羅 琦

（中國(guó)西南電子技術(shù)研究所，成都 610036）

基于P2P-SIP的分布式信息共享框架?

羅 琦??

（中國(guó)西南電子技術(shù)研究所，成都 610036）

針對(duì)分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)信息共享框架問題，提出了基于P2P-SIP的分層信息資源共享覆蓋網(wǎng)絡(luò)模型。該模型從7層開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考（OSI）模型的第5層會(huì)話層進(jìn)行信息資源共享互操作過程建模，具有兩層的“去中心化”的結(jié)構(gòu)，采用CHORD環(huán)實(shí)現(xiàn)信息資源組織和路由，采用擴(kuò)展的SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)維護(hù)和信息資源共享過程協(xié)商。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，該模型能夠自適應(yīng)、自協(xié)商地實(shí)現(xiàn)信息資源組織、資源發(fā)現(xiàn)，能夠有效解決傳統(tǒng)集中式共享系統(tǒng)帶來的單點(diǎn)失效和性能瓶頸等問題。

分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；信息資源共享；端到端；分布式哈希表；擴(kuò)展SIP協(xié)議

1 引言

隨著無線寬帶網(wǎng)絡(luò)3G接入技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)（Wireless Local Area Network，WLAN）的快速發(fā)展，越來越多的固定和移動(dòng)智能終端采用有線或無線的網(wǎng)絡(luò)接入方式互聯(lián)，形成巨大數(shù)量的信息資源和用戶，這些信息資源具有種類多、來源廣和動(dòng)態(tài)變化等特點(diǎn)，在分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，信息資源共享成為分布式信息集成系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。根據(jù)資源消費(fèi)和使用關(guān)系，將信息系統(tǒng)中信息資源劃分成兩種，即“資源消費(fèi)方”和“資源提供方”，信息資源共享過程就是“資源消費(fèi)方”和“資源提供方”之間實(shí)現(xiàn)資源注冊(cè)、資源定位、共享協(xié)商、信息獲取的會(huì)話過程。本文從OSI 7層模型的第5層會(huì)話層（Session）對(duì)信息資源共享互操作過程進(jìn)行建模，提出基于P2P-SIP（Peer-to-Peer-Session Initiation Protocol）的分層信息資源共享覆蓋網(wǎng)絡(luò)模型，在對(duì)信息資源進(jìn)行統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)（Uniform Resource Identifier，URI）基礎(chǔ)上，對(duì)SIP協(xié)議按照信息資源共享過程進(jìn)行了擴(kuò)展，采用CHORD環(huán)實(shí)現(xiàn)分層的信息資源共享網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該模型具有柔性、易擴(kuò)展的特點(diǎn)，適用于移動(dòng)的、動(dòng)態(tài)的分布式異構(gòu)信息共享集成。

2 P2P-SIP覆蓋網(wǎng)絡(luò)信息共享技術(shù)

分布式信息系統(tǒng)共享集成框架主要有3種結(jié)構(gòu)：一是星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以中心服務(wù)器為信息匯聚和分發(fā)中心；二是樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用分層結(jié)構(gòu)分級(jí)完成信息資源管理、定位和信息獲??；三是端到端對(duì)等覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)等網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和特定的路由算法構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間通過自動(dòng)協(xié)商實(shí)現(xiàn)資源動(dòng)態(tài)管理、查找、定位和資源獲取。其中，星型網(wǎng)絡(luò)采用以服務(wù)器為中心的客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，隨著用戶數(shù)量的不斷增多，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，服務(wù)器所提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬和處理能力成為瓶頸，而且，服務(wù)器崩潰會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓；樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)仍然是客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，采用分層的方法實(shí)現(xiàn)多級(jí)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，通過增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)容和處理性能均衡；端到端對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中所有參與系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)處于完全對(duì)等地位，沒有中心節(jié)點(diǎn)，在執(zhí)行系統(tǒng)共享操作時(shí)，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)既充當(dāng)服務(wù)器角色為其他節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，同時(shí)充當(dāng)客戶機(jī)角色從其他系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)獲取服務(wù)，能夠降低客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的“單點(diǎn)故障”和“性能瓶頸”問題。

P2P-SIP是基于SIP協(xié)議的端到端覆蓋網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以RFC 3261 SIP協(xié)議［1］為基礎(chǔ)進(jìn)行協(xié)議擴(kuò)展，利用RFC 3261 SIP協(xié)議擴(kuò)展，完成P2P層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的加入、定位、查找和路由。P2P-SIP技術(shù)能夠自動(dòng)適應(yīng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)加入/退出，具有良好的可擴(kuò)展性、魯棒性和自組織能力，能夠適應(yīng)分布式信息集成的靈活性、易擴(kuò)展、低耦合、高安全性和高可靠性的要求。P2PSIP技術(shù)成為端到端覆蓋網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)，其典型應(yīng)用領(lǐng)域有電信領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)電話VoIP（Voice of Internet Protocol）如SKYPE，即時(shí)通信系統(tǒng)如MSN，移動(dòng)通信終端面向Web服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)IMS（IP Multimedia Subsystem），集成VoIP和及時(shí)通信的SOSIMPLE［2］項(xiàng)目，文件共享系統(tǒng)如Napster、Gnutella等。P2P-SIP覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是平等、自治、自組織的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的信息資源定位、靈活的信息傳輸，成為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息資源共享集成的主流技術(shù)框架。

3 基于P2P-SIP信息共享覆蓋網(wǎng)絡(luò)模型

3.1 分層的信息資源共享P2P-SIP網(wǎng)絡(luò)模型

分層的信息資源共享P2P-SIP覆蓋網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示。將信息資源共享網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)均由一個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)普通信息資源節(jié)點(diǎn)組成。該網(wǎng)絡(luò)模型劃分為兩層，其一是信息資源管理層，其二是信息資源層。

圖1 分層的信息資源共享P2P-SIP網(wǎng)絡(luò)Fig.1 A hierarchical P2P-SIP network for information resource sharing

信息資源管理層是由超級(jí)節(jié)點(diǎn)組成結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)，超級(jí)節(jié)點(diǎn)之間采用SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)間信息資源的查找和定位，并且超級(jí)節(jié)點(diǎn)還作為普通信息資源節(jié)點(diǎn)之間的通信網(wǎng)關(guān)。超級(jí)節(jié)點(diǎn)具有更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬和更快的計(jì)算資源，超級(jí)節(jié)點(diǎn)集中實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)C/S模式下SIP代理服務(wù)器、重定向服務(wù)器、注冊(cè)服務(wù)器、位置服務(wù)器等功能。

信息資源層是由若干個(gè)子網(wǎng)組成，每個(gè)子網(wǎng)由一個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)普通信息資源節(jié)點(diǎn)組成，構(gòu)成一個(gè)組播域。圖1中A、B、C節(jié)點(diǎn)是超級(jí)節(jié)點(diǎn)，A與普通節(jié)點(diǎn)a1、a2、a3、a4組成子網(wǎng)，B與普通節(jié)點(diǎn)b1、b2、b3組成子網(wǎng)，C與普通節(jié)點(diǎn)c1、c2、c3組成子網(wǎng)。普通節(jié)點(diǎn)與超級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行SIP信令交互，實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)之間信息共享會(huì)話建立、會(huì)話協(xié)商和會(huì)話終止等信息共享過程。部分普通節(jié)點(diǎn)在滿足某些激發(fā)條件時(shí)，可以轉(zhuǎn)換成為超級(jí)節(jié)點(diǎn)，能夠解決因超級(jí)節(jié)點(diǎn)失效帶來的單點(diǎn)故障問題。

3.2 基于Chord環(huán)的信息資源組織

超級(jí)節(jié)點(diǎn)按照CHORD環(huán)［3］組成一種基于分布式哈希表（Distributed Hash Tables，DHTs）的結(jié)構(gòu)化覆蓋網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)路由通過CHORD算法完成。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模為m，以節(jié)點(diǎn)IP地址和通信端口作為參數(shù)，采用HASH算法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)m位的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符NodeID，采用節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)NodeURI作為節(jié)點(diǎn)間SIP信息交互的唯一標(biāo)識(shí)，NodeURI＝Node-ID＠IP；user＝username。所有節(jié)點(diǎn)根據(jù)其NodeID大小，邏輯上形成首尾相連的節(jié)點(diǎn)數(shù)最多為2m的邏輯環(huán)結(jié)構(gòu)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要存儲(chǔ)和維護(hù)一個(gè)具有m個(gè)其他節(jié)點(diǎn)信息的表格，這些信息的集合稱為路由表（Finger Table）。路由表中的節(jié)點(diǎn)不是直接相鄰的節(jié)點(diǎn)，其間距將成2i的關(guān)系排列。節(jié)點(diǎn)查詢定位是按照順時(shí)針方向跳躍式進(jìn)行。

圖2是一個(gè)m為6的CHORD環(huán)結(jié)構(gòu)的P2PSIP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D。圖中節(jié)點(diǎn)ID的標(biāo)識(shí)范圍為［0，63］，環(huán)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)路由表，表中包含6個(gè)路由表項(xiàng)。所有節(jié)點(diǎn)的路由表組成分布式HASH表（DHT），DHT結(jié)構(gòu)能夠自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)加入及退出，通過操作路由表提供有效的節(jié)點(diǎn)查詢和定位算法。路由表中各項(xiàng)分別保存一個(gè)半封閉跳躍區(qū)間［（n＋2i-1）mod 2m，（n＋2i）mod 2m），并保存該區(qū)間內(nèi)起始ID編號(hào)后的第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)信息和前驅(qū)節(jié)點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)2i跳躍式路由查詢。通過路由表操作，含有N個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，查詢的跳數(shù)為O（lb N）。

圖2 基于CHORD環(huán)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.2 Network topology based on CHORD ring

超級(jí)節(jié)點(diǎn)除了維護(hù)DHT路由表，還維護(hù)子網(wǎng)內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)信息表。采用ResourceURI作為普通節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)，用于在節(jié)點(diǎn)信息交互時(shí)標(biāo)識(shí)資源身份，ResourceURI＝資源名稱字符串；Resource-ID＝resourceID。其中，Resource-ID通過指定HASH函數(shù)對(duì)資源名稱字符串進(jìn)行HASH運(yùn)算得到。圖2中，a1節(jié)點(diǎn)的資源名稱為a1＠DomainA，假設(shè)對(duì)資源名稱字符串進(jìn)行HASH運(yùn)算后得到資源ID＝1，則a1節(jié)點(diǎn)的ResourceURI＝a1＠DomainA；resourceID＝1。

3.3 擴(kuò)展的SIP交互協(xié)議

本文對(duì)SIP協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展，使其滿足網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)維護(hù)、信息資源共享過程控制的協(xié)商要求。擴(kuò)展的SIP協(xié)議描述如下。

（1）SIP信令分為兩類：請(qǐng)求消息和響應(yīng)消息，所有消息由起始行、消息頭部和可選的消息體組成。請(qǐng)求消息的起始行指定請(qǐng)求消息類型，而響應(yīng)消息起始行表示請(qǐng)求是否成功，如果指定請(qǐng)求失敗，相應(yīng)消息起始行則給出失敗類型及原因。

（2）SIP協(xié)議定義了6種標(biāo)準(zhǔn)類型的請(qǐng)求消息，包括：①Invite：邀請(qǐng)用戶加入會(huì)話；②ACK：請(qǐng)求成功后確認(rèn)；③OPTIONS：詢問服務(wù)器的性能；④BYE：會(huì)話結(jié)束；⑤CANCEL：取消未完成的請(qǐng)求；⑥REGISTER：注冊(cè)/注銷用戶。在此基礎(chǔ)上，還定義了一些擴(kuò)展方法，包括REFER、SUBSCRIBE、NOTIFY、MESSAGE、UPDATE、INFO和PRACK。

（3）SIP響應(yīng)消息起始行包括SIP版本號(hào)、3位十進(jìn)制數(shù)的狀態(tài)碼和原因值。3位十進(jìn)制數(shù)的狀態(tài)碼指明請(qǐng)求消息的處理結(jié)果，原因值字段用以對(duì)該結(jié)果進(jìn)行文本方式的描述。

（4）SIP定義的狀態(tài)碼范圍為：100～699，狀態(tài)碼的第一位數(shù)字指明響應(yīng)消息類型。

（5）DHT網(wǎng)絡(luò)支持?jǐn)U展。在SIP消息頭擴(kuò)展標(biāo)題頭Require和標(biāo)題頭Supported對(duì)DHT網(wǎng)絡(luò)支持表示，在SIP消息頭增加可擴(kuò)展的標(biāo)簽：DHT網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)、DHT HASH算法標(biāo)識(shí)、DHT節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)、DHT資源標(biāo)識(shí)、DHT Chord環(huán)狀結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)、信息共享會(huì)話標(biāo)識(shí)等。

（6）信息資源共享協(xié)商擴(kuò)展，消息頭給出與請(qǐng)求信息資源有關(guān)的信息，包括資源請(qǐng)求方、資源提供方、共享會(huì)話協(xié)商描述。

3.4 信息資源共享過程

信息資源共享過程包括“子網(wǎng)內(nèi)信息共享”和“網(wǎng)間共享轉(zhuǎn)發(fā)”兩種情況?！白泳W(wǎng)內(nèi)信息共享”采用集中式基于目錄服務(wù)的信息共享機(jī)制，信息資源節(jié)點(diǎn)以超級(jí)節(jié)點(diǎn)為SIP服務(wù)器，采用SIP交互協(xié)議實(shí)現(xiàn)普通節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)、注銷、查找和定位等操作?！熬W(wǎng)間共享轉(zhuǎn)發(fā)”采用基于DHT的資源路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)間信息資源共享。

信息資源共享過程包括超級(jí)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)、信息資源注冊(cè)、信息資源請(qǐng)求、信息資源查找和信息資源注銷等環(huán)節(jié)，下面對(duì)這些過程進(jìn)行詳細(xì)描述。

3.4.1 超級(jí)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)

（1）申請(qǐng)注冊(cè)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造REGISTER消息，并向P2P網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送該注冊(cè)消息，其中To和From域均為申請(qǐng)加入節(jié)點(diǎn)的NodeURI，初始情況下Contact域?yàn)橐龑?dǎo)節(jié)點(diǎn)的NodeURI；

（2）接收節(jié)點(diǎn)接收到注冊(cè)消息，根據(jù)注冊(cè)信息中NodeURI中的Node-ID，查詢路由表判斷本節(jié)點(diǎn)是否是申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際接入節(jié)點(diǎn)，實(shí)際接入節(jié)點(diǎn)是第一個(gè)Node-ID大于申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)；

（3）若接收節(jié)點(diǎn)不是申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際接入節(jié)點(diǎn)，則在路由表中查找一個(gè)Node-ID更接近申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)Node-ID的節(jié)點(diǎn)，并將定位的節(jié)點(diǎn)NodeURI封裝在302 Moved Temporarily信息的Contact域，并將該消息返回申請(qǐng)注冊(cè)的節(jié)點(diǎn)；

（4）申請(qǐng)注冊(cè)的節(jié)點(diǎn)收到302返回信息后，向Contact域內(nèi)節(jié)點(diǎn)再次發(fā)出注冊(cè)信息，重復(fù)步驟2、3直到定位到實(shí)際接入節(jié)點(diǎn)；

（5）實(shí)際接入節(jié)點(diǎn)向申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送200 OK信息，該信息包括實(shí)際接入節(jié)點(diǎn)的基本信息、路由表內(nèi)容、前驅(qū)節(jié)點(diǎn)信息、后繼節(jié)點(diǎn)信息等，申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)這些信息設(shè)置自己的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)信息、路由表信息、后繼節(jié)點(diǎn)信息等內(nèi)容，而后實(shí)際接入節(jié)點(diǎn)根據(jù)新加入節(jié)點(diǎn)信息修改自身路由表內(nèi)容、前驅(qū)節(jié)點(diǎn)信息、后繼節(jié)點(diǎn)信息等內(nèi)容，并且將新節(jié)點(diǎn)的加入信息發(fā)布到整個(gè)CHORD環(huán)結(jié)構(gòu)中。

3.4.2 信息資源注冊(cè)

以超級(jí)節(jié)點(diǎn)作為注冊(cè)服務(wù)器，構(gòu)造REGISTER消息并向選定的超級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送該注冊(cè)消息，其中To和From域均為申請(qǐng)注冊(cè)普通節(jié)點(diǎn)的ResourceURI，Contact域?yàn)槌?jí)節(jié)點(diǎn)的NodeURI。超級(jí)節(jié)點(diǎn)根據(jù)注冊(cè)消息新增或更新本地的普通節(jié)點(diǎn)注冊(cè)表。

3.4.3 共享信息資源請(qǐng)求

信息共享發(fā)起方發(fā)送Invite消息發(fā)起共享信息資源請(qǐng)求，Invite消息采用會(huì)話描述協(xié)議［4］（Session Description Protocol，SDP）描述共享信息資源要求，并且在Invite消息中攜帶的用戶信息，由超級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)信息共享發(fā)起方的訪問權(quán)限進(jìn)行授權(quán)和驗(yàn)證。

3.4.4 信息資源查找

采用不包含Contact頭域的注冊(cè)請(qǐng)求消息為信息資源查詢消息，其中To域包括查詢信息資源的Resource-ID，F(xiàn)rom域包含發(fā)出查詢命令的信息資源節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)ResourceURI。由本地超級(jí)節(jié)點(diǎn)通過檢索注冊(cè)信息資源節(jié)點(diǎn)表，完成本地普通節(jié)點(diǎn)的搜索和定位；跨子網(wǎng)的信息資源查詢消息沿著CHORD環(huán)傳遞至其他超級(jí)節(jié)點(diǎn)，超級(jí)節(jié)點(diǎn)收到查詢消息后檢索本節(jié)點(diǎn)注冊(cè)表，將搜索到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的ResourceURI封裝到響應(yīng)消息的Contact頭域，將響應(yīng)發(fā)送給申請(qǐng)查詢節(jié)點(diǎn)。

3.4.5 信息資源注銷

信息資源節(jié)點(diǎn)注銷消息采用REGISTER消息，將Expires參數(shù)設(shè)為0。

（1）超級(jí)節(jié)點(diǎn)注銷。超級(jí)節(jié)點(diǎn)注銷信息中列出節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)和后繼節(jié)點(diǎn)的信息，方便維護(hù)CHORD環(huán)的DHT路由表。超級(jí)節(jié)點(diǎn)注銷之前將所存儲(chǔ)的普通節(jié)點(diǎn)注冊(cè)信息表內(nèi)容轉(zhuǎn)交子網(wǎng)內(nèi)備份超級(jí)節(jié)點(diǎn)，并由備份超級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)起超級(jí)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)過程。

（2）信息資源節(jié)點(diǎn)注銷。由普通節(jié)點(diǎn)將注銷消息發(fā)送至其超級(jí)節(jié)點(diǎn)，超級(jí)節(jié)點(diǎn)將注銷信息資源節(jié)點(diǎn)信息從注冊(cè)信息資源節(jié)點(diǎn)表中刪除。

4 信息資源共享過程驗(yàn)證

由3臺(tái)機(jī)器分別模擬3個(gè)子網(wǎng)（A、B、C），搭建信息資源共享試驗(yàn)環(huán)境，以子網(wǎng)A中的信息資源a1向子網(wǎng)C的信息資源c3節(jié)點(diǎn)發(fā)起信息共享請(qǐng)求為例，進(jìn)行了信息資源共享過程驗(yàn)證。a1實(shí)現(xiàn)SIP協(xié)議中的用戶代理客戶機(jī)（User Agent Client，UAC），c3實(shí)現(xiàn)SIP協(xié)議中的用戶代理服務(wù)器（User Agent Server，UAS），超級(jí)節(jié)點(diǎn)A、C除了實(shí)現(xiàn)P2P-SIP覆蓋網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和維護(hù)功能外，還提供信息資源共享核心服務(wù)，包括認(rèn)證服務(wù)、SIP代理服務(wù)、SIP重定向服務(wù)和網(wǎng)關(guān)服務(wù)。

如圖3所示，信息資源共享交換流程試驗(yàn)流程如下：

（1）a1首先進(jìn)行c3的搜索和定位，向超級(jí)節(jié)點(diǎn)A的代理服務(wù)發(fā)送搜索請(qǐng)求消息Register，在超級(jí)節(jié)點(diǎn)A本地未搜索到c3，則通過A的重定向服務(wù)將搜索消息沿著Chord環(huán)傳遞；

（2）超級(jí)節(jié)點(diǎn)C搜索定位到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)c3，則由重定向服務(wù)利用重定向響應(yīng)消息302將目標(biāo)超級(jí)節(jié)點(diǎn)C的NodeURI和節(jié)點(diǎn)地址信息，經(jīng)過Chord環(huán)傳送至超級(jí)節(jié)點(diǎn)A，超級(jí)節(jié)點(diǎn)A建立a1至c3的會(huì)話路徑；

（3）a1采用INVITE方法向c3發(fā)起信息共享會(huì)話請(qǐng)求，采用會(huì)話描述協(xié)議（Session Description Protocol，SDP）在Invite、180 OK、200 OK、ACK及BYE中描述共享信息協(xié)商信息；

（4）超級(jí)節(jié)點(diǎn)A和C具有認(rèn)證服務(wù)，對(duì)Invite消息中攜帶的用戶權(quán)限信息進(jìn)行授權(quán)驗(yàn)證，通過驗(yàn)證的信令得到執(zhí)行，否則中止SIP信令的交互過程；

（5）超級(jí)節(jié)點(diǎn)為跨域普通節(jié)點(diǎn)信息交互提供網(wǎng)關(guān)服務(wù)，a1與c3的會(huì)話由3個(gè)子會(huì)話組成，即會(huì)話a1-A、會(huì)話A-C、會(huì)話C-c3；

（6）根據(jù)信息類型和信息交互同步或異步模式，對(duì)共享會(huì)話交互協(xié)議進(jìn)行協(xié)商，并完成信息共享傳輸；

（7）完成信息共享交互之后，由共享請(qǐng)求發(fā)起方al發(fā)送會(huì)話結(jié)束消息BYE結(jié)束信息共享會(huì)話過程。

圖3 信息資源共享交互流程Fig.3 Interchanging procedure of information resource sharing

5 結(jié)束語

本文將信息系統(tǒng)中信息資源劃分成兩種，即“資源消費(fèi)方”和“資源提供方”，從OSI 7層模型的第5

層會(huì)話層（Session）對(duì)信息資源共享互操作過程進(jìn)行建模，提出了基于P2P-SIP的分層信息資源共享覆蓋網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)“資源消費(fèi)方”和“資源提供方”的資源注冊(cè)、資源定位、共享協(xié)商、信息獲取等信息資源共享互操作。在試驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行了信息資源共享試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)表明該模型具有信息資源注冊(cè)、定位查詢等自組織特性，具有“去中心化”的結(jié)構(gòu)，能夠避免傳統(tǒng)集中式共享系統(tǒng)帶來的單點(diǎn)失效和性能瓶頸等。下一步將進(jìn)行在物理網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的信息資源共享超級(jí)節(jié)點(diǎn)選擇、路由優(yōu)化等相關(guān)研究。

［1］IETF S RFC 3261，SIP：Session Initiation Protocol［S］.

［2］Bryan D A，Lowekamp B B.SOSIMPLE：A Serverless，Standards-based P2P SIP Communication System［C］//Proceedings of First International Workshop on Advanced Architectures and Algorithms for Internet Delivery and Applications. Orlando，F(xiàn)L：IEEE，2005：42-49.

［3］Morris S I，Chord R.A Scalable Peer-to-Peer Lookup Protocol for Internet Applications［J］.IEEE/ACM Transactions on Networking，2003，11（1）：17-32.

［4］RFC2327，SDP：Session Description Protocol［S］.

A Framework of Distributed Information Sharing Based on P2P-SIP

LUO Qi
（Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China）

Focusing on information sharing framework in a distributed heterogeneous network，this paper proposes a hierarchical P2P-SIP（Peer-to-Peer-Session Initiation Protocol）overlapped network model.This model is based on information sharing interoperation procedure from Session Layer of OSI（Open System Interconnection）.This model has“none-center”structure with two levels.It adopts CHORD ring to organize and route information resources.Based on extended SIP，the network model realizes the network nodes maintaining and information resources sharing negotiation.Simulation shows this model can realize self-adaptive and self-negotiating information sharing procedures including information resources organization，discovery，and this model can also effectively solve the problems of single point failure and performance bottleneck in a traditional centralized information sharing system.

distributed heterogeneous network；information resources sharing；peer-to-peer（P2P）；distributed Hash table；extended SIP

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TN915.02；TP393

A

1001-893X（2013）05-0608-05

10.3969/j.issn.1001-893x.2013.05.016

羅琦（1972—），女，四川江油人，2000年獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為高級(jí)工程師，主要研究領(lǐng)域?yàn)樾畔⑾到y(tǒng)集成框架以及嵌入式環(huán)境下分布式系統(tǒng)框架。

2012-11-02；

2013-04-16 Received date：2012-11-02；Revised date：2013-04-16

??

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LUO Qi was born in Jiangyou，Sichuan Province，in 1972.She received the Ph.D.degree in 2000.She is now a senior engineer.Her research concerns integrated framework of information system，distributed system framework in embedded environment.

Email：13708029011＠139.com