[发明专利]在基于分布式哈希表的对等网络中查找数据的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，特别涉及一种在基于分布式哈希表(Distributed Hash Table，DHT)的对等(Peer to Peer，P2P)网络中查找数据的方法和系统。

背景技术

区别于传统的客户端(Client)/服务器(Server)模式的网络，P2P网络中的每一参与的节点都是对等的，每一节点共享其拥有的一部分硬件资源(如处理能力、存储能力、网络链接能力、打印机等)，这些共享资源通过网络提供的服务和内容能被其它对等节点直接访问而无需经过中间实体。也就是说，在P2P网络中的参与节点既是资源(如服务和内容)提供者(相当于服务器)，又是资源获取者(相当于客户端)。

在新一代的P2P技术中，采用DHT构建P2P网络。DHT是一种分布式存储方法。DHT中每个节点负责存储一小部分数据，并负责一个小范围的路由，从而实现整个DHT网络的存储和寻址。

DHT中，首先将需要存储的数据通过散列函数得到定长的数据键值(Key)，同时，为组成Overlay网络中的节点也利用散列函数分配一个节点键值。特定键值的节点上负责一部分键值的数据的存储。各个节点间可以查找某键值的数据所在的节点。

现有技术中，可以采用多种算法实现DHT，例如有Chord、Pastry、CAN及Bamboo等。以下以Chord算法为例，介绍基于DHT的P2P实现方式。

Chord中每个数据关键字和节点都分别拥有一个m比特的标识符。数据V的关键字标识符设为K，可以通过哈希算法得到。节点标识符设为N，可以通过节点的IP地址由哈希算法得到。上面的哈希函数可以选用安全散列算法1(Secure Hash Algrithom-1，SHA-1)，或其它哈希函数。所有节点按照其节点标识符后其特征在于从小到大沿着顺时针方向排列在一个逻辑的标识圆环上(称为Chord环)。Chord的映射规则是：关键字标识为K的(K，V)对存储在这样的节点上，该节点的节点标识等于K或者在Chord环上紧跟在K之后，这个节点被称为K的后继节点，表示为successor(K)。因为标识符采用m位二进制数表示，并且从0到2^m-1顺序排列成一个圆圈，successor(K)就是从K开始顺时针方向距离K最近的节点。

图1示出了一个m＝6的环。该m＝6的环中最多可以包括2⁶个节点，这里以该m＝6的环中分布了10个节点，存储了5个关键字为例进行说明，节点标识前加上N而关键字前加上K以示区别。如图中10个节点分别表示为N1、N8、N14、N21、N32、N38、N42、N48、N51、N56；5个关键字分别表示为K10、K24、K30、K38、K54。因为successor(l0)＝14，所以关键字为K10的数据存储到节点N14上。同理，关键字为K24和K30的数据存储到节点N32上，关键字为K38的数据存储到节点N38上，关键字为K54的数据存储到节点N56上。

仍以图1中所示的Chord算法中数据存储和节点关系的原理图为例，图2示出了Chord的查询原理图。图中每个节点维护一个路由表，称为指针表(finger table)。每个数据关键字和节点标识符用m位二进制数表示，那么，每个节点的指针表中最多含有m个表项。节点N的指针表中第i项的节点是圆环上标识大于或等于n+2ⁱ的第一个节点(比较是以2^m为模进行的)。例如若s＝successor(n+2ⁱ)，0≤i≤(m-1)，则称节点s为节点N的第i个指针。另外，当查找的数据关键字大于指针表中的最大范围时，对应指针表中的最后一个节点，即下表中的数据关键字大于N8+16时，对应指针表中的节点N42。指针表中每一项既包含相关节点的标识，又包含相关节点的IP地址(和端口号)。如图中的节点N8可以维护下面所示的指针表：

表1.节点N8维护的指针表