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分布式GIS是当今GIS发展的必然趋势,但也面临着多方面严峻的挑战,现有的解决方案存在很大的局限性,有待于进一步的提高。P2P技术是一种全新的分布式计算技术,它充分利用所有节点的计算能力和网络带宽。每个节点既是服务器,又是客户端,是二者的融合体,也就是说节点在享受别人服务的时候,同时也向另外节点提供服务,从而使得整个系统具有无可比拟的伸缩性和扩展性,避免了传统分布式系统当客户端数增加后,服务器负载随之增长,直至需要增加服务器。基于P2P的分布式GIS是解决当前分布式GIS所面临挑战的最有效的方法。
因此,以“南通市城市应急指挥辅助决策支持系统”项目和美商/南京远志资讯科技开发有限公司“网络游戏更新服务”项目为支撑,探讨GIS文件数据和空间对象的传输方法。对用户接入因特网方式以及防火墙设置规则进行分析,实现了网络穿透访问。结合TCP协议、组播协议以及P2P技术实现MAP协议,用于GIS多用户海量数据文件传输,取得很好的效率。分析对等网中的分布式四叉树索引,研究空间数据上传和下载,针对节点的异常退出,提出数据冗余备份,改进算法以实现GIS数据可靠管理。主要研究内容与结论包括:
1.分析了NAT服务器的类型和工作原理,利用了UDP Hole Punching和端口猜测技术,设计程序穿透NAT服务器,实现内网用户直接通讯,并对位于各种类型的NAT服务器用户之间的通讯进行评测,发现成功率达到95%。分析防火墙原理和设置规则,采用HTTP隧道技术,在不降低系统安全级别的情况下,设计程序实现防火墙穿透访问。最终建立通讯模组,实现对等网数据的直接传输。
2.分析WebGIS中利用组播跨网段传输文件需要网关开设IGMP协议而带来安全隐患,提出文件传输模型—MAP协议,在网段里动态设置组播代理,利用TCP协议从服务器获取数据后在本网段里组播数据,并在每个网段里构建对等网用于补报。利用WinSock2实现该传输协议,服务器采用完成端口管理客户端的SOCKET连接,使用线程池和内存池处理在
线用户请求,从而提高了服务器负载量;网段里动态设置组播代理,既可以发挥组播的优势,又不需要开设IGMP协议,提高网络安全;在网段里构建对等网可以提高补包效率,减轻组播代理的负担。应用MAP协议与直接使用TCP协议相比,传输效率可以有很大的提高。
3.分布式GIS中多用户的并发访问会造成服务器瘫痪或不能及时响应,对象传输模型利用四叉树进行空间数据划分,使用Chord模型管理空间数据的分布存储,从而在对等网里构建了分布式四叉树索引,能够响应大用户的同时访问。但是,当对等网节点异常退出的时候,所存储的数据来不及安全转移到其它节点,造成数据查询失败,甚至数据丢失。提出数据冗余备份的方法:在上传空间数据或插入空间对象的时候给对象空间索引的关键词增加后缀名,标记为备份数据,可以备份多个,然后使用Chord模型上传。当用户查询数据的时候可以一并查找备份数据,然后选择一个负荷最新的节点下载数据。研究表明,多个节点同时发生异常的概率大大降低,从而保证系统的可靠性。关键词:网络穿透;P2P网;文件传输模型;分布式四叉树索引;对象传输模型