[发明专利]支持层次化网络拓扑的P2P流量优化方法

说明书

技术领域

本发明属于网络技术领域，涉及支持层次化网络拓扑的P2P流量优化，可用于降低P2P软件的跨网络流量，优化P2P流量在网络中的分布和流向，同时提高P2P软件的下载性能。

背景技术

基于P2P(Peer-to-Peer)原理的文件下载、视频流媒体分享及网络电话等日益成为互联网上的主要应用，与此同时P2P流量已占据了网上流量的绝大部分，在很多骨干网上达到了50％到70％的比例。P2P软件在给用户带来快捷、方便的同时却成为互联网服务提供商ISP的噩梦。很多ISP认为巨大的P2P流量带来了网络拥塞，影响了其它网络应用的正常运行，因此采用各种措施限制甚至封堵P2P流量。这会降低P2P用户的体验，并引起P2P用户和ISP之间的矛盾。

P2P软件之所以给网络带来如此高的流量，部分原因来自于其内部机理：P2P软件在构建Overlay网络时不考虑底层网络的实际拓扑结构，造成Overlay网络拓扑和底层网络拓扑严重失配，对等结点间的连接大多是远距离连接，产生的流量多是跨网络流量。以BitTorrent为例，在对等结点从目录服务器Tracker得到对等结点列表之后，随机地从列表中选择35个对等结点作为邻居建立连接。这些连接的两端很可能距离很远，此后的数据传输多是远程跨网络传输。对BitTorrent的研究表明，对于已在本地网存有拷贝的数据，其中的70-90％仍会从外部网络远距离下载。这种完全无视底层网络拓扑、舍近求远的做法，导致大量的跨网络流量，占用了相对宝贵的网间链路，增加了ISP的负担，引起了ISP的对抗情绪；同时，网间链路又往往是拥塞比较严重的网络瓶颈，因而也会影响P2P软件的下载速率，降低下载性能。

解决这一问题有两种思路：一是使用P2P Cache方法，在ISP控制的网络内放置P2P Cache来缓存P2P流量；另一种就是P2P应用层流量优化方法，采用本地化的下载策略，对等结点尽量选择与邻近结点构成Overlay网络、从邻近结点下载数据。其中，P2P Cache方法的问题在于需要针对各种活跃的P2P软件设计相应的机制、实现相应的协议，工作量比较大，而且P2P的流量巨大、传输的对象尺寸一般都比较大，需要的Cache容量大、速度高，容易形成单点瓶颈，另外Cache内容也可能导致版权相关的法律问题。因此P2P应用层流量优化方法就成为解决P2P软件ISP友好性问题的一种备受期望的思路。

P2P应用层流量优化方法，是指在应用层优化P2P软件所产生网络流量的流向，以避免大量的跨网络流量，同时提高对等结点的下载速率、减少下载时间。具体而言，是由ISP维护一个服务器来提供拓扑信息，P2P软件作为客户端访问该服务器，读取拓扑信息，获得对等结点之间的距离，然后选择距离较近的结点连接并传输数据，从而降低网络中的流量。但是，现有的P2P应用层流量优化方法只考虑单一的距离指标，例如路由跳数或地理距离，而没有考虑同时应用多个距离指标进行选择，而且现有的流量优化方法只在一个平面内选择对等结点，而没有考虑互联网本身所具有的域内、域间两级路由体系。现有的互联网不是一个平面的网络，而是一个层次化的网络：高层由各ISP的骨干网络相互连接而成，中间层是汇聚网络，底层是接入网络。在这样的层次化结构中，不同链路具有不同的带宽与不同的价值：通常网间链路需要投入的资金较多，对ISP而言是价值较高的链路，同时带宽又往往有限；而网内链路则相对带宽比较充裕，同时比较廉价。因此，只有在P2P流量优化的过程中支持层次化的网络拓扑，才能根据不同链路的不同价值与地位实现最经济、最有效的优化效果，以体现ISP的偏好。同时，流量优化需要拓扑信息，这种拓扑信息一般来自于路由协议。而互联网的路由体系由域内和域间两级路由构成：域间路由协议负责构造自治系统AS级别的拓扑结构并计算AS间的路由，而域内路由协议负责构造AS内的拓扑结构并计算AS内的路由。因此由这两种路由协议得到的拓扑信息一定是一个层次化的结构，因而相应的P2P流量优化机制应该能够接收这样的层次化的拓扑信息，并根据这样的层次化的拓扑信息给出优化方案。但是，现有的P2P应用层流量优化方法没有考虑互联网拓扑的层次化特征，不能接收来自域内、域间两级路由体系的层次化的拓扑信息，而只是将互联网视为单一平面网络，对所有链路一视同仁，因而不能体现不同链路的价值与ISP的偏好，不能从高到低降低各层次网络上的流量，不能实现有效的优化效果。

发明内容