专利名称：基于对等式分布计算技术的并行信息传送方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种网络上的基于对等式(peer-to-peer enabled)的分布计算技术的信息传送方法。更具体地说，本发明涉及一种信息传送方法，其中以文件等单位划分的一个单位信息(例如，JPEG等图像信息或MPEG等动态图像信息)或包括几个单位数据的信息(例如，由大量GIF文件组成的网页)分割成比原来信息大小小的数据，然后将该分割数据从多个计算机并行传送到客户机。
背景技术：
通常，为了通过任意网络接收任意电子信息，应具备请求规定信息的计算机(以下称“客户机”)，提供客户机(client)请求信息的计算机(以下称“服务器”)，以及组成它们之间信息传送途径的网络。在这里服务器和网络并不是只为一个客户机服务的资源，应各种不同客户机的要求可能产生过载，这种负荷的增加会引发瓶颈现象。结果，限制了可以同时与服务器连接的客户机数量，而作为需要信息的客户机，存在只能使用分配给自己带宽中一部分的问题。
因为存在这种问题，通过互联网销售信息的内容提供者为了增加用户数量和提高服务质量，大量购买可以起服务器作用的容量大价格高的计算机或增加传送信息的网络带宽等需要进行大量投资。此外，内容提供者为了稳定地提供规定的信息提供服务，需要预测最大客户机数量并做出针对性的准备。然而，这种客户机数量具有很难正确预测及随着时间其数量变动的特性。因此，当没有出现所预测最大客户机数量的信息请求时，意味着浪费预测最大客户机数而准备的资源。若预测有失误，请求信息的客户机数比预测的最大客户机数多时，还可能产生不能提供正常服务的问题。
为了解决服务器和网络中存在的上述瓶颈问题，已经提出了IP多点传送(multicasting)技术。该技术是一种像互联网上的动态图像实况转播一样，大量客户机同时需求相同信息时，减轻服务器和网络负荷的技术。通常，TCP/IP上的单点传送(unicast)互联网应用程序知道数据收件人的互联网地址(IP地址)，将收件人地址标在传送信息包标题上并传送该信息包。为了使这种信息包传送到正确的收件人那里，互联网上的很多路由器识别信息包标题并决定传送途径。然而，进行多点传送的信息包，其结构稍微不同。信息包发送者在其标题上不标注收件人的地址而是标上收件人所在的组地址并传送信息包。多点传送的组地址是D-class IP地址(224.0.0.0～239.255.255.255)，它与显示全世界每个互联网主机的A-、B-、和C-class IP地址不同，它不是显示实际主机的地址。因此，接收这种多点传送信息包的收件人，判断自己是否属于该组信息包之后决定是否接收该信息包。为了在实际网络上使用这种IP多点传送技术，路由器上必需有支持IP多点传送的功能。然而，因为目前在全世界安装的路由器只有部分支持IP多点传送功能，在以后的短时间内也不可能全面替换目前网络上的路由器设备，因此现实地说，在目前的主干网的条件下，很难期待通过引进这种IP多点传送技术在性能上有重大改进。
用于解决服务器和网络产生瓶颈问题的另一种方法是利用内容传输网络(CDN)。CDN通过各网络战略性安装的高速缓冲存储(cache)服务器发布内容，向用户提供快捷稳定的网络连接环境，向互联网服务供应商(ISP)、内容提供者(CP)等互联网工作者提供网络基础结构，使他们能通过分布型处理接纳用户。内容从内容提供者的服务器经过用户网络传送到用户那里。在该过程中，互联网的速度下降发生在“网路”(“Middle-Mile”)，即从内容提供者的服务器经过NSP或ISP网络到用户节点(nodes)之间发生。CDN就是为了解决“网路”问题。在ISP上战略性安装高速缓冲存储服务器，从CP服务器向高速缓冲存储服务器分配内容，从而使它不像在网络间传送，而像在子网络内传送。从而防止特定网络通信量的集中，可以保障快捷的速度。这种CDN技术在网络上几个重要位置放置可以代替服务器的计算机，使它做一些服务器要做的处理，通过它减少服务器的负荷。客户机的要求未到达服务器之前不至于网络被断开而在中间进行处理，从而可以减轻网络的负担。然而，利用这种CDN也需要购买达到服务器容量的大量计算机，这势必会增加费用。虽然多个计算机代替服务器功能，但可以担当CDN功能的服务器数量毕竟有限，因此CDN的使用并不能从根本上解决上述问题。
发明内容
本发明旨在解决现有技术存在的问题。本发明的一个目的是利用PC等一般用户计算机(以下称“同位体”)的CPU、硬盘、网络带宽等闲置资源的分布计算技术和不通过中间服务器而在一般用户PC之间传送数据的对等技术使信息传送并行进行，提高互联网等网络上的信息传送速度，减少服务器及网络产生的负荷，缩短数据传送的途径。
更具体地说，本发明的目的是代替完全担任信息储存及传送服务的中央服务器作用，向多个同位体分割及重复储存要提供服务的信息。当客户机有信息要求时，查找出具有相当该信息分割数据的同位体，并选择出可以发挥最快传送速度的同位体，使它们向需要信息的客户机并行传送信息。这样不仅客户机可以利用快捷传送、减少服务器及网络上的负荷，而且从比中央服务器更近的同位体传送数据，缩短了传送途径。
为了实现上述目的，根据本发明的网络并行传送信息方法，包括以下步骤将信息分割成规定大小数据并储存该数据；查找可以提供规定大小数据的同位体；按照指定规则从该查找的同位体中选择至少一个同位体；从该选择的同位体并行接收规定大小数据；以及将规定大小的接收数据还原成信息。
此外，为了实现上述目的，根据本发明的一种用于网络上并行传送信息的系统，包括客户机，用于请求传送信息；服务器，用于将信息分割成规定大小数据并储存该规定大小的分割数据；多个同位体，用于储存规定大小的分割数据；以及至少一个代理器(agent)，用于管理储存在同位体(peer)的规定大小数据和/或有关数据信息，并通过分析客户机的信息请求，根据指定规则在多个同位体中选择适合传送信息的同位体。
而且，根据本发明另一方面，适合传送信息的同位体的选择可以由客户机进行。
图1是根据本发明的网络中，并行传送信息系统的简要配置概念图。
图2是根据本发明的网络中，适用并行传送信息系统的实际组成部分之间关系的框图。
图3是说明根据本发明一个实施例的网络上并行传送信息方法的步骤的流程图。
具体实施例方式
用于实现所述目的的本发明特征和优点通过相关附图和以下说明将变得更明显。下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1示出了用于本发明的并行传送系统简要配置的框图，包括通过任意网络可以相互传送信息的下列模块。
该并行传送系统包括服务器S，用于将信息分割成规定大小数据并储存该分割数据；客户机C，用于请求任意信息；多个同位体，包括用于代表服务器S进行规定大小数据传送的同位体1、2、3、以及4、11、12、13、和14；以及包括代理器A或B 21或22中的至少一个代理器，用于分析客户机请求信息并查找用于根据客户机请求代替服务器传送规定大小数据的同位体。
服务器S将信息分割成可变或固定大小的数据并存储该分割数据。该分割且储存的数据可以加密。这种数据加密通过众所周知的加密方法进行，诸如里维斯特(Rivest)、沙米尔(Shamir)、和阿德尔曼(Adleman)(RSA)算法是一种众所周知的公开密钥加密算法和数据加密标准(DES)。这些加密方法向客户机传送收费内容时可特别适用。
代理器A或B 21或22起到分配数据的作用，将服务器S储存的以规定大小分割的数据分配到每个同位体重复储存，并管理储存在各同位体上的分割数据，排除分割数据，并进位(carry in)新数据，以此始终监视哪种信息的分割数据储存在哪个同位体上。而且，代理器管理这种监视结果，当客户机C有信息请求时，利用它分析该请求并查找出哪个同位体可以进行处理。
当客户机C有信息请求时，该请求不像传统数据传送方法传送到服务器S上，而是传送到一个上述代理器A或B 21或22上。这时，代理器A或B 21或22判断请求信息以分割数据格式储存在哪个同位体1、2、3、以及4、11、12、13、和14上，按指定规则在这些同位体中查找优选从哪些同位体传送分割数据。从多个同位体中选择适合于传送的至少一个同位体，根据下列规则进行(1)基于分析客户机IP地址选择具有类似客户机IP地址的同位体。例如，客户机和同位体IP地址前3字节(bytes)类似时，两者位于相同或邻接网络上的可能性高。因此，可能信息传送效率比较高。
(2)基于使用Ping或Trace命令监控同位体的响应速度，若速度良好可以选择。如响应速度快，则可以想到同位体的网络负荷不重。因此，可能信息传送效率会很高。
(3)基于利用安装在同位体上的独占式应用程序，测定同位体CPU及输入/输出负荷，将它作为基础就可以选择CPU及输入/输出负荷小的同位体。若某个同位体的CPU及输入/输出负荷低，则这种同位体可更能迅速地处理传送作业。因此，信息传送效率会很好。
(4)调查向客户机提供服务的同位体服务历史纪录(histories)，选择同位体。
在上述举例的规则中，对其中部分或全部作为基础，代理器A或B 21或22、或客户机C选择具有所需传送效率的同位体。在这里，根据指定规则可以选择服务器S或同位体中的一个。被选择的同位体将自身具有的按规定大小分割的数据向客户机C传送。根据本发明的一个实施例，各同位体传送分割数据途中传送网络发生障碍时，客户端驱动的规定独占式应用程序通过规定“超时”(time-out)等，查找这种障碍事实，并通知客户机A或B 21或22。这时，代理器可以选择适合传送具有分割数据的同位体，并允许选择的同位体传送分割数据，使因网络障碍未传送的分割数据传送到客户机C。若全部完成分割数据的传送，客户机C将接收的分割数据还原为原始信息(根据数据是否已经加密还可以进行解密)，并根据用途合理使用。
根据本发明优选实施例的在网络上并行传送信息的系统，还包括用于管理同位体之间传送的规定大小数据的高速缓冲存储的高速缓冲存储器管理器。该高速缓冲存储器管理器高速缓冲存储在各同位体之间频繁传送的数据，然后，当邻接的客户机请求该信息时，马上将这些数据向客户机传送，以此减少网络上的负荷。高速缓冲存储器管理器可以独立服务器的形式存在，或可以根据其实施，高速缓冲存储器管理器位于各同位体上，每次高速缓冲存储器发生变化时，就通知代理器这种变化。
像这样，将一个信息分割成规定大小数据，该分割数据储存在相应同位体1、2、3、以及4、11、12、13、和14中，当客户机C请求信息时，相应同位体1、2、3、以及4、11、12、13、和14向客户机C分别传送分割的规定大小数据，因此，客户机从多个计算机(同位体)并行接收信息。如果已经将客户机请求信息分割成N块，那么客户机C可以从最大N个同位体中并行接收信息。然而，根据本发明的优选实施例，考虑到信息特性和客户机的特性也可以包括将同时到达的信息块数量控制在一定数量以下的功能。
图2是本发明适用领域实际组成部分的服务器S、客户机C、代理器21、以及同位体11之间的相互关系图，为了整体操作，各组成部分通过相互连接的任意网络像下面图3所示的流程图的程序一样进行操作。
图3是根据本发明优选实施例的网络上并行信息传送的流程图。
在步骤310中，服务器S将服务对象的所有信息分割成可变或固定大小的数据并储存该分割数据。图2所示的至少一个代理器21将服务器S储存的规定分割数据重复分配到相应的同位体11上，并管理储存在相应同位体11上的分割数据，以删除分割数据，并进位新数据，以此始终监视哪种信息的分割数据储存在哪个同位体上。而且，代理器掌握从服务器S装载或删除信息，相应删除对应服务器S删除信息的各同位体11上储存的数据，对于新装载的信息，向各同位体11重复分配对应它的分割数据。
在步骤320中，代理器管理监视结果，当客户机C有信息请求时，利用它分析这种信息请求，并确定哪个同位体可以进行处理。
在步骤330中，客户机C有信息请求时，该请求不像传统数据传送方法向服务器S传送。而是可能向至少一个代理器21传送。在这种情况下，至少一个代理器21查找出该请求信息以分割数据格式储存在哪个同位体上，并将查找的同位体通知给客户机C。客户机根据指定规则判断在这些同位体中从哪些同位体传送分割数据，以此选择合适的同位体。如上所述，根据本发明，在同位体上重复储存分割数据，所以在网络上存在具有相同数据的一个或多个同位体。步骤330是根据指定规则在这种一个或多个同位体中选择判断为传送效率最好的同位体的步骤。根据本发明另一实施例，选择合适的同位体可以在客户机C端进行，但可以由代理器选择合适的同位体，再通知客户机C。如上所述，服务器S可以根据规则进行选择作为同位体中的一个。
在步骤340中，在步骤330中选择的同位体，向客户机传送相应储存的分割数据。理论上，若将客户机请求的信息分割为N块，则最多从N个同位体接收并行传送。可选地，考虑到信息特性或客户机的特性，也可能包括将同时到达的信息块数量控制在一定数量以下的功能。
在步骤350中，在步骤340传送过程中任意同位体和客户机之间网络产生障碍或突然发生意外情况(诸如同位体计算机停机)时，在任意同位体中进行的分割数据的传送可能会变慢或者中断。这时，在客户端驱动的独占式应用程序经过规定时间后，判断是否“超时”，并向代理器通知任意同位体的传送下降到规定速度以下或中断传送的情况。有这种通知时，该流程就返回步骤330反复进行上述流程。这种意外事故发生时，尽管客户机可以向代理器通知该事实，但监控传送情况的代理器可以识别这种情况，以便该流程可返回步骤330。
在步骤360中，当从同位体传送所有分割数据时，该传送就完成了。
在步骤370中，已经传送的分割数据在客户端还原(restored)。这时，通过特定加密算法加密的数据可以解密，并可以还原为提供规定服务形式的信息。
工业适用性如上详细说明，根据本发明，将服务器提供服务的信息分割成多个规定大小数据储存在多台一般用户计算机上，以此可以排除内容提供者信息向不是自己管理的服务器而是外部计算机泄漏，不经内容提供者允许使用信息的可能性。
而且，根据本发明，不是通过服务器和客户机之间一对一传送而是通过多个同位体和客户机之间并行传送，不仅可以有效缩短传送同样信息所需的时间，而且与中央服务器集中管理服务所有客户机的所有请求不同，多个同位体同时进行并行处理，因此可以有效减少服务器的负荷，减少服务器设置费用。
此外，如传统方法中，服务器处理所有请求时，根据服务器性能被迫限制可以同时处理的请求的数量。然而，根据本发明，它分散处理客户机请求，所以可以克服同时处理很多请求的限制。
以上对本发明优选实施例的详细描述只是为了举例用的。本领域技术人员应当理解本发明不局限于公开的实施例，在本发明的精神和范围之内可以进行各种修改、变更、和增加是显而易见的。因此，本发明权利范围由下面所述权利要求范围所确定。还意味着覆盖了包括所附权利要求的精神和范围的各种变形和等同方案。特别是，上述的服务器、代理器、同位体、以及客户机等各组成部分只是功能上的分类而已，它们的实际位置与功能分类无关。
权利要求
1.一种网络上并行传送信息的方法，包括以下步骤(a)将信息分割成规定大小数据并储存所述数据；(b)查找可以提供所述规定大小数据的同位体；(c)按照指定规则从所述查找的同位体中选择至少一个同位体；(d)从所述选定的同位体并行接收所述规定大小数据；以及(e)将所述规定大小的所述接收数据还原成所述信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)还包括以下步骤加密所述分割数据；以及控制重复分配并储存在服务器和所述同位体中的所述规定大小数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中的所述指定规则包括所述同位体自身工作负荷、所述网络状态、所述同位体的地理位置、和以前服务历史纪录中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(d)还包括以下步骤若在传送所述数据过程中出现传送网络问题或以规定速度以下传送数据，则选择新同位体并从所述新选择的同位体中再次接收所述规定大小数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(d)还包括以下步骤将可以同时并行传送所述规定大小数据的同位体数量限制在所述数据数量或更少数量。
6.一种用于网络上并行传送信息的系统，包括客户机，用于请求传送信息；服务器，用于将所述信息分割成规定大小数据并储存所述规定大小的所述分割数据；多个同位体，用于储存所述规定大小的所述分割数据；以及至少一个代理器，用于管理储存在所述同位体中的所述规定大小数据和/或信息，并通过分析所述客户机的所述信息请求，根据指定规则在所述多个同位体中选择适合传送所述信息的同位体。
7.一种用于网络上并行传送信息的系统，包括服务器，用于将所述信息分割成规定大小数据并储存所述规定大小的所述分割数据；多个同位体，用于储存所述规定大小的所述分割数据；以及至少一个代理器，用于管理储存在所述同位体中的所述规定大小数据和/或信息，并通过分析所述客户机的所述信息请求，查找储存对应所述信息的所述分割数据的同位体；以及客户机，用于请求信息并根据指定规则在所述查找同位体中选择适合传送所述信息的同位体。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述指定规则包括所述同位体自身工作负荷、所述网络的状态、所述同位体地理位置、和以前服务历史纪录中的至少一种。
9.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，还包括用于管理所述同位体之间传送的所述规定大小数据的高速缓冲存储的高速缓冲存储器管理器。
10.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述代理器查找的所述多个同位体包括所述服务器。
全文摘要
本发明涉及一种网络上的基于对等式分布计算技术的信息传送方法。根据本发明的并行传送系统和方法，其特征在于，包括服务器，用于将信息分割成规定大小数据并储存该规定大小的分割数据；客户机，用于请求任意信息；多个同位体，包括用于代表服务器重复储存分割数据并且进行规定大小数据传送的同位体。根据本发明，由于信息不是通过服务器和客户机之间一对一传送而是通过多个同位体和客户机之间并行传送，因此可以有效缩短传送信息所需的时间。此外，由于中央服务器不是在中央控制来自所有客户机的所有请求，而是多个同位体同时进行并行处理这些请求，因此可以大大减少服务器的负荷，以便减少用于构造服务器的成本并且网络总的可利用带宽可以增大。
文档编号H04L29/06GK1550088SQ02816916
公开日2004年11月24日 申请日期2002年8月26日 优先权日2001年8月28日
发明者文义善 申请人:文义善