專利名稱：基于物理位置的分層Chord路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動P2P(Peer-to-Peer，端對端)環(huán)境中的通信方法，具體地講， 是一種基于物理位置的分層Chord路由方法。
背景技術(shù)：
P2P技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，改變了互聯(lián)網(wǎng)的資源共享方式。在移動P2P網(wǎng)絡(luò)中一個 很重要的問題是如何實現(xiàn)資源的查找定位，Chord(帶弦狀拓撲)路由方法就是一種用于 實現(xiàn)資源查找定位的方法。在傳統(tǒng)的Chord方法中，基于DHT (Distributed Hash Table, 分布式哈希表)結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)采用統(tǒng)一的相容哈希算法，建立節(jié)點的N0deID(N0de Identification，節(jié)點標識符)與資源關(guān)鍵字的KeyID (Key Identification，關(guān)鍵字標識 符)之間的一一對應(yīng)關(guān)系，從而實現(xiàn)資源的存儲和查找。傳統(tǒng)的Chord拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所 示，節(jié)點的路由信息表包括節(jié)點的關(guān)鍵字信息、起始節(jié)點信息、區(qū)間節(jié)點信息和后繼節(jié)點信 息，節(jié)點η的查找表的第i個表項包含節(jié)點η的后繼節(jié)點信息I I = successor (n+2") mod (2m)，1 彡 i 彡 m(1)
其中NodeID和KeyID的位長m = 6。在圖1中，節(jié)點N8的后繼節(jié)點為附4，路由 節(jié)點信息包括A+fj+〗1，’"S+ "1:資源信息存儲在KeyID號最近的后繼節(jié)點上，在圖1 中表示為節(jié)點N14和N42存儲了相應(yīng)的關(guān)鍵字標識符KeyID為KlO和K38的資源信息，節(jié) 點N32存儲了 K24和K30。Chord路由方法通過把網(wǎng)絡(luò)虛擬成單一環(huán)形的拓撲結(jié)構(gòu)，完成了信息的快速搜索， 提高了查詢效率，但是存在以下兩方面的問題一是Chord網(wǎng)絡(luò)的繞路(Detouring)問題， 二是未考慮節(jié)點性能，包括計算能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬等性能上的差異，嚴重影響了網(wǎng) 絡(luò)的穩(wěn)定性和搜索信息的速度。目前已經(jīng)有一些文獻提出對Chord路由方法進行改進，其中最有代表性的是文獻 《一種改進的chord路由算法》(姜守旭，韓希先，李建中.一種改進的chord路由算法[J]. 計算機應(yīng)用，2006，26 (4) 918-921.)，它的基本思想是去掉路由表中的冗余信息，在Chord 的長度為m的初始路由表構(gòu)建完畢以后，對表中的元素進行再次操作，刪除表中冗余信息， 增加有效的路由信息以提高系統(tǒng)的性能。但是它存在的問題是平均查詢路徑長度沒有明
顯變化，仍為|log2#。文獻《Dual-chord:—種更加有效的分布式哈希表》(張浩，金海，
聶江武等.Dual-chord: —種更加有效的分布式哈希表[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2006， 27(8) =1450—1454.)提出的雙向路由Chord是從前節(jié)點的順時針和逆時針方向同時構(gòu)建 路由表，減少了平均查詢路由長度，同時每個節(jié)點路由表是原始的兩倍，增大了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?信息量。文獻《基于小世界層次分布式路由模型研究》(朱曉妹，周規(guī)，黃桂敏.基于小世界 層次分布式路由模型研究[J].計算機工程，2006,32(15) :120—122.)根據(jù)IPv6網(wǎng)絡(luò)中 前綴分配有很強的層次性的特點，利用哈希節(jié)點IP地址的前綴和剩余部分來分段構(gòu)建節(jié) 點的標識符。由于具有相同前綴的節(jié)點物理空間相近，實現(xiàn)了邏輯空間和物理拓撲的有效吻合，更好地將同一個域的節(jié)點分配在一起，在一定程度上提高了查詢的效率，但是也破壞 了原有Chord的負載均衡性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種搜索效率高的基于物理位置的分 層Chord路由方法。為此，本發(fā)明提供了一種基于物理位置的分層Chord路由方法，包括以下步驟 A.由至少一個基站和屬于基站的節(jié)點構(gòu)成外層Chord環(huán)，節(jié)點的節(jié)點標識符由基站的物理 位置標識和經(jīng)過哈希運算的該節(jié)點的邏輯位置標識組成；B.計算外層Chord環(huán)中節(jié)點的能 力評分為W = aB+bS+cT+dC+eK，其中，B為節(jié)點網(wǎng)絡(luò)帶寬評分，S為節(jié)點可靠度評分，T為節(jié) 點平均在線時間評分，C為節(jié)點計算能力評分，K為節(jié)點存儲能力評分，a、b、C、d、e為加權(quán)系 數(shù)，將能力評分W高于預(yù)設(shè)閾值的節(jié)點設(shè)置為超級節(jié)點，由超級節(jié)點和基站構(gòu)成內(nèi)層Chord 環(huán)并建立路由表； C.查詢起始節(jié)點到資源的路由，根據(jù)資源的關(guān)鍵字標識符查詢到對應(yīng)的 目標節(jié)點的節(jié)點標識符，如果起始節(jié)點的節(jié)點標識符與目標節(jié)點的節(jié)點標識符相同，將起 始節(jié)點記為目標節(jié)點，查詢結(jié)束；否則，如果起始節(jié)點所屬的超級節(jié)點的節(jié)點標識符與目標 節(jié)點的節(jié)點標識符相同，就將超級節(jié)點記為目標節(jié)點，查詢結(jié)束；否則，查詢目標節(jié)點的節(jié) 點標識符中物理位置標識以找出距離資源最近的超級節(jié)點，查詢該超級節(jié)點連接的節(jié)點， 直到查詢到存儲資源的目標節(jié)點，將從起始節(jié)點到目標節(jié)點的路由路徑加入路由表中。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，基于物理位置的分層Chord路由方法還包括新節(jié)點加入 步驟，新節(jié)點加入步驟為獲取新節(jié)點所屬基站的物理位置標識和新節(jié)點的邏輯位置標識， 組成新節(jié)點的節(jié)點標識符；選擇一個外層Chord環(huán)中的節(jié)點作為新節(jié)點的引導(dǎo)節(jié)點，如果 引導(dǎo)節(jié)點為超級節(jié)點，引導(dǎo)節(jié)點為新節(jié)點提供前趨節(jié)點信息和后繼節(jié)點信息，如果引導(dǎo)節(jié) 點為除超級節(jié)點外的普通節(jié)點，引導(dǎo)節(jié)點將新節(jié)點的加入請求傳輸給引導(dǎo)節(jié)點所屬的超級 節(jié)點后，由該超級節(jié)點為新節(jié)點提供前趨節(jié)點信息和后繼節(jié)點信息。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，基于物理位置的分層Chord路由方法還包括節(jié)點退出 步驟，節(jié)點退出步驟為如果超級節(jié)點需要退出網(wǎng)絡(luò)，超級節(jié)點向前趨超級節(jié)點和后繼超級 節(jié)點發(fā)出退出信息并轉(zhuǎn)交自身保存的信息，同時向超級節(jié)點所屬的基站發(fā)出退出信息；如 果除超級節(jié)點外的普通節(jié)點需要退出網(wǎng)絡(luò)，普通節(jié)點向前趨節(jié)點發(fā)出退出信息，并將自身 保存的信息轉(zhuǎn)交給后繼節(jié)點。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，基于物理位置的分層Chord路由方法還包括熱點資源 管理步驟，熱點資源管理步驟為節(jié)點周期性地統(tǒng)計自身管理的資源的訪問情況，將一個周 期內(nèi)訪問次數(shù)超過網(wǎng)絡(luò)中同一周期內(nèi)所有資源平均訪問次數(shù)的資源記為熱點資源，發(fā)送到 節(jié)點所屬的超級節(jié)點上，由超級節(jié)點將資源復(fù)制到同一基站下的所有超級節(jié)點上，各超級 節(jié)點建立熱點資源索引表。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，熱點資源管理步驟還包括超級節(jié)點周期性地統(tǒng)計熱 點資源索引表中熱點資源的訪問情況，將一個周期內(nèi)訪問次數(shù)小于其自身前三個周期內(nèi)平 均訪問次數(shù)的50%的熱點資源從熱點資源索引表中刪除。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是該基于物理位置的分層Chord路由方法 將基站引入到Chord環(huán)中，使得節(jié)點標識符中包含了實際物理位置信息，查詢時先確定資源屬于哪個基站的范圍內(nèi)，不再需要遍歷整個網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點，從而加快了資源的快速定 位，同時引入超級節(jié)點的概念，提取性能較高的節(jié)點由基站直接管理，而其他普通節(jié)點由超 級節(jié)點進行管理，充分利用了超級節(jié)點優(yōu)秀的工作性能，提高了網(wǎng)絡(luò)的搜索速度，在基站失 效的情況下，節(jié)點之間還能夠通過超級節(jié)點進行聯(lián)系和通信，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全 性。


本發(fā)明上述的各方面優(yōu)點，可以從下面附圖和對實例的描述中將變得明顯和容易 理解，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的Chord環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的PLHChord環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的基于物理位置的分層Chord路由方法的流程圖；圖4為本發(fā)明的基于物理位置的分層Chord路由方法中新節(jié)點加入步驟的流程 圖；圖5為本發(fā)明的基于物理位置的分層Chord路由方法的平均路由跳數(shù)示意圖；圖6為本發(fā)明的基于物理位置的分層Chord路由方法的平均路由延遲伸展度示意 圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的器件或具有相同或類似功能的器件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。圖 2 示出的是本發(fā)明的 PLHChord(Physical Location Based HierarchicalChord，基于物理位置的分層Chord環(huán)，唐朝偉、陳宏旦、王恒，重慶大學(xué)，邵艷 清，重慶電子工程職業(yè)學(xué)院)的體系結(jié)構(gòu)。在PLHChord模型中，整個網(wǎng)絡(luò)外層Chord環(huán)是 由至少一個基站和屬于這些基站的節(jié)點彼此互連構(gòu)成的，內(nèi)層是由超級節(jié)點和基站組成的 Chord環(huán)，由節(jié)點的NodeID號可以看出節(jié)點是根據(jù)實際物理地址劃分的，需要周期性的向 基站來檢測自己的地理位置來變化NodeID中用于表示實際物理位置的高位信息。Chord環(huán) 中的節(jié)點依然按照Chord協(xié)議的規(guī)則組成結(jié)構(gòu)化的P2P網(wǎng)絡(luò)，當同一個基站內(nèi)的節(jié)點之間 沒有資源的時候可以通過超級節(jié)點來完成通信。根據(jù)本發(fā)明的分層Chord路由方法，包括以下步驟A.首先由至少一個基站和屬于基站的節(jié)點構(gòu)成外層Chord環(huán)，節(jié)點的節(jié)點標識符 由基站的物理位置標識和經(jīng)過哈希運算的該節(jié)點的邏輯位置標識組成；B.計算外層Chord環(huán)中節(jié)點的能力評分為W = aB+bS+cT+dC+eK(2)其中，B為節(jié)點網(wǎng)絡(luò)帶寬評分，S為節(jié)點可靠度評分，T為節(jié)點平均在線時間評 分，C為節(jié)點計算能力評分，K為節(jié)點存儲能力評分，a、b、c、d、e為加權(quán)系數(shù)，將能力評 分W高于預(yù)設(shè)閾值的節(jié)點設(shè)置為超級節(jié)點，由超級節(jié)點和基站構(gòu)成內(nèi)層Chord環(huán)。在本 發(fā)明的一個實施例中，評分B、S、T、C和K分別由1、2、3、4分來表示，其中4分表示能力最高，1分表示能力最低，加權(quán)系數(shù)a、b、C、d、e設(shè)置為1、1· 5、3、2、2，如果一個節(jié)點N的各 項得分依次為B = 2、S = 2、T = 4、C = 3和K = 4，那么這個節(jié)點N的能力評分為W = 2X1+2X1. 5+4X3+3X2+4X2 = 31。確定超級節(jié)點的閾值根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境決定，比如一 個基站包含有1024個節(jié)點，一個超級節(jié)點的能力足以管理256個節(jié)點，那么一共只需要4 個超級節(jié)點，此時將所有節(jié)點的能力評分W按從大到小進行排序，令閾值等于其中第5位的 W，從而將高于閾值的4個節(jié)點提取為超級節(jié)點?？梢钥闯?，超級節(jié)點是基站所連接的節(jié)點中具有很好的計算能力、存儲能力和網(wǎng) 絡(luò)帶寬的高性能節(jié)點，因此它被賦予了更多的職責(zé)，也對網(wǎng)絡(luò)性能起到了更大的影響作用。 超級節(jié)點建立路由表以保存信息，在外層負責(zé)保存與其前趨超級節(jié)點之間的普通節(jié)點和 本基站中超級節(jié)點的信息，在內(nèi)層根據(jù)Chord路由保存其他超級節(jié)點的信息，同時需要復(fù) 制目前網(wǎng)絡(luò)中流行的文件，新節(jié)點的加入也需要超級節(jié)點的協(xié)助。在PLHChord環(huán)中，一 個基站負責(zé)管理其后到下一個基站之前的所有節(jié)點，具體而言，基站直接管理控制超級節(jié) 點，再由每個超級節(jié)點來管理一定范圍內(nèi)的包含自身在內(nèi)的節(jié)點，還是以上述包含1024個 節(jié)點的基站為例，如果節(jié)點Ni、N300、N700、NlOOO為超級節(jié)點，那么該基站直接管理超級 節(jié)點Ni、N300、N700、附000，再由超級節(jié)點附管理節(jié)點附 N256，超級節(jié)點N300管理節(jié) 點N257 N512，超級節(jié)點N700管理節(jié)點N513 N768，超級節(jié)點N1000管理節(jié)點N769 N1024。C.然后查詢起始節(jié)點到資源的路由，根據(jù)資源的關(guān)鍵字標識符查詢到對應(yīng)的目 標節(jié)點的節(jié)點標識符，如果起始節(jié)點的節(jié)點標識符與目標節(jié)點的節(jié)點標識符相同，將起始 節(jié)點記為目標節(jié)點，查詢結(jié)束；否則，如果起始節(jié)點所屬的超級節(jié)點的 節(jié)點標識符與目標節(jié) 點的節(jié)點標識符相同，就將超級節(jié)點記為目標節(jié)點，查詢結(jié)束；否則，查詢目標節(jié)點的節(jié)點 標識符中基站的物理位置標識以找出距離資源最近的超級節(jié)點，查詢該超級節(jié)點連接的節(jié) 點，直到查詢到存儲資源的目標節(jié)點，將從起始節(jié)點到目標節(jié)點的路由路徑加入路由表中。圖3示出的是本發(fā)明的分層Chord路由方法的流程。一個節(jié)點N要查詢關(guān)鍵字 key的資源的路由過程為a.首先找到與哈希運算后的資源的關(guān)鍵字標識符KeyID相對應(yīng)的節(jié)點標識符 NodeID,再查詢起始節(jié)點N的Local表，判斷關(guān)鍵字key是否落在Local表范圍內(nèi)，Local表 是節(jié)點的本地路由表，也就是節(jié)點的指針表(Finger表)，存儲的是連接其他節(jié)點的路由信 息。如果是就返回相應(yīng)目標節(jié)點，查詢結(jié)束，否則轉(zhuǎn)向b。b.通過supernode表將查詢發(fā)送到超級節(jié)點。超級節(jié)點查詢其Local表，Cache 表和HotResource表。Cache表是緩存路由信息表，同時也可以把下載次數(shù)多的、比較熱 點的資源信息存儲到HotResource表，緩存一定數(shù)量的信息，碰到熱點信息的時候直接從 HotResource表中查找即可，節(jié)省時間，提高效率。如果找到就返回目標節(jié)點地址，查找結(jié) 束。否則轉(zhuǎn)向C。c.超級節(jié)點查詢其Finger表和Bucket表，分別找出一個在關(guān)鍵字key之前且距 離key最近的超級節(jié)點。Bucket表是按順序存儲的節(jié)點的緩存信息表，利用NodeID中包含 的物理位置信息可以快速判定出資源位于哪個基站的范圍內(nèi)，提高了搜索速度。d.該超級節(jié)點將查詢其Local表，Cache表和HotResource表等本地信息，把信息 發(fā)送給該起始節(jié)點。
e.當一個目標節(jié)點收到查詢時，它將在Bucket表中緩存起始節(jié)點地址信息。當一 個查詢完成時，節(jié)點通知超級節(jié)點及其副本緩存查詢成功的節(jié)點信息。當表填充滿時利用 LRU (Least Recently Used，最近最久未使用法則)替換策略管理表中的信息。圖4示出的是本發(fā)明的分層Chord路由方法中新節(jié)點加入步驟，新節(jié)點加入步驟 為獲取新節(jié)點N所屬基站的物理位置標識和新節(jié)點的邏輯位置標識，組成新節(jié)點的節(jié)點 標識符NodeID ；選擇一個外層Chord環(huán)中的節(jié)點M作為新節(jié)點N的引導(dǎo)節(jié)點，如果引導(dǎo)節(jié) 點M為超級節(jié)點，引導(dǎo)節(jié)點M為新節(jié)點N提供前趨節(jié)點信息和后繼節(jié)點信息，如果引導(dǎo)節(jié)點 M為除超級節(jié)點外的普通節(jié)點，引導(dǎo)節(jié)點M將新節(jié)點N的加入請求傳輸給引導(dǎo)節(jié)點M所屬的 超級節(jié)點后，由該超級節(jié)點為新節(jié)點提供前趨節(jié)點信息和后繼節(jié)點信息。新節(jié)點N的加入 算法與現(xiàn)有Chord模型中的節(jié)點加入算法類似，只是由超級節(jié)點來進行管理控制，提高了 P2P網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)性。分層Chord路由方法還包括節(jié)點退出步驟，節(jié)點退出步驟為如果超級節(jié)點需要 退出網(wǎng)絡(luò)，因為不但要做普通節(jié)點退出網(wǎng)絡(luò)所做的工作來保持Chord環(huán)的完整性，而且還 要維護內(nèi)層Chord環(huán)的連接關(guān)系，所以超級節(jié)點要向其前趨超級節(jié)點和后繼超級節(jié)點發(fā)出 退出信息并轉(zhuǎn)交自身保存的信息，同時向超級節(jié)點所屬的基站發(fā)出退出信息；如果除超級 節(jié)點外的普通節(jié)點需要退出網(wǎng)絡(luò)，只需遵循Chord協(xié)議的節(jié)點退出規(guī)則退出它所在基站節(jié) 點的Chord環(huán)即可，因為在PLHChord模型中，普通節(jié)點只需維護它在本站中的位置，無需知 道其他基站節(jié)點的信息，與其他站內(nèi)節(jié)點沒有直接的聯(lián)系，因此普通節(jié)點只需向其前趨節(jié) 點發(fā)出退出信息，并將自身保存的信息轉(zhuǎn)交給其后繼節(jié)點。
在實際查詢過程中，某些信息可能被頻繁地查詢而形成熱點資源，因此分層Chord 路由方法還包括熱點資源管理步驟，熱點資源管理步驟為節(jié)點周期性地統(tǒng)計自身管理的 資源的訪問情況，將一個周期內(nèi)訪問次數(shù)超過網(wǎng)絡(luò)中所有資源平均訪問次數(shù)的資源記為熱 點資源，發(fā)送到節(jié)點所屬的超級節(jié)點上，由超級節(jié)點將資源復(fù)制到同一基站下的所有超級 節(jié)點上，各超級節(jié)點建立熱點資源索引表。當某個查詢路由到該基站時，可以選擇其中一個 超級節(jié)點進行訪問，可以減輕其他超級節(jié)點的負擔。熱點資源索引表保存從別的超級節(jié)點冗余過來的資源信息，超級節(jié)點周期性地統(tǒng) 計熱點資源索引表中熱點資源的訪問情況，如果某個熱點資源在一個周期內(nèi)訪問次數(shù)小于 其自身前三個周期內(nèi)平均訪問次數(shù)的50%，說明它已經(jīng)不能再被認為是熱點資源，需要將 其從熱點資源索引表中刪除。采用仿真試驗來檢驗本發(fā)明點分層PLHChord路由方法的工作性能，仿真試驗中 米用 BRITG (Boston university Representative Internet Topology Generator,波士頓 大學(xué)的典型網(wǎng)絡(luò)拓撲生成器)來模擬網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，BRITG生成的底層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)與實 際網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)十分相似。路由結(jié)構(gòu)使用Waxman模式。本仿真試驗環(huán)境配置如下一臺 pc機，其cpu為Intel P42. 6GHz,內(nèi)存為IG RAM，操作系統(tǒng)為Redhat linux9. O。仿真軟件 開發(fā)語言C++，開發(fā)工具ECLIPSE3. 2。安裝了基于p2psim-0. 3修改的覆蓋網(wǎng)仿真器，m = 32，故標識空間為0 232-1。仿真試驗中通過p2psim比較原來的可擴展Chord路由協(xié)議和改進后的PLHChord 路由協(xié)議在資源定位性能方面的差別。p2psim運行之后，從它的輸出可以得到很多重要的 數(shù)據(jù)，包括平均路由跳數(shù)、平均查找延遲時間等，在這里只需要考慮這兩方面的數(shù)據(jù)。
平均查找路由跳數(shù)是評價P2P系統(tǒng)的重要指標，結(jié)構(gòu)化DHT算法Chord模型的平 均查找路由跳數(shù)是|
為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)。PLHChord模型是基于物理位置的分層網(wǎng)絡(luò)模型，利用基站物理位置ID實現(xiàn)了節(jié) 點的NodeID和資源的KeyID的相互匹配，提高了物理網(wǎng)絡(luò)的位置距離與覆蓋層邏輯排列的 一致性，通過內(nèi)層的查找減少了查詢的路由跳數(shù)。假設(shè)一個超級節(jié)點管理^-個普通節(jié)點，那么PLHChord模型下路由路徑為從普 通節(jié)點到內(nèi)層超級節(jié)點到資源所屬節(jié)點。最大路由跳數(shù)為
如果超級
節(jié)點為基站節(jié)點則通過核心網(wǎng)一跳到所屬資源基站節(jié)點，跳數(shù)為4。當Mn。de取16、64、256， 以及隨機模擬情況時進行實驗仿真。采用512、1024、2048、4096、6144、8192、10240 —共七 組不同數(shù)量規(guī)模的節(jié)點分別來進行仿真試驗，其中每個節(jié)點分別存儲50個文件，每個節(jié)點 平均隨機請求2次。圖5示出的是不同算法下的平均路由跳數(shù)的仿真結(jié)果。從圖5中可以看出 PLHChord在平均路由跳數(shù)上比原Chord減少了 22%到38%。由于在Local表節(jié)點設(shè)置了 限定區(qū)間且超級節(jié)點包含更多的節(jié)點信息，其覆蓋的邏輯距離肯定比原Chord算法更加逼 近目標，故PLHChord系統(tǒng)相對于原Chord路由效率有了很大的提升。消息的端到端路由延時(end-to-end latency)是衡量P2P系統(tǒng)實際路由性能的 重要參數(shù)。由于查詢消息在覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的所經(jīng)過的距離和在底層網(wǎng)絡(luò)中實際的距離不一 致，所以通常用平均延遲伸展度(Latency Stretch)來表示距離之間的比值。平均延遲伸 展度S定義為系統(tǒng)平均邏輯延遲與平均物理延遲的比值，具體表達式為 式中，Dchord(i, j)為邏輯網(wǎng)絡(luò)Chord下節(jié)點i到節(jié)點j之間的延時，DIP(i，j)為 物理網(wǎng)絡(luò)IPdnternet Protocol,網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議)下節(jié)點i到節(jié)點j之間的延時，Nnode為 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點個數(shù)。若延遲伸展度大，則說明覆蓋網(wǎng)絡(luò)和底層網(wǎng)絡(luò)差異很大，反之，延遲伸展度 越小，說明覆蓋網(wǎng)絡(luò)與底層網(wǎng)絡(luò)越一致。在實際Internet網(wǎng)絡(luò)中，域內(nèi)的延時總是遠遠小 于域間延時。因此假定站內(nèi)跳數(shù)開銷為20ms，而站間跳數(shù)開銷為100ms。同樣為了實驗 數(shù)據(jù)的準確性，采用256、1024、2048、4096、6000、8192、10000等七組不同規(guī)模的情況進行 1000次路由查找操作，仿真結(jié)果如圖6所示。從圖6中可以看出，隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)的增加， HChord(Hierarchical Chord，分層Chord環(huán))路由方法由于考慮了超級節(jié)點的影響，使得 其工作性能明顯好于Chord路由方法，而PLHChord路由方法綜合考慮了超級節(jié)點和基站對 網(wǎng)絡(luò)性能的影響，其工作性能相比于HChord路由方法又有了進一步的提高。由于節(jié)點標識符NodeID哈希值的高位信息表示的是基站物理位置信息，根據(jù)資 源KeyID可以找到相應(yīng)基站位置，查詢路徑從起始查詢節(jié)點到所屬基站節(jié)點到核心網(wǎng)再到 資源所屬基站節(jié)點最后到目標資源節(jié)點，基站節(jié)點之間的路由基本是一致的。PLHChord的 平均延遲伸展度基本趨于穩(wěn)定，節(jié)點物理距離越遠延遲伸展度反而更小。在實際移動P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，節(jié)點之間的通信會受到多徑衰落、障礙物、節(jié)點的移 動速度快等多種不利因素的影響，使得通信不暢，導(dǎo)致查找時間延長或者通信中斷，在經(jīng)過節(jié)點判斷后認定節(jié)點失效，需選擇新的路由路徑。這兩種情況下使得PLHChord路由方法整 個資源查詢時間延長，但對平均路由跳數(shù)和平均延遲伸展度沒有太大影響。相反，PLHChord 路由方法利用超級節(jié)點能更快的更新路由表，選擇新的路徑，比Chord路由方法更迅捷，受 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響更小。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種基于物理位置的分層Chord路由方法，其特征在于包括以下步驟A.由至少一個基站和屬于所述基站的節(jié)點構(gòu)成外層Chord環(huán)，所述節(jié)點的節(jié)點標識符由基站的物理位置標識和經(jīng)過哈希運算的該節(jié)點的邏輯位置標識組成；B.計算所述外層Chord環(huán)中節(jié)點的能力評分為W＝aB+bS+cT+dC+eK，其中，B為節(jié)點網(wǎng)絡(luò)帶寬評分，S為節(jié)點可靠度評分，T為節(jié)點平均在線時間評分，C為節(jié)點計算能力評分，K為節(jié)點存儲能力評分，a、b、c、d、e為加權(quán)系數(shù)，將能力評分W高于預(yù)設(shè)閾值的節(jié)點設(shè)置為超級節(jié)點，由所述超級節(jié)點和所述基站構(gòu)成內(nèi)層Chord環(huán)并建立路由表；C.查詢起始節(jié)點到資源的路由，根據(jù)所述資源的關(guān)鍵字標識符查詢到對應(yīng)的目標節(jié)點的節(jié)點標識符，如果所述起始節(jié)點的節(jié)點標識符與所述目標節(jié)點的節(jié)點標識符相同，將所述起始節(jié)點記為目標節(jié)點，查詢結(jié)束；否則，如果所述起始節(jié)點所屬的超級節(jié)點的節(jié)點標識符與所述目標節(jié)點的節(jié)點標識符相同，就將所述超級節(jié)點記為目標節(jié)點，查詢結(jié)束；否則，查詢所述目標節(jié)點的節(jié)點標識符中物理位置標識以找出距離資源最近的超級節(jié)點，查詢該超級節(jié)點連接的節(jié)點，直到查詢到存儲所述資源的目標節(jié)點，將從所述起始節(jié)點到所述目標節(jié)點的路由路徑加入路由表中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物理位置的分層Chord路由方法，其特征在于還包括 新節(jié)點加入步驟，所述新節(jié)點加入步驟為獲取新節(jié)點所屬基站的物理位置標識和新節(jié)點的邏輯位置標識，組成所述新節(jié)點的節(jié) 點標識符；選擇一個所述外層Chord環(huán)中的節(jié)點作為所述新節(jié)點的引導(dǎo)節(jié)點，如果所述引導(dǎo)節(jié) 點為超級節(jié)點，所述引導(dǎo)節(jié)點為所述新節(jié)點提供前趨節(jié)點信息和后繼節(jié)點信息，如果所述 引導(dǎo)節(jié)點為除超級節(jié)點外的普通節(jié)點，所述引導(dǎo)節(jié)點將所述新節(jié)點的加入請求傳輸給所述 引導(dǎo)節(jié)點所屬的超級節(jié)點后，由該超級節(jié)點為所述新節(jié)點提供前趨節(jié)點信息和后繼節(jié)點信 肩、ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物理位置的分層Chord路由方法，其特征在于還包括 節(jié)點退出步驟，所述節(jié)點退出步驟為如果超級節(jié)點需要退出網(wǎng)絡(luò)，所述超級節(jié)點向前趨超級節(jié)點和后繼超級節(jié)點發(fā)出退出 信息并轉(zhuǎn)交自身保存的信息，同時向所述超級節(jié)點所屬的基站發(fā)出退出信息；如果除超級節(jié)點外的普通節(jié)點需要退出網(wǎng)絡(luò)，所述普通節(jié)點向前趨節(jié)點發(fā)出退出信 息，并將自身保存的信息轉(zhuǎn)交給后繼節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物理位置的分層Chord路由方法，其特征在于還包括 熱點資源管理步驟，所述熱點資源管理步驟為所述節(jié)點周期性地統(tǒng)計自身管理的資源的訪問情況，將一個周期內(nèi)訪問次數(shù)超過網(wǎng)絡(luò) 中同一周期內(nèi)所有資源平均訪問次數(shù)的資源記為熱點資源，發(fā)送到所述節(jié)點所屬的超級節(jié) 點上，由所述超級節(jié)點將所述資源復(fù)制到同一基站下的所有超級節(jié)點上，各超級節(jié)點建立 熱點資源索引表。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物理位置的分層Chord路由方法，其特征在于所述熱 點資源管理步驟還包括所述超級節(jié)點周期性地統(tǒng)計所述熱點資源索弓丨表中熱點資源的訪問情況，將一個周期內(nèi)訪問 次數(shù)小于其自身前三個周期內(nèi)平均訪問次數(shù)的50%的熱點資源從所述熱點資源索弓丨表中刪除。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于物理位置的分層Chord路由方法，該路由方法將基站的物理位置信息加入到基于DHT原理的Chord環(huán)中，同時將性能比較高的節(jié)點設(shè)置為超級節(jié)點，由基站和超級節(jié)點構(gòu)成內(nèi)層Chord環(huán)，查詢過程中可以首先判斷資源的實際物理位置范圍，避免了對整個網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點的遍歷，加快了資源的快速定位，提高了網(wǎng)絡(luò)的搜索速度，同時利用超級節(jié)點對其他普通節(jié)點進行控制和管理，在基站失效的情況下，節(jié)點之間還能夠通過超級節(jié)點進行聯(lián)系和通信，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性。
文檔編號H04L12/56GK101867527SQ20101021874
公開日2010年10月20日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者唐朝偉, 王恒, 邵艷清, 陳宏旦 申請人:重慶大學(xué)