[发明专利]一种基于gossip的快速覆盖网络构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息领域，尤其涉及一种基于gossip的快速覆盖网络构建方法。

背景技术

基于gossip(闲话)协议的覆盖网络系统已经成为构建覆盖网络的主流方式，其协议简单：通过成对节点之间不停交换各自的邻居节点信息来实现拓扑的维持与进化。如果网络不存在剧烈的拓扑关系变化，随着节点加入覆盖网络的时间推移，整个覆盖网络最终将会达到一种相对稳定的状态(就是每个节点的邻居集合不会有剧烈变化)，称之为覆盖网络收敛。此协议易于实现和部署，使得很多基于点对点方式的覆盖网络应用都采用gossip方式作为底层的覆盖网络构建方式，其特点包括：

(1)覆盖网络中的任意节点A维持一个定时器(时长为T)，同时维持一个邻居节点集合N_A，N_A的大小为n，即邻居节点集合N_A中存放节点A的n个邻居节点。节点A从自己的邻居节点集合N_A中随机选取一个邻居节点B。由于覆盖网络中任意节点维持机制一样，节点B也维持定时器和长度为n的邻居节点集合，记为N_B。

(2)节点A将自己的邻居节点集合N_A中的所有n个节点延时由小到大排序，然后按序将这n个邻居节点的信息发送给节点B。

(3)节点B收到节点A发送的邻居节点集合N_A中n个节点的信息后，将N_A与与自己的邻居节点集合N_B合并，合并时将N_A与N_B中所有节点按照延时大小由小到大排序，并去除可能存在的相同节点，保留延时最小的n个节点存放到邻居节点集合N_B，即合并后新的邻居节点集合N_B所含节点数目仍与原来一样。使用与(2)同样的方式将节点B新的邻居节点集合N_B中n个节点的信息发送给节点A；

(4)节点A将收到的邻居节点集合N_B与自己的邻居节点集合N_A进行合并，合并时将N_A与N_B中中所有节点按照延时大小由小到大排序，并去除可能存在的相同节点。保留延时最小的n个节点存放到邻居节点集合N_A，即合并后新的邻居节点集合N_A所含节点数目仍与原来一样。

(5)节点A、节点B等待各自定时器超时，定时器超时后，重复上述(1)～(4)四个步骤，并一直继续维持下去。

以上步骤应用于覆盖网络中的所有节点，可参见Jelasity M.，Montresor A.andBabaoglu O.，“Gossip-based aggregation in large dynamic networks”，ACM Trans.On Computer Systems，2005，23(3)：219252。

对于大多数采用gossip协议的覆盖网络构建方法，当节点找到了最近的邻居节点就认为这个节点处于相对稳定的局部自身拓扑。因为随着时间推移，即使仍然存在定期与邻居节点来交互各自的拓扑信息，由于筛选时将保留离自己最近的邻居，故可认为自身拓扑(邻居节点集合)经过一段周期的演化以后不会有较大的变化，但目前基于gossip的覆盖网络构建方式都存在以下问题：

(1)每个节点的邻居节点集合互不相同，这决定了节点之间存在差异性，所以他们到达最优状态的时间点是不一样的，对于刚加入的节点主要任务是尽快使自身拓扑稳定，但是完全的邻居节点信息交换仍然不能满足快速的需求。

(2)当节点的邻居节点集合已经处于相对稳定的状态，即节点达到了相对稳定的局部拓扑，大量而又完全的邻居节点交换并不能带来邻居集合的剧变，相反浪费了网络带宽资源。

发明内容

本发明的目的是针对现有基于gossip方式的覆盖网络构建方法没有考虑节点差异性导致构造过程前期覆盖网络收敛过慢，后期无用拓扑信息交换量过大造成带宽浪费的缺陷，设计的一种动态的拓扑信息交换方式。

实现本发明目的采用的技术方案是一种基于gossip的快速覆盖网络构建方法，对覆盖网络中的所有节点，执行以下步骤：