CN103026690B - 用于借助于拓扑服务器对分布于通信结构上的节点网络的机密或受保护访问的访问系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于由连至通信结构（A）的客户端（C）来访问跨部署于该通信结构上的节点的网络而分布的应用的系统。它包括：符合ALTO标准的服务器（S），其具有用于当所述客户端请求时通过考虑该通信结构内的所述网络的拓扑而提供与该网络（NP）的一组节点有关的信息的装置。它还包括能够接收所述信息的至少一个中继设备（R）和适于在所述客户端（C）与根据由所述至少一个中继设备（R）提供的所述信息而确定的该组节点中的至少一些之间建立通信的至少一个中间设备（M）。

Description

用于借助于拓扑服务器对分布于通信结构上的节点网络的机密或受保护访问的访问系统和方法
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其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)内的标准化小组研究的“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。这个符合ALTO标准的服务器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，这个提议的是存在缺陷的，因为它要求服务提供商和运营商为客户端提供其通信结构的知识。具有恶意倾向的实体可能向ALTO服务器发送请求以构造运营商通信结构的完整视图。文献RFC5693“Application-LayerTrafficOptimization(ALTO)ProblemStatement”在其章节5.5“TopologyHiding”中强调了这个问题。
当然，运营商可以选择只在ALTO服务器内提供缩减的视图，但是文献draft-ietf-alto-protocol-04.txt在章节11.1中警告了这种行为：在这种情况下，风险在于ALTO服务器不再能够担任其角色并且节点网络的部署不再是最佳的。
因此，存在改进这种情形的需求。
发明内容
本发明的目的是利用ALTO服务器的优点同时使得运营商和互联网服务提供商不公开与其通信结构有关的拓扑或其他敏感信息。
为此，本发明的一个目的是一种用于由连至通信结构的客户端来访问跨部署于该通信结构上的节点网络而分布的应用的系统。
它包括：
-与IETF的ALTO标准化小组的建议相容的服务器，其具有用于当客户端请求时通过考虑该通信结构内的网络拓扑而提供与该网络的节点组有关的信息，
-至少一个能够接收该信息的中继设备，和
-至少一个中间设备，其适于在所述客户端与该组节点中的至少一些之间建立通信，这些节点是基于由所述中继设备提供的信息而确定的。
这个通信可以在两个分段中建立：在其自身与应用客户端之间的第一分段；和在其自身与组中的节点之间的第二分段。
根据本发明的一个实现，这个访问系统可以包括实现所述中继设备之一和所述中间设备之一的至少一个处理设备。
所述服务器可以符合ALTO规范。所述客户端可以借助于符合ALTO规范的客户端向ALTO服务器发送请求。
所述信息可以构成节点标识符的按序排列的列表。它也可以由节点标识符与成本之间的关联来构成。
因此，通过使用中间设备并且通过向与该中间设备通信的中继设备发送信息，运营商和互联网服务提供商可以在ALTO服务器中提供其结构的地图数据同时确保客户端自身无法访问它。
本发明的另一个目的是一种用于由连至通信结构的(应用)客户端来访问跨部署于该通信结构上的节点网络而分布的应用的方法，包括所述客户端向服务器发送请求的步骤，该请求作为响应通过考虑其在通信结构内的拓扑而提供了与网络的节点组有关的信息。
所述信息被发送给至少一个中继设备，并且该方法还包括在所述客户端与该组节点中的至少一些之间建立通信的步骤，所述节点是根据由所述中继设备中的至少一个所提供的信息而确定的。
所述通信可以在两个分段中建立：首先是在其自身与应用客户端C之间(它从该应用客户端收集例如期望的节点数目的指定并且它向其发送从所选节点接收的数据)；然后是在其自身与从其接收数据的所选节点之间。
本发明的另一个目的是一种软件应用，其包括用于当它由一个或多个数据处理设备执行时执行所述方法的各步骤的装置。
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示出了实现本发明的通信结构；
图3示出了本发明的一个实施例。
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对本发明原理的描述更清楚。
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。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：其实现了符合当前由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。所请求的服务可以是在文献draft-ietf-alto-protocol-04.txt的章节3.2.4中定义的“端点成本服务(EndpointCostService)”服务。
这个服务使之能够处理节点列表并且使用服务器所拥有的通信结构A的拓扑视图从而为它们分配成本。服务器S可以或者以节点列表及其相关成本或者以基于这些成本的按序排列的列表来对该服务请求作出响应。
例如，如果客户端已经确定节点N1,N3,N50作为可能提供所请求的应用的节点，则它将向服务器S发送包含这三个节点的标识符的请求并且服务器将或者确定将成本关联于每个节点的对等体或者确定通过那些成本对这三个节点排序的列表。
这些特征是从网络拓扑中产生的；该拓扑包括与设备间的连接有关的特征(IP跳数目、作为通用值或传输公里的每个IP跳的成本)以及与应用节点本身有关的特征(由ALTO服务器分配的身份、可用资源、连通性类型等)。
这些成本可以考虑反应带宽质量、传输时间、抖动、仍然可从节点获得的资源等的不同准则。这些特征可以在ALTO服务器S内被周期性地测量并且被更新。这些过程仍然是在本发明本身的范围以外的。
根据本发明，ALTO服务器S将关于该组节点的信息发送至中继设备R。该中继设备是能够由通信结构A的运营商以不同方式部署的功能实体。它可以是单个的、集中式实体、或可选地可以有多个中继设备，例如位于用于访问通信结构A的设备内、用户边缘或提供商边缘、或在通信结构A内以中等程度分布。
在任何情况下，这个中继设备都位于通信结构A内并且由其运营商控制。
服务器S也可以在不与所使用的通信协议相容的情况下向ALTO客户端CALTO返回响应。然而，其响应不包含考虑了结构A的拓扑的关于节点的任何信息。这种信息仅被发送到中继设备R并且在任何情况下不在由运营商控制的设备之外。
至客户端的响应可以包括与其请求的状态有关的数据以使其能够告知请求成功与否。另外，它可以包含一些通用数据：在部分成功的情况下，可以被处理的节点的数目等。
可选地，ALTO服务器可以不具有响应但是中继设备R能够然后发送消息至ALTO客户端以指示其服务请求被正确处理或未被正确处理。
中继设备R向中间设备M提供接收自ALTO服务器的信息。与中继设备R相同，这个中间设备M是在通信结构A内的集中式或分布式功能实体，优选地是在访问设备内。
可以假设处理设备将中继设备和中间设备组合在一起。这个设备可以是用于访问(由运营商控制的)结构A或直接连至那些访问节点的设备，从而最小化由于与这些功能交换而造成的额外成本。然而，在结构A内或至少在该结构的一个区域内可以只存在一个设备。
所述中间设备的角色是在客户端C与基于由所述中继设备提供的信息而确定的网络N的节点之间建立通信。
如上文所述，这个信息可以包括按序排列的列表或节点标识符与成本间的关联。它们使得中间设备能够基于这些准则而只与一些节点建立通信。同样地，所选节点对应于结构A的拓扑。它们在拓扑或地理的意义上可以是最接近的节点，或者其连接最快的节点或具有更好的服务质量特性的节点，等等。
此外，所述中间设备于客户端C建立通信。从实践的角度来看，其角色因而是使得不同的参与方间接接触以使得数据流能够借助于中间设备M而在所选节点与应用客户端之间传送。
因此，通过使用所述中继和中间设备，客户端C能够获知与结构A的拓扑有关的信息，即使该信息能够被用来确定客户端C必须与其连接的网络N中的最佳节点。
中间设备M提供了一种附加的方式来以以下方式优化数据传输/递送机制。已经知道M接收由客户端C请求的数据并且将其发送至客户端C。同样，中间设备M可以担任用作数据缓存(临时存储位置)的应用节点的角色。在稍后由关联于同一中间设备M的应用客户端对相同数据的数据请求期间，该数据被定位并且被更直接地发送至客户端。这是因为M可以例如通过直接缓存搜索方法而被标识为候选存储节点，该方法在中间设备M借助于中继设备关联于应用客户端的意义上给予该中间设备优先级。
图3示出了本发明的一个实施例。
所显示的通信结构由具有不同特性的多个通信网络构成。标记AS1和AS2代表由IETF定义的互联网的独立系统。只有结构AS1中详细显示了网络设备A,B,C,D,E,F和G，因为在图3的例子中，在描述根据AS1的运营商所拥有的互联网视图而构建的拓扑时，ALTO服务器是AS1的服务器。通信结构AS1具有ALTO服务器S。
Wi-Fi或WLAN网络经由访问路由器AR1连至独立系统AS1的网络设备D。它还包括接入点AP1,AP2,AP3。
LTE(长期演进)网络RLTE经由第三方网络R连至独立系统AS1，该第三方网络包括将其连至网络RLTE的网关GS和将其连至独立系统AS1的网关GP。
最后，本地以太网RL通过访问路由器AR2连至独立系统AS1。
(应用)节点的网络部署于整个通信结构之上。它由12个节点N1至N12组成。
节点N2和N7连至独立系统AS2；节点N3,N6,N9连至Wi-Fi网络Rw；节点N4,N8,N12连至网络RLTE并且节点N1,N5,N10,N11连至网络RL。
中间和中继设备已经集成到与潜在客户端的接入点接近的设备中。它们可以是接入网络和核心网之间的访问设备或网关。在图3的示例性部署中，这些设备已经被集成到访问路由器AR1和AR2以及网关GP和GS中。根据由运营商控制的核心网和接入网的配置，也可以设想在互联网边缘、提供商边缘部署中继，即在路由器A,B,C,D,E,F,G之中。

Claims (17)

1.一种用于由连至通信结构(A)的客户端(C)来访问跨部署于该通信结构上的节点的网络而分布的应用的访问系统，包括：符合应用层业务优化(ALTO)标准的服务器(S)，其具有用于当所述客户端请求时通过考虑该通信结构内的所述网络的拓扑而提供与该网络(NP)的一组节点有关的信息的装置，并且还包括能够接收所述信息的至少一个中继设备(R)；
其特征在于还包括至少一个中间设备(M)，其适于：
根据由所述至少一个中继设备(R)提供的所述信息，在所述一组节点中选择一些节点，以及
通过所述中间设备，在被选择的节点没有获知所述网络的这组节点的所述信息的情况下，在所述客户端(C)和至少被选择的节点之间建立通信。
2.根据权利要求1所述的访问系统，包括实现所述至少一个中继设备之一和所述中间设备之一的至少一个处理设备。
3.根据权利要求1或2所述的访问系统，其中，所述客户端借助于符合ALTO规范的客户端而将所述请求发送至所述服务器。
4.根据权利要求1或2所述的访问系统，其中，所述信息构成节点标识符的按序排列的列表。
5.根据权利要求3所述的访问系统，其中，所述信息构成节点标识符的按序排列的列表。
6.根据权利要求1或2所述的访问系统，其中，所述信息是通过节点标识符与成本之间的关联而构成的。
7.根据权利要求5所述的访问系统，其中，所述信息是通过节点标识符与成本之间的关联而构成的。
8.根据权利要求3所述的访问系统，其中，所述信息是通过节点标识符与成本之间的关联而构成的。
9.根据权利要求4所述的访问系统，其中，所述信息是通过节点标识符与成本之间的关联而构成的。
10.根据权利要求1或2所述的访问系统，其中，所述中间设备(M)拥有用于被发送至所述应用客户端(C)的数据的缓存功能。
11.根据权利要求5所述的访问系统，其中，所述中间设备(M)拥有用于被发送至所述应用客户端(C)的数据的缓存功能。
12.根据权利要求8所述的访问系统，其中，所述中间设备(M)拥有用于被发送至所述应用客户端(C)的数据的缓存功能。
13.根据权利要求9所述的访问系统，其中，所述中间设备(M)拥有用于被发送至所述应用客户端(C)的数据的缓存功能。
14.根据权利要求3所述的访问系统，其中，所述中间设备(M)拥有用于被发送至所述应用客户端(C)的数据的缓存功能。
15.根据权利要求4所述的访问系统，其中，所述中间设备(M)拥有用于被发送至所述应用客户端(C)的数据的缓存功能。
16.根据权利要求6所述的访问系统，其中，所述中间设备(M)拥有用于被发送至所述应用客户端(C)的数据的缓存功能。
17.一种用于由连至通信结构的客户端来访问跨部署于该通信结构上的节点的网络而分布的应用的方法，包括：所述客户端向符合应用层业务优化(ALTO)标准的服务器发送请求的步骤，该服务器作为响应通过考虑所述通信结构内的所述网络的拓扑而提供与所述网络内的一组节点有关的信息，其中所述信息被发送到至少一个中继设备；
其特征在于还包括：
根据由所述至少一个中继设备(R)提供的所述信息，在所述一组节点中选择一些节点的步骤，
以及通过中间设备，在被选择的节点没有获知所述网络的这组节点的所述信息的情况下，在所述客户端(C)和至少被选择的节点之间建立通信的步骤。
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