CN106506368A - 一种基于互联网的数据通信实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于互联网的数据通信实现方法，所述互联网包括两个以上的子网，一个子网由一个全局网络前缀唯一标识，子网通过接入路由器接入到互联网；一个子网内包括两个以上的交换机，与接入路由器直接相连的交换机称为核心交换机，与用户设备直接相连的交换机称为接入交换机；一个子网内所有的接入路由器和交换机组成的拓扑结构为树状结构，其中接入路由器为树状结构的根节点；用户通过本发明所提供的基于互联网的数据通信实现方法能够从距离最近的服务器以单播方式获取服务数据，缩短了获取服务数据的延迟和代价，提高了服务质量，本发明可应用于大数据获取等领域，具有广泛的应用前景。

Description

一种基于互联网的数据通信实现方法

技术领域

本发明涉及一种实现方法，尤其涉及的是一种基于互联网的数据通信实现方法。

背景技术

互联网已经成为人类生活中不可缺少的一部分，它提供多种数据服务，因此降低数据通信延迟尤为重要。近年来，很多研究工作致力于互联网的数据通信工作，以便使人们能够快速获取网络服务。随着互联网技术的发展，互联网的数据通信技术会进一步提高服务质量。

目前，互联网的数据通信延迟和代价都比较大，降低了网络服务性能。因此，如何降低互联网的数据通信的延迟和代价成为近年来研究的热点问题。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于互联网的数据通信实现方法，通过以数据为中心的方式来实现互联网的数据通信，从而降低互联网的数据通信的延迟和代价，有效提高网络服务性能。

技术方案：本发明公开了一种基于互联网的数据通信实现方法，所述互联网包括两个以上的子网，一个子网由一个全局网络前缀唯一标识，子网通过接入路由器接入到互联网；一个子网内包括两个以上的交换机，与接入路由器直接相连的交换机称为核心交换机，与用户设备(例如PC机)直接相连的交换机称为接入交换机，同时与接入路由器以及用户设备连接交换机可以称为核心交换机，也可以称为接入交换机，但是交换机一般分为多层，也就是说核心交换机不直接连接用户设备；一个子网内所有的接入路由器和交换机组成的拓扑结构为树状结构，其中接入路由器为树状结构的根节点；交换机与自己在树状结构中的父节点相连的接口称为上游接口，与自己在树状结构中的子节点相连的接口称为下游接口；

一个子网内设置两个以上的服务器，一个子网内的服务器包括主服务器和备份服务器；一种类型的数据由一个数据名称唯一标识，一个数据名称映射为一个服务器的单播地址，该服务器称为该数据的主服务器，主服务器能够产生和更新该数据，主服务器用版本号来标识该数据，当主服务器更新该数据后，该数据的版本号对应更新；从主服务器申请数据后保存该数据并在本地向用户设备提供该种数据的服务器称为备份服务器，备份服务器能够与任何交换机或者接入路由器直接相连；

交换机、服务器和接入路由器称为系统设备；

数据名称和主服务器单播地址的映射信息，以及数据名称标识的数据的最新版本号保存在数据服务器，如果数据的主服务器更新了该数据并产生了新的版本号，主服务器通知数据服务器更新相应数据的版本号；数据服务器的工作模式与域名服务器的工作模式相同；数据服务器不属于任何子网，也不用于产生、更新或者备份数据；

如果用户设备请求一种数据，用户设备通过访问数据服务器来获取该数据的最新版本号以及主服务器的单播地址；

每个接入路由器或者交换机维护一个转发表和一个请求表，转发表项包括三个域：单播地址域，输出接口域，以及版本号域；请求表包括两个域：单播地址域和输入接口域；

在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，服务器S1所在域的接入路由器为AR1，服务器S2所在域的接入路由器为AR2的情况下，如果服务器S2需要获取数据C1并成为数据C1的备份服务器，那么服务器S2首先访问数据服务器获取数据C1的最新版本号v1以及主服务器S1的单播地址U1，然后执行下述步骤：

步骤101：开始；

步骤102：服务器S2从上游接口发送数据请求消息，该消息的目的地址为单播地址U1，源地址为服务器S2的单播地址，负载为版本号v1；

步骤103：系统设备从接口f接收到数据请求消息，接口f与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果系统设备为数据C1的备份服务器，执行步骤104，否则执行步骤105；

步骤104：备份服务器返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为服务器S2的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v1，执行步骤113；

步骤105：系统设备判断在请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果是，执行步骤106，否则执行步骤107；

步骤106：系统设备将接口f加入到该表项的接入接口域，执行步骤113；

步骤107：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的单播地址域为单播地址U1，接入接口域为f；

步骤108：系统设备判断转发表中是否存在单播地址域为U1并且版本域值为v1的表项，如果存在，执行步骤109，否则执行步骤110；

步骤109：系统设备从该表项的输出接口域转发接收到的数据请求消息，执行步骤103；

步骤110：系统设备判断自己是否为交换机，如果是，执行步骤111，否则执行步骤112；

步骤111：交换机从上游接口转发接收到的数据请求消息，执行步骤103；

步骤112：接入路由器AR2将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，消息的目的地址为服务器S2的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为C1和版本号v1，数据响应消息首先到达接入路由器AR2；

步骤113：系统设备从接口f1收到数据响应消息，接口f1与发送或者转发数据响应消息的系统设备相连接，如果系统设备为服务器S2，则执行步骤114，否则执行步骤115；

步骤114：服务器S2保存数据C1，执行步骤120；

步骤115：系统设备判断转发表中是否存在单播地址为U1的表项，如果存在，执行步骤117，否则执行步骤116；

步骤116：系统设备在转发表中创建一个表项，单播地址域为U1，输出接口域为请求表中单播地址域为U1的表项的输入接口域值，版本号为v1，执行步骤119；

步骤117：系统设备判断请求表中单播地址为U1的表项的输入接口域值是否为自己的下游接口，如果是，执行步骤118，否则执行步骤119；

步骤118：系统设备将请求表中单播地址为U1的表项的输入接口域值加入到转发表中单播地址为U1的表项的输出接口域；

步骤119：系统设备查看请求表中单播地址为U1的表项，然后从该表项的输入接口域值转发数据响应消息，最后从请求表中删除该表项，执行步骤113；

步骤120：结束。

通过上述过程，服务器可以从距离最近的备份服务器获取数据，并成为该种数据的备份服务器，从而可以快速地为用户提供数据，降低数据通信延迟和代价。

本发明所述方法中，在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，主服务器S1所在域的接入路由器为AR1，用户设备D1所在域的接入路由器为AR2的情况下，如果用户设备D1需要获取数据C1，那么用户设备D1首先访问数据服务器获取数据C1的最新版本号v以及主服务器S1的单播地址U1，然后根据下述步骤获取数据C1：

步骤201：开始；

步骤202：用户设备D1从上游接口发送数据请求消息，该数据请求消息的目的地址为单播地址U1，源地址为用户设备D1的单播地址，负载为版本号v；

步骤203：系统设备从接口f2接收到数据请求消息，接口f2与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果系统设备为数据C1的备份服务器，执行步骤204，否则执行步骤205；

步骤204：备份服务器返回数据响应消息，消息的目的地址为用户设备D1的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为C1和版本号v，执行步骤213；

步骤205：系统设备判断在请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果是，执行步骤206，否则执行步骤207；

步骤206：系统设备将接口f2加入到该表项的接入接口域，执行步骤213；

步骤207：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的单播地址域为单播地址U1，接入接口域为f2；

步骤208：系统设备判断转发表中是否存在单播地址域为U1并且版本域的值为v的表项，如果存在，执行步骤209，否则执行步骤210；

步骤209：系统设备从该表项的输出接口域转发接收到的数据请求消息，执行步骤203；

步骤210：系统设备判断自己是否为交换机，如果是，执行步骤211，否则执行步骤212；

步骤211：交换机从上游接口转发接收到的数据请求消息，执行步骤203；

步骤212：接入路由器AR2将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为用户设备D1的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v，数据响应消息首先到达接入路由器AR2；

步骤213：系统设备从接口f3收到数据响应消息，接口f3与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果系统设备为用户设备D1，则执行步骤214，否则执行步骤215；

步骤214：用户设备D1保存数据C1，执行步骤216；

步骤215：系统设备查看请求表中单播地址为U1的表项，然后从该表项的输入接口域值转发数据响应消息，最后从请求表中删除该表项，执行步骤213；

步骤216：结束。

通过上述过程，用户设备能够从距离最近的备份服务器获取数据，从而降低数据通信延迟和代价，提高了网络服务质量。

本发明所述方法中，在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，主服务器S1所在域的接入路由器为AR1的情况下；如果交换机或者接入路由器AR3收到请求版本号为v2的数据C1的数据请求消息后，交换机或者接入路由器AR3首先查看转发表，如果转发表中存在单播地址为U1的表项，但是该表项的版本号不是v2，表明主服务器S1对数据C1进行了更新操作，则收到数据请求消息的交换机或者接入路由器执行下述过程更新数据C1：

步骤301：开始；

步骤302：判断接收到数据请求消息的系统设备是否为交换机，如果是，执行步骤303，否则执行步骤304；

步骤303：交换机从其上游接口转发数据请求消息，执行步骤302；

步骤304：接入路由器AR3将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，消息的目的地址为数据请求消息的源地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v2，数据响应消息首先到达接入路由器AR3；

步骤305：接入路由器AR3将转发表中单播地址为U1的表项的版本号更新为v2，然后从该表项中的输出接口域转发该数据响应消息，如果在请求表中存在单播地址为U1的表项，则接入路由器AR3从该表项的输入接口域转发该数据响应消息；

步骤306：如果接收到数据响应消息的为数据C1的备份服务器，则执行步骤307，否则执行步骤308；

步骤307：数据C1的备份服务器将数据C1更新为版本号为v2的数据，执行步骤311；

步骤308：如果接收到数据响应消息的为请求数据C1的用户设备，则执行步骤309，否则执行步骤310；

步骤309：用户设备保存版本号为v2的数据C1，执行步骤311；

步骤310：系统设备将转发表中单播地址为U1的表项的版本号更新为v2，然后从该表项中的输出接口域转发该数据响应消息，如果在请求表中存在单播地址为U1的表项，则从该表项的输入接口域转发该数据响应消息，执行步骤306；

步骤311：结束。

备份服务器通过上述过程能够将数据更新到最新版本，从而保证能够向用户设备提供最新的数据，从而保证数据的一致性。

本发明所述方法中，数据C1的主服务器为S1，主服务器S1的单播地址为U1，备份服务器S3能够提供数据C1，备份服务器S3所在域的接入路由器为AR3的情况下，如果备份服务器S3已经删除数据C1，备份服务器S3接收到请求数据C1的数据请求消息，那么备份服务器S3根据如下步骤修改转发表：

步骤401：开始；

步骤402：备份服务器S3发送数据拒绝消息，该数据拒绝消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载为接收到的数据请求消息中的负载；

步骤403：系统设备从接口f4接收到数据拒绝消息后，接口f4与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，查看转发表中单播地址为U1的表项，并从该表项的输出接口域中删除接口f4，其中接口f～f4分别为不同的数据传输接口；

步骤404：系统设备判断该表项的输出接口域值是否为空，如果为空，则执行步骤405，否则执行步骤411；

步骤405：判断系统设备的请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果存在，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：如果该表项的输入接口为上游接口，系统设备从请求表中删除该表项，执行步骤408；

步骤407：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的输入接口为f4，单播地址为数据拒绝消息的源地址；

步骤408：判断系统设备是否为接入路由器AR3，如果是，则执行步骤409，否则执行步骤410；

步骤409：接入路由器AR3向主服务器S1发送数据请求消息，同时从转发表中删除单播地址为U1的表项，数据请求消息的目的地址为接收到的数据拒绝消息的源地址，源地址为数据拒绝消息的目的地址，负载为接收到的数据拒绝消息中的负载，数据请求消息到达主服务器S1后，主服务器S1返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载数据C1，执行步骤412；

步骤410：系统设备从上游接口转发数据拒绝消息，并从转发表中删除单播地址为U1的表项，执行步骤403；

步骤411：系统设备从转发表中单播地址为U1的输出接口域发送数据请求消息，数据请求消息的目的地址为接收到的数据拒绝消息的源地址，源地址为数据拒绝消息的目的地址，负载为接收到的数据拒绝消息中的负载，数据请求消息到达数据C1的备份服务器后，备份服务器返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载为数据C1；

步骤412：系统设备收到数据响应消息后，从请求表中单播地址为U1的输入接口转发该数据响应消息，并从请求表中删除单播地址为U1的表项；

步骤413：如果服务器或者用户设备接收到数据响应消息，则执行步骤414，否则执行步骤412；

步骤414：结束。

系统设备通过上述过程能够快速更新转发表，将无法提供数据的备份服务器从转发表中删除，从而保证能够向用户设备提供有效的备份服务器信息，从而使得用户设备能够从最近的备份服务器获取数据，降低数据通信延迟和代价。

有益效果：本发明提供了一种基于互联网的数据通信实现方法，用户通过本发明所提供的基于互联网的数据通信实现方法能够从距离最近的服务器以单播方式获取服务数据，缩短了获取服务数据的延迟和代价，提高了服务质量，本发明可应用于大数据获取等领域，具有广泛的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明所述的网络体系结构示意图。

图2为本发明所述的备份服务器获取数据的流程示意图。

图3为本发明所述的用户设备获取数据的流程示意图。

图4为本发明所述的备份服务器更新数据的流程示意图。

图5为本发明所述的转发表更新流程示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种基于互联网的数据通信实现方法，用户通过本发明所提供的基于互联网的数据通信实现方法能够从距离最近的服务器以单播方式获取服务数据，缩短了获取服务数据的延迟和代价，提高了服务质量，本发明可应用于大数据获取等领域，具有广泛的应用前景。

图1为本发明所述的网络体系结构示意图。所述互联网包括两个以上的子网1，一个子网1由一个全局网络前缀唯一标识，子网1通过接入路由器2接入到互联网3；一个子网1内包括两个以上的交换机，与接入路由器直接相连的交换机称为核心交换机4，与用户设备(例如PC机)直接相连的交换机称为接入交换机5；一个子网1内所有的接入路由器2和交换机组成的拓扑结构为树状结构，其中接入路由器2为树状结构的根节点；交换机与自己在树状结构中的父节点相连的接口称为上游接口，与自己在树状结构中的子节点相连的接口称为下游接口。

图2为本发明所述的备份服务器获取数据的流程示意图。一个子网内设置两个以上的服务器，一个子网内的服务器包括主服务器和备份服务器；一种类型的数据由一个数据名称唯一标识，一个数据名称映射为一个服务器的单播地址，该服务器称为该数据的主服务器，主服务器能够产生和更新该数据，主服务器用版本号来标识该数据，当主服务器更新该数据后，该数据的版本号对应更新；从主服务器申请数据后保存该数据并在本地向用户设备提供该种数据的服务器称为备份服务器，备份服务器能够与任何交换机或者接入路由器直接相连；

交换机、服务器和接入路由器称为系统设备；

数据名称和主服务器单播地址的映射信息，以及数据名称标识的数据的最新版本号保存在数据服务器，如果数据的主服务器更新了该数据并产生了新的版本号，主服务器通知数据服务器更新相应数据的版本号；数据服务器的工作模式与域名服务器的工作模式相同；数据服务器不属于任何子网，也不用于产生、更新或者备份数据；

如果用户设备请求一种数据，用户设备通过访问数据服务器来获取该数据的最新版本号以及主服务器的单播地址；

每个接入路由器或者交换机维护一个转发表和一个请求表，转发表项包括三个域：单播地址域，输出接口域，以及版本号域；请求表包括两个域：单播地址域和输入接口域；

在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，服务器S1所在域的接入路由器为AR1，服务器S2所在域的接入路由器为AR2的情况下，如果服务器S2需要获取数据C1并成为数据C1的备份服务器，那么服务器S2首先访问数据服务器获取数据C1的最新版本号v1以及主服务器S1的单播地址U1，然后执行下述步骤：

步骤101：开始；

步骤102：服务器S2从上游接口发送数据请求消息，该消息的目的地址为单播地址U1，源地址为服务器S2的单播地址，负载为版本号v1；

步骤103：系统设备从接口f接收到数据请求消息，接口f与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果系统设备为数据C1的备份服务器，执行步骤104，否则执行步骤105；

步骤104：备份服务器返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为服务器S2的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v1，执行步骤113；

步骤105：系统设备判断在请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果是，执行步骤106，否则执行步骤107；

步骤106：系统设备将接口f加入到该表项的接入接口域，执行步骤113；

步骤107：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的单播地址域为单播地址U1，接入接口域为f；

步骤108：系统设备判断转发表中是否存在单播地址域为U1并且版本域值为v1的表项，如果存在，执行步骤109，否则执行步骤110；

步骤109：系统设备从该表项的输出接口域转发接收到的数据请求消息，执行步骤103；

步骤110：系统设备判断自己是否为交换机，如果是，执行步骤111，否则执行步骤112；

步骤111：交换机从上游接口转发接收到的数据请求消息，执行步骤103；

步骤112：接入路由器AR2将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，消息的目的地址为服务器S2的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为C1和版本号v1，数据响应消息首先到达接入路由器AR2；

步骤113：系统设备从接口f1收到数据响应消息，接口f1与发送或者转发数据响应消息的系统设备相连接，如果系统设备为服务器S2，则执行步骤114，否则执行步骤115；

步骤114：服务器S2保存数据C1，执行步骤120；

步骤115：系统设备判断转发表中是否存在单播地址为U1的表项，如果存在，执行步骤117，否则执行步骤116；

步骤116：系统设备在转发表中创建一个表项，单播地址域为U1，输出接口域为请求表中单播地址域为U1的表项的输入接口域值，版本号为v1，执行步骤119；

步骤117：系统设备判断请求表中单播地址为U1的表项的输入接口域值是否为自己的下游接口，如果是，执行步骤118，否则执行步骤119；

步骤118：系统设备将请求表中单播地址为U1的表项的输入接口域值加入到转发表中单播地址为U1的表项的输出接口域；

步骤119：系统设备查看请求表中单播地址为U1的表项，然后从该表项的输入接口域值转发数据响应消息，最后从请求表中删除该表项，执行步骤113；

步骤120：结束。

通过上述过程，服务器可以从距离最近的备份服务器获取数据，并成为该种数据的备份服务器，从而可以快速地为用户提供数据，降低数据通信延迟和代价。

图3为本发明所述的用户设备获取数据的流程示意图。在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，主服务器S1所在域的接入路由器为AR1，用户设备D1所在域的接入路由器为AR2的情况下，如果用户设备D1需要获取数据C1，那么用户设备D1首先访问数据服务器获取数据C1的最新版本号v以及主服务器S1的单播地址U1，然后根据下述步骤获取数据C1：

步骤201：开始；

步骤202：用户设备D1从上游接口发送数据请求消息，该数据请求消息的目的地址为单播地址U1，源地址为用户设备D1的单播地址，负载为版本号v；

步骤203：系统设备从接口f2接收到数据请求消息，接口f2与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果系统设备为数据C1的备份服务器，执行步骤204，否则执行步骤205；

步骤204：备份服务器返回数据响应消息，消息的目的地址为用户设备D1的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为C1和版本号v，执行步骤213；

步骤205：系统设备判断在请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果是，执行步骤206，否则执行步骤207；

步骤206：系统设备将接口f2加入到该表项的接入接口域，执行步骤213；

步骤207：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的单播地址域为单播地址U1，接入接口域为f2；

步骤208：系统设备判断转发表中是否存在单播地址域为U1并且版本域的值为v的表项，如果存在，执行步骤209，否则执行步骤210；

步骤209：系统设备从该表项的输出接口域转发接收到的数据请求消息，执行步骤203；

步骤210：系统设备判断自己是否为交换机，如果是，执行步骤211，否则执行步骤212；

步骤211：交换机从上游接口转发接收到的数据请求消息，执行步骤203；

步骤212：接入路由器AR2将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为用户设备D1的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v，数据响应消息首先到达接入路由器AR2；

步骤213：系统设备从接口f3收到数据响应消息，接口f3与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果系统设备为用户设备D1，则执行步骤214，否则执行步骤215；

步骤214：用户设备D1保存数据C1，执行步骤216；

步骤215：系统设备查看请求表中单播地址为U1的表项，然后从该表项的输入接口域值转发数据响应消息，最后从请求表中删除该表项，执行步骤213；

步骤216：结束。

通过上述过程，用户设备能够从距离最近的备份服务器获取数据，从而降低数据通信延迟和代价，提高了网络服务质量。

图4为本发明所述的备份服务器更新数据的流程示意图。在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，主服务器S1所在域的接入路由器为AR1的情况下；如果交换机或者接入路由器AR3收到请求版本号为v2的数据C1的数据请求消息后，交换机或者接入路由器AR3首先查看转发表，如果转发表中存在单播地址为U1的表项，但是该表项的版本号不是v2，表明主服务器S1对数据C1进行了更新操作，则收到数据请求消息的交换机或者接入路由器执行下述过程更新数据C1：

步骤301：开始；

步骤302：判断接收到数据请求消息的系统设备是否为交换机，如果是，执行步骤303，否则执行步骤304；

步骤303：交换机从其上游接口转发数据请求消息，执行步骤302；

步骤304：接入路由器AR3将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，消息的目的地址为数据请求消息的源地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v2，数据响应消息首先到达接入路由器AR3；

步骤305：接入路由器AR3将转发表中单播地址为U1的表项的版本号更新为v2，然后从该表项中的输出接口域转发该数据响应消息，如果在请求表中存在单播地址为U1的表项，则接入路由器AR3从该表项的输入接口域转发该数据响应消息；

步骤306：如果接收到数据响应消息的为数据C1的备份服务器，则执行步骤307，否则执行步骤308；

步骤307：数据C1的备份服务器将数据C1更新为版本号为v2的数据，执行步骤311；

步骤308：如果接收到数据响应消息的为请求数据C1的用户设备，则执行步骤309，否则执行步骤310；

步骤309：用户设备保存版本号为v2的数据C1，执行步骤311；

步骤310：系统设备将转发表中单播地址为U1的表项的版本号更新为v2，然后从该表项中的输出接口域转发该数据响应消息，如果在请求表中存在单播地址为U1的表项，则从该表项的输入接口域转发该数据响应消息，执行步骤306；

步骤311：结束。

备份服务器通过上述过程能够将数据更新到最新版本，从而保证能够向用户设备提供最新的数据，从而保证数据的一致性。

图5为本发明所述的转发表更新流程示意图。数据C1的主服务器为S1，主服务器S1的单播地址为U1，备份服务器S3能够提供数据C1，备份服务器S3所在域的接入路由器为AR3的情况下，如果备份服务器S3已经删除数据C1，备份服务器S3接收到请求数据C1的数据请求消息，那么备份服务器S3根据如下步骤修改转发表：

步骤401：开始；

步骤402：备份服务器S3发送数据拒绝消息，该数据拒绝消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载为接收到的数据请求消息中的负载；

步骤403：系统设备从接口f4接收到数据拒绝消息后，接口f4与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，查看转发表中单播地址为U1的表项，并从该表项的输出接口域中删除接口f4，其中接口f～f4分别为不同的数据传输接口；

步骤404：系统设备判断该表项的输出接口域值是否为空，如果为空，则执行步骤405，否则执行步骤411；

步骤405：判断系统设备的请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果存在，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：如果该表项的输入接口为上游接口，系统设备从请求表中删除该表项，执行步骤408；

步骤407：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的输入接口为f4，单播地址为数据拒绝消息的源地址；

步骤408：判断系统设备是否为接入路由器AR3，如果是，则执行步骤409，否则执行步骤410；

步骤409：接入路由器AR3向主服务器S1发送数据请求消息，同时从转发表中删除单播地址为U1的表项，数据请求消息的目的地址为接收到的数据拒绝消息的源地址，源地址为数据拒绝消息的目的地址，负载为接收到的数据拒绝消息中的负载，数据请求消息到达主服务器S1后，主服务器S1返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载数据C1，执行步骤412；

步骤410：系统设备从上游接口转发数据拒绝消息，并从转发表中删除单播地址为U1的表项，执行步骤403；

步骤411：系统设备从转发表中单播地址为U1的输出接口域发送数据请求消息，数据请求消息的目的地址为接收到的数据拒绝消息的源地址，源地址为数据拒绝消息的目的地址，负载为接收到的数据拒绝消息中的负载，数据请求消息到达数据C1的备份服务器后，备份服务器返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载为数据C1；

步骤412：系统设备收到数据响应消息后，从请求表中单播地址为U1的输入接口转发该数据响应消息，并从请求表中删除单播地址为U1的表项；

步骤413：如果服务器或者用户设备接收到数据响应消息，则执行步骤414，否则执行步骤412；

步骤414：结束。

系统设备通过上述过程能够快速更新转发表，将无法提供数据的备份服务器从转发表中删除，从而保证能够向用户设备提供有效的备份服务器信息，从而使得用户设备能够从最近的备份服务器获取数据，降低数据通信延迟和代价。

实施例1

基于表1的仿真参数，本实施例模拟了本发明中的数据通信实现方法，性能分析如下：当备份服务器数量增加时，用户设备能够从最近的备份服务器获取数据，从而大幅度降低了数据获取路由路径，代价，延迟和成功率。车辆节点获取服务数据的平均延迟为35ms，平均代价为6。

表1仿真参数

本发明提供了一种基于互联网的数据通信实现方法的思路，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种基于互联网的数据通信实现方法，其特征在于，所述互联网包括两个以上的子网，一个子网由一个全局网络前缀唯一标识，子网通过接入路由器接入到互联网；一个子网内包括两个以上的交换机，与接入路由器直接相连的交换机称为核心交换机，与用户设备直接相连的交换机称为接入交换机；一个子网内所有的接入路由器和交换机组成的拓扑结构为树状结构，其中接入路由器为树状结构的根节点；交换机与自己在树状结构中的父节点相连的接口称为上游接口，与自己在树状结构中的子节点相连的接口称为下游接口；

一个子网内设置两个以上的服务器，一个子网内的服务器包括主服务器和备份服务器；一种类型的数据由一个数据名称唯一标识，一个数据名称映射为一个服务器的单播地址，该服务器称为该数据的主服务器，主服务器能够产生和更新该数据，主服务器用版本号来标识该数据，当主服务器更新该数据后，该数据的版本号对应更新；从主服务器申请数据后保存该数据并在本地向用户设备提供该种数据的服务器称为备份服务器，备份服务器能够与任何交换机或者接入路由器直接相连；

交换机、服务器和接入路由器称为系统设备；

数据名称和主服务器单播地址的映射信息，以及数据名称标识的数据的最新版本号保存在数据服务器，如果数据的主服务器更新了该数据并产生了新的版本号，主服务器通知数据服务器更新相应数据的版本号；数据服务器不属于任何子网，也不用于产生、更新或者备份数据；

如果用户设备请求一种数据，用户设备通过访问数据服务器来获取该数据的最新版本号以及主服务器的单播地址；

每个接入路由器或者交换机维护一个转发表和一个请求表，转发表项包括三个域：单播地址域，输出接口域，以及版本号域；请求表包括两个域：单播地址域和输入接口域；

在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，服务器S1所在域的接入路由器为AR1，服务器S2所在域的接入路由器为AR2的情况下，如果服务器S2需要获取数据C1并成为数据C1的备份服务器，那么服务器S2首先访问数据服务器获取数据C1的最新版本号v1以及主服务器S1的单播地址U1，然后执行下述步骤：

步骤101：开始；

步骤102：服务器S2从上游接口发送数据请求消息，该消息的目的地址为单播地址U1，源地址为服务器S2的单播地址，负载为版本号v1；

步骤103：系统设备从接口f接收到数据请求消息，接口f与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果系统设备为数据C1的备份服务器，执行步骤104，否则执行步骤105；

步骤104：备份服务器返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为服务器S2的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v1，执行步骤113；

步骤105：系统设备判断在请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果是，执行步骤106，否则执行步骤107；

步骤106：系统设备将接口f加入到该表项的接入接口域，执行步骤113；

步骤107：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的单播地址域为单播地址U1，接入接口域为f；

步骤108：系统设备判断转发表中是否存在单播地址域为U1并且版本域值为v1的表项，如果存在，执行步骤109，否则执行步骤110；

步骤109：系统设备从该表项的输出接口域转发接收到的数据请求消息，执行步骤103；

步骤110：系统设备判断自己是否为交换机，如果是，执行步骤111，否则执行步骤112；

步骤111：交换机从上游接口转发接收到的数据请求消息，执行步骤103；

步骤112：接入路由器AR2将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，消息的目的地址为服务器S2的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为C1和版本号v1，数据响应消息首先到达接入路由器AR2；

步骤113：系统设备从接口f1收到数据响应消息，接口f1与发送或者转发数据响应消息的系统设备相连接，如果系统设备为服务器S2，则执行步骤114，否则执行步骤115；

步骤114：服务器S2保存数据C1，执行步骤120；

步骤115：系统设备判断转发表中是否存在单播地址为U1的表项，如果存在，执行步骤117，否则执行步骤116；

步骤116：系统设备在转发表中创建一个表项，单播地址域为U1，输出接口域为请求表中单播地址域为U1的表项的输入接口域值，版本号为v1，执行步骤119；

步骤117：系统设备判断请求表中单播地址为U1的表项的输入接口域值是否为自己的下游接口，如果是，执行步骤118，否则执行步骤119；

步骤118：系统设备将请求表中单播地址为U1的表项的输入接口域值加入到转发表中单播地址为U1的表项的输出接口域；

步骤119：系统设备查看请求表中单播地址为U1的表项，然后从该表项的输入接口域值转发数据响应消息，最后从请求表中删除该表项，执行步骤113；

步骤120：结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于互联网的数据通信实现方法，其特征在于，在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，主服务器S1所在域的接入路由器为AR1，用户设备D1所在域的接入路由器为AR2的情况下，如果用户设备D1需要获取数据C1，那么用户设备D1首先访问数据服务器获取数据C1的最新版本号v以及主服务器S1的单播地址U1，然后根据下述步骤获取数据C1：

步骤201：开始；

步骤202：用户设备D1从上游接口发送数据请求消息，该数据请求消息的目的地址为单播地址U1，源地址为用户设备D1的单播地址，负载为版本号v；

步骤203：系统设备从接口f2接收到数据请求消息，接口f2与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果系统设备为数据C1的备份服务器，执行步骤204，否则执行步骤205；

步骤204：备份服务器返回数据响应消息，消息的目的地址为用户设备D1的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为C1和版本号v，执行步骤213；

步骤205：系统设备判断在请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果是，执行步骤206，否则执行步骤207；

步骤206：系统设备将接口f2加入到该表项的接入接口域，执行步骤213；

步骤207：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的单播地址域为单播地址U1，接入接口域为f2；

步骤208：系统设备判断转发表中是否存在单播地址域为U1并且版本域的值为v的表项，如果存在，执行步骤209，否则执行步骤210；

步骤209：系统设备从该表项的输出接口域转发接收到的数据请求消息，执行步骤203；

步骤210：系统设备判断自己是否为交换机，如果是，执行步骤211，否则执行步骤212；

步骤211：交换机从上游接口转发接收到的数据请求消息，执行步骤203；

步骤212：接入路由器AR2将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为用户设备D1的单播地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v，数据响应消息首先到达接入路由器AR2；

步骤213：系统设备或者用户设备从接口f3收到数据响应消息，接口f3与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，如果用户设备D1接收到数据响应消息，则执行步骤214，否则执行步骤215；

步骤214：用户设备D1保存数据C1，执行步骤216；

步骤215：系统设备查看请求表中单播地址为U1的表项，然后从该表项的输入接口域值转发数据响应消息，最后从请求表中删除该表项，执行步骤213；

步骤216：结束。

3.根据权利要求1所述的一种基于互联网的数据通信实现方法，其特征在于，在服务器S1为数据C1的主服务器，单播地址为U1，主服务器S1所在域的接入路由器为AR1的情况下；如果交换机或者接入路由器AR3收到请求版本号为v2的数据C1的数据请求消息后，交换机或者接入路由器AR3首先查看转发表，如果转发表中存在单播地址为U1的表项，但是该表项的版本号不是v2，表明主服务器S1对数据C1进行了更新操作，则收到数据请求消息的交换机或者接入路由器执行下述过程更新数据C1：

步骤301：开始；

步骤302：判断接收到数据请求消息的系统设备是否为交换机，如果是，执行步骤303，否则执行步骤304；

步骤303：交换机从其上游接口转发数据请求消息，执行步骤302；

步骤304：接入路由器AR3将数据请求消息路由到接入路由器AR1，然后接入路由器AR1将数据请求消息转发到主服务器S1，主服务器S1返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为数据请求消息的源地址，源地址为单播地址U1，负载为数据C1和版本号v2，数据响应消息首先到达接入路由器AR3；

步骤305：接入路由器AR3将转发表中单播地址为U1的表项的版本号更新为v2，然后从该表项中的输出接口域转发该数据响应消息，如果在请求表中存在单播地址为U1的表项，则接入路由器AR3从该表项的输入接口域转发该数据响应消息；

步骤306：如果接收到数据响应消息的为数据C1的备份服务器，则执行步骤307，否则执行步骤308；

步骤307：数据C1的备份服务器将数据C1更新为版本号为v2的数据，执行步骤311；

步骤308：如果接收到数据响应消息的为请求数据C1的用户设备，则执行步骤309，否则执行步骤310；

步骤309：用户设备保存版本号为v2的数据C1，执行步骤311；

步骤310：系统设备将转发表中单播地址为U1的表项的版本号更新为v2，然后从该表项中的输出接口域转发该数据响应消息，如果在请求表中存在单播地址为U1的表项，则从该表项的输入接口域转发该数据响应消息，执行步骤306；

步骤311：结束。

4.根据权利要求1所述的一种基于互联网的数据通信实现方法，其特征在于，数据C1的主服务器为S1，主服务器S1的单播地址为U1，备份服务器S3能够提供数据C1，备份服务器S3所在域的接入路由器为AR3的情况下，如果备份服务器S3已经删除数据C1，备份服务器S3接收到请求数据C1的数据请求消息，那么备份服务器S3根据如下步骤修改转发表：

步骤401：开始；

步骤402：备份服务器S3发送数据拒绝消息，该数据拒绝消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载为接收到的数据请求消息中的负载；

步骤403：系统设备从接口f4接收到数据拒绝消息后，接口f4与发送或者转发数据请求消息的系统设备相连接，查看转发表中单播地址为U1的表项，并从该表项的输出接口域中删除接口f4；

步骤404：系统设备判断该表项的输出接口域值是否为空，如果为空，则执行步骤405，否则执行步骤411；

步骤405：判断系统设备的请求表中是否存在单播地址为U1的表项，如果存在，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：如果该表项的输入接口为上游接口，系统设备从请求表中删除该表项，执行步骤408；

步骤407：系统设备在请求表中创建一个表项，该表项的输入接口为f4，单播地址为数据拒绝消息的源地址；

步骤408：判断系统设备是否为接入路由器AR3，如果是，则执行步骤409，否则执行步骤410；

步骤409：接入路由器AR3向主服务器S1发送数据请求消息，同时从转发表中删除单播地址为U1的表项，数据请求消息的目的地址为接收到的数据拒绝消息的源地址，源地址为数据拒绝消息的目的地址，负载为接收到的数据拒绝消息中的负载，数据请求消息到达主服务器S1后，主服务器S1返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载数据C1，执行步骤412；

步骤410：系统设备从上游接口转发数据拒绝消息，并从转发表中删除单播地址为U1的表项，执行步骤403；

步骤411：系统设备从转发表中单播地址为U1的输出接口域发送数据请求消息，数据请求消息的目的地址为接收到的数据拒绝消息的源地址，源地址为数据拒绝消息的目的地址，负载为接收到的数据拒绝消息中的负载，数据请求消息到达数据C1的备份服务器后，备份服务器返回数据响应消息，数据响应消息的目的地址为接收到的数据请求消息的源地址，源地址为数据请求消息的目的地址，负载为数据C1；

步骤412：系统设备收到数据响应消息后，从请求表中单播地址为U1的输入接口转发该数据响应消息，并从请求表中删除单播地址为U1的表项；

步骤413：如果服务器或者用户设备接收到数据响应消息，则执行步骤414，否则执行步骤412；

步骤414：结束。