專利名稱：一種p2p系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡領域，更具體地，本發(fā)明涉及一種P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組 織方法。
背景技術：
近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和普及，對等網(wǎng)絡(Peer-to-Peer,簡稱P2P)技 術迅速成為計算機界關注的熱門話題，財富雜志更將P2P列為影響Internet未來的四 項科技之一。
與傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)相比，P2P技術具有無可比擬的優(yōu)勢。在P2P系統(tǒng)中，每 個節(jié)點的地位都是對等的，既是資源獲取者，也是資源提供者。通過充分利用用戶 節(jié)點提供的資源，P2P技術在可擴展性、容錯性、資源利用率等方面都具有巨大的優(yōu) 勢。同時，P2P技術也具有廣闊的應用前景，資源共享、分布式計算、協(xié)同工作、即 時通信等多個領域的P2P應用層出不窮。
在P2P系統(tǒng)中，所有節(jié)點以某種方法組織起來，共同構建了基于應用層的覆蓋 網(wǎng)。目前常見的節(jié)點組織方法可以分為兩類基于索引服務器的方式與基于DHT(分 布式哈希表)的方式。
在基于索引服務器的方式中，索引服務器保存了系統(tǒng)中所有節(jié)點的信息。當節(jié) 點加入時，索引服務器按照某種策略選擇并返回一些節(jié)點作為新加入節(jié)點的合作節(jié) 點。在系統(tǒng)規(guī)模較小的情況下，索引服務器能夠迅速地響應節(jié)點的請求；但是隨著 系統(tǒng)規(guī)模的擴大，索引服務器逐漸成為系統(tǒng)的瓶頸所在，響應時間變得無法忍受。 而且這種方式也存在著單點故障的缺陷如果索引服務器發(fā)生故障，將導致整個系 統(tǒng)無法正常工作。
在基于DHT的方式中，不需要特殊的服務器，每個節(jié)點按照一定規(guī)則存儲部分 節(jié)點的路由信息，從而能夠保證路由到系統(tǒng)中任意一個節(jié)點。基于DHT的方式能夠 避免單點故障的缺陷，在每個節(jié)點之間實現(xiàn)負載均衡；但是，無論是新節(jié)點加入系 統(tǒng)，還是路由到指定的目標節(jié)點，平均需要logiV/2跳，而在應用層覆蓋網(wǎng)中，通過 邏輯鏈路相連的節(jié)點往往在物理網(wǎng)絡上相隔甚遠，這使得基于DHT的方式具有無法接受的延時。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有P2P系統(tǒng)中節(jié)點組織方法的種種缺陷，本發(fā)明提供一種結合索引服 務器與DHT技術的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法。在該方法中，索引服務器有選擇地 保存系統(tǒng)中部分節(jié)點的信息，當新節(jié)點加入時，通過索引服務器實現(xiàn)并發(fā)加入，從 而提高節(jié)點的加入速度；路由到目標節(jié)點時，通過索引服務器實現(xiàn)就近路由，從而 提高節(jié)點的路由速度。而且，即使索引服務器發(fā)生故障，節(jié)點仍然能夠通過DHT的 方式找到合適的合作節(jié)點以獲取媒體數(shù)據(jù)，從而可避免單點故障，提高系統(tǒng)的健壯 性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法，包括以下步驟
1) 設定節(jié)點標識符
采用哈希算法，如SHA-1、 MD4、 MD5等，對節(jié)點的IP地址進行操作，將節(jié) 點映射到m位(m為預先設定的常數(shù)，取值為64 160)的二進制標識符空間，從 而為每個節(jié)點分配唯一的附位的二進制標識符作為其節(jié)點標識符。
2) 節(jié)點間距離的計算
采用數(shù)學上的異或運算來計算系統(tǒng)中的節(jié)點間距離，對于節(jié)點p,， p2，其距離 Wa，a)-a十a(chǎn)，即對應的二進制位相同時結果為O，不同時結果為l。
3) 節(jié)點的并發(fā)加入
a) 當節(jié)點加入系統(tǒng)時，首先向索引服務器發(fā)送"注冊"請求。收到"注冊"請 求后，索引服務器以一定概率(如0.05 0.1中的某個值)決定是否保存該節(jié)點的索 引信息，如果是，則保存其索引信息；
b) 接著，索引服務器從保存的索引信息中隨機選擇并返回若干個節(jié)點的索引信 息，作為新加入節(jié)點的初始鄰居節(jié)點，幫助其加入整個系統(tǒng)；
c) 收到索引服務器返回的索引信息后，節(jié)點將這些初始鄰居節(jié)點加入路由表中， 并分別以這些節(jié)點為路由的起始節(jié)點，以本節(jié)點的標識符為目標，同時執(zhí)行多個DHT 協(xié)議提供的路由操作。在路由過程中，節(jié)點將按照由遠到近的順序收集到系統(tǒng)中許 多節(jié)點的信息，并將根據(jù)這些信息來填充與完善自己的路由表；與此同時，節(jié)點也 將自己的信息發(fā)布到路由路徑中的其它節(jié)點上，從而完成新節(jié)點的加入過程。
4) 節(jié)點的就近路由
a)當節(jié)點路由到目標節(jié)點時，首先向索引服務器發(fā)送"査詢"請求，b) 如果索引服務器中存放了目標節(jié)點的索引信息，則立即返回索引信息，路由 過程結束；否則，索引服務器從所保存的索引信息中選擇并返回與目標節(jié)點距離最 近的節(jié)點(設為節(jié)點a)的信息；
c) 路由請求發(fā)起節(jié)點以節(jié)點a為路由的起始節(jié)點，執(zhí)行DHT協(xié)議提供的路由操 作，從而路由到最終的目標節(jié)點；
d) 如果索引服務器發(fā)生故障，節(jié)點路由仍然能夠順利進行節(jié)點將從路由表中 選擇與目標節(jié)點距離最近的節(jié)點，并以其為路由的起始節(jié)點，執(zhí)行DHT協(xié)議提供的 路由操作，從而路由到最終的目標節(jié)點。
本發(fā)明的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法的優(yōu)點在于通過本發(fā)明的應用，不但能 夠避免P2P系統(tǒng)中的單點故障，從而可提高系統(tǒng)的健壯性，而且通過借助索引服務 器的査詢功能，實現(xiàn)并發(fā)加入以提高節(jié)點的加入速度，實現(xiàn)就近路由以提高節(jié)點的 路由速度。
圖1為本發(fā)明的采用結合索引服務器與DHT技術的節(jié)點組織方法的P2P系統(tǒng)的 架構。
圖2為本發(fā)明的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法中節(jié)點并發(fā)加入的流程圖。 圖3為本發(fā)明的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法中節(jié)點就近路由的流程圖。 圖4為本發(fā)明的采用結合索引服務器與DHT技術的節(jié)點組織方法的P2P系統(tǒng)的 一具體應用場景。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明提出的P2P系統(tǒng)中結合索引服務器與DHT技術的節(jié)點 組織方法進行詳細說明。
圖1為采用結合索引服務器與DHT技術的節(jié)點組織方法的P2P系統(tǒng)的架構。如 圖1所示，在系統(tǒng)中，所有節(jié)點以環(huán)狀的方式構成了基于DHT方式的應用層覆蓋網(wǎng)， 系統(tǒng)中仍然存在中心式的索引服務器，并且索引服務器有選擇地保存了系統(tǒng)中部分 節(jié)點的索引信息。圖中實線箭頭表示系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流，虛線箭頭表示系統(tǒng)中的信令 流。在該系統(tǒng)中，索引服務器的功能描述如下有選擇地保存了系統(tǒng)中部分節(jié)點的 信息，并響應節(jié)點發(fā)送的"注冊"請求與"查詢"請求。本發(fā)明的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法，結合索引服務器與DHT技術，當新節(jié)點 加入時，通過索引服務器實現(xiàn)并發(fā)加入，提高節(jié)點的加入速度；路由到目標節(jié)點時， 通過索引服務器實現(xiàn)就近路由，提高節(jié)點的路由速度。而且，即使索引服務器發(fā)生 故障，節(jié)點仍然能夠通過DHT的方式找到合適的合作節(jié)點以獲取媒體數(shù)據(jù)，可避免 單點故障，提高系統(tǒng)的健壯性。具體包括如下步驟
1) 設定節(jié)點標識符
采用哈希算法，如SHA-1、 MD4、 MD5等，對節(jié)點的IP地址進行操作，將節(jié) 點映射到m位(m為預先設定的常數(shù)，取值為64 160)的二進制標識符空間，從 而為每個節(jié)點分配唯一的/n位的二進制標識符作為其節(jié)點標識符。
這里，可以通過對節(jié)點的IP地址執(zhí)行SHA-1操作從而生成128位節(jié)點標識符。
2) 節(jié)點間距離的計算
采用數(shù)學上的異或運算來計算系統(tǒng)中的節(jié)點間距離，定義節(jié)點A, A的距離 "(A，A)-A十A，即對應的二進制位相同時結果為O,不同時結果為l。
3) 節(jié)點的并發(fā)加入
圖2是本發(fā)明的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法中節(jié)點并發(fā)加入的流程圖。如圖2 所示，當新節(jié)點加入時，通過索引服務器實現(xiàn)并發(fā)加入，具體包括以下步驟
a) 當節(jié)點p加入系統(tǒng)時，首先向索引服務器發(fā)送"注冊"請求，索引服務器收 到"注冊"請求后，以一定概率(如0.05 (U中的某個值)決定是否保存該節(jié)點的 索引信息，如果是，則保存其索引信息；
b) 接著，索引服務器從保存的索引信息中隨機選擇并返回若干個節(jié)點的索引信 息，作為節(jié)點p的初始鄰居節(jié)點，幫助其加入整個系統(tǒng)；c)收到索引服務器返回的 初始鄰居節(jié)點列表后，節(jié)點p將這些節(jié)點加入路由表中，并分別以這些節(jié)點為路由 的起始節(jié)點，以本節(jié)點的標識符為目標，同時執(zhí)行多個DHT協(xié)議提供的路由操作。 在路由過程中，節(jié)點p將按照由遠到近的順序收集到系統(tǒng)中許多節(jié)點的信息，并將 根據(jù)這些信息來填充與完善自己的路由表；與此同時，節(jié)點/ 也將自己的信息發(fā)布 到路由路徑中的其它節(jié)點上，從而完成新節(jié)點的加入過程。
4) 節(jié)點的就近路由
圖3是本發(fā)明的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法中節(jié)點就近路由的流程圖。如圖3 所示，當節(jié)點路由到目標節(jié)點時，通過索引服務器實現(xiàn)就近路由，具體包括以下步 驟
a)當節(jié)點p路由到目標節(jié)點時，首先向索引服務器發(fā)送"査詢"請求；b) 如果索引服務器中存放了目標節(jié)點的索引信息，則立即返回索引信息，路由 過程結束；否則，索引服務器從所保存的索引信息中選擇并返回與目標節(jié)點距離最 近的節(jié)點(設為節(jié)點a)的信息；
c) 路由請求發(fā)起節(jié)點;;以節(jié)點a為路由的起始節(jié)點，執(zhí)行DHT協(xié)議提供的路由 操作，從而路由到最終的目標節(jié)點；
d) 如果索引服務器發(fā)生故障，節(jié)點路由仍然能夠順利進行節(jié)點p從路由表中 選擇與目標節(jié)點距離最近的節(jié)點，并以其為路由的起始節(jié)點，執(zhí)行DHT協(xié)議提供的 路由操作，從而路由到最終的目標節(jié)點。
實施例
下面通過一個具體例子，對本發(fā)明提供的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法的步驟流 程作進一步闡述。
圖3為本發(fā)明的采用結合索引服務器與DHT技術的節(jié)點組織方法的P2P系統(tǒng)的 一具體應用場景。如圖3所示，本發(fā)明提供的方法的一個具體應用場景如下在本 場景中具有下列設備索引服務器、節(jié)點1 15。其中，索引服務器中保存了節(jié)點1，
鞞,2'雀00001 砂.2..茗0000
5， 9， 13的索引信息，而節(jié)點1-15的標識符分別為i地 、124位 、
卿.2'.茗00011 柳.2..求00100 卿.2..求00101 卿.？.求OOllO 鄉(xiāng).nOOlll
124位 、 124位 、 124位 、 124位 、 124位 、
柳'2"求01000 $，2"艱01001 $，2"求01010 ^'2"存01011 $，2"求0110()柳'2"艱01101
124位 、 124位 、 124位 、 124位 、 124位 、 124位 、
124位 、124位 。
假設此時節(jié)點12發(fā)起請求，希望路由到節(jié)點l。下面描述路由的過程步驟
(1) 節(jié)點12向索引服務器發(fā)送"查詢"請求，査詢節(jié)點1的索引信息；
(2) 索引服務器未保存節(jié)點l的索引信息，因此，選擇并返回與節(jié)點l距離最 近的節(jié)點，即節(jié)點2的索引信息，兩者距離為l;
(3) 節(jié)點12以節(jié)點2為路由的起始節(jié)點，以節(jié)點1的標識符，即124位 為目標，執(zhí)行DHT協(xié)議提供的路由操作，從而路由至節(jié)點l。
綜上所述，在P2P系統(tǒng)中結合索引服務器與DHT技術進行節(jié)點組織，不但能夠避免P2P系統(tǒng)中的單點故障，提高系統(tǒng)的健壯性，而且通過借助索引服務器的查詢 功能，實現(xiàn)并發(fā)加入以提高節(jié)點的加入速度，實現(xiàn)就近路由以提高節(jié)點的路由速度。
最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，并 且在應用上可以延伸到其他的修改、變化、應用和實施例，同時認為所有這樣的修 改、變化、應用、實施例都在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權利要求
1、一種P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法，包括以下步驟1)設定節(jié)點標識符采用哈希算法對節(jié)點的IP地址進行操作，將節(jié)點映射到m位的二進制標識符空間，從而為每個節(jié)點分配唯一的m位的二進制標識符作為其節(jié)點標識符，其中，m為預先設定的常數(shù)，取值為64～160；2)節(jié)點間距離的計算采用數(shù)學上的異或運算來計算系統(tǒng)中的節(jié)點間距離，對于節(jié)點p1，p2，其距離<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>d</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>p</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub><mi>p</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>p</mi> <mn>1</mn></msub><mo>⊕</mo><msub> <mi>p</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100835570002C1.tif" wi="32" he="6" top= "81" left = "23" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>，對應的二進制位相同時結果為0，不同時結果為1；3)節(jié)點的并發(fā)加入當新節(jié)點加入時，通過索引服務器實現(xiàn)并發(fā)加入，a)當節(jié)點加入系統(tǒng)時，首先向索引服務器發(fā)送注冊請求，收到注冊請求后，索引服務器根據(jù)某種策略，決定是否保存該節(jié)點的索引信息，如果判斷結果為是，則保存其索引信息；b)接著，索引服務器從保存的索引信息中隨機選擇并返回若干個節(jié)點的索引信息，作為新加入節(jié)點的初始鄰居節(jié)點，幫助其加入整個系統(tǒng)；c)收到索引服務器返回的索引信息后，節(jié)點將這些初始鄰居節(jié)點加入路由表中，并分別以這些節(jié)點為路由的起始節(jié)點，以本節(jié)點的標識符為目標，同時執(zhí)行多個DHT協(xié)議提供的路由操作，在路由過程中，節(jié)點將按照由遠到近的順序收集到系統(tǒng)中許多節(jié)點的信息，并將根據(jù)這些信息來填充與完善自己的路由表；與此同時，節(jié)點也將自己的信息發(fā)布到路由路徑中的其它節(jié)點上，從而完成新節(jié)點的加入過程；4)節(jié)點的就近路由當節(jié)點路由到目標節(jié)點時，通過索引服務器實現(xiàn)就近路由，a)當節(jié)點路由到目標節(jié)點時，首先向索引服務器發(fā)送查詢請求；b)如果索引服務器中存放了目標節(jié)點的索引信息，則立即返回索引信息，路由過程結束，否則，索引服務器從所保存的索引信息中選擇并返回與目標節(jié)點距離最近的節(jié)點a的信息；c)路由請求發(fā)起節(jié)點以節(jié)點a為路由的起始節(jié)點，執(zhí)行DHT協(xié)議提供的路由操作，從而路由到最終的目標節(jié)點；d)如果索引服務器發(fā)生故障，節(jié)點將從路由表中選擇與目標節(jié)點距離最近的節(jié)點，并以其為路由的起始節(jié)點，執(zhí)行DHT協(xié)議提供的路由操作，從而路由到最終的目標節(jié)點。
2、 如權利要求1所述的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法，其特征在于，所述步驟1) 中，對節(jié)點的IP地址進行操作時所采用的哈希算法包括SHA-1、 MD4以及MD5。
3、如權利要求1所述的P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法，其特征在于，所述步驟3) 中，所述索引服務器以0.05 0.1范圍內(nèi)的任意一個概率保存節(jié)點的索引信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種P2P系統(tǒng)中的節(jié)點組織方法。該方法包括1)采用哈希算法對節(jié)點的IP地址進行操作，設定節(jié)點標識符；2)采用數(shù)學上的異或運算來計算節(jié)點間的距離；3)通過索引服務器實現(xiàn)新節(jié)點加入時的并發(fā)加入；4)通過索引服務器實現(xiàn)節(jié)點路由到目標節(jié)點時的就近路由。該方法結合索引服務器與DHT技術，索引服務器保存系統(tǒng)中部分節(jié)點的信息，當新節(jié)點加入時，通過索引服務器實現(xiàn)并發(fā)加入，從而提高節(jié)點的加入速度；路由到目標節(jié)點時，通過索引服務器實現(xiàn)就近路由，從而提高節(jié)點的路由速度。而且，即使索引服務器發(fā)生故障，節(jié)點仍然能夠通過DHT的方式找到合適的合作節(jié)點以獲取媒體數(shù)據(jù)，從而可避免單點故障，提高系統(tǒng)的健壯性。
文檔編號H04L12/56GK101645831SQ20091008355
公開日2010年2月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權日2009年5月8日
發(fā)明者浩 任, 馮偵探, 李曉林, 王勁林, 杭 蘇, 蘇少煒, 趙永勝, 魯逸峰 申請人:中國科學院聲學研究所