[发明专利]基于快速切换的覆盖网络故障检测与恢复方法

说明书

技术领域

基于快速切换的覆盖网络故障检测与恢复方法属于网络数据传输技术领域。

背景技术

通过在用户节点上运行相应的软件并进行配置，覆盖网络就能够为Internet用户提供高可扩展性的大规模分布式应用，这成为推动覆盖网络广泛应用的主要因素。在当前的研究中，一般将重点集中在如何选择一条低延迟或高带宽的覆盖网络路径以提高网络性能。其中包括覆盖网络单播的路径选择，基于测量的端系统组播协议等。但是，当前大部分的研究都隐含地假设覆盖网络应用是独立的，没有考虑各个应用之间因独立管理资源和拥塞控制而导致的流量抖动和网络性能的下降。同时，由于在Internet上搭建的覆盖网络网络链路延迟较大，覆盖网络应用的流量仅是网络中总流量的一小部分，所以每个覆盖网络应用依据感知到的网络状态进行路径选择，无法保证提高整个网络的性能。

同时由于覆盖网络是由稳定程度相对较低的用户主机构成，并且由于没有集中控制节点，主要的故障最终都归结为节点失效，失效的原因可能是该用户退出网络或是相关网路中的路由错误等。在传统的协议设计中，发现节点失效的方法通常比较简单，如在发起通信时检测，或采用定时握手的机制，但是由于网络规模的不断变大，这种方式的效率和自调节性都受到了极大的挑战，同时网络中查找的成功率也将由于故障的不断变多而急剧下降。

本文提出了一种基于快速切换的覆盖网络故障检测与恢复方法，该方法通过一系列节点之间的通讯与计算规则，量化了探测报文的发送频率并提出了结合出错概率与最大可用带宽的代理节点选择与恢复方法，在提高了使覆盖网络的可靠性与服务的稳定性的同时大大提高了覆盖网络中资源查找的成功率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于快速切换的覆盖网络故障检测与恢复方法。

本发明的特征在于，它依次含有以下步骤：

步骤(1.)：用户终端开启后初始化邻居状态表，其中包括：邻居序号，IP地址，故障判定次数，超时时间，以及标志位，其中，邻居序号用来标记所有邻居和个数，其范围为1到65535，IP地址用来唯一的标记该邻居，故障判定次数表示连续丢失多少个探测报文才能判断该节点失效，超时时间为判断该次探测失败的时间长度，标志位为1位10进制数，其中0表示该记录对应的邻居为该子网的代理节点，1表示该记录对应的邻居为该子网的备份代理节点，2代表记录对应的邻居为一般普通节点；

步骤(2.)：初始化邻居维护表，其包括邻居IP地址，邻居保活发送频率，其中IP地址用来唯一的标记该邻居，邻居保活发送频率为用于确认该邻居存活而发送的探测报文的发送频率；

步骤(3.)：当某个用户终端加入P2P网络以后，首先连接所述子网中的代理节点并获取邻居信息，同时将所述邻居信息写入邻居状态表；

步骤(4.)：扫描邻居状态表，对于每个邻居，令α表示其故障判定次数，T为超时时间，ρ为控制负载占总带宽的百分比，在默认状态下ρ取0.01，K为该邻居的保活发送频率，n为邻居个数，K为邻居的保活发送频率单位为：个每秒；并使用公式K＝2α/n+αρn+T计算K，计算完毕以后将该值写入邻居维护表的对应位置，并按照该频率发送探测报文；

步骤(5.)：如果在探测过程中，发现某邻居没有回复探测报文，则进一步判断该节点的故障判定次数是否等于1，如果不为1，则并将故障判断次数减1，如果为1则将改邻居标记为失效；

步骤(6.)：如果所述某节点发现失效邻居在节点邻居状态表中的标志位为0，则说明该子网代理发生故障，所述节点将向邻居状态表中的标志位为1的邻居发送通告报文，让其代替原代理节点进行工作，同时将邻居状态表中该备用代理的标志位设为0；并依次按照以下步骤选择下一个备份代理节点：

步骤(6.1)：扫描邻居状态表，得到表中邻居条目下的故障判定次数为q，最大可用带宽为b，其中b为用户的网络接入带宽与当前已使用带宽之差，并使用G＝q*b计算所有邻居的优先级G，并将具有最大优先级的节点IP地址广播出去，作为自己向所有邻居节点推荐的新备份代理节点；

步骤(6.2)：对收到的IP地址进行记数，并设拥有最多推荐者数量的邻居节点的邻居为新的份代理节点，同时在邻居状态表中的标志位中标记为1；

步骤(7)：按照新的邻居状态表重新整理邻居维护表，同时删除已经失效的邻居节点。