專利名稱：支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的p2p流量優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化，可用于降 低P2P軟件的跨網(wǎng)絡(luò)流量，優(yōu)化P2P流量在網(wǎng)絡(luò)中的分布和流向，同時提高P2P軟件的下載 性能
背景技術(shù)：
基于P2P (Peer-to-Peer)原理的文件下載、視頻流媒體分享及網(wǎng)絡(luò)電話等日益成 為互聯(lián)網(wǎng)上的主要應(yīng)用，與此同時P2P流量已占據(jù)了網(wǎng)上流量的絕大部分，在很多骨干網(wǎng) 上達到了 50%到70%的比例。P2P軟件在給用戶帶來快捷、方便的同時卻成為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù) 提供商ISP的噩夢。很多ISP認為巨大的P2P流量帶來了網(wǎng)絡(luò)擁塞，影響了其它網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 的正常運行，因此采用各種措施限制甚至封堵P2P流量。這會降低P2P用戶的體驗，并引起 P2P用戶和ISP之間的矛盾。P2P軟件之所以給網(wǎng)絡(luò)帶來如此高的流量，部分原因來自于其內(nèi)部機理P2P軟件 在構(gòu)建Overlay網(wǎng)絡(luò)時不考慮底層網(wǎng)絡(luò)的實際拓撲結(jié)構(gòu)，造成Overlay網(wǎng)絡(luò)拓撲和底層網(wǎng) 絡(luò)拓撲嚴重失配，對等結(jié)點間的連接大多是遠距離連接，產(chǎn)生的流量多是跨網(wǎng)絡(luò)流量。以 BitTorrent為例，在對等結(jié)點從目錄服務(wù)器Tracker得到對等結(jié)點列表之后，隨機地從列 表中選擇35個對等結(jié)點作為鄰居建立連接。這些連接的兩端很可能距離很遠，此后的數(shù)據(jù) 傳輸多是遠程跨網(wǎng)絡(luò)傳輸。對BitTorrent的研究表明，對于已在本地網(wǎng)存有拷貝的數(shù)據(jù)， 其中的70-90%仍會從外部網(wǎng)絡(luò)遠距離下載。這種完全無視底層網(wǎng)絡(luò)拓撲、舍近求遠的做 法，導致大量的跨網(wǎng)絡(luò)流量，占用了相對寶貴的網(wǎng)間鏈路，增加了 ISP的負擔，引起了 ISP的 對抗情緒；同時，網(wǎng)間鏈路又往往是擁塞比較嚴重的網(wǎng)絡(luò)瓶頸，因而也會影響P2P軟件的下 載速率，降低下載性能。解決這一問題有兩種思路一是使用P2P Cache方法，在ISP控制的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)放置 P2P Cache來緩存P2P流量；另一種就是P2P應(yīng)用層流量優(yōu)化方法，采用本地化的下載策略， 對等結(jié)點盡量選擇與鄰近結(jié)點構(gòu)成Overlay網(wǎng)絡(luò)、從鄰近結(jié)點下載數(shù)據(jù)。其中，P2P Cache 方法的問題在于需要針對各種活躍的P2P軟件設(shè)計相應(yīng)的機制、實現(xiàn)相應(yīng)的協(xié)議，工作量 比較大，而且P2P的流量巨大、傳輸?shù)膶ο蟪叽缫话愣急容^大，需要的Cache容量大、速度 高，容易形成單點瓶頸，另外Cache內(nèi)容也可能導致版權(quán)相關(guān)的法律問題。因此P2P應(yīng)用層 流量優(yōu)化方法就成為解決P2P軟件ISP友好性問題的一種備受期望的思路。P2P應(yīng)用層流量優(yōu)化方法，是指在應(yīng)用層優(yōu)化P2P軟件所產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量的流向，以 避免大量的跨網(wǎng)絡(luò)流量，同時提高對等結(jié)點的下載速率、減少下載時間。具體而言，是由ISP 維護一個服務(wù)器來提供拓撲信息，P2P軟件作為客戶端訪問該服務(wù)器，讀取拓撲信息，獲得 對等結(jié)點之間的距離，然后選擇距離較近的結(jié)點連接并傳輸數(shù)據(jù)，從而降低網(wǎng)絡(luò)中的流量。 但是，現(xiàn)有的P2P應(yīng)用層流量優(yōu)化方法只考慮單一的距離指標，例如路由跳數(shù)或地理距離， 而沒有考慮同時應(yīng)用多個距離指標進行選擇，而且現(xiàn)有的流量優(yōu)化方法只在一個平面內(nèi)選 擇對等結(jié)點，而沒有考慮互聯(lián)網(wǎng)本身所具有的域內(nèi)、域間兩級路由體系?，F(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)不是一個平面的網(wǎng)絡(luò)，而是一個層次化的網(wǎng)絡(luò)高層由各ISP的骨干網(wǎng)絡(luò)相互連接而成，中間層 是匯聚網(wǎng)絡(luò)，底層是接入網(wǎng)絡(luò)。在這樣的層次化結(jié)構(gòu)中，不同鏈路具有不同的帶寬與不同的 價值通常網(wǎng)間鏈路需要投入的資金較多，對ISP而言是價值較高的鏈路，同時帶寬又往往 有限；而網(wǎng)內(nèi)鏈路則相對帶寬比較充裕，同時比較廉價。因此，只有在P2P流量優(yōu)化的過程 中支持層次化的網(wǎng)絡(luò)拓撲，才能根據(jù)不同鏈路的不同價值與地位實現(xiàn)最經(jīng)濟、最有效的優(yōu) 化效果，以體現(xiàn)ISP的偏好。同時，流量優(yōu)化需要拓撲信息，這種拓撲信息一般來自于路由 協(xié)議。而互聯(lián)網(wǎng)的路由體系由域內(nèi)和域間兩級路由構(gòu)成域間路由協(xié)議負責構(gòu)造自治系統(tǒng) AS級別的拓撲結(jié)構(gòu)并計算AS間的路由，而域內(nèi)路由協(xié)議負責構(gòu)造AS內(nèi)的拓撲結(jié)構(gòu)并計算 AS內(nèi)的路由。因此由這兩種路由協(xié)議得到的拓撲信息一定是一個層次化的結(jié)構(gòu)，因而相應(yīng) 的P2P流量優(yōu)化機制應(yīng)該能夠接收這樣的層次化的拓撲信息，并根據(jù)這樣的層次化的拓撲 信息給出優(yōu)化方案。但是，現(xiàn)有的P2P應(yīng)用層流量優(yōu)化方法沒有考慮互聯(lián)網(wǎng)拓撲的層次化 特征，不能接收來自域內(nèi)、域間兩級路由體系的層次化的拓撲信息，而只是將互聯(lián)網(wǎng)視為單 一平面網(wǎng)絡(luò)，對所有鏈路一視同仁，因而不能體現(xiàn)不同鏈路的價值與ISP的偏好，不能從高 到低降低各層次網(wǎng)絡(luò)上的流量，不能實現(xiàn)有效的優(yōu)化效果
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有P2P應(yīng)用層流量優(yōu)化方法所存在的問題，提出一種支 持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化方法，以體現(xiàn)不同鏈路的價值與ISP的偏好，從高到低降 低各層次網(wǎng)絡(luò)上的流量，實現(xiàn)有效的優(yōu)化效果。實現(xiàn)本發(fā)明目的的核心思想為采用分布式的框架，每個自治系統(tǒng)AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓 撲信息服務(wù)器NTIS，僅從本AS內(nèi)的路由器收集本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)， 以構(gòu)建全網(wǎng)的層次化的拓撲結(jié)構(gòu)，并依據(jù)這樣的層次化的拓撲結(jié)構(gòu)計算本AS內(nèi)某個對等 結(jié)點到全網(wǎng)任意結(jié)點間的層次化的流量優(yōu)化距離，供流量優(yōu)化客戶端查詢；將流量優(yōu)化距 離層次化，用高層、低層兩層或更多層距離描述結(jié)點間的流量優(yōu)化距離，即用高層距離描述 宏觀距離，用低層距離描述微觀距離，比較距離時先比較高層距離，再比較低層距離；本AS 內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)來自域內(nèi)路由協(xié)議，全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)來自域間路由協(xié)議。其實現(xiàn)步驟包 括如下(1)每個自治系統(tǒng)AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS，從本AS內(nèi)的多個路由器中 收集本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)建全網(wǎng)的層次化的拓撲結(jié)構(gòu)；(2)每個AS內(nèi)的流量優(yōu)化服務(wù)器從本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS取得全網(wǎng) 層次化的拓撲結(jié)構(gòu)，并等候流量優(yōu)化客戶端的查詢；(3)流量優(yōu)化客戶端向?qū)Φ冉Y(jié)點所在AS內(nèi)的流量優(yōu)化服務(wù)器提交查詢請求，查詢 該對等節(jié)點到其它對等結(jié)點的流量優(yōu)化距離；(4)流量優(yōu)化服務(wù)器接到查詢請求后，根據(jù)全網(wǎng)層次化的拓撲結(jié)構(gòu)，計算該對等 結(jié)點到其它對等結(jié)點的層次化的流量優(yōu)化距離，并將該流量優(yōu)化距離返回給流量優(yōu)化客戶 端；(5)流量優(yōu)化客戶端接到該對等結(jié)點到其它對等結(jié)點的層次化的流量優(yōu)化距離 時，根據(jù)距離的遠近選擇較近的對等結(jié)點建立連接，傳輸數(shù)據(jù)。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點
(1)本發(fā)明由于在層次化的拓撲結(jié)構(gòu)中計算層次化的流量優(yōu)化距離，可以體現(xiàn)不 同鏈路的價值與ISP的偏好，從高到低降低各層次網(wǎng)絡(luò)上的流量，實現(xiàn)有效的優(yōu)化效果；(2)本發(fā)明由 于將來自不同路由協(xié)議的拓撲信息映射到統(tǒng)一的流量優(yōu)化距離，故 可與互聯(lián)網(wǎng)域內(nèi)、域間兩級路由體系相適應(yīng)；(3)本發(fā)明由于其網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS僅從本AS內(nèi)的路由器收集本AS的拓 撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)簡單；(4)本發(fā)明由于采用層次化的流量優(yōu)化距離，因而可以同時容納多種物理含義的 距離信息，可以組合實現(xiàn)復雜的流量優(yōu)化效果；(5)本發(fā)明由于采用分布式框架，不但流量優(yōu)化服務(wù)器分布在全網(wǎng)，每個AS —個 流量優(yōu)化服務(wù)器，而且在一個AS中網(wǎng)絡(luò)拓撲信息也從AS中的多個路由器獲取，因而負載分 散，網(wǎng)絡(luò)中各個結(jié)點的負載不大。


圖1是本發(fā)明中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的流程框圖；圖3是本發(fā)明中流量優(yōu)化距離類型通知報文格式圖；圖4是本發(fā)明中流量優(yōu)化標識格式通知報文格式圖；圖5是本發(fā)明中兩個對等結(jié)點間層次化的流量優(yōu)化距離的示例圖；圖6是本發(fā)明中流量優(yōu)化服務(wù)器與流量優(yōu)化客戶端間的通信報文格式圖。
具體實施例方式參照圖1，支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化系統(tǒng)中的實體包括網(wǎng)絡(luò)拓撲信息 服務(wù)器NTIS、流量優(yōu)化服務(wù)器、流量優(yōu)化客戶端。網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS負責從本自治 系統(tǒng)AS內(nèi)各處的路由器收集網(wǎng)絡(luò)拓撲信息，包括AS內(nèi)部的拓撲和AS外部的拓撲信息。AS 內(nèi)部拓撲主要來自域內(nèi)路由協(xié)議，如0SPF。有些類似OSPF的域內(nèi)路由協(xié)議將一個AS劃分 為若干區(qū)域，因而NTIS需要和各個區(qū)域內(nèi)的路由器交互獲得該區(qū)域內(nèi)的鏈路狀態(tài)信息。AS 外部的拓撲主要來自域間路由協(xié)議，如BGP ；NTIS要從運行BGP的AS邊界路由器取得AS外 部的拓撲結(jié)構(gòu)。NTIS獲得AS內(nèi)部的拓撲和AS外部的拓撲后，構(gòu)建全網(wǎng)層次化的網(wǎng)絡(luò)拓撲， 送給流量優(yōu)化服務(wù)器。流量優(yōu)化服務(wù)器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲信息計算流量優(yōu)化距離，供流量優(yōu)化 客戶端查詢。參照圖2，本發(fā)明支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化方法，包括以下步驟步驟1，由每個自治系統(tǒng)AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS，從本AS內(nèi)的多個路由 器中收集本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)建全網(wǎng)的層次化的拓撲結(jié)構(gòu)。la)通過域內(nèi)路由協(xié)議，如OSPF收集本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；有些類似OSPF的 域內(nèi)路由協(xié)議將一個AS劃分為若干區(qū)域，每個區(qū)域的內(nèi)部路由器只保存本區(qū)域的鏈路狀 態(tài)，而由區(qū)域邊界路由器匯總本區(qū)域的鏈路信息向區(qū)域外發(fā)送；對于運行類似OSPF的域內(nèi) 路由協(xié)議的AS，網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS要從各個區(qū)域內(nèi)的路由器收集來自各個區(qū)域的 拓撲信息，以構(gòu)成整個AS的拓撲結(jié)構(gòu)，該拓撲結(jié)構(gòu)為存儲了本AS內(nèi)所有網(wǎng)絡(luò)與結(jié)點間連接 狀態(tài)的鏈路狀態(tài)lb)通過域間路由協(xié)議，如路徑向量協(xié)議BGP收集全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；BGP運行 于AS邊界路由器，它保存了到每一個AS的路徑向量，該路徑向量上存儲了到某AS的路徑 所經(jīng)過的AS序列；由于各種路由策略的存在，路徑向量存儲的不一定是最短路徑，但在只 考慮最短路徑的假設(shè)下，穩(wěn)態(tài)時BGP得到的網(wǎng)絡(luò)拓撲是一個以本AS為根的樹，其它所有AS 都是樹中的結(jié)點；對于類似BGP的域間路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS要從本AS的AS 邊界路由器獲得全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，該拓撲結(jié)構(gòu)是以本AS為根的路徑向量樹；Ic)分別獲得本AS內(nèi)的拓撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)之后，以此構(gòu)建全網(wǎng)的層次化 的拓撲結(jié)構(gòu)；由于域內(nèi)路由協(xié)議和域間路由協(xié)議存儲網(wǎng)絡(luò)拓撲的方式不同，例如域內(nèi)路由 協(xié)議OSPF以鏈路狀態(tài)形式存儲拓撲結(jié)構(gòu)，而域間路由協(xié)議BGP以路徑向量形式存儲拓撲結(jié) 構(gòu)，因此在構(gòu)造全網(wǎng)的層次化的拓撲結(jié)構(gòu)時，是分別存儲本AS內(nèi)的拓撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的拓 撲 結(jié)構(gòu)。步驟2，每個AS內(nèi)的流量優(yōu)化服務(wù)器從本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS取得 全網(wǎng)層次化的拓撲結(jié)構(gòu)，并等候流量優(yōu)化客戶端的查詢。步驟3，流量優(yōu)化客戶端向?qū)Φ冉Y(jié)點所在AS內(nèi)的流量優(yōu)化服務(wù)器提交查詢請求， 查詢該對等節(jié)點到其它對等結(jié)點的流量優(yōu)化距離。流量優(yōu)化客戶端可以是對等結(jié)點Peer，也可以是P2P系統(tǒng)中的目錄服務(wù)器 Tracker ；當流量優(yōu)化客戶端是對等結(jié)點Peer時，對等結(jié)點直接訪問所在AS的流量優(yōu)化服 務(wù)器，提交本機的地址和候選對等結(jié)點的地址列表，查詢本機到各候選對等結(jié)點的流量優(yōu) 化距離；若流量優(yōu)化客戶端是目錄服務(wù)器Tracker，當某個對等結(jié)點連接到Tracker請求返 回對等結(jié)點列表時，Tracker向該對等結(jié)點所在AS的流量優(yōu)化服務(wù)器發(fā)出查詢請求，提交 該對等結(jié)點的地址和候選對等結(jié)點的地址列表，查詢該對等結(jié)點到各候選對等結(jié)點的流量 優(yōu)化距離。步驟4，流量優(yōu)化服務(wù)器接到查詢請求后，根據(jù)全網(wǎng)的層次化的拓撲結(jié)構(gòu)，計算該 對等結(jié)點到其它對等結(jié)點的流量優(yōu)化距離，并將該流量優(yōu)化距離返回給流量優(yōu)化客戶端。4a)定義流量優(yōu)化距離為層次化的距離，包含從高到低多個層次，描述各個層次上 的某種物理含義的距離，用高層距離描述宏觀距離，用低層距離描述微觀距離；例如定義兩 層，高一層是結(jié)點之間的AS數(shù)，低一層是結(jié)點間路徑在本AS內(nèi)的路由跳數(shù)；在這一層次化 的流量優(yōu)化距離定義下，比較兩個流量優(yōu)化距離時，首先比較高一層距離，然后在高層距離 相同或相近時再比較下一層距離；每一層流量優(yōu)化距離的物理含義有多種，例如反映對等 結(jié)點間距離的AS數(shù)、路由跳數(shù)、地理距離、體現(xiàn)ISP偏好的開銷，以及反映對等結(jié)點間鏈路 性能的往返時間RTT或可用帶寬的倒數(shù)；層次化的流量優(yōu)化距離中每一層的物理含義由流 量優(yōu)化服務(wù)器通知流量優(yōu)化客戶端，通知報文格式如圖3所示先定義層次數(shù)，然后是每一 層距離的類型，如0x01表示路由跳數(shù)、0x02表示AS數(shù)等，類型字長為8位；每層距離值的 字長為16位；4b)定義對等結(jié)點的流量優(yōu)化標識為層次化的標識；例如，對于一個對等結(jié)點，將 其標識定義為兩層結(jié)構(gòu)，高層為AS號，低層為IP地址；實際中可根據(jù)需要定義若干層次，例 如若干AS構(gòu)成一個AS組，AS組號為最高層標識，其次為AS號，然后是若干子網(wǎng)構(gòu)成區(qū)域 的區(qū)域號，最后是IP地址；流量優(yōu)化服務(wù)器為流量優(yōu)化客戶端提供兩種查詢服務(wù)一是將 地址轉(zhuǎn)換為層次化的流量優(yōu)化標識，二是計算源對等結(jié)點標識到一些目的對等結(jié)點標識間的流量優(yōu)化距離；流量優(yōu)化標識的格式由流量優(yōu)化服務(wù)器通知流量優(yōu)化客戶端，其通知報 文的結(jié)構(gòu)如圖4所示先定義層次數(shù)，之后是每一層標識的字長列表，表示每一層標識長度 為多少字節(jié)，由于字長值為8位，因而每一層標識最長為255字節(jié)，以后流量優(yōu)化服務(wù)器和 流量優(yōu)化客戶端間交互數(shù)據(jù)中的流量優(yōu)化標識都按此格式定義；4c)根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)計算流量優(yōu)化距離時，按照每個層次上的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，分別計 算各層次上的流量優(yōu)化距離，因為各個層次上的網(wǎng)絡(luò)拓撲來自不同的路由協(xié)議，這些路由 協(xié)議保存的拓撲信息有很大不同，例如域內(nèi)路由協(xié)議OSPF是鏈路狀態(tài)協(xié)議，而域間路由協(xié) 議BGP是路徑向量協(xié)議，因此需要 分別設(shè)計映射到流量優(yōu)化距離的方法；4d)在計算某個層次上的流量優(yōu)化距離時，若該層次上的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以鏈路狀 態(tài)形式存儲，則通過最短路徑算法如Floyd算法或Dijkstra算法求得該對等結(jié)點到其它 對等結(jié)點在該層次網(wǎng)絡(luò)上的最短路徑，也就得到了結(jié)點間在該層網(wǎng)絡(luò)上的流量優(yōu)化距離； 以O(shè)SPF協(xié)議為例，鏈路上的權(quán)值在OSPF協(xié)議中稱為代價，有的廠商將代價設(shè)置為鏈路帶寬 的倒數(shù)，如果直接采用OSPF代價作為邊的長度，則流量優(yōu)化距離就是最短路徑上的代價之 和；若將邊長設(shè)置為1，則流量優(yōu)化距離就是最短路徑的路徑長度，也就是路由跳數(shù)；若將 邊長設(shè)為結(jié)點間的地理距離，則流量優(yōu)化距離就是最短路徑所經(jīng)過的地理距離之和；當AS 中的結(jié)點數(shù)量很大時，利用OSPF的原區(qū)域劃分方法降低最短路徑的求解復雜度；4e)在計算某個層次上的流量優(yōu)化距離時，若該層次上的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以路徑向 量形式存儲，則通過直接查詢路徑向量樹獲得該對等結(jié)點到其它對等結(jié)點在該層次上的流 量優(yōu)化距離；以BGP協(xié)議為例，BGP存儲了以本AS為根的路徑向量樹，全網(wǎng)所有AS都是樹 中的結(jié)點，因此通過查詢路徑向量樹就能直接獲得從本AS到其它任一 AS所經(jīng)過的AS數(shù)， 作為高一層流量優(yōu)化距離；若設(shè)置了 AS間的地理距離，則將經(jīng)過AS路徑上的地理距離之和 作為流量優(yōu)化距離；4f)使用4d)和4e)中的方法分別計算得到各個層次上的流量優(yōu)化距離后，將其組 合成層次化的流量優(yōu)化距離；例如，若本AS內(nèi)的拓撲結(jié)構(gòu)來自0SPF、全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)來自 BGP，在分別計算了本AS內(nèi)的距離和AS間的距離之后，將其分別作為層次化的流量優(yōu)化距 離中的兩層，其中高層描述AS間的距離，低層描述本AS內(nèi)的距離；此時，若一個對等結(jié)點和 另一個候選對等結(jié)點位于同一 AS，則它們之間的AS距離為零，即高層距離為零；而低層距 離為它們之間在AS內(nèi)部的距離，如路由跳數(shù)；若一個對等結(jié)點和另一個候選對等結(jié)點位于 不同的AS，則它們之間的高層距離為兩者間的AS數(shù)、即AS距離；而它們之間的低層距離為 從該對等結(jié)點路由到候選對等結(jié)點在該對等結(jié)點所在AS內(nèi)部的部分路徑的長度；以圖5為 例，對等結(jié)點A位于自治系統(tǒng)ASl中，候選對等結(jié)點B位于自治系統(tǒng)AS2中，流量優(yōu)化客戶 端向ASl中的流量優(yōu)化服務(wù)器查詢對等結(jié)點A到其它候選對等結(jié)點的流量優(yōu)化距離；在計 算A到B的距離時，假設(shè)A到B的路由為首先由A路由到ASl的邊界路由器S，再由S路由 到AS2的邊界路由器T，最后由T路由到B，則A到B的高層流量優(yōu)化距離為ASl到AS2之 間的AS數(shù)，也就是S到T之間的路由經(jīng)過了多少個AS ；而A到B的低層流量優(yōu)化距離為該 路由在ASl內(nèi)部的路徑長度，也即A到S的路由跳數(shù)。上述步驟3和步驟4中流量優(yōu)化客戶端與流量優(yōu)化服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互通過加 密連接TLS傳輸，以保證安全性。交互的報文格式如圖6所示，其中8位的版本號指明當前 通信協(xié)議的版本，24位的報文長度指明本報文的長度，16位的報文類型指明后面報文內(nèi)容的含義，不同的報文類型后面報文內(nèi)容的含義不同。例如當報文類型為流量優(yōu)化標識請求 時，后面報文內(nèi)容中包含所請求轉(zhuǎn)化的地址列表；當報文類型為流量優(yōu)化標識應(yīng)答時，報文 內(nèi)容中包括轉(zhuǎn)化后的地址和流量優(yōu)化標識映射列表；當報文類型為流量優(yōu)化距離請求時， 后面報文中包括源地址或流量優(yōu)化標識和目的地址或流量優(yōu)化標識列表；當報文類型為流 量優(yōu)化距離應(yīng)答時，報文內(nèi)容包括源對等結(jié)點到所有目的對等結(jié)點的流量優(yōu)化距離列表。 另外還應(yīng)有專門的出錯報文類型，在處理出錯時發(fā)送。
步驟5，流量優(yōu)化客戶端接到該對等結(jié)點到其它對等結(jié)點的層次化的流量優(yōu)化距 離時，根據(jù)距離的遠近選擇較近的對等結(jié)點建立連接，傳輸數(shù)據(jù)。5a)選擇較近的對等結(jié)點時，是先根據(jù)高層距離選擇距離較小的對等結(jié)點建立連 接；若高層距離相同或相近，則再根據(jù)低層距離選擇距離較小的對等結(jié)點建立連接；5b)當流量優(yōu)化客戶端是對等結(jié)點Peer時，對等結(jié)點接到流量優(yōu)化距離后，選擇 距離較近的對等結(jié)點建立連接，傳輸數(shù)據(jù)；當流量優(yōu)化客戶端是目錄服務(wù)器Tracker時， Tracker接到流量優(yōu)化距離后，選擇距離較近的對等結(jié)點組成對等結(jié)點列表，然后將該列表 返回給之前請求列表的對等結(jié)點，該對等結(jié)點再連接列表中的結(jié)點傳輸數(shù)據(jù)。術(shù)語解釋P2P :Peer-to_Peer，對等網(wǎng)絡(luò)ISP Jnternet Service Provider，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商Overlay網(wǎng)絡(luò)覆蓋網(wǎng)絡(luò)P2P Cache 對等網(wǎng)絡(luò)緩存AS Autonomous System,自治系統(tǒng)NTIS =Network Topology Information Server,網(wǎng)絡(luò)拓撲信息月艮務(wù)器OSPF =Open Shortest Path First，開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議BGP =Border Gateway Protocol，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議Peer 對等結(jié)點Tracker 目錄服務(wù)器RTT =Round-Trip Time，往返時間IP Jnternet Protocol，網(wǎng)際協(xié)議Floyd算法弗洛伊德算法Dijkstra算法迪杰斯特拉算法TLS transport Layer Security，傳輸層安全協(xié)議
權(quán)利要求
一種支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化方法，包括以下步驟(1)每個自治系統(tǒng)AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS，從本AS內(nèi)的多個路由器中收集本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)建全網(wǎng)的層次化的拓撲結(jié)構(gòu)；(2)每個AS內(nèi)的流量優(yōu)化服務(wù)器從本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS取得全網(wǎng)層次化的拓撲結(jié)構(gòu)，并等候流量優(yōu)化客戶端的查詢；(3)流量優(yōu)化客戶端向?qū)Φ冉Y(jié)點所在AS內(nèi)的流量優(yōu)化服務(wù)器提交查詢請求，查詢該對等節(jié)點到其它對等結(jié)點的流量優(yōu)化距離；(4)流量優(yōu)化服務(wù)器接到查詢請求后，根據(jù)全網(wǎng)層次化的拓撲結(jié)構(gòu)，計算該對等結(jié)點到其它對等結(jié)點的層次化的流量優(yōu)化距離，并將該流量優(yōu)化距離返回給流量優(yōu)化客戶端；(5)流量優(yōu)化客戶端接到該對等結(jié)點到其它對等結(jié)點的層次化的流量優(yōu)化距離時，根據(jù)距離的遠近選擇較近的對等結(jié)點建立連接，傳輸數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化方法，其特征在于，步 驟(1)所述的從本AS內(nèi)的多個路由器中收集本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié) 構(gòu)，按如下步驟進行2a)通過域內(nèi)路由協(xié)議收集本AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；對于將AS劃分成若干區(qū)域的域 內(nèi)路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS要從各個區(qū)域內(nèi)的路由器收集來自各個區(qū)域的拓 撲信息，以構(gòu)成整個AS的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；2b)通過域間路由協(xié)議收集全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；對于類似BGP的域間路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò) 拓撲信息服務(wù)器NTIS要從本AS的AS邊界路由器獲得全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化方法，其特征在于，步 驟(4)所述的層次化的流量優(yōu)化距離，包含從高到低多個層次，用高層距離描述宏觀距離， 用低層距離描述微觀距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化方法，其特征在于，步驟 (4)所述的根據(jù)全網(wǎng)層次化的拓撲結(jié)構(gòu)計算該對等結(jié)點到其它對等結(jié)點的層次化的流量優(yōu) 化距離，按如下步驟進行4a)根據(jù)每個層次上的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，分別計算各層次上的流量優(yōu)化距離，最后再組合 成層次化的流量優(yōu)化距離；4b)在計算某個層次上的流量優(yōu)化距離時，若該層次上的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以鏈路狀態(tài)形 式存儲，則通過最短路徑算法求得該對等結(jié)點到其它對等結(jié)點在該層次上的流量優(yōu)化距 罔；4c)在計算某個層次上的流量優(yōu)化距離時，若該層次上的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以路徑向量形 式存儲，則通過直接查詢路徑向量樹獲得該對等結(jié)點到其它對等結(jié)點在該層次上的流量優(yōu) 化距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化方法，其特征在于，步 驟(5)所述的根據(jù)距離的遠近選擇較近的對等結(jié)點建立連接，是先根據(jù)高層距離選擇距離 較小的對等結(jié)點建立連接；若高層距離相同或相近，則再根據(jù)低層距離選擇距離較小的對 等結(jié)點建立連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種支持層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的P2P流量優(yōu)化方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)不能處理層次化的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息、不能實現(xiàn)有效優(yōu)化的問題。其實現(xiàn)步驟是每個自治系統(tǒng)AS內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息服務(wù)器NTIS，僅從本AS內(nèi)的路由器收集本AS內(nèi)的拓撲結(jié)構(gòu)和全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)建全網(wǎng)的層次化的拓撲結(jié)構(gòu)，交給流量優(yōu)化服務(wù)器；流量優(yōu)化服務(wù)器依此計算本AS內(nèi)某個對等結(jié)點到全網(wǎng)任意結(jié)點間的層次化的流量優(yōu)化距離，供流量優(yōu)化客戶端查詢；流量優(yōu)化客戶端根據(jù)層次化的流量優(yōu)化距離，選擇距離較近的對等結(jié)點建立連接、傳輸數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠處理層次化的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息，體現(xiàn)不同鏈路的價值，可用于降低各層次網(wǎng)絡(luò)上的P2P流量。
文檔編號H04L12/56GK101969458SQ20101029189
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者宋建鋒, 張彤, 徐亮, 權(quán)義寧, 盛立杰, 董學文, 謝琨 申請人:西安電子科技大學