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专利号: 2017112743193
申请人: 常熟理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种快速的大数据通信方法,其特征在于,所述网络包括接入路由器和节点,一个接入路由器配置一个上游接口和两个以上的下游接口,上游接口域互联网骨干网相连;一个节点配置两个以上的接口,节点的每个接口与一个接入路由器的下游接口相连,节点不同的接口与不同的接入路由器的下游接口相连;

一个接入路由器的每个接口由一个接口ID唯一标识,接口ID为t的接口称为接口t;

接入路由器的每个接口配置一个IPv6地址,该地址由网络前缀、接口ID和节点ID构成,网络前缀的比特长度与接口ID的比特长度之和为80;一个接入路由器的上游接口的网络前缀长度为g比特,下游接口的网络前缀长度为g+g1比特,一个接入路由器所有下游接口的地址的网络前缀都相同;接入路由器每个接口的网络前缀预先设置,一个接入路由器启动后,执行下述过程为每个接口获取地址:步骤101:开始;

步骤102:接入路由器为每个接口i构建一个地址,该地址的网络前缀为预先配置的网络前缀,接口ID为i,节点ID为0,接入路由器将构建的地址设置为接口i的地址;

步骤103:接入路由器从每个下游接口发送一个信标消息,该信标消息的源地址为该下游接口的地址;

步骤104:结束;

一个节点从接口的接口ID为j的接口收到来自接入路由器的信标消息后,为接口j构建一个地址,该地址的网络前缀和接口ID等于该信标消息的源地址的网络前缀和接口ID,节点ID为接口j的媒体接入控制地址,即MAC地址,然后将构建的地址设置为接口j的地址;

节点的网络协议栈由应用层、数据层、传输层和网络层构成;

一个数据块由一个数据块ID唯一标识;

在节点K1具有N个接口,每个接口由接口ID m唯一标识,m取值1~N,节点K1的应用层产生数据块DH1,数据块DH1的长度为L1比特,数据块ID为DID1,应用层将数据块DH1发送给数据层,数据层在数据块DH1后边添加(N×L-L1)比特,(N×L-L1)比特值为0,其中L为满足公式(1)的正整数的条件下,数据层将数据块DH1平均分为N个数据分片,每个数据分片记作xs,s取值1~N,每个数据分片的长度为L比特,该数据分片称为普通数据分片,每个数据分片xs由分片ID s标识;

N≥L1/L>N-1  (1),

数据层通过将两个以上的普通数据分片来构建传输数据分片,包括如下步骤:

步骤201:开始;

步骤202:数据分片从数据区间[1,N]中随机选取一个数y,然后随机从N个普通数据分片中选取y个不同的普通数据分片,将这y个不同普通数据分片的分片ID构成分片ID集合;

步骤203:如果y等于1,则执行步骤204,否则执行步骤205;

步骤204:数据层将选取的唯一一个普通数据分片与零做异或操作,执行步骤206;

步骤205:数据层将选取的y个普通数据分片进行异或操作;

步骤206:数据层将异或操作的结果作为传输数据分片,然后数据层构建一个传输分片二元组<分片ID集合,传输数据分片>;

步骤207:结束。

2.根据权利要求1所述的一种快速的大数据通信方法,其特征在于,在数据块DH1由数据块ID DID1唯一标识,节点K1有N个接口的条件下,互联网节点CN1执行下述过程从节点K1获取数据块DH1:步骤301:开始;

步骤302:互联网节点CN1发送一个请求消息,该请求消息的源地址为它的地址,目的地址为节点K1的任一个接口的地址,负载为数据块ID DID1;

步骤303:该请求消息通过互联网到达节点K1,节点K1的应用层产生数据块DH1并将该数据块DH1发送到数据层,数据层将数据块DH1平均分为N个普通数据分片,然后数据层执行N次步骤201~步骤207来产生N个传输分片二元组,将N个传输分片二元组发送给传输层;

步骤304:传输层接收到N个传输分片二元组后,用传输层头部封装每个传输分片二元组,然后将封装后的N个传输分片二元组发送给网络层,网络层接收到封装后的N个传输分片二元组后,将这N个传输分片二元组构建成一个传输分片二元组集合,然后设置一个参数e,参数e用来表明传输分片二元组集合的元素个数,参数e的初始值为N;

步骤305:网络层判断参数e是否等于0,如果是,执行步骤307,否则执行步骤306;

步骤306:网络层从传输分片二元组集合中随机选取一个元素E1,从接口e发送一个响应消息,该响应消息的负载为元素E1,目的地址为接收到的请求消息的源地址,源地址为接口e的地址;然后网络层将参数e递减1,同时从传输分片二元组集合中删除元素E1,执行步骤305;

步骤307:N个响应消息通过互联网最终到达互联网节点CN1,互联网节点CN1通过网络层接收到N个响应消息后,将这N个响应消息的负载发送给传输层,传输层接收到N个响应消息的负载后,去除N个响应消息的负载的传输头部,将得到的N个传输分片二元组递交给数据层;数据层接收到N个传输分片二元组后,创建一个传输分片二元组集合,该集合包含N个元素,即为接收到了N个传输分片二元组,同时创建一个普通分片二元组集合,该集合初始值为空集,每个元素的类型为一个二元组<分片ID,普通数据分片>;

步骤308:数据层从传输分片二元组集合中选取所有分片ID集合只包含一个元素的传输分片二元组,如果选取的传输分片二元组个数为0,则执行步骤302,否则执行步骤309;

步骤309:对于每个选中的分片ID集合只包含一个元素的传输分片二元组<{分片ID SID1},传输数据分片TS1>,数据层执行下述操作:数据层将传输数据分片TS1与零执行异或操作得到普通数据分片NS1,然后构建普通分片二元组<分片ID SID1,普通数据分片NS1>;

如果在普通分片二元组集合中不存在分片ID为SID1的二元组,数据层将构建的普通分片二元组加入到普通分片二元组集合中,从传输分片二元组集合中删除二元组<{分片ID SID1},传输数据分片TS1>;数据层选取所有分片ID集合包含分片ID SID1的传输分片二元组,对于每个选取的分片ID集合包含分片ID SID1的传输分片二元组,数据层将该二元组中的传输分片与普通数据分片NS1执行异或操作,用执行异或操作的数据来更新该二元组的传输分片,然后从该二元组的分片ID集合中删除分片ID SID1;

步骤310:如果普通分片二元组集合的元素为N,则执行步骤311,否则执行步骤308;

步骤311:数据层将普通分片二元组集合中的N个元素的普通数据分片根据相应的分片ID构成数据块DH1,将数据块DH1传递到应用层;

步骤312:结束。

3.根据权利要求1所述的一种快速的大数据通信方法,其特征在于,在数据块DH1由数据块ID DID1唯一标识,节点K2有N个接口的条件下,节点K2执行下述过程从互联网节点CN1获取数据块DH1:步骤401:开始;

步骤402:节点K2从每个接口发送一个请求消息,该请求消息的源地址为发送该请求消息的接口的地址,目的地址为互联网节点CN1的地址,负载为数据块ID DID1;

步骤403:N个请求消息通过互联网到达互联网节点CN1,互联网节点CN1创建一个消息集合,该集合包含N个元素,即接收到的N个请求消息;互联网节点CN1的应用层产生数据块DH1并将该数据块DH1递交到数据层,数据层将数据块DH1平均分为N个普通数据分片,然后数据层执行N次步骤201~步骤207来产生N个传输分片二元组,将N个传输分片二元组发送给传输层;

步骤404:传输层接收到N个传输分片二元组后,用传输层头部封装每个传输分片二元组,然后将封装后的N个传输分片二元组发送给网络层,网络层接收到N个封装后的传输分片二元组后,将这N个封装后的传输分片二元组构建成一个传输分片二元组集合,然后设置一个参数e1,参数e1用来表明传输分片二元组集合的元素个数,参数e1的初始值为N;

步骤405:网络层判断参数e1是否等于0,如果是,执行步骤407,否则执行步骤406;

步骤406:网络层从传输分片二元组集合中随机选取一个元素E2,从消息集合中随机选取一个请求消息M1,然后发送一个响应消息,该响应消息的负载为元素E2,目的地址为请求消息M1的源地址,源地址为互联网节点CN1的地址;然后网络层将参数e1递减1,同时从传输分片二元组集合中删除元素E2,从消息集合中删除请求消息M1,执行步骤405;

步骤407:N个响应消息通过互联网最终到达节点K2,节点K2通过不同的接口接收到N个响应消息后,将这N个响应消息的负载发送给传输层,传输层接收到N个响应消息的负载后,去除N个响应消息的负载的传输头部,将得到的N个传输分片二元组递交给数据层;数据层接收到N个传输分片二元组后,创建一个传输分片二元组集合,该集合包含N个元素,即接收到的N个传输分片二元组,同时创建一个普通分片二元组集合,该集合初始值为空集,每个元素的类型为一个二元组<分片ID,普通数据分片>;

步骤408:数据层从传输分片二元组集合中选取所有分片ID集合只包含一个元素的传输分片二元组,如果选取的传输分片二元组个数为0,则执行步骤402,否则执行步骤409;

步骤409:对于每个选中的分片ID集合只包含一个元素的传输分片二元组<{分片ID SID2},传输数据分片TS2>,数据层执行下述操作:数据层将传输数据分片TS2与零执行异或操作得到普通数据分片NS2,构建普通分片二元组<分片ID SID2,普通数据分片NS2>;如果在普通分片二元组集合中不存在分片ID为SID2的二元组,数据层将构建的普通分片二元组加入到普通分片二元组集合中,从传输分片二元组集合中删除二元组<{分片ID SID2},传输数据分片TS2>,数据层选取所有分片ID集合包含分片ID SID2的传输分片二元组,对于每个选取的分片ID集合包含分片ID SID2的传输分片二元组,数据层将该传输分片二元组中的传输分片与普通数据分片NS2执行异或操作,用执行异或操作的数据来更新该二元组的传输分片,然后从该传输分片二元组的分片ID集合中删除分片ID SID2;

步骤410:如果普通分片二元组集合的元素为N,则执行步骤411,否则执行步骤408;

步骤411:数据层将普通分片二元组集合中的N个元素的普通数据分片根据相应的分片ID构成数据块DH1,将数据块DH1传递到应用层;

步骤412:结束。