[发明专利]基于节点临近度估计的对等网络资源搜索优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于对等网络（P2P，PeertoPeer）的基于节点临近度估计的资源搜索优化方法，具体应用在P2P网络资源搜索过程中，属于网络通信技术领域。

背景技术

近年来，互联网用户数飞速增长，P2P应用得到了空前的发展，用户数占据了互联网用户的绝大部分。在P2P促使网络空前活跃的同时，P2P流量占据了大量网络带宽，消耗了大量网络资源，导致了网络关键链路拥塞和其它互联网应用性能急剧下降。

现有研究工作表明：P2P过度消耗网络资源的重要原因之一是P2P应用在资源搜索节点选择上的随意性。这种随意性主要源于P2P网络中逻辑拓扑和实际物理拓扑的失配，在P2P网络中逻辑相邻的节点可能在物理网络中相隔很远，这就给P2P路由带来了不便。P2P路由是根据节点查询请求基于逻辑拓扑找到P2P网络中相应资源信息存储的位置，其不是基于物理拓扑实现的。事实上，局域网或自治域内节点之间的查找，在下一跳的P2P路由过程中，IP路由可能往返于局域网或自治域内外之间，不能保证每一跳的合理性。可能存在两节点逻辑距离很近、但物理距离很远的情况发生，从而可能导致部分P2P流量频繁穿越运营商网络和骨干链路，造成P2P路由效率低下，查询时延较大。

在P2P网络中，节点的异构性也是值得考虑的。一般来说，大多数P2P网络中对等节点的地位设置是平等的。然而这种平等和实际情况存在着一定的差距。事实上，P2P网络中的各节点存在普遍的差异性，每个节点在存储能力、CPU能力、网络能力以及节点在线时间长短等方面都可能存在差异。然而在大多数P2P网络中均没有考虑这些节点之间的差异，而是将所有节点都平等地看待，这样可能会引起存储负载和路由负载不均衡等一系列问题，造成对等节点负载失衡，浪费大量的可用资源。由于P2P节点的在线活动时间也存在着巨大的差异，节点频繁加入和退出可能会影响网络的稳定性。而且，当网络中节点数目达到一定数量时，网络拓扑维护以及网络中的流量超过大部分节点的最大负载极限时，很容易造成网络的突然崩溃。

因此，当前P2P网络中逻辑拓扑和实际物理拓扑失配、节点异构是亟待解决的问题，其对于提升P2P应用性能、提高网络资源搜索效率均有着重要意义。

发明内容

技术问题：本发明针对P2P网络逻辑拓扑和物理拓扑失配问题而导致路由低效与节点异构引起的负载失衡等，提出了一种混合式的分层P2P拓扑结构，更进一步，考虑到节点的实际物理地址和节点性能的差异，设计了一种基于节点临近度估计的对等网络资源搜索优化方法，将网络中的节点按照节点临近度估计值划分为不同的群组，群组之间互连构成分层分布式的P2P网络。

技术方案：这种分层分布式的P2P网络分为两层，主干网层和子网层。上层主干网由超级节点组成一个自适应的P2P网络，而下层的网络由一个超级节点，一个备份节点和若干个普通节点组成一个以本组超级节点为中心服务器的群组。实际数据存放在普通节点上，超级节点保存数据索引并负责响应本组普通节点请求。群组的划分基于节点临近度估计值，参照了节点的物理地址，使得物理地址邻近的节点被分在同一个群组内，保证了P2P网络逻辑拓扑和物理拓扑的一致性，以减少不必要的跨域流量，从而提高P2P路由效率和资源搜索效率。

为了优化P2P网络资源搜索方法，提高资源搜索效率，我们引入了一种基于节点临近度估计的对等网络资源搜索优化方法。节点临近度估计需要用到域名解析服务器的一些信息。域名解析服务器（DNS，Domain Name System）是指保存有网络中主机的域名和对应的IP地址，并具有将域名转换为IP地址功能的服务器。考虑到一般情况下，各主机通常选择与物理上邻近的DNS服务器相连，我们可将具有相同或相近DNS服务器的主机根据节点临近度估计值划分到一个群组内，使得P2P应用在搜索和下载资源过程中尽可能降低在域间或骨干网络上产生的不必要流量，促进P2P流量优化。

在超级节点的选择上，优先选择在线活动时间长、存储运算能力强的高性能节点。并且我们在超级节点中嵌入移动代理（Agent）的运行环境，使之与移动代理结合起来。移动代理是一个可以在网络中从某一主机迁移到另一主机，并且可以与其他的代理相互通信，并与网络系统上的分布式系统进行沟通及交互作用的智能代理（Intellgent Agent）软件程序。移动代理可以到远程的服务器上要求服务器执行搜寻或者直接至远程的服务器上执行所需的服务；也可以与其他的移动代理作互动与会谈，以达到分工合作的目的。移动代理的加入，减少了P2P网络路由查询的时间，提高了资源搜索效率。

一、体系结构