CN102986196B - 分布于通信结构上的节点利用具有多准则选择的拓扑服务器访问网络 - Google Patents

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Abstract

一种用于由连至通信结构（A）的应用客户端（C）访问应用的系统（CANTO,M），该应用跨部署于所述通信结构上的节点（N1,N2,N3...N50）的网络而分布，包括具有按照ALTO标准的所述通信结构内的所述网络的拓扑视图的服务器（S），和用于当所述客户端请求时提供基于所述拓扑视图的关于所述网络的节点组的信息，其中，所述服务器能够提供与关于所述节点组的多个特征有关的信息。

Description

分布于通信结构上的节点利用具有多准则选择的拓扑服务器 访问网络
技术领域
本发明涉及跨节点网络而分布的应用，所述节点部署于通信结构上。
背景技术
这些应用包括称为“对等”（或P2P）的应用，但也包括CDN（内容分发网络）网络，其由在互联网上联网的计算机组成，并且其相互合作以提供内容或数据（通常是大型多媒体内容）给用户。
这种网络由以下组成：
-源服务器，其中内容被“注入”CDN以被复制；
-地理上分布在互联网“边缘”中的存储节点（不管是否是永久性的），其中所述内容被复制；
-语义路由机制（“基于名称的路由”），其使得关于一段内容的用户请求能够在语义的意义上由“最近的”节点来服务。
这些分布式应用也包括“计算网格”，更一般地称作网格，其是由一组计算机资源组成的虚拟基础设施，该计算机资源潜在地是共享的、分布式的、异构的、远程的和独立的。
其他类型的应用也可以包含在本发明的范围内。
这些分布式应用共享基于其内容或语义特征而使得应用节点加入网络（“覆盖”）的相同特征，但是这不考虑基础通信结构的拓扑特征。
逻辑结构与硬件结构之间的独立性是有利的，但是有至少一 个主要的缺陷，因为网络应用节点的部署不考虑该通信结构的拓扑。
相反，两个节点可以完全基于应用和语义准则而在节点网络内是相邻的，但是被部署在远程通信网络中。一个节点位于一个大陆中而其相邻节点位于另一个大陆中这一情形并不罕见。
结果是不仅端到端传输时间增加和节点网络的通用性能降级，而且由于使用许多远程连接而造成整体上互联网的拥塞。
另一个问题是这要求运营商允许未计费业务经过其网络。这要求一些运营商增加其网络的大小或降低分配给该业务的服务质量。
已经提议改进这一情形。这些提议之一是正由IETF（互联网工程任务组）内的工作组研究的“ALTO”（应用层业务优化）服务。
该提议的原理由图1示出并且依赖于具有通信结构A的部分视图的服务器S。这个ALTO服务器S使得ALTO客户端CALTO能够获得与将这个部分视图考虑在内的节点Np的网络的一组节点N1,N2,N3...N50有关的信息。这个视图是部分的是指它仅覆盖通信结构的一个区域，并且它定心于它代表其互联网视图的给定独立系统的运营商。
如文献draft-ietf-alto-protocol-04.txt的章节2.2中所描述的，一个区域可以是一个独立的系统、由互联网服务提供商（ISP）管理的网络或者子网或这种网络的集合。
ALTO服务器S可以提供不同的服务给ALTO客户端。它可以特别地提供其网络视图的地图或提供一组节点的安排，所述节点的标识符由与应用客户端C相连的ALTO客户端发送给它。
由服务器S提供的信息考虑了网络拓扑并且因而能够使得客户端C建立受益于该知识的节点网络（特别是对等网络）。因此，用于传输/递送机制的最佳网络可以被安排。
然而，这个机制同时只能够确定与单个特征有关的信息，如目前由文献draft-ietf-alto-protocol-04.txt所指明的那样。根据章节5.1.1，这个特征可以是地理距离、跳数目或通用路由代码。
在其向ALTO服务器的请求中，客户端必须指定特征（称作“成本类型”），并且服务器响应以关于该特征的信息。
然而，不依赖单个特征而是使得一组应用节点能够从多个特征中被选择可能是有益的。考虑较大的特征多样化也可能是有益的，由此实现大量的组合和选择准则。
这在目前只能通过发送与要考虑的特征一样多的请求至ALTO服务器来实现。客户端因而可以组合所接收的信息以构建其解决方案。然而，这种过程不是最佳的。这是因为它在ALTO客户端与服务器之间生成大量的消息。这个业务对于运营商而言不是可计费的，并且会造成通信结构资源的拥塞。
此外，使ALTO问题正式化的IETF的RFC5693在其章节5.1“Information Providedby an ALTO Service”中陈述到，由ALTO服务提供的信息通过不频繁的改变来表征，因为频繁改变的信息需要频繁的高成本更新或通常被废弃。这是反映网络瞬时状态的度量这一情况，例如端到端延迟或可用带宽。然而，目前有许多成功的应用，其良好的运转依赖于知道这些度量的统计值。服务和网络运营商以及应用节点越来越多地计算并存储这些统计以更好地管理业务。因此，令人失望的是，这些统计无法被并入由ALTO提供的服务，假设它们经常是已经存在并且覆盖了与ALTO服务器更新频率相容的时间范围。
因此，存在改进该情形的真实需求。
发明内容
为此，本发明公开了一种用于由连至通信结构的应用客户端来访问应用的系统，所述应用跨部署于该通信结构上的节点网络 而分布。该访问系统包括具有所述通信结构内的网络的拓扑视图的服务器和用于当应用客户端请求时提供基于所述拓扑视图的关于一组网络节点的信息的装置。
所述服务器能够提供与关于该组节点的多个特征有关的信息。
根据本发明的一个实施例，所述访问系统还包括用于基于所述信息确定该组节点中的节点安排的中间设备。
所述中间设备可以用于基于关联与所述特征的权重来确定所述安排。
这些权重可以由所述应用客户端提供。
所述信息可以是以标量值的向量的形式。
所述安排可以基于至理想向量的距离来执行。
本发明的访问系统可以被实现在也实现了应用客户端的通信终端上。
本发明的另一个目的是一种用于由连至通信结构的应用客户端来访问应用的方法，所述应用跨部署于该通信结构上的节点网络而分布，包括由具有该通信结构内的网络的拓扑视图的服务器向所述应用客户端发送基于该拓扑视图的关于一组网络节点的信息，其中所述信息与关于该组节点的多个特征有关。
本发明的另一个目的是一种软件应用，其包括用于当它在数据处理设备中被实施时执行所述方法的装置。
附图说明
参考附图，通过阅读下面对实施例的描述，本发明及其优点和特征将变得更加明显。
已经提到的图1示出了实现ALTO协议的通信结构；
图2示出了实现根据本发明的访问系统的通信结构。
具体实施方式
图2的视图是示意性功能视图。它被有意地简化以使得本发明的原理更易于说明。
它示出了与客户端C相连的通信结构A。客户端C是希望使用跨节点网络Np的节点N1,N2,N3...N50而分布的应用的应用客户端。
如上文所述，这些节点具有不同的特征，特别是就网络拓扑而言。因此，它们可能位于通过不同的接入方式（Ethernet、Wifi、3G、LTE等）而连至通信结构A的设备中，每种接入方式在带宽、可用性等方面都具有不同的特征，但是它们也可以位于不同的运营商网络内的十分不同的地理区域中。
应用客户端C可以位于电信终端T中。它可以是移动电话、膝上型电脑、个人数字助理或使得用户能够连接到位于例如互联网的通信结构中的应用的任何其他设备。应用可以是联网游戏应用、文件共享应用、特别是视频的多媒体流访问应用、共享计算应用等。
已知地，应用客户端C可以获知网络Np的节点的列表。存在不同的技术来这样做，例如使用提供至该网络的接入点的集中式服务器。这个集中式服务器在“对等”网络Np的背景下例如是“跟踪器”。在完全的分布式模式中，对等节点可以通过对等交换（PEX）技术或通过搜索引擎来识别。
应用客户端C然后可以以服务请求的形式发送该列表至ALTO客户端CALTO。该ALTO客户端可以在通信终端T内是共同定位的，如图2所示。在该情况下，存在两个功能模块，它们可能是不同的（通过结构相互操作的两个不同的软件产品）或是被组装成单个软件模块的技术装置。
它也可以位于通信结构A内，例如在上述识别网络Np的节点的集中式服务器（跟踪器等）内。
ALTO客户端是适于确保应用客户端C与ALTO服务器之间的接口的功能实体。它特别地实现了这样的软件装置：其实现了按照当前由IETF指定的ALTO协议的与服务器的通信。它还可以包括用于确定在与其相连的通信结构A内哪些ALTO服务器是可用的以及它们提供的服务。
ALTO客户端CALTO然后发送服务请求至ALTO服务器S。这个而服务请求包括由应用客户端C确定的节点的列表，以及服务的标识符。这个服务可以包括在上述文献draft-ietf-alto-protocol-04.txt的章节3.2中定义的服务，但是它当然可以包括其他服务，无论是标准化的还是专有的。目前被正规范化的ALTO协议考虑在内的服务是“地图服务”、“地图过滤服务”、“端点属性服务”和“端点成本服务”。
此外，所述请求可以包含一组特征。这些特征可以由应用客户端C提供，因为其选择取决于应用，但是可以设想ALTO客户端或第三方功能模块可以基于其他数据来确定或有助于确定那些特征。
根据本发明的一个实施例，客户端C借助于中间设备M发送该请求至ALTO客户端。
应用客户端C向ALTO客户端CALTO发送一组节点的标识符。
应用客户端C还向中间设备M发送请求。
该请求包括：
-若干节点，客户端C希望具有其安排和/或成本，
-多个特征，和
-可能地与那些特征相关联的权重。
也可以在该请求中设置多个组，所述组包括特征间的关联、权重和期望的节点数目。
当该请求被接收时，中间设备M发送第二请求至ALTO客户端CALTO。
该第二请求包含多个特征。
ALTO客户端然后按照ALTO规范发送请求至ALTO服务器，其包括：
-指示它想要与一组特征有关的向量作为响应的参数，
-多个特征，和
-该组节点的标识符。
它也需要包括指定返回的参数值是标量而不是序数值的参数。
ALTO服务器使用它所拥有的拓扑视图来确定与关于节点组的所接收的多个特征有关的信息，其中它接收该节点组的信息。它向ALTO客户端CALTO发回包含那些参数的向量。其答复可以示意性地具有以下格式：
N1,V1C1,V1C2,V1C3,V1C4；
N2,V2C1,V2C2,V2C3,V2C4；
N5,V5C1,V5C2,V5C3,V5C4；
其中，Ni指示了节点x的标识符，而ViCj代表特征j的关于节点i的值。
这些特征Cj来自于通信结构A内的网络Np的拓扑。它们包括与设备间的连接（IP跳的数目、例如作为通用值或传输公里的每个IP跳的成本）有关的特征和与应用节点本身（由ALTO服务器分配的身份、连通性类型、存储器或CPU的可用时间资源等）有关的特征。
每个IP跳的成本可以考虑可以构成ALTO服务器S所具有的拓扑视图的一部分的不同准则：带宽、传输时间、抖动、IP设备拥塞等。
这个数据可以在ALTO服务器S中周期性地被测量并且被更新；它可以由网络管理工具来提供。与RFC5693相容的数据选项可以是：
·与网络的高动态状态度量有关的统计，
·针对每个度量的根据该度量的节点质量的指示符，例如标量指示符，
·可能地针对每段信息的可靠性指示符（统计或指示），
·时间范围，例如针对那些值而应用的小时，
·可能地针对每个度量的一个组，该组包括给定时间范围和统计值或下文描述的指示符。
然而，所述过程是在本发明范围之外的，并且将进一步描述。
来自ALTO服务器S的响应可以按照正规范化的ALTO协议被发回ALTO客户端CALTO。这个响应被重新发送给中间设备M。
该设备可以实现各种不同的优化技术以基于应用客户端C所提供的权重找到最佳的特征向量。
寻求优化特征向量而不是分别取的每个特征是有益的。所发现的这个解决方案从物理的角度来看更加稳定并且敏感。可以获得帕累托（Pareto）最佳点，这意味着这样一个向量，其至少一个分量没有在所有其他分量中被该分量超过。
所述中间设备可以基于由ALTO服务器S发回的这个信息来执行节点的安排。这个安排可以基于与组中的每个节点相关联的向量与理想向量之间的距离。
这个理想向量可以是这样的向量：其每个分量是从所提取的高效（或帕累托最佳）解决方案之中观测到的最佳值。
中间设备M然后可以返回这些结果给应用客户端。如果该应用客户端在其初始请求中发送了它想要与其连接的若干节点，则只有该若干节点将被返回。
所述响应可以包括如此确定的节点标识符列表，其潜在地关联于值。这个值可以是如由ALTO服务器S传送的关联特征向量，或是更综合的值，其可以是代表该向量与理想向量之间的距离的序数。
值类型的选择可以通过从应用客户端C向中间设备M发送的 请求中的参数来确定。
应用客户端可以以已知方式建立与所选节点的通信。然而，那些节点已经按照由应用确定的特征而被最佳地选择。此外，为了实现这些目的，没有增加附加的业务，因为至ALTO服务器的单个请求已经被发送并且应用客户端、ALTO客户端和中间设备之间的附加业务是非常有限的，并且可以位于通信终端本身内并且因而不会对通信结构A带来额外的成本。

Claims (9)

1.一种用于由连至通信结构(A)的应用客户端(C)访问应用的系统(CANTO,M)，所述应用跨部署于所述通信结构上的节点(N1,N2,N3...N50)的网络而分布，所述系统包括：
具有按照应用层业务优化ALTO标准的所述通信结构内的所述网络的拓扑视图的服务器(S)，并且
所述服务器被配置为，从应用客户端接收请求，所述请求包括多个特征以及与所述多个特征相关联的权重；
基于与所述多个特征相关联的权重，确定特征向量，以及
将所确定的特征向量发送给所述应用客户端，
其中在所述应用客户端确定所述多个特征和相关联的权重。
2.根据权利要求1所述的访问系统，还包括用于基于所述相关联的权重确定所述节点组的节点安排的中间设备(M)。
3.根据权利要求2所述的访问系统，其中，所述中间设备用于基于关联于所述特征的权重来确定所述安排。
4.根据权利要求3所述的访问系统，其中，所述权重是由所述应用客户端来提供的。
5.根据前述权利要求之一所述的访问系统，其用于在也实现所述应用客户端的通信终端T上被实现。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的访问系统，其中，所述相关联的权重具有标量值的向量的形式。
7.根据权利要求6所述的访问系统，其中，所述安排是基于至理想向量的距离而执行的。
8.一种用于由连至通信结构(A)的应用客户端(C)访问应用的方法，所述应用跨部署于所述通信结构上的节点(N1,N2,N3...N50)的网络而分布，所述方法包括：
由应用客户端向具有按照应用层业务优化ALTO标准的所述通信结构内的所述网络的拓扑视图的服务器(S)提供请求，所述请求包括多个特征以及与所述多个特征相关联的权重；
从所述服务器接收特征向量，所述特征向量基于与所述多个特征相关联的权重；
其中在所述应用客户端确定所述特征和相关联的权重。
9.一种用于由连至通信结构(A)的应用客户端(C)访问应用的设备，所述应用跨部署于所述通信结构上的节点(N1,N2,N3...N50)的网络而分布，所述设备包括：
用于由应用客户端向具有按照应用层业务优化ALTO标准的所述通信结构内的所述网络的拓扑视图的服务器(S)提供请求的装置；
用于从所述服务器接收特征向量的装置，所述特征向量基于与所述多个特征相关联的权重；
其中在所述应用客户端确定所述特征和相关联的权重。
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