[发明专利]一种电信运营商参与对等计算技术的监管服务器的实现方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于P4P（Proactive network Provider Participation for P2P,电信运营商主动参与P2P网络）技术的网络监管服务器的实现方法，本发明提出了一种基于P4P技术的网络监管服务器的原型系统，从接口设计需求和理论分析两方面探讨了网络监管服务器的接口实现，重点考虑其简单性、语义丰富性、可扩展性、稳定性和健壮性等要求和最大化网络链路利用率。属于对等网络应用领域。

技术背景

作为改变现有Internet应用模式的主要技术之一，P2P（peer to peer，点对点）实际上已经成为内容传送的一种基础技术。但P2P消耗了ISP的大部分网络带宽资源，在很大程度上直接导致了运营商“增量不增收”的问题，影响到ISP的其他应用。P2P对网络的冲击主要来源于以下两个方面：(1)P2P应用不了解网络，导致流量在ISP内部不必要地穿越很多链路，或者导致不必要的跨ISP的流量。(2)ISP以前的网络流量控制机制，如流量工程等，对P2P应用不再有效，因为P2P可以从多个源获取数据并随时切换，是高度分散、动态和不理会网络层状态的，导致ISP花费了很多计算代价得出的优化路径失去意义。

由于以上原因，P2P一直被运营商视为不受欢迎的应用，屡屡有运营商限制P2P的事件发生。虽然运营商也为此做出了很多工作，但是收效甚微。运营商采取的一种方法是安装P2P cache设备来减少P2P流量，但是这些设备需要能区分不同的P2P协议并对特定的应用作出不同的设计，这样这种方法的通用性就被降低了；另一种方法是使用流量整形设备限制P2P流量，这些设备依赖与DPI（Deep Packet Inspection ，深度包检测技术 ）或者其他的P2P流量识别技术，但是不同的P2P应用使用不同的控制信息，并且许多P2P协议使用加密技术或者动态端口号来躲避检测，因此此方法的有效性也有限。这些方法由于缺少P2P应用与之配合工作，其结果要么是降低了P2P应用的性能，要么是耗资巨大。

在此背景下，一种可以让P2P和网络运营商通过直接通信更好地合作的新技术---P4P应运而生。其目的是为了加强ISP和P2P应用程序的通信，降低骨干网络传输压力和运营成本，并提高P2P应用程序的性能。根据Verizon的反馈，使用P4P技术，P2P用户平均下载速度提高60%，光纤到户用户提高205%~665%。此外，运营商内部数据传送距离减少了84%，用户有58%的数据是来自同城，较传统P2P的6.3%比例有了近10倍提升。P2P过于强调对等，每个节点之间的交换完全是无序的。一个南京的用户，既可能和北京的用户进行文件片段的交换，也可能和远在美国的某用户进行交换。显然，无序的交换导致了无谓的跨地区甚至是跨国的流量旅行，这耗费了宝贵的国内和国际带宽资源，代价巨大。如果正好用户都在同一个地区，那么，本地化的交换的成本就会大大降低。这也正是P4P的简单原理——让P2P也玩同城。与P2P随机挑选Peer不同，P4P协议可以协调网络拓扑数据，能够有效选择节点，从而提高网络路由效率。仍以上述例子来说，南京的用户就可以优先和南京同城的用户来实现文件片段的交换，再扩展至较远的地区，有十分的必要时，才会出国进行文件片段交换。当然，P4P的运行机制，要远远超过同城交换的概念，它还会根据用户的上行、下载带宽进行综合判断，以进行最有效选择，最大化整体交换的效率。

P4P是一个灵活的、轻量级的应用框架，他允许网络供应商显式地为各种应用如P2P应用提供网络信息，它的主要思想是在P2P应用与网络运营商之间开启显式的通信接口，P2P客户可以调用该接口得到网络信息，从而能够更有效地利用网络资源，提升P2P应用性能。P4P的架构包括控制平面、数据平面、管理平面。其中数据平面是可选的，主要用于鉴别应用流量并对其进行排序，而管理平面的目标是检测控制平面的行为，目前的研究主要集中于控制平面。

P4P的控制平面中引入了网络监管服务器iTracker作为提供网络信息的窗口，iTracker使网络运营商和P2P应用共同进行流量控制成为可能，iTracker也增加了P4P的可部署性和可扩展性，它是网络运营商与应用进行交互的门户。iTracker可以提供三种形式的网络信息：网络状态/拓扑、网络运营商的策略/指导意见和网络能力。P4P框架中不指定具体的信息格式，而只提供公共的信息框架。

网络监管服务器与应用之间传递什么样的消息直接决定了P4P的效率，P4P的接口设计必须要简单直观，能够保证有足够的网络信息供应用选择，网络信息必须与应用无关，且对网络的请求应该避免揭示用户的信息。