[发明专利]一种基于位置融合的分布式协作网络坐标确定方法

说明书

技术领域：本发明涉及广域网环境中的网络坐标确定方法，尤其是广域网环境中分布式网络坐标的确定方法。

背景技术：

网络坐标确定是网络计算领域亟待解决的核心问题之一。基于网络坐标进行网络距离测量是目前广泛采用的网络距离测量方法之一，它通过在特定坐标空间给结点赋予一个坐标位置，利用结点间的坐标距离来近似网络延迟。网络应用系统的执行策略大多是以结点之间的网络距离为基础的，网络坐标确定的精度、稳定性和效率将直接影响到网络距离测量的效果，从而影响网络应用系统的运行效率。

现有的确定网络坐标的典型方法有：1)GNP(Global Networking Positioning)方法，它利用一组地标结点作为静态的集中探测点，采用基于迭代的非线性方法集中计算结点的网络坐标，缺乏扩展性；没有考虑地标结点的部署问题，有限的地标结点很容易成为系统的性能瓶颈，从而直接影响网络坐标确定的效率；它的网络坐标不变特性难以根据网络状态的不断变化及时更新网络坐标，从而直接影响到网络坐标确定的精确程度。2)PIC(Practical Internet coordinates)方法，它采用混合式的地标选择方法，与GNP方法相比，其扩展性有所提高，但是它的收敛速度低，难以根据网络状态的不断变化及时更新网络坐标，从而直接影响到网络坐标确定的精确程度，网络距离较远的结点的网络坐标的偏差更大。3)Vivaldi方法，它利用结点之间的不断交互来及时更新网络坐标，它的扩展性较好；但它没有考虑网络中恶意结点提供的虚假坐标所引起的坐标计算的震荡问题，以及网络中存在的三角不等式违例所引起的坐标计算的差错问题，这些都会影响到网络坐标确定的稳定性。

总之，现有的网络坐标确定方法的主要不足之处在于：1)地标瓶颈效应，静态网络坐标确定方法以集中式的地标结点为基础计算网络坐标，有限的地标结点很容易成为系统的性能瓶颈，从而直接影响网络坐标确定的效率；2)低精度，静态网络坐标确定方法的网络坐标不变特性和动态网络坐标确定方法的收敛速度低都将难以根据网络状态的不断变化及时更新网络坐标，从而直接影响到网络坐标确定的精确程度；3)稳定性差，网络中恶意结点提供的虚假坐标将引起坐标计算的震荡问题，网络中存在的三角不等式违例将引起坐标计算的差错问题，都会影响到网络坐标确定的稳定性。因此，如何提高网络坐标确定的精度、稳定性和效率已经成为网络计算领域的热点研究问题。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是针对现有的网络坐标确定方法存在的地标瓶颈效应、低精度和稳定性差等不足而提出的基于位置融合的分布式协作网络坐标确定方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：动态选择已有结点用于确定新结点的坐标，从而有效避免地标瓶颈效应的产生；利用多种坐标确定方法确定新结点坐标，提高坐标确定的收敛速度，及时适应网络状态的不断变化，有效保证坐标确定的精度；利用位置融合来减弱恶意结点提供的虚假坐标带来的位置震荡影响，利用任意播选择距离较远的结点进行坐标确定来减弱选择距离较近结点引起的三角不等性违例影响，有效提高坐标确定的稳定性和容错性。

具体的技术方案是：

第一步，系统初始化。

1.依据结点功能将结点分为服务结点和用户结点。用户结点仅能够查询自己的坐标；服务结点除具有用户结点的功能外，还负责响应其它结点的坐标确定请求。

2.利用分布式哈希表DHT(Distributed Hash Table)组织服务结点和用户结点。每个结点具有一个唯一标识符ID，结点ID是一个m(m＝160)位的二进制串(即ID是0到2^m之间的整数)，它根据结点的IP地址通过哈希函数(SHA-1算法)获得。

3.设定网络坐标的维数D，结点网络坐标的维数D越多，网络坐标的精度越高，坐标确定的复杂度越高，通常，网络坐标的维数D定为7。

4.在系统初始状态，所有结点都设置为服务结点，任意选择一个服务结点作为根结点，根结点利用多点坐标确定方法Coordinate_M设置所有服务结点的初始网络坐标。

多点坐标确定方法Coordinate_M的具体流程是：

1)假设初始状态系统中共有N个服务结点，N为正整数；

2)利用网络探测方法，获取N个服务结点之间的实际网络延迟，并构成网络延迟矩阵M，