本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信，特別涉及基于延遲與帶寬中繼比較算子的網(wǎng)絡(luò)通信路徑選擇方法。

背景技術(shù)：

1、大型和跨國(guó)企業(yè)一般在不同地區(qū)設(shè)有分公司，分公司的數(shù)據(jù)一般會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行異地內(nèi)網(wǎng)組網(wǎng)加密傳輸；視頻和直播平臺(tái)為了滿足不同地區(qū)的用戶的觀看體驗(yàn)，一般會(huì)在不同地區(qū)設(shè)立內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器，以提高用戶獲取視頻資源的速度；對(duì)于有異地辦公需求的普通人群，能快速連接到位于路由器后的私人電腦是提升辦公體驗(yàn)的重要組成部分。因此，為互聯(lián)網(wǎng)上的兩臺(tái)主機(jī)選擇對(duì)彼此而言延時(shí)盡可能低且傳輸帶寬盡可能高的網(wǎng)絡(luò)路徑是實(shí)現(xiàn)這一切的重要步驟。

2、目前兩臺(tái)主機(jī)建立網(wǎng)絡(luò)連接主要采用的手段包括三類：第一類是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，通常用于互聯(lián)網(wǎng)公司的網(wǎng)站等需要直接面向互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)，需要至少有一臺(tái)主機(jī)具備公網(wǎng)可訪問的ip地址，連接雙方通過各自的ip地址建立直接連接，這種連接的延遲僅和運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，且傳輸帶寬為兩臺(tái)主機(jī)可占用的最大帶寬，不需要其他網(wǎng)絡(luò)資源輔助，但至少有一方擁有公網(wǎng)ip才可實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)現(xiàn)難度相對(duì)較高；第二類是利用圓錐形nat建立連接，通常用于影音視聽平臺(tái)大量且快速分發(fā)內(nèi)容的服務(wù)和微信語(yǔ)音通話等對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有一定要求的服務(wù)，連接雙方均位于路由器之后且均不具備可直接連接的公網(wǎng)ip，但有一方的nat類型為ip受限錐型及以上或雙方均為端口受限錐型及以上，此時(shí)雙方可通過路由器的nat轉(zhuǎn)發(fā)功能建立直接連接，這種連接的延遲和帶寬與第一類方案相同，且為民用級(jí)別成本相對(duì)最低的方案，但需要至少一方的路由器支持錐型nat且路由器不是網(wǎng)絡(luò)性能瓶頸；第三類是利用中繼主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，通常用于向日葵、todesk等遠(yuǎn)程訪問工具和其他僅保證連通性的服務(wù)，此類方法一般用作前兩類方法均不可用時(shí)的后備替代方案，雙方主機(jī)同時(shí)連接到一個(gè)可被直接連接的第三方主機(jī)，并將所有數(shù)據(jù)包通過這臺(tái)第三方主機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，此方案實(shí)現(xiàn)難度相對(duì)最低，但連接延遲和傳輸帶寬除依賴運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)和雙方主機(jī)的最大帶寬外，還依賴第三方主機(jī)的性能及其運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)延遲和最大帶寬，因此網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量相對(duì)較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通信路徑選擇方法還存在網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量差的問題，而提出了基于延遲與帶寬中繼比較算子的網(wǎng)絡(luò)通信路徑選擇方法。

2、基于延遲與帶寬中繼比較算子的網(wǎng)絡(luò)通信路徑選擇方法具體過程為：

3、s1，輸入多個(gè)位于公網(wǎng)的中繼服務(wù)器ip地址組成中繼服務(wù)器地址列表moonipaddresslist，利用moonipaddresslist獲取候選通信路徑列表ablemoontraceroutelist、候選通信路徑延遲列表ablemoontraceroutelatencylist、候選通信路徑帶寬列表ablemoontraceroutebandwidthlist；

4、s2，利用ablemoontraceroutelist和ablemoontraceroutelatencylist建立延遲優(yōu)先通信路徑列表獲取算子gettraceroutelistforlatency，gettraceroutelistforlatency的輸入為待獲取延遲優(yōu)先通信路徑的目標(biāo)ip地址ipaddressforlatency，輸出為本機(jī)到ipaddressforlatency最快的通信路徑列表；

5、s3，利用ablemoontraceroutelist和ablemoontraceroutebandwidthlist建立帶寬優(yōu)先通信路徑列表獲取算子gettraceroutelistforbandwidth，gettraceroutelistforbandwidth的輸入為待獲取帶寬優(yōu)先通信路徑的目標(biāo)ip地址ipaddressforbandwidth，輸出為本機(jī)到ipaddressforbandwidth可用帶寬最高的通信路徑列表；

6、s4，輸入連接地址connectoip，利用gettraceroutelistforlatency和gettraceroutelistforbandwidth，獲得最終通信路徑traceroute。

7、進(jìn)一步地，所述s1中的輸入多個(gè)位于公網(wǎng)的中繼服務(wù)器ip地址組成中繼服務(wù)器地址列表moonipaddresslist，利用moonipaddresslist獲取候選通信路徑列表ablemoontraceroutelist、候選通信路徑延遲列表ablemoontraceroutelatencylist、候選通信路徑帶寬列表ablemoontraceroutebandwidthlist，具體為：

8、s101，輸入多個(gè)位于公網(wǎng)的中繼服務(wù)器ip地址，組成中繼服務(wù)器地址列表moonipaddresslist；

9、s102，初始化候選通信路徑列表ablemoontraceroutelist，初始化候選通信路徑延遲列表ablemoontraceroutelatencylist，初始化候選通信路徑帶寬列表ablemoontraceroutebandwidthlist；

10、對(duì)moonipaddresslist中的每個(gè)元素進(jìn)行窮舉排列，將排列結(jié)果暫存于ablemoontraceroutelist；

11、s103，初始化列表計(jì)數(shù)器listcounter=1；

12、s104，獲取暫存候選通信路徑ablemoontraceroute=讀取ablemoontraceroutelist第listcounter個(gè)元素；

13、s105，初始化元素計(jì)數(shù)器setcounter=1，延遲記錄器latencylog=0，帶寬記錄器bandwidthlog=-1；

14、s106，如果setcounter=1，則轉(zhuǎn)到s107，否則轉(zhuǎn)到s114；

15、s107，暫存首次中繼網(wǎng)絡(luò)地址currentmoonip=讀取ablemoontraceroute第setcounter個(gè)元素；

16、s108，計(jì)算首次中繼網(wǎng)絡(luò)延遲currentmooniplatency=本機(jī)到currentmoonip的網(wǎng)絡(luò)延遲；

17、s109，更新latencylog=latencylog+currentmooniplatency；

18、s110，計(jì)算并暫存首次中繼網(wǎng)絡(luò)上傳帶寬currentmoonipuploadbandwidth；計(jì)算并暫存首次中繼網(wǎng)絡(luò)下載帶寬currentmoonipdownloadbandwidth；

19、s111，暫存首次中繼網(wǎng)絡(luò)帶寬currentmoonipbandwidth=取currentmoonipuploadbandwidth和currentmoonipdownloadbandwidth中的較小值；

20、s112，如果bandwidthlog為-1，則令bandwidthlog=currentmoonipbandwidth，否則，令bandwidthlog=bandwidthlog和currentmoonipbandwidth之間的較小值；

21、s113，令setcounter=setcounter+1，并轉(zhuǎn)到s106；

22、s114，如果setcounter大于ablemoontraceroute中的元素?cái)?shù)量，則轉(zhuǎn)到s121，否則轉(zhuǎn)到s115；

23、s115，暫存二次中繼網(wǎng)絡(luò)地址nextmoonip=讀取ablemoontraceroute第setcounter個(gè)元素；

24、暫存前置中繼網(wǎng)絡(luò)地址pervmoonip=讀取ablemoontraceroute第setcounter-1個(gè)元素；

25、s116，向pervmoonip傳遞nextmoonip；

26、s117，暫存二次中繼網(wǎng)絡(luò)延遲nextmooniplatency=計(jì)算pervmoonip到nextmoonip的網(wǎng)絡(luò)延遲；

27、更新latencylog=latencylog+nextmooniplatency；

28、s118，計(jì)算并暫存二次中繼網(wǎng)絡(luò)上傳帶寬nextmoonipuploadbandwidth=pervmoonip到nextmoonip的最大上傳帶寬；

29、計(jì)算并暫存二次中繼網(wǎng)絡(luò)下載帶寬nextmoonipdownloadbandwidth=pervmoonip到nextmoonip的最大下載帶寬；

30、s119，暫存二次中繼網(wǎng)絡(luò)帶寬nextmoonipbandwidth=nextmoonipuploadbandwidth和nextmoonipdownloadbandwidth之間的較小值；

31、s120，bandwidthlog=取bandwidthlog和nextmoonipbandwidth的較小值，并轉(zhuǎn)到s113；

32、s121，將latencylog存入ablemoontraceroutelatencylist，將bandwidthlog存入ablemoontraceroutebandwidthlist；

33、s122，令listcounter=listcounter+1

34、s123，如果listcounter大于ablemoontraceroutelist中的元素?cái)?shù)量，則轉(zhuǎn)到s124，否則轉(zhuǎn)到s104；

35、s124，步驟s1運(yùn)行結(jié)束。

36、進(jìn)一步地，所述s110中的currentmoonipuploadbandwidth=本機(jī)到currentmoonip的最大上傳帶寬。

37、進(jìn)一步地，所述s110中的currentmoonipdownloadbandwidth=本機(jī)到currentmoonip的最大下載帶寬。

38、進(jìn)一步地，所述s2中的利用ablemoontraceroutelist和ablemoontraceroutelatencylist建立延遲優(yōu)先通信路徑列表獲取算子gettraceroutelistforlatency，gettraceroutelistforlatency的輸入為待獲取延遲優(yōu)先通信路徑的目標(biāo)ip地址ipaddressforlatency，輸出為本機(jī)到ipaddressforlatency最快的通信路徑列表，具體為：

39、s201，建立延遲優(yōu)先通信路徑列表獲取算子gettraceroutelistforlatency，輸入待獲取延遲優(yōu)先通信路徑的目標(biāo)地址ipaddressforlatency；

40、s202，本機(jī)與ipaddressforlatency嘗試建立直接通信，如果建立成功，則轉(zhuǎn)到s204，否則轉(zhuǎn)到s203；

41、s203，本機(jī)與ipaddressforlatency嘗試建立圓錐nat通信，如果建立成功，則轉(zhuǎn)到s204，否則轉(zhuǎn)到s205；

42、s204，暫存到目標(biāo)地址的延遲iplatency=本機(jī)到ipaddressforlatency的網(wǎng)絡(luò)延遲，然后轉(zhuǎn)到s205；

43、s205，初始化地址映射表計(jì)數(shù)器mapcounter=1；

44、s206，暫存待測(cè)速中繼地址speedtestipaddress=讀取moonipaddresslist第mapcounter個(gè)元素；

45、s207，向ipaddressforlatency傳遞speedtestipaddress；

46、s208，暫存測(cè)速結(jié)果speedtestlatenccy=計(jì)算ipaddressforlatency到speedtestipaddress的網(wǎng)絡(luò)延遲；

47、s209，暫存加數(shù)序列列表pendinglatencypluslist=取ablemoontraceroutelist中所有以speedtestipaddress為末位地址的元素位置；

48、s210，暫存完整通信路徑延遲列表fullmoontraceroutelatencylist=復(fù)制ablemoontraceroutelatencylist；

49、s211，初始化自增計(jì)數(shù)器pluscounter=1；

50、s212，計(jì)算fullmoontraceroutelatencylist的第pendinglatencypluslist[pluscounter]個(gè)元素的值=fullmoontraceroutelatencylist[pendinglatencypluslist[pluscounter]]+?speedtestlatenccy；

51、其中，pendinglatencypluslist[pluscounter]是pendinglatencypluslist中的第pluscounter個(gè)元素；fullmoontraceroutelatencylist[pendinglatencypluslist[pluscounter]]是fullmoontraceroutelatencylist中的第pendinglatencypluslist[pluscounter]個(gè)元素；

52、s213，令pluscounter=pluscounter+1；

53、s214，如果pluscounter大于pendinglatencypluslist的元素?cái)?shù)量，則轉(zhuǎn)到s215，否則轉(zhuǎn)到s212；

54、s215，令mapcounter=mapcounter+1；

55、s216，如果mapcounter大于moonipaddresslist的元素?cái)?shù)量，則轉(zhuǎn)到s217，否則轉(zhuǎn)到s206；

56、s217，暫存最快中轉(zhuǎn)延遲fatestmoonlatency=取fullmoontraceroutelatencylist中最小的一個(gè)值元素；

57、暫存最快中轉(zhuǎn)路徑序列號(hào)fatestmoonrouteno=fullmoontraceroutelatencylist中fatestmoonlatency的位置；

58、s218，暫存最快中轉(zhuǎn)路徑fastesttraceroute=取ablemoontraceroutelist中第fatestmoonlatencyno個(gè)元素；

59、s219，令fastesttraceroute=fastesttraceroute+ipaddressforlatency；

60、s220，如果iplatency存在，且iplatency小于fatestmoonlatency，則覆蓋fastesttraceroute=本機(jī)到ipaddressforlatency的直接通信；否則直接轉(zhuǎn)到s221；

61、s221，將fastesttraceroute作為gettraceroutelistforlatency算子的結(jié)果輸出。

62、進(jìn)一步地，所述s3中的利用ablemoontraceroutelist和ablemoontraceroutebandwidthlist建立帶寬優(yōu)先通信路徑列表獲取算子gettraceroutelistforbandwidth，gettraceroutelistforbandwidth的輸入為待獲取帶寬優(yōu)先通信路徑的目標(biāo)ip地址ipaddressforbandwidth，輸出為本機(jī)到ipaddressforbandwidth可用帶寬最高的通信路徑列表，具體為：

63、s301，建立帶寬優(yōu)先通信路徑列表獲取算子gettraceroutelistforbandwidth，輸入待獲取帶寬優(yōu)先通信路徑的目標(biāo)地址ipaddressforbandwidth；

64、s302，本機(jī)與ipaddressforbandwidth嘗試建立直接通信，如果建立成功，則轉(zhuǎn)到s304，否則轉(zhuǎn)到s303；

65、s303，本機(jī)與ipaddressforbandwidth嘗試建立圓錐nat通信，如果建立成功，則轉(zhuǎn)到s304，否則轉(zhuǎn)到s306；

66、s304，計(jì)算并暫存目標(biāo)地址上傳帶寬ipuploadbandwidth；

67、計(jì)算并暫存目標(biāo)地址下載帶寬ipdownloadbandwidth；

68、s305，暫存目標(biāo)地址網(wǎng)絡(luò)帶寬ipbandwidth=取ipuploadbandwidth和ipdownloadbandwidth中的較小值，然后轉(zhuǎn)到s306；

69、s306，初始化地址對(duì)照表計(jì)數(shù)器hashmapcounter=1；

70、s307，暫存待測(cè)寬中繼地址bandtestipaddress=讀取moonipaddresslist第hashmapcounter個(gè)元素；

71、s308，向ipaddressforbandwidth傳遞bandtestipaddress；

72、s309，計(jì)算并暫存中繼地址上傳帶寬bandtestuploadbandwidth=ipaddressforbandwidth到bandtestipaddress的最大上傳帶寬；

73、計(jì)算并暫存中繼地址下載帶寬bandtestdownloadbandwidth=ipaddressforbandwidth到bandtestipaddress的最大下載帶寬；

74、s310，暫存中繼測(cè)寬結(jié)果bandtestbandwidth=取bandtestuploadbandwidth和bandtestdownloadbandwidth中的較小值；

75、s311，暫存比較序列列表pendingbandcomparelist=取ablemoontraceroutelist中所有以bandtestipaddress為末位地址的元素位置；

76、s312，暫存完整通信路徑帶寬列表fullmoontraceroutebandwidthlist=復(fù)制ablemoontraceroutebandwidthlist；

77、s313，初始化帶寬映射表計(jì)數(shù)器kvcounter=1；

78、s314，計(jì)算fullmoontraceroutebandwidthlist的第pendingbandcomparelist[kvcounter]個(gè)元素的值=取fullmoontraceroutebandwidthlist[pendingbandcomparelist[kvcounter]]和bandtestbandwidth的較小值；

79、其中，pendingbandcomparelist[kvcounter]是pendingbandcomparelist中的第kvcounter個(gè)元素，fullmoontraceroutebandwidthlist[pendingbandcomparelist[kvcounter]]是fullmoontraceroutebandwidthlist中的第pendingbandcomparelist[kvcounter]個(gè)元素；

80、s315，令kvcounter=kvcounter+1；

81、s316，如果kvcounter大于pendingbandcomparelist的元素?cái)?shù)量，則轉(zhuǎn)到s317，否則轉(zhuǎn)到s314；

82、s317，令hashmapcounter=hashmapcounter+1；

83、s318，如果hashmapcounter大于moonipaddresslist的元素?cái)?shù)量，則轉(zhuǎn)到s319，否則轉(zhuǎn)到s307；

84、s319，暫存最佳中轉(zhuǎn)帶寬widestmoonbandwidth=取fullmoontraceroutebandwidthlist中最大的一個(gè)值元素；

85、暫存最佳中轉(zhuǎn)路徑序列號(hào)widestmoonrouteno=fullmoontraceroutebandwidthlist中widestmoonbandwidth的位置；

86、s320，暫存最佳中轉(zhuǎn)路徑widesttraceroute=取ablemoontraceroutelist中第widestmoonrouteno個(gè)元素；

87、s321，令widesttraceroute=widesttraceroute+ipaddressforbandwidth；

88、s322，如果ipbandwidth存在，且ipbandwidth大于widestmoonbandwidth，則覆蓋widesttraceroute=本機(jī)到ipaddressforbandwidth的直接通信；否則，直接轉(zhuǎn)到s323；

89、s323，將widesttraceroute作為gettraceroutelistforbandwidth算子的結(jié)果輸出。

90、進(jìn)一步地，所述s304中的ipuploadbandwidth=本機(jī)到ipaddressforbandwidth的最大上傳帶寬。

91、進(jìn)一步地，所述s304中的ipdownloadbandwidth=本機(jī)到ipaddressforbandwidth的最大下載帶寬。

92、進(jìn)一步地，所述?s5中的輸入連接地址connectoip，利用gettraceroutelistforlatency和gettraceroutelistforbandwidth，獲得最終通信路徑traceroute，具體為：

93、s401，輸入連接地址connectoip；

94、所述connectoip中包含如下字段：

95、ipaddress：待連接到的ip地址；

96、preferred：偏好的網(wǎng)絡(luò)路徑，preferred取latency或bandwidth，preferred初始默認(rèn)為latency；

97、s402，初始化通信路徑traceroute；

98、s403，如果connectoip.?preferred=?bandwidth，則轉(zhuǎn)到s405；否則，轉(zhuǎn)到s404；

99、其中，connectoip.?preferred是connectoip中的preferred字段；

100、s404，利用gettraceroutelistforlatency獲得traceroute并更新traceroute，然后轉(zhuǎn)到s406；

101、gettraceroutelistforlatency的輸入為connectoip.?ipaddress；

102、其中，connectoip.?ipaddress是connectoip中的ipaddress字段；

103、s405，利用gettraceroutelistforbandwidth獲得traceroute并更新traceroute，并轉(zhuǎn)到s406；

104、s406，輸出traceroute作為最終結(jié)果。

105、進(jìn)一步地，所述s405中的gettraceroutelistforbandwidth的輸入為connectoip.ipaddress。

106、本發(fā)明的有益效果為：

107、本發(fā)明提供一種延遲與帶寬中繼比較算子的網(wǎng)絡(luò)通信路徑選擇方法。建立了一種中繼網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)延遲和帶寬比較算子，能夠分析兩臺(tái)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況，并根據(jù)兩臺(tái)主機(jī)的連接需求，利用一個(gè)中繼連接池來保證主機(jī)之間的連接連通性，同時(shí)使連接雙方的延遲盡可能達(dá)到最低，可利用帶寬盡可能最大化，從而提升了網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量。本發(fā)明既能夠保證兩臺(tái)主機(jī)不受地域空間和網(wǎng)絡(luò)資源的限制的互相連接，又能夠降低延遲、避免帶寬瓶頸，同時(shí)能夠降低成本，提高網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量，滿足了不同場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)使用需求。本發(fā)明大大提升了個(gè)人使用遠(yuǎn)程連接、音視頻通話的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)能夠優(yōu)化視聽平臺(tái)的內(nèi)容分發(fā)服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸包括加密數(shù)據(jù)在內(nèi)的任何數(shù)據(jù)；本發(fā)明拓展性高，可承載任何基于網(wǎng)絡(luò)層的業(yè)務(wù)，滿足了異地組網(wǎng)的需求。