CN114268632A - 一种服务广电网络的混合cdn业务构架和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络技术领域，具体涉及一种服务广电网络的混合CDN业务构架和方法，构架包括应用层、内容审查层、调度层、路由层、链路层、网络层，其中，应用层被配置为：包括分布在网络边缘的边缘CDN服务器和P2P网络节点；其中，P2P网络节点根据连接的ISP划分为多个ISP域；通过边缘CDN服务器和由P2P网络节点形成的边缘分发网络实现内容分发。基于开放协议，通过以虚拟网络服务商的形态建设一种混合CDN业务构架，高效聚合社会资源，网络安全性极强，有效避免了单点故障，同时避免建设IDC的规模大投资、见效周期长的问题。

Description

一种服务广电网络的混合CDN业务构架和方法

技术领域

本发明涉及网络构架技术领域，具体涉及一种服务广电网络的混 合CDN业务构架和方法。

背景技术

互联网数据中心(IDC)指一种拥有完善的设备(包括高速互联 网接入带宽、高性能局域网络、安全可靠的机房环境等)、专业化的 管理、完善的应用服务平台。IDC服务的主要对象包括：大型跨国企 业机构、互联网服务供应商、互联网内容供应商、电子商务服务供应 商、应用软件服务供应商、系统集成供应商、多媒体服务供应商等。

但是IDC投资规模大，见效慢，PUE要求严格，大量地区已经无 法新建数据中心；另一方面，云端内容资源是影响网络业务的核心竞 争力之一，缺乏云端资源会带来网间访问造成质量差，成本高，客户 满意度低等问题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的技术方案公开了一种服务广电网络 的混合CDN业务构架，包括应用层、内容审查层、调度层、路由层、 链路层、网络层，其中，所述应用层被配置为：包括分布在网络边缘 的边缘CDN服务器和P2P网络节点；其中，所述P2P网络节点根据连接的ISP划分为多个ISP域；通过所述边缘CDN服务器和由所述P2P 网络节点形成的边缘分发网络实现内容分发。

本发明的技术方案基于开放协议，通过以虚拟网络服务商(MVNE) 的形态建设一种服务广电网络的混合CDN业务构架，可以高效聚合社 会资源，网络安全性极强，有效避免了单点故障，同时避免建设IDC 的规模大投资、见效周期长的问题。

附图说明

图1、一些实施方式的网络架构示意图；

图2、一些实施方式的应用层的拓扑结构图；

图3、一些实施方式的雾计算网络结构示意图；

图4、一些实施方式的文件存储流程图。

具体实施方式

如图1中所示，一些服务广电网络的混合CDN业务构架包括应 用层A、内容审查层B、调度层C、路由层D、链路层E、网络层F。

如图2所示，一些服务广电网络的混合CDN业务的应用层被配 置为：客户端A、B，分布在网络边缘的边缘服务器E和P2P网络节 点a1,a2,b1,b2；根据P2P网络节点连接的ISP将P2P网络划分为多 个ISP域。

如图3所示，一些实施方式的雾计算网络结构，包括客户节点、 IDC节点、家用NAS节点、PC节点、服务器。所有节点构成的P2P网 兼容IPFS协议。

术语解释

“互联网数据中心(Internet Data Center，简称IDC)”：指 一种拥有完善的设备(包括高速互联网接入带宽、高性能局域网络、 安全可靠的机房环境等)、专业化的管理、完善的应用服务平台。在 这个平台基础上，IDC服务商为客户提供互联网基础平台服务(服务器托管、虚拟主机、邮件缓存、虚拟邮件等)以及各种增值服务(场 地的租用服务、域名系统服务、负载均衡系统、数据库系统、数据备 份服务等)。

“内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)”：内容 分发网络是一种新型网络内容服务体系，其基于IP网络而构建，基 于内容访问与应用的效率要求、质量要求和内容秩序而提供内容的分 发和服务。

“网络构架(网络架构)”：是进行通信连接的一种网络结构， 是为设计、构建和管理一个通信网络提供一个构架和技术基础的蓝图， 通常，易一阁分层的结构定义了数据网络通信系统的每个方面，包括 但不限于用户使用的接口类型、使用的网络协议和可能使用的网络布 线的类型。

其中，5G网络架构相比4G最大的一个变化就是接入网和核心网 的分离变得模糊了。在接入网一侧，面向5G，基于集中/分布单元CU/DU(Centralized Unit/DistributedUnit)的两级架构也已经被 业界所认可，这一网络架构与无线云化的结合，构成了5G C-RAN的 两个基本要素。集中/分布单元CU/DU(Centralized Unit/Distributed Unit)架构是研究C-RAN的基础。而核心网的一 部分应用功能，则又以MEC边缘云的方式，下发到靠近用户的基站一 侧，以达到缩短时延的效果。

“P2P(Peer-to-Peer)网络”：对等网络，其中的每个节点都 是对等节点。

“恶意节点”：本发明主要包括两种节点，第一是女巫攻击节 点，其利用创建多个虚拟的身分、帐号或节点，来影响并控制点对点 信誉系统的平衡；第二是外包攻击的节点，声称存储了数据，实际不 存储。

“IPFS协议”：点对点协议(Inter Planetary File System)， 是一个面向全球的、点对点的分布式版本文件系统，试图将所有具有 相同文件系统的计算设备连接在一起。

“指纹(数字指纹)”：指与用户和包括某次购买过程或某次 文件传输等动作有关的信息，根据该信息对进行非法分发的用户实现 跟踪；数字指纹体制主要由两部分构成，一部分是用于向拷贝中嵌入 指纹并对带指纹拷贝进行分发的拷贝分发体制；另一部分是实现对非 法分发者进行跟踪并审判的跟踪体制。

“哈希函数”：又称散列算法，是一种从任何一种数据中创建 小的数字"指纹"的方法，具有抗碰撞、不可逆等优点。

“PC”：个人电脑。

“NAS(Network Attached Storage，网络附属存储)”：一种将 分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，以便于对不 同主机和应用服务器进行访问的技术。

“总部效应(Headquarters Economy)”：一些区域由于特有 的优势资源吸引企业总部集群布局，形成总部集聚效应。

一些实施方式的混合CDN业务构架，包括应用层、内容审查层、 调度层、路由层、链路层、网络层，其中，应用层被配置为：包括分 布在网络边缘的边缘CDN服务器和P2P网络节点；其中，P2P网络节 点根据连接的ISP划分为多个ISP域；通过边缘CDN服务器和由P2P 网络节点形成的边缘分发网络实现内容分发。

一些实施方式的混合CDN业务构架的调度层包括调度服务器，所 述调度服务器之间相互通讯，协同实现对所述P2P网络节点的管理， 具体包括以步骤：

P2P网络节点使用哈希函数把文件封装并生成文件验证码；

P2P网络节点基于文件验证码以及签名私钥对该文件进行数字签 名；

调度服务器基于中心化调度算法对数字签名进行签名验证，并将 验证不通过的P2P网络节点标记为恶意节点。

一些实施方式的混合CDN业务构架的内容审查层通过第一P2P网 络节点和第二P2P网络节点协同实现，具体包括以下步骤：

所述第二P2P网络节点可从所述第一P2P网络节点下载文件但向 其上传文件受限或禁止；

所述第一P2P网络节点从所述第二P2P网络节点不受限制地上传 文件或下载文件；

每个所述第一P2P网络节点监控若干所述第二P2P网络节点；

每个所述被监控第二P2P网络节点还可以监控若干其他所述第 二P2P网络节点；

基于节点转换规则所述第一P2P网络节点可以与所述第二P2P网 络节点转换；其中，节点转换规则具体包括：

所述节点的所述备份节点个数低于最初所述备份节点个数的一 定比例时，则所述节点转为所述第二P2P网络节点；

所述节点的所述备份节点个数高于最初所述备份节点个数的一 定比例时，则所述节点转为所述第一P2P网络节点。

一些实施方式的混合CDN业务的路由层支持基于IPFS协议的分 布式散列表的路由方法。

一些实施方式还包括一种文件存储流程，包括如图4所示的以下 步骤：

A)封装步骤：将文件基于哈希函数加密生成指纹；

B)审核步骤：根据违禁文件指纹库对文件自动审核；

C)编码步骤：每个文件生成3个副本，将每个副本切成5片，通过 编码技术将其中每片生成2片冗余内容；

D)存储步骤：将每片文件存储在所述不同的P2P网络节点上。 一些实施方式还包括：

E)通过检测引擎监测全网违禁内容。

其中，审核步骤与封装步骤同时完成。

一些实施方式的混合CDN业务构架使用的调度服务器包括备用 状态的调度服务器和工作状态的调度服务器，每个工作状态的调度服 务器每隔一定的时间周期将数据转移到其对应的备用状态的调度服 务器。

P2P网络节点包括客户节点、PC节点、家用NAS节点。

一些更具体的实施方式，基于本发明的技术方案搭建了一种如 图3的雾计算网络，该雾计算网络是基于下一代互联网协议实现的边 缘计算网络；通过该网络，进一步制定兼容IPFS的雾计算和雾存储 标准，该雾计算网络瞄准千亿级、高增速的内容分发市场，主要服务 客户为大型视频网站，并依靠“总部效应”获客。

中国CDN市场是一个近400亿的市场，未来四年增速超过30％， 以视频类业务为主。然而，传统的内容分发业务，所有流量均通过服 务器分发，随着视频码率上升、用户规模增加，服务器带宽成本日益 升高，而带宽成本高是视频行业共同的痛点，例如对于一些大型互联 网视频网站，包括PPC/PGC视频平台爱奇艺、UGC视频平台哔哩哔哩， 带宽成本年增速均超过100％(2018年数据)。该雾计算网络基于P2P 分发技术，通过部署大量边缘节点(手机终端、智能物联网设备等) 降低服务器带宽负荷与成本。

本说明书中描述的主题的实施方式和功能性操作可以在以下中 实施：数字电子电路，有形实施的计算机软件或者固件，计算机硬件， 包括本说明书中公开的结构及其结构等同体，或者上述中的一者以上 的组合。本说明书中描述的主题的实施方式可以被实施为一个或多个 计算机程序，即，一个或多个有形非暂时性程序载体上编码的计算机 程序指令的一个或多个模块，用以被数据处理设备执行或者控制数据 处理设备的操作。

作为替代或者附加，程序指令可以被编码在人工生成的传播信 号上，例如，机器生成的电信号、光信号或者电磁信号，上述信号被 生成为编码信息以传递到用数据处理设备执行的适当的接收器设备。 计算机存储介质可以是机器可读存储装置、机器可读的存储基片、随 机或者串行存取存储器装置或者上述装置中的一种或多种的组合。

计算机程序(还可以被称为或者描述为程序、软件、软件应用、 模块、软件模块、脚本或者代码)可以以任意形式的编程语言而被写 出，包括编译语言或者解释语言或者声明性语言或过程式语言，并且 计算机程序可以以任意形式展开，包括作为独立程序或者作为模块、 组件、子程序或者适于在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可 以但不必须对应于文件系统中的文件。程序可以被存储在保存其他程 序或者数据的文件的一部分中，例如，存储在如下中的一个或多个脚 本：在标记语言文档中；在专用于相关程序的单个文件中；或者在多 个协同文件中，例如，存储一个或多个模块、子程序或者代码部分的 文件。计算机程序可以被展开为执行在一个计算机或者多个计算机上， 计算机位于一处，或者分布至多个场所并且通过通信网络而互相连接。

在本说明书中描述的处理和逻辑流程可以由一个或多个可编程 计算机执行，该计算机通过运算输入数据并且生成输出而执行一个或 多个的计算机程序，以运行函数。

适于实行计算机程序的计算机包括并且示例性地可以基于通用 微处理器或者专用微处理器或者上述处理器两者，或者任意其他种类 的中央处理单元。通常地，中央处理单元将接收来自只读存储器或者 随机存取存储器或者这两者的指令和数据。计算机的主要元件是用于 运行或者执行指令的中央处理单元以及用于存储指令和数据的一个 或多个存储器装置。通常地，计算机还将包括或者是可操作性地耦合， 以从用于存储数据的一个或多个大容量存储装置接收数据或者传递 数据到大容量存储装置，或者接收和传递两者，该大容量存储器例如 为磁盘、磁光盘或者光盘。适于存储计算机程序指令和数据的计算机 可读介质包括所有形式的非易失存储器、介质和存储器装置，作为实 例，包括：半导体存储器装置，例如，EPROM、EEPROM和闪速存储器 装置；磁盘，例如，内置硬盘或者可移动磁盘；磁光盘；CD-ROM和 DVD-ROM盘。处理器和存储器可以补充以或者并入至专用逻辑电路。

本说明书中描述的主题的实施方式可以在计算系统中实施，该计 算系统包括例如数据服务器这样的后端组件，或者包括例如应用服务 器这样的中间组件，或者包括例如客户端计算机这样的前端组件，该 客户端计算机具有图形用户界面或者网络浏览器，用户可以通过图形 用户界面或者网络浏览器而与本说明书中描述的主题的实施进行交 互，或者该计算机系统包括一个或多个这种后端组件、中间组件或者 前端组件的任意组合。系统中的组件可以通过例如通信网络的任意形 式或介质的数字数据通信而互相连接。通信网络的实例包括局域网络 (“LAN”)和广域网络(“WAN”)，例如，因特网。

虽然本说明书包含很多具体的实施细节，但是这些不应当被解释 为对任何发明的范围或者对可以要求保护的内容的范围的限制，而是 作为可以使特定发明的特定实施方式具体化的特征的说明。在独立的 实施方式的语境中的本说明书中描述的特定特征还可以与单个实施 方式组合地实施。相反地，在单个实施方式的语境中描述的各种特征 还可以独立地在多个实施方式中实施，或者在任何合适的子组合中实 施。此外，虽然以上可以将特征描述为组合作用并且甚至最初这样要 求，但是来自要求的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组 合去掉，并且要求的组合可以转向子组合或者子组合的变形。

相似地，虽然以特定顺序在附图中描述了操作，但是不应当理解 为：为了实现期望的结果，要求这样的操作以示出的特定顺序或者以 顺序次序而执行，或者所有图示的操作都被执行。在特定情况下，多 任务处理和并行处理可以是有利的。此外，上述实施方式中的各种系 统模块和组件的分离不应当理解为在所有实施方式中要求这样的分 离，并且应当理解程序组件和系统可以通常被一体化在单个软件产品 中或者打包至多个软件产品中。

已经描述了主题的特定实施方式。其他实施方式在以下权利要求 的范围内。例如，在权利要求中记载的活动可以以不同的顺序执行并 且仍旧实现期望的结果。作为一个实例，为了实现期望的结果，附图 中描述的处理不必须要求示出的特定顺序或者顺序次序。在特定实现 中，多任务处理和并行处理可以是有优势的。

Claims (10)

1.一种服务广电网络的混合CDN业务构架，其特征在于，包括应用层、内容审查层、调度层、路由层、链路层、网络层，其中，所述应用层被配置为：包括分布在网络边缘的边缘CDN服务器和P2P网络节点；其中，根据多个P2P网络节点连接的ISP划分为多个ISP域；通过所述边缘CDN服务器和由所述P2P网络节点形成的边缘分发网络实现内容分发。

2.如权利要求1所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，所述混合CDN的业务的调度层包括调度服务器，所述调度服务器之间相互通讯，协同实现对所述P2P网络节点的管理，具体包括以步骤：所述P2P网络节点使用哈希函数把文件封装并生成文件验证码；

所述P2P网络节点基于所述文件验证码以及签名私钥对该文件进行数字签名；

所述调度服务器基于中心化调度算法对所述数字签名进行签名验证，并将验证不通过的P2P网络节点标记为恶意节点。

3.如权利要求2所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，所述混合CDN的业务的内容审查层通过第一P2P网络节点和第二P2P网络节点协同实现，具体包括以下步骤：

所述第二P2P网络节点可从所述第一P2P网络节点下载文件但向其上传文件受限或禁止；

所述第一P2P网络节点从所述第二P2P网络节点不受限制地上传文件或下载文件；

每个所述第一P2P网络节点监控若干所述第二P2P网络节点；

每个所述被监控第二P2P网络节点还可以监控若干其他所述第二P2P网络节点；

基于节点转换规则所述第一P2P网络节点可以与所述第二P2P网络节点转换。

4.如权利要求3所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，所述节点转换规则包括：

所述节点的所述备份节点个数低于最初所述备份节点个数的一定比例时，则所述节点转为所述第二P2P网络节点；

所述节点的所述备份节点个数高于最初所述备份节点个数的一定比例时，则所述节点转为所述第一P2P网络节点。

5.如权利要求4所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，所述混合CDN业务的路由层支持基于IPFS协议的分布式散列表的路由方法。

6.如权利要求5所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，还包括一种文件存储流程，所述文件存储流程包括以下步骤：

A)封装步骤：将文件基于哈希函数加密生成指纹；

B)审核步骤：根据违禁文件指纹库对文件自动审核；

C)编码步骤：每个文件生成3个副本，将每个副本切成5片，通过编码技术将其中每片生成2片冗余内容；

D)存储步骤：将每片文件存储在所述不同的P2P网络节点上。

7.如权利要求5所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，所述调度服务器包括备用状态的调度服务器和工作状态的调度服务器，每个工作状态的调度服务器每隔一定的时间周期将数据转移到其对应的备用状态的调度服务器。

8.如权利要求6所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，所述文件存储流程还包括：

E)通过检测引擎监测全网违禁内容。

9.如权利要求8所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，所述文件存储流程的所述审核步骤与所述封装步骤同时完成。

10.如权利要求1所述的混合CDN业务构架的实现方法，其特征在于，所述P2P网络节点包括客户节点、PC节点、家用NAS节点。

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