支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統及方法技術方案

支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統及方法，屬于網絡通信技術領域。本發明專利技術利用應用層流量優化服務器提供的底層網絡信息，控制服務器將中繼服務器組成的中繼重疊網絡按照底層網絡拓撲信息進行有效組織，使得中繼重疊網絡拓撲模型具有可伸縮性強、與底層物理網絡相感知的特點；利用中繼服務器之間的探測性能，控制服務器獲取中繼重疊網絡的多項傳輸性能，從而具有應用感知的能力；中繼路徑的路徑代價評價方法綜合考慮路由開銷、傳輸性能、負載率等多種因素，使得本發明專利技術不僅在選擇優質中繼路徑方面具有較優性能，同時又能夠靈活地均衡中繼服務器之間的負載。

【技術實現步驟摘要】
支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統及方法
本專利技術屬于網絡通信
，具體涉及一種支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統及方法。
技術介紹
傳統IP網絡中數據傳輸主要依賴于網絡層的缺省路由路徑。然而，缺省路由路徑在很多情況下并不是最優的，這是由于網絡服務提供商通常選擇適合于本地策略需求的路徑，而不是選擇具有最好性能的路徑。大量研究成果已表明，基于應用層重疊網絡的傳輸模式可提供比缺省網絡路由傳輸模式更好的端到端傳輸性能。在基于應用層重疊網絡的傳輸模式中，如何有效地組織提供中繼服務的中繼節點并選擇優質的中繼路徑是應用層路由發揮有效性的關鍵所在。如果中繼路徑具有較差的傳輸性能，將導致端到端的用戶體驗下降、核心網絡資源浪費等問題，甚至導致比缺省路由路徑更差的性能。目前很多流行的重疊應用通常產生大量的跨域流量，這些跨域流量導致一些熱點鏈路或者域間鏈路發生擁塞，除了降低端到端的用戶通信體驗之外，也在很大程度上增加了網絡運營成本。重疊應用過度消耗網絡資源的重要原因之一是重疊網絡和承載網絡之間的失配。如何感知承載網絡狀況是應用層流量傳輸優化方案的關鍵技術所在。根據不同的感知承載網絡狀況的方法，應用層流量傳輸優化方案分為三種：1)重疊應用自行進行拓撲估計，主要是通過探測方式為節點分配坐標從而估計節點之間的鄰近性；2)網絡運營商與應用服務提供商合作，網絡運營商主動向應用服務提供商提供網絡拓撲信息；3)重疊應用使用第三方測量的網絡拓撲信息，目前很多研究和項目提出了測量和獲取網絡拓撲的方法。第一種和第三種方法均存在獲取的網絡拓撲信息不準確的問題。在第二種方法中，由于網絡運營商對自身網絡比較了解，因此能夠提供比較準確的承載網信息，并且可以根據自身策略的需求修改網絡資源消費模式，從而達到承載網絡和分布式重疊應用性能的雙方優化。在基于應用層重疊網絡的傳輸模式中，中繼路徑分配問題需要綜合考慮多種因素，第一，不同的應用類型可能對中繼路徑有不同的傳輸需求，比如，高可靠性應用要求中繼路徑具有較高的路徑穩定性以及較小的丟包率；實時應用要求中繼路徑具有較小的傳輸延時、延時抖動等。第二，中繼路徑分配要充分考慮與底層物理網絡拓撲結構之間的匹配，合理有效地使用底層網絡資源，減少或者避免全網中域間帶寬資源的無效消耗。第三，中繼路徑分配不僅要考慮中繼路徑的傳輸性能和路由開銷，還要考慮中繼服務器本身的傳輸能力，在合理利用網絡資源的同時做到域間以及中繼服務器之間的流量優化和負載均衡。由此可見，中繼路徑的分配牽涉到中繼重疊網絡的組織方式、路徑傳輸質量的評價、應用負載傳輸需求等多種因素。申請號為201410196986.4的中國專利申請“一種基于應用層中繼的多徑傳輸系統及方法”提出了一種基于應用層重疊網絡的通用多徑傳輸模式，利用由控制服務器和中繼服務器組成的應用層中繼服務系統建立端到端的多徑傳輸條件。然而，如何有效地組織中繼服務器并為端到端的數據傳輸分配優質的中繼路徑，即中繼路徑分配問題該中國專利申請并未給出相應的技術方案。
技術實現思路
針對現有技術存在的不足，本專利技術提供一種支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統及方法。本專利技術的技術方案：一種支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統，包括：應用層流量優化服務器、中繼服務器和控制服務器；所述應用層流量優化服務器用于獲取網絡信息，且將網絡信息組織成網絡映射表和開銷映射表的形式；所述網絡映射表包含一系列網絡位置分組；所述網絡位置分組包括域標識符、網絡地址前綴；所述網絡地址前綴代表一個或多個子網或代表一個或多個城域網或代表一個或多個自治系統；所述開銷映射表包含網絡位置分組之間的路由開銷；所述路由開銷具有通用意義，為路由跳數或路由成本；所述中繼服務器用于執行性能探測過程，獲取其與其它中繼服務器之間的傳輸性能，并將其與其它中繼服務器之間的傳輸性能報告至控制服務器；所述傳輸性能包括延時和丟包率；所述控制服務器用于從應用層流量優化服務器讀取網絡映射表和開銷映射表，根據網絡映射表將中繼服務器映射至網絡位置分組，將中繼服務器按照底層的承載網絡拓撲信息進行組織；從中繼服務器獲得中繼服務器之間的傳輸性能，根據網絡映射表和中繼服務器之間的傳輸性能計算出網絡位置分組之間的傳輸性能；從中繼服務器獲得中繼服務器的負載率，根據網絡映射表和中繼服務器的負載率計算出網絡位置分組的域負載率；根據開銷映射表、網絡位置分組之間的傳輸性能、網絡位置分組的域負載率以及中繼路徑分配請求消息，分配最優中繼路徑；所述控制服務器包括應用層流量優化客戶端模塊、中繼服務器管理模塊、中繼重疊網絡管理模塊和中繼路徑管理模塊；所述應用層流量優化客戶端模塊用于周期性地從應用層流量優化服務器讀取網絡映射表和開銷映射表；所述中繼服務器管理模塊：(a)在中繼服務器注冊或者連接保活過程中，選擇一組中繼服務器，將所選擇中繼服務器的地址信息傳遞給該中繼服務器，從該中繼服務器獲取其與其它中繼服務器之間的傳輸性能，并存儲在性能信息表中；(b)查詢中繼服務器的性能信息和負載信息，并存儲在中繼服務器信息表中；所述性能信息包括處理器能力、存儲能力和網絡帶寬；所述負載信息包括中繼路徑個數、處理器使用率和網絡帶寬使用率；所述中繼重疊網絡管理模塊：(a)根據網絡映射表，將每個注冊的中繼服務器映射到一個網絡位置分組；(b)根據網絡映射表和性能信息表，計算出網絡位置分組之間的傳輸性能，并存儲在相應的性能映射表中，所述性能映射表分為延時映射表和丟包率映射表；(c)根據網絡映射表和中繼服務器信息表，為每個網絡位置分組計算域負載率，并存儲在域負載率表中；(d)根據網絡映射表、開銷映射表、域負載率表以及多個性能映射表，計算出任意源網絡位置分組和目的網絡位置分組之間的基于多個傳輸性能的最優域中繼路徑，并存儲在相應的最優域中繼路徑表中；所述最優域中繼路徑表分為延時最優域中繼路徑表和丟包率最優域中繼路徑表；所述域中繼路徑為源網絡位置分組和目的網絡位置分組之間的經由零個或多個其它網絡位置分組的路徑，由網絡位置分組的域標識符組成；所述中繼路徑管理模塊用于在接收到中繼路徑分配請求消息之后，根據最優域中繼路徑表生成最優IP中繼路徑；所述IP中繼路徑為由源端和目的端之間的經由零個或多個中繼服務器的路徑，由IP地址組成。進一步的，所述的應用層流量優化服務器獲取網絡信息的方式，包括路由協議、靜態配置策略和動態網絡信息。一種支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配方法，采用所述的支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統實現的，具體步驟如下：1)在中繼服務器注冊或者連接保活過程中，選擇一組中繼服務器，將所選擇中繼服務器的地址信息傳遞給該中繼服務器，從該中繼服務器獲取其與其它中繼服務器之間的傳輸性能，并存儲在性能信息表中；2)查詢中繼服務器的性能信息和負載信息，并存儲在中繼服務器信息表中；所述性能信息包括處理器能力、存儲能力和網絡帶寬；所述負載信息包括中繼路徑個數、處理器使用率和網絡帶寬使用率；3)周期性地從應用層流量優化服務器讀取網絡映射表和開銷映射表；4)根據網絡映射表，將每個注冊的中繼服務器映射到一個網絡位置分組；5)根據網絡映射表和性能信息表，計算獲得網絡位置分組之間的傳輸性能，并存儲在相應的性能映射表中；所述性能映本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統，其特征在于：包括：應用層流量優化服務器、中繼服務器和控制服務器；所述應用層流量優化服務器用于獲取網絡信息，且將網絡信息組織成網絡映射表和開銷映射表的形式；所述網絡映射表包含一系列網絡位置分組；所述網絡位置分組包括域標識符、網絡地址前綴；所述網絡地址前綴代表一個或多個子網或代表一個或多個城域網或代表一個或多個自治系統；所述開銷映射表包含網絡位置分組之間的路由開銷；所述路由開銷具有通用意義，為路由跳數或路由成本；所述中繼服務器用于執行性能探測過程，獲取其與其它中繼服務器之間的傳輸性能，并將其與其它中繼服務器之間的傳輸性能報告至控制服務器；所述傳輸性能包括延時和丟包率；所述控制服務器用于從應用層流量優化服務器讀取網絡映射表和開銷映射表，根據網絡映射表將中繼服務器映射至網絡位置分組，將中繼服務器按照底層的承載網絡拓撲信息進行組織；從中繼服務器獲得中繼服務器之間的傳輸性能，根據網絡映射表和中繼服務器之間的傳輸性能計算出網絡位置分組之間的傳輸性能；從中繼服務器獲得中繼服務器的負載率，根據網絡映射表和中繼服務器的負載率計算出網絡位置分組的域負載率；根據開銷映射表、網絡位置分組之間的傳輸性能、網絡位置分組的域負載率以及中繼路徑分配請求消息，分配最優中繼路徑；所述控制服務器包括應用層流量優化客戶端模塊、中繼服務器管理模塊、中繼重疊網絡管理模塊和中繼路徑管理模塊；所述應用層流量優化客戶端模塊用于周期性地從應用層流量優化服務器讀取網絡映射表和開銷映射表；所述中繼服務器管理模塊：(a)在中繼服務器注冊或者連接保活過程中，選擇一組中繼服務器，將所選擇中繼服務器的地址信息傳遞給該中繼服務器，從該中繼服務器獲取其與其它中繼服務器之間的傳輸性能，并存儲在性能信息表中；(b)查詢中繼服務器的性能信息和負載信息，并存儲在中繼服務器信息表中；所述性能信息包括處理器能力、存儲能力和網絡帶寬；所述負載信息包括中繼路徑個數、處理器使用率和網絡帶寬使用率；所述中繼重疊網絡管理模塊：(a)根據網絡映射表，將每個注冊的中繼服務器映射到一個網絡位置分組；(b)根據網絡映射表和性能信息表，計算出網絡位置分組之間的傳輸性能，并存儲在相應的性能映射表中，所述性能映射表分為延時映射表和丟包率映射表；(c)根據網絡映射表和中繼服務器信息表，為每個網絡位置分組計算域負載率，并存儲在域負載率表中；(d)根據網絡映射表、開銷映射表、域負載率表以及多個性能映射表，計算出任意源網絡位置分組和目的網絡位置分組之間的基于多個傳輸性能的最優域中繼路徑，并存儲在相應的最優域中繼路徑表中；所述最優域中繼路徑表分為延時最優域中繼路徑表和丟包率最優域中繼路徑表；所述域中繼路徑為源網絡位置分組和目的網絡位置分組之間的經由零個或多個其它網絡位置分組的路徑，由網絡位置分組的域標識符組成；所述中繼路徑管理模塊用于在接收到中繼路徑分配請求消息之后，根據最優域中繼路徑表生成最優IP中繼路徑；所述IP中繼路徑為由源端和目的端之間的經由零個或多個中繼服務器的路徑，由IP地址組成。...

【技術特征摘要】
1.一種支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統，其特征在于：包括：應用層流量優化服務器、中繼服務器和控制服務器；所述應用層流量優化服務器用于獲取網絡信息，且將網絡信息組織成網絡映射表和開銷映射表的形式；所述網絡映射表包含一系列網絡位置分組；所述網絡位置分組包括域標識符、網絡地址前綴；所述網絡地址前綴代表一個或多個子網或代表一個或多個城域網或代表一個或多個自治系統；所述開銷映射表包含網絡位置分組之間的路由開銷；所述路由開銷具有通用意義，為路由跳數或路由成本；所述中繼服務器用于執行性能探測過程，獲取其與其它中繼服務器之間的傳輸性能，并將其與其它中繼服務器之間的傳輸性能報告至控制服務器；所述傳輸性能包括延時和丟包率；所述控制服務器用于從應用層流量優化服務器讀取網絡映射表和開銷映射表，根據網絡映射表將中繼服務器映射至網絡位置分組，將中繼服務器按照底層的承載網絡拓撲信息進行組織；從中繼服務器獲得中繼服務器之間的傳輸性能，根據網絡映射表和中繼服務器之間的傳輸性能計算出網絡位置分組之間的傳輸性能；從中繼服務器獲得中繼服務器的負載率，根據網絡映射表和中繼服務器的負載率計算出網絡位置分組的域負載率；根據開銷映射表、網絡位置分組之間的傳輸性能、網絡位置分組的域負載率以及中繼路徑分配請求消息，分配最優中繼路徑；所述控制服務器包括應用層流量優化客戶端模塊、中繼服務器管理模塊、中繼重疊網絡管理模塊和中繼路徑管理模塊；所述應用層流量優化客戶端模塊用于周期性地從應用層流量優化服務器讀取網絡映射表和開銷映射表；所述中繼服務器管理模塊：(a)在中繼服務器注冊或者連接保活過程中，選擇一組中繼服務器，將所選擇中繼服務器的地址信息傳遞給該中繼服務器，從該中繼服務器獲取其與其它中繼服務器之間的傳輸性能，并存儲在性能信息表中；(b)查詢中繼服務器的性能信息和負載信息，并存儲在中繼服務器信息表中；所述性能信息包括處理器能力、存儲能力和網絡帶寬；所述負載信息包括中繼路徑個數、處理器使用率和網絡帶寬使用率；所述中繼重疊網絡管理模塊：(a)根據網絡映射表，將每個注冊的中繼服務器映射到一個網絡位置分組；(b)根據網絡映射表和性能信息表，計算出網絡位置分組之間的傳輸性能，并存儲在相應的性能映射表中，所述性能映射表分為延時映射表和丟包率映射表；(c)根據網絡映射表和中繼服務器信息表，為每個網絡位置分組計算域負載率，并存儲在域負載率表中；(d)根據網絡映射表、開銷映射表、域負載率表以及多個性能映射表，計算出任意源網絡位置分組和目的網絡位置分組之間的基于多個傳輸性能的最優域中繼路徑，并存儲在相應的最優域中繼路徑表中；所述最優域中繼路徑表分為延時最優域中繼路徑表和丟包率最優域中繼路徑表；所述域中繼路徑為源網絡位置分組和目的網絡位置分組之間的經由零個或多個其它網絡位置分組的路徑，由網絡位置分組的域標識符組成；所述中繼路徑管理模塊用于在接收到中繼路徑分配請求消息之后，根據最優域中繼路徑表生成最優IP中繼路徑；所述IP中繼路徑為由源端和目的端之間的經由零個或多個中繼服務器的路徑，由IP地址組成。2.根據權利要求1所述的支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統，其特征在于：所述的應用層流量優化服務器獲取網絡信息的方式，包括路由協議、靜態配置策略和動態網絡信息。3.一種支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配方法，采用權利要求1所述的支持流量優化和應用感知的中繼路徑分配系統實現的，其特征在于：具體步驟如下：1)在中繼服務器注冊或者連接保活過程中，選擇一組中繼服務器，將所選擇中繼服務器的地址信息傳遞給該中繼服務器，從該中繼服務器獲取其與其它中繼服務器之間的傳輸性能，并存儲在性能信息表中；2)查詢中繼服務器的性能信息和負載信息，并存儲在中繼服務器信息表中；所述性能信息包括處理器能力、存儲能力和網絡帶寬；所述負載信息包括中繼路徑個數、處理器使用率和網絡帶寬使用率；3)周期性地從應用層流量優化服務器讀取網絡映射表和開銷映射表；4)根據網絡映射表，將每個注冊的中繼服務器映射到一個網絡位置分組；5)根據網絡映射表和性能信息表，計算獲得網絡位置分組之間的傳輸性能，并存儲在相應的性能映射表中；所述性能映射表分為延時映射表和丟包率映射表；6)根據網絡映射表和中繼服務器信息表，為每個網絡位置分組計算域...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張偉，雷為民，李浩，李廣野，關云沖，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21