[发明专利]资源的级别自适应搜索方法

说明书

技术领域

本发明属于互联网通信技术领域，涉及网络资源的查询方法。本方法的目的是针对非结构化对等网络由于广播方式作为其搜索的基本策略而引发的较大网络流量，改善分布式网络的资源搜索性能。

背景技术

P2P网络是一种全新网络拓扑结构，在文件共享、对等计算等众多领域中显示出巨大的优势，尤其是非结构化P2P网络(如Gnutella)受节点频繁加入和退出系统的影响小，因此具有较好的可用性。它没有索引服务器，采用了基于完全随机图的洪泛(Flooding)发现和随机转发(Random Walker)机制。为了控制搜索消息的传输，通过TTL(Time To Live)的减值来实现。但是查询的结果可能不完全，查询速度较慢，采用广播查询的系统对网络带宽的消耗非常大，并由此带来可扩展性差等问题。有时P2P流的高速传输抢占了60％-80％的网络带宽，容易引起热点处的资源瓶颈，所以容易造成高峰时段的链路堵塞。

虽然后来对盲目的洪泛式搜索做了一些改进，如方法一、Iterative Deepening：这种搜索策略是在初始阶段给TTL一个很小的值，如果在TTL减为0时还没有搜索到资源，则给TTL重新赋更高的值。这种策略可以减少搜索的半径，但是在最坏的情况下，延迟很大。又如方法二、Random Walk：在随机漫步中，请求者发出K个查询请求给随机挑选的K个相邻节点。然后每个查询信息在以后的漫步过程中直接与请求者保持联系，询问是否还要继续下一步。如果请求者同意继续漫步，则又开始随机选择下一步漫步的节点，否则中止搜索。这种查询方式没有方向性，只是减少了洪泛范围。

虽然结构化P2P网络性能、可扩展性较好、较容易管理，但是最大的问题是这种结构的维护机制较为复杂，尤其是节点频繁加入退出造成的网络波动(Churn)会极大增加结构的维护代价。网络波动(节点的加入、退出、失败、迁移、并发加入过程、网络分割等)的程度严重影响发现算法的效率。DHT的发现算法如Chord、CAN、Koorde等都是考虑网络波动的最差情况下的设计与实现。由于每个节点的度数尽量保持最小，这样需要响应的成员关系变化的维护可以比较小，从而可以快速恢复网络波动造成的影响。但是每个节点仅有少量路由状态的代价是发现算法的高延时，因为每一次查找需要联系多个节点，在稳定的网络中这种思路是不必要的。

此外，网络中节点之间体现出较大的差别，这些设备在计算能力、存储空间和电池容量上差别很大，并且实际网络被路由器和交换机分割成不同的自治区域，体现出严密的层次性，使得这些节点不能按照各自的处理能力来分配任务。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提出一种基于级别自适应的对等网络的资源搜索方法，该方法能改善分布式网络的资源搜索性能。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种资源的级别自适应搜索方法，包括如下步骤：

首先，设计相应的通信协议，其中协议中引入了querylist表项，用来保存到达目的节点跨越整个网络的逐跳路径。节点根据历史查询的结果将邻居节点的作用值进行量化，将邻居节点划分为不同的等级，作为自己搜索资源的依据。

然后，节点进行资源搜索时，采用向超级节点深度扩展、向其他邻居广度扩展的资源搜索方式分级分次地进行查询。

其次，对于网络的动态变化，利用探测心跳来实时更新自己的邻居节点表。

最后，每个节点根据自己的负载能力对自己的邻居节点数目加以限制，从而达到平衡负载的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)节点对自己的贡献而不是对全网的贡献来各自独立的评价超级节点，作为搜索的依据。而并不是去盲目搜索、或者“跟风”搜索网络中的热点节点，这样在一定程度上避免了节点因过载而引起的节点失效问题。

2)在协议中引入了Querylist字段，一方面，有捎带确认的功能，收到消息的节点可以通过QueryList中的信息获得周围邻居节点的活动情况。并且，从QueryList中可以知道那些节点已经接收过该消息，进行Query消息转发时可以避免将消息转发到这些节点，从而减少网络中的消息的报文数量；另一方面收到消息的节点还可以从消息中获得自己未知的节点的信息，有利于网络中节点信息的收集。

3)采用广度和深度相结合的资源搜索方式。有效地抑制了非结构化对等网络由于广播方式作为其搜索的基本策略而引发的较大网络流量，因此，降低了网络开销。

4)设定与邻居节点级别有关的心跳探测模式，与较小的频率与级别较低的节点保持心跳测试，节省了网络带宽资源。