[发明专利]针对层次化主机标识、基于叠加式DHT的寻址系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种IP网络中的寻址系统和寻址方法，确切地说，涉及一种针 对层次化主机标识、基于叠加式DHT(Distributed Hash Table)的寻址系统和寻 址方法。本发明能够针对目前身份与位置相分离的网络架构，为IP网络中的各 主机提供从身份标识到位置标识映射信息的注册与解析服务，具有较高的注册、 解析效率和良好的负载平衡性和公平性，解除了原有网络架构的寻址对DNS系 统的过分依赖。属于互联网技术领域。

背景技术

在当前的互联网体系结构中，IP地址具有双重语义，担任着两种角色： 既描述了网络中节点的位置信息，用于路由查找过程；同时它又作为主机的 身份标识，充当着主机“名字”的角色。从应用角度来看，主机标识不应随 主机位置的变化而改变；而从移动性角度来看，主机接入位置的改变势必会 导致IP地址也发生变化。所以，IP地址的双重语义问题严重影响着移动性 和多宿的实现，限制了互联网体系结构的灵活性。

针对这个问题，目前已经有了一些解决方案，RFC4423中描述的主机标 识协议(HIP，Host Identity Protocol)是其中具有代表性的一种。它通过在 传输层和网络层之间引入新的主机标识层，添加了新的名字空间，使用主机 标识对主机的身份进行标志，使IP地址只具有定位和路由的功能，从而将 IP地址的双重语义分离开来。在HIP中，使用公私密钥对中的公有密钥作 为主机标识(HI，Host Identifier)，但是由于采用不同公钥算法产生的密钥 长度不同，也不便于网络传输，因此在协议分组中并不直接使用HI，而是 使用主机标识符(HIT，Host Identity Tag)。HIT是将HI进行散列得到的 128比特的哈希结果，它与目前使用的IPv6地址等长，有利于HIP在现有 网络中实现。

由于HIP加入了新的主机标识名字空间，因此需要将传统的域名到IP 地址的映射关系修改为从域名到主机标识再到IP地址的两次映射关系。目 前，HIP架构中的寻址主要依赖于域名系统(DNS，Domain Name System) 和新引入的汇集服务器(RVS，Rendezvous Server)。它通过扩展DNS，定 义了自己所需要的新的资源记录类型，用于存储域名所对应节点的HIT和 IP地址。对于低移动性的节点，DNS上存储的IP地址通常是节点的实际IP 地址；而对于高移动性的节点，DNS上的IP地址则是负责记录节点HIT与 其实际IP地址映射关系的RVS服务器的地址(高移动性节点在每次地址改 变后，向RVS服务器注册自己的新地址)。

由上述介绍可见，HIP的寻址仍然对传统的DNS系统有很强的依赖性。 节点将自己的域名、HIT和IP地址(节点自身的或其归属RVS服务器的) 信息都存储在DNS服务器上。当节点发生移动后，需要在DNS上重新注册 其映射关系记录或在RVS服务器上注册。但是，由于各个RVS服务器之间 没有信息交互，因此如果节点的移动跨度较大，想要向新的距离较近的RVS 服务器注册时，仍然需要修改DNS上的映射关系记录。同时，由于各个RVS 服务器互不通信，因此势必要在网络中大量部署，成本较高。这种HIP对 DNS的依赖，不仅会加重当前DNS系统的负担，而且DNS的层次递归的查 询方式也无法满足节点注册信息必须快速更新的要求。此外，由于网络中的 主机并不是都有域名，因此需要引入新的解析系统专门提供从主机标识到IP 地址映射记录的注册和查询服务。

由于HIT是对HI的哈希结果，因此它可以看作是一个近似随机的128 位二进制数，要针对这样的名字空间设计寻址系统，显然不能按照DNS原 来的层次化结构，而应该采用更适合于存储检索具有随机属性关键字记录的 系统结构。分布式哈希表DHT系统具有分布式结构、高健壮性和良好的可 扩展性等特点，十分适合于充当注册解析主机标识的寻址系统。

目前，DHT技术使用的是覆盖层上的路由，所有的查询和选路都是以 ID为基础进行的，但是，ID表示的是节点在覆盖网络中的逻辑位置，并不 能反映节点的真实物理位置，所以在DHT网络中，物理位置邻近的两个节 点可能需要在覆盖网络中经过多跳搜索才能互相达到，同时覆盖网络上的一 跳也可能在实际网络中跨越了很远的距离。DHT架构的这种逻辑拓扑和物 理拓扑的不一致性，会对路由查找的时延造成不小的影响，使得作为基础性 服务的寻址系统的工作效率较低。