[发明专利]具有版权管理功能的P2P应用的智能节点弹性重叠网

说明书

技术领域：

本发明是一种面向P2P应用的、具有数字版权管理功能的、良好的认证计费能力的，支持大规模部署应用的可运营、可扩展的智能节点弹性重叠网络设计及系统级实现方法，属于通讯网络技术领域。

背景技术：

P2P技术存在三种结构模式的体系结构，即以Napster为代表的集中目录式结构、以Gnutella为代表的纯P2P网络结构和混合式P2P网络结构。从P2P技术的分代来说，到目前为止的P2P技术可分为四代：第一代P2P(中央控制网络体系结构)，第二代P2P(分散分布网络体系结构)，第三代P2P(混合网络体系结构)，第四代P2P(目前发展中P2P技术)。

第一代P2P(中央控制网络体系结构——集中目录式结构)

集中目录式结构采用中央服务器管理P2P各节点，P2P节点向中央目录服务器注册关于自身的信息(名称、地址、资源和元数据)，但所有内容存贮在各个节点中而非并服务器上，查询节点根据目录服务器中信息的查询以及网络流量和延迟等信息来选择与定位其它对等点并直接建立连接，而不必经过中央目录服务器进行。集中式服务模型是最早出现的P2P应用模式，Napster软件就是典型的集中式P2P应用。这种服务模型继承了C/S计算模式的特点，由于存在中央服务器，具有集中化的特点，因此这种类型的服务模型算不上正在意义的P2P网络结构。例如，在Napster软件里，用户注册与文件检索过程类似于传统的C/S模式。他们之间的区别在于所有共享的资料并非存储在中央服务器上，而是存贮在连入各个节点中。发起请求的节点可以根据网络流量和延迟等信息选择合适的节点建立直接连接，而不必经过中央服务器。

这种网络结构相对非常简单，它展示了P2P系统巨大的优势和吸引力。在集中式模型中，中心服务器可以有一台或多台部署特殊应用的服务器构成对等节点提供相应的服务。加入网络中的节点分担部分中心服务器的计算负担，从而提高了整个应用系统的计算能力与扩展能力。

集中式服务模型体系结构，网络使用中央服务器来进行P2P服务协调与控制，所有的客户机节点都是通过中央服务器登录到网络，重要服务器负责管理所有客户机的资源和用户数据库。客户机节点将资源的搜索请求发送到中央服务器，如果找到该资源，那么节点就可以从拥有该资源的对等节点上直接下载。由于网络中的中央服务器维护一个所有对等节点的资源数据库，因此基于该服务模型的体系结构碰到了资源版权问题，版权问题对集中式服务模型的打击是致命的，这也导致了Napster系统的瓦解。

集中式服务模型具有如下优点：网络结构比较简单，系统便于管理。并且资源检索响应速度比较快，对共享资源的查找和更新非常方便，管理维护整个网络所需的带宽开销比较小。集中式服务模型能够满足早期P2P应用的需要，对小型网络而言，集中式服务模型在管理和控制方面占一定优势，但该模型并不适合大型网络应用。随着技术的发展，集中式服务模型固有的缺点也是不能克服的，尽管中央服务器可以通过部署多个节点提供服务，但是服务器基本上承担了所有的计算工作，中央服务器负载过重，从一定意义上来说，这种模式不符合P2P的原则。并且如果中央服务资源索引更新不及时，将导致搜索结果不准确。集中式服务模型还存在网络不稳定，数据安全，以及资源版权问题等问题。

第二代P2P(分散分布网络体系结构——纯P2P网络结构)

纯P2P网络结构也称完全分布式服务模型，即为广播式的P2P服务模型。完全分布式的P2P网络没有集中的中央服务器，每个节点可以随机接入P2P网络，并与自己相邻的节点通过端到端连接构成一个逻辑重叠的网络。在网络中，对等节点之间数据交换与消息传递都是直接采取相邻节点广播的方式进行，并且每个节点通常设置标记标识是否消息已传递的，以防止产生搜索环路以及消息广播风暴。

Gnutella就是采用完全分布式服务模型。在Gnutella网络中，节点组织采用分布式的方法连接，不存在中央服务器，节点也不需要向中央服务器发送共享信息，而是在节点之间互相发送信息获取资源。完全分布式服务模型不存在传统C/S计算模式存在的问题，它解决了网络结构中心化的问题，网络的扩展性和容错性得到提高，但是Gnutella网络中的节点路由算法以泛洪(Flooding)的方式进行，由于节点之间相互发送的大量无目的的信息，这种模型极易消耗网络的带宽，并导致网络拥塞与不稳定。Gnutella比较适合小型网络的使用。采用泛洪方式进行路由通常带来了一些不必要的流量，增加了网络的负担。