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CN1898921B - 网络拓扑生成方法及节点 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种网络拓扑生成方法，该方法通过考虑物理层的网络状况，在新生成网络拓扑时能平均地将网络延迟抑制到最小限度。本发明的网络拓扑生成方法具有：新节点X在和多个节点A到D之间确立虚拟连接#1到#4的步骤；新节点X计算经由各虚拟连接#1到#4的、到多个节点#1到#4的路径#A1到#A4～#D1到#D4的平均度量值的步骤；新节点X对确立了路径的平均度量值最小的虚拟连接#1的节点D确立连接，由此加入网络的步骤。

Description

网络拓扑生成方法及节点
技术领域
本发明涉及新节点加入由多个节点构成的网络的网络拓扑生成方法。另外，本发明还涉及向由多个节点构成的网络新加入的节点。
背景技术
参照图1到图5，对现有的网络拓扑生成方法(在Gnutella中所使用的方法)进行说明。具体地说，对节点105新加入包含节点101到104的网络的动作进行说明。
第一，如图1所示，节点105从构成网络的多个节点101到104中，和知道IP地址或者URL的节点101确立连接。
第二，如图2所示，节点105对节点101发送包含节点105的IP地址的Ping消息。
第三，如图3所示，节点101在向节点105回送包含节点101的IP地址的Pong消息的同时，向节点102到104转发包含节点105的IP地址的Ping消息。
第四，如图4所示，各节点102到104向节点105回送包含各自IP地址的Pong消息。
通过重复以上的步骤，节点105可以获取在Ping消息的TTL(Time ToLive)字段中所指定的范围内的节点的IP地址。
第五，如图5所示，节点105参照在接收到的Pong消息中所包含的IP地址，和构成网络的节点101到104的各自确立连接。
这样，节点105就可以新加入到由节点101到104构成的网络中。
如上所述，在现有的网络拓扑生成方法中，新节点105利用Ping消息和Pong消息，随机地加入网络。
但是，在现有的网络拓扑生成方法中，因为在新生成网络拓扑时，没有考虑物理层的网络状况，因此，即使是在逻辑层相邻的节点之间，也有可能有相当大的网络延迟，存在可能在新生成的网络中数据传输效率降低的问题。
【专利文献1】特开2003-304277号公报
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题形成的，其目的是提供一种网络拓扑生成方法及节点，其通过考虑物理层的网络状况，在新生成网络拓扑时，能平均地将网络延迟抑制到最小限度。
本发明的第一特征是，一种新加入到由多个节点构成的网络的节点，其具有：虚拟连接确立部，其在与上述多个节点之间确立虚拟连接；平均度量值计算部，其计算经由各虚拟连接的、到上述多个节点的路径的平均度量值；和连接确立部，其对确立了上述路径的平均度量值最小的虚拟连接的节点确立连接，由此加入到上述网络。
根据这样的发明，连接确立部对确立了虚拟连接的节点确立连接，以使考虑物理层的网络状况计算出的平均度量值为最小，因此在新生成网络拓扑时，可以平均地将网络延迟抑制到最小限度。
在本发明的第一特征中，也可以构成为：还具有从上述网络内的任意的节点获取有关该任意节点的邻接节点的节点间连接信息的获取部，上述平均度量值计算部使用上述节点间连接信息计算上述平均度量值。
在本发明的第一特征中，也可以构成为：上述节点间连接信息包含：用于识别上述邻接节点的节点ID、上述任意节点和上述邻接节点之间的路径的度量值、和与上述邻接节点相邻的节点数。
在本发明的第一特征中，也可以构成为：上述度量值包含：跳数、网络带宽、通信成本、延迟、负荷、MTU、和可靠性中至少一项。
在本发明的第一特征中，也可以构成为：上述获取部对上述任意的节点通知上述节点间连接信息中应包含的度量值或度量值的组合的种类。
本发明的第二特征是，一种新节点加入到由多个节点构成的网络的网络拓扑生成方法，其具有下述步骤：上述新节点在与上述多个节点之间确立虚拟连接的步骤；上述新节点计算经由各虚拟连接的、到上述多个节点的路径的平均度量值的步骤；上述新节点对确立了上述路径的平均度量值为最小的虚拟连接的节点确立连接，由此加入到上述网络的步骤。
附图说明
图1是表示在现有技术中节点105在和节点101之间确立连接的动作的图。
图2是表示在现有技术中节点105对节点101发送Ping消息的动作的图。
图3是表示在现有技术中节点101对节点104发送Pong消息的同时对各节点102到节点104发送Ping消息的动作的图。
图4是表示在现有技术中节点102到节点104对节点101发送Pong消息的动作的图。
图5是表示在现有技术中节点101在和节点102到节点104之间确立连接的动作的图。
图6A是本发明的一个实施方式的节点X的功能框图。
图6B是本发明的一个实施方式的节点A的功能框图。
图7是表示本发明的一个实施方式的节点X新加入到网络的动作的图。
图8是表示本发明的一个实施方式的节点X从节点A获取节点间连接信息的动作的图。
图9是表示通过本发明的一个实施方式的节点X所获取的节点间连接信息的一个例子的图。
图10是表示本发明的一个实施方式的节点X在与节点A到D之间确立虚拟连接的动作的图。
图11是表示经由本发明的一个实施方式的节点X在与节点D之间确立的虚拟连接的、从节点X到节点A至D的路径信息的图。
图12是表示经由本发明的一个实施方式的节点X在和节点A之间确立的虚拟连接的、从节点X到节点A至D的路径信息的图。
图13是表示经由本发明的一个实施方式的节点X在和节点B之间确立的虚拟连接的、从节点X到节点A至D的路径信息的图。
图14是表示经由本发明的一个实施方式的节点X在和节点C之间确立的虚拟连接的、从节点X到节点A至D的路径信息的图。
图15是表示本发明的一个实施方式的节点X计算经由各虚拟连接的、到节点A至D的路径的平均度量值的计算式的图。
图16是表示本发明的一个实施方式的节点X计算经由各虚拟连接的、到节点A至D的路径的平均度量值的一例的图。
图17是表示本发明的一个实施方式的节点X在和节点D之间确立连接的动作的图。
具体实施方式
(实现本发明的第一实施方式的网络拓扑生成方法的节点的结构)
下面参照图6A及图6B对实现本发明的第一实施方式的网络拓扑生成方法的节点的结构进行说明。在本实施方式中，节点X可以新加入包含多个节点A到D的网络。
如图6A所示，本实施方式的节点X具有节点间连接信息获取部11、虚拟连接确立部12、平均度量值计算部13、连接确立部14和度量值指定部15。
节点间连接信息获取部11从网络内任意节点(例如节点A)获取关于该任意节点的邻接节点(例如节点B至D)的节点间连接信息。此外，节点间信息包含用于识别邻接节点的“节点名(节点ID)”、邻接节点的“节点地址(例如IP地址)”、任意节点和邻接节点之间的路径的“度量值”、和上述邻接节点相邻的“节点数”。另外，“度量值”包含跳数、网络带宽、通信成本、延迟、负荷、MTU和可靠性中至少一项。
这里，跳数是物理层中的跳数，即表示在和该节点之间确立的链路中的路由器等的跳数。网络带宽表示在和该节点之间确立的链路中可使用的通信带宽(例如，64kbps等)。通信成本表示在和该节点之间确立的链路的通信费。延迟表示在和该节点之间确立的链路中的传输延迟时间。负荷表示在和该节点之间确立的链路的使用状况(例如50％等)。MTU表示在和该节点之间确立的链路中使用的最小转发信息组长度(Minimum Transfer Unit)。可靠性表示在和该节点之间确立的链路中的故障发生率。
节点间连接信息获取部11也可以构成为：在从网络内的任意节点获取节点间信息时，通知由度量值指定部15指定的度量值(或者度量值的组合)的种类。
虚拟连接确立部12参照由节点间连接信息获取部11获取的节点间连接信息内的节点地址，在和多个节点A到D之间确立虚拟连接。
平均度量值计算部13利用由节点间连接信息获取部11获取的节点间连接信息，计算经由各虚拟连接的、到多个节点的路径的平均度量值。此外，关于该平均度量值的具体计算方法后面说明。
连接确立部14对于确立了路径的平均度量值为最小的虚拟连接的节点确立连接。
度量值指定部15在节点X新加入到网络时，指定从任意的节点获取的节点间连接信息中应包含的度量值(或度量值的组合)的种类。此外，在由度量值指定部15指定了规定的度量值的情况下，由任意的节点提供的节点间连接信息中包含默认设定的度量值(或度量值的组合)。
如图6B所示，本实施方式的节点A具备：节点间连接信息获取部31、节点间连接信息存储部32、虚拟连接确立部33、节点间连接信息提供部34和连接确立部35。
节点间连接信息获取部31在网络中，从和该节点X相邻的邻接节点(例如，节点B至D)获取与该邻接节点有关的节点间连接信息。此外，各节点之间的链路中度量值被适宜地更新。
例如，节点间连接信息获取部31也可以构成为：向网络内的所有节点广播更新通知分组，由此定期地获取节点间连接信息的更新结果。
另外，节点间连接信息获取部31也可以构成为：向设定了TTL(Time ToLive)的范围发送更新通知分组，由此定期地获取节点间连接信息的更新结果。
节点间连接信息存储部32存储由节点间连接信息获取部31获取的节点间连接信息。
虚拟连接确立部33按照来自节点X的虚拟连接确立请求，在和节点X之间确立虚拟连接。
节点间连接信息提供部34从节点间连接信息存储部32获取和节点A相邻的邻接节点的节点间连接信息后，经由由虚拟连接确立部33确立的和节点X之间的虚拟连接向节点X提供该节点间连接信息。
节点间连接信息提供部34也可以构成为：在由节点X通知度量值(或度量值的组合)的种类的情况下，提供包含该度量值(或度量值的组合)的节点间连接信息。
另外，节点间连接信息提供部34也可以构成为：在由节点X通知度量值(或度量值的组合)的种类的情况下，提供包含默认设定的度量值(或度量值的组合)的节点间连接信息。
连接确立部35按照来自节点X的连接确立请求，在和节点X之间确立虚拟连接。
(本实施方式的网络拓扑生成方法的动作)
参照图7到图17，对本实施方式的网络拓扑生成方法的动作进行说明。具体说，对节点X新加入包含节点A到D的网络时的动作进行说明。
如图7和图8所示，在步骤S 1，节点X的节点间连接信息获取部11从节点A获取节点A管理的节点间连接信息。这里，节点X的节点间连接信息获取部11也可以构成为：通知所获取的节点间连接信息中应包含的度量值(或者度量值的组合)的种类。
图9表示在本实施方式中节点A管理的节点间连接信息。如图9所示，节点A的邻接节点是节点B到D。此外，节点B的节点地址是“BIP”，节点C的节点地址是“CIP”，节点D的节点地址是“DIP”。另外，节点A和节点B之间的度量值是“2”，节点A和节点C之间的度量值是“3”，节点A和节点D之间的度量值是“2”。另外，与节点B相邻的节点数是“2”，与节点C相邻的节点数是“2”，与节点D相邻的节点数是“3”。
如图7和图10所示，在步骤S2，节点X的虚拟连接确立部12根据在获取的节点间连接信息中包含的“节点地址”，在和节点A到D之间确立虚拟连接。
在步骤S3，节点X的平均度量值计算部13根据在获取的节点间连接信息中包含的“度量值”及“节点数”，计算经由各虚拟连接从节点X到达节点A至D的各个节点的路径的平均度量值。
具体说，如下计算平均度量值。此外，设节点X和节点D之间确立的虚拟连接#1的度量值是“1”，节点X和节点A之间确立的虚拟连接#2的度量值是“5”，节点X和节点B之间确立的虚拟连接#3的度量值是“3”，节点X和节点C之间确立的虚拟连接#4的度量值是“1”。
图11表示将经由虚拟连接#1从节点X到达节点A到D的各个节点的路径#A1到#D1中的“度量值”以及与各节点A到D相邻的“节点数”关联起来的路径信息。
另外，图12表示将经由虚拟连接#2从节点X到达节点A到D的各个节点的路径#A2到#D2中的“度量值”以及与各节点A到D相邻的“节点数”关联起来的路径信息。
另外，图13表示将经由虚拟连接#3从节点X到达节点A到D的各个节点的路径#A3到#D3中的“度量值”以及与各节点A到D相邻的“节点数”关联起来的路径信息。
再有，图14表示将经由虚拟连接#4从节点X到达节点A到D的各个节点的路径#A4到#D4中的“度量值”以及与各节点A到D相邻的“节点数”关联起来的路径信息。
节点X的平均度量值计算部13使用图11到图14表示的路径信息，通过图15所示的计算式，计算经由各虚拟连接#1到#4从节点X到达节点i的路径的平均度量值VX。在图15所示的计算式中，n表示属于网络的总节点数，VMi表示从节点X到达节点i的路径的度量值，Ni表示在节点i的邻接节点数上加1的值。这里，节点A相应于节点1，节点B相应于节点2，节点C相应于节点3，节点D相应于节点4。
图16表示在本实施方式中，节点X的平均度量值计算部13参照图11到图14所示的路径信息，计算经由各虚拟连接#1到#4从节点X到达节点A到D的各个节点的路径的平均度量值的情况的一例。
如图16所示，经由节点X在和节点A之间确立的虚拟连接#2从节点X到达节点A到D的各个节点的路径的平均度量值是“78/11”，经由节点X在和节点B之间确立的虚拟连接#3从节点X到达节点A到D的各个节点的路径的平均度量值是“59/11”，经由节点X在和节点C之间确立的虚拟连接#4从节点X到达节点A到D的各个节点的路径的平均度量值是“50/11”，经由节点X在和节点D之间确立的虚拟连接#1从节点X到达节点A到D的各个节点的路径的平均度量值是“40/11”。
根据这一结果，在步骤S4，如图17所示，节点X的连接确立部14对于确立了上述路径的平均度量值最小(“40/11”)的虚拟连接#1的节点D确立连接，由此新加入到网络。其结果，网络拓扑变更。即，节点X可以经由虚拟连接#1和在包含节点A到D的网络内的全部节点间进行通信。
(本实施方式的网络拓扑生成方法的作用/效果)
根据本实施方式所涉及的网络拓扑生成方法，节点X的连接确立部14考虑物理层的网络连接状况，对确立了虚拟连接#1的节点D确立连接，以使计算出的平均度量值最小，所以在新生成网络拓扑时能平均地将网络延迟抑制到最小限度。
以上，通过实施例对本发明进行了详细的说明，但是对本行业技术人员来说，本发明并不限定于在本申请中说明的实施例是显而易见的。本发明的装置可以在不脱离权利要求中的记载所规定的本发明的宗旨和范围的前提下作为修正以及变形形态来实施。因此，本申请中所记载的是为了举例说明，对本发明没有任何限制。
产业上的应用可能性
如上所述，根据本发明，可以提供一种网络拓扑生成方法及节点，其考虑物理层的网络状况，由此新生成网络拓扑时可以将网络延迟平均地抑制到最小限定。

Claims (6)

1.一个节点装置，其新加入由多个节点构成的网络，其特征在于，具有：
在和上述多个节点之间确立虚拟连接的虚拟连接确立部；
计算经由各虚拟连接的、到上述多个节点的路径的平均度量值的平均度量值计算部；和
对确立了上述路径的平均度量值最小的虚拟连接的节点确立连接，由此加入到上述网络的连接确立部，
其中所述平均度量值计算部根据
计算经由各虚拟连接从节点X到达节点i的路径的平均度量值VX，n表示属于网络的总节点数，VMi表示从节点X到达节点i的路径的度量值，Ni表示在节点i的邻接节点数上加1的值。
2.根据权利要求1所述的节点装置，其特征在于，
具有从上述网络内的任意的节点获取有关该任意节点的邻接节点的节点间连接信息的获取部；
上述平均度量值计算部使用上述节点间连接信息计算上述平均度量值。
3.根据权利要求2所述的节点装置，其特征在于，
上述节点间连接信息包含用于识别上述邻接节点的节点ID、上述任意节点和上述邻接节点之间的路径的度量值、和上述邻接节点相邻的节点数。
4.根据权利要求3所述的节点装置，其特征在于，
上述度量值包含跳数、网络带宽、通信成本、延迟、负荷、MTU、和可靠性中至少一项。
5.根据权利要求3所述的节点装置，其特征在于，
上述获取部对上述任意节点通知上述节点间连接信息中应包含的度量值或度量值的组合的种类。
6.一种网络拓扑生成方法，其为新节点加入由多个节点构成的网络的网络拓扑生成方法，其特征在于，具有：
上述新节点在和上述多个节点之间确立虚拟连接的步骤；
计算上述新节点经由各虚拟连接的、到上述多个节点的路径的平均度量值的步骤；和
上述新节点对确立了上述路径的平均度量值最小的虚拟连接的节点确立连接，由此加入上述网络的步骤，
其中在计算平均度量值的步骤中，根据
Figure DEST_PATH_FSB00000125671300011
计算经由各虚拟连接从节点X到达节点i的路径的平均度量值VX，n表示属于网络的总节点数，VMi表示从节点X到达节点i的路径的度量值，Ni表示在节点i的邻接节点数上加1的值。
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