值450来下载内容。由于对等端B和对等端D不具有必要的计数器值，所以对等端B和对等端D不能够下载内容。然而，具有计数器值670的对等端C可以下载内容。对等端C向服务器640发送请求，该请求包括内容的标识符(ID)和对等端C的计数器值(670)。由于这足以能够下载内容，所以服务器640返回针对内容的票证，以指示对等端C可以从对等端A(票证，A)下载内容。在一个实施例中，该票证仅对从对等端A下载是有效的；在另一实施例中，票证包括请求对等端的计数器值，而内容位置的指示仅用于至对等端C的信息。对等端C然后可以向对等端A发送针对内容的票证(T)，并且然后可以下载内容(ID)作为返回。
尽管在附图中未示出，应当注意，对等端A的计数器值可以在向对等端C上载内容时增大。此外，如上所述，有利地，对等端C向服务器640通知其期望共享内容。
在图8中，对等端C还期望共享内容ID，并且服务器640已经将与内容有关的信息更新为ID：<A，450><C，400>，以指示仍需要计数器值450来从对等端A下载内容，而400足以从对等端C下载内容。由于对等端B仅具有计数器值190，因此其根本不可以下载内容。然而，具有计数器值400的对等端D现在可以从对等端C下载内容。为此，对等端D项服务器640发送请求，服务器640返回针对对等端C上的内容的票证，并且对等端D将该票证转发至对等端C并然后可以从对等端C下载内容。
自然，能够组合实施例，以便实现系统，其中，必要的计数器值可以针对每个共享对等端而不同，并且针对每个共享对等端的必要计数器值可以随着时间而变化。
如将认识到的，本发明可以实现对带宽的积极效果，这是由于可以鼓励下载内容的对等端共享内容，这可以减小启动延迟，以及由于激励状态可以用作针对对等端选择功能的输入，使得可以向具有高激励状态的对等端给出更多的选择机会。
通过仅对那些可能适合共享的对等端允许较早内容访问，本发明提供了现有技术策略不能提供的高自举能力。
因此，将认识到，本发明提供了一种可以允许减小初始播种器的过载并且鼓励对等端为其他对等端提供上载带宽的解决方案。
说明书(适当的地方)和权利要求以及附图中所公开的每个特征可以单独提供或者以任何适当组合的方式来提供。以硬件实现的所述特征也可以以软件来实现，反之亦然。适当地，连接可以被实现为无线连接或有线连接(不必需是直接连接或专用连接)。
权利要求中出现的附图标记仅是示意性的，不应对权利要求的范围起到限制性作用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
国际局在2010年8月17日(17.08.2010)收到的修改权利要求
1.一种用于在网络(200)中分发内容的系统，包括：
至少一个共享节点(210A)，存储与访问需求值相关联的内容项(230)，所述至少一个共享节点包括用于共享内容项的装置；
与计数器值相关联的至少一个请求节点(210B、210C、210D)，所述至少一个请求节点包括用于请求内容项(230)的装置和用于下载内容项(230)的装置；
其中，该系统还包括：用于将所述至少一个请求节点的计数器值与针对内容项的访问需求值相比较以确定是否允许所述至少一个请求节点下载内容项的装置；以及
用于当共享节点数目改变时修改与存储在所述至少一个共享节点中的至少一个上的内容项相关联的访问需求值的装置；
所述系统的特征在于，所述计数器值反映请求节点分发内容的概率，
其中，仅当所述计数器值大于访问需求值时，允许所述至少一个请求节点下载内容项。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：中央服务器(640)，适于：
从所述至少一个请求节点接收针对内容项的请求；
验证所述至少一个请求节点的计数器值是否允许访问内容项；以及，如果是，
则将认证项返回至所述至少一个请求节点，所述认证项是要由所述至少一个请求节点转发至所述至少一个共享节点的。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，中央服务器(640)还适于存储与存储在所述至少一个共享节点(210A)上的内容项相关联的访问需求值。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，中央服务器还适于存储所述至少一个请求节点的计数器值。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，访问需求值包括在访问规则中，访问规则将多个访问需求值与同样数目的多个时间段相关联；修改装置适于在已经达到与特定访问需求值相关联的时间段时修改该访问需求值。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，选择访问需求值，以允许特定百分比的所述至少一个请求节点访问内容项。
7.一种在用于在网络(200)中分发内容的系统中的服务器(240)，所述服务器包括：
用于存储与存储在网络(200)中至少一个共享节点(210A)上的内容项(230)相关联的需求值的装置；
用于从请求节点(210B、210C、210D)接收针对内容项的请求的装置；
用于将请求节点的计数器值与针对内容项的访问需求值相比较以确定是否允许请求节点下载所述内容项的装置，所述计数器值反映请求节点分发内容的概率；
用于仅当所述计数器值大于访问需求值时将认证项返回至所述至少一个请求节点的装置，所述认证项是要由所述至少一个请求节点转发至所述至少一个共享节点的；以及
用于当存储了内容项的共享节点的数目改变时修改与所述内容项相关联的访问需求值的装置。
8.根据权利要求7所述的服务器，还包括：用于存储请求节点的计数器值的装置。
9.根据权利要求7所述的服务器，还包括：用于对网络中针对内容项的共享节点的数目进行计数的装置。
10.根据权利要求7所述的服务器，其中，选择访问需求值，以允许特定百分比的所述至少一个请求节点访问内容项。
11.一种在网络(200)中分发内容的方法，所述方法包括以下步骤：
由网络(200)中的请求节点(210B、210C、210D)发送针对内容项的请求；
将与请求节点相关联的计数器值与针对内容的访问需求值相比较，以确定请求节点是否能够下载内容项，所述计数器值反映请求节点分发内容的概率，其中，仅当计数器值大于访问需求值时，允许请求节点下载内容项；
由请求节点(210B、210C、210D)从网络中的共享节点(210A)下载内容项；以及
当存储了网络中存储的至少一个内容项的共享节点的数目改变时，修改与该内容项相关联的访问需求值。

Claims (9)

1.一种用于在网络(200)中分发内容的系统，包括：
至少一个共享节点(210A)，存储与访问需求值相关联的内容项(230)，所述至少一个共享节点包括用于共享内容项的装置；
与计数器值相关联的至少一个请求节点(210B、210C、210D)，所述至少一个请求节点包括用于请求内容项(230)的装置和用于下载内容项(230)的装置；
其中，该系统还包括：用于将所述至少一个请求节点的计数器值与针对内容项的访问需求值相比较以确定是否允许所述至少一个请求节点下载内容项的装置；
所述系统的特征在于，该系统还包括：用于当共享节点数目改变时修改与存储在所述至少一个共享节点中的至少一个上的内容项相关联的访问需求值的装置。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：中央服务器(640)，适于：
从所述至少一个请求节点接收针对内容项的请求；
验证所述至少一个请求节点的计数器值是否允许访问内容项；以及，如果是，
则将认证项返回至所述至少一个请求节点，所述认证项是要由所述至少一个请求节点转发至所述至少一个共享节点的。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，中央服务器(640)还适于存储与存储在所述至少一个共享节点(210A)上的内容项相关联的访问需求值。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，中央服务器还适于存储所述至少一个请求节点的计数器值。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，访问需求值包括在访问规则中，访问规则将多个访问需求值与同样数目的多个时间段相关联；修改装置适于在已经达到与特定访问需求值相关联的时间段时修改该访问需求值。
6.一种在用于在网络(200)中分发内容的系统中的服务器(240)，所述服务器包括：
用于存储与存储在网络(200)中至少一个共享节点(210A)上的内容项(230)相关联的需求值的装置；
用于从请求节点(210B、210C、210D)接收针对内容项的请求的装置；
用于将请求节点的计数器值与针对内容项的访问需求值相比较以确定是否允许请求节点下载所述内容项的装置；
用于将认证项返回至所述至少一个请求节点的装置，所述认证项是要由所述至少一个请求节点转发至所述至少一个共享节点的；以及
用于当存储了所述内容项的共享节点的数目改变时修改与所述内容项相关联的访问需求值的装置。
7.根据权利要求6所述的服务器，还包括：用于存储请求节点的计数器值的装置。
8.根据权利要求6所述的服务器，还包括：用于对网络中针对内容项的共享节点的数目进行计数的装置。
9.一种在网络(200)中分发内容的方法，所述方法包括以下步骤：
由网络(200)中的请求节点(210B、210C、210D)发送针对内容项的请求；
将与请求节点相关联的计数器值与针对内容的访问需求值相比较，以确定请求节点是否能够下载内容项；
由请求节点(210B、210C、210D)从网络中的共享节点(210A)下载内容项；以及
当存储了网络中存储的至少一个内容项的共享节点的数目改变时，修改与该内容项相关联的访问需求值。
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