專利名稱：一種基于群落的結(jié)構(gòu)化路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于群落的結(jié)構(gòu)化路由方法，屬于分布式技術(shù)在高動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中 的應(yīng)用。其中主要涉及的領(lǐng)域包括路由技術(shù)1, 2、計(jì)算資源組織技術(shù)3、網(wǎng)格計(jì) 算3、多播技術(shù)4以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)5等。
背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)本身是一個(gè)高動(dòng)態(tài)的計(jì)算環(huán)境。這里的動(dòng)態(tài)性主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)、計(jì)算 資源消耗、用戶訪問量變化以及系統(tǒng)故障等等?；ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)器6作為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的核 心計(jì)算資源充當(dāng)著在動(dòng)態(tài)環(huán)境中保持穩(wěn)定計(jì)算的決定性作用。但隨著計(jì)算技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通 信技術(shù)的提高，越來越多的計(jì)算設(shè)備成為了互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算重要角色。在這種情況下，互聯(lián)網(wǎng) 服務(wù)器的中心角色就不再顯著了。計(jì)算資源可以不僅僅來自于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，也可以來自 于其他計(jì)算設(shè)備，如互聯(lián)網(wǎng)客戶端設(shè)備等。隨著計(jì)算資源的大量增加，少數(shù)服務(wù)器提供資 源査詢服務(wù)的難度越來越大。因此，在這樣的計(jì)算環(huán)境中尋找計(jì)算資源就由傳統(tǒng)的中心結(jié) 構(gòu)6， 7方式轉(zhuǎn)換為非中心結(jié)構(gòu)方式。路由技術(shù)1, 2的本質(zhì)就是尋找計(jì)算資源，為 形成高效計(jì)算系統(tǒng)建立基礎(chǔ)。路由技術(shù)的優(yōu)劣直接影響最終基于相關(guān)資源形成的分布式系 統(tǒng)質(zhì)量。在面對(duì)非中心分布式系統(tǒng)時(shí)，對(duì)計(jì)算資源的尋找主要方法包括結(jié)構(gòu)化1和非 結(jié)構(gòu)化2兩大類。二者在面對(duì)非中心的動(dòng)態(tài)計(jì)算環(huán)境時(shí)，采取的觀念和具體做法都不 相同；但是二者各有其適合的基本計(jì)算環(huán)境。本發(fā)明將二者恰當(dāng)結(jié)合而形成一個(gè)新的路由 技術(shù)。
結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)的基本特征可以歸納如下。第一，在所有節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力平均的前提下 進(jìn)行路由。第二，在所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)處于相對(duì)穩(wěn)定環(huán)境下進(jìn)行路由。第三，在所有計(jì)算節(jié)點(diǎn) 可以付出無關(guān)計(jì)算資源的條件下進(jìn)行路由。第四，在高維護(hù)代價(jià)的環(huán)境中進(jìn)行路由。第五， 保證公平性而忽略優(yōu)勢(shì)資源的路由技術(shù)。第六，重視計(jì)算資源而忽略智力資源的路由技術(shù)。 第七，結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是一種強(qiáng)約束條件下的高效路由技術(shù)。第八，結(jié)構(gòu)路由技術(shù)沒有考 慮具體應(yīng)用的特點(diǎn)。現(xiàn)就以上特征解釋如下。
第一，在所有節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力平均的前提下進(jìn)行路由。在結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)當(dāng)中，所有潛 在參與計(jì)算的節(jié)點(diǎn)都被看成計(jì)算能力相同的。在這樣的前提下，結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)把所有可能的資源通過純粹的數(shù)學(xué)方法1映射成無含義可匹配的標(biāo)識(shí)符，然后把計(jì)算資源的標(biāo) 識(shí)符發(fā)布到唯一計(jì)算節(jié)點(diǎn)上。這個(gè)唯一性的實(shí)現(xiàn)是這樣實(shí)現(xiàn)的要求這個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)本身的 標(biāo)識(shí)符與被發(fā)布計(jì)算資源的標(biāo)識(shí)符在整個(gè)計(jì)算環(huán)境中達(dá)到最大匹配程度。由于相關(guān)數(shù)學(xué)方 法在進(jìn)行映射當(dāng)中沒有考慮任何互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算環(huán)境的特征，相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符完全是以平均的幾 率分布在所有可能的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上。最終形成的結(jié)果是通過結(jié)構(gòu)化路由產(chǎn)生的分布式索引可 以不依賴任何中心計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并且每個(gè)非中心環(huán)境中的節(jié)點(diǎn)擁有幾乎相同數(shù)量的索引。然 而這樣的結(jié)果并不符合互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)自然規(guī)律。在真實(shí)的互聯(lián)網(wǎng)上，不同的節(jié)點(diǎn)之間在互 聯(lián)網(wǎng)上的行為和對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的貢獻(xiàn)(如計(jì)算能力、數(shù)據(jù)或者服務(wù)、持續(xù)上網(wǎng)時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)影 響力等等)都千差萬別；這種差別并不是沒有任何規(guī)律的8。單純從資源索引這個(gè)角 度看，每個(gè)節(jié)點(diǎn)由于上述差別會(huì)在節(jié)點(diǎn)上擁有大小差別很大的數(shù)據(jù)資源；如果據(jù)此形成索 引，其相應(yīng)索引量差距也很大。索引量大的節(jié)點(diǎn)是與其本身在互聯(lián)網(wǎng)上的行為緊密相關(guān)的， 或者說是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的自然屬性。簡言之，結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)打破了計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間天然的差別， 并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出了絕對(duì)平均化的非中心索引機(jī)制。
第二，在所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)處于相對(duì)穩(wěn)定環(huán)境下進(jìn)行路由。如上所述，每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)都擁 有平均的索引量。而當(dāng)其中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，相應(yīng)索引就無法在路由技術(shù)中起作用， 相應(yīng)計(jì)算資源也就無法訪問。所以，實(shí)際上結(jié)構(gòu)化路由有一個(gè)過分嚴(yán)格的前提，即計(jì)算環(huán) 境相對(duì)穩(wěn)定。然而，這個(gè)要求在實(shí)際互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算環(huán)境中是不存在的，這大大影響了結(jié)構(gòu)化 路由技術(shù)的效果。 一個(gè)可能的解決辦法是在發(fā)布索引標(biāo)識(shí)符時(shí)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)不是唯一節(jié)點(diǎn)而是 多個(gè)最匹配的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。但是個(gè)數(shù)確定和所有節(jié)點(diǎn)持續(xù)在系統(tǒng)中的時(shí)間有關(guān)，并不是一個(gè) 常量。另外一個(gè)方法是當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)正常退出時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)可以將自身保存的索引發(fā)布到 最匹配的節(jié)點(diǎn)上以避免索引丟失；但如果節(jié)點(diǎn)是非正常退出，則此備份措施就無效了。無 論哪種方式，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成額外負(fù)擔(dān)，有時(shí)這個(gè)負(fù)擔(dān)會(huì)過大。
第三，在所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以付出與本地需求無關(guān)計(jì)算資源的條件下進(jìn)行路由。結(jié)構(gòu)化 路由還要求一個(gè)條件，即規(guī)定所有的節(jié)點(diǎn)必須付出無關(guān)計(jì)算資源為路由服務(wù)，既使此路由 計(jì)算涉及的計(jì)算資源對(duì)參與路由的節(jié)點(diǎn)本身沒有任何意義。通過純粹數(shù)學(xué)方法產(chǎn)生的可匹 配標(biāo)識(shí)符本身完全是偶然地和一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)建立了聯(lián)系(即資源標(biāo)識(shí)符被發(fā)布到該節(jié)點(diǎn))，
當(dāng)路由計(jì)算經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)時(shí)，為了保證路由順利進(jìn)行，此節(jié)點(diǎn)必須投入計(jì)算資源為該路由服 務(wù)。但由于被尋找的計(jì)算資源和該節(jié)點(diǎn)之間除了標(biāo)識(shí)符匹配的關(guān)系外沒有任何其他聯(lián)系， 這樣的付出在這個(gè)節(jié)點(diǎn)看來是額外而沒有意義的。雖然這個(gè)工作對(duì)非中心資源尋找整體來 說是必須的，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)最終都會(huì)在其中間接得到好處，這個(gè)條件對(duì)于以自私為基本特征的環(huán)境并不是最恰當(dāng)?shù)?，甚至是?huì)被用戶反感的。更進(jìn)一步，當(dāng)依據(jù)結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)獲
取的資源組織計(jì)算時(shí)(如建立多播拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)9， 10)，仍然會(huì)導(dǎo)致無關(guān)節(jié)點(diǎn)被巻入9， 10。這會(huì)進(jìn)一步造成節(jié)點(diǎn)計(jì)算資源被消耗在與控制該節(jié)點(diǎn)的用戶意愿違背或者無關(guān)的應(yīng) 用當(dāng)中。這也是結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)帶來的缺陷。
第四，在高維護(hù)代價(jià)的環(huán)境中進(jìn)行路由。結(jié)構(gòu)化路由要求的穩(wěn)定環(huán)境與現(xiàn)實(shí)互聯(lián)網(wǎng)動(dòng) 態(tài)環(huán)境相差太遠(yuǎn)。因此，結(jié)構(gòu)化路由為了維持一個(gè)可路由的計(jì)算環(huán)境，不得不伴隨維護(hù)系 統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定的機(jī)制1, 9， 10。這個(gè)機(jī)制主要包括節(jié)點(diǎn)死活的判定、心跳策略、節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn) 近的判定和節(jié)點(diǎn)替換策略1。節(jié)點(diǎn)死活策略判定某個(gè)節(jié)點(diǎn)是否處于系統(tǒng)當(dāng)中；只有當(dāng) 節(jié)點(diǎn)處于系統(tǒng)當(dāng)中的時(shí)候，才會(huì)對(duì)路由產(chǎn)生可能的幫助。心跳策略保證節(jié)點(diǎn)之間了解彼此 在系統(tǒng)中的死活情況，從而保證路由表1的完整。當(dāng)探測(cè)到一個(gè)節(jié)點(diǎn)不在系統(tǒng)當(dāng)中時(shí)， 必須在可能的候選節(jié)點(diǎn)當(dāng)中選擇盡可能近的節(jié)點(diǎn)來填補(bǔ)離開節(jié)點(diǎn)的空缺；這可以通過節(jié)點(diǎn) 遠(yuǎn)近的判定方法來進(jìn)行。當(dāng)路由表中的節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，應(yīng)該選擇當(dāng)前標(biāo)識(shí)符最大匹配同時(shí)優(yōu) 先保證新節(jié)點(diǎn)的鄰近特征。無論哪種維護(hù)技術(shù)，都是保證路由可靠進(jìn)行所必須采取的手段； 同時(shí)，這個(gè)代價(jià)也是明顯的。
第五，保證公平性而忽略優(yōu)勢(shì)資源的路由技術(shù)。以可匹配標(biāo)識(shí)符指代計(jì)算資源的做法 本身就抵消了計(jì)算資源本身的任何其他屬性。在互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算當(dāng)中， 一個(gè)重要屬性就是臨近 性。通常在組織計(jì)算資源時(shí)，都應(yīng)該把網(wǎng)絡(luò)上臨近的節(jié)點(diǎn)組織在一起，以避免網(wǎng)絡(luò)瓶頸對(duì) 多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的系統(tǒng)帶來的低性能。然而，由于可匹配標(biāo)識(shí)符的隨機(jī)性，除了公平性以外， 結(jié)構(gòu)化路由不能保證臨近性在內(nèi)的任何其他計(jì)算資源的特征在計(jì)算中得到利用。當(dāng)系統(tǒng)規(guī) 模大時(shí)，這個(gè)矛盾會(huì)變得突出，影響結(jié)構(gòu)化路由本身以及基于這個(gè)路由技術(shù)組織成系統(tǒng)的 性能。
第六，重視計(jì)算資源而忽略智力資源的路由技術(shù)。結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)最重要的特征可以 簡單歸納為以純粹機(jī)器算法的觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí)計(jì)算資源，而忽視了計(jì)算資源本身是在智力資源
控制之下運(yùn)行的基本要素。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的計(jì)算資源主要是在人的控制之下進(jìn)入、貢獻(xiàn)、 消耗或離開系統(tǒng)時(shí)，缺乏對(duì)控制計(jì)算資源的人的理解必然導(dǎo)致算法上的機(jī)械化，使算法不 能有效運(yùn)行，計(jì)算資源不能充分發(fā)揮作用，最終造成分布式應(yīng)用整體性能下降。
第七，結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是一種強(qiáng)約束條件下的高效路由技術(shù)。結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)在上述 條件都滿足時(shí)，可以發(fā)揮其最優(yōu)效果。其最優(yōu)效果可以用兩個(gè)特征來表示，即路由的指向 性和路由的短距離性。路由的指向性指的是在路由過程中，路由請(qǐng)求會(huì)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)被轉(zhuǎn)發(fā) 到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。對(duì)于結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)來說，每一步路由請(qǐng)求的轉(zhuǎn)發(fā)都是逐漸趨向正確路由結(jié)果的1?；蛘哒f結(jié)構(gòu)化路由每一次轉(zhuǎn)發(fā)都是有意義的，而不是盲目的。路由的短距 離特征指的是路由請(qǐng)求被轉(zhuǎn)發(fā)的個(gè)數(shù)小于整個(gè)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)總數(shù)的對(duì)數(shù)1。只有在上述 條件完全滿足時(shí)，結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)才是一個(gè)高效的路由技術(shù)。但通常來說，上述條件滿足 在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中是困難的。
第八，結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)沒有考慮具體應(yīng)用的特征。不同性質(zhì)的應(yīng)用需要不同的解決方 案。大規(guī)模分布式系統(tǒng)的應(yīng)用種類各種各樣，按照數(shù)據(jù)性質(zhì)劃分包括輕量級(jí)數(shù)據(jù)應(yīng)用、時(shí) 序無關(guān)重量級(jí)數(shù)據(jù)應(yīng)用以及時(shí)序相關(guān)重量數(shù)據(jù)應(yīng)用等。在實(shí)際當(dāng)中，這些應(yīng)用又是互相集 成在一起應(yīng)用的。對(duì)于路由算法來說，不能事先沒有對(duì)應(yīng)用特征作具體認(rèn)識(shí)的情況下就形 成一個(gè)路由算法；也不能依靠一個(gè)路由算法解決所有具體應(yīng)用當(dāng)中的路由問題。但是結(jié)構(gòu) 化路由技術(shù)本身是一個(gè)與具體應(yīng)用場(chǎng)合毫無關(guān)系的路由技術(shù)。它并沒有考慮不同應(yīng)用之間 的差別，而是用一個(gè)通用的方式去解決所有問題。這是不現(xiàn)實(shí)的。
除了結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)以外，在非中心路由技術(shù)中還有一種叫作非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)。非 結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)的特征可總結(jié)如下第一，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間自 然形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行的；第二，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)的有效性建立于對(duì)具體應(yīng)用的理解上； 第三，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)本質(zhì)是在用戶行為指導(dǎo)下進(jìn)行的路由方法；第四，非結(jié)構(gòu)化路由 技術(shù)是低維護(hù)代價(jià)的路由技術(shù)；第五，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是一種忽視公平的路由技術(shù)；第 六，非結(jié)構(gòu)化路由的群聚現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致超級(jí)節(jié)點(diǎn)路由壓力過大；第七，非結(jié)構(gòu)化路由是在智 力資源控制計(jì)算資源、計(jì)算資源輔助智力資源的雙重作用下進(jìn)行的。
第一，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間自然形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行的?；ヂ?lián) 網(wǎng)計(jì)算是一個(gè)大量計(jì)算節(jié)點(diǎn)以及計(jì)算節(jié)點(diǎn)之上的應(yīng)用、數(shù)據(jù)以及服務(wù)相互作用的總和。這 些相互作用的節(jié)點(diǎn)之間會(huì)由于具體應(yīng)用中不同情況形成各種性質(zhì)的聯(lián)系；這些聯(lián)系最終會(huì) 形成一個(gè)有意義的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)8。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)具備智能性、小世界性8、 冪律性8、群聚性、動(dòng)態(tài)性以及持久性。所謂智能性指的是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)本身蘊(yùn)涵著各計(jì) 算節(jié)點(diǎn)之間內(nèi)在固有的關(guān)系屬性。這種關(guān)系屬性是超出于普通計(jì)算環(huán)境中節(jié)點(diǎn)之間的計(jì)算 關(guān)系，而是控制相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的人之間社會(huì)屬性在互聯(lián)網(wǎng)上的對(duì)應(yīng)。因此，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)就是人類 智能在互聯(lián)網(wǎng)上的痕跡。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)還具有小世界性，即任何處于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn) 之間的距離遠(yuǎn)低于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模所擁有的數(shù)量級(jí)。這個(gè)特征有助于非結(jié)構(gòu)化路由中在有限步驟 內(nèi)獲得相對(duì)短的搜索路徑，使得非結(jié)構(gòu)化搜索擁有理論依據(jù)。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)還具備冪律性。在 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，大部分節(jié)點(diǎn)擁有鄰居但其相應(yīng)度數(shù)很低，而存在少數(shù)節(jié)點(diǎn)擁有大量鄰居及高 度數(shù)。形成這種局面的原因不是互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算系統(tǒng)采取了任何特殊的干預(yù)措施，而是控制各
7個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的用戶之間相互作用而自然形成的。群聚性指的是在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算節(jié)點(diǎn)會(huì)形 成不同的群落，而不是雜亂無章。這些群落的形成本質(zhì)上是由于共同意愿下計(jì)算資源的共 享。這個(gè)特性對(duì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境下的穩(wěn)定計(jì)算至關(guān)重要。動(dòng)態(tài)性指的是各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間形 成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不是靜止的，而是隨時(shí)在變動(dòng)；這種變動(dòng)的規(guī)律與具體應(yīng)用特征有關(guān)。持 久性是相對(duì)于動(dòng)態(tài)性而言存在的另外一種特征。它描述了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中一旦一個(gè)關(guān)系建立起 來，將會(huì)保持相對(duì)的持久；既使是系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)變化，這樣的關(guān)系也會(huì)以自有的規(guī)律出現(xiàn)。 當(dāng)然，任何一個(gè)關(guān)系都是有生命周期的；在周期之后， 一個(gè)關(guān)系會(huì)徹底消失。無論如何， 這種相對(duì)持久的關(guān)系對(duì)保證路由的進(jìn)行時(shí)必須的。
第二，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)的有效性建立于對(duì)具體應(yīng)用的理解上。非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是 建立在對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上來進(jìn)行的。在肯定智能性和持久性的條件下:，這個(gè)路由本 身就具備了其他路由系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際路由當(dāng)中，必須有效把握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特 征，使得路由能夠盡量在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間最短路徑上進(jìn)行，同時(shí)利用冪律性能夠最大限度地借 助超級(jí)節(jié)點(diǎn)來提供最豐富的路由結(jié)果。然而，要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，首先要解決的就是最短路 徑的問題。但在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有多個(gè)鄰居，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都沒有全局狀態(tài)； 既使具備全局狀態(tài)，也無法保證在有限的時(shí)間內(nèi)作出判斷11。因此，最短路徑的尋找 應(yīng)該依賴對(duì)最短路徑成因的認(rèn)識(shí)而進(jìn)行。在建立鄰居關(guān)系時(shí)，應(yīng)該考慮具體應(yīng)用中節(jié)點(diǎn)之 間的交互。根據(jù)交互的特征來定義節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。在一個(gè)具體應(yīng)用中節(jié)點(diǎn)之間的交互會(huì) 有多種，并且它們對(duì)系統(tǒng)作用的強(qiáng)弱、傾向或意圖各有不同。分清這些關(guān)系的特征，在其 中做出恰當(dāng)?shù)倪x擇來建立鄰居關(guān)系，然后才可以形成真正對(duì)路由具有意義的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。在 此基礎(chǔ)上，可以推論兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑應(yīng)該是從這樣的鄰居節(jié)點(diǎn)出發(fā)這個(gè)鄰居節(jié) 點(diǎn)是當(dāng)前或者一段時(shí)間內(nèi)對(duì)本地節(jié)點(diǎn)意義最顯著的節(jié)點(diǎn)。這個(gè)推論是基于對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)智能 性、持久性和動(dòng)態(tài)性的認(rèn)識(shí)得到的。其次，由于超級(jí)節(jié)點(diǎn)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中處于主導(dǎo)地位，這 些最短路徑大多數(shù)時(shí)候都會(huì)指向超級(jí)節(jié)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，這些超級(jí)節(jié)點(diǎn)通常對(duì)應(yīng)著計(jì)算 資源豐富并且是數(shù)據(jù)和服務(wù)主要提供者。這樣，通過超級(jí)節(jié)點(diǎn)的輔助，整個(gè)路由機(jī)制可以 達(dá)到智能和性能俱佳的結(jié)果。簡言之，在這個(gè)過程中，對(duì)具體應(yīng)用的理解和對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特 征的利用是構(gòu)建與應(yīng)用相關(guān)的非結(jié)構(gòu)化路由的基本原則。
第三，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)本質(zhì)是在用戶行為指導(dǎo)下進(jìn)行的路由方法。在非結(jié)構(gòu)化路由 過程中，用戶行為對(duì)路由的指示和支持作用是明顯的?？梢哉J(rèn)為，非結(jié)構(gòu)化路由本身就是 在用戶行為指導(dǎo)下進(jìn)行的。這里所謂的用戶行為指的是用戶按照具體應(yīng)用定義的基本方式 與其他用戶的交互。這種交互會(huì)導(dǎo)致計(jì)算資源的動(dòng)態(tài)變化，這包括數(shù)據(jù)和服務(wù)的生命周期、集群的生命周期以及用戶群落的生命周期等等。每個(gè)生命周期都包括生成、發(fā)展、成熟、 衰減以及死亡等基本過程。這些動(dòng)態(tài)變化可以在每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間鄰居關(guān)系的強(qiáng)度更迭中反映 出來，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過對(duì)自身鄰居關(guān)系的監(jiān)測(cè)了解局部復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的變化。這個(gè)變化的 起因?qū)嶋H上是用戶行為導(dǎo)致的。非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)應(yīng)該力求根據(jù)這些變化的狀態(tài)調(diào)整路由 的策略，達(dá)到對(duì)計(jì)算資源有效獲取的結(jié)果。
第四，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是低維護(hù)代價(jià)的路由技術(shù)。非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)并不對(duì)計(jì)算系 統(tǒng)的穩(wěn)定性有任何要求。這種技術(shù)認(rèn)為用戶行為都是有意義的，無論是何種動(dòng)態(tài)變化都在 反映著一個(gè)大規(guī)模系統(tǒng)中自然的變化。對(duì)這些自然狀態(tài)的承認(rèn)是對(duì)最終路由產(chǎn)生有效結(jié)果 的關(guān)鍵。這與結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)區(qū)別明顯。非結(jié)構(gòu)化路由并不試圖投入任何計(jì)算資源彌補(bǔ)變 化對(duì)路由造成的影響；恰恰相反，監(jiān)測(cè)和利用這樣的變化成了保證路由質(zhì)量的關(guān)鍵。而這 種檢測(cè)和利用都是在計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間交互過程中自然積累而實(shí)現(xiàn)的，不需要過多額外計(jì)算資 源專門解決。所以，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)在維護(hù)路由正常進(jìn)行過程中，保持著低維護(hù)代價(jià)。
第五，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是一種忽視公平的路由技術(shù)。非結(jié)構(gòu)化路由對(duì)于計(jì)算資源的 尋找是建立在計(jì)算節(jié)點(diǎn)能力和在互聯(lián)網(wǎng)上行為的基礎(chǔ)之上；而不是脫離計(jì)算節(jié)點(diǎn)具體狀態(tài) 對(duì)其進(jìn)行絕對(duì)平均處理。過分的平均會(huì)招致計(jì)算資源分配或者過?；蛘咔啡薄Ｔ诜墙Y(jié)構(gòu)化 路由當(dāng)中，分布在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的索引是和用戶本身特征對(duì)應(yīng)的，而不是通過機(jī)器算法改變 索引的自然分布狀態(tài)。但是這也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的問題，即弱勢(shì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)不能得到路由技術(shù)的 照顧。雖然大多數(shù)情況下弱勢(shì)節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的作用小，但是存在弱勢(shì)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生有價(jià)值數(shù)據(jù)或 者成為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的幾率。這是弱勢(shì)節(jié)點(diǎn)逐步由弱轉(zhuǎn)強(qiáng)的表現(xiàn)形式，也是符合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社會(huì) 屬性或者智能性的特征。為弱勢(shì)節(jié)點(diǎn)提供搜索幾率，通常在非結(jié)構(gòu)化路由中會(huì)花費(fèi)更多的 代價(jià)。這是由于非結(jié)構(gòu)化路由是一種傾向于在超級(jí)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行路由的機(jī)制。
第六，非結(jié)構(gòu)化路由的群聚現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致超級(jí)節(jié)點(diǎn)路由壓力過大。對(duì)于公平的忽略導(dǎo)致 直接的后果就是超級(jí)節(jié)點(diǎn)路由壓力過大。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)鄰居關(guān)系的狀態(tài)變化中，通過強(qiáng) 鄰居關(guān)系都會(huì)指向超級(jí)節(jié)點(diǎn)。雖然動(dòng)態(tài)變化也可以導(dǎo)致在某一時(shí)刻弱鄰居關(guān)系展示表現(xiàn)更 強(qiáng)，但是可能恰巧此時(shí)用戶控制的節(jié)點(diǎn)不在系統(tǒng)中或者臨時(shí)由于資源的限制同其他節(jié)點(diǎn)形 成了集群，無法對(duì)弱鄰居關(guān)系的變化做出及時(shí)監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致弱鄰居關(guān)系既使在某一時(shí)刻具備 更強(qiáng)的特征，也無法為路由作出貢獻(xiàn)。分擔(dān)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的壓力可以通過把路由請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到超級(jí) 節(jié)點(diǎn)擁有的集群中來解決。但這會(huì)增加路由對(duì)系統(tǒng)造成的壓力，也會(huì)導(dǎo)致路由路徑的延長。
第七，非結(jié)構(gòu)化路由是在智力資源控制計(jì)算資源、計(jì)算資源輔助智力資源的雙重作用 下進(jìn)行的。根據(jù)上面的介紹，可以認(rèn)識(shí)到非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)然主要依據(jù)智力資源來進(jìn)行路由。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，作為智力資源提供者的用戶是根據(jù)局部的狀態(tài)來對(duì)進(jìn)行判斷后發(fā)出相應(yīng)行為。如果沒有計(jì)算資源運(yùn)用適當(dāng)算法(如傳輸、索引、統(tǒng)計(jì)、復(fù)制和集群等)輔助，在規(guī)模龐大的系統(tǒng)中用戶使無法把握準(zhǔn)確局部狀態(tài)的變化，也就無法做出正確判斷，其行為并不是在任何時(shí)候都是合理的。所以，合理的非結(jié)構(gòu)化路由必定是智力資源和計(jì)算資源妥善配合后共同形成的。在設(shè)計(jì)非結(jié)構(gòu)化路由算法時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體應(yīng)用將兩種資源的作用做適當(dāng)調(diào)和，才可以最終到最佳路由結(jié)果。
通過以上分析可以得到以下結(jié)論。結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)和非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)具有各自的優(yōu)勢(shì)和缺陷。前者過分依賴計(jì)算資源，導(dǎo)致絕對(duì)的平均和過高的維護(hù)代價(jià)；后者依賴智力資源，導(dǎo)敦公平性的損失和超級(jí)節(jié)點(diǎn)的壓力。 一個(gè)合理的路由算法應(yīng)該是對(duì)二者進(jìn)行適當(dāng)結(jié)合，最終形成表現(xiàn)出智能和公平、維護(hù)代價(jià)適當(dāng)?shù)穆酚杉夹g(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種結(jié)合結(jié)構(gòu)化路由和非結(jié)構(gòu)化路由思想的新型路由技術(shù)，使得互聯(lián)網(wǎng)路由達(dá)到性能、智能和公平兼?zhèn)?，并且維護(hù)代價(jià)低于從路由獲取收益的目標(biāo)。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種基于群落的結(jié)構(gòu)化路由方法，其步驟為
1) 采用TCP/IP對(duì)等協(xié)議模式使計(jì)算節(jié)點(diǎn)具有接收請(qǐng)求和發(fā)送請(qǐng)求的能力；
2) 發(fā)布者根據(jù)發(fā)布數(shù)據(jù)特征確定潛在接收節(jié)點(diǎn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布；
3) 在節(jié)點(diǎn)之間建立鄰居關(guān)系，所述鄰居關(guān)系為發(fā)布者指向訪問者的單向關(guān)系；
4) 監(jiān)測(cè)鄰居關(guān)系，確定鄰居關(guān)系強(qiáng)度變化和群落邊界；所述群落為共同意愿下計(jì)算資源的共享，其由發(fā)布者引發(fā)和訪問者響應(yīng)而形成的持久性計(jì)算集群；
5) 在群落發(fā)起者之間建立群落關(guān)系，所述群落關(guān)系為超級(jí)節(jié)點(diǎn)之間的雙向關(guān)系，所述超級(jí)節(jié)點(diǎn)為群落發(fā)起者；
6) 根據(jù)鄰居關(guān)系及其即時(shí)狀態(tài)和群落關(guān)系在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的群落之間進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化路由，在群落內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)化路由。
所述鄰居關(guān)系的建立方法為 一個(gè)節(jié)點(diǎn)曾經(jīng)加入過另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)起的群落，則兩者之間存在鄰居關(guān)系；所述鄰居關(guān)系包括強(qiáng)狀態(tài)鄰居關(guān)系和弱狀態(tài)鄰居關(guān)系；所述強(qiáng)狀態(tài)鄰居關(guān)系為在某一段時(shí)間或某一時(shí)刻內(nèi)作為鄰居的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間累積的交往結(jié)果大于設(shè)定值，所述弱狀態(tài)鄰居關(guān)系為在某一段時(shí)間或某一時(shí)刻內(nèi)作為鄰居的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間累積的交往結(jié)果小于設(shè)定值。
所述非結(jié)構(gòu)化路由方法為
31) 互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)發(fā)出路由請(qǐng)求；
32) 系統(tǒng)將所發(fā)出的路由請(qǐng)求發(fā)送至該節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前強(qiáng)狀態(tài)鄰居；
33) 收到路由請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)在本地進(jìn)行査詢；如果找到，則將結(jié)果返回給路由請(qǐng)求者，路由結(jié)束；否則，執(zhí)行步驟34);
34) 轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求至該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前強(qiáng)狀態(tài)鄰居，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化路由；
35) 如果結(jié)構(gòu)化路由失敗并且轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)少于設(shè)定次數(shù)，則執(zhí)行步驟34);否則，路由失敗。
所述結(jié)構(gòu)化路由方法為
41) 對(duì)路由請(qǐng)求進(jìn)行標(biāo)識(shí)化；
42) 和本地節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)進(jìn)行匹配并計(jì)算匹配程度；
43) 在路由表中査找標(biāo)識(shí)最大匹配節(jié)點(diǎn)；如果存在，執(zhí)行步驟45);
44) 如果沒有標(biāo)識(shí)匹配節(jié)點(diǎn)，則在第零行中計(jì)算數(shù)值絕對(duì)差最小標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)并執(zhí)行步驟45);
45) 比較本地標(biāo)識(shí)匹配程度與路由表標(biāo)識(shí)匹配程度；如果前者高，則執(zhí)行步驟47);如果后者高，則執(zhí)行步驟46);
46) 轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求至標(biāo)識(shí)匹配長度最高節(jié)點(diǎn)；執(zhí)行步驟42);
47) 在本地進(jìn)行查詢；如果找到，返回結(jié)果；否則，路由失??；
48) 路由結(jié)束。
所述本地進(jìn)行査詢的對(duì)象包括數(shù)據(jù)、計(jì)算能力、帶寬、存貯空間或穩(wěn)定性。
所述結(jié)構(gòu)化路由的路由表最大寬度決定于其對(duì)應(yīng)的鄰居關(guān)系數(shù)量；其最大長度決定于所述標(biāo)識(shí)長度；實(shí)際長寬決定于所述群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)規(guī)模、標(biāo)識(shí)長度及其具體鄰居數(shù)目。
所述結(jié)構(gòu)化路由表第零行用于存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化鄰居。
所述結(jié)構(gòu)化路由表從第一行開始按照節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)匹配程度順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化鄰居。所述方法中通過布置中心服務(wù)器的方式監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，從而確定所述群落及其對(duì)應(yīng)的超級(jí)節(jié)點(diǎn)。
所述群落邊界按照數(shù)據(jù)流向分為超級(jí)邊界和普通邊界；所述超級(jí)邊界由檢測(cè)群落發(fā)起者確定，所述普通邊界由群落中對(duì)所有節(jié)點(diǎn)都沒有發(fā)布行為的節(jié)點(diǎn)確定。本發(fā)明的內(nèi)容如下
第一步，認(rèn)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算的基本行為對(duì)路由的影響?？疾煜到y(tǒng)中的用戶行為主要是為非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)來服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)系統(tǒng)本質(zhì)是運(yùn)行在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的大規(guī)模分布式系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中對(duì)計(jì)算資源使用起決定作用的不是以機(jī)器算法為特征的任何模式，而是基于互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算基本功能之上的用戶行為。對(duì)這些行為的認(rèn)識(shí)是提供可靠計(jì)算資源尋找線索的關(guān)鍵?；ヂ?lián)網(wǎng)計(jì)算的基本行為及其特征可歸納如下。圖1中展示了用戶角色。
(1) 發(fā)布和發(fā)布者的特點(diǎn)。發(fā)布是互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算產(chǎn)生數(shù)據(jù)和服務(wù)的基本行為?；ヂ?lián)網(wǎng)上任何數(shù)據(jù)資源和服務(wù)資源的出現(xiàn)都是由發(fā)布者通過自身控制的計(jì)算設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。發(fā)布和發(fā)布者的特征包括主導(dǎo)性、有條件擴(kuò)散性、少數(shù)性、資源優(yōu)勢(shì)性和活躍性等。發(fā)布行為是相關(guān)用戶自身創(chuàng)造力的體現(xiàn)，通過互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供的環(huán)境中表達(dá)出來。這是發(fā)布者和互聯(lián)網(wǎng)交互當(dāng)中最有價(jià)值的行為，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的主導(dǎo)性?；ヂ?lián)網(wǎng)最基本的功能之一就是為這些發(fā)布者提供有效手段來完成便捷的發(fā)布行為，從而達(dá)到人類相互溝通中最根本的目的。在互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算當(dāng)中，發(fā)布表現(xiàn)出強(qiáng)烈的擴(kuò)散性。這種擴(kuò)散在互聯(lián)網(wǎng)的支持下在極端時(shí)會(huì)迅速覆蓋眾多互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。這種擴(kuò)散是有條件的，擴(kuò)散的決定因素是被發(fā)布數(shù)據(jù)或者服務(wù)的質(zhì)量。當(dāng)質(zhì)量高時(shí)，其擴(kuò)散性也高；反之亦然。這也說明了互聯(lián)網(wǎng)智力資源對(duì)互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算的決定作用。與互聯(lián)網(wǎng)其他行為相比，在互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)布者及其計(jì)算節(jié)點(diǎn)占所有互聯(lián)網(wǎng)用戶和計(jì)算節(jié)點(diǎn)比例低，即發(fā)布的少數(shù)性特征。這可以從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中超級(jí)節(jié)點(diǎn)的特征得到驗(yàn)證。這些超級(jí)節(jié)點(diǎn)正是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中資源的主要提供者；其數(shù)量占整個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)有限。這也和現(xiàn)實(shí)社會(huì)當(dāng)中的情形類似。發(fā)布還具備一個(gè)特性就是資源優(yōu)勢(shì)性。在大多數(shù)情況下，發(fā)布者都具備相對(duì)于普通用戶更豐富的計(jì)算資源；當(dāng)然這只是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律。對(duì)熱衷于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布的用戶來說，擁有足夠的計(jì)算資源可以使其在發(fā)布中更便捷，同時(shí)和發(fā)布對(duì)象之間的交互也更通暢。發(fā)布者的活躍性體現(xiàn)在發(fā)布者控制的節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)停留的時(shí)間比普通用戶更長，和其他節(jié)點(diǎn)之間的交互也更頻繁。
(2) 訪問和訪問者的特點(diǎn)。訪問是互聯(lián)網(wǎng)用戶通過系統(tǒng)提供的基本功能獲取數(shù)據(jù)或者服務(wù)的行為；這是互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算當(dāng)中是最普遍的用戶行為。對(duì)于大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)用戶來說，訪問是其參與互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算的主要目的。訪問和訪問者的特征包括個(gè)性化、輔助性、多數(shù)性、收斂性和資源有限性和非活躍性等。訪問的個(gè)性化體現(xiàn)在訪問者完全是根據(jù)自身的需求進(jìn)行訪問；這個(gè)過程中除了訪問者本身外，沒有任何其他用戶參與；訪問者獨(dú)立決定被訪問
12的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以及該系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)和服務(wù)。被動(dòng)性指的是訪問者在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的社會(huì) 結(jié)構(gòu)中處于輔助角色，而非主角。對(duì)數(shù)據(jù)和服務(wù)的消耗使訪問者以配角的方式出現(xiàn)在互聯(lián) 網(wǎng)上；而這個(gè)配角又是決定數(shù)據(jù)和服務(wù)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)輔助作用對(duì)路由的引導(dǎo)作用 明顯。訪問者還具有多數(shù)性特征。整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中絕大多數(shù)用戶都是單純的訪問者；當(dāng) 訪問者數(shù)量足夠多時(shí)，會(huì)成為潛在互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算資源的重要組成部分，值得合理利用。在路 由當(dāng)中這個(gè)資源可以用來評(píng)估資源質(zhì)量，也可以用來分擔(dān)路由代價(jià)。收斂性特指訪問行為 不具備互聯(lián)網(wǎng)影響力；訪問者單獨(dú)行為不會(huì)構(gòu)成對(duì)互聯(lián)網(wǎng)其他行為的干擾或者協(xié)助作用。 資源有限性指的是對(duì)于大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)訪問者來說無需過多的資源。雖然一個(gè)訪問者所擁有 的計(jì)算資源有限，但眾多訪問者計(jì)算資源的綜合是極大的，甚至遠(yuǎn)超過發(fā)布者計(jì)算資源的 綜合。相對(duì)于發(fā)布者來說，訪問者的活躍程度也有限。另外，搜索也是互聯(lián)網(wǎng)常見用戶行 為。搜索本質(zhì)上是訪問的一種特殊形式。當(dāng)用戶不了解滿足需求的數(shù)據(jù)和服務(wù)資源所處計(jì) 算節(jié)點(diǎn)時(shí)就會(huì)進(jìn)行搜索。
第二步，基于對(duì)群落特征的認(rèn)識(shí)確定互聯(lián)網(wǎng)群落。根據(jù)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究12， 運(yùn)行于互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算節(jié)點(diǎn)會(huì)形成群落。所謂群落可以定義為由發(fā)布者引發(fā)和訪問者響應(yīng) 而形成的持久性計(jì)算集群。從這個(gè)定義中可以看到，發(fā)布者是群落形成的關(guān)鍵因素。進(jìn)一 步可以推論，強(qiáng)發(fā)布者會(huì)吸引更多的訪問者，從而會(huì)形成更大的群落；弱發(fā)布者只有少量 訪問者，形成的群落也會(huì)小。所謂持久性計(jì)算集群是和處于運(yùn)行狀態(tài)集群相對(duì)的一種虛擬 集群模式，本質(zhì)上是多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)集群全部生命周期的集合形式。這是由于一個(gè)發(fā)布者的 發(fā)布行為是多次的，而每次都會(huì)有對(duì)應(yīng)的集群形成；這些運(yùn)行狀態(tài)下的集群包含的計(jì)算節(jié) 點(diǎn)是有差別的。但多次發(fā)布會(huì)大致在一個(gè)范圍之內(nèi)，即所謂持久性計(jì)算集群。群落的特征 可以歸納如下。圖1展示了互聯(lián)網(wǎng)群落特征。
(1) 以發(fā)布者為中心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。群落是由發(fā)布者的發(fā)布引發(fā)的。同時(shí)，發(fā)布者具 有主導(dǎo)性、有條件擴(kuò)散性、少數(shù)性、資源優(yōu)勢(shì)性和活躍性等特征，而訪問者具有個(gè)性化、 輔助性、多數(shù)性、收斂性和資源有限性和非活躍性等特征，導(dǎo)致在互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)局部會(huì)形 成發(fā)布者被訪問者環(huán)繞的中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但這樣的結(jié)構(gòu)并不是一個(gè)星形結(jié)構(gòu)，而是一個(gè)以 發(fā)布者為中心的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)12。這是由于轉(zhuǎn)發(fā)或者一個(gè)用戶扮演多重角色造成的。這個(gè) 結(jié)構(gòu)本身說明了發(fā)布者在群落中的重要地位。在非結(jié)構(gòu)化路由當(dāng)中，發(fā)布者不得不承擔(dān)主 要的路由壓力。適當(dāng)分擔(dān)這樣的路由壓力，是本發(fā)明的目的之一。
(2) 群落中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)擁有的數(shù)據(jù)和服務(wù)資源具有相似性。群落中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間 較之群落外計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間擁有的數(shù)據(jù)和服務(wù)資源有更多的相似性13。這種相似性是用戶訪問行為趨向相同超級(jí)節(jié)點(diǎn)帶來的。這為非結(jié)構(gòu)化路由帶來了一個(gè)減輕發(fā)布者壓力的方 式。實(shí)際上有些非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)就是通過集群中的節(jié)點(diǎn)輔助來實(shí)現(xiàn)路由的。本發(fā)明也利 用了這一特點(diǎn)，但是具體做法不是通過非結(jié)構(gòu)化的方法，而是結(jié)構(gòu)化的方法。
(3) 分形性。分形性14是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)特征之一。 一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)從全局觀 察是一個(gè)具備智能性、小世界性、冪律性、動(dòng)態(tài)性和持久性等特征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在局部也 具備上述特征。比如在群落當(dāng)中，也滿足這些特征。如上所述，群落并不是一個(gè)星形結(jié)構(gòu)， 而是以發(fā)布者為中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但這個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)本身也是一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，還可以進(jìn)行更 小規(guī)模的群落劃分。
(4) 邊界性。當(dāng)以發(fā)布者為中心形成的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，根據(jù)分形性其中 必然包括多個(gè)群落。這些群落都具有邊界。邊界可按照數(shù)據(jù)流向分為兩種，即超級(jí)邊界和 普通邊界。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)其所有鄰居節(jié)點(diǎn)都沒有進(jìn)行發(fā)布行為時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)就是相應(yīng)群落 的普通邊界。普通邊界并不是一個(gè)群落獨(dú)占的，而是共享的；更大規(guī)模群落邊界會(huì)和其內(nèi) 部小規(guī)模群落邊界重合(共享)。超級(jí)邊界是群落發(fā)起者之間的關(guān)系；這個(gè)關(guān)系中數(shù)據(jù)流 向是雙向的。這個(gè)邊界是兩個(gè)群落之間獨(dú)有的，不會(huì)在各個(gè)群落之間共享?；趯?duì)鄰居關(guān) 系的監(jiān)測(cè)，可以確定出群落邊界。群落邊界的確定為基于群落的結(jié)構(gòu)化路由建立了基礎(chǔ)。
第三步，在整個(gè)系統(tǒng)中建立非結(jié)構(gòu)化路由機(jī)制。鑒于非結(jié)構(gòu)化路由具備低維護(hù)、高智 能、搜索效率可接受這些特征，本發(fā)明首先在整個(gè)系統(tǒng)中建立非結(jié)構(gòu)化路由機(jī)制。建立此 路由的基本思路總結(jié)如下。
(1) 根據(jù)用戶行為建立角色。區(qū)別用戶的角色為的是在路由過程中能夠體現(xiàn)出節(jié)點(diǎn) 之間的不同特征，這也是非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)對(duì)智力資源利用的體現(xiàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)角色可以大致 劃分為發(fā)布者和訪問者。需要強(qiáng)調(diào)的是，在大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)系統(tǒng)中， 一個(gè)用戶的角色不是唯 一的無論是在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上，還是在一個(gè)群落內(nèi)部， 一個(gè)用戶完全可能兼具發(fā)布者和訪 問者兩種角色。
(2) 建立合理的鄰居關(guān)系。鄰居關(guān)系是形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。在建立鄰居關(guān)系時(shí)， 應(yīng)該對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行理解，鑒別出節(jié)點(diǎn)間對(duì)具體應(yīng)用有意義的交互形式。只有真正對(duì)具體
應(yīng)用有貢獻(xiàn)的交互才可以轉(zhuǎn)化為鄰居關(guān)系。本發(fā)明針對(duì)的環(huán)境是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；針對(duì)這個(gè)環(huán) 境的特征，本發(fā)明把鄰居關(guān)系定義為如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)曾經(jīng)加入過另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)起的動(dòng)態(tài)集 群，則二者之間存在鄰居關(guān)系。由此也可推論，當(dāng)任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在鄰居關(guān)系時(shí)，它 們也必處于同一個(gè)群落當(dāng)中。這種鄰居關(guān)系反映了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)布者和訪問者之間的聯(lián) 系，而這種聯(lián)系反映了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用本質(zhì)之一，即資源擴(kuò)散。鄰居關(guān)系是雙向關(guān)系，即發(fā)布者和訪問者互為鄰居關(guān)系。但數(shù)據(jù)流向在這個(gè)鄰居關(guān)系中是單向的由發(fā)布者指向訪問者。 圖l展示了互聯(lián)網(wǎng)鄰居關(guān)系。
(3) 建立群落關(guān)系。與鄰居關(guān)系不同，群落關(guān)系反映的是計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間互為發(fā)布者 和訪問者的狀態(tài)。在一個(gè)群落內(nèi)部，數(shù)據(jù)流向都是單向的；既使內(nèi)部存在小規(guī)模群落，其 發(fā)布者的數(shù)據(jù)也來自于更高一級(jí)的鄰居，本質(zhì)上還是單向的。群落關(guān)系實(shí)際上是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 超級(jí)節(jié)點(diǎn)之間的交互關(guān)系；這種情況下，超級(jí)計(jì)算節(jié)點(diǎn)會(huì)以不同角色出現(xiàn)，數(shù)據(jù)也是雙向 的。這體現(xiàn)出了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的又一本質(zhì)，即資源融合。群落關(guān)系是一種超級(jí)節(jié)點(diǎn)之間雙向 關(guān)系，是一種特殊的鄰居關(guān)系。這種鄰居關(guān)系也是雙向的，即兩個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)之間互為鄰居 關(guān)系；更進(jìn)一步，它們之間的數(shù)據(jù)流向也是雙向的。圖1展示了互聯(lián)網(wǎng)群落關(guān)系。
(4) 對(duì)鄰居關(guān)系的監(jiān)測(cè)。在鄰居關(guān)系確定后，必須對(duì)鄰居關(guān)系進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這是由鄰 居關(guān)系的動(dòng)態(tài)特征所決定的。通過監(jiān)測(cè)可以獲得鄰居關(guān)系強(qiáng)度差別。這個(gè)差別既體現(xiàn)了節(jié) 點(diǎn)間長期積累作用的結(jié)果，也體現(xiàn)出了節(jié)點(diǎn)間的當(dāng)前狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)的采集能夠保證路由 能在最短路徑和最有價(jià)值節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行。同時(shí)，由于鄰居關(guān)系的動(dòng)態(tài)性，普通節(jié)點(diǎn)之間的鄰 居關(guān)系在某一時(shí)刻也會(huì)強(qiáng)于長期的強(qiáng)鄰居關(guān)系。這為普通節(jié)點(diǎn)提供了公平性。對(duì)鄰居關(guān)系 的監(jiān)測(cè)還有一個(gè)重要目的就是確定群落邊界；這是在群落內(nèi)進(jìn)行路由的基礎(chǔ)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn) 所有鄰居關(guān)系中數(shù)據(jù)流向都是指向這個(gè)節(jié)點(diǎn)本身時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)就是其所在群落的普通邊 界。大多數(shù)鄰居關(guān)系都是群落內(nèi)部并以單向數(shù)據(jù)流為特征；還有一些鄰居關(guān)系涉及的數(shù)據(jù) 流是雙向的，即群落關(guān)系。群落關(guān)系的監(jiān)測(cè)也是確定群落超級(jí)邊界的方式。
(5) 強(qiáng)鄰居關(guān)系優(yōu)先路由策略。本發(fā)明的非結(jié)構(gòu)化路由屬于強(qiáng)鄰居關(guān)系優(yōu)先策略。 非結(jié)構(gòu)化路由的缺陷也存在于這個(gè)策略當(dāng)中，如超級(jí)節(jié)點(diǎn)壓力過大、公平性保證不足以及 稀少數(shù)據(jù)搜索困難等等。對(duì)于流行的計(jì)算資源，本發(fā)明的非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)能夠有效路由； 而對(duì)于非流行計(jì)算資源，這個(gè)強(qiáng)鄰居關(guān)系優(yōu)先策略則效率低。對(duì)超級(jí)節(jié)點(diǎn)的過度壓力也是 要避免的。本發(fā)明著重在于在非結(jié)構(gòu)化路由中加入結(jié)構(gòu)化輔助機(jī)制，以解決上述問題。
第四步，在群落內(nèi)部建立結(jié)構(gòu)化路由輔助機(jī)制。本發(fā)明釆用在群落內(nèi)部建立結(jié)構(gòu)化路
由方式來減小對(duì)群落中心(超級(jí)節(jié)點(diǎn))的壓力，同時(shí)保證公平性和稀少資源尋找的有效性。 在群落內(nèi)部具體建立結(jié)構(gòu)化路由的方式描述如下。
(1)明確在群落內(nèi)部建立結(jié)構(gòu)化路由的條件。通常的結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)是建立在整個(gè) 互聯(lián)網(wǎng)之上的。然而通過前面的論述，要獲得滿意的路由效果必須有眾多先決條件。在大 規(guī)模分布式系統(tǒng)中這樣的條件通常難以滿足。這種情況在群落當(dāng)中會(huì)發(fā)生變化。在群落內(nèi) 部采用結(jié)構(gòu)化路由的有利條件如下。
15A. 群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)資源趨同。互聯(lián)網(wǎng)是用戶通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)形成的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其本 身不是機(jī)器算法對(duì)計(jì)算資源機(jī)械的管理形式，而是智力資源控制下的計(jì)算資源對(duì)人類交往 的映射結(jié)果。群落是這個(gè)映射當(dāng)中計(jì)算資源合作產(chǎn)生的聚合形式。這個(gè)聚合當(dāng)中的計(jì)算資 源之所以趨同是因?yàn)橛?jì)算資源的來源是有限或一致的。在這個(gè)前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)化路由時(shí)， 無需對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)上所有資源進(jìn)行可匹配標(biāo)識(shí)化，而只是對(duì)彼此之間的差別部分做標(biāo)識(shí)化， 減輕了發(fā)布以及尋找資源的代價(jià)；并且，差異索引在群落內(nèi)部的發(fā)布，也為資源的進(jìn)一步 融合做了保證。
B. 群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定。建立在互聯(lián)網(wǎng)上的大規(guī)模分布式應(yīng)用系統(tǒng)穩(wěn)定性要弱于 建立于嚴(yán)格管理環(huán)境下的傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)。群落內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)總的來說也是以動(dòng)態(tài)性特征出 現(xiàn)于計(jì)算系統(tǒng)中。但是，由于群落本身是對(duì)用戶社會(huì)交往的反映，這樣資源就有了相對(duì)穩(wěn) 定的環(huán)境。共同的興趣和活動(dòng)規(guī)律克服了每個(gè)具體節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性，使計(jì)算資源在整體上趨 近穩(wěn)定。在這個(gè)相對(duì)穩(wěn)定環(huán)境中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化路由，平均分配給每個(gè)節(jié)點(diǎn)的索引受到的動(dòng)態(tài) 影響要遠(yuǎn)小于在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化路由。
C. 群落規(guī)模相對(duì)小。群落是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)局部。規(guī)模的縮小減弱了多元化1對(duì) 路由造成的影響，也縮短了平均路由距離。從對(duì)路由的個(gè)性化要求看，規(guī)模的縮小也有利 于使資源的尋找在更有個(gè)性的范圍內(nèi)進(jìn)行。
D. 群落內(nèi)部主要節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力平均。除了群落中的超級(jí)節(jié)點(diǎn)以外， 一個(gè)群落中大部 分普通節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力相近。這是一個(gè)相對(duì)于整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)來說的結(jié)果。 一個(gè)群落內(nèi)部 的計(jì)算節(jié)點(diǎn)差異是存在的，但相對(duì)小的規(guī)模以及相對(duì)一致的行為趨向，必然導(dǎo)致其中計(jì)算 節(jié)點(diǎn)間計(jì)算能力的差別顯著減小。這個(gè)相對(duì)平均的計(jì)算能力也滿足了結(jié)構(gòu)化路由在計(jì)算環(huán) 境上的一個(gè)要求。
E. 群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)愿意付出相關(guān)資源進(jìn)行路由。由于群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)資源相近，既使出 現(xiàn)資源差異也會(huì)對(duì)群落內(nèi)部資源融合產(chǎn)生幫助，所以形成群落節(jié)點(diǎn)在為路由服務(wù)時(shí)，實(shí)際 也是在為自身獲取相關(guān)數(shù)據(jù)而服務(wù)。這樣，付出相關(guān)計(jì)算資源進(jìn)行路由就從被迫向相對(duì)自 愿轉(zhuǎn)化。需要注意的是，要達(dá)到上述目的，除了建立群落以外，還需要恰當(dāng)?shù)膹?fù)制機(jī)制來 輔助15。
F. 群落內(nèi)部是計(jì)算資源和智力資源的匯聚。群落內(nèi)部是計(jì)算資源和智力資源高度融 合的地方。而智力資源在其中起了主導(dǎo)作用。這為純粹依賴機(jī)器算法的結(jié)構(gòu)化路由產(chǎn)生智 能效果奠定了基礎(chǔ)。
(2)認(rèn)識(shí)群落內(nèi)部資源分布狀態(tài)，為結(jié)構(gòu)化路由建立基礎(chǔ)。在為群落內(nèi)部資源建立路由機(jī)制時(shí)，必須對(duì)群落內(nèi)部資源分布狀態(tài)有大致了解。這個(gè)狀態(tài)可以描述如下。
A. 群落內(nèi)部存在熱點(diǎn)資源和稀有資源。群落中散布的資源主要來自于發(fā)布者。作為 超級(jí)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的發(fā)布者通常會(huì)提供可散布資源(數(shù)據(jù)或服務(wù))。然而，根據(jù)Zipf16規(guī) 律，這樣的資源當(dāng)中只有少數(shù)會(huì)成為整個(gè)群落中的熱門；其余部分則成為了稀有資源。其 次， 一個(gè)群落當(dāng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)還會(huì)從本群落內(nèi)部非超級(jí)節(jié)點(diǎn)獲得可散布資源。這些資源通常 為稀有資源。最后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)還會(huì)有自己產(chǎn)生的可散布資源。如果這些資源質(zhì)量有限，一 般也只會(huì)成為稀有資源。除了可散布資源外，其他計(jì)算資源也有類似性質(zhì)。通常來說，非 結(jié)構(gòu)化路由對(duì)于熱點(diǎn)資源的路由效果明顯；而對(duì)稀有資源由于在系統(tǒng)中復(fù)制個(gè)數(shù)有限，因 此導(dǎo)致路由效果不佳。
B. 群落內(nèi)部每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有大部分本群落超級(jí)節(jié)點(diǎn)的熱點(diǎn)資源。 一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)之所以 加入群落就是為了獲得相關(guān)群落中的資源。在進(jìn)入一個(gè)群落足夠的時(shí)間后，群落中主要熱 點(diǎn)資源都會(huì)被群落內(nèi)節(jié)點(diǎn)獲得。這是節(jié)點(diǎn)進(jìn)入一個(gè)群落的基本要求，是在用戶控制之下完 成的。這個(gè)情況的出現(xiàn)可以使得集中于超級(jí)節(jié)點(diǎn)的路由壓力可以由群落內(nèi)部的普通節(jié)點(diǎn)來 承擔(dān)。但這樣的做法同樣會(huì)導(dǎo)致對(duì)稀有資源的路由效果不佳。
C. 群落內(nèi)部主要資源均來自于超級(jí)節(jié)點(diǎn)。群落內(nèi)部雖然有大量資源，但主要資源來 自于超級(jí)節(jié)點(diǎn)。這與超級(jí)節(jié)點(diǎn)的定義是符合的，也與現(xiàn)實(shí)生活中有價(jià)值資源的創(chuàng)造者是少 數(shù)的現(xiàn)象吻合。這個(gè)特征也為非結(jié)構(gòu)化路由找到了理由；同時(shí)，這個(gè)特征也提示出結(jié)構(gòu)化 方法可以用來輔助那些所謂非主要資源的路由以保持系統(tǒng)的多元和公平。
D. 群落內(nèi)部每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了具備本群落內(nèi)部熱點(diǎn)資源外，還具有來自于其他群落的資 源。通常來說， 一個(gè)節(jié)點(diǎn)加入的群落是有限的。但無論如何， 一個(gè)節(jié)點(diǎn)上可以擁有來自多 個(gè)群落的資源。這體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)資源的融合現(xiàn)象。這種融合也會(huì)發(fā)生在超級(jí)節(jié)點(diǎn)上，但融 合的內(nèi)容決定于控制節(jié)點(diǎn)的每個(gè)用戶。非結(jié)構(gòu)化路由在反映每個(gè)節(jié)點(diǎn)的個(gè)性化融合上也是 不足的。這一點(diǎn)可以通過結(jié)構(gòu)化的方式予以改進(jìn)。
(3)建立對(duì)稀有資源和熱點(diǎn)資源兼?zhèn)?、路由壓力均衡以及公平和效率同在的路由?略。首先，當(dāng)前兩大類路由技術(shù)各自表現(xiàn)出了不同特征。結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)對(duì)于稀有資源和 熱點(diǎn)資源沒有任何傾向，路由是在絕對(duì)平均分布的資源索引基礎(chǔ)上工作。非結(jié)構(gòu)化路由技 術(shù)傾向于對(duì)于熱點(diǎn)資源的尋找，而對(duì)稀有資源則無法兼顧。本發(fā)明克服了二者的缺陷，本 質(zhì)上是對(duì)它們優(yōu)勢(shì)的結(jié)合，通過把二者應(yīng)用于適當(dāng)?shù)膱?chǎng)合來利用其優(yōu)點(diǎn)，最終達(dá)到稀有資 源和熱點(diǎn)資源兼顧的路由目的。其次，相對(duì)于結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)來說，非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)擁 有更多的優(yōu)勢(shì)。這主要是由于非結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)本質(zhì)上是建立在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)這樣一個(gè)智力資源豐富的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上。但是，由于在這個(gè)結(jié)構(gòu)上超級(jí)節(jié)點(diǎn)處于絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)地位，非結(jié)構(gòu)化 路由計(jì)算壓力大都集中在這些少數(shù)節(jié)點(diǎn)上。本發(fā)明通過在群落中結(jié)合結(jié)構(gòu)化路由技術(shù)，達(dá) 到了智力資源和計(jì)算資源在路由上的統(tǒng)一，使得在路由中獲得有效資源的同時(shí)，減輕了超 級(jí)節(jié)點(diǎn)的壓力。最后，計(jì)算系統(tǒng)中也存在著對(duì)效率的追求和對(duì)公平的維護(hù)問題。通常這是 一個(gè)矛盾的問題。在互聯(lián)網(wǎng)上組織計(jì)算資源形成最終計(jì)算系統(tǒng)時(shí)，路由技術(shù)起到了關(guān)鍵作 用。如果路由技術(shù)提供計(jì)算資源時(shí)只考慮效率要求(非結(jié)構(gòu)化路由)， 一些弱計(jì)算節(jié)點(diǎn)可 能永遠(yuǎn)不會(huì)成為計(jì)算系統(tǒng)中的一員而得不到相關(guān)數(shù)據(jù)或服務(wù)。如果路由技術(shù)提供計(jì)算資源 時(shí)只考慮公平問題(結(jié)構(gòu)化路由)，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)在低效率下運(yùn)行，最終也不能 達(dá)到目的。本發(fā)明的路由技術(shù)對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，形成了保證效率的前提下對(duì)公平的兼顧。
A. 群落超級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身資源進(jìn)行索引和可匹配標(biāo)識(shí)化。群落超級(jí)節(jié)點(diǎn)擁有該群落中 的主要資源。通過對(duì)這些資源進(jìn)行索引和可匹配標(biāo)識(shí)化處理，可以達(dá)到對(duì)本群落主要資源 索引以及標(biāo)識(shí)化的目的。這里的索引和可匹配標(biāo)識(shí)化指的是將代表資源的關(guān)鍵字轉(zhuǎn)換成可 匹配字符串，并按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)排序。
B. 群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對(duì)自身資源進(jìn)行索引和可匹配標(biāo)識(shí)化。這個(gè)步驟實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了熱門 資源和稀有資源在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的索引和可匹配標(biāo)識(shí)化。由于一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能具備來自于其他 群落的熱門資源和稀有資源，在進(jìn)行標(biāo)識(shí)化處理時(shí)應(yīng)區(qū)別對(duì)待。所謂區(qū)別對(duì)待指的是各個(gè) 群落的標(biāo)識(shí)化索引單獨(dú)處理，分別建立各自索引表。但需要資源融合處理時(shí)，再考慮使用 多群落路由策略。
C. 超級(jí)節(jié)點(diǎn)分發(fā)其標(biāo)識(shí)化索引至群落內(nèi)部所有節(jié)點(diǎn)。在超級(jí)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)化索引完成之 后，把其標(biāo)識(shí)化索引分發(fā)到群落內(nèi)部各個(gè)節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)完全可以從鄰居關(guān)系中獲得。在 通常情況下，這個(gè)標(biāo)識(shí)化索引數(shù)據(jù)量會(huì)大，從而增加分發(fā)對(duì)系統(tǒng)的壓力。這個(gè)可以通過動(dòng) 態(tài)集群傳輸協(xié)議17， 18使分發(fā)能夠在迅速而壓力平衡的狀態(tài)下來完成。但進(jìn)行標(biāo)識(shí)化 索引分發(fā)時(shí)，需要注意群落邊界的確定，以避免分發(fā)范圍擴(kuò)散到其他群落。
D. 群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)發(fā)布自身與超級(jí)節(jié)點(diǎn)不同的標(biāo)識(shí)化索引。在群落內(nèi)部每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得 來自超級(jí)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)化索引后，會(huì)將其與自身本群落內(nèi)部標(biāo)識(shí)化索引進(jìn)行比較。之后，將 存在于本身標(biāo)識(shí)化索引中的不同部分發(fā)布到相關(guān)群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)中。其用意在于保持群落內(nèi) 部熱門資源索引可以存在于大部分群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上的固有局面；同時(shí)，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的 稀有資源索引能夠存在于嚴(yán)格匹配的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上。在這樣的目的達(dá)到后，這個(gè)群落就初步 具備非結(jié)構(gòu)化路由和結(jié)構(gòu)化路由共存的特征。
E. 群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)向超級(jí)節(jié)點(diǎn)返回超級(jí)節(jié)點(diǎn)與其該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)不同的標(biāo)識(shí)化索引。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)自身的標(biāo)識(shí)化索引與對(duì)應(yīng)群落超級(jí)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)化索引比較時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生超級(jí)節(jié)點(diǎn)標(biāo) 識(shí)化索引與該節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)化索引不同的部分。這部分標(biāo)識(shí)化索引需要返回給對(duì)應(yīng)的超級(jí)節(jié) 點(diǎn)。這個(gè)做法的目的是使得超級(jí)節(jié)點(diǎn)逐步獲得其本身沒有散布到群落中的資源標(biāo)識(shí)化索 引。F. 超級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)布其自身沒有被散布到群落中的資源標(biāo)識(shí)化索引。超級(jí)節(jié)點(diǎn)在獲得來 自于群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)后，可以逐步獲得其本身沒有散布到群落中的資源標(biāo)識(shí)化索引。 在通常情況下，能夠散布在群落中的資源會(huì)有多個(gè)復(fù)制，即成為群落中的熱門資源。在這 個(gè)假設(shè)成立的情況下，超級(jí)節(jié)點(diǎn)可以將未散布資源對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)發(fā)布到群落內(nèi)相關(guān)群落內(nèi)部 節(jié)點(diǎn)上，使這些稀有資源表示能夠存在于嚴(yán)格匹配的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上。在個(gè)別情況下，散布到 群落中的資源也為稀有資源。這可以通過從群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)返回的非匹配標(biāo)識(shí)化索引中統(tǒng)計(jì) 得到。對(duì)這些資源也可以采取發(fā)布其標(biāo)識(shí)的方法。G. 通過對(duì)發(fā)布和訪問進(jìn)行統(tǒng)計(jì)獲得熱門資源和稀有資源。上述方式是通過比較超級(jí) 節(jié)點(diǎn)和群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)化索引的方式來確定超級(jí)節(jié)點(diǎn)和群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上的熱門資源和 稀有資源。其實(shí)，這個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)還可以通過對(duì)群落生命周期內(nèi)發(fā)布與訪問行為統(tǒng)計(jì)逐步獲 得。這可以減少交換標(biāo)識(shí)化索引引起的傳輸代價(jià)。H. 在群落內(nèi)部建立結(jié)構(gòu)化路由的范圍。由于群落是由發(fā)布者引發(fā)的，為了使上述策 略能夠在整個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上使用，可以認(rèn)為任何發(fā)布者相對(duì)于其訪問者構(gòu)成一個(gè)群落。在這 樣一個(gè)群落中，發(fā)布者被認(rèn)為是超級(jí)節(jié)點(diǎn)，而訪問者被當(dāng)作普通群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。但通常這 樣廣義定義的群落在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上規(guī)模小，導(dǎo)致實(shí)際意義不大。在真實(shí)環(huán)境中，可以通過布 置中心服務(wù)器的方式監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，從而確定規(guī)模足夠大的群落以及對(duì)應(yīng)的超級(jí)節(jié)點(diǎn)8。I. 建立結(jié)構(gòu)化路由表。被標(biāo)識(shí)化的資源除了可散布資源外，還有包括超級(jí)節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的 所有群落內(nèi)部計(jì)算節(jié)點(diǎn)本身。這些計(jì)算節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)同樣被發(fā)布到群落內(nèi)嚴(yán)格匹配節(jié)點(diǎn)，從 而構(gòu)成結(jié)構(gòu)化路由表。a. 不定長寬路由表。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化路由表不同，基于群落的結(jié)構(gòu)化路由表長寬是不定 的。雖然一個(gè)群落內(nèi)計(jì)算節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力相對(duì)平均，但差別是存在的，尤其是當(dāng)群落規(guī)模大 時(shí)。至少對(duì)于超級(jí)節(jié)點(diǎn)來說，路由表的長寬應(yīng)該和群落內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)不同。 一個(gè)節(jié)點(diǎn)路由表 最大寬度決定于其對(duì)應(yīng)的鄰居關(guān)系數(shù)量；而最大長度決定于標(biāo)識(shí)長度；實(shí)際長寬決定于群 落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)規(guī)模、標(biāo)識(shí)長度及其具體鄰居數(shù)目。b. 非結(jié)構(gòu)化鄰居位于路由表第零行。所謂非結(jié)構(gòu)化鄰居指的是通過互聯(lián)網(wǎng)自然行為形成的鄰居。前面對(duì)這種鄰居關(guān)系的確定有詳細(xì)闡述。路由表的第零行來自于這些群落鄰 居關(guān)系對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于超級(jí)節(jié)點(diǎn)來說，在實(shí)際生成路由表時(shí)，只把與其沒有任何匹配的 鄰居節(jié)點(diǎn)置于第零行；這一行擁有的節(jié)點(diǎn)數(shù)量會(huì)很大。這為超級(jí)節(jié)點(diǎn)減輕路由負(fù)擔(dān)提供了 條件它可以從這一行中選取節(jié)點(diǎn)來分擔(dān)路由壓力。對(duì)于普通節(jié)點(diǎn)來說，這一行擁有的節(jié) 點(diǎn)數(shù)量會(huì)小。這與其在路由以及計(jì)算中的地位是匹配的。圖2表示了超級(jí)節(jié)點(diǎn)路由的一個(gè) 例子。C.結(jié)構(gòu)化鄰居按照標(biāo)識(shí)匹配程度依次占據(jù)其余各行。結(jié)構(gòu)化鄰居指的是完全由結(jié)構(gòu)化 路由算法形成的鄰居關(guān)系。這種鄰居關(guān)系的形成完全決定于標(biāo)識(shí)匹配程度，與互聯(lián)網(wǎng)任何 行為都沒有關(guān)系。路由表其余各行決定于標(biāo)識(shí)匹配程度1。第一行要求匹配一位節(jié)點(diǎn) 標(biāo)識(shí)。當(dāng)群落規(guī)模大時(shí)，滿足這個(gè)要求的節(jié)點(diǎn)也會(huì)多。對(duì)于超級(jí)節(jié)點(diǎn)來說，可以盡量把滿 足要求的節(jié)點(diǎn)都填入這一行；通常所有滿足條件的節(jié)點(diǎn)都會(huì)被填入超級(jí)節(jié)點(diǎn)的第一行以及 其余各行，因?yàn)槠淙郝溧従訑?shù)一般會(huì)大于結(jié)構(gòu)化路由對(duì)標(biāo)識(shí)平均分配導(dǎo)致的標(biāo)識(shí)每行匹配 數(shù)量。對(duì)于普通節(jié)點(diǎn)來說，只要這一行的個(gè)數(shù)等于其第零行即可，即其路由表每行的長度 與其群落鄰居個(gè)數(shù)相等。依據(jù)上述原則，可以填充路由表所有行，即達(dá)到所有位數(shù)匹配終 止。J.群落內(nèi)部結(jié)構(gòu)化路由表的維護(hù)。在結(jié)構(gòu)化路由表建立起來后，需要花費(fèi)額外的代價(jià) 來維護(hù)以應(yīng)付系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化對(duì)路由表的影響。這也是結(jié)構(gòu)化路由的一個(gè)缺陷。當(dāng)在群落中 結(jié)合結(jié)構(gòu)化路由機(jī)制后，路由表的維護(hù)代價(jià)會(huì)大大下降。這主要是由于群落內(nèi)部節(jié)點(diǎn)行為 有趨同傾向，因此路由表中節(jié)點(diǎn)會(huì)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)路由維護(hù)的直接貢獻(xiàn)在于降低了路由 表中節(jié)點(diǎn)失效的頻率。但是這種失效還是會(huì)發(fā)生。除了節(jié)點(diǎn)失效需要維護(hù)外，當(dāng)節(jié)點(diǎn)加入 系統(tǒng)時(shí)也需要維護(hù)。這個(gè)代價(jià)也會(huì)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化路由要低；原因也是群落中節(jié)點(diǎn)行為趨同 造成的。另外，本發(fā)明采取了不定長路由表技術(shù)。對(duì)于大部分普通節(jié)點(diǎn)來說，其路由表要 比超級(jí)節(jié)點(diǎn)小得多。既使發(fā)生維護(hù)需求，代價(jià)也會(huì)降低。而對(duì)于超級(jí)節(jié)點(diǎn)來說，由于其本 身路由表規(guī)模大，既使延遲對(duì)節(jié)點(diǎn)失效或者加入的維護(hù)，也不會(huì)對(duì)路由造成明顯影響。一 旦發(fā)生維護(hù)需求，具體步驟可以參考1。第五步，在路由機(jī)制建立后，描述基于群落的結(jié)構(gòu)化算法。在路由機(jī)制建立后，就可 以根據(jù)這個(gè)機(jī)制進(jìn)行資源尋找。本路由機(jī)制分為兩大過程，即非結(jié)構(gòu)化路由和結(jié)構(gòu)化路由。 圖3表示了基于群落的結(jié)構(gòu)化路由流程。算法使用者可以直接利用這個(gè)流程達(dá)到第四步的 目標(biāo)，為建立高效、穩(wěn)定以及智能的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供路由基礎(chǔ)。 (1)非結(jié)構(gòu)化路由過程描述如下。步驟l.路由請(qǐng)求由系統(tǒng)中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)生成并發(fā)出； 步驟2.路由請(qǐng)求發(fā)送至當(dāng)前強(qiáng)狀態(tài)鄰居；步驟3.收到路由請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)探測(cè)本地是否忙；如果是，執(zhí)行步驟6;如果不是，執(zhí) 行步驟4;步驟4.收到路由請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)在本地進(jìn)行查詢；如果找到，將結(jié)果返回給路由請(qǐng)求者， 路由結(jié)束；否則，執(zhí)行步驟5;步驟5.轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求至當(dāng)前強(qiáng)狀態(tài)鄰居； 步驟6.進(jìn)入結(jié)構(gòu)化路由；步驟7.如果結(jié)構(gòu)化路由失敗并且轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)少于設(shè)定次數(shù)，則執(zhí)行步驟5;否則，路 由失敗。(2)結(jié)構(gòu)化路由過程描述如下。 步驟l.對(duì)路由請(qǐng)求進(jìn)行標(biāo)識(shí)化； 步驟2.和本地節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)進(jìn)行匹配并計(jì)算匹配程度； 步驟3.在路由表中査找標(biāo)識(shí)最大匹配節(jié)點(diǎn)；如果存在，執(zhí)行步驟5; 步驟4.如果沒有標(biāo)識(shí)匹配節(jié)點(diǎn)，則在第零行中計(jì)算數(shù)值絕對(duì)差最小標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)并執(zhí)行 步驟5;步驟5.比較本地標(biāo)識(shí)匹配程度與路由表標(biāo)識(shí)匹配程度；如果前者高，則執(zhí)行步驟7; 如果后者高，則執(zhí)行步驟6;步驟6.轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求至標(biāo)識(shí)匹配長度最高節(jié)點(diǎn)；執(zhí)行步驟2; 步驟7.在本地進(jìn)行査詢；如果找到，返回結(jié)果；否則，路由失??； 步驟8.路由結(jié)束。本發(fā)明的積極效果為與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的路由方法既可以緩解非結(jié)構(gòu)化路由方法中超級(jí)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算 壓力，又避免了結(jié)構(gòu)化路由方法忽略計(jì)算節(jié)點(diǎn)能力差別的缺點(diǎn)，同時(shí)可以兼顧熱點(diǎn)資源和 稀缺資源的搜尋，從而提高訪問者搜速資源時(shí)的系統(tǒng)路由效率。


圖1.互聯(lián)網(wǎng)群落、關(guān)系、角色及節(jié)點(diǎn)； 圖2.超級(jí)節(jié)點(diǎn)路由表例子；圖3.本發(fā)明的路由算法流程。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用當(dāng)中的基礎(chǔ)算法，其用途非常廣泛。大致歸納一下，任何互聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用都是基于發(fā)布、訪問和搜索三個(gè)基本操作來進(jìn)行的。本發(fā)明為這三個(gè)操作都提供了尋 找資源的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用的核心算法。具體實(shí)施案例列出如下。
第一，尋找可靠資源進(jìn)行發(fā)布。在大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用中的一個(gè)重要功能就是發(fā)布。本 發(fā)明涉及的發(fā)布與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布的概念不同。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布過于簡單，甚至還不能被 稱作發(fā)布。數(shù)據(jù)或者服務(wù)資源只需被放置在互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上就完成了當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的 發(fā)布。實(shí)際上，真正的發(fā)布是把數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)接脩艨刂频挠?jì)算設(shè)備上，而不是放置在服 務(wù)器上等待用戶來請(qǐng)求獲得。這就需要發(fā)布節(jié)點(diǎn)擁有可能的數(shù)據(jù)接收者。在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)環(huán) 境中，沒有這樣的算法提供這種服務(wù)；這也是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布終止于放置于服務(wù)器的主要 原因之一。本發(fā)明能夠根據(jù)發(fā)布者的請(qǐng)求，在互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)尋找滿足條件的計(jì)算節(jié)點(diǎn)；這 些計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以作為潛在的發(fā)布數(shù)據(jù)接收者。
(1) 建立本發(fā)明所依賴的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。本發(fā)明提出的路由算法適用的計(jì)算環(huán)境與當(dāng) 前互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算環(huán)境是不一致的。要利用本發(fā)明，首先要解決的計(jì)算環(huán)境問題。這個(gè)計(jì)算環(huán) 境要求每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)都能夠參與互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算，可以主動(dòng)向其他計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求，同時(shí)也 可以被動(dòng)接收其他節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求并予以響應(yīng)，同時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的用戶有權(quán)根據(jù)自身的意愿參 與任何互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算、離開任何互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算或者發(fā)起互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算，這可以通過采用TCP/IP 對(duì)等協(xié)議模式使計(jì)算節(jié)點(diǎn)具有接收請(qǐng)求和發(fā)送請(qǐng)求的能力來實(shí)現(xiàn)。這樣的計(jì)算環(huán)境明顯區(qū) 別于嚴(yán)格管理下的分布式系統(tǒng)以及當(dāng)前以純粹客戶服務(wù)器模式運(yùn)行的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
(2) 發(fā)布者根據(jù)對(duì)即將發(fā)布數(shù)據(jù)的了解，應(yīng)用本發(fā)明的算法向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求。這個(gè) 請(qǐng)求表達(dá)了發(fā)布者對(duì)可能接收者的描述。由于知識(shí)描述是計(jì)算機(jī)科學(xué)面臨的主要困難之 一， 一般還是采取簡單易行的關(guān)鍵字。搜索請(qǐng)求將根據(jù)《發(fā)明內(nèi)容》第五步所描述的步驟 來進(jìn)行工作。得到的結(jié)果是與搜索關(guān)鍵字匹配的數(shù)據(jù)以及所處計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并且這個(gè)結(jié)果滿 足與搜索關(guān)鍵字匹配最多的節(jié)點(diǎn)同時(shí)一些匹配略少的節(jié)點(diǎn)也被尋找出來。這是由于本發(fā)明 能夠保證流行資源和稀缺資源都得到公平兼顧的原因。需要說明的是，由于壓力的均衡分 布，搜索效率也能得到保證。
(3) 在通過本發(fā)明獲得潛在接收節(jié)點(diǎn)后，發(fā)布者就可以通過發(fā)布節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布 了。當(dāng)然，在這個(gè)過程中，通過搜索獲得的潛在接收節(jié)點(diǎn)并不一定是準(zhǔn)確的。這些節(jié)點(diǎn)在接收發(fā)布數(shù)據(jù)過程中可以根據(jù)自己的喜好拒絕發(fā)布數(shù)據(jù)的繼續(xù)。同時(shí)，如果發(fā)布數(shù)據(jù)滿足 了用戶需求，用戶還可以把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他計(jì)算節(jié)點(diǎn)。這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)過程仍然可以使用本發(fā)明 的路由技術(shù)進(jìn)行潛在接收者的搜索。
第二，為訪問提供資源支持。在本發(fā)明基于的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，數(shù)據(jù)也可以通過主動(dòng)訪 問來獲得。這與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)訪問有相似之處。但是實(shí)際運(yùn)行機(jī)制是完全不同的。本發(fā)明基 于的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境為了提高訪問效率，實(shí)際的訪問不是像現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中由客戶端向服務(wù) 器端發(fā)請(qǐng)求然后獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，而是采用"帕累托最優(yōu)"策略或者重量級(jí)數(shù)據(jù)多播實(shí)現(xiàn)與 正在同時(shí)訪問甚至曾經(jīng)訪問的節(jié)點(diǎn)一起共同獲取被訪問數(shù)據(jù)。這些訪問節(jié)點(diǎn)通過共同協(xié)作 共享資源，大大提高了訪問效率。要達(dá)到上述效果，最重要的問題就是獲得正在同時(shí)訪問 或者曾經(jīng)訪問的節(jié)點(diǎn)。這個(gè)任務(wù)可以留給本發(fā)明涉及的路由技術(shù)。當(dāng)用戶訪問一個(gè)計(jì)算節(jié) 點(diǎn)時(shí)，本發(fā)明的路由算法就會(huì)自動(dòng)根據(jù)所請(qǐng)求計(jì)算節(jié)點(diǎn)的描述(如域名)，在系統(tǒng)中進(jìn)行 搜索，并獲得與這個(gè)描述相關(guān)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。之后，訪問節(jié)點(diǎn)就可以與這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互， 形成共享計(jì)算環(huán)境，共同完成對(duì)被訪問節(jié)點(diǎn)的高效訪問。
第三，為最終用戶提供數(shù)據(jù)搜索服務(wù)。本發(fā)明涉及的路由算法最直接的應(yīng)用是為互聯(lián) 網(wǎng)用戶提供搜索服務(wù)。這個(gè)搜索服務(wù)面對(duì)的環(huán)境與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)搜索服務(wù)是不同的。這個(gè)搜 索是在大量可能參與互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行的。其范圍可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，最大可 以覆蓋所有互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。這是由于本發(fā)明的路由本質(zhì)上屬于非中心路由機(jī)制造成的。面對(duì) 大規(guī)模的計(jì)算環(huán)境，才有可能使得搜索結(jié)果能夠接近完善。同時(shí)本發(fā)明不僅僅提供流行資 源的尋找，對(duì)一些稀缺資源也可以找到?；ヂ?lián)網(wǎng)搜索服務(wù)對(duì)于效率的要求高。如果用戶搜 索不能在有限時(shí)間內(nèi)得到響應(yīng)，則會(huì)大大降低搜索服務(wù)質(zhì)量。本發(fā)明由于采取了均衡路由 壓力的措施，使得搜索能夠獲得高效率。 參考文獻(xiàn)
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權(quán)利要求
1.一種基于群落的結(jié)構(gòu)化路由方法，其步驟為1)采用TCP/IP對(duì)等協(xié)議模式使計(jì)算節(jié)點(diǎn)具有接收請(qǐng)求和發(fā)送請(qǐng)求的能力；2)發(fā)布者根據(jù)發(fā)布數(shù)據(jù)特征確定潛在接收節(jié)點(diǎn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布；3)在節(jié)點(diǎn)之間建立鄰居關(guān)系，所述鄰居關(guān)系為發(fā)布者指向訪問者的單向關(guān)系；4)監(jiān)測(cè)鄰居關(guān)系，確定鄰居關(guān)系強(qiáng)度變化和群落邊界；所述群落為共同意愿下計(jì)算資源的共享，其由發(fā)布者引發(fā)和訪問者響應(yīng)而形成的持久性計(jì)算集群；5)在群落發(fā)起者之間建立群落關(guān)系，所述群落關(guān)系為超級(jí)節(jié)點(diǎn)之間的雙向關(guān)系，所述超級(jí)節(jié)點(diǎn)為群落發(fā)起者；6)根據(jù)鄰居關(guān)系及其即時(shí)狀態(tài)和群落關(guān)系在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的群落之間進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化路由，在群落內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)化路由。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述鄰居關(guān)系的建立方法為 一個(gè)節(jié)點(diǎn)曾經(jīng)加 入過另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)起的群落，則兩者之間存在鄰居關(guān)系；所述鄰居關(guān)系包括強(qiáng)狀態(tài)鄰 居關(guān)系和弱狀態(tài)鄰居關(guān)系；所述強(qiáng)狀態(tài)鄰居關(guān)系為在某一段時(shí)間或某一時(shí)刻內(nèi)作為鄰 居的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間累積的交往結(jié)果大于設(shè)定值，所述弱狀態(tài)鄰居關(guān)系為在某一段時(shí)間 或某一時(shí)刻內(nèi)作為鄰居的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間累積的交往結(jié)果小于設(shè)定值。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述非結(jié)構(gòu)化路由方法為31) 互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)發(fā)出路由請(qǐng)求；32) 系統(tǒng)將所發(fā)出的路由請(qǐng)求發(fā)送至該節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前強(qiáng)狀態(tài)鄰居；33) 收到路由請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)在本地進(jìn)行査詢；如果找到，則將結(jié)果返回給路由請(qǐng)求者， 路由結(jié)束；否則，執(zhí)行步驟34);34) 轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求至該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前強(qiáng)狀態(tài)鄰居，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化路由；35) 如果結(jié)構(gòu)化路由失敗并且轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)少于設(shè)定次數(shù)，則執(zhí)行步驟34);否則，路由 失敗。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)化路由方法為41) 對(duì)路由請(qǐng)求進(jìn)行標(biāo)識(shí)化；42) 和本地節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)進(jìn)行匹配并計(jì)算匹配程度；43) 在路由表中查找標(biāo)識(shí)最大匹配節(jié)點(diǎn)；如果存在，執(zhí)行步驟45);44) 如果沒有標(biāo)識(shí)匹配節(jié)點(diǎn)，則在第零行中計(jì)算數(shù)值絕對(duì)差最小標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)并執(zhí)行步驟45);45) 比較本地標(biāo)識(shí)匹配程度與路由表標(biāo)識(shí)匹配程度；如果前者高，則執(zhí)行步驟47); 如果后者高，則執(zhí)行步驟46);46) 轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求至標(biāo)識(shí)匹配長度最高節(jié)點(diǎn)；執(zhí)行步驟42);47) 在本地進(jìn)行査詢；如果找到，返回結(jié)果；否則，路由失敗；48) 路由結(jié)束。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于所述本地進(jìn)行査詢的對(duì)象包括數(shù)據(jù)、計(jì)算能力、帶寬、存貯空間或穩(wěn)定性。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)化路由的路由表最大寬度決定于其對(duì) 應(yīng)的鄰居關(guān)系數(shù)量；其最大長度決定于所述標(biāo)識(shí)長度；實(shí)際長寬決定于所述群落內(nèi)部節(jié) 點(diǎn)規(guī)模、標(biāo)識(shí)長度及其具體鄰居數(shù)目。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)化路由表第零行用于存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化鄰 居。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)化路由表從第一行開始按照節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí) 匹配程度順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化鄰居。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過布置中心服務(wù)器的方式監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)， 從而確定所述群落及其對(duì)應(yīng)的超級(jí)節(jié)點(diǎn)。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述群落邊界按照數(shù)據(jù)流向分為超級(jí)邊界和普 通邊界；所述超級(jí)邊界由檢測(cè)群落發(fā)起者確定，所述普通邊界由群落中對(duì)所有節(jié)點(diǎn)都 沒有發(fā)布行為的節(jié)點(diǎn)確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于群落的結(jié)構(gòu)化路由方法，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。本發(fā)明首先使計(jì)算節(jié)點(diǎn)具有接收請(qǐng)求和發(fā)送請(qǐng)求的能力，然后發(fā)布者根據(jù)發(fā)布數(shù)據(jù)特征確定接收節(jié)點(diǎn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布，之后在群落發(fā)起者之間建立群落關(guān)系，在節(jié)點(diǎn)之間建立鄰居關(guān)系，通過對(duì)鄰居關(guān)系的監(jiān)測(cè)確定鄰居關(guān)系強(qiáng)度變化和群落邊界，最后根據(jù)鄰居關(guān)系及其即時(shí)狀態(tài)和群落關(guān)系在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的群落之間進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化路由，在群落內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)化路由。本發(fā)明將非結(jié)構(gòu)化路由和結(jié)構(gòu)化路由相結(jié)合，既可以緩解非結(jié)構(gòu)化路由方法中超級(jí)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算壓力，又避免了結(jié)構(gòu)化路由方法忽略計(jì)算節(jié)點(diǎn)能力差別的缺點(diǎn)，同時(shí)可以兼顧熱點(diǎn)資源和稀缺資源的搜尋，從而提高訪問者搜速資源時(shí)的系統(tǒng)路由效率。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101645826SQ20081011782
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日
發(fā)明者冰 李 申請(qǐng)人:北京大學(xué)