[发明专利]基于SDN的P2P遥感数据网络自适应分发系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式计算、遥感数据、数据分发、SDN等信息技术领域，具体涉及一种基于SDN的P2P大规模遥感数据网络自适应分发系统及方法。

背景技术

随着高分辨率系列遥感卫星的不断升空以及获取遥感影像技术的不断成熟，每天获取的遥感数据量在急剧增长。遥感数据在妥善保存之余，需要向各类用户进行分发和共享，以更好的使用遥感数据。由于单个遥感数据文件大小通常在数百兆甚至更大，在数据分发的过程中，有必要充分利用网络边缘节点的计算和存储能力。P2P又被称为“点对点”技术，参与的对等体既可以提供数据，也可以获取数据，可充分利用客户的上行带宽为其他用户提供资源，实现网络的加速和扩展，减轻服务器压力。网络状态对于P2P节点选择非常重要，错误的下载算法不仅可能导致下载缓慢，而且会造成骨干网拥塞。分发效率低。SDN将网络设备的控制层面与转发层面分离, 可以实现对网络流量的灵活控制和网络状态感知。通过利用SDN的网络状感知能力，将有利于构建网络自适应的P2P遥感数据分发系统。

发明内容

本发明所要解决的是克服现有海量遥感数据在共享分发存在的、分发速度慢、不能感知网络的链路状态来动态调整传输策略、网络利用率低等缺点，提供一种基于SDN的P2P遥感数据自适应分发系统及方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于SDN的P2P遥感数据网络自适应分发系统包括：

SDN交换机、SDN控制器、P2P客户端、遥感数据分发网站、跟踪服务器和种子服务器六个部分；其中：

SDN交换机负责数据包的转发，支持OpenFlow协议（OpenFlow协议是一种描述控制器和交换机之间交互信息的南向接口标准），是实际进行和获取网络状态的设备。

SDN控制器主要负责管理和控制遥感数据分发系统的网络。对网络各节点进行信息采集，利用SDN交换机实现网络性能（如带宽、延迟、丢包率等）和可用性的监测，提供RESTful API，为跟踪服务器提供链路状态信息。

P2P客户端：提供给数据下载者下载数据使用。从遥感数据管理平台的跟踪服务器中获取邻居节点列表，计算本节点上传带宽利用率和连接的对等节点的带宽利用率，根据带宽利用率不同程度的为其他下载者上传数据。

遥感数据分发网站用来生成和发布遥感数据信息描述文件（.torrent文件），为用户提供访问的信息门户。

跟踪服务器是P2P网络和用户信息的维护者，其职责是帮助用户相互发现对方，下载同一文件的所有用户围绕跟踪服务器形成一个独立的覆盖子网。跟踪服务器跟踪所有下载某个文件的用户，并实时地将这些用户信息发给其中的每一个，控制P2P网络上某个或者多个文件的下载和用户间的协同工作。跟踪服务器还从SDN控制器中读取链路状态信息，并根据这些信息为请求邻居结点列表的P2P客户端计算出最佳的邻居节点列表。最后，跟踪服务器请求SDN控制器获取某个节点的带宽利用率并返回给客户端。

种子服务器存有原始的遥感数据源文件和数据信息描述文件（.torrent文件），接受遥感数据网站发送的指令，根据数据信息描述文件（.torrent文件）校验对应的遥感数据资源，向跟踪服务器注册成为一个永久在线的Seed节点为其他节点提供数据源。

基于SDN的P2P遥感数据网络自适应分发状态感知的方法步骤包括：P2P客户端请求邻居节点阶段和P2P客户端选取上传资源节点阶段，其中：

P2P客户端请求邻居节点阶段包括如下步骤：

（1）遥感数据使用者登录遥感数据分发网站，下载遥感数据对应的信息描述文件（.torrent文件），用P2P客户端打开信息描述文件，P2P客户端会读取信息描述文件中的信息，请求跟踪服务器返回此遥感数据邻居结点列表；

（2）跟踪服务器查找该资源的所有在线的邻居结点列表，并访问SDN控制器得到每个节点的带宽、跳数和时延等参数，根据跳数和时延对邻居结点列表中的Peer进行排序，返回排序好的邻居结点列表；

（3）P2P客户端从跟踪服务器获取此遥感数据的邻居节点，并按排序与Peer建立连接，直到满足条件或遍历完停止向下面的Peer建立连接，请求并下载资源；

P2P客户端选取上传资源节点阶段时选取上传资源节点包括：

（1）每隔一定时间T₁统计连接节点的下载量，本次为上个周期下载量最多的几个节点提供上传；