一種p2p組網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)管理列表結(jié)構(gòu)及其管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)通訊中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Peer to Peer，簡(jiǎn)稱P2P)技術(shù)，且特別涉及一種P2P組網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)管理列表結(jié)構(gòu)及其管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行流媒體直播或點(diǎn)播逐漸成為一種趨勢(shì)，慢慢融入到人們的日常生活中，在工作、學(xué)習(xí)以及娛樂(lè)等各個(gè)方面形成熱點(diǎn)，無(wú)論是視頻會(huì)議、在線教育還是網(wǎng)絡(luò)電視、視頻網(wǎng)站都應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。流媒體(Stream Media)是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nternet/Intranet播放的媒體格式，如音頻、視頻或多媒體文件。流媒體在播放前不需要下載整個(gè)文件，只將開(kāi)始部分內(nèi)容存入內(nèi)存，在計(jì)算機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存并使流媒體數(shù)據(jù)正確地輸出，可以邊下載邊觀看。其原理是把向用戶傳輸?shù)亩嗝襟w文件按照播出時(shí)間順序分為不同的片段，然后依次把這些片段發(fā)給用戶，連續(xù)播放這些片段就形成了連續(xù)的聲音和圖像。
[0003]流式傳輸主要指將整個(gè)音頻和視頻及三維媒體等多媒體文件經(jīng)過(guò)特定的壓縮方式解析成一個(gè)個(gè)壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)順序或?qū)崟r(shí)傳送。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中，用戶不必像采用下載方式那樣等到整個(gè)文件全部下載完畢，而是只需經(jīng)過(guò)幾秒或者幾十秒的啟動(dòng)延時(shí)即可在用戶的計(jì)算機(jī)上利用解壓設(shè)備對(duì)壓縮的多媒體文件解壓后進(jìn)行播放和觀看。此時(shí)多媒體文件的剩余部分將在后臺(tái)的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。與單純的下載方式相比，這種對(duì)多媒體文件邊下載邊播放的流式傳輸方式不僅使啟動(dòng)時(shí)間大幅度地縮短，而且對(duì)系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低，極大地減少用戶用在等待的時(shí)間。目前，流媒體技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中。
[0004]傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流媒體播放系統(tǒng)一般基于C/S模式，但是由于流媒體播放需要消耗大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器資源，因此這種模式嚴(yán)重限制了網(wǎng)絡(luò)流媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展。以一個(gè)占用帶寬為300kbps的網(wǎng)絡(luò)視頻流為例，當(dāng)有1000個(gè)用戶同時(shí)觀看時(shí)，需要的帶寬是300Mbps。這樣的性能要求對(duì)于大多數(shù)服務(wù)器來(lái)說(shuō)是滿足不了的。如果要支持幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)的用戶，采用這種C/S模式幾乎是不可能的。當(dāng)然，增加服務(wù)器數(shù)量和提高帶寬是一種解決方法，但是這種方式需要巨大的成本開(kāi)支，所以需要新的技術(shù)手段來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
[0005]IP組播是解決網(wǎng)絡(luò)流媒體多路傳輸消耗大量帶寬的一種技術(shù)。利用組播可以將一份數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送給一組特定的用戶，從而避免了數(shù)據(jù)的重復(fù)發(fā)送，不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)帶寬的浪費(fèi)，非常適合網(wǎng)絡(luò)流媒體傳輸。但是IP組播也具有自身的問(wèn)題，因?yàn)镮nternet是個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，硬件平臺(tái)千差萬(wàn)別，互聯(lián)設(shè)備在對(duì)組播的支持上也存在差異，因此IP組播在實(shí)際應(yīng)用中存在部署的困難。
[0006]P2P是對(duì)等連接peer to peer模式的簡(jiǎn)稱。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)是最近幾年新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的C/S模式，P2P模式一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)就是節(jié)點(diǎn)無(wú)需依賴集中式服務(wù)器資源，各節(jié)點(diǎn)可以直接進(jìn)行通信。每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有相同的地位，既可以請(qǐng)求服務(wù)，也可以提供服務(wù)，同時(shí)扮演著C/S模式中服務(wù)器和客戶機(jī)的雙重角色，甚至還可以具有路由器和高速緩存的功能。在P2P模式下，由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有客戶機(jī)和服務(wù)器的功能，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)在從別的節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)流的同時(shí)還向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)流。利用這個(gè)特點(diǎn)，P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以應(yīng)用現(xiàn)有的計(jì)算資源和有限網(wǎng)絡(luò)帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)流媒體直播或點(diǎn)播以及進(jìn)行文件傳輸。
[0007]P2P技術(shù)是一種用于不同終端用戶之間、不經(jīng)過(guò)中繼設(shè)備直接交換數(shù)據(jù)或服務(wù)的技術(shù)。它打破了傳統(tǒng)的Client/Server模式，在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位都是相同的，具備客戶端和服務(wù)器雙重特性，可以同時(shí)作為服務(wù)使用者和服務(wù)提供者。P2P的核心是利用用戶資源，通過(guò)對(duì)等方式進(jìn)行文件傳輸，這完全不同于傳統(tǒng)的客戶服務(wù)器計(jì)算模型。P2P通過(guò)“非中心化”的設(shè)計(jì)和多點(diǎn)傳輸機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了不依賴服務(wù)器而快速的交換文件。
[0008]依照P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息存儲(chǔ)與搜索方式的不同，諸多P2P協(xié)議可以分為兩大類:結(jié)構(gòu)化(Structured)的系統(tǒng)與非結(jié)構(gòu)化(Unstructured)的系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)特定的信息或特點(diǎn)信息的索引。當(dāng)用戶需要在P2P系統(tǒng)中獲取信息時(shí)，他們必須知道這些信息(或索引)可能存在于哪些節(jié)點(diǎn)中。由于用戶預(yù)先知道應(yīng)該搜索哪些節(jié)點(diǎn)，避免了非結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)中使用的泛洪式查找，因此提高了信息搜索的效率。
[0009]結(jié)構(gòu)化P2P的核心技術(shù)是分布式哈希表(Distributed Hash Table, DHT)結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是通過(guò)將數(shù)據(jù)資源的特征(關(guān)鍵字)經(jīng)過(guò)哈希運(yùn)算，得到鍵值(Hash Key)，數(shù)據(jù)資源的分布存儲(chǔ)依據(jù)鍵值來(lái)進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)的DHT結(jié)構(gòu)視整個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)(Identity，ID)空間為平面空間，因此數(shù)據(jù)資源以均勻概率密度隨機(jī)哈希到整個(gè)空間中的某一點(diǎn)。
[0010]DHT類結(jié)構(gòu)能夠自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)加入/退出，有著良好的可擴(kuò)展性、魯棒性、節(jié)點(diǎn)ID分配的均勻性和自組織能力。由于重疊網(wǎng)絡(luò)采用了確定性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，DHT可以提供精確的發(fā)現(xiàn)。只要目的節(jié)點(diǎn)存在于網(wǎng)絡(luò)中，DHT總能發(fā)現(xiàn)它，發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)確性得到了保證。但是DHT網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于:額外開(kāi)銷比較大，隨P2P網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。搜索請(qǐng)求遍歷整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)要經(jīng)過(guò)很多跳，完整的搜索結(jié)果延時(shí)比較大，存在著路由表容量不夠和路由延時(shí)等方面的問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)，DHT結(jié)構(gòu)的最大問(wèn)題是DHT的維護(hù)機(jī)制較為復(fù)雜，尤其是節(jié)點(diǎn)頻繁加入退出造成的網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)(Churn)會(huì)極大增加DHT的維護(hù)代價(jià)。
[0011]采用DHT算法的P2P節(jié)點(diǎn)選擇方法并未考慮下載節(jié)點(diǎn)間的流量和帶寬差異，因而選擇到的節(jié)點(diǎn)也并非最優(yōu)下載節(jié)點(diǎn)。如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和某個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)交換，則此兩者之間連接的質(zhì)量就會(huì)變得非常重要，因?yàn)檫@將直接關(guān)系到用戶體驗(yàn)，然而由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)情況不同，通常會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:
[0012]1.較低的數(shù)據(jù)傳輸速度。在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)之間的距離往往會(huì)成為影響傳輸速度的一個(gè)因素。與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，由于路由路徑的加長(zhǎng)、各種排隊(duì)時(shí)延的增加等因素均會(huì)導(dǎo)致其速度將遠(yuǎn)小于和近距離節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換速度，這將直接影響用戶的應(yīng)用體驗(yàn)，特別是P2P流媒體等實(shí)時(shí)應(yīng)用。
[0013]2.網(wǎng)絡(luò)擁塞，降低網(wǎng)絡(luò)的健壯性。大面積的長(zhǎng)距離的節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量特別是骨干網(wǎng)流量的大幅增加，也進(jìn)一步造成節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)較大，影響用戶的使用效果，從而用戶希望建立更多的連接以提高數(shù)據(jù)傳輸速度，導(dǎo)致更嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁塞，使網(wǎng)絡(luò)陷入惡性循環(huán)中。
[0014]3.不必要的跨運(yùn)營(yíng)商間流量。同一運(yùn)營(yíng)商(ISP)的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)相互之間的連接延遲較低，帶寬較高，而跨ISP連接的質(zhì)量較低，也可能帶來(lái)高額的ISP網(wǎng)間結(jié)算費(fèi)用。當(dāng)前P2P網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)忽略了運(yùn)營(yíng)商連接的代價(jià)，從而使得P2P系統(tǒng)大大增加了跨運(yùn)營(yíng)商的流量，增加了運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明提出一種P2P組網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)管理列表結(jié)構(gòu)及其管理方法，能夠?qū)?jié)點(diǎn)按照不同屬性進(jìn)行有效的分類管理，在進(jìn)行伙伴節(jié)點(diǎn)匹配時(shí)能夠迅速找到最佳節(jié)點(diǎn)，保證節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸速度，避免了大面積長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸和跨運(yùn)營(yíng)商間流量的問(wèn)題，降低了運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)提高了用戶體驗(yàn)。
[0016]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種P2P組網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)管理列表結(jié)構(gòu)，所述節(jié)點(diǎn)管理列表具有多層屬性，所述多層屬性依次包括運(yùn)營(yíng)商信息、省信息、市信息、等級(jí)信息和節(jié)點(diǎn)信息；
[0017]所述運(yùn)營(yíng)商信息包括節(jié)點(diǎn)所屬的運(yùn)營(yíng)商標(biāo)識(shí)，所述省信息和市信息分別包括節(jié)點(diǎn)所屬的省市標(biāo)識(shí)，所述等級(jí)信息包括節(jié)點(diǎn)所屬的等級(jí)標(biāo)識(shí)，所述節(jié)點(diǎn)信息包括節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)；
[0018]其中，所述等級(jí)信息包括多層等級(jí)，根據(jù)新增節(jié)點(diǎn)的上傳能力將所述節(jié)點(diǎn)加入不同的等級(jí)，所述多層等級(jí)的數(shù)量為預(yù)先設(shè)定。
[0019]進(jìn)一步的，所述節(jié)點(diǎn)管理列表頂層屬性為運(yùn)營(yíng)商信息和省信息組成的二維數(shù)組結(jié)構(gòu)；所述市信息為所述頂層屬性的從屬屬性，其為數(shù)圖結(jié)構(gòu)；所述等級(jí)信息為所述市信息的從屬屬性，其為數(shù)組結(jié)構(gòu)；所述節(jié)點(diǎn)信息為所述等級(jí)信息的從屬屬性，其為數(shù)圖結(jié)構(gòu)。
[0020]進(jìn)一步的，所述運(yùn)營(yíng)商信息、省市信息為根據(jù)節(jié)點(diǎn)的IP地址從IP地址數(shù)據(jù)庫(kù)獲取。
[0021]進(jìn)一步的，所述等級(jí)信息屬性還包括每一層等級(jí)所具有的節(jié)點(diǎn)數(shù)量信息。
[0022]進(jìn)一步的，所述等級(jí)信息的多層等級(jí)按照以下方式劃分:
[0023]當(dāng)頂層等級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)量未達(dá)到最小值時(shí)，新增節(jié)點(diǎn)加入頂層等級(jí)中，其中所述頂層等級(jí)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量最小值為預(yù)設(shè)值；
[0024]從次頂層等級(jí)開(kāi)始，所述新增節(jié)點(diǎn)等級(jí)分配采用以下判斷方法:
[0025]