一种基于缓冲机制的网络数据通信方法   0    0

本发明提供了一种基于缓冲机制的网络数据通信方法，所述网络包括路由器、服务器和节点；路由器分为主路由器，中间路由器和末端路由器；所述网络只包含一个主路由器、两个以上的中间路由器和两个以上的末端路由器，主路由器配置两个以上的上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与路由器相连，下游接口与服务器相连；中间路由器配置两个以上的接口，每个接口与路由器相连；用户通过本发明提供的方法能够快速获取数据，从而降低数据通信延迟和代价，提高服务质量。本发明可应用于智能家居、环境监测、路况监测等诸多领域，具有广泛的应用前景。

1.一种基于缓冲机制的网络数据通信方法，其特征在于，所述网络包括路由器、服务器和节点；路由器分为主路由器，中间路由器和末端路由器；所述网络只包含一个主路由器、两个以上的中间路由器和两个以上的末端路由器，主路由器配置两个以上的上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与中间路由器或者末端路由器相连，下游接口与服务器相连；
中间路由器配置两个以上的接口，每个接口与主路由器或者末端路由器相连；末端路由器配置两个以上的上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与中间路由器相连，下游接口与节点相连；
服务器配置一个接口，与主路由器相连，节点配置一个接口，与末端路由器相连；每个接口由接口ID唯一标识，接口ID为x的接口记为接口x；数据由一个名称定义，一个服务器能提供一种以上的数据；每个路由器具有唯一的坐标；一个节点和路由器由一个地址唯一标识，一个节点的地址为它的硬件ID，一个路由器的地址为它的坐标；
一个消息由名称定义，如下所示：
主路由器保存一个服务器表，每个服务器表项包含名称、接口ID、队列长度和生命周期；一个服务器消息包含消息类型、名称集合和队列长度；任意一个服务器S1与主路由器相连，能提供名称构成名称集合NS1的数据，服务器S1定期执行下述操作：
步骤101：开始；
步骤102：服务器S1发送一个服务器消息，服务器消息的消息类型值为1，名称集合为NS1，队列长度为服务器S1中待处理的消息个数；
步骤103：主路由器从接口f1接收到该服务器消息后，查看服务器表；针对该服务器消息中名称集合中的每个名称NA1，主路由器执行下述操作：主路由器判断是否存在一个服务器表项，该服务器表项的接口ID为f1且名称等于该服务器消息中的名称，如果存在，则将该服务器表项的队列长度更新为该服务器消息中的队列长度，生命周期设置为最大值，否则主路由器创建一个服务器表项，该服务器表项的接口ID为f1，名称为该服务器消息中的名称，队列长度等于该服务器消息中的队列长度，生命周期设置为最大值；
步骤104：结束；
每个路由器保存一个邻居表，一个邻居表项包含地址、接口ID、角色值、队列长度和生命周期；角色值为1表示路由器，角色值为0表示节点；一个邻居消息包含消息类型、地址、角色和队列长度；任意一个路由器R1定期执行下述操作：
步骤201：开始；
步骤202：路由器R1构建一个邻居消息，该消息的消息类型值为2，角色值为1，地址为路由器R1的地址，队列长度为路由器R1队里中待处理的消息个数；如果路由器R1为中间路由器，则从每个接口发送该邻居消息，否则路由器R1从每个上游接口发送该邻居消息；
步骤203：其他路由器从接口f2接收到该邻居消息；如果存在一个邻居表项，该邻居表项的接口ID为f2，所述其他路由器则将该邻居表项的地址，角色和队列长度分别更新为该邻居消息的地址，角色和队列长度，将生命周期设置为最大值；否则所述其他路由器创建一个邻居表项，该邻居表项的接口ID为f2，该邻居表项的地址，角色和队列长度分别为该邻居消息的地址，角色和队列长度，将生命周期设置为最大值；
步骤204：结束；
节点ND1定期执行下述操作：
步骤301：开始；
步骤302：节点ND1发送一个邻居消息，该消息的消息类型值为2，角色值为0，地址为节点ND1的地址，队列长度为0；
步骤303：路由器从接口f3接收到该邻居消息；如果存在一个邻居表项，该邻居表项的接口ID为f3，该路由器则将该邻居表项的地址，角色和队列长度分别更新为该邻居消息的地址，角色和队列长度，将生命周期设置为最大值；否则该路由器创建一个邻居表项，该邻居表项的接口ID为f3，该邻居表项的地址，角色和队列长度分别为该邻居消息的地址，角色和队列长度，将生命周期设置为最大值；
步骤304：结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于缓冲机制的网络数据通信方法，其特征在于，一个查询消息包含消息类型、名称、地址、数据长度、权值和地址集合；
一个数据消息包含消息类型、名称、地址、地址集合和负载；
一个节点保存一个数据表，一个数据表包含名称、数值和生命周期；
一个节点通过电子地图获取每个路由器的坐标；主路由器的坐标为(x1，y1)；节点N2的地址为A2，数据DA1的名称为NA1，数据长度为L1，单位为字节；如果数据DA1点击率低于阈值，点击率为请求数据DA1的次数与请求所有数据的次数比值，节点N2通过下述过程获取数据DA1：
步骤401：开始；
步骤402：节点N2发送一个查询消息，该查询消息的消息类型值为3，名称为NA1，地址为
0，数据长度为L1，权值为‑1，地址集合为{A2}；
步骤403：路由器接收到该查询消息，如果该路由器的缓冲区长度d1大于该查询消息的数据长度，则执行步骤404，否则执行步骤407；
步骤404：接收到该查询消息的路由器则使用公式(1)计算自己的权值w1，其中，d2为该查询消息地址集合中元素的个数，该路由器查看该查询消息的权值是否为‑1，如果是，则执行步骤405，否则执行步骤406；
w1=d2/d1   公式(1)
步骤405：接收到该查询消息的路由器将该查询消息的地址和权值分别设置为自己的地址和权值，执行步骤407；
步骤406：接收到该查询消息的路由器判断自己的权值是否小于该查询消息的权值，如果是，则执行步骤405，否则执行步骤407；
步骤407：接收到该查询消息的路由器查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，则执行步骤408，否则执行步骤409；
步骤408：接收到该查询消息的路由器选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，构建一个数据消息，该数据消息的消息类型值为4，名称等于该查询消息的名称，地址等于该查询消息的地址，地址集合等于该查询消息的地址集合，负载为选中的数据表项的数值域值；该路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的地址等于该数据消息地址集合中的最后一个元素，从该数据消息地址集合中删除最后一个元素，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该数据消息，执行步骤412；
步骤409：如果接收到该查询消息的路由器为主路由器，则执行步骤411，否则执行步骤
410；
步骤410：接收到该查询消息的路由器将自己的地址加入到该查询消息的地址集合中并作为最后一个元素，该路由器查看邻居表，选择所有角色域值为1且满足公式(2)的邻居表项，(x2,y2)为该路由器的坐标，(x3,y3)为邻居表项的坐标；针对每个选中的邻居表项，该路由器利用公式(3)计算该邻居表项的权值w2，其中，q1为该邻居表项的队列长度；该路由器选择权值最小的邻居表项，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该查询消息，执行步骤403；
步骤411：接收到该查询消息的路由器选择所有名称等于该查询消息名称的服务器表项，从这些服务器表项中，选择一个服务器表项，该服务器表项的队列长度值最小，从该服务器表项的接口ID所标识的接口转发该查询消息；服务器接收该查询消息后，选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，发送一个数据消息，该数据消息的消息类型值为4，名称等于该查询消息的名称，地址等于该查询消息的地址，地址集合等于该查询消息的地址集合，负载为选中的数据表项的数值域值；
步骤412：如果节点N2接收到该数据消息，则执行步骤416，否则执行步骤413；
步骤413：接收到该数据消息的路由器判断自己的地址是否等于该数据消息中的地址，如果等于，则执行步骤414，否则执行步骤415；
步骤414：接收到该数据消息的路由器将该数据消息的地址域值设置为0，查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该数据消息的名称，则将该数据表项的生命周期设置为最大值，否则该路由器创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该数据消息的名称，数值域等于该数据消息负载中的数据值，生命周期设置为最大值；
步骤415：接收到该数据消息的路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的地址等于该数据消息地址集合中的最后一个元素，从该数据消息地址集合中删除最后一个元素，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该数据消息，执行步骤412；
步骤416：节点N2接收到该数据消息并保存该数据消息负载中的数据；
步骤417：结束。

3.根据权利要求1所述的一种基于缓冲机制的网络数据通信方法，其特征在于，一个请求消息包含消息类型、名称、数据长度、权值和地址集合；
一个响应消息包含消息类型、名称、权值、地址集合和负载；
节点N2的地址为A2，数据DA1的名称为NA1，数据长度为L1，单位为字节；如果数据DA1的点击率大于等于阈值，点击率为请求数据DA1的次数与请求所有数据的次数比值，节点N2通过下述过程获取数据DA1：
步骤501：开始；
步骤502：节点N2发送一个请求消息，该请求消息的消息类型值为5，名称为NA1，数据长度为L1，权值为‑1，地址集合为{A2}；
步骤503：路由器接收到该请求消息，如果该路由器的缓冲区长度d3大于该请求消息的数据长度，则执行步骤504，否则执行步骤507；
步骤504：接收到该请求消息的路由器则使用公式(4)计算自己的权值w4，其中，d4为该请求消息地址集合中元素的个数；该路由器查看该请求消息的权值是否为‑1，如果是，则执行步骤505，否则执行步骤506；
w3=d4/d3   公式(4)
步骤505：接收到该请求消息的路由器将该请求消息的地址和权值分别设置为自己的地址和权值，执行步骤507；
步骤506：接收到该请求消息的路由器判断自己的权值是否小于该请求消息的权值，如果是，则执行步骤505，否则执行步骤507；
步骤507：接收到该请求消息的路由器查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，则执行步骤508，否则执行步骤509；
步骤508：接收到该请求消息的路由器选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，构建一个响应消息，该响应消息的消息类型值为6，名称等于该请求消息的名称，权值等于该请求消息的权值，地址集合等于该请求消息的地址集合，负载为选中的数据表项的数值域值；该路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的地址等于该响应消息地址集合中的最后一个元素，从该响应消息地址集合中删除最后一个元素，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该响应消息，执行步骤512；
步骤509：如果接收到该请求消息的路由器为主路由器，则执行步骤511，否则执行步骤
510；
步骤510：接收到该请求消息的路由器将自己的地址加入到该请求消息的地址集合中并作为最后一个元素，该路由器查看邻居表，选择所有角色域值为1且满足公式(2)的邻居表项；针对每个选中的邻居表项，该路由器利用公式(3)计算该邻居表项的权值；该路由器选择权值最小的邻居表项，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该请求消息，执行步骤503；
步骤511：接收到该请求消息的路由器选择所有名称等于该请求消息名称的服务器表项，从这些服务器表项中，选择一个服务器表项，该服务器表项的队列长度值最小，从该服务器表项的接口ID所标识的接口转发该请求消息；服务器接收该请求消息后，选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，发送一个响应消息，该响应消息的消息类型值为6，名称等于该请求消息的名称，权值等于该请求消息的权值，地址集合等于该请求消息的地址集合，负载为选中的数据表项的数值域值；
步骤512：如果节点N2接收到该响应消息，则执行步骤518，否则执行步骤513；
步骤513：接收到该响应消息的路由器判断自己的缓冲区长度d5是否大于该响应消息负载中数据的长度，如果大于，则执行步骤514，否则执行步骤517；
步骤514：接收到该响应消息的路由器利用公式(5)计算自己的权值w4，其中，d6为该响应消息地址集合中的元素个数；如果该响应消息的权值为‑1，则执行步骤516，否则执行步骤515；
w4=d6/d5   公式 (5)
步骤515：接收到该响应消息的路由器判断自己的权值是否小于该响应消息的权值，如果小于，则执行步骤516，否则执行步骤517；
步骤516：接收到该响应消息的路由器查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该响应消息的名称，则将该数据表项的生命周期设置为最大值，否则该路由器创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该响应消息的名称，数值域等于该响应消息负载中的数据值，生命周期设置为最大值；
步骤517：接收到该响应消息的路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的地址等于该响应消息地址集合中的最后一个元素，从该响应消息地址集合中删除最后一个元素，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该响应消息，执行步骤512；
步骤518：节点N2接收到该响应消息并保存该响应消息负载中的数据；
步骤519：结束。