专利名称：采用小区动态划分技术的对等网络系统实现方法
技术领域：
本发明涉及Peer-to-Peer(P2P)对等网络技术，尤指一种利用P2P网络技术在Internet上进行信息交互、共享的系统方法。
背景技术：
纵观P2P网络技术的发展，由于其对服务器的依赖性小、为客户端提供的服务质量一定程度上优于服务器-客户端模式，使得它在近期随着宽带接入的普及得到了巨大发展。但现有的系统中普遍采用基于“洪泛法”进行搜索和维护，消耗了大量带宽导致资源利用率低，事实上已经给电信运营商带来了巨大负担，成为阻碍P2P发展的一个屏障。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于P2P网络技术的信息交互、共享系统方法。系统将所有用户进行动态分区管理，同时有选举出一些节点对小区的信息进行管理。当系统中的节点发起搜索另一个节点时，将通过选举出的节点进行查找，改变了进行大规模泛洪的模式。
具体实施例方式
采用小区动态划分技术的对等网络系统实现方法具有以下特点1.整个系统除全局唯一的一台注册服务器外，不需要其他服务器，并且采用定向的资源定位方式可以极大的减少网络中搜索信息的传播。在最优的情况下，资源定位只需要在一个节点上做一次查询；在最坏的情况下，也只需要在三个节点上分别做一次查询。
2.系统中的每一个节点都拥有系统唯一的标识(ID)、在网络中的性能评估值。每个节点的ID由用户首次在系统注册时由用户记录，注册服务器确保全局其唯一性；系统中根据节点的性能，一共存在三种类型的节点普通节点(Common Node，CN)、高级节点(Higher Node，HN)、超级节点(Super Node，SN)，并且性能依次递增。各类节点之间的数量比例由系统设计参数确定，并支持动态调整。
3.每个节点根据其类型保存一张相邻的IP-ID路由表，是搜索其他节点的唯一工具。各类节点IP-ID路由表结构都不同CN保存有管理它的HN、SN的IP-ID信息，HN保存有其管理的所以CN的IP-ID信息以及管理它的SN的IP-ID信息，SN保存有系统中所有SN的IP-ID信息以及它管理的所有HN的IP-ID信息。
4.由于节点唯一标识ID与SN、HN的小区上下界同为英文字母、数字串，所以参考字典顺序可以确定任意两个标识或小区上下界的偏序关系只需要从左至右按位比较，在可以区分偏序关系时即可停止。
5.设RH、RL分别是一个HN的上、下边界，ID是CN的唯一标识，并且一个HN最多管理N个CN，则根据字典顺序，这个HN所管理的CN是这样一个集合{IDi，IDj|RL＜IDi≤RH(i＝0，1，2L，N-1)，IDj＜IDj+1(j＝0，1，2L，N-2)，IDi≠IDj(i≠j)}。
6.某一个SN管理的所有HN的小区的并集与此SN管辖的小区范围相等，并且每个HN所管辖的小区范围没有重叠，即∪iHNi.Area=SN.Area,∀HNi∈SN]]>并且{i≠j|HNi·AreaI HNj·Area＝；HNi，HNj∈SN}。
7.一个HN管理一定数量的CN，当所管理CN的数量达到HN的阈值(N)时，将进行普通节点小区分裂。分裂的原则是将原本一个HN所管理的CN进行平分，一半CN由原来的HN继续管理；并从另一半CN中选出性能值最高的节点升级为HN，管理余下的CN。在分裂的过程中，需要对新HN的路由表进行维护，也需对管理HN的SN的路由表进行更新。网络中节点的个数是随时间变化的，在一段时间内小区内CN会大量退出，产生一个HN管理的CN数目很少的情况。若一个SN下属的相邻两个HN所管理的CN个数之和小于k1，则这两个HN所管理的小区将被合并。
8.一个SN同样管理多个HN，当HN的数量达到SN的阈值(N′)时，采用与普通节点小区分裂类似的方法，将小区平分。新SN节点是从本SN管理的第一个HN的下属CN中选出性能最优的节点，升级为SN。相关的HN、SN路由表都需要更新。
9.当节点在服务器注册完毕后，服务器将返回给节点系统中一个当前在线的SN的IP-ID路由信息，节点将其保存在IP-ID路由表中。当一个节点加入时，其默认类型是CN，该节点首先在IP-ID路由表中查询HN的记录并且发送数据包确认其在线a.若该HN在线，则CN将其ID发送给HN。HN进行ID与本小区上下界的比较，若CN属于本小区，则将CN的IP、ID信息保存在IP-ID路由表中，然后HN判断所管理的CN数量是否超过阈值(N)，若没有超过，则CN登录成功，否则在HN进行普通节点小区分裂之后，CN完成登录。若CN不属于本小区，HN在IP-ID路由表中查找另外一个HN，如果存在并且CN属于该HN，则将其IP、ID返回给CN，CN重新开始登录过程；若不存在，则将CN的ID与SN所管理的区域范围进行比较，若CN属于该SN，则返回SN的IP、ID给CN，CN再重新开始登录过程，若CN不属于该SN，则SN将返回CN正确的SN使CN重新登录。
b.若该加入节点没有找到或者记录中的HN不在线，将与SN进行联系。SN在收到CN信息之后，首先将加入节点的ID与本小区上下界的比较。若CN属于本小区，则SN在其IP-ID路由表中查找管理CN的HN，如果找到，则将HN的IP、ID发送给CN，CN继续从此HN登录；若没有找到HN，说明SN中没有HN存在，则将此CN升级为HN。若CN不属于本小区，由于SN与系统中其他SN保持IP、ID的信息同步，则SN在其IP-ID路由表中查找管理CN的SN，并将结果返回给CN，重新开始登录过程。
当CN在HN、SN登录都失败时，将询问注册服务器系统中存在的SN，服务器返回给CN当前在线的一个SN的IP、ID信息，CN重新开始登录过程。
10.在系统刚建立时，系统中没有任何节点，只存在一个注册服务器。当第一个节点加入系统时，此时服务器将把这个节点设置成为SN。
11.每个节点登录系统后，定时给上层节点发送在线消息，上层节点以此确认该节点在系统中。上层节点在收到下层节点的在线信息后，同样将返回给下层节点在线信息。节点失效分两种情况正常退出和掉线。
a.当CN正常退出时，需向管理它的HN通知其退出，HN则在IP-ID路由表中删除该节点的IP-ID项；当CN发生掉线时，HN由于没有按时收到CN发来的在线信息，在超时一定时间后，判定该CN退出系统，并把IP-ID路由表中相对应的记录删除。
b.当HN正常退出时，将在其管理的CN中选出一个性能值最高的节点，并将其设为HN，在将要退出的HN的IP-ID信息复制给新的HN之后，新HN进行相关的SN、CN的IP-ID路由表更新，此时旧HN退出系统。当HN发生掉线时，其管理的CN将得不到从HN返回的在线信息，此时CN将重复节点登录过程，重新找到HN。此过程中，由于管理HN的SN也将收不到HN的在线信息，SN将首先从与此HN相邻的两个HN中选择管理CN数较少的一个，修改其管辖的范围的上或者下界，使得覆盖掉线HN的管理范围。相应的CN、HN、SN的IP-ID路由表更新也是必须的。
c.SN节点失效时，其管理的HN也会发生收不到SN在线的反馈信息。此时多个HN都从自己所管理的CN中各选出一个性能最优的节点，再经过比较，选出性能值最高的一个CN作为新的SN，相应的IP-ID路由表也将得到更新。
权利要求
1.一种采用小区动态划分技术的对等网络系统实现方法，其特征在于该方法根据网络中节点的唯一标识ID(英文字母、数字串)进行系统节点小区动态划分，并且节点含有关于网络中其他节点的路由表(反映其他节点的ID与IP地址的对应关系)，系统结构属于半分布式结构化模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于系统中的每一个节点都拥有系统唯一的标识(ID)、在网络中的性能评估值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于小区的规模，即一个小区中节点的个数，在系统初始化时设定，可根据网络条件进行调整，并且具有上下界阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在小区内用户数超过上界阈值时，进行小区的分裂；在小区用户数小于下界阈值时，进行小区合并。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于系统中节点类型有三种普通节点(CN)、高级节点(HN)、超级节点(SN)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于每个节点的类型确定与其性能评估指和系统中小区的状态相关，三种类型节点数量的比例在系统初始化时设定，并且进行动态调整。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于小区中的节点类型都为普通节点，并由高级节点进行管理，一定数量的高级节点又由超级节点进行管理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在一个节点发起查询其他节点信息时，首先通过管理本小区的高级节点在小区内进行查找，若找到目的节点，则结束查找。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在一个节点发起查询其他节点信息时，首先通过管理本小区的高级节点在小区内进行查找，若没有找到，则由超级节点协助查找，最终返回目的节点的位置信息。
全文摘要
本发明提供了一种基于P2P网络技术的信息交互、共享系统方法，该方法包括以下特点系统中唯一的注册服务器管理系统中节点的ID，保证ID在系统中的唯一性。并保存有系统中部分的节点信息。系统中的所有节点根据其在网络中的性能以及系统状态被分为三种类型普通、高级、超级。普通节点的信息由超级节点进行管理，高级节点的信息由超级节点进行管理，超级节点的信息在系统中进行同步。系统将所有用户进行动态分区管理，小区由普通节点组成由高级节点进行管理，一定数量的高级节点又由超级节点管理。当系统中的节点发起搜索另一个节点时，将通过高级节点、超级节点进行查找，改变了在网络中进行大规模泛洪的模式，而且支持节点的精确定位。小区的规模，即小区中普通节点的数量由系统初始化时设定，并可根据实际情况进行调整，这使整个系统具有良好的扩展性。
文档编号H04L12/46GK1845524SQ20061008140
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月18日 优先权日2006年5月18日
发明者马明辉, 王延炯, 张春红, 武穆清, 廖青, 徐春秀, 朱新宁, 任春阳, 魏宇欣 申请人:北京邮电大学