專利名稱：基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法和數(shù)據(jù)資源調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法和數(shù)據(jù)資源調(diào)度方法，屬于地理空間信息組織、地理信息系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常，原始遙感影像記錄的形式是:首先記錄觀測時間，然后順序記錄視場范圍內(nèi)每一反射點位鉻的觀測值。這種“時空記錄”方式深刻影響空間信息管理系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的操作。例如:我們經(jīng)常按時間順序把影像記錄分為“在線、近線、離線”三種存儲狀態(tài)，由于在時空記錄體系中，不同時間接收的數(shù)據(jù)記錄存放在不同的文件中，而在進(jìn)行數(shù)據(jù)資源的調(diào)度時，通常需要根據(jù)調(diào)度目標(biāo)的區(qū)域范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)度，因此需要訪問該目標(biāo)范圍內(nèi)所有不同記錄時間的數(shù)據(jù)，這就使得數(shù)據(jù)資源調(diào)度的效率大大降低。
要解決數(shù)據(jù)資源的高效率調(diào)度，可將地理空間關(guān)聯(lián)至網(wǎng)絡(luò)空間，在網(wǎng)絡(luò)空間信息管理系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)資源(如遙感影像數(shù)據(jù))進(jìn)行空時組織，從而在進(jìn)行數(shù)據(jù)資源的調(diào)度時，只需根據(jù)調(diào)度目標(biāo)的區(qū)域范圍即可進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)度，能夠提高數(shù)據(jù)資源的調(diào)度效率。
而實現(xiàn)對空間信息的“空時組織”，需要解決以下問題:第一，是要提供全球地理空間的剖分和標(biāo)識的方案；第二，是要求計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址空間足夠大，可以保證為足夠小(例如，厘米級空間)地理空間分配唯一地址；第三，提出一種實現(xiàn)地理空間與網(wǎng)絡(luò)空間的關(guān)聯(lián)方案。
下一代互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議IPv6提供了充足的域名空間，而利用現(xiàn)有的IPv6的編碼方式，無法賦予IP地址地理區(qū)域的含義，因此現(xiàn)有的IP域名空間無法對網(wǎng)路地址進(jìn)行區(qū)域化標(biāo)識。
如何實現(xiàn)地理空間與網(wǎng)絡(luò)空間的關(guān)聯(lián)成為數(shù)據(jù)資源的“空時組織”亟待解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法和數(shù)據(jù)資源調(diào)度方法，在現(xiàn)有的IPv6的編碼方式不能滿足網(wǎng)絡(luò)空間與地理空間相結(jié)合設(shè)計的情況下，采用GeoSOT編碼方式，將地理剖分網(wǎng)格編碼與網(wǎng)絡(luò)地址相結(jié)合，以解決地理空間與網(wǎng)絡(luò)空間相關(guān)聯(lián)的問題。
基于上述目的，本發(fā)明提供了一種基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法，具體步驟為:
步驟1、根據(jù)用戶主機(jī)所管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍，在使用GeoSOT剖分編碼方案對全球地理范圍進(jìn)行剖分得到的多層剖分面片中，找到一個符合條件的剖分面片，該條件為:剖分面片為包含用戶主機(jī)所管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍的最小剖分面片；該符合條件的剖分面片所處GeoSOT剖分層級記為用戶主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級；
步驟2、獲得符合條件的剖分面片的二進(jìn)制一維的GeoSOT編碼，當(dāng)該GeoSOT編碼不足64位時,余下的位絡(luò)I或O,得到主機(jī)編碼；
主機(jī)編碼包括有效位和鉻數(shù)位；
步驟3、將用戶主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級轉(zhuǎn)換為5位二進(jìn)制編碼，得到剖分層級編碼；
步驟4、5位剖分層級編碼和64位主機(jī)編碼順序組合構(gòu)成GeoIP編碼，共計69位；
步驟5、將上述得到的GeoIP編碼作為IPv6地址中的后69位，得到GeoIP地址；
步驟6，對GeoIP地址進(jìn)行子網(wǎng)劃分，子網(wǎng)劃分的方案為:
I級子網(wǎng):GeoIP地址的前59位為I級子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號，第60-64位為I級子網(wǎng)的子網(wǎng)號；所述的I級子網(wǎng)為全球網(wǎng)絡(luò)資源的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；
N級子網(wǎng):GeoIP地址的前59+2 (N_2)+5為N級子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號，網(wǎng)絡(luò)號的后兩位為N級子網(wǎng)的子網(wǎng)號，I < N≤33 ;所述的N級子網(wǎng)為GeoSOT剖分方案中第N-1級剖分面片對應(yīng)地理空間范圍內(nèi)數(shù)據(jù)資源的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其中I < N≤33 ;
步驟7，針對所述的步驟6中的子網(wǎng)劃分方式，第η級子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼設(shè)鉻策略如下:子網(wǎng)掩碼共128位，GeoIP地址的前59位+第η級子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號+子網(wǎng)號對應(yīng)位的子網(wǎng)掩碼為1，其余位子網(wǎng)掩碼為0，1 < η ≤33。
本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)資源調(diào)度方法，具體步驟為:
一、確定用戶主機(jī)所管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍，依據(jù)上述基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法，設(shè)計用戶主機(jī)的GeoIP地址；
二、發(fā)送主機(jī)獲得帶有地理空間 信息的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)涉及的地理空間范圍，在使用GeoSOT剖分編碼方案對全球地理范圍進(jìn)行剖分得到的多層剖分面片中，找到一個符合條件的剖分面片，記為數(shù)據(jù)剖分面片，該條件為:數(shù)據(jù)剖分面片為包含數(shù)據(jù)涉及的地理空間范圍的最小剖分面片；數(shù)據(jù)剖分面片所處GeoSOT剖分層級記為發(fā)送主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級；
三、發(fā)送主機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)剖分面片，依據(jù)上述基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法，確定數(shù)據(jù)的接收主機(jī)的GeoIP地址；
四、將接收主機(jī)的GeoIP地址與發(fā)送主機(jī)的GeoIP地址進(jìn)行比對:若接收主機(jī)的GeoIP地址與發(fā)送主機(jī)的GeoIP地址一致，則發(fā)送主機(jī)將所述數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；否則將數(shù)據(jù)以及接收主機(jī)的GeoIP地址進(jìn)行封裝，獲得GeoIP數(shù)據(jù)包；
五、發(fā)送主機(jī)將GeoIP數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，由路由器將接收主機(jī)的GeoIP地址與網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“與”操作來消除主機(jī)號，獲得網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號，進(jìn)行路由選擇，借助多臺路由器將GeoIP數(shù)據(jù)包傳遞到接收主機(jī)；
六、將GeoIP數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆封，接收主機(jī)獲得數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。
有益效果:
1、本發(fā)明提出一種網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法，使IPv6在實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址標(biāo)識的同時具有地理區(qū)域的含義，從而將網(wǎng)絡(luò)空間與地理空間相關(guān)聯(lián)，同時以子網(wǎng)劃分的方式構(gòu)建了與地理空間相對應(yīng)的存儲和管理數(shù)據(jù)資源的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，為實現(xiàn)對帶有空間信息的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行空時組織提供了可能；
2、基于上述的網(wǎng)絡(luò)地址的設(shè)計方案，本發(fā)明提出了一種數(shù)據(jù)資源調(diào)度方法，該方法打破了現(xiàn)有的時空記錄體系的局限，通過將帶有空間信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)存儲和調(diào)用，真正實現(xiàn)了對空間信息的空時組織。


圖1-本發(fā)明GeoIP編碼方案與GeoSOT剖分編碼方案的關(guān)系；
圖2-—維二進(jìn)制GeoSOT網(wǎng)格編碼方案示意圖，其中d、m、s、u取值均為O或I ;
圖3-本發(fā)明中GeoIP地址的子網(wǎng)劃分方案；
圖4-GeoIP地址與GeoSOT網(wǎng)格對應(yīng)關(guān)系。
具體實施方式
本發(fā)明公開了一種基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法，該設(shè)計方法將GeoSOT剖分編碼方式與IPv6相結(jié)合，設(shè)計出帶有地理區(qū)域標(biāo)識的IPv6網(wǎng)絡(luò)地址，該方法用于解決地理空間與網(wǎng)絡(luò)空間相關(guān)聯(lián)的問題?；诖?，本發(fā)明提出了一種數(shù)據(jù)資源調(diào)度方案，依據(jù)GeoSOT的編碼規(guī)則，提出了的網(wǎng)絡(luò)空間地址的子網(wǎng)劃分方法，能夠?qū)⒌乩砥史志W(wǎng)格編碼與網(wǎng)絡(luò)地址相結(jié)合，根據(jù)子網(wǎng)對應(yīng)的區(qū)域?qū)^(qū)域中數(shù)據(jù)資源進(jìn)行管理與分配，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源的空間調(diào)度并且能夠提高數(shù)據(jù)資源調(diào)度的實現(xiàn)效率。
首先GeoSOT剖分編碼方案參見北京大學(xué)提出的專利申請:“一種統(tǒng)一現(xiàn)有經(jīng)緯度剖分網(wǎng)格的方法”(公開號為CN102609525，申請日為2012年2月10日)，該專利申請公開了一種GeoSOT地理網(wǎng)格設(shè)計方案，用于解決全球地理空間剖分和標(biāo)識問題。
該方案采用全四叉樹遞歸剖分，將地球表面空間從全球至厘米級共進(jìn)行了 32級剖分，每個GeoSOT剖分層級均有其對應(yīng)大小的GeoSOT剖分網(wǎng)格，GeoSOT剖分網(wǎng)格上下層級之間的面積之比是1/4。GeoSOT剖分編碼是對GeoSOT剖分網(wǎng)格進(jìn)行編碼，其一維二進(jìn)制編碼形式是對每一 GeoSOT剖分層級中的GeoSOT剖分網(wǎng)格均采用2位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，因此編碼越長該GeoSOT剖分網(wǎng)格所處的GeoSOT剖分層級越高、GeoSOT剖分網(wǎng)格越細(xì)。由此可以看出，GeoSOT剖分編碼長度可以隱含GeoSOT剖分層級。由于GeoSOT剖分層級共有32級，因此GeoSOT剖分編碼的一維二進(jìn)制編碼最長64位。
GeoSOT剖分編碼提供了五種編碼方式，為使編碼適合于計算機(jī)的操作，本實施例選用GeoSOT剖分編碼中64位一維二進(jìn)制編碼。在使用GeoSOT其他編碼方式的編碼時，可將其他的編碼方式轉(zhuǎn)換為一維二進(jìn)制編碼。
本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計包括IP地址設(shè)計和子網(wǎng)設(shè)計；
一、GeoIP 地址設(shè)計
本發(fā)明選擇國際互聯(lián)網(wǎng)組織公布的下一代IP協(xié)議:IPv6，通過對IPv6進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)建出基于GeoSOT剖分編碼的IP地址，稱為GeoIP編碼。GeoIP編碼結(jié)構(gòu)如圖3所示，其構(gòu)建過程具體為。
1、根據(jù)用戶主機(jī)所管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍，在使用GeoSOT剖分編碼方案對全球地理范圍進(jìn)行剖分得到的多層剖分面片中，找到一個符合條件的剖分面片，所述條件為:剖分面片為包含用戶主機(jī)所管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍的最小剖分面片；該符合條件的剖分面片所處GeoSOT剖分層級記為用戶主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級；
2、獲得所述符合條件的剖分面片的二進(jìn)制一維的GeoSOT編碼，當(dāng)該GeoSOT編碼不足64位時,余下的位絡(luò)I或O,得到主機(jī)編碼；
由于GeoSOT 二進(jìn)制I維編碼長度不固定，其最長為64位。作為網(wǎng)絡(luò)地址使用時，不利于網(wǎng)絡(luò)地址的尋址操作。為了用固定長度的編碼標(biāo)識主機(jī)地理位鉻，對于長度不固定的GeoSOT網(wǎng)格編碼，當(dāng)其不足64位時，余下的位鉻I或0，例如本實施例中采用鉻I的方式，由此得到64位的主機(jī)編碼，可以看出主機(jī)編碼包括有效位和鉻數(shù)位。
3、將用戶主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級轉(zhuǎn)換為5位二進(jìn)制編碼，得到剖分層級編碼；
在單獨使用64位的主機(jī)編碼時，因有效位長度不固定，因此在解讀主機(jī)編碼時，無法區(qū)分64位中哪些是有效位，導(dǎo)致主機(jī)編碼解讀錯誤。由GeoSOT網(wǎng)格編碼方案可知，二進(jìn)制一維的GeoSOT剖分編碼長度與GeoSOT剖分層級有關(guān)。因此為能夠標(biāo)識主機(jī)編碼的有效位，本發(fā)明針對用戶主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級同樣進(jìn)行了編碼；GeoS0T剖分層級共32級，而5位二進(jìn)制編碼可以表示0-31的數(shù)，因此可以將GeoSOT剖分層級轉(zhuǎn)換為5位二進(jìn)制編碼。
4、5位剖分層級編碼和64位主機(jī)編碼順序組合構(gòu)成GeoIP編碼，共計69位。由于加入了剖分層級編碼，從而實現(xiàn)了對主機(jī)編碼有效位的區(qū)分，使主機(jī)編碼可以準(zhǔn)確地標(biāo)識地理空間。
如GeoSOT網(wǎng)格中O至3級的部分剖分網(wǎng)格，從GeoSOT網(wǎng)格編碼到GeoIP之間對應(yīng)關(guān)系如表I所不:
表I部分GeoSOT網(wǎng)格編碼與GeoIP對應(yīng)表
權(quán)利要求
1.一種基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法，其特征在于，具體步驟為: 步驟1、根據(jù)用戶主機(jī)所管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍，在使用GeoSOT剖分編碼方案對全球地理范圍進(jìn)行剖分得到的多層剖分面片中，找到一個符合條件的剖分面片，所述條件為:剖分面片為包含所述用戶主機(jī)所管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍的最小剖分面片；該符合條件的剖分面片所處GeoSOT剖分層級記為用戶主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級； 步驟2、獲得所述符合條件的剖分面片的二進(jìn)制一維的GeoSOT編碼，當(dāng)該GeoSOT編碼不足64位時，余下的位置I或0，得到主機(jī)編碼； 所述主機(jī)編碼包括有效位和置數(shù)位； 步驟3、將用戶主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級轉(zhuǎn)換為5位二進(jìn)制編碼，得到剖分層級編碼； 步驟4、5位剖分層級編碼和64位主機(jī)編碼順序組合構(gòu)成GeoIP編碼，共計69位； 步驟5、將上述得到的GeoIP編碼作為IPv6地址中的后69位，得到GeoIP地址； 步驟6，對GeoIP地址進(jìn)行子網(wǎng)劃分，子網(wǎng)劃分的方案為: I級子網(wǎng)=GeoIP地址的前59位為I級子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號，第60-64位為I級子網(wǎng)的子網(wǎng)號；所述的I級子網(wǎng)為全球網(wǎng)絡(luò)資源的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點； N級子網(wǎng)=GeoIP地址的前59+2(N-2)+5為N級子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號，網(wǎng)絡(luò)號的后兩位為N級子網(wǎng)的子網(wǎng)號，I < N彡33 ;所述的N級子網(wǎng)為GeoSOT剖分方案中第N-1級剖分面片對應(yīng)地理空間范圍內(nèi)數(shù)據(jù)資源的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其中I < NS 33 ; 步驟7，針對所述的步驟6中的子網(wǎng)劃分方式，第η級子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼設(shè)置策略如下:子網(wǎng)掩碼共128位，GeoIP地址的前59位+第η級子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號+子網(wǎng)號對應(yīng)位的子網(wǎng)掩碼為1，其余位子網(wǎng)掩碼為0，1< η < 33。
2.一種數(shù)據(jù)資源調(diào)度方法，其特征在于，具體步驟為: 一、確定用戶主機(jī)所管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍，依據(jù)如權(quán)利要求1所述的基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方 法，設(shè)計用戶主機(jī)的GeoIP地址； 二、發(fā)送主機(jī)獲得帶有地理空間信息的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)涉及的地理空間范圍，在使用GeoSOT剖分編碼方案對全球地理范圍進(jìn)行剖分得到的多層剖分面片中，找到一個符合條件的剖分面片，記為數(shù)據(jù)剖分面片，所述條件為:數(shù)據(jù)剖分面片為包含所述數(shù)據(jù)涉及的地理空間范圍的最小剖分面片；數(shù)據(jù)剖分面片所處GeoSOT剖分層級記為發(fā)送主機(jī)使用的GeoSOT剖分層級； 三、發(fā)送主機(jī)根據(jù)所述的數(shù)據(jù)剖分面片，依據(jù)如權(quán)利要求1所述的基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法，確定所述數(shù)據(jù)的接收主機(jī)的GeoIP地址； 四、將所述接收主機(jī)的GeoIP地址與發(fā)送主機(jī)的GeoIP地址進(jìn)行比對:若所述接收主機(jī)的GeoIP地址與發(fā)送主機(jī)的GeoIP地址一致，則發(fā)送主機(jī)將所述數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；若所述接收主機(jī)的GeoIP地址與發(fā)送主機(jī)的GeoIP地址不一致，則將所述數(shù)據(jù)以及接收主機(jī)的GeoIP地址進(jìn)行封裝，獲得GeoIP數(shù)據(jù)包； 五、發(fā)送主機(jī)將所述GeoIP數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，由路由器將接收主機(jī)的GeoIP地址與網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“與”操作來消除主機(jī)號，獲得網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號，進(jìn)行路由選擇，借助多臺路由器將GeoIP數(shù)據(jù)包傳遞到接收主機(jī)； 六、將所述GeoIP數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆封，接收主機(jī)獲得所述數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于GeoSOT剖分編碼的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計方法和數(shù)據(jù)資源調(diào)度方法，屬于地理空間信息組織、地理信息系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)地址的設(shè)計方法為獲得包含用戶主機(jī)管理數(shù)據(jù)資源的地理范圍的最小GeoSOT剖分面片的二進(jìn)制一維GeoSOT編碼，得到64位主機(jī)編碼；將該剖分面片所處層級轉(zhuǎn)換為5位二進(jìn)制編碼，得到剖分層級編碼；剖分層級編碼和主機(jī)編碼組合成GeoIP編碼作為IPv6地址中的后69位，得到GeoIP地址；對GeoIP地址進(jìn)行子網(wǎng)劃分并設(shè)置子網(wǎng)掩碼。數(shù)據(jù)資源組織方法為設(shè)計用戶主機(jī)的GeoIP地址；發(fā)送主機(jī)根據(jù)所獲得數(shù)據(jù)涉及的地理空間范圍確定接收主機(jī)的GeoIP地址；將數(shù)據(jù)和接收主機(jī)的GeoIP地址封裝為GeoIP數(shù)據(jù)包并傳遞到接收主機(jī)。本發(fā)明適用于對網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)資源的空時組織。
文檔編號H04L29/12GK103139325SQ20131006533
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者程承旗, 濮國梁, 童曉沖 申請人:北京大學(xué)