[发明专利]基于弹簧系统模型的IP坐标系统快速收敛实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络性能测量领域，具体涉及一种在单弹簧系统模型基础上改进的IP坐标系统快速收敛实现方法。

背景技术

在实际IP网络中，我们常把节点间时延称之为“网络距离”(Network Distance)，点对点(P2P)网络中分布式哈希表(DHT)构造、重叠(Overlay)层路由、组播树构建等网络应用都可以利用时延信息对其性能进行优化和提高，而一种高效获取网络节点间时延的测量方式，正是现在研究的热点问题。与传统的直接测量方式相比(如：命令“Ping”主动测量)，近来提出的基于网络坐标系统的非直接测量方法，仅仅需要部分节点间的有限次直接时延测量信息就能对其它节点间的时延进行预测，时间复杂度从O(N²)降到O(N)，并且网络节点可以用几何方法相互独立地对网络时延进行存储、计算和处理等操作，极大的方便网络应用。

IP网络坐标系统是以网络空间嵌入理论为基础，将IP网络距离嵌入到某一测度空间，建立起网络节点与该空间点的映射关系，将时延测量任务转为空间内两点的测度距离计算任务，我们根据该类方法所采用坐标优化思想的不同，进一步将其划分为基于基准节点(Landmark-based)和基于物理模拟(Simulation-based)两大类，与GNP(全局网络定位系统)、PIC(实际网络坐标)等基于基准节点的IP网络坐标系统相比，单弹簧系统模型的IP坐标系统(Vivaldi)是典型的基于物理模拟的IP网络坐标系统，它是以弹簧胡克定律为模型，将距离预测误差之和最小化问题模拟为弹簧系统势能最小化问题，因其在时延预测准确性、可扩展性、通信和计算开销等方面更具优势，是目前公认的最有效的IP网络坐标系统而被广泛使用。然而在文献J.Ledlie，P.Pietzuch，and M.Seltzer.Stable and Accurate Network Coordinates[C].In Proc.of International Conference on Distributed Computing Systems，Lisbon，Portugal，July 2006.84-93.(研究人员J.Ledlie，P.Pietzuch和M.Seltzer.在2006年于葡萄牙里斯本举行的“分布式计算系统研讨会”所发表的文章《一种稳定且准确的网络坐标系统》)指出，由于Vivaldi收敛速度较慢且难以保证收敛到稳定状态，使其在实际应用时受到很大限制。因为路由策略和网络拥塞等所导致在网络中普遍存在的三角不等式违例(TIV)现象，使得Vivaldi方法所建IP网络坐标系统在某一区域内不断振荡，并且TIV违例关系越严重，坐标振荡的幅度越大、波及范围越广，即使网络拓扑结构并没有发生变化，因网络中大量的TIV现象直接导致了网络坐标不断更新而难以收敛。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种基于弹簧系统模型的IP坐标系统快速收敛实现方法，能增强IP坐标系统的收敛性。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种基于弹簧系统模型的IP坐标系统快速收敛实现方法，其特征在于，所述弹簧系统模型的IP坐标系统(Vivaldi)采用多弹簧系统模型的IP坐标系统(M-Vivaldi)，包括以下步骤：

A选择本地节点L的M个参考邻居节点，M≥2是自然数；

B测量本地节点L到M个参考邻居节点的网络时延值；

C将测量网络时延值和预测网络时延值之间的差异转化为多弹簧系统内的弹力，计算本地节点L在一个以上参考邻居节点的弹力下完成一次势能最小化的自身坐标更新过程。

按照本发明所提供的IP坐标系统快速收敛实现方法，其特征在于，所述自身坐标更新是更新本地节点L的坐标值C和其误差因子W，即：将本地节点L的初始坐标值C_old和其误差因子W_old更新为对应的当前值C_new和W_new。

按照本发明所提供的IP坐标系统快速收敛实现方法，其特征在于，采用以下二种初始坐标及误差因子选取策略：

(一)若本地节点L重新加入系统时，将其最近历史记录C_old和W_old作为所述初始坐标值C_old和其误差因子W_old；