CN106850429A - 一种大型局域网内容协同方法 - Google Patents

Abstract

一种大型局域网内容协同方法。本发明公开了一种基于二层链路层设备的大型局域网的内容提供方法及系统，所述方法包含：基于本二层链路层设备发现其余的二层链路层设备，并将发现的其余的二层链路层设备作为本二层链路层设备的缓存节点；基于一个二层链路层设备将数据请求以组播或单播的方式发送到该二层链路层设备发现的缓存节点；当二层链路层设备接收到主机的数据请求帧时，检查本地数据存储，如果有数据，就以数据帧的形式发送给主机；否则检查该二层链路层设备的数据缓存映射表，找到存储有该数据的缓存节点，如果缓存节点与主机在同一个以太网段内，则将主机重定向到该缓存节点，由缓存节点对主机提供数据服务。

Description

一种大型局域网内容协同方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，特别涉及到大型局域网内的数据服务和共享。

背景技术

从上个世纪六十年代底，诞生DARPANET，研究人员开始探索网络信息共享的方法；在八十年代初，在伯克利BSD操作系统的助力下，TCP/IP协议栈成为因特网的事实协议标准，出现了telnet、FTP、电子邮件等应用，这是信息共享的发起时代；九十年代，万维网的出现和迅速传播，掀起了内容共享的热潮；在二十一世纪初，由草根阶层推动的P2P(对等)应用对传统的CDN(内容分发网络)造成严重冲击。如今从计算机到PDA到手机，几乎都可找到各式各样的P2P共享软件。在这些软件中，视频共享是主要应用之一。

无论是早期的内容共享，还是二十一世纪的内容共享，共享方式有两种基本方式：(1)带中心的内容共享；(2)无中心的内容共享。无论哪种方式，它们都有一个共同点，即在逻辑上都知道内容的位置(或不知道位置，通过搜索软件的方式，找到一个内容提供位置)；另一个共同点则是在内容的逻辑网络上提供内容的，即在应用层面提供内容。这两个共同点在提供实时性内容方面，将导致服务的时间延长、抖动剧烈等问题。

另一方面，以太网是在局域范围内提供网络接入服务的二层链路技术。早期是同轴以太网，最多可接纳30几台机器的接入；后来出现了交换式以太网，逐渐缩小冲突域，从而接入机器的台数开始逐渐增多；在接入方面，以太网从有线领域扩展到无线领域。由于以太网的卓越性价比优势，更是扩展到了城域范围。以太网的国际标准有802.3系列标准，以及无线方面的802.11系列标准，在城域范围的则有IEEE802.1ad和IEEE 802.1ah标准。以太网的覆盖范围涵盖用户端和城域提供网络。

要将内容提供给用户，以一种比较务实的观点，要规避以太网上的内容提供是不可能的，因此有必要提供覆盖不同范围的以太网上的内容共享方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型局域网内容协同方法，该方法以二层数据链路层技术替代现有以应用层提供内容服务的技术，从而达到缩短服务处理时间、内容及时交付。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于二层链路层设备的大型局域网的内容提供方法，所述方法包含：

步骤101)用于基于本二层链路层设备发现其余的二层链路层设备，并将发现的其余的二层链路层设备作为本二层链路层设备的缓存节点的步骤。

步骤102)用于基于一个二层链路层设备将数据请求以组播或单播的方式发送到该二层链路层设备发现的缓存节点的步骤。

步骤103)当二层链路层设备接收到主机的数据请求帧时，检查本地数据存储，如果有数据，就以数据帧的形式发送给主机；否则检查该二层链路层设备的数据缓存映射表，找到存储有该数据的缓存节点，如果缓存节点与主机在同一个以太网段内，则将主机重定向到该缓存节点，由缓存节点对主机提供数据服务，否则由本二层链路层设备作为主机和缓存节点之间的代理转发数据请求，由缓存节点将数据发给本二层链路层设备，之后由二层链路层设备将数据发送给主机。

可选的，上述步骤101)和步骤102)之间还包含：在本二层链路层设备判定所经过的数据为热点数据时，本二层链路层设备会请求其周边的缓存节点存储热点数据；将判定为热点数据的数据发送到缓存节点；且当本二层链路层设备周边的缓存节点数为1时，采用单播数据发送方法；当本二层链路层设备周边的缓存节点数为0时，不发送数据，同时启动步骤101)；当本二层链路层设备周边的缓存节点数大于1时，则采用组播向缓存节点发送热点数据。

上述步骤103)之后还包含：在本二层链路层设备和缓存节点都无数据的情况下，则采用主机所使用的高层协议对数据请求进行处理。

上述二层链路层设备为具备存储空间的交换机，且所述具备存储空间的交换机的类型又包含：以太网城域交换机、以太网接入交换机、无线接入点。

上述步骤101)进一步包含：

步骤101-1)交换机定期以二层链路层分组组播的方法发送节点发现帧，侦听组播地址的交换机同样以组播的方法做出发现应答；其中，缓存节点发现帧及应答帧的目的地址为一个组播MAC，且选取的MAC地址要确保不与现有以太网的标准发生冲突。

步骤101-2)交换机对在一定周期内接到的应答，进行排序，且排序的依据包含：MAC地址或可用存储空间。

此外，本发明还提供了一种基于二层链路层的大型局域网的内容提供系统，所述系统包含若干个二层链路层设备，且每个二层链路层设备均包含：

缓存节点获取模块，用于发现其余的二层链路层设备，并将发现的二层链路层设备作为缓存节点。

数据请求发送模块，用于将数据请求以组播或单播的方式发送到缓存节点获取模块获取的缓存节点。

数据发送处理模块，用于采用如下策略处理用户的数据请求：当接收到主机的数据请求帧时，检查本地数据存储，如果有数据，就以数据帧的形式发送给主机；否则检查数据缓存映射表，找到存储有该数据的缓存节点，如果缓存节点与主机在同一个以太网段内，则将主机重定向到该缓存节点，由缓存节点对主机提供数据服务，否则由本二层链路层设备作为主机和缓存节点之间的代理转发数据请求，由缓存节点将数据发给本二层链路层设备，之后由二层链路层设备将数据发送给主机。

上述每个二层链路层设备还包含：数据协调转发模块，用于在本二层链路层设备判定经过的数据为热点数据时，本二层链路层设备会请求其周边的缓存节点存储热点数据，所述的缓存节点仅包含交换机；将判定为热点数据的数据发送到缓存节点；且当本二层链路层设备周边的缓存节点数为1时，采用单播数据发送方法；当本二层链路层设备周边的缓存节点数为0时，不发送数据，同时驱动缓存节点获取模块进而获取缓存节点；当本二层链路层设备周边的缓存节点数大于1时，则采用组播向缓存节点发送热点数据。

上述数据发送处理模块还对数据请求进行如下处理：在二层链路层设备和该二层链路层设备的缓存节点都无数据的情况下，则采用主机所使用的高层协议进行处理。

上述二层链路层设备为具备存储空间的交换机，且所述具备存储空间的交换机的类型又包含：以太网城域交换机、以太网接入交换机、无线接入点。

上述缓存节点获取模块进一步包含：

发现帧发送处理子模块，用于定期以二层链路层分组组播的方法发送节点发现帧，侦听组播地址的交换机同样以组播的方法做出发现应答；其中，缓存节点发现帧及应答帧的目的地址为一个组播MAC，且选取的MAC地址要确保不与现有以太网的标准发生冲突。

应答处理子模块，用于对在一定周期内接到的应答，进行排序，且排序的依据包含：MAC地址或可用存储空间。

本发明的一种大型局域网内容协同方法，包括：缓存节点发现、数据发现、协同数据缓存和数据服务方法。该方法涉及如下实体：交换机和主机。在本发明中，交换机可以是以太网城域交换机、以太网接入交换机、无线AP(接入点)等物理实体；主机可以是服务器、PC机、手机、PDA等物理实体。在本发明中，交换机具有比较大型的存储能力，但不具有存储能力的交换机不构成本发明的组成部分，在本发明是透明的二层设备(即对上述技术方案的内容不做处理，直接转发)。在本发明中，主机发起内容服务的请求，由交换机构成的内容缓存网络提供内容服务。

与现有技术相比，本发明具有下列优点：本发明解决了大型局域网范围内数据共享问题，提高了内容服务响应速度，降低了数据请求出网的概率和数据多次请求带来的网络流量重复传输的问题。即本发明的方法以二层数据链路层技术弥补现有以应用层提供内容服务技术的不足，从而达到缩短服务处理时间、内容及时交付。

附图说明

图1大型局域网内容协同应用场景；

图2–a和图2-b是本发明提供的内容协同系统组成框图及方法的流程示意图；

图3城域以太网实例。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。

本发明提供的一种基于二层链路层设备的大型局域网的内容提供方法，所述方法包含：步骤101)用于基于本二层链路层设备发现其余的二层链路层设备，并将发现的其余的二层链路层设备作为本二层链路层设备的缓存节点的步骤。步骤102)用于基于一个二层链路层设备将数据请求以组播或单播的方式发送到该二层链路层设备发现的缓存节点的步骤。步骤103)当二层链路层设备接收到主机的数据请求帧时，检查本地数据存储，如果有数据，就以数据帧的形式发送给主机；否则检查该二层链路层设备的数据缓存映射表，找到存储有该数据的缓存节点，如果缓存节点与主机在同一个以太网段内，则将主机重定向到该缓存节点，由缓存节点对主机提供数据服务，否则由本二层链路层设备作为主机和缓存节点之间的代理转发数据请求，由缓存节点将数据发给本二层链路层设备，之后由二层链路层设备将数据发送给主机。

可选的，上述步骤101)和步骤102)之间还包含：在本二层链路层设备判定所经过的数据为热点数据时，本二层链路层设备会请求其周边的缓存节点存储热点数据；将判定为热点数据的数据发送到缓存节点；且当本二层链路层设备周边的缓存节点数为1时，采用单播数据发送方法；当本二层链路层设备周边的缓存节点数为0时，不发送数据，同时启动步骤101)；当本二层链路层设备周边的缓存节点数大于1时，则采用组播向缓存节点发送热点数据。

上述步骤103)之后还包含：在本二层链路层设备和缓存节点都无数据的情况下，则采用主机所使用的高层协议对数据请求进行处理。

上述二层链路层设备为具备存储空间的交换机，且所述具备存储空间的交换机的类型又包含：以太网城域交换机、以太网接入交换机、无线接入点。

上述步骤101)进一步包含：步骤101-1)交换机定期以二层链路层分组组播的方法发送节点发现帧，侦听组播地址的交换机同样以组播的方法做出发现应答；其中，缓存节点发现帧及应答帧的目的地址为一个组播MAC，且选取的MAC地址要确保不与现有以太网的标准发生冲突。步骤101-2)交换机对在一定周期内接到的应答，进行排序，且排序的依据包含：MAC地址或可用存储空间。

此外，本发明还提供了一种基于二层链路层的大型局域网的内容提供系统，所述系统包含若干个二层链路层设备，且每个二层链路层设备均包含：缓存节点获取模块，用于发现其余的二层链路层设备，并将发现的二层链路层设备作为缓存节点。数据请求发送模块，用于将数据请求以组播或单播的方式发送到缓存节点获取模块获取的缓存节点。数据发送处理模块，用于采用如下策略处理用户的数据请求：当接收到主机的数据请求帧时，检查本地数据存储，如果有数据，就以数据帧的形式发送给主机；否则检查数据缓存映射表，找到存储有该数据的缓存节点，如果缓存节点与主机在同一个以太网段内，则将主机重定向到该缓存节点，由缓存节点对主机提供数据服务，否则由本二层链路层设备作为主机和缓存节点之间的代理转发数据请求，由缓存节点将数据发给本二层链路层设备，之后由二层链路层设备将数据发送给主机。

上述每个二层链路层设备还包含：数据协调转发模块，用于在本二层链路层设备判定经过的数据为热点数据时，本二层链路层设备会请求其周边的缓存节点存储热点数据，所述的缓存节点仅包含交换机；将判定为热点数据的数据发送到缓存节点；且当本二层链路层设备周边的缓存节点数为1时，采用单播数据发送方法；当本二层链路层设备周边的缓存节点数为0时，不发送数据，同时驱动缓存节点获取模块进而获取缓存节点；当本二层链路层设备周边的缓存节点数大于1时，则采用组播向缓存节点发送热点数据。

上述数据发送处理模块还对数据请求进行如下处理：在二层链路层设备和该二层链路层设备的缓存节点都无数据的情况下，则采用主机所使用的高层协议进行处理。上述二层链路层设备为具备存储空间的交换机，且所述具备存储空间的交换机的类型又包含：以太网城域交换机、以太网接入交换机、无线接入点。

上述缓存节点获取模块进一步包含：发现帧发送处理子模块，用于定期以二层链路层分组组播的方法发送节点发现帧，侦听组播地址的交换机同样以组播的方法做出发现应答；其中，缓存节点发现帧及应答帧的目的地址为一个组播MAC，且选取的MAC地址要确保不与现有以太网的标准发生冲突。应答处理子模块，用于对在一定周期内接到的应答，进行排序，且排序的依据包含：MAC地址或可用存储空间。

实施例

本发明提供一种大型局域网内容协同方法，该方法以二层数据链路层技术替代现有以应用层提供内容服务的技术，从而达到缩短服务处理时间、内容及时交付。在以下实施例中采用的二层设备为交换机。

为达到上述发明目的，本发明的一种大型局域网内容协同方法，包括：缓存节点发现、数据发现、协同数据缓存和数据服务方法。该方法涉及如下实体：交换机和主机。在本发明中，交换机可以是以太网城域交换机、以太网接入交换机、无线AP(接入点)等物理实体；主机可以是服务器、PC机、手机、PDA等物理实体。在本发明中，交换机具有比较大型的存储能力，但不具有存储能力的交换机不构成本发明的组成部分，在本发明是透明的二层设备。在本发明中，主机发起内容服务的请求，由交换机构成的内容缓存网络提供内容服务。

其中缓存节点发现方法指交换机定期以二层链路层分组组播的方法发送节点发现帧，侦听组播地址的交换机同样以组播的方法做出发现应答，交换机对在一定周期内接到的应答，进行排序(比如MAC地址或可用存储空间)。其中缓存节点发现帧的目的地址为一个组播MAC，选取该MAC要确保不与现有以太网的标准发生冲突；其中应答帧的目的地址也是一个组播MAC，选择方法同上。采用这样的方法，在一台交换机进行缓存节点发现时，执行类似任务的其他交换机，其缓存节点列表可得到相应更新。

其中数据发现方法指交换机将数据请求以组播或单播的方式发送到缓存节点的方法。组播的方式可减少数据请求发送的次数，但会面临多条数据响应的处理；单播的方式是在以轮询方式向缓存节点列表中各缓存节点发送数据请求的方法。其中的数据响应含数据大小等信息。这里的组播和单播都是以二层帧的方式发送和接收的。

其中的协同数据缓存方法指交换机请求有缓存的其他交换机存储相关数据的方法。其中在交换机判定数据为热点数据时，请求周边的缓存节点(交换机)存储热点数据，并将热点数据发送到缓存节点；当周边缓存节点数为1时，采用单播数据发送方法；为0时，不发送数据，同时启动缓存节点发现方法；大于1时，采用组播数据发送方法。

其中的数据服务方法指交换机接收到主机的数据请求帧时，检查本地数据存储，如果有数据，就以数据帧的形式发送给主机；否则检查数据缓存映射表，找到存储有该数据的缓存节点，如果缓存节点与主机在同一个以太网段内，则将主机重定向到该缓存节点，由缓存节点对主机提供数据服务，否则本交换机作为主机和缓存节点之间的代理，转发数据请求，由缓存节点将数据发给本交换机，之后由交换机将数据发送给主机。在本交换机和缓存节点都无数据的情况下，则采用主机所使用的高层协议进行处理。

下面结合附图和具体实施例，对本发明所提供的一种大型局域网内容协同方法作进一步阐述。

实施例

下面结合附图1、附图2、附图3说明大型局域网内容协同方法。如图1所示，是大型局域网内容协同应用场景。在本场景中，涉及到多个交换机和主机。如图3所示，是城域以太网实例，该图中交换机A、B、C是城域骨干交换机，同时是各区域网络的组成部分，交换机B、D构成一个园区网络，交换机C和接入点E构成一个园区网络，为了说明问题，这里用最少量的设备。下面结合该例参照图2和附图3说明本发明。

假设所有交换机均带有存储。交换机B启动之后，使用缓存节点发现方法得到缓存节点列表(A，C，D)以及可用存储容量等相关信息。其他交换机采用缓存节点发现方法得到缓存节点列表和相关信息。假定系统初始化时，所有交换机的缓存均是空的。

某个时刻，计算机H采用http方式访问服务器F中的影片内容，在交换机D截获该请求后，使用数据发现方法查询本地缓存及缓存节点列表信息，发现本地和B均无该数据内容，则交换机D、B作为二层交换机透传到交换机A，交换机A转发该请求到服务器F，服务器F做出数据响应，经交换机A、B、D转发到H。在数据经交换机A、B、D时，这些交换机使用协同数据缓存方法扩散数据，在本情形中扩散到交换机C。

在智能机S通过接入点E请求相同数据内容时，接入点E使用数据发现方法查到交换机C存有数据，则作为S和C之间的代理，由C使用数据服务方法将数据转发到E，再转发到S。

总之，为使用户能够以较短的时延和较小的抖动接收内容，本发明在大型局域网范围内，构建内容缓存，以二层数据链路层技术提供内容发现、节点发现、内容请求、内容服务，从而达到及时响应的目的。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于二层链路层设备的大型局域网的内容提供方法，所述方法包含：

步骤101)用于基于本二层链路层设备发现其余的二层链路层设备，并将发现的其余的二层链路层设备作为本二层链路层设备的缓存节点的步骤；

步骤102)用于基于一个二层链路层设备将数据请求以组播或单播的方式发送到该二层链路层设备发现的缓存节点的步骤；

步骤103)当二层链路层设备接收到主机的数据请求帧时，检查本地数据存储，如果有数据，就以数据帧的形式发送给主机；否则检查该二层链路层设备的数据缓存映射表，找到存储有该数据的缓存节点，如果缓存节点与主机在同一个以太网段内，则将主机重定向到该缓存节点，由缓存节点对主机提供数据服务，否则由本二层链路层设备作为主机和缓存节点之间的代理转发数据请求，由缓存节点将数据发给本二层链路层设备，之后由二层链路层设备将数据发送给主机。

2.根据权利要求1所述的基于二层链路层的大型局域网的内容提供方法，其特征在于，所述步骤101)和步骤102)之间还包含：

在本二层链路层设备判定所经过的数据为热点数据时，本二层链路层设备会请求其周边的缓存节点存储热点数据；

将判定为热点数据的数据发送到缓存节点；且当本二层链路层设备周边的缓存节点数为1时，采用单播数据发送方法；当本二层链路层设备周边的缓存节点数为0时，不发送数据，同时启动步骤101)；当本二层链路层设备周边的缓存节点数大于1时，则采用组播向缓存节点发送热点数据。

3.根据权利要求1所述的基于二层链路层的大型局域网的内容提供方法，其特征在于，所述步骤103)之后还包含：

在本二层链路层设备和缓存节点都无数据的情况下，则采用主机所使用的高层协议对数据请求进行处理。

4.根据权利要求1所述的基于二层链路层的大型局域网的内容提供方法，其特征在于，所述二层链路层设备为具备存储空间的交换机，且所述具备存储空间的交换机的类型又包含：以太网城域交换机、以太网接入交换机、无线接入点。

5.根据权利要求4所述的基于二层链路层的大型局域网的内容提供方法，其特征在于，所述步骤101)进一步包含：

步骤101-1)交换机定期以二层链路层分组组播的方法发送节点发现帧，侦听组播地址的交换机同样以组播的方法做出发现应答；

其中，缓存节点发现帧及应答帧的目的地址为一个组播MAC，且选取的MAC地址要确保不与现有以太网的标准发生冲突；

步骤101-2)交换机对在一定周期内接到的应答，进行排序，且排序的依据包含：MAC地址或可用存储空间。

6.一种基于二层链路层的大型局域网的内容提供系统，其特征在于，所述系统包含若干个二层链路层设备，且每个二层链路层设备均包含：

缓存节点获取模块，用于发现其余的二层链路层设备，并将发现的二层链路层设备作为缓存节点；

数据请求发送模块，用于将数据请求以组播或单播的方式发送到缓存节点获取模块获取的缓存节点；

数据发送处理模块，用于采用如下策略处理用户的数据请求：

当接收到主机的数据请求帧时，检查本地数据存储，如果有数据，就以数据帧的形式发送给主机；否则检查数据缓存映射表，找到存储有该数据的缓存节点，如果缓存节点与主机在同一个以太网段内，则将主机重定向到该缓存节点，由缓存节点对主机提供数据服务，否则由本二层链路层设备作为主机和缓存节点之间的代理转发数据请求，由缓存节点将数据发给本二层链路层设备，之后由二层链路层设备将数据发送给主机。

7.根据权利要求6所述的基于二层链路层的大型局域网的内容提供系统，其特征在于，所述每个二层链路层设备还包含：

数据协调转发模块，用于在本二层链路层设备判定经过的数据为热点数据时，本二层链路层设备会请求其周边的缓存节点存储热点数据，所述的缓存节点仅包含交换机；将判定为热点数据的数据发送到缓存节点；且当本二层链路层设备周边的缓存节点数为1时，采用单播数据发送方法；当本二层链路层设备周边的缓存节点数为0时，不发送数据，同时驱动缓存节点获取模块进而获取缓存节点；当本二层链路层设备周边的缓存节点数大于1时，则采用组播向缓存节点发送热点数据。

8.根据权利要求6所述的基于二层链路层的大型局域网的内容提供系统，其特征在于，所述数据发送处理模块还对数据请求进行如下处理：

在二层链路层设备和该二层链路层设备的缓存节点都无数据的情况下，则采用主机所使用的高层协议进行处理。

9.根据权利要求6所述的基于二层链路层的大型局域网的内容提供系统，其特征在于，所述二层链路层设备为具备存储空间的交换机，且所述具备存储空间的交换机的类型又包含：以太网城域交换机、以太网接入交换机、无线接入点。

10.根据权利要求6所述的基于二层链路层的大型局域网的内容提供系统，其特征在于，所述缓存节点获取模块进一步包含：

发现帧发送处理子模块，用于定期以二层链路层分组组播的方法发送节点发现帧，侦听组播地址的交换机同样以组播的方法做出发现应答；

其中，缓存节点发现帧及应答帧的目的地址为一个组播MAC，且选取的MAC地址要确保不与现有以太网的标准发生冲突；

应答处理子模块，用于对在一定周期内接到的应答，进行排序，且排序的依据包含：MAC地址或可用存储空间。