一种选择和设置网络超级节点的方法技术

一种选择和设置网络超级节点的方法，操作步骤是：先按照设定周期Ｔ１，除控制节点以外的网络中的各节点定期向控制节点发送其与其他节点之间的交互信息；再按照设定周期Ｔ２，控制节点根据接收到的各节点的交互信息，把这些节点进行最优划分为多个节点簇，其中每个节点都唯一地归属于一个节点簇，并在每个节点簇中分别选取超级节点。本发明专利技术选择超级节点时，既考虑节点的自身性能和资源状况，又考虑节点与其他节点的相互交互关系。因此，所选择的超级节点对其归属的节点簇中其他节点实施控制时，能快速搜索到对应节点，缩短查找时间和通信路径、提高工效。同时，节点交互信息的采集周期、节点簇的划分和调整周期等参数，都能随网络实际交互情况而动态调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于网络通信

技术介绍
随着因特网技术的发展，因特网上的应用越来越多。为了满足多样化应用的需要， 基于对等网络P2P(Peer to Peer)原理的网络分布技术得到了很大的应用。目前，在p2p 技术的计算机网络中，除了作为用户节点的普通的网络用户计算机以外，通常还要设置控 制节点和超级节点。控制节点的功能是制定和实施控制策略，并通过超级节点对网络执行 控制和管理。超级节点的功能是在控制节点的管理下，对用户节点具体实施管理和控制。 超级节点一般是由资源比较丰富的用户计算机来承担的。因此，如何在众多的用 户计算机中选择和设置超级节点就成为影响计算机网络功能的一项关键任务。在无线通信 网络中，同样也存在着如何选择和设置超级节点的问题。 目前，针对上述问题，已经提出了一些相应的解决方案 华为技术有限公司的专利申请《选举超级节点、搜索网络节点或资源的方法、装 置及系统》(申请号CN200710003320. 2)公开的方法是网络中的普通节点根据普通节点 成为超级节点的条件(例如CPU的频率和内存容量、节点的网络带宽、节点的网络延迟、与 本节点交互的其他节点总数目、节点在线时间、每分钟与其他节点的通信总量、预定时间内 CPU平均使用率、内存平均使用率)，将本节点的性能参数值与所述条件规定的阈值进行比 较，并在确定本节点的性能满足成为超级节点的条件时，向与该节点通信的其他节点发送 该节点为超级节点的消息。该方案主要考虑节点的性能参数，没有考虑节点与其他节点的 交互关系，如果超级节点要对其他用户节点实施管理时，有可能需要较长的时间和路径才 能找到对应的用户节点，使得超级节点的工作效率太低。 北京航空航天大学的专利申请《引入节点重要性的对等网络超级节点选择和资 源搜索方法》(申请号CN200710176639. 5)公开的方法是根据节点的邻居节点数目及各 自重要性分别计算网络中各节点的重要性，并根据重要性来选择超级节点。由于实际中的 各个网络节点的交互关系在不断变化，对于动态网络，该方案只能按照相同的时间间隔调 整节点的重要性值，并根据调整后的节点重要性值选择超级节点，如果网络变化较快(或 较慢)，该方案不能根据实际的网络情况縮短(或延长)节点重要性值的调整周期，从而使 系统对网络变化的反应能力较低、或者大量增加了网络中的通信数据量。 北京邮电大学的专利申请《采用小区动态划分技术的对等网络系统实现方法》 (申请号CN200610081402. 4)公开了一种基于P2P网络的信息交互、共享系统的方法对 所有用户执行动态分区管理，小区由普通节点组成、由高级节点进行管理，再由超级节点管 理一定数量的高级节点。小区规模(即小区中的普通节点数)是在系统初始化时设定的， 并根据小区节点总数进行动态调整。该方案没有考虑网络中所有节点的交互关系，当节点 之间的交互关系发生变化时，用户的分区和超级节点的选择都不能随着网络实际情况的变 化而动态调整，从而限制了超级节点的工作效率，致使超级节点有可能需要经过较长的查找时间和路径，然后才能对用户节点实施管理和控制。 以上技术方案都存在的共同缺点是没有根据网络中所有节点的实际交互情况， 将网络节点划分成若干个节点簇，并从每个节点簇中选取资源较多、并且与其他节点交互 较多的节点为超级节点后，再由该超级节点在控制节点的统一管理下，对其所归属的用户 节点群或节点簇内的其他节点实施具体控制和管理。所谓节点簇是由交互关系紧密的多个 网络节点所构成。 上述各项现有技术在超级节点对其他节点实施具体控制和管理时，通信数据量就 会显著增加。而且，各个网络节点进行交互的采集周期、节点簇的划分和调整周期、超级节 点的选择都不能随着网络实际情况的变化而进行动态调整。因此，如何对现有的在网络中 选择和设置超级节点的技术方案进行改进，就成为业内科技人员关注的一个新课题。 有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种选择和设置超级节点的方法，该方法是由控 制节点根据网络节点之间的交互情况，将网络节点划分成若干个节点簇，其中每个节点簇 都是由相互交互关系紧密的网络节点所构成，控制节点再从每个节点簇中，选取资源较多 并与其他节点交互较多的节点为超级节点，再由该超级节点对所属节点簇中的其他网络节 点实施控制和管理。 为了达到上述目的，本专利技术提供了一种选择和设置超级节点的方法，其特征在于， 所述方法包括下列操作步骤 步骤1、按照设定的周期T1，除控制节点以外的网络中的每个节点定期向控制节 点发送该节点与其他节点之间在设定周期内的交互信息； 步骤2、按照设定的周期T2，控制节点根据接收到的各个节点的交互信息，把这些 节点进行最优划分成多个节点簇，其中每个节点都唯一地归属于一个节点簇，再在每个节 点簇中选取超级节点；所述周期T2是周期Tl的整数倍。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术的控制节点定期采集网络中所有 网络节点的交互信息，并根据各个节点相互交互关系的紧密程度，将所有网络节点划分成 若干个节点簇，并从每个节点簇中选取资源较多并与其他节点交互较多的节点作为超级节 点。因此，本专利技术方法所选择的超级节点不仅考虑该节点的自身性能和资源状况，还考虑该 节点与其他节点的相互交互关系。这样，当该超级节点需要对其归属的节点簇中的其他网 络节点实施控制和管理时，就能够快速搜索到对应网络节点，从而縮短查找时间和通信路 径、提高工作效率。同时，本专利技术方法在选择超级节点时，所牵涉到的网络节点交互信息的 采集周期、节点簇的划分和调整周期等多种参数，都可以随着网络中的各个节点交互的实 际情况而进行动态调整。因此，本专利技术方法具有很好的实时性，具有对网络变化的快速反应 能力和灵活的可扩展性。附图说明 图1是本专利技术方法应用的一个实施例-计算机网络结构示意图。 图2是本专利技术选择和设置网络超级节点的方法操作流程图。 图3是图2所示方法中，控制节点按照设定周期将节点划分为节点簇，并选取超级
技术实现思路
节点的操作流程图。 图4是本专利技术方法中的控制节点根据网络节点的实际交互信息，动态调整周期T2 和T1的流程图。 图5是本专利技术方法中的控制节点根据节点簇群S01和S02在相邻时刻的节点重合 情况，划分动态簇的流程图。 图6是本专利技术方法中的控制节点计算动态簇群D。的平均更新周期L和更新设定 周期T2和T1的流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图好实施例对本专利技术 作进一步的详细描述。 参见图l，介绍应用本专利技术方法的一种实施例的网络结构_计算机网络结构组成 示意图。该网络中的每台用户计算机都作为该网络中的一个节点，分别拥有其相应的唯一标识(ID)，例如图中的Ul、 U2、 U3.....U16。每个节点分别通过网络连接至作为控制节点的服务器(例如Z1、Z2、Z3)上，互相连接的三个控制节点Z1、Z2、Z3根据各节点之间的交互情况，将这些节点划分成若干个节点簇，每个节点簇都是由相互交互关系紧密的节点所构成。控制节点从每个节点簇中，选取资源较多并与其他节点交互较多的节点作为超级节点，并由该超级节点对所属节点簇中的其他节点实施控制和管理。 参见图2，介绍本专利技术选择和设置超级节点的方法的具体操作步骤如下 步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择和设置网络超级节点的方法，其特征在于，所述方法包括下列操作步骤：步骤１、按照设定的周期Ｔ１，除控制节点以外的网络中的每个节点定期向控制节点发送该节点与其他节点之间在设定周期内的交互信息；步骤２、按照设定的周期Ｔ２，控制节点根据接收到的各个节点的交互信息，把这些节点进行最优划分为多个节点簇，其中每个节点都唯一地归属于一个节点簇，再在每个节点簇中选取超级节点；所述周期Ｔ２是周期Ｔ１的整数倍。

【技术特征摘要】
一种选择和设置网络超级节点的方法，其特征在于，所述方法包括下列操作步骤步骤1、按照设定的周期T1，除控制节点以外的网络中的每个节点定期向控制节点发送该节点与其他节点之间在设定周期内的交互信息；步骤2、按照设定的周期T2，控制节点根据接收到的各个节点的交互信息，把这些节点进行最优划分为多个节点簇，其中每个节点都唯一地归属于一个节点簇，再在每个节点簇中选取超级节点；所述周期T2是周期T1的整数倍。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤2中，控制节点是采用基于最短 描述原则来划分多个节点簇，即采用无损压縮方式对网络中可能产生的各种不同节点簇的 划分结果分别进行编码，并选取其中编码长度最短的划分结果为最优结果。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤2进一步包括下列操作内容(21) 控制节点把网络中的各节点都分别独立构成各自的节点簇，形成初始的节点簇群S0;(22) 按照下述代价值的计算公式，计算该节点簇群S。的代价值CS : CS = log*n + l。g*k + nH(p)+;^ (log* |E , | + |g ; | H (g;)),式中，n是网络中的节点总数，k是节点簇群S。中的节点簇个数，log*n和log*k分别是n和k的二进制编码长度，计 算公式为log、 = I>G')， I(l) = bg2x，；x(j+1) 二iQg2x(j)，且x(j) X);其中，nH(p)是每个节点所属节点簇的二进制编码长度，^(^) = -^>,^2/ , ，P, = ^;ni是节点簇群s。中的第i个节点簇gi内的节点数，Pi是某个节点归属第i个节点簇gi的概率，A I是节点簇 群S。中的第i个节点簇gi中有交互关系的节点对数，其数值大小取决于实测值，loglEi是|Ei|的二进制编码长度；lgilH(gi)是第i个节点簇gi的最短描述，l g, |= '(1 — 1),<formula>formula see original document page 2</formula>(23) 将节点簇群S。及其对应的代价值CS都存储于节点簇的划分记录中；(24) 从节点簇群S。中选择节点之间有跨簇交互的两个节点簇进行合并，形成新的节点 簇群Si，再按照上述公式计算该节点簇群Si的代价值CSi ;(25) 按照把节点之间有跨簇交互的两个节点簇进行合并的挑选原则，依序遴选该节点 簇群S。可能产生的所有不同的节点簇群，并分别计算其代价值，然后从中选择最小代价值 所对应的节点簇群来替代节点簇群S。；如果存在有多个相同的最小代价值，则随机选取其 中一个最小代价值所对应的节点簇群来替代节点簇群S。；(26) 判断被该最小代价值所对应的节点簇群所代替后的节点簇群S。是否能够采用上 述挑选原则，合并节点簇而生成新的节点簇群？如果是，则返回执行步骤(23)，即由控制节 点通过合并节点簇的方式，继续生成新的节点簇群，并从中选择代价值最小的节点簇群Si 来替代步骤(25)中选定的节点簇群S。；否则，执行后续步骤(27);(27) 将节点簇群S。及其对应的代价值CS存储于节点簇的划分记录中；(28)控制节点从节点簇的划分记录中，找出其中最小代价值所对应的节点簇群作为 最终选定的最优节点簇群，然后从该最优节点簇群的每个节点簇内分别选取各自的超级节 点；选择条件是根据每个节点簇中各节点与其他节点的交互关系和该节点的自身性能参 数，选取与其他节点交互较多、性能较好的节点为各自节点簇中的超级节点。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤(26)中，所选择的代价值最小 的节点簇群Si的实质是该节点簇群Si中的同一个节点簇内的节点之间交互关系紧密，不同 节点簇的节点之间交互关系很少或没有交互；所述步骤(28)中，当控制节点从节点簇的划 分记录中，寻找到最小代价值所对应的最优节点簇群时，也就是标明根据各个节点间的交 互情况，对所有非控制节点进行了最优化划分。5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤(28)中，所述节点的自身性能 参数包括CPU的频率和内存容量、传输带宽、时延、在线时间、每分钟与其他节点的通信数据总量、设定时间内的CPU平均使用率和内存平均使用率；在计算某个节点与其他节点的交互次数时，要减去该节点与原来的超级节点的控制交互次数。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述两个设定周期T2和Tl的时长是根据网络中的各节点的实际交互情况而分别进行动态调整，以防止周期时间设置过短，增加网络的通信数据量；周期时间设置过长，不能及时反映各节点的交互变化情况。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述两个设定周期T2和Tl的动态调整方法是基于最短描述原则，将相邻时刻两个节点簇群内的节点簇进行划分而形成动态簇， 再以其中二进制编码长度最短的划分结果作为最优结果，然后判断该最优划分结果中动态 簇中的各个节点簇在相邻时刻的变化趋势是否呈保持状态，如果是，则说明变化较小，适当延长周期T2和Tl ;否则，适当縮短周期T2和Tl ;所述两个设定周期T2和Tl的动态调整包括下列具体操作步骤步骤A、在两个时间相邻、即只相差一个周期T2的时刻，控制节点分别选取两个节点簇群S01和S02，其中S01是前一时刻的节点簇群，S02是后一时刻的节点簇群；步骤B、控制节点根据该两个节点簇群S01和S02在相...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖建新，王晶，王纯，李炜，万里，朱晓民，张磊，徐童，张乐剑，沈奇威，樊利民，程莉，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]