CN112749208A - 一种基于二级路由的分布式存储查找方法与系统 - Google Patents
一种基于二级路由的分布式存储查找方法与系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于二级路由的分布式存储查找方法与系统。所述方法包括如下步骤:设置两级路由表的组成属性;存储数据时,分别增加两级路由表;读取数据时,二级路由表的查找。本发明的技术方案通过改进DHT路由表,在DHT基础上增加了二级路由。不仅加快了数据查找速度,也提高了数据访问的命中率。在技术上提高了用户请求相应速度。在整体分布式网络存储中,避免了过多的备份冗余数据,提高了数据存储量。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域,尤其涉及一种基于二级路由的分布式存储查找方法与系统。
背景技术
区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。
区块链的相关技术中存在如下概念:
1.P2P对等网络技术;
P2P网络即对等网络/对等计算机网络:是一种在对等者(Peer)之间分配任务和工作负载的分布式应用架构,是对等计算模型在应用层形成的一种组网或网络形式。“Peer”在英语里有“对等者、伙伴、对端”的意义。因此,从字面上,P2P可以理解为对等计算或对等网络。国内一些媒体将P2P翻译成“点对点”或者“端对端”。学术界则统一称为对等网络(Peer-to-peer networking)或对等计算(Peer-to-peer computing),其可以定义为:网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源(处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等),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(Peer)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(Server),又是资源、服务和内容的获取者(Client)。
2.分布式存储技术;
星际文件系统(InterPlanetary File System,缩写ipfs)是一个旨在创建持久且分布式存储和共享文件的网络传输协议。该技术是一种内容可寻址的对等超媒体分发协议。在IPFS网络中的节点将构成一个分布式文件系统。它是一个开放源代码项目,自2014年开始由Protocol Labs在开源社区的帮助下发展。其最初由Juan Benet设计。
IPFS是一个对等的分布式文件系统,它尝试为所有计算设备连接同一个文件系统。在某些方面,IPFS类似于万维网,但它也可以被视作一个独立的BitTorrent群、在同一个Git仓库中交换对象。换种说法,IPFS提供了一个高吞吐量、按内容寻址的块存储模型,及与内容相关超链接。这形成了一个广义的Merkle有向无环图(DAG)。IPFS结合了分布式散列表、鼓励块交换和一个自我认证的命名空间。IPFS没有单点故障,并且节点不需要相互信任。分布式内容传递可以节约带宽,和防止HTTP方案可能遇到的DDoS攻击。
该文件系统可以通过多种方式访问,包括FUSE与HTTP。将本地文件添加到IPFS文件系统可使其面向全世界可用。文件表示基于其哈希,因此有利于缓存。文件的分发采用一个基于BitTorrent的协议。其他查看内容的用户也有助于将内容提供给网络上的其他人。IPFS有一个称为IPNS的名称服务,它是一个基于PKI的全局命名空间,用于构筑信任链,这与其他NS兼容,并可以映射DNS、onion、bit等到IPNS。
每个文件及其中的所有块都被赋予一个称为加密散列的唯一指纹。IPFS通过网络删除相同哈希值的文件,通过计算是可以判断哪些文件是冗余重复的。并跟踪每个文件的版本历史记录。查找文件时,通过查找内容的哈希值就可以在网络查找到该文件,找到想要的文件。使用IPNS(去中心化命名系统),每个文件都可以被协作命名为易读的名字,这样就能很容易地找到想要的文件。
3、分布式哈希表
DHT(Distributed Hash Table,分布式哈希表)类似Tracker的根据种子特征码返回种子信息的网络。DHT全称叫分布式哈希表(Distributed Hash Table),是一种分布式存储方法。在不需要服务器的情况下,每个客户端负责一个小范围的路由,并负责存储一小部分数据,从而实现整个DHT网络的寻址和存储。新版BitComet允许同时连接DHT网络和Tracker,也就是说在完全不连上Tracker服务器的情况下,也可以很好的下载,因为它可以在DHT网络中寻找下载同一文件的其他用户。
在相关技术中,整体分布式网络存储中,备份数据冗余,数据难以快速检索到。
因此,有必要提供一种新的基于二级路由的分布式存储查找方法与系统,以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于二级路由的分布式存储查找方法与系统,旨在解决相关技术中,备份数据赘余,数据查找速度慢的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供的基于二级路由的分布式存储查找方法,包括如下步骤:
S1,设置两级路由表的组成属性;
S2,存储数据时,分别增加两级路由表;
S3,读取数据时,二级路由表的查找。
优选地,所述设置两级路由表的组成属性的步骤,具体包括如下:
S11,根据节点散列函数和数据散列函数设置第二级路由器的组成属性;
S12,第一级路由表按照DHT的Kademlia算法组成。
优选地,所述存储数据时,分别增加两级路由表的步骤,具体包括如下:
S21,所述第二级路由表的增加;
S22,所述第一级路由表的增加。
优选地,所述读取数据时,二级路由表的查找的步骤,具体包括如下:
S31,所述第二级路由表的查找;
S32,所述第一级路由表的查找。
为解决上述技术问题,本发明还提供一种基于二级路由的分布式存储查找系统,包括:
设置模块,所述设置模块用于设置两级路由表的组成属性;
存储模块,所述存储模块用于存储数据时,分别增加两级路由表;
查找模块,所述查找模块用于读取数据时,二级路由表的查找。
优选地,所述设置模块具体用于:
根据节点散列函数和数据散列函数设置第二级路由器的组成属性;
第一级路由表按照DHT的Kademlia算法组成。
优选地,所述存储模块具体用于:
所述第二级路由表的增加;
所述第一级路由表的增加。
优选地,所述查找模块具体包括用于:
所述第二级路由表的查找;
所述第一级路由表的查找。
本发明提供的基于二级路由的分布式存储查找方法与系统,通过改进DHT路由表,在DHT基础上增加了二级路由。不仅加快了数据查找速度,也提高了数据访问的命中率。在技术上提高了用户请求相应速度。在整体分布式网络存储中,避免了过多的备份冗余数据,提高了数据存储量。
附图说明
图1为本发明提供的基于二级路由的分布式存储查找方法的一较优实施例的工作流程图;
图2为图1所示的步骤S1的工作流程图;
图3为图1所示的步骤S2中工作流程图;
图4为图1所示的步骤S3中工作流程图;
图5为图1所示基于二级路由的分布式存储查找方法中二级路由拓扑图;
图6为图1所示基于二级路由的分布式存储查找方法中一级路由拓扑图;
图7为本发明提供的基于二级路由的分布式存储查找系统的的架构图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种基于二级路由的分布式存储查找方法。
请结合参阅图1-6,为实现上述目的,本发明的一实施例中,基于二级路由的分布式存储查找方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,设置两级路由表的组成属性;
S2,存储数据时,分别增加两级路由表;
S3,读取数据时,二级路由表的查找。
本发明提供的基于二级路由的分布式存储查找方法,通过改进DHT路由表,在DHT基础上增加了二级路由。不仅加快了数据查找速度,也提高了数据访问的命中率。在技术上提高了用户请求相应速度。在整体分布式网络存储中,避免了过多的备份冗余数据,提高了数据存储量。
所述步骤S1,具体包括如下:
S11,根据节点散列函数和数据散列函数设置第二级路由器的组成属性;其中,第二级路由表组成属性设置如下:
分布式网络节点,按照节点散列函数F(IP,Port)=(IP+Port)%mod把节点均衡分散;IP为IPv4地址,Port为端口,Mod为最大散列空间;
节点散列函数F(IP,Port)采用整数除留取余法,把节点的IPv4和Port转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,得出网络节点的散列值(nodehash);
再按照单节点的最大链接数,把网络节点的散列值(node hash)做分组;
数据散列函数F(merkle root hash)=merkle root hash%mod;
依据默克尔树(Merkle Tree)算法,对存储的数据,计算出数据的默克尔根哈希值(merkle root hash);
数据散列函数F(merkle root hash)采用整数除留取余法,把merkle root hash转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,计算出存储数据的散列值(data hash)。
S12,第一级路由表按照DHT的Kademlia算法组成。第一级路由表的组成属性如下:
由DHT分布式哈希表组成的第一级路由表;一级路由表按照DHT的Kademlia算法组成。
所述步骤S2,具体包括如下:
S21,所述第二级路由表的增加;
具体的,依据默克尔树(Merkle Tree)算法,对存储的数据,计算出数据的默克尔根哈希值(merkle root hash);
再按照数据散列函数F(merkle root hash)=merkle root hash%mod,计算出数据的散列值;
数据散列函数F(merkle root hash)采用整数除留取余法,把merkle root hash转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,计算出存储数据的散列值(data hash);
节点的散列值(node hash)与数据的散列值(data hash)做映射关系,增加二级路由表;具体的,使用数据散列值(data hash)找到相近的节点散列值(node hash),由此找到节点,保存数据到此节点。
S22,所述第一级路由表的增加,即按照DHT的Kademlia算法增加路由表项。
所述步骤S3具体包括如下:
S31,所述第二级路由表的查找;
具体的,使用默克尔根哈希值(merkle root hash)进行数据的查找;
再按照散列函数F(merkle root hash)=merkle root hash%mod,计算出数据的散列值(data hash);
在第二级路由表中,使用数据散列值(data hash)查找与其相近的节点散列值(node hash);
当查到相似节点时,从此节点读取数据;
S32,所述第一级路由表的查找。
当没有查到相似节点时,从一级路由表中查找数据的默克尔根哈希对应的节点,由此节点读取数据;其中,第一级路由表的查找:按照DHT的路由表查找。
本发明提供的基于二级路由的分布式存储查找方法具有如下创新点:
创新点一:在分布式网络中,基于目前DHT路由的基础上,增加第二级路由。第二级路由表的散列方法:
(1)节点散列函数F(IP,Port)=(IP+Port)%mod;
散列函数F(IP,Port)采用整数除留取余法,把节点的IPv4和Port转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,得出网络节点的散列值(nodehash)。
(2)数据散列函数F(merkle root hash)=merkle root hash%mod;
①依据默克尔树(Merkle Tree)算法,对存储的数据,计算出数据的默克尔根哈希值(merkle root hash);
②散列函数F(merkle root hash)采用整数除留取余法,把merkle root hash转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,计算出存储数据的散列值(data hash)。
创新点二:在分布式网络中,基于两级路由的查询方法:(1)写入数据时的查询(2)读取数据时的查询。
本发明还提供一种基于二级路由的分布式存储查找系统。
请参阅图7,基于二级路由的分布式存储查找系统包括:
设置模块,所述设置模块用于设置两级路由表的组成属性;
存储模块,所述存储模块用于存储数据时,分别增加两级路由表;
查找模块,所述查找模块用于读取数据时,二级路由表的查找。
本发明提供的基于二级路由的分布式存储查找系统,通过改进DHT路由表,在DHT基础上增加了二级路由。不仅加快了数据查找速度,也提高了数据访问的命中率。在技术上提高了用户请求相应速度。在整体分布式网络存储中,避免了过多的备份冗余数据,提高了数据存储量。
所述设置模块具体用于:
根据节点散列函数和数据散列函数设置第二级路由器的组成属性;其中,第二级路由表组成属性设置如下:
分布式网络节点,按照节点散列函数F(IP,Port)=(IP+Port)%mod把节点均衡分散;IP为IPv4地址,Port为端口,Mod为最大散列空间;
节点散列函数F(IP,Port)采用整数除留取余法,把节点的IPv4和Port转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,得出网络节点的散列值(nodehash);
再按照单节点的最大链接数,把网络节点的散列值(node hash)做分组;
数据散列函数F(merkle root hash)=merkle root hash%mod;
依据默克尔树(Merkle Tree)算法,对存储的数据,计算出数据的默克尔根哈希值(merkle root hash);
数据散列函数F(merkle root hash)采用整数除留取余法,把merkle root hash转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,计算出存储数据的散列值(data hash)。
第一级路由表按照DHT的Kademlia算法组成。第一级路由表的组成属性如下:
由DHT分布式哈希表组成的第一级路由表;一级路由表按照DHT的Kademlia算法组成。
所述存储模块具体用于:
所述第二级路由表的增加;
具体的,依据默克尔树(Merkle Tree)算法,对存储的数据,计算出数据的默克尔根哈希值(merkle root hash);
再按照数据散列函数F(merkle root hash)=merkle root hash%mod,计算出数据的散列值;
数据散列函数F(merkle root hash)采用整数除留取余法,把merkle root hash转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,计算出存储数据的散列值(data hash);
节点的散列值(node hash)与数据的散列值(data hash)做映射关系,增加二级路由表;具体的,使用数据散列值(data hash)找到相近的节点散列值(node hash),由此找到节点,保存数据到此节点。
所述第一级路由表的增加。具体的,按照DHT的Kademlia算法增加路由表项。
所述查找模块具体包括用于:
所述第二级路由表的查找;
具体的,使用默克尔根哈希值(merkle root hash)进行数据的查找;
再按照散列函数F(merkle root hash)=merkle root hash%mod,计算出数据的散列值(data hash);
在第二级路由表中,使用数据散列值(data hash)查找与其相近的节点散列值(node hash);
当查到相似节点时,从此节点读取数据;
所述第一级路由表的查找。
具体的,当没有查到相似节点时,从一级路由表中查找数据的默克尔根哈希对应的节点,由此节点读取数据;其中,第一级路由表的查找:按照DHT的路由表查找。
本发明提供的基于二级路由的分布式存储查找系统具有如下创新点:
创新点一:在分布式网络中,基于目前DHT路由的基础上,增加第二级路由。第二级路由表的散列方法:
(1)节点散列函数F(IP,Port)=(IP+Port)%mod;
散列函数F(IP,Port)采用整数除留取余法,把节点的IPv4和Port转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,得出网络节点的散列值(nodehash)。
(2)数据散列函数F(merkle root hash)=merkle root hash%mod;
①依据默克尔树(Merkle Tree)算法,对存储的数据,计算出数据的默克尔根哈希值(merkle root hash);
②散列函数F(merkle root hash)采用整数除留取余法,把merkle root hash转换为整数,再与最大散列空间(mod,即所有网络节点数量)进行计算,计算出存储数据的散列值(data hash)。
创新点二:在分布式网络中,基于两级路由的查询方法:(1)写入数据时的查询(2)读取数据时的查询。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备进入本发明各个实施例所述的方法。
在本说明书的描述中,参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例~第X实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料、方法步骤或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例,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效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于二级路由的分布式存储查找方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,设置两级路由表的组成属性;
S2,存储数据时,分别增加两级路由表;
S3,读取数据时,二级路由表的查找。
2.如权利要求1所述的基于二级路由的分布式存储查找方法,其特征在于,所述设置两级路由表的组成属性的步骤,具体包括如下:
S11,根据节点散列函数和数据散列函数设置第二级路由器的组成属性;
S12,第一级路由表按照DHT的Kademlia算法组成。
3.如权利要求2所述的基于二级路由的分布式存储查找方法,其特征在于,所述存储数据时,分别增加两级路由表的步骤,具体包括如下:
S21,所述第二级路由表的增加;
S22,所述第一级路由表的增加。
4.如权利要求3所述的基于二级路由的分布式存储查找方法,其特征在于,所述读取数据时,二级路由表的查找的步骤,具体包括如下:
S31,所述第二级路由表的查找;
S32,所述第一级路由表的查找。
5.一种基于二级路由的分布式存储查找系统,其特征在于,包括:
设置模块,所述设置模块用于设置两级路由表的组成属性;
存储模块,所述存储模块用于存储数据时,分别增加两级路由表;
查找模块,所述查找模块用于读取数据时,二级路由表的查找。
6.如权利要求5所述的基于二级路由的分布式存储查找系统,其特征在于,所述设置模块具体用于:
根据节点散列函数和数据散列函数设置第二级路由器的组成属性;
第一级路由表按照DHT的Kademlia算法组成。
7.如权利要求6所述的基于二级路由的分布式存储查找系统,其特征在于,所述存储模块具体用于:
所述第二级路由表的增加;
所述第一级路由表的增加。
8.如权利要求7所述的基于二级路由的分布式存储查找系统,其特征在于,所述查找模块具体包括用于:
所述第二级路由表的查找;
所述第一级路由表的查找。
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