CN1300990C - 一种基于域名的对等网络体系结构实现方法 - Google Patents

Abstract

一种基于域名的对等网络体系结构实现方法，该体系结构中的对等网络建立在TCP/IP协议之上，所有的抽象实体均拥有一个DDNS域名或DNS域名。当这些实体一旦连上网络，便可通过域名对其进行连接，组成无层次结构的逻辑对等网络，利用域名的相对不变性，实现了实体的准确定位，有效的减少了因IP变化而引起的过时冗余信息，并可利用域名与指定主机直接通信，网络容易构建，可靠性更高；采用了基于内容分类属性的查询方法，有效的降低了由查询引起的网络流量，适宜构建大规模的对等网。

Description

一种基于域名的对等网络体系结构实现方法

技术领域

本发明涉及计算机网络与通讯技术领域中的对等网络体系实现方法，具体涉及一种基于域名的对等网络体系结构实现方法。

背景技术

所谓域名是Internet网络上的一个服务器或一个网络系统的名字，在全世界没有重复的域名。域名的形式是以若干个英文字母和数字组成，由“.”分隔成几部分，如hichina.com就是一个域名。域名解析就是域名到IP地址的映射过程。IP地址是网路上标识站点的数字地址，为了简单好记，采用域名来代替IP地址标识站点地址。域名解析包括静态域名解析(DNS，Domain NameSystem)和动态域名解析(DDNS，Dynamic Domain Name System)，静态域名解析建立域名与固定IP地址映射关系，而动态域名解析则建立域名和动态IP地址的映射关系。ISP(互联服务提供商)提供对DNS和DDNS域名解析。

所谓对等网络P2P(Peer-To-Peer)是一种网络模型，在这种网络中，所有的节点都是对等的。各个节点具有相同的能力和责任并协同完成任务。对等节点之间通过直接互连共享资源，而不是像C/S模型(Client/Server，客户端/服务器模式)中所有的资源都在服务器上供客户端下载。因为消除了中间环节，对等网络技术使得网络上的沟通变得更快速、更直接。

目前，P2P网络有两种典型的网络结构。第一种为检索服务器模式，这类网络很多，其代表有著名的音乐文件共享网站Napster。大部分的提供即时通服务的P2P网络都是属于这种类型的，如ICQ(国外的网络传呼)，国内的OICQ(中文网络传呼)。它们的运行需要中心服务器去执行一些功能。查询效率高，组网规模可以比较大，但服务质量很大程度上依赖中心服务器。第二种为全分散式，其代表性的系统有网络上著名的自由共享文件网络Gnutella，而Nexter则是国内第一个基于无中央服务器、实现对等网络(P2P)概念的搜索、交换软件。在这种网络结构中，参与的计算机都是对等点，它们直接通信，没有中心服务器来对通信进行控制、协调和处理，因此不会因为服务器的故障而导致整个网络的中断。但是由于这两种网络结构都是基于IP定位网络实体的。当网络上一个节点IP地址发生变化后，其它实体会将其当成一个新的实体来看待，这使得动态IP用户使用P2P网络变得困难，且会由于用户IP地址的更换造成信息过时而冗余，甚至某个节点会因为先前与其连接的所有已知节点均不在线或IP地址变化而成为盲节点，需要人工干预才能重建网络连接。而且由于每个简单的查询都需要数目庞大的节点来参与，使得网络流量剧增，查询效率低下。

现有的相关发明已有一些，如美国专利：6614774“基于DDNS动态更新的提供无线移动服务器和P2P服务的方法和系统”是利用动态IP地址分配和动态域名更新在移动基站为订阅者提供数据和语音服务的方法和通讯系统。远离归属网络的移动终端在访问网络时，接入网络动态地分配一个IP地址给移动终端，然后通过私有网络将该IP地址传送给归属网络；归属网络将IP地址与移动终端的主机名联系起来，并将移动终端的主机名返回给接入网络，接入网络将IP地址和移动终端的主机名对应关系保存在自身的DNS服务器中；当移动终端结束呼叫服务后，接入网络将解除IP地址与主机名的对应关系，并通知归属网络解除同样的关系。

上述专利重点在于提出了一种基于动态域名解析的移动终端数据语音通信系统，应用于无线移动通讯服务领域。具体实现时需要移动终端在归属网络中注册域名和登记终端信息，并通过电信的私有网络建立与释放动态IP与域名之间联系，而不是针对Internet和Intranet网络实现的基于域名的对等网络。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在动态IP用户不能可靠使用P2P网络的难题，和上述专利受网络限制之不足，而提供一种使P2P网络中实体定位方便、组网自由，可靠性高的基于域名的对等网络体系结构的实现方法。

实现上述目的本发明所采用的技术方案是：

一种基于域名的对等网络体系结构的实现方法，建立在TCP/IP协议之上，实体之间地位完全平等，每个实体既作为向其它实体提供服务的服务器，又作为使用其它实体所提供服务的客户端，其实现方法包括以下步骤：

[1]每个接入网络的实体申请一个DDNS域名或DNS域名；

[2]在实体上安装、运行计算机软件实例，软件初始化后等待事件的触发而响应，所述计算机软件实例包含以下流程：

(1)初始化流程：登陆DDNS服务器，更新IP与域名的映射关系—>通过域名与域名清单中其他实体建立连接并发送上线信息—>接收确认信息和在线实体清单—>更新实体域名清单；

(2)发起查询流程：生成查询信息—>查找域名清单得到最相关域名若干—>通过域名与若干实体建立连接—>向若干实体发送查询信息—>接收若干实体发回的内容信息并显示；

(3)处理查询请求流程：根据时间更新识别号清单—>在识别号清单中查找相同识别号，如存在，舍弃信息不予处理，不存在则继续—>保存识别号—>转发信息—>在本实体共享内容中查找匹配内容，匹配内容不存在则处理结束，存在则继续—>发回内容信息；

[3]实体通过域名与其他实体建立网络连接。

该对等网络建立在TCP/IP(Translation Control Protocal/Internet Protocal传输控制协议/网际协议)协议之上，所有的抽象实体均拥有一个DDNS域名或DNS域名，每个抽象实体在本地存储有一个已知其它实体的域名列表清单，当一个实体一旦连上网络，其他实体就可以通过其域名对其进行访问，组成无层次结构的逻辑对等网络；所有实体之间的地位完全平等，每个实体既作为向其它实体提供服务的服务器，又作为使用其它实体所提供服务的客户端；各节点存储其他节点的内容分类属性，分类属性是由利用多层次分类法对实体共享出的内容分类而形成的各个层次的归属信息构成，利用内容分类属性选择发送查询信息的对象。

实体之间建立对等网络的步骤如下：(1)实体通过ISP连接到互联网络，获得一个动态或静态的IP地址；(2)实体通过DDNS或DNS服务，建立当前IP地址与其域名之间的映射关系，网络上的其他实体可通过域名访问该实体；(3)实体通过本地存储的已知实体清单列表逐一向其它实体发出本实体在线的信息，收到信息的其它实体将返回确认信息，并根据请求发回自身的已知实体清单；(4)实体根据清单选择策略将收到的其它实体发回的清单中的部分实体域名列入自身的已知实体域名列表清单中；网络中的其它实体根据需要将该发出请求的实体列入其已知实体域名列表清单中。

实体之间进行信息查询的方法如下：(1)当一个节点发出内容查询时，除了给出查询内容的关键字以外，还需给出查询内容的分类属性和本次查询的识别号，并且优先向与该类别符合程度高的节点发送查询请求，使每次查询所涉及的实体数量控制在合理的范围内，且与所需查询的内容最为相关；(2)当一个实体收到来自其它节点的查询请求时，将在本实体所匹配的内容范围内进行检索，降低在本实体上检索所需要的运算量；(3)收到查询请求的实体将从本实体的已知实体清单中找出提供该类别信息的其它实体，并将该查询请求转发给这些实体。(4)如果一个实体在限定时间内收到两个或多个来自于同一个实体的相同识别号的查询请求，则该实体仅处理第一个查询请求，而抛弃随后的重复查询请求。

本发明采用基于内容分类属性的查询方式。利用多层分类法对实体共享出来的信息进行分类，各个层次的归属信息构成了内容的分类属性。例如：comp.lang.compression.lpc，表示提供的内容是关于“计算机.语言.语音压缩.lpc压缩方式”的。每个节点在缓存本节点直接连接的其它节点时，会根据本机提供内容的分类属性，尽量缓存相同分类属性的节点的信息，而对于信息分类差异较大的，则根据统计特性少量缓存。例如，一个提供comp.lang.compression.lpc分类内容的节点，可能缓存的节点情况为：全部的comp.lang.compression.lpc的节点信息、较大比例的comp.lang.compression类别节点信息、较多数量comp.lang类别信息、一定数量的comp类别节点信息和其它大类别节点各有代表性的一部分节点信息。每个节点可以提供很多种类的信息，从而可以成为很多组的主要成员。以上节点信息存储方式在具体的实现上可以进行进一步的优化。网络节点在向网络提供关于本节点的信息时，除了提供域名以外，还提供关于自身将向网络提供的内容的分类属性。

本发明是对当前全分散式对等网的一种创新，构建一种新型的全分散模式对等网。相比现有技术，本发明具有如下显著优点：

1、其实现方法能够让所有利用基于TCP/IP连接的网络上网且能获得合法IP的主机或终端成为此对等网络系统中的一个无差别实体，解决了以拨号上网等方式上网而只能获得动态IP的用户不能可靠的使用P2P网络的难题。

2、基于DDNS通过资源信息与域名的对应，利用域名的相对不变性，使寻址更可靠，资源信息有效时间更长，并使得实体定位更方便，可直接利用域名与指定主机通信，网络容易构建，连接稳定。

3、基于内容分类属性的查询方式，有效的降低了由查询引起的网络流量，从而允许建立大规模的对等网。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明流程图。

图1.1是本发明中软件实例初始化流程图。

图1.2是本发明中软件实例发起查询流程图。

图1.3是本发明中软件实例查询请求事件响应流程图。

图2是本发明中网络实体间信息查询示意图。

具体实施方式

建立基于域名的对等网，每个节点都是拥有域名的实体。因此，需要连入对等网的实体要向域名服务提供商申请一个域名。没有域名的实体不能使用按照本发明方法构建网络。本发明方法的流程图，如图1所示。

实体的具体实现形式为在计算机上安装、运行的特定软件实例。

程序启动之后，开始初始化，然后便等待事件的触发而响应。

初始化流程图如图1.1所示，主要分为两个部分：(1)登陆DDNS服务器，更新域名与IP的映射关系，成功后，其他实体可通过域名访问本实体；(2)通过域名与域名清单中的实体建立连接，并向每个实体发送上线信息，与此同时，实体接收其他实体发回的确认信息和在线实体列表，并根据确认信息和在线实体列表更新域名清单。此过程完成之后，初始化结束，开始等待事件的触发。

当用户发起查询时，程序处理查询事件，流程图如图1.2所示。首先，程序根据用户填写的查询条件(如关键字，此次查询识别号以及分类属性等)生成查询信息；然后程序根据内容分类属性，在本地域名清单中选择若干最相关实体，通过域名与它们建立连接，并向它们发送查询信息，与此同时，程序接收其他实体发回的内容信息并列表显示。

当程序接收到其他实体发送的查询请求时，程序处理查询请求事件，流程图如图1.3所示。首先程序根据本地存储的识别号，按照设定时间，删除超出时间限定的识别号。然后程序在识别号列表中寻找本次查询识别号，如存在，则说明本实体已经收到此次查询信息，于是丢弃信息不予处理，如不存在，则保存识别号并决定向内容分类属性匹配的实体转发查询信息，同时在本地共享内容中查找匹配内容，如果找到匹配的内容，则发回内容信息。

当程序有其他事件触发时，会作相应处理。如程序收到其他实体的取内容信息时，会发回相应的内容数据。

内容查询采用了基于内容分类属性的查询方法；查询内容时，实体根据查询内容的分类属性在自身的实体域名清单中选择发送查询信息的对象；上述分类属性是由利用多层次分类法对实体共享出的内容分类而形成的各个层次的归属信息构成。

本发明方法实体通过域名与其他实体建立网络连接。

下面结合图2所示的P2P网络，以“comp.lang.compression.lpc”为例，对查询方法进行详细的说明。实体C和E拥有实体A所需内容“lpc语音压缩算法”。则实体之间进行查询的过程如下：

(1)节点A检索自身的实体清单，优先向内容信息为“comp.lang.compression.lpc”的节点B和C发出查询信息。发出的信息中，包含查询内容的关键字，查询内容分类属性和本次查询的识别号，并使每次查询所涉及的实体数量控制在合理的范围内，且与所需查询的内容最为相关；

(2)当实体B和C收到来A节点的查询请求时，在本实体所匹配的内容范围内进行检索，C发现本地有此资源；

(3)实体B从本实体的已知实体清单中找出提供最为相关信息的其它实体E，于是将该查询请求转发给实体E；实体C发回内容信息给A，同时与B一样发现E并转发查询信息。

(4)假设实体E先收到B的信息，后收到C的信息，则该实体仅处理第一个查询请求，而抛弃随后的重复查询请求。

(5)实体E在本实体所匹配的内容范围内进行检索，发现本机有此资源，实体E发送通知信息给A。

(6)此时的查询结果是：C和E上拥有A所需资源，查询结束。

本发明抽象实体按照清单维护策略在本地动态维护着一个已知其它实体的域名列表清单，所述清单维护策略是：每个实体根据其它实体提供内容与本实体提供内容之间的分类属性的相近程度决定该类实体在清单中的存储比例，越相近的则存储的比例越大，而相近程度越小的存储比例越小。

Claims (5)

1.一种基于域名的对等网络体系结构的实现方法，建立在TCP/IP协议之上，实体之间地位完全平等，每个实体既作为向其它实体提供服务的服务器，又作为使用其它实体所提供服务的客户端，其特征在于实现方法包括以下步骤：

[1]每个接入网络的实体申请一个DDNS域名或DNS域名；

[2]在实体上安装、运行计算机软件实例，软件初始化后等待事件的触发而响应，所述计算机软件实例包含以下流程：

(1)初始化流程：登陆DDNS服务器，更新IP与域名的映射关系→通过域名与域名清单中其他实体建立连接并发送上线信息→接收确认信息和在线实体清单→更新实体域名清单；

(2)发起查询流程：生成查询信息→查找域名清单得到最相关域名若干→通过域名与若干实体建立连接→向若干实体发送查询信息→接收若干实体发回的内容信息并显示；

(3)处理查询请求流程：根据时间更新识别号清单→在识别号清单中查找相同识别号，如存在，舍弃信息不予处理，不存在则继续→保存识别号→转发信息→在本实体共享内容中查找匹配内容，匹配内容不存在则处理结束，存在则继续→发回内容信息；

[3]实体通过域名与其他实体建立网络连接。

2.按照权利要求1所述的对等网络体系结构的实现方法，其特征在于所述实体基于此方法初始建立对等网络连接包括如下步骤：

(a)实体通过ISP连接到互联网络，获得一个动态或静态的IP地址；

(b)实体通过DDNS或DNS服务，建立当前IP地址与其域名之间的映射关系，网络上的其他实体可通过域名解析服务访问该实体；

(c)实体通过本地存储的已知实体列表清单逐一向其它实体发出本实体在线的信息，收到信息的其它实体将返回确认信息，并根据请求发回自身的在线实体清单；

(d)实体根据清单维护策略将收到的其它实体发回的清单中的部分实体域名列入自身的已知实体域名列表清单中，网络中的其它实体根据需要将该发出请求的实体列入其已知实体域名列表清单中。

3.按照权利要求2所述的对等网络体系结构的实现方法，其特征在于抽象实体按照清单维护策略在本地动态维护着一个已知其它实体的域名列表清单，所述清单维护策略是：每个实体根据其它实体提供内容与本实体提供内容之间的分类属性的相近程度决定该类实体在清单中的存储比例，越相近的则存储的比例越大，而相近程度越小的存储比例越小。

4.按照权利要求3所述的对等网络体系结构的实现方法，其特征在于内容查询采用了基于内容分类属性的查询方法；查询内容时，实体根据查询内容的分类属性在自身的实体域名清单中选择发送查询信息的对象；上述分类属性是由利用多层次分类法对实体共享出的内容分类而形成的各个层次的归属信息构成。

5.按照权利要求4所述的对等网络体系结构的实现方法，其特征在于上述内容查询方法包括如下步骤：

(e)当一个节点发出内容查询时，除了给出查询内容的关键字以外，还需给出查询内容所属类别信息和本次查询的识别号，并且优先向与该类别符合程度高的节点发送查询请求，使每次查询所涉及的实体数量控制在合理的范围内，且与所需查询的内容最为相关；

(f)一个实体收到来自其它实体的查询请求时，将在本实体所匹配的内容范围内进行检索，降低在本实体上检索所需要的运算量；如有匹配内容，则向发出查询请求的实体发回通知信息；

(g)收到查询请求的实体将从本实体的已知实体清单中找出提供该类别信息的其它实体，并将该查询请求转发给这些实体；

(h)一个实体在限定时间内收到两个或多个来自于同一个实体的相同识别号的查询请求，则该实体仅处理第一个查询请求，而抛弃随后的重复查询请求。

Images