CN109039893B - 一种基于广域ip网络的数据交换网络及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于广域IP网络的数据交换网络及方法，包括：网络路由中心、第一客户端、第二客户端及与网络路由中心分别通信连接的第一服务器、第二服务器、第一网络代理模块及第二网络代理模块；网络路由中心实时接收第一信息及第二信息，并分配第一服务器及第二服务器；第一网络代理模块接收待传输数据与第一服务器建立第一虚拟路径；第一虚拟路径将待传输数据传输到第一服务器；第二网络代理模块接收待传输数据与第二服务器建立第二虚拟路径，将动态调整接收的待传输数据发送到第二客户端；第二虚拟路径将待传输数据传输到第二网络代理模块。本发明解决了网络拥塞导致的传输质量变差的问题，具有提供可靠服务质量的显著效果。

Description

一种基于广域IP网络的数据交换网络及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于广域IP网络的虚拟层叠数据交换系统及方法。

背景技术

随着互联网及宽带接入的快速发展，基于互联网的大文件传输、实时通信、流媒体服务、网络直播、点到点视频通讯、网络视频会议技术得到了快速发展，并且越来越受个人、企业、社会的关注和欢迎。但由于互联网的网络拥塞路由器具有极大的不确定性，服务经常会由于丢包、延时、带宽抖动导致服务质量不可控，甚至突然下降

因此，如何提供服务质量可控的服务，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于广域IP网络的数据交换网络及方法，本申请中相互通信和传输数据的应用程序通过网络代理模块和虚拟层叠网络实现虚拟连接，并通过虚拟层叠网络进行智能路由、并行高速数据交换、动态网络质量优化、动态错误隐藏，具有服务质量的有益效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于广域IP网络的数据交换网络，该数据交换网络包括：网络路由中心、若干第一服务器、若干第二服务器、第一客户端、与所述第一客户端通信连接的第一网络代理模块、第二客户端及与所述第二客户端通信连接的第二网络代理模块；

各所述第一服务器、各所述第二服务器、所述第一网络代理模块及所述第二网络代理模块分别与所述网络路由中心通信连接；

所述网络路由中心，用于实时接收各所述第一服务器发送的第一信息及各所述第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及所述第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及所述第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；

所述第一网络代理模块，用于接收所述第一客户端发送的待传输数据，并与接收的各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径，将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；

各所述第一虚拟路径，用于将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；

所述第二网络代理模块，用于接收所述第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；

各所述第二虚拟路径，用于将从各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。

本发明还提供了一种基于广域IP网络的数据交换方法，该方法包括：

网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；

所述第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据所述待传输数据向所述网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径；将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；

各所述第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；

所述第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；

各所述第二虚拟路径将各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。

本发明还提供了一种基于广域IP网络的数据交换方法，该方法包括：

接收通信发送端发送的待传输数据；

与网络路由中心分配的至少一服务器分别建立虚拟路径；

将所述待传输数据动态拆分到各所述虚拟路径，供各所述服务器将拆分后的待传输数据传输至通信接收端。

本发明还提供了一种基于广域IP网络的数据交换方法，该方法包括：

接收客户端发送的接收待传输数据的请求；

与接收的网络路由中心分配的至少一服务器分别建立虚拟路径；

动态调整从各所述虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到客户端。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；

所述第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据所述待传输数据向所述网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径；将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；

各所述第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；

所述第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；

各所述第二虚拟路径将各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；

所述第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据所述待传输数据向所述网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径；将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；

各所述第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；

所述第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；

各所述第二虚拟路径将各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。

本发明提供的一种基于广域IP网络的数据交换网络及方法，包括：网络路由中心、若干第一服务器、若干第二服务器、第一客户端、与所述第一客户端通信连接的第一网络代理模块、第二客户端及与所述第二客户端通信连接的第二网络代理模块；各所述第一服务器、各所述第二服务器、所述第一网络代理模块及所述第二网络代理模块分别与所述网络路由中心通信连接；所述网络路由中心，用于实时接收各所述第一服务器发送的第一信息及各所述第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及所述第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及所述第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；所述第一网络代理模块，用于接收所述第一客户端发送的待传输数据，并与接收的各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径，将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；各所述第一虚拟路径，用于将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；所述第二网络代理模块，用于接收所述第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；各所述第二虚拟路径，用于将从各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。本申请中相互通信和传输数据的应用程序通过网络代理模块和虚拟层叠网络实现虚拟连接，并通过虚拟层叠网络进行智能路由、并行高速数据交换、动态网络质量优化、动态错误隐藏，具有提供可控服务质量的显著效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种基于广域IP网络的数据交换网络的拓扑图；

图2是本发明的一种基于广域IP网络的数据交换方法的流程图；

图3是本发明一实施例中的基于广域IP网络的数据交换方法的流程图；

图4是本发明另一种基于广域IP网络的数据交换方法的流程图；

图5是本发明一实施例中的基于广域IP网络的数据交换方法的流程图；

图6是本发明另一种基于广域IP网络的数据交换方法的流程图；

图7是本发明一实施例中的基于广域IP网络的数据交换方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、……等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本案。

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种基于广域IP网络的数据交换网络，其拓扑结构图如图1所示，该网络包括：网络路由中心1、若干第一服务器2、若干第二服务器3、第一客户端4、与第一客户端通信连接的第一网络代理模块5、第二客户端6及与第二客户端通信连接的第二网络代理模块7。

其中各第一服务器2、各第二服务器3、第一网络代理模块5及第二网络代理模块7分别与网络路由中心1通信连接。

网络路由中心1，用于实时接收各第一服务器2发送的第一信息及各第二服务器3发送的第二信息，并根据第一信息及第一网络代理模块5发送的请求分配至少一第一服务器2及根据第二信息及第二网络代理模块7发送的请求分配至少一第二服务器3。其中各第一服务器2实时的向网络路由中心1发送各第一服务器2的第一信息。

第一网络代理模块5，用于接收第一客户端4发送的待传输数据，并与接收的各第一服务器2分别建立第一虚拟路径8，将待传输数据动态拆分到各第一虚拟路径8。

各第一虚拟路径8，用于将接收到的拆分后的待传输数据传输到各第一虚拟路径8对应的第一服务器2。

第二网络代理模块7，用于接收第二客户端6发送的接收待传输数据的请求，与接收的各第二服务器3分别建立第二虚拟路径9，动态调整从各第二虚拟路径9中接收的拆分后的待传输数据，并将各拆分后的待传输数据合成后发送到第二客户端6。

各第二虚拟路径9，用于将从各第二虚拟路径9对应的第二服务器3接收到的拆分后的待传输数据传输到第二网络代理模块7。其中，每个第二服务器3与第二虚拟路径9一一对应，第二服务器3发送数据的速率和其对应的第二虚拟路径9的传输带宽匹配，即保证发送拆分后的待传输数据的速率小于等于第二虚拟路径9的传输带宽。

另外，第一客户端4还需要将待传输数据的速率大小通过应用层发送到第二客户端6，再由第二客户端6将接收的待传输数据的速率大小发送到第二网络代理模块7。

各第一服务器2之间、各第二服务器3之间及每个第一服务器2与每个第二服务器3之间均可直接通信连接，或间接通信连接、或部分直接通信连接、或部分间接通信连接，相互侦测彼此之间的连通性和网络质量，实时汇报给网络路由中心1。其中间接的意思是指可通过某个或多个中间网元双向转发建立的一种连接。

各第一服务器2与各第二服务器3通过互联网实现通信连接，由各第一服务器2并行发送各拆分后的待传输数据，由各第二服务器3并行接收各拆分后的待传输数据，本发明不以此为限。

其中，第一网络代理模块5及第二网络代理模块7可以是物理设备，对外提供一个以太网口或WiFi热点，也可以是软件模块提供SDK和API，当客户端通过以太网口或WIFI热点连接到硬件实体形态的网络代理模块时，第一网络代理模块5及第二网络代理模块7对外相当于路由器提供透明的数据传输功能。

如图1所示，第一虚拟路径8及第二虚拟路径9为动态组成的逻辑连接或物理连接。其中，第一虚拟路径8是第一网络代理模块5与分配的各第一服务器2之间建立的虚拟通信路径，并进行动态调整(即断开及新建路径)。第二虚拟路径9是第二网络代理模块7与分配的各第二服务器3之间建立的虚拟通信路径，并进行动态调整(即断开及新建路径)。

本发明在互联网上分布式部署若干个服务器(包括第一服务器2及第二服务器3)，如图1所示，分布式部署服务器R1，R2，R3，...，Ri,其中i是大于等于1的正整数，在物理的广域IP网络上构建一层服务器组成的虚拟层叠网络，可以就近为用户提供连接和服务这些服务器，各服务器可以分布式部署在全国甚至全球不同运营商的网络上。整个虚拟层叠网络具有一套集群或分布式部署的网络路由中心1(Router Center Server，简称RC)，全网的服务器均向网络路由中心1实时汇报自己的工作参数，健康状态，性能指标等信息。如图1所示，在本实施例的服务器R1，R2，R3均为第一服务器2时，R4，R5，R6均为第二服务器3，但本发明不以此为限，第一服务器2与第二服务器3可以为R1，R2，R3，...，Ri中任意的若干个服务器，即R1，R2，R3也可以作为第二服务器3，R4，R5，R6也可以做为第一服务器2。在互联网上部署任何一个服务器既可以做第一服务器2也可以做第二服务器3，根据网络路由中心1将该服务器分配给的网络代理模块决定该服务器最终是第一服务器2还是第二服务器3。

本发明通过第一网络代理模块5对第一客户端4发送的待传输数据的传输路径进行动态调整，通过第二网络代理模块7对第二客户端6接收待传输数据的传输路径进行动态调整的技术方案，相互通信和传输数据的应用程序通过网络代理模块和虚拟层叠网络实现虚拟连接，并通过虚拟层叠网络进行智能路由、并行高速数据交换、动态网络质量优化、动态错误隐藏，解决了由于网络拥塞导致的传输质量变差的问题，具有提供可控服务质量的显著效果。

在一个实施例中，网络路由中心1还用于：将分配给第一网络代理模块5的各第一服务器2发送到第二网络代理模块7。

具体实施时，如图1所示，假设网络路由中心1分配给第一网络代理模块5的第一服务器2具体为R1、R2、R3，则网络路由中心1将R1、R2、R3发送到第二网络代理模块7。或者第二网络代理模块7通过向网络路由中心1订阅的方式获得分配给第一网络代理模块5的各第一服务器2，本发明不以此为限。

在一个实施例中，第二网络代理模块7还用于：控制分配的各第二服务器3与分配给第一网络代理模块5的各第一服务器2之间动态建立若干条网络传输路径10。

各网络传输路径10，用于并行传输所述拆分后的待传输数据。

具体实施时，如图1所示，第二网络代理模块7根据接收到的网络路由中心1发送的第一服务器2，具体为第一服务器R1、R2、R3，控制分配的各第二服务器3具体为第二服务器R4、R5、R6与第一服务器R1、R2、R3之间动态建立若干条网络传输路径10，第二服务器R4、R5、R6与第一服务器R1、R2、R3之间可以是全连接建立网络传输路径10，也可以非全连接建立网络传输路径10，本发明不以此为限。

其中，各网络传输路径10，用于并行传输各拆分后的待传输数据。

在一个实施例中，第一网络代理模块5接收待传输数据速率小于等于各网络传输路径10的传输带宽之和。

在一个实施例中，第一网络代理模块5还用于：监测各第一虚拟路径8的传输状态信息，并根据传输状态信息动态调整传输到各第一虚拟路径8中的拆分后的待传输数据。其中，传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

具体实施时，第一网络代理模块5根据监测的各第一虚拟路径8的传输状态信息，将待传输数据动态拆分为若干数据块，再将各数据块动态拆分为若干待传输数据队列。

其中，待传输数据队列的数量与第一虚拟路径8的数量相等，每个待传输数据队列与每个第一虚拟路径8一一对应。待传输数据队列用于并行传输该待传输数据队列中的各数据块，每个待传输数据队列不断地压入数据块，并且将已经压入的数据块弹出到各待传输数据队列对应的第一虚拟路径8中进行传输。各待传输数据队列输出数据块的速率和对应的第一虚拟路径8的传输带宽匹配，即保证各待传输数据队列输出数据块的速率小于等于各待传输数据队列对应的第一虚拟路径8的传输带宽。

在一个实施例中，各第一虚拟路径8的上行带宽之和大于等于待传输数据的速率大小。

在一个实施例中，第二网络代理模块7，还用于：监测各第二虚拟路径9的传输状态信息，并根据传输状态信息动态调整从各第二虚拟路径9中接收的拆分后的待传输数据。其中，传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

在一个实施例中，各第二虚拟路径的下行带宽之和大于等于待传输数据的速率大小。

在一个实施例中，本发明中的待传输数据包括：音频数据、视频数据及图像数据等，本发明不以此为限。

为了使本领域的技术人员更好的了解本发明，下面列举一个更为详细的实施例，具体实施时，如图1所示，当第一客户端4即C1需要发数据给第二客户端6即C2时，C1首先将待传输数据发送给第一网络代理模块5即C1_Agent。C1_Agent请求网络路由中心1即RC，通过IP地址分析匹配或动态探测对比获得网络距离比较近的若干个第一服务器2，如图1所示，第一服务器2具体为R1，R2，R3(可以更多，但至少有一个)。C1_Agent将C1要发送的待传输数据拆分为第一服务器2数目对应的分组即n个分组，n为大于等于1的正整数。在本实施例中n＝3，第一服务器2具体为R1，R2，R3，分别由C1_Agent发送给各第一服务器2。基于互联网的IP路由协议原理，C1_Agent的IP地址和R1的IP地址之间形成由多个路由器连接形成的一条第一虚拟路径8，这条路径的上行带宽称为U1；C1_Agent的IP地址和R2的IP地址之间形成由多个路由器连接形成的一条第一虚拟路径8，这条路径的上行带宽称为U2；C1_Agent的IP地址和R3的IP地址之间形成由多个路由器连接形成的一条第一虚拟路径8，这条路径的上行带宽称为U3；C1_Agent的IP地址和Rn的IP地址之间形成由多个路由器连接形成的一条第一虚拟路径8，这条路径的上行带宽称为Un。

如果有n条第一虚拟路径8，则C1_Agent发送数据的总上行带宽U的表达式为：

其中，Ui为各第一虚拟路径8的上行带宽，n为大于等于1的正整数。

由于C1_Agent的物理接入的总上行带宽U是有限的，存在客观的上限U_max。第一虚拟路径8的个数越多，躲避网络拥塞的机会就越多，所以优选足够多的第一虚拟路径8，可以使U不断接近U_max即

C1_Agent在各第一虚拟路径8上并行发送拆分后的待传输数据(即多个数据块)时，会侦测每条路径的丢包率、网络延时、抖动等，根据互联网的动态变化，改变每条第一虚拟路径8发送数据块的速率，丢包率小、延时小的第一虚拟路径8会有更多的机会传输数据，反之则越少机会传输数据，即U1，U2，U3，…，Un的大小是在动态变化的。C1_Agent在各第一虚拟路径8上并行发送数据块时，当前n条虚拟路径当第a条第一虚拟路径8的丢包率、延时均为最大时，则放弃使用第a条第一虚拟路径8，此时第a条第一虚拟路径8对应的上行带宽Ua＝0，其中1≤a≤n，a为正整数。

设定C1发送数据给C1_Agent的速率为V_u，当

即C1_Agent第一网络代理模块5当前的总上行带宽不足以转发C1的待传输数据，此时C1_Agent会通过请求RC分配t个理想的第一服务器2，C1_Agent与RC分配的新增的t个第一服务器2建立连接形成新的t个第一虚拟路径8，使得

如图1所示，当第二客户端6即C2需要接收C1发送的待传输数据时，C2委托C2_Agent即第二网络代理模块7从虚拟层叠网络上接收拆分后的待传输数据，C2_Agent请求RC，通过IP地址分析匹配或动态探测对比获得网络距离比较近的若干个第二服务器3，设定第二服务器3的个数为m个，m为大于等于1的正整数。如图1所示，在本实施例中，m＝3，第二服务器3具体为R4，R5，R6。基于互联网的IP路由协议原理，C2_Agent的IP地址和R4的IP地址之间形成由多个路由器连接形成的一条第二虚拟路径9，这条路径的下行带宽称为D1；C2_Agent的IP地址和R2的IP地址之间形成由多个路由器连接形成的一条第二虚拟路径9，这条路径的下行带宽称为D2；C2_Agent的IP地址和R3的IP地址之间形成由多个路由器连接形成的一条第二虚拟路径9，这条路径的下行带宽称为D3；C2_Agent的IP地址和Rm的IP地址之间形成由多个路由器连接形成的一条第二虚拟路径9，这条路径的下行带宽称为Dm。

设定有m条第二虚拟路径9，则C2_Agent接收数据的总下行带宽D的表达式如下：

其中，D_i为各第二虚拟路径9的下行带宽，m为大于等于1的正整数。

由于C2_Agent的物理接入的总下行带宽D是有限的，存在客观上限D_max。第二虚拟路径9的个数越多，躲避网络拥塞的机会就越多，所以优选足够数量的第二虚拟路径9可以使D不断接近D_max即

C2_Agent在多条第二虚拟路径9上接收拆分后的待传输数据(即多个数据块)时，会侦测每条第二虚拟路径9的丢包率、网络延时、抖动等，根据互联网的动态变化改变每条第二虚拟路径9上传输数据块的速率，丢包率小的、延时小的路径会有更多的机会传输数据，反之则越少机会传输数据，即D1，D2，D3，…，Dm的大小是在动态变化的。C2_Agent在各第二虚拟路径9上并行接收数据块时，当前m条虚拟路径中的第b条第二虚拟路径9的丢包率、延时均为最大时，则放弃使用第b条第二虚拟路径9，此时第b条第二虚拟路径9对应的Db＝0，其中1≤b≤m，b为正整数。

如图1所示，假定网络路由中心1即RC根据C1_Agent请求分配的第一服务器2的数量是n，RC根据C2_Agent请求分配的第二服务器3的数量是m，则C1_Agent把各数据块发送给了从R1，R2，R3，...，Ri中选取的n个第一服务器2，C2_Agent从R1，R2，R3，...，Ri中选取的m个第二服务器3接收各数据块(即拆分后的待传输数据)，其中n，m均为大于等于1小于等于i-1的正整数即至少有一个服务器为第一服务器2及至少有一个服务器为第二服务器3。任意一个服务器Ri都可以是第一服务器2或第二服务器3，但是不能同时既为第一服务器2又为第二服务器3。在本实施例中，选取服务器R1，R2，R3第一服务器2即n＝3，服务器R4，R5，R6为第二服务器3即m＝3。RC将分配到C1_Agent的n各第一服务器2发送给C2_Agent。其中服务器R1，R2，R3...是代理发送数据块的第一服务器集合，服务器R4，R5，R6...是代理接收数据块的第二服务器集合，则C2_Agent控制第二服务器集合向第一服务器集合发送建链请求，控制第二服务器集合与第一服务器集合之间创建若干条网络传输路径10，网络传输路径10的数量最多为n×m条。其中，每条网络传输路径10的传输带宽是T1，T2，T3，...，T(nxm)，则第一服务器集合与第二服务器集合之间的总传输带宽T的表达式如下：

其中，Ti为各网络传输路径10的传输带宽。

因此只要部署足够多的服务器，其中服务器包括第一服务器2及第二服务器3，则可以满足T远远大于C1发送数据给C2的速率V_u，即

各服务器通过RC引导，相互发现，形成自组织网络，保证服务器之间的连通性、丢包率、延时、带宽进行实时监测。

C2_Agent向C1_Agent发送接收数据请求，虚拟层叠网络从n×m条网络传输路径10中优选k条网络传输路径10用于传输第一客户端4发送的带传输数据，在两个服务器集合之间进行多对多的并行数据交换时，使得：

k为大于等于1的正整数。以满足C1发送数据给C2时，通过各服务器组成的虚拟层叠网络快速交换数据的需要，具有服质量可控的有益效果。

代理发送数据的第一服务器集合(R1，R2，R3...)发送待传输数据给代理接收数据的第二服务器集合(R4，R5，R6...)时，存在k条网络传输路径10并行传输数据块。每条网络传输路径10都会侦测丢包率、网络延时、网络抖动等，根据网络的动态变化，不断改变每条网络传输路径10发送数据块的速率，丢包率小的、延时小的路径会有更多的机会传输数据，反之则越少机会传输数据，即T1，T2，T3，...，Tk的大小是在动态变化的，若当前k条网络传输路径10中的第c条网络传输路径10的丢包率、延时均为最大时，则放弃使用第c条网络传输路径10，此时当作该路径对应的Tc＝0，其中1≤c≤k，c为正整数。

设定C1发送待传输数据给C1_Agent的速率为V_u，当

即代理发送数据的第一服务器集合(R1，R2，R3...)和代理接收数据的第二服务器集合(R4，R5，R6...)之间的总传输带宽T不足以转发C1的待传输数据，此时RC会在n×m条网络传输路径10中新增p条网络传输路径10，直到两个服务器集合之间进行多对多的并行数据交换满足

其中1≤p≤(nxm-k)，p为正整数。

本发明提供的一种基于广域IP网络的数据交换网络，包括：网络路由中心、若干第一服务器、若干第二服务器、第一客户端、与第一客户端通信连接的第一网络代理模块、第二客户端及与第二客户端通信连接的第二网络代理模块；各第一服务器、各第二服务器、第一网络代理模块及第二网络代理模块分别与网络路由中心通信连接；网络路由中心，用于实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；第一网络代理模块，用于接收第一客户端发送的待传输数据，并与接收的各第一服务器分别建立第一虚拟路径，将待传输数据动态拆分到各第一虚拟路径；各第一虚拟路径，用于将接收到的拆分后的待传输数据传输到各第一虚拟路径对应的第一服务器；第二网络代理模块，用于接收第二客户端发送的接收待传输数据的请求，与接收的各第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各第二虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据，并将各拆分后的待传输数据合成后发送到第二客户端；各第二虚拟路径，用于将从各第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的拆分后的待传输数据传输到第二网络代理模块。本发明解决了由于网络拥塞导致的传输质量变差的问题，具有提供可控服务质量的显著效果。

基于与上述基于广域IP网络的数据交换网络相同的申请构思，本发明还提供了一种基于广域IP网络的数据交换方法，如下面实施例所述。由于该基于广域IP网络的数据交换方法解决问题的原理与基于广域IP网络的数据交换网络相似，因此该基于广域IP网络的数据交换方法的实施可以参见基于广域IP网络的数据交换网络的实施，重复之处不再赘述。

本发明提供的一种基于广域IP网络的数据交换方法，其流程图如图2所示，该方法包括：

S101：网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器。

S102：第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据待传输数据向网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各第一服务器分别建立第一虚拟路径；将待传输数据动态拆分到各第一虚拟路径。

S103：各第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各第一虚拟路径对应的第一服务器。

S104：第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收待传输数据的请求，与接收的各第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各第二虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据，并将各拆分后的待传输数据合成后发送到第二客户端。

S105：各第二虚拟路径将各第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的拆分后的待传输数据传输到第二网络代理模块。

由图2所示的流程可知，本发明通过网络路由中心1实时接收各第一服务器2发送的第一信息及各第二服务器3发送的第二信息，并根据第一信息及第一网络代理模块5发送的请求分配至少一第一服务器2及根据第二信息及第二网络代理模块7发送的请求分配至少一第二服务器3；第一网络代理模块5对第一客户端4发送的待传输数据的第一虚拟路径8进行动态调整，第二网络代理模块7对第二客户端6接收待传输数据的第二虚拟路径9进行动态调整，本发明在选择待传输数据的虚拟路径时将固定的传输路径变为动态调整的多个虚拟路径，同时动态调整分配到各虚拟路径的数据块(及拆分后的待传输数据)，解决了由于网络拥塞导致的传输质量变差的问题，具有提供可控服务质量的显著效果。

在一个实施例中，如图3所示，本发明提供的一种基于广域IP网络的数据交换方法还包括：

S106：网络路由中心将分配给第一网络代理模块的各第一服务器发送到第二网络代理模块。

S107：第二网络代理模块控制分配的各第二服务器与分配给第一网络代理模块的各第一服务器之间动态建立若干条网络传输路径。

S108：各网络传输路径并行传输拆分后的待传输数据。

在一个实施例中，步骤S102还包括：

第一网络代理模块监测各第一虚拟路径的传输状态信息，并根据传输状态信息动态调整传输到各第一虚拟路径中的拆分后的待传输数据。传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

具体实施时，第一网络代理模块5根据监测的各第一虚拟路径8的传输状态信息，将待传输数据动态拆分为若干数据块，再将各数据块动态拆分为若干待传输数据队列。

其中，待传输数据队列的数量与第一虚拟路径8的数量相等，每个待传输数据队列与每个第一虚拟路径8一一对应。待传输数据队列用于传输该待传输数据队列中的各数据块，每个待传输数据队列不断地压入数据块，并且将已经压入的数据块弹出到各待传输数据队列对应的第一虚拟路径8中进行传输。各待传输数据队列输出数据块的速率和对应的第一虚拟路径8的传输带宽匹配，即保证各待传输数据队列输出数据块的速率小于等于各待传输数据队列对应的第一虚拟路径8的传输带宽。

在一个实施例中，步骤S104还包括：

第二网络代理模块监测各第二虚拟路径的传输状态信息，并根据传输状态信息动态调整从各第二虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据；传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

本发明还提供了一种基于广域IP网络的数据交换方法，如图4所示，该方法包括：

S201：接收通信发送端发送的待传输数据。

S202：与网络路由中心分配的至少一服务器分别建立虚拟路径。

S203：将待传输数据动态拆分到各虚拟路径，供各服务器将拆分后的待传输数据传输至通信接收端。

在一个实施例中，如图5所示，该方法还包括：

S204：监测各虚拟路径的传输状态信息，并根据所述传输状态信息动态调整传输到各虚拟路径中的拆分后的待传输数据。其中，传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

本发明还提供了一种基于广域IP网络的数据交换方法，如图6所示，包括：

S301：接收客户端发送的接收待传输数据的请求。

S302：与接收的网络路由中心分配的至少一服务器分别建立虚拟路径。

S303：动态调整从各虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据，并将各拆分后的待传输数据合成后发送到客户端。

在一个实施例中，如图7所示，该方法还包括：

S304：监测各虚拟路径的传输状态信息，并根据传输状态信息动态调整从各虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据。其中，传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

基于与上述基于广域IP网络的数据交换方法相同的申请构思，本申请提供一种计算机设备，如下面实施例所述。由于该计算机设备解决问题的原理与基于广域IP网络的数据交换方法相似，因此该计算机设备的实施可以参见基于广域IP网络的数据交换方法的实施，重复之处不再赘述。

在一个实施例中，计算机设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，如图2所示，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S101：网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器。

S102：第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据待传输数据向网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各第一服务器分别建立第一虚拟路径；将待传输数据动态拆分到各第一虚拟路径。

S103：各第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各第一虚拟路径对应的第一服务器。

S104：第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收待传输数据的请求，与接收的各第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各第二虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据，并将各拆分后的待传输数据合成后发送到第二客户端。

S105：各第二虚拟路径将各第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的拆分后的待传输数据传输到第二网络代理模块。

基于与上述基于广域IP网络的数据交换方法相同的申请构思，本申请提供一种计算机可读存储介质，如下面实施例所述。由于该计算机可读存储介质解决问题的原理与多基于广域IP网络的数据交换方法相似，因此该计算机可读存储介质的实施可以参见基于广域IP网络的数据交换方法的实施，重复之处不再赘述。

在一个实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，如图2所示，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

S101：网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器。

S102：第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据待传输数据向网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各第一服务器分别建立第一虚拟路径；将待传输数据动态拆分到各第一虚拟路径。

S103：各第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各第一虚拟路径对应的第一服务器。

S104：第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收待传输数据的请求，与接收的各第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各第二虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据，并将各拆分后的待传输数据合成后发送到第二客户端。

S105：各第二虚拟路径将各第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的拆分后的待传输数据传输到第二网络代理模块。

本发明提供的一种基于广域IP网络的数据交换网络及方法，包括：网络路由中心、若干第一服务器、若干第二服务器、第一客户端、与第一客户端通信连接的第一网络代理模块、第二客户端及与第二客户端通信连接的第二网络代理模块；各第一服务器、各第二服务器、第一网络代理模块及第二网络代理模块分别与网络路由中心通信连接；网络路由中心，用于实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；第一网络代理模块，用于接收第一客户端发送的待传输数据，并与接收的各第一服务器分别建立第一虚拟路径，将待传输数据动态拆分到各第一虚拟路径；各第一虚拟路径，用于将接收到的拆分后的待传输数据传输到各第一虚拟路径对应的第一服务器；第二网络代理模块，用于接收第二客户端发送的接收待传输数据的请求，与接收的各第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各第二虚拟路径中接收的拆分后的待传输数据，并将各拆分后的待传输数据合成后发送到第二客户端；各第二虚拟路径，用于将从各第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的拆分后的待传输数据传输到第二网络代理模块。本发明的技术方案解决了由于网络拥塞导致的传输质量变差的问题，具有提供可靠服务质量的显著效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (17)

1.一种基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，包括：网络路由中心、若干第一服务器、若干第二服务器、第一客户端、与所述第一客户端通信连接的第一网络代理模块、第二客户端及与所述第二客户端通信连接的第二网络代理模块；

各所述第一服务器、各所述第二服务器、所述第一网络代理模块及所述第二网络代理模块分别与所述网络路由中心通信连接；

所述网络路由中心，用于实时接收各所述第一服务器发送的第一信息及各所述第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及所述第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及所述第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；

所述第一网络代理模块，用于接收所述第一客户端发送的待传输数据，并与接收的各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径，将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；

各所述第一虚拟路径，用于将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；

所述第二网络代理模块，用于接收所述第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；

各所述第二虚拟路径，用于将从各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。

2.根据权利要求1所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，还包括：各所述第一服务器之间、各所述第二服务器之间及每个所述第一服务器与每个所述第二服务器之间均通信连接。

3.根据权利要求2所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，所述网络路由中心还用于：将分配给所述第一网络代理模块的各第一服务器发送到所述第二网络代理模块。

4.根据权利要求3所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，所述第二网络代理模块还用于：控制分配的各第二服务器与分配给所述第一网络代理模块的各第一服务器之间动态建立若干条网络传输路径；

各所述网络传输路径，用于并行传输所述拆分后的待传输数据。

5.根据权利要求4所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，所述第一网络代理模块接收所述待传输数据速率小于等于各所述网络传输路径的传输带宽之和。

6.根据权利要求1所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，所述第一网络代理模块还用于：监测各所述第一虚拟路径的传输状态信息，并根据所述传输状态信息动态调整传输到各所述第一虚拟路径中的拆分后的待传输数据；所述传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

7.根据权利要求6所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，所述第一网络代理模块具体用于：根据各所述第一虚拟路径的传输状态信息动态将所述待传输数据动态拆分到若干待传输数据队列，通过各所述待传输数据队列将拆分后的待传输数据传输到各所述待传输数据队列对应的第一虚拟路径；所述待传输数据队列与所述第一虚拟路径一一对应。

8.根据权利要求6所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，各所述第一虚拟路径的上行带宽之和大于等于所述待传输数据的速率大小。

9.根据权利要求1所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，所述第二网络代理模块，还用于：监测各所述第二虚拟路径的传输状态信息，并根据所述传输状态信息动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据；所述传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

10.根据权利要求9所述的基于广域IP网络的数据交换网络，其特征在于，各所述第二虚拟路径的下行带宽之和大于等于所述待传输数据的速率大小。

11.一种基于广域IP网络的数据交换方法，其特征在于，包括：

网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；

所述第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据所述待传输数据向所述网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径；将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；

各所述第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；

所述第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；

各所述第二虚拟路径将各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。

12.根据权利要求11所述的基于广域IP网络的数据交换方法，其特征在于，还包括：

所述网络路由中心将分配给所述第一网络代理模块的各第一服务器发送到所述第二网络代理模块；

第二网络代理模块控制分配的各第二服务器与分配给所述第一网络代理模块的各第一服务器之间动态建立若干条网络传输路径；

各所述网络传输路径并行传输所述拆分后的待传输数据。

13.根据权利要求11所述的基于广域IP网络的数据交换方法，其特征在于，所述将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径，包括：

所述第一网络代理模块监测各所述第一虚拟路径的传输状态信息，并根据所述传输状态信息动态调整传输到各所述第一虚拟路径中的拆分后的待传输数据；所述传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

14.根据权利要求13所述的基于广域IP网络的数据交换方法，其特征在于，所述根据所述传输状态信息动态调整传输到各所述第一虚拟路径中的拆分后的待传输数据，包括：

根据各所述第一虚拟路径的传输状态信息动态将所述待传输数据动态拆分到若干待传输数据队列；

通过各所述待传输数据队列将拆分后的待传输数据传输到各所述待传输数据队列对应的第一虚拟路径；所述待传输数据队列与所述第一虚拟路径一一对应。

15.根据权利要求12所述的基于广域IP网络的数据交换方法，其特征在于，所述接收并合成各所述第二虚拟路径发送的所述拆分后的待传输数据，还包括：

所述第二网络代理模块监测各所述第二虚拟路径的传输状态信息，并根据所述传输状态信息动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据；所述传输状态信息包括：丢包率、延迟及抖动。

16.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；

所述第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据所述待传输数据向所述网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径；将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；

各所述第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；

所述第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；

各所述第二虚拟路径将各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。

17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

网络路由中心实时接收各第一服务器发送的第一信息及各第二服务器发送的第二信息，并根据所述第一信息及第一网络代理模块发送的请求分配至少一第一服务器及根据所述第二信息及第二网络代理模块发送的请求分配至少一第二服务器；

所述第一网络代理模块接收第一客户端发送的待传输数据；根据所述待传输数据向所述网络路由中心请求至少一个第一服务器，并与各所述第一服务器分别建立第一虚拟路径；将所述待传输数据动态拆分到各所述第一虚拟路径；

各所述第一虚拟路径将接收到的拆分后的待传输数据传输到各所述第一虚拟路径对应的第一服务器；

所述第二网络代理模块接收第二客户端发送的接收所述待传输数据的请求，与接收的各所述第二服务器分别建立第二虚拟路径，动态调整从各所述第二虚拟路径中接收的所述拆分后的待传输数据，并将各所述拆分后的待传输数据合成后发送到所述第二客户端；

各所述第二虚拟路径将各所述第二虚拟路径对应的第二服务器接收到的所述拆分后的待传输数据传输到所述第二网络代理模块。

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