CN110166574A - 一种提高p2p连接率的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高P2P连接率的方法及系统，第一对端在与第二对端建立P2P连接时判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，第一TTL值大于第一对端到其对应的第一NAT的跳数A且小于第一对端到第二对端对应的第二NAT的跳数B；本发明的第一对端判断自身是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，第一NAT根据第一连接信息建立起第一对端与第二对端的映射关系。此时，第一连接信息在到达第二NAT之前，由于第一TTL值衰减到0而自动丢失，故而不会破坏掉第二NAT为第二对端预留的预使用端口号，从而有效地提高了P2P的连接成功率。

Description

一种提高P2P连接率的方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种提高P2P连接率的方法及系统。

背景技术

NAT的英文全称是Network Address Translation，中文意思是网络地址转换，它是一个IETF(Internet Engineering Task Force,Internet工程任务组)标准，它允许一个整体机构以一个公用IP(Internet Protocol)地址出现在Internet上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址(IP地址)翻译成合法网络IP地址的技术。因此我们可以认为，NAT在一定程度上，能够有效的解决公网地址不足的问题。

在P2P传输中有一个非常重要的前提是获取内网主机的公网IP和在NAT上映射的Port。想要获取内网主机的公网IP:Port就需要连接公网上的服务器，通过服务器来告知内网的公网IP:Port.然而为了高效率的建立P2P连接，则需要预先探知公网的IP:Port。然而，不同的NAT设备对在NAT上所映射的端口会有一个活跃时间(时间为4s～120s之间)，超过活跃期未使用就会被NAT的机制给销毁。其销毁的意义在于：NAT设备接收到通信的对端所发的信息，根据NAT的机制将会被拦截下来并抛弃，不再转发给内网的主机。为了保证这个session信息不被销毁，所以需要一个“保活”的机制，通常的做法就是双方发送“心跳”包。

“心跳”包的发送可以是内网主机与服务器之间也可以是内网主机与主机之间。在少量的设备执行“心跳”包发送时，对服务器和主干网络不会有什么影响。但在雾计算中，数以万亿的节点来执行相关的操作，就会给通信服务器和骨干网络带来压力，尤其是对中心/调度服务器，会额外消耗带宽、CPU以及内存等资源。

通过对海量节点所返回的数据进行分析，其中有部分NAT(大概占比为：15％～20％)具有以下特性：预使用的端口，在被其它网络设备访问这个端口时，会导致这个预使用的端口暂时不能被分配使用，从而对Symmetric NAT的预测失效。

在P2P中发起连接时，总会有一个端(Peer1)比另一端(Peer2)晚发起连接，对于部分NAT来说，若Peer1端先发起连接，连接信息到达第二NAT时，会将第二NAT上为Peer2预留的预使用端口破坏掉，使得Peer1端与Peer2端无法建立P2P连接，即会影响到P2P的连接成功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高P2P连接率的方法及系统，。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种提高P2P连接率的方法，包括步骤：

S1、第一对端在与第二对端建立P2P连接时判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，所述第一TTL值大于所述第一对端到其对应的第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到所述第二对端对应的第二NAT的跳数B。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种提高P2P连接率的系统，包括第一对端，所述第一对端包括第一存储器、第一处理器及存储在第一存储器上并可在第一处理器上运行的第一计算机程序，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时实现以下步骤：

S1、在与第二对端建立P2P连接时判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，所述第一TTL值大于所述第一对端到其对应的第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到所述第二对端对应的第二NAT的跳数B。

本发明的有益效果在于：一种提高P2P连接率的方法及系统，第一对端判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，第一NAT根据第一连接信息建立起第一对端与第二对端的映射关系。此时，第一连接信息在到达第二NAT之前，由于第一TTL值衰减到0而自动丢失，故而不会破坏掉第二NAT为第二对端预留的预使用端口号，从而有效地提高了P2P的连接成功率。

附图说明

图1为本发明实施例的一种提高P2P连接率的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的一种提高P2P连接率的方法的数据传输示意图；

图3为本发明实施例的一种提高P2P连接率的系统的结构示意图。

标号说明：

1、一种提高P2P连接率的系统；2、第一对端；3、第一处理器；4、第一存储器；5、第二对端；6、第二处理器；7、第二存储器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

在此之前，为了便于理解本发明的技术方案，除了背景技术中的相关解释，对于本发明中涉及的英文缩写、设备等还进行以下说明：

(1)、P2P：在本发明中为Peer to Peer的缩写，其中文解释为对等计算机网络，它又被称为“点对点”、“端对端”、对等网络或对等计算等等，它被定义为：网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件和软件资源，这些共享资源通过网络提供服务和内容，能被其它对等节点直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源、服务和内容的提供者，又是资源、服务和内容的获取者，其中，建立P2P的两端可以称为节点或者是对端，在本发明中为对端，并未了便于说明，将其命名为第一对端与第二对端。

(2)、IP:Port：其中IP是Internet Protocol的英文缩写，中文解释为互联网协议地址，在本发明中意为IP地址；port的中文解释为计算机端口，简称端口，在本发明中意为端口号，即IP:Port为IP地址:端口号。

(3)、TTL：在本发明中为Time To Live的缩写，其中文解释为生存时间，它是表示指定数据包被路由器丢弃之前允许通过的网段数量。具体的，TTL在转发IP数据包时，要求路由器至少将TTL减小1，直到TTL为0被路由器抛弃掉。

(4)、图2中的Data和R：Data为数据的意思，R为路由器Router的缩写。

请参照图1以及图2，一种提高P2P连接率的方法，包括步骤：

S1、第一对端在与第二对端建立P2P连接时判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，所述第一TTL值大于所述第一对端到其对应的第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到所述第二对端对应的第二NAT的跳数B。

其中，第一连接信息还包括第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：第一对端判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，第一NAT根据第一连接信息建立起第一对端与第二对端的映射关系。此时，第一连接信息在到达第二NAT之前，由于第一TTL值衰减到0而自动丢失，故而不会破坏掉第二NAT为第二对端预留的预使用端口号，从而有效地提高了P2P的连接成功率。

进一步地，所述第一TTL值＝A+1。

从上述描述可知，即第一NAT接收到第一连接信息之后的下一路由器即抛弃第一连接信息，从而减少了第一连接信息的传输距离，以减小对网络带宽的压力。

进一步地，所述步骤S1具体为：

第一对端获取所述第二对端的IP:Port；

第一对端判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，否则生成不包括所述第一TTL值的第一连接信息，所述第一连接信息包括第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port。

从上述描述可知，即当第一对端是处于先执行通信操作的一端时才需要设置TTL值，这样就不会破坏掉处于后执行通信操作的第二对端的预使用端口号；而当第一对端是处于后执行通信操作的一端时，无需设置TTL值，直接将第二对端的IP:Port发送出去即可，从而建立起P2P的数据传输。

进一步地，若所述第一对端为先发起连接的一端，则在所述步骤S1之后还包括：

S2、第二对端获取所述第一对端的IP:Port，生成不包括TTL值的第二连接信息。

其中，第二连接信息包括第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port，不包括TTL值。

从上述描述可知，即当第二对端是处于后执行通信操作的一端时，无需设置TTL值，直接将第一对端的IP:Port发送出去即可，若第二对端生成包括TTL值的第二连接信息，则两连接信息均在网络的中途丢失，均无法达到对端，那么，在绝大部分的情况下，第一对端与第二对端无法建立起连接，故而需要第二对端生成不包括TTL值的第二连接信息，从而建立起P2P的数据传输；另外，由于第二NAT没有接收到第一连接信息，故而需要第二对端也发送一个包括两端的IP:Port给第二NAT，使得在第二NAT上也建立起第一对端与第二对端的映射关系。

进一步地，所述步骤S1之后还包括：

S3、第一对端判断是否达到预设保活时间，若是，则生成包括第二TTL值的保活信息，所述第二TTL值大于所述第一对端到第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到第二对端的跳数C。

从上述描述可知，在建立连接后，第一对端为了保持和第二对端的连接关系，在中断时间超过预设保活时间后，只需要将保活信息发送到第一NAT即可，无需发送到对端，从而减少对端的负载，以减少服务器的压力和减少带宽的成本。

如图3所示，一种提高P2P连接率的系统，包括第一对端，所述第一对端包括第一存储器、第一处理器及存储在第一存储器上并可在第一处理器上运行的第一计算机程序，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时实现以下步骤：

S1、在与第二对端建立P2P连接时判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，所述第一TTL值大于所述第一对端到其对应的第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到所述第二对端对应的第二NAT的跳数B。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：第一对端判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，第一NAT根据第一连接信息建立起第一对端与第二对端的映射关系。此时，第一连接信息在到达第二NAT之前，由于第一TTL值衰减到0而自动丢失，故而不会破坏掉第二NAT为第二对端预留的预使用端口号，从而有效地提高了P2P的连接成功率。

进一步地，所述第一TTL值＝A+1。

从上述描述可知，即第一NAT接收到第一连接信息之后的下一路由器即抛弃第一连接信息，从而减少了第一连接信息的传输距离，以减小对网络带宽的压力。

进一步地，所述步骤S1中，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时具体实现以下步骤：

获取所述第二对端的IP:Port；

判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，否则生成不包括所述第一TTL值的第一连接信息，所述第一连接信息包括第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port。

从上述描述可知，即当第一对端是处于先执行通信操作的一端时才需要设置TTL值，这样就不会破坏掉处于后执行通信操作的第二对端的预使用端口号；而当第一对端是处于后执行通信操作的一端时，无需设置TTL值，直接将第一对端的IP:Port发送出去即可，从而建立起P2P的数据传输。

进一步地，还包括第二对端，所述第二对端包括第二存储器、第二处理器及存储在第二存储器上并可在第二处理器上运行的第二计算机程序，若所述第一对端为先发起连接的一端，则在所述步骤S1之后，所述第二处理器执行所述第二计算机程序时实现以下步骤：

S2、获取第一对端的IP:Port，生成不包括TTL值的第二连接信息。

从上述描述可知，即当第二对端是处于后执行通信操作的一端时，无需设置TTL值，直接将第一对端的IP:Port发送出去即可，若第二对端生成包括TTL值的第二连接信息，则两连接信息均在网络的中途丢失，均无法达到对端，那么，在绝大部分的情况下，第一对端与第二对端无法建立起连接，故而需要第二对端生成不包括TTL值的第二连接信息，从而建立起P2P的数据传输；另外，由于第二NAT没有接收到第一连接信息，故而需要第二对端也发送一个包括两端的IP:Port给第二NAT，使得在第二NAT上也建立起第一对端与第二对端的映射关系。

进一步地，所述步骤S1之后，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时实现以下步骤：

S3、判断是否达到预设保活时间，若是，则生成包括第二TTL值的保活信息，所述第二TTL值大于所述第一对端到第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到第二对端的跳数C。

从上述描述可知，在建立连接后，第一对端为了保持和第二对端的连接关系，在中断时间超过预设保活时间后，只需要将保活信息发送到第一NAT即可，无需发送到对端，从而减少对端的负载，以减少服务器的压力和减少带宽的成本。

请参照图1以及图2，本发明的实施例一为：

在一个对端为局域网一个对端为外网时，只需要一个NAT来转换即可，若出现两个对端都在局域网上且为不同的局域网时，则每一个对端都需要一个NAT来转换地址，即本实施例命名为第一对端和其对应的第一NAT、第一连接信息以及第二对端和其对应的第二NAT、第二连接信息。这种情况需要利用一个拥有唯一IP的中间服务器，因为中间服务器的唯一IP固定并且已知，就让两个设备都向中间服务器发送数据包，中间服务器就可以的知道两个设备的公网IP，在设备P2P通信之前先去中间服务器查找对方的IP:Port，然后Symmetric NAT就需要先分配预使用端口，在此基础上，在P2P发起连接的过程中，总会有一个对端比另一对端晚发起连接，使得先执行通信操作的对端会破坏后执行操作的另一对端的预使用端口，本发明就是为了解决上述技术问题而提出的一种提高P2P连接率的方法，包括步骤：

S1、第一对端在与第二对端建立P2P连接时判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，第一TTL值大于第一对端到其对应的第一NAT的跳数A且小于第一对端到第二对端对应的第二NAT的跳数B；

其中，在P2P连接中，判断是否为先发起连接的一端取决于谁是主动发起者。

具体的，第一对端获取所述第二对端的IP:Port；

第一对端判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，否则生成不包括所述第一TTL值的第一连接信息，所述第一连接信息包括第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port。

其中，第一连接信息还包括第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port，这样第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port在第一NAT上就会被记录下映射关系，由图2可知，将上述的第一TTL值设置为A+1，即为第一NAT的下一跳路由，之后第一连接信息就会被R1所丢失，而不流向R2。

当第一对端为先发来连接的一端，则第二对端就为后发起连接的一端，故而在步骤S1之后包括以下步骤：

S2、第二对端获取第一对端的IP:Port，生成不包括TTL值的第二连接信息。

通过上述方法，对于P2P的连接成功率有15％的提升。

请参照图1以及图2，本发明的实施例二为：

在P2P连接中，若需要用到NAT来进行地址转换，则要定期向NAT发送保活信息来保活，针对保活信息总是会发到对端来增加对端的压力的这种情况，提供了一种提高P2P连接率的方法，在步骤S1之后包括步骤：

S3、第一对端判断是否达到预设保活时间，若是，则生成包括第二TTL值的保活信息，第二TTL值大于第一对端到第一NAT的跳数A且小于第一对端到第二对端的跳数C。

在本实施例中，第二TTL值也为A+1，让保活信息达到设置的第二TTL值的“跳数”时，信息不再往下传输，而是直接将信息抛弃掉，从而减小对端的压力。

应当说明的是，对于第二对端来说，也需要定期向第二NAT发送保活信息来保活，具体可参照步骤S3，由此形成的新的实施例视为本实施例的等同实施例。

请参照图3，本发明的实施例三为：

一种提高P2P连接率的系统1，包括第一对端2以及第二对端5，第一对端2包括第一存储器4、第一处理器3及存储在第一存储器4上并可在第一处理器3上运行的第一计算机程序，第二对端5包括第二存储器7、第二处理器6及存储在第二存储器7上并可在第二处理器6上运行的第二计算机程序，第一处理器3执行第一计算机程序时实现上述实施例一的步骤S1，第二处理器6执行第二计算机程序时实现上述实施例一的步骤S2。

请参照图3，本发明的实施例四为：

一种提高P2P连接率的系统，在上述实施例三的基础上，第一处理器3执行第一计算机程序时还实现上述实施例二的步骤S2。

综上所述，本发明提供的一种提高P2P连接率的方法及系统，第一对端判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，第一NAT根据第一连接信息建立起第一对端与第二对端的映射关系。通过设置第一TTL值，使得第一NAT接收到第一连接信息之后的下一路由器即抛弃第一连接信息，可以有效地减小通信网络的压力，同时由于第一TTL值衰减到0而自动丢失，故而不会传输到第二NAT而破坏掉第二NAT为第二对端预留的预使用端口号，而后发起连接的第二NAT无需设置TTL值，直接发送第二连接信息即可建立起P2P的数据传输，从而有效地提高了P2P的连接成功率；另外，在建立连接后，两个对端为了保持和另外一端的连接关系，在中断时间超过预设保活时间后，需要将保活信息发送到相应的NAT即可，无需发送到另外一端，从而减少对端的负载，以减少服务器的压力和减少带宽的成本。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高P2P连接率的方法，其特征在于，包括步骤：

S1、第一对端在与第二对端建立P2P连接时判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，所述第一TTL值大于所述第一对端到其对应的第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到所述第二对端对应的第二NAT的跳数B。

2.根据权利要求1所述的一种提高P2P连接率的方法，其特征在于，所述第一TTL值＝A+1。

3.根据权利要求1所述的一种提高P2P连接率的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

第一对端获取所述第二对端的IP:Port；

第一对端判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，否则生成不包括所述第一TTL值的第一连接信息，所述第一连接信息包括第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port。

4.根据权利要求1所述的一种提高P2P连接率的方法，其特征在于，若所述第一对端为先发起连接的一端，则在所述步骤S1之后还包括：

S2、第二对端获取所述第一对端的IP:Port，生成不包括TTL值的第二连接信息。

5.根据权利要求1所述的一种提高P2P连接率的方法，其特征在于，所述步骤S1之后还包括：

S3、第一对端判断是否达到预设保活时间，若是，则生成包括第二TTL值的保活信息，所述第二TTL值大于所述第一对端到第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到第二对端的跳数C。

6.一种提高P2P连接率的系统，包括第一对端，所述第一对端包括第一存储器、第一处理器及存储在第一存储器上并可在第一处理器上运行的第一计算机程序，其特征在于，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时实现以下步骤：

S1、在与第二对端建立P2P连接时判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，所述第一TTL值大于所述第一对端到其对应的第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到所述第二对端对应的第二NAT的跳数B。

7.根据权利要求6所述的一种提高P2P连接率的系统，其特征在于，所述第一TTL值＝A+1。

8.根据权利要求6所述的一种提高P2P连接率的系统，其特征在于，所述步骤S1中，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时具体实现以下步骤：

获取所述第二对端的IP:Port；

判断是否为先发起连接的一端，若是，则生成包括第一TTL值的第一连接信息，否则生成不包括所述第一TTL值的第一连接信息，所述第一连接信息包括第一对端的IP:Port以及第二对端的IP:Port。

9.根据权利要求6所述的一种提高P2P连接率的系统，其特征在于，还包括第二对端，所述第二对端包括第二存储器、第二处理器及存储在第二存储器上并可在第二处理器上运行的第二计算机程序，若所述第一对端为先发起连接的一端，则在所述步骤S1之后，所述第二处理器执行所述第二计算机程序时实现以下步骤：

S2、获取第一对端的IP:Port，生成不包括TTL值的第二连接信息。

10.根据权利要求6所述的一种提高P2P连接率的系统，其特征在于，所述步骤S1之后，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时实现以下步骤：

S3、判断是否达到预设保活时间，若是，则生成包括第二TTL值的保活信息，所述第二TTL值大于所述第一对端到第一NAT的跳数A且小于所述第一对端到第二对端的跳数C。