[发明专利]数据中转方法、系统、客户端及服务器

说明书

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，特别涉及数据中转方法、系统、客户端及服务器。

背景技术

P2P是一种分布式网络，网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源如处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等，这些共享资源需要由网络提供服务和内容，能被其它对等节点(Peer)直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源，如服务和内容的提供者(Server)，又是资源，如服务和内容的获取者(Client)，数据传输通过节点进行，不需要很多的中央服务器。

目前的互联网遵循英特网协议(IP，Internet Protocol)，每个节点分配一个IP地址，节点之间通过访问对方的IP地址进行数据传输。IP地址分为公网地址和私网地址两大类。

由于公网IP地址是有限且唯一的，且出于安全性的考虑，很多的用户会使用私有网络(简称私网)的IP地址或者通过防火墙与互联网连接。在使用私网IP地址时需要用网络地址转换(NAT，Network Address Translation)技术来实现，该技术允许一个整体机构以一个公用网络IP(Internet Protocol)地址出现在互联网上。顾名思义，它是一种把内部私网IP地址翻译成公网IP地址的技术。而防火墙和NAT有一个共同的特点，私网中的节点可以向公网中的节点发送数据，而公网中的数据包无法直接进入私网内或者防火墙内的节点，即只能发送数据不能接收数据。这虽然保证了私网内节点的安全性和私密性，但是也很大程度上阻碍了P2P节点之间的互联互通。

为了解决上述节点的互联互通的问题，需要使用到用户数据报协议简单穿越网络地址转换器(STUN，Simple Traversal of UDP Through NATs)技术，在STUN协议中，将NAT可分为完全圆锥形(Full Cone)、IP限制圆锥形(IP Restricted Cone)、端口限制圆锥形(Port Restricted Cone)和对称(Symmetric)4种类型。

以上4种NAT中，前3种NAT统称为圆锥形NAT(Cone NAT)，由于圆锥形NAT会为该节点在NAT上映射一个固定的数据回传端口，因此，只要知道了NAT上的数据回传端口和NAT类型，就可以穿越NAT直接将数据包发送给私网内的节点了，而对称NAT则由于回传端口会根据不同的连接目标而变化，虽然可以利用端口猜测等方法找到数据回传端口，但是成功概率极低，因此一般无法与采用该类型的NAT的私网内的节点直接通信。

另外，简单防火墙一般不进行IP地址和端口的转换，只是会阻止任何未知的向内的数据包，因此，对于简单防火墙来说，可以参考与圆锥形NAT同样的方法与简单防火墙后的节点进行直接通信。

私网内节点或者防火墙后的节点可以通过公网上的STUN服务器来检测自己的NAT类型或者是否为简单防火墙，并得到回传数据的端口信息等，利用这些信息，就可以完成圆锥形NAT或简单防火墙的穿越，如公网节点一样收发数据了。

在P2P系统中，不仅要解决私网内节点的数据传输问题，也要解决数据传输速度的问题，一般为了优化P2P系统的数据传输，P2P客户端会分析节点的硬件资源，让有较大带宽的高速计算机担任超级节点，超级节点可以利用其本身的高带宽优势为其它节点中转数据，提高P2P系统的数据传输性能。成为超级节点的一个必要条件是其它节点能够给超级节点发送数据包，因此现有的P2P系统一般会选择具有公网IP并且没有使用防火墙的节点作为超级节点。

图1为现有P2P系统的结构图，如图1所示，该系统包括P2P服务器、节点1、节点2和超级节点群，之间通过互联网相连。

P2P服务器用于对系统内的节点的数据传输进行控制，超级节点群中包括多个超级节点，任意两节点之间可以通过直连进行数据传输，也可以从超级节点群中选择一个或多个超级节点作为节点之间的数据中转节点，进行数据中转，当然，如果没有超级节点可用，还可以通过专门设立的中转服务器进行数据中转。