[发明专利]覆盖网络的维护

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于维护覆盖网络的机制，更具体来说，涉及用于维护基于环的覆盖网络、例如分布式哈希表覆盖网络的机制。

背景技术

对等或P2P网络利用包括处理能力和通信带宽在内的参与节点的集中资源以促进包括文件共享和VoIP电话的各种各样的服务。在没有中央服务器时，特定的P2P服务可利用“覆盖网络”来优化资源定位。覆盖网络包括由虚拟链路连接的节点，虚拟链路表示延伸穿过基础网络(例如因特网)中可能许多物理链路的路径。覆盖网络中的各节点维护包含到覆盖网络内的某些其它节点的一组链路的路由选择表。资源请求在节点之间传递，直至它们到达负责那个资源的节点。

分布式哈希表(DHT)提供用于将资源名称(“关键字”)映射到覆盖网络内的位置的有效手段。DHT利用哈希算法将关键字，例如歌曲标题、SIP URI等，映射到有限值空间、例如128位。选择哈希算法以确保哈希值在值空间中比较均匀地分布。因此，例如，100个歌曲标题的哈希化可能产生100个哈希值，它们在值空间中比较均匀地间隔开。覆盖网络内的节点通过用户名来识别，用户名本身被哈希化成相应的哈希值。各节点则变为负责值空间内邻近其自己的值的一组哈希值。实际上，节点将存储从中可得到匹配它“拥有”的资源名称的资源的位置(例如IP地址)。当覆盖网络中的节点接收对资源的请求时，该节点确定它是否拥有对应的哈希值。如果是，则它将资源的位置返回给请求方(经由覆盖网络)。如果它并不拥有该哈希值，则它检查其路由选择表，以便在表内识别具有最接近请求的哈希值的哈希值的那个节点，并且将请求转发给那个节点。接收节点重复该过程，一直到该请求到达确实拥有与请求对应的哈希值并且因此知道资源位置的节点。

图1示出被组织为环的覆盖网络(仅示出环内的少量节点)。在这个示例中，各节点维护包含环中的少量后继节点和前导节点以及少量更远节点的位置和哈希值的路由选择表。在所示网络中，节点X在其路由选择表内保存两个后继节点和两个前导节点以及三个远程节点的位置。虽然路由选择表内的大量条目在路由选择方面可使网络更高效并且针对节点撤退更健壮，但是大表难以维护，并且因此增加网络的不可靠性。如果覆盖网络的节点在网络地址转换节点(或NAT)之后，则在NAT中为路由选择表内包含的那些对等节点打开“针孔”。

覆盖网络内的节点通过尝试定期联络其相邻者来确保其路由选择表中的信息是最新的。多个不同机制可用于此目的：

1)节点可定期发送保持活动消息来检查其路由选择表中所列的其它节点没有离开覆盖网络。这种机制通过DHT方式来使用，诸如Pastry[A.Rowstron和P.Druschel：Pastry：用于大规模对等系统的可缩放分布式对象位置和路由选择。Middleware，2001]、Chord[I.Stoica、R.Morris、D.Karger、M.F.Kaashoek和H.Balakrishnan：Chord：用于因特网应用的可缩放对等查找服务。In Proceedings of the ACM SIGCOMM’01 Conference，2001年8月，San Diego，California，USA]和内容可寻址网络(CAN)[S.Ratsanamy、P.Francis、M.Handley、R.Karp和S.Shenker：可缩放内容可寻址网络。In Proceedings of ACM SIGCOMM 2001，2001年8月]。

2)节点可定期发送查询，以便了解可插入路由选择表以替换旧条目的新节点(例如Chord)。

3)节点可定期向其直接相邻者发送查询，请求关于其相邻者的路由选择表中的条目的信息。这种信息用于更新该节点自己的路由选择表(例如Chord)。

4)节点可定期向其相邻者发送它自己的路由选择表(例如CAN)。

维护路由选择表的另一种(附加)方式涉及节点检查资源请求的始发方是否可被插入其路由选择表中(例如Kademlia[P.Maymounkov和D.Mazieres：Kademlia：基于异或度量的对等信息系统。In Proceedings of IPTPS02，Cambridge，USA，2002年3月])。