CN110022222B - 一种dht网络的管理方法、网络节点、管理节点及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种DHT网络的管理方法、网络节点、管理节点及系统，该方法包括：分布散列表DHT网络中的网络节点接收由已加入DHT网络的管理节点发送来的包含检索关键字的资源查询消息；所述网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息，并将查找到的资源特征信息反馈给所述管理节点。本发明解决了在大规模网络的管理中采用传统的中心化模式的局限性。DHT网络系统中的管理节点不需要存储大量的网络节点的资源信息，大部分数据被分散存储到各个网络节点中。通过将资源转换为包含检索关键字的资源特征信息，从而提高查询效率。由于每次信息收集和配置操作都是基于当前在线的网络节点，所以管理节点获取到的数据可以反应当前DHT网络的真实情况。

Description

一种DHT网络的管理方法、网络节点、管理节点及系统
技术领域
本发明涉及网络监测与管理技术领域，尤其涉及一种DHT(Distributed HashTable，分布式散列表)网络的管理方法、网络节点、管理节点及系统。
背景技术
传统的网络管理架构为星形架构，在这种架构下，管理服务器是整个网络管理的中心，逻辑上与所有被管理节点直接相连，负责收集、处理和存储各个被管理节点的信息，向被管理节点下发命令和请求，实现对网络的持续监测和控制。但随着网络技术、规模的发展以及新型网络的涌现，这种中心化的管理方式在面对新的网络特点时显现出了很多局限性。
例如，正在大规模发展的物联网网络，这种网络相对于现有的电信网络，存在下列几个特点：节点规模海量化、节点状态变更频繁、节点的所有者多样化、节点种类不断增加。针对这样的网络，如果采用现有传统的中心服务器管理模式，就会存在下列问题：1)由于节点规模的海量化，对管理服务器的性能、容量和带宽的需求将非常庞大，使得管理方案在成本和价格上难以承受；2)部分节点的在线与离线状态更迭频繁，以及节点地址频繁的动态变更，固定连接的传统管理模式跟不上网络的实际情况，评估出来的数据参考价值低下；3)节点的所有者多样化，管理者已不可能实现对网络的全面控制，传统不加分类的节点管理方法遇到困难；4)网络中不断涌现新的节点种类，如果按照传统网络管理办法，将导致不得不频繁的升级管理服务器以应对新的管理内容，管理方案的开发与维护代价很高。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种DHT网络的管理方法、网络节点、管理节点及系统，可以提高大规模网络中的信息搜索、收集以及分类管理的效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种DHT网络的管理方法，所述方法包括：
分布散列表DHT网络中的网络节点接收由已加入DHT网络的管理节点发送来的包含检索关键字的资源查询消息；
所述网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息，并将查找到的资源特征信息反馈给所述管理节点。
可选的，所述网络节点在接收所述资源查询消息之前，所述方法还包括：
所述网络节点按照预设规则定义自身的资源，形成资源特征信息；其中，所述资源特征信息包括：检索关键字和资源特征值。
可选的，所述网络节点在接收所述资源查询消息之前，所述方法还包括：
所述网络节点计算自身与DHT网络中的其他网络节点之间的距离，将距离小于预设值的其他网络节点设置为相邻节点；
所述网络节点获取各个相邻节点上的资源特征信息，并将自身的资源特征信息发送至各个相邻节点。
可选的，所述网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息，包括：
所述网络节点从自身的资源特征信息以及获取到的相邻节点的资源特征信息中查找包含所述检索关键字的资源特征信息。
可选的，所述方法还包括：
当所述网络节点检测到所述资源查询消息中包含转发信息时，将所述资源查询消息转发至各个所述相邻节点。
可选的，所述方法还包括：
所述网络节点接收由所述管理节点发送来的包含验证消息的特征值修改消息；
所述网络节点对所述验证信息进行验证，若验证通过，则根据所述特征值修改消息修改对应的资源特征信息中的资源特征值，并向所述管理节点反馈修改成功的消息；若验证失败，则向所述管理节点反馈修改失败的消息。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种DHT网络的管理方法，所述方法包括：
分布散列表DHT网络中的管理节点向DHT网络中的一个或多个网络节点发送包含检索关键字的资源查询消息，以供一个或多个网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息；
所述管理节点接收由一个或多个网络节点反馈的包含所述检索关键字的资源特征信息。
可选的，所述方法还包括：
所述管理节点向DHT网络中的一个或多个网络节点发送包含验证信息的特征值修改消息，以供一个或多个网络节点根据所述验证信息进行验证，并在验证成功后根据所述特征值修改消息修改对应的资源特征信息中的资源特征值；
所述管理节点接收由一个或多个网络节点反馈回的修改成功的消息或修改失败的消息。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种网络节点，包括：处理器、存储器及通信总线；
所述通信总线用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的DHT网络的管理程序，以实现上述介绍的应用于网络节点中的DHT网络的管理方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种管理节点，包括：处理器、存储器及通信总线；
所述通信总线用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的DHT网络的管理程序，以实现上述介绍的应用于管理节点中的DHT网络的管理方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种DHT网络系统，包括上述介绍的网络节点和管理节点。
本发明提出的DHT网络的管理方法、网络节点、管理节点及系统，解决了在大规模网络的管理中采用传统的中心化模式的局限性。DHT网络系统中的管理节点不需要存储大量的网络节点的资源信息，大部分数据被分散存储到各个网络节点中。通过将资源转换为包含检索关键字的资源特征信息，从而提高查询效率。由于每次信息收集和配置操作都是基于当前在线的网络节点，所以管理节点获取到的数据可以反应当前DHT网络的真实情况。
附图说明
图1是本发明第一实施例的DHT网络的管理方法的流程图；
图2是本发明第二实施例的DHT网络的管理方法的流程图；
图3是本发明第四实施例的DHT网络系统的组成结构示意图；
图4是本发明第五实施例的DHT网络系统的组成结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明第一实施例，一种DHT网络的管理方法，如图1所示，所述方法具体包括以下步骤：
步骤S101：DHT(Distributed Hash Table，分布式散列表)网络中的网络节点接收由已加入DHT网络的管理节点发送来的包含检索关键字的资源查询消息。
DHT网络是有多个网络节点根据特定的网络协议组成的一个去中心化的网络。DHT网络具有如下特征：网络节点可随时加入或退出DHT网络；每个网络节点都拥有自己的网络地址和唯一的散列化ID，各个网络节点都能够进行路由管理和资源管理。
具体的，在步骤S101之前，所述方法还包括：
所述网络节点按照预设规则定义自身的资源，形成资源特征信息；其中，所述资源特征信息包括：检索关键字和资源特征值。
每个检索关键字对应网络节点中的一个管理单元，资源特征值为该管理单元的具体数值或状态。
检索关键字由网络节点的类型、位置、管理单元名称或它们的组成构成，例如，AirConditioner.AlarmState、BaseStation.AlarmList、Door.Counter.OpenTimes、Antenna.Parameter.Power等，检索关键字定义的层次和数量以适合精细化的管理为宜。
优选的，所述资源特征信息还包括：属性。
属性为该管理单元的可读写特性，例如，只读、只读(累计)、只读(读取后重置)、可读写、可读写(需认证信息)等。
进一步的，在步骤S101之前，所述方法还包括：
步骤A1：所述网络节点计算自身与DHT网络中的其他网络节点之间的距离，将距离小于预设值的其他网络节点设置为相邻节点。
所述网络节点构建自身的相邻节点列表，根据网络节点的散列化ID和协议规定的路由算法确定所述网络节点与DHT网络中的其他网络节点之间的距离，并将距离小于预设值的其他网络节点作为所述网络节点的相邻节点添加到所述相邻节点列表中。并将相邻节点的地址信息添加到所述相邻节点列表中。
步骤A2：所述网络节点获取各个相邻节点上的资源特征信息，并将自身的资源特征信息发送至各个相邻节点。
所述网络节点将自身的资源特征信息存储到所述相邻节点列表中，并发送给相邻节点。所述网络节点获取并存储相邻节点的资源特征信息到所述相邻节点列表中，从而形成散列化的资源信息。所述网络节点可响应相邻节点发出的搜索特定网络节点或资源信息的请求。
步骤S102：所述网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息，并将查找到的资源特征信息反馈给所述管理节点。
具体的，所述网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息，包括：
所述网络节点从自身的资源特征信息以及获取到的相邻节点的资源特征信息中查找包含所述检索关键字的资源特征信息。
进一步的，所述方法还包括：
当所述网络节点检测到所述资源查询消息中包含转发信息时，将所述资源查询消息转发至各个所述相邻节点。
所述转发信息包括特定的标示符，当检测到所述标示符时，将所述资源查询消息转发至所述网络节点的各个相邻节点中。
更进一步的，所述方法还包括：
所述网络节点接收由所述管理节点发送来的包含验证消息的特征值修改消息；
所述网络节点对所述验证信息进行验证，若验证通过，则根据所述特征值修改消息修改对应的资源特征信息中的资源特征值，并向所述管理节点反馈修改成功的消息；若验证失败，则向所述管理节点反馈修改失败的消息。
本发明第二实施例，一种DHT网络的管理方法，如图2所示，所述方法具体包括以下步骤：
步骤S201：DHT网络中的管理节点向DHT网络中的一个或多个网络节点发送包含检索关键字的资源查询消息，以供一个或多个网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息。
管理节点本身可作为一个网络节点加入DHT网络。管理节点通过检索关键字的搜索，网络节点的读写操作，进行资源收集或配置设置，实现对DHT网络的监控和管理。
所述管理节点也可计算自身与DHT网络中的其他网络节点之间的距离，将距离小于预设值的其他网络节点设置为所述管理节点相邻节点，形成管理节点的相邻节点列表。
具体的，步骤S201，包括：
所述管理节点向相邻节点列表中的一个或多个网络节点发送包含检索关键字的资源查询消息。
步骤S202：所述管理节点接收由一个或多个网络节点反馈的包含所述检索关键字的资源特征信息。
进一步的，述方法还包括：
所述管理节点向DHT网络中的一个或多个网络节点发送包含验证信息的特征值修改消息，以供一个或多个网络节点根据所述验证信息进行验证，并在验证成功后根据所述特征值修改消息修改对应的资源特征信息中的资源特征值；
所述管理节点接收由一个或多个网络节点反馈回的修改成功的消息或修改失败的消息。
本发明第三实施例，一种DHT网络系统，包括：一个或多个网络节点，以及一个管理节点。
所述网络节点包括：处理器、存储器及通信总线；
所述通信总线用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的DHT网络的管理程序，以实现以下步骤：
网络节点接收由已加入DHT网络的管理节点发送来的包含检索关键字的资源查询消息；
所述网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息，并将查找到的资源特征信息反馈给所述管理节点。
所述管理节点包括：处理器、存储器及通信总线；
所述通信总线用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的DHT网络的管理程序，以实现以下步骤：
管理节点向DHT网络中的一个或多个网络节点发送包含检索关键字的资源查询消息，以供一个或多个网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息；
所述管理节点接收由一个或多个网络节点反馈的包含所述检索关键字的资源特征信息。
本发明第四实施例，一种DHT网络系统，用于监控与管理车联网中所有车辆的碳排放情况，如图3所述，该系统包括：碳排放监控与管理节点301和多个车载智能终端302。
面对越来越多的车辆和越来越大的减排压力，虽然车联网正在高速发展，但一个城市范围内车辆的准确监控和精确管理仍然成为一个难题：一方面，庞大的车辆数目使得搭建一个能存储所有车辆信息的管理系统代价高昂；另一方面车辆来往频繁，随时会加入和离开网络，网络内的车辆随时都在动态变化，每个进网、离网的车辆都要通知管理系统的话，管理开销将非常大；车辆的所有者多样化，在车联网上市政府或许能对公车和政府补贴的车辆有控制权，但对私车却只有信息只读的权利；车辆的型号、种类不断增加，管理系统必须能跟上变化的步伐。
在本实施例中，所有驶入S市范围内的车辆，均可作为车载智能终端302，在联入城市车联网的基础上根据网络协议叠加自组织处一个车辆管理用DHT网络，该车辆管理用DHT网络用于S市政府对车辆碳排放进行监控和管理。
车载智能终端302相当于第一实施例中的网络节点，按照预设规则形成检索关键字为CarbonEmission的资源特征信息，且该检索关键字的资源特征值为本辆车在上次读取之后排放的碳总量，该检索关键字的属性设置为只读(读取后重置)。只有具有碳排放能力的车，例如，燃油车、燃气车、混合动力车具有该检索关键字。电动车等无碳排放的车辆则无该检索关键字。
为受到S市政府控制的车辆设置检索关键字为EngineOperatingValueforCE的资源特征信息，且该检索关键字的资源特征值为控制发动机平衡排放和效率的因子数值，属该检索关键字的性设置为可读写(需认证信息)。私人车辆不具备该检索关键字。
车载智能终端302如果驶入S市，则加入车辆管理用DHT网络，如果驶出S市，则离开车辆管理用DHT网络。车辆管理用DHT网络中的在线网络节点时钟对应的是S市范围内的车辆。
车载智能终端302在车辆管理用DHT网络中，通过与其他车载智能终端302交换节点和路由信息，维护并存储一小段车辆管理用DHT网络的信息，并周期性的向其他车载智能终端302发布其自身车辆中被管理资源的资源特征信息。
基于上述介绍的内容，本实施例提供了一种碳排放监控的方法，具体包括：
步骤B1：碳排放监控与管理节点301作为一个节点加入车辆管理用DHT网络。
步骤B2：碳排放监控与管理节点301向当前在车辆管理用DHT网络中的每个车载智能终端302发送检索关键字为CarbonEmission的资源查询消息。
步骤B3：碳排放监控与管理节点301接收各个车载智能终端302反馈的包含该检索关键字的资源特征信息，并获取每个资源特征信息中的资源特征值。即获取每个车载智能终端302的碳排放值。
步骤B4：碳排放监控与管理节点301计算所有车载智能终端302的碳排放值的总和，得到S市范围内所有车辆的碳排放总量值。
步骤B5：碳排放监控与管理节点301将读取过的车载智能终端302的碳排放值清零重置。
通过定时的查询和收集本市范围内的车辆碳排放数据，S市政府就能够掌握全市范围内的车辆碳排放情况，据此构建相关的图表和报告，供市政决策和管理使用。
基于上述介绍的内容，本实施例还提供了一种碳排放管理的方法，具体包括：
步骤C1：碳排放监控与管理节点301根据管理策略和需要，决定受S市政府管理控制的车辆需要降低碳排放还是提高发动机效率，并确定发动机平衡排放和效率的因子数值。
步骤C2：碳排放监控与管理节点301作为一个节点加入车辆管理用DHT网络。
步骤C3：碳排放监控与管理节点301获取当前在车辆管理用DHT网络中的包含检索关键字为EngineOperatingValueforCE的车载智能终端302。
步骤C4：碳排放监控与管理节点301向获取到的包含检索关键字为EngineOperatingValueforCE的车载智能终端302发送包含验证信息的特征值修改消息。
所述验证信息为S市政府对应的认证信息。
步骤C5：受S市政府所有和控制的车载智能终端302认可该认证信息，确定对发动机平衡排放和效率的因子实施变更，非S市政府所有的车辆则没有变化。
通过上述方法，S市政府能够在特定时间对公车、公交等车辆进行排放调节，以满足碳排放和污染方面的市政要求。
本发明第五实施例，一种DHT网络系统，用于无人机的应急通信管理，如图4所述，该系统包括：应急通信管理节点401和多个无人机智能终端402。
传统的应急通信系统主要是由单独的车辆组成，覆盖小，机动性差，通达能力弱。目前无人机技术在飞速发展，已具备实现更好的应急通信系统能力。对于因为灾害、突发事件等需要进行大范围应急通信覆盖的地区，可部署大规模的无人机集群以实现广区域、高机动、无盲点的应急通信。但是用传统方法管理大规模的无人机集群存在车联网类似的困难。
在本实施例中，无人机智能终端402在部署后互相通讯，组成一个无人机自组织DHT网络，无人机智能终端402起飞后加入该网络，因为需要充电、故障等原因返回时离开该网络。在无人机智能终端402上配备有应急通信微型基站。无人机智能终端402相当于第一实施例中的网络节点，按照预设规则形成1)检索关键字为Position的资源特征信息，且该检索关键字的资源特征值为无人机的当前位置(经纬度、高度)，该检索关键字的属性设置为可读写；2)检索关键字为CoverageRadius的资源特征信息，且该检索关键字的资源特征值为无人机与基站发射功率相关的覆盖半径，该检索关键字的属性设置为可读写。
无人机智能终端402在无人机自组织DHT网络中发布和存储与检索关键字相关的内容，并维护无人机自组织DHT网络中的一部分节点和路由信息。
基于上述介绍的内容，本实施例提供了一种无人机的应急通信管理方法，具体包括：
步骤D1：应急通信管理节点401通过通讯连接最合适的无人机智能终端402，并以该无人机智能终端402为代理节点，对整个无人机自组织DHT网络进行管理。
步骤D2：应急通信管理节点401向作为代理节点的无人机智能终端402发送检索关键字为Position和CoverageRadius的资源查询消息。
步骤D3：作为代理节点的无人机智能终端402将所述资源查询消息转发至各个相邻节点。
步骤D4：作为代理节点的无人机智能终端402接收各个相邻节点反馈的包含该检索关键字的资源特征信息，并转发给应急通信管理节点401。
步骤D5：应急通信管理节点401获取各个资源特征信息中的资源特征值，以获取各个无人机智能终端402的位置信息和基站覆盖范围，通过地理信息绘图，得到整个无人机应急通信网络的基站位置和覆盖情况。
步骤D6：应急通信管理节点401根据基站位置和覆盖情况，调整相应的无人机智能终端402的检索关键字Position和CoverageRadius的资源特征值，从而消除覆盖盲点，改善通信信号。
本发明实施例中介绍的DHT网络的管理方法、网络节点、管理节点及系统，解决了在大规模网络的管理中采用传统的中心化模式的局限性。DHT网络系统中的管理节点不需要存储大量的网络节点的资源信息，大部分数据被分散存储到各个网络节点中。通过将资源转换为包含检索关键字的资源特征信息，从而提高查询效率。由于每次信息收集和配置操作都是基于当前在线的网络节点，所以管理节点获取到的数据可以反应当前DHT网络的真实情况。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (8)

1.一种DHT网络的管理方法，其特征在于，所述方法包括：
至少一个分布散列表DHT网络中的网络节点接收由已加入DHT网络的管理节点发送来的包含检索关键字的资源查询消息；
所述网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息，并将查找到的资源特征信息反馈给所述管理节点；所述网络节点在接收所述资源查询消息之前，所述方法还包括：
所述网络节点按照预设规则定义自身的资源，形成资源特征信息；其中，所述资源特征信息包括：检索关键字和资源特征值；所述网络节点接收由所述管理节点发送来的包含验证消息的特征值修改消息；
所述网络节点对所述验证信息进行验证，若验证通过，则根据所述特征值修改消息修改对应的资源特征信息中的资源特征值，并向所述管理节点反馈修改成功的消息；若验证失败，则向所述管理节点反馈修改失败的消息。
2.根据权利要求1所述的DHT网络的管理方法，其特征在于，所述网络节点在接收所述资源查询消息之前，所述方法还包括：
所述网络节点计算自身与DHT网络中的其他网络节点之间的距离，将距离小于预设值的其他网络节点设置为相邻节点；
所述网络节点获取各个相邻节点上的资源特征信息，并将自身的资源特征信息发送至各个相邻节点。
3.根据权利要求2所述的DHT网络的管理方法，其特征在于，所述网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息，包括：
所述网络节点从自身的资源特征信息以及获取到的相邻节点的资源特征信息中查找包含所述检索关键字的资源特征信息。
4.根据权利要求2所述的DHT网络的管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述网络节点检测到所述资源查询消息中包含转发信息时，将所述资源查询消息转发至各个所述相邻节点。
5.一种DHT网络的管理方法，其特征在于，所述方法包括：
分布散列表DHT网络中的管理节点向DHT网络中的一个或多个网络节点发送包含检索关键字的资源查询消息，以供一个或多个网络节点查找包含所述检索关键字的资源特征信息；
所述管理节点接收由一个或多个网络节点反馈的包含所述检索关键字的资源特征信息；
所述管理节点向DHT网络中的一个或多个网络节点发送包含验证信息的特征值修改消息，以供一个或多个网络节点根据所述验证信息进行验证，并在验证成功后根据所述特征值修改消息修改对应的资源特征信息中的资源特征值；
所述管理节点接收由一个或多个网络节点反馈回的修改成功的消息或修改失败的消息。
6.一种DHT网络的网络节点，其特征在于，所述网络节点包括：处理器、存储器及通信总线；
所述通信总线用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的DHT网络的管理程序，以实现权利要求1至4中任一项所述的DHT网络的管理方法的步骤。
7.一种DHT网络的管理节点，其特征在于，所述管理节点包括：处理器、存储器及通信总线；
所述通信总线用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的DHT网络的管理程序，以实现权利要求5所述的DHT网络的管理方法的步骤。
8.一种DHT网络系统，其特征在于，包括：如权利要求6所述的网络节点，以及如权利要求7所述的管理节点。
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