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    • 专利摘要:
    本發明為一具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統，使用者可以將自己要下載的任務交由安裝有接管機制的頻寬管理器，頻寬管理器接管下載任務之後，使用者即可關閉自己的個人電腦，如此一來便可以省去使用者閒置電腦時所浪費的電力，等到下載結束後，使用者便可從頻寬管理器那裡將下載好的檔案資料傳回個人電腦完成檔案分享的任務，大幅解決既有技術每個使用者必須獨自開啟電腦等待下載而造成的電力浪費的技術問題。
    公开号:TW201320663A
    申请号:TW100141125
    申请日:2011-11-10
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Ji-Chiang Tsai；Chang-Hong Lin
    申请人:Nat Univ Chung Hsing；
    IPC主号:Y02D30-00
    专利说明:
    具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統及其方法
    本發明是一種頻寬管理器，尤其是關於一種可以具有檔案下載自動接管的頻寬管理器。
    隨著網路普及化之後，點對點傳輸技術(Peer to Peer，P2P)漸漸地成為重要的檔案分享途徑，為了實際執行點對點之檔案或資訊傳遞，許多各種不同功能的應用程式、檔案分享和資料交換的協定因應開發，如BitTorrent、eDonkey、Gnutella等。因為利用P2P進行檔案傳輸比傳統的主從式檔案分享架構有更快速、更方便的優點，由此衍生出的許多不同類型的檔案傳輸軟體，諸如BitComet、eMule等軟體均是廣泛使用之軟體。然而，儘管P2P能讓使用者方便且快速地分享或取得檔案，但是，P2P卻也因此造成環境危害的問題。使用者在使用P2P檔案分享軟體時，往往為了滿足P2P檔案分享軟體需要持續連線的特性，保持網路長時間的運作而無法關機，如此一來就會造成個人電腦消耗過多的電力。根據英國國家能源基金會統計，如果每晚閒置2,500台個人電腦，每年將產生出1,000噸二氧化碳，相當於286輛小型轎車一年的排放量。因此，如何解決使用者使用P2P而必須長期開啟電腦而對地球環境造成嚴重危害，實為當務之急。
    為了解決既有點對點傳輸必須驅使電腦或網路儲存設備長期運轉，造成環境危害的技術問題，本發明利用頻寬管理器具有低功率消耗且必須長時間保持運作的特性，將點對點傳輸之功能整合於頻寬管理器中，藉以協助使用者執行下載工作。使用者可以將下載任務交由頻寬管理器接管下載任務即可關閉個人電腦，藉以省去大量閒置電腦時所浪費的電力。
    本發明提供一種具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統，其包含一頻寬管理器及與該頻寬管理器連接之一儲存裝置，該頻寬管理器與一網際網路訊號連接並與複數個使用者端網路連接，各使用者端透過該頻寬管理器與該網際網路連接，其中：各使用者端於該網際網路選定下載檔案而指定執行特定之一點對點傳輸任務，該頻寬管理器記錄點對點傳輸任務於一儲存記錄內；該頻寬管理器於一檢查週期分析該儲存記錄並將新增之該點對點傳輸任務加入一下載任務列表：及該頻寬管理器包含一自動下載程序自動將該下載任務列表所列的點對點傳輸任務載入後並由該網際網路進行下載至該儲存裝置。
    其中，該頻寬管理器執行一休眠程序，使該下載任務列表之該點對點傳輸任務載入該自動下載程序內後，暫時停止分析該儲存記錄。
    其中，該頻寬管理器包含一網路位址轉譯伺服器及一代理伺服器，該網路位址轉譯伺服器將使用者端向網際網路上一網頁伺服器要求存取資料的請求導引予該代理伺服器，由該代理伺服器向該網頁伺服器取得資料，並將相關紀錄記載在該頻寬管理器之該儲存記錄中。
    其中，該代理伺服器係由Squid Cache建立的代理伺服器。
    其中，該自動下載程序為載入該頻寬管理器的MLDonkey軟體。
    其中，該頻寬管理器檢查該儲存記錄是否存在該點對點傳輸任務係依據該儲存記錄是否包含特定檔名或檔案之內容種類，或判斷該儲存記錄是否包含使用者端所執行的特定動作指令或檔案大小是否符合設定大小。
    本發明再提供一種用於頻寬管理器之自動檔案下載接管方法，其步驟包含：分析判斷使用者端是否提出點對點任務需求：分析判斷一儲存記錄內是否包含一個以上的點對點傳輸任務，其中，該儲存記錄為一使用者端通過一頻寬管理器瀏覽網際網路並指定下載之檔案；將點對點傳輸任務加入任務選單：將包含於該儲存記錄內的該點對點傳輸任務加入一下載任務列表；執行下載：一自動下載程序將該下載任務列表載入後並開始下載至完成下載。
    其中，分析判斷使用者端是否提出點對點任務需求係檢查該儲存記錄是否包含特定檔名或檔案之內容種類，或判斷該儲存記錄是否包含使用者端所執行的特定動作指令或檔案大小是否符合設定大小。
    藉此，本發明開發出一套幫助使用者進行P2P檔案分享的機制。使用者可以將自己要下載的任務交由安裝有接管機制的頻寬管理器，頻寬管理器接管下載任務之後，使用者即可關閉自己的個人電腦，如此一來便可以省去使用者閒置電腦時所浪費的電力，等到下載結束後，使用者便可從頻寬管理器那裡將下載好的檔案資料傳回個人電腦完成檔案分享的任務，大幅解決既有技術每個使用者必須獨自開啟電腦等待下載而造成的電力浪費的技術問題。
    請參考第一圖及第二圖，其為本發明具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統及其方法之較佳實施例，其包含一頻寬管理器10及與該頻寬管理器10連接之一儲存裝置20，該頻寬管理器10與一網際網路40訊號連接，其與一個以上的使用者端30網路連接，該使用者端30可透過該頻寬管理器10連接於網際網路40。
    該頻寬管理器10包含一網路位址轉譯(NAT：Network Address Translation)伺服器12及一代理伺服器14。該網路位址轉譯伺服器12主要用於封包過濾及改變封包傳送端的IP位址與接收端的IP位址，減少真實IP的使用量。該代理伺服器14係由Squid Cache建立的代理伺服器，本實施例將NAT伺服器與該代理伺服器14結合在一起，形成一通透式代理伺服器。整合NAT伺服器12與該代理伺服器14之目的係在於簡化使用者端30之設定需求，使用者端30方面不需要設定該代理伺服器14的相關參數，藉以簡化、方便使用者操作。
    該網路位址轉譯伺服器12將使用者端30向網際網路40上一網頁伺服器(Web Server)要求存取資料的請求導引予該代理伺服器14，由該代理伺服器14向該網頁伺服器取得資料，並將相關紀錄記載在該頻寬管理器10之一儲存記錄15(store.log)中。該儲存記錄15決定該代理伺服器14對一暫存檔案之處理動作記錄，所謂的處理動作記錄包含儲存、刪除、輪換等，該儲存記錄15依據設定或需求可能有所不同，下表一為其中一種儲存記錄15之格式範例：
    為了達到檔案接管下載的目的，本實施例之該頻寬管理器10執行一下載接管手段16，讓使用者端30於瀏覽網際網路40並選定想要下載的檔案時，於下載動作確認後，該使用者端30完成指定執行特定之一點對點傳輸任務時，該頻寬管理器10可自動接管並完成該點對點傳輸工作。該下載接管手段16可以是內儲於該頻寬管理器10並被該頻寬管理器10執行之程式，其載入後，執行下列步驟：
    A.分析判斷使用者端30是否提出點對點傳輸任務需求：如第二圖所示，各使用者端30透過該網路位址轉譯伺服器12、該代理伺服器14連上該網際網路40，該使用者端30於網際網路40上尋找所需的檔案以進行點對點傳輸任務。以BitTorrent協定為範例，使用者在網際網路40的P2P論壇尋找所需的BitTorrent檔案(*.torrent)，按下「下載」該BitTorrent檔案後則該頻寬管理伺服器10則將指定下載的BitTorrent檔案記錄於該儲存記錄15，該頻寬管理器10於一檢查週期分析該儲存記錄15後確認該使用者端30的點對點傳輸任務之需求。
    B.將點對點傳輸任務加入任務選單：該頻寬管理器10於找到需要下載的點對點傳輸任務後，將該點對點傳輸任務加入一下載任務列表(tasklist)。進一步地，當該頻寬管理器10於完成每一次檢查該儲存記錄15與將某一或某些點對點傳輸任務加入該下載任務列表後，可執行一休眠程序使該頻寬管理器10停止分析該儲存記錄15，藉以降低該頻寬管理器10之工作量。
    C.執行下載：該頻寬管理器10內包含一自動下載程序18，該自動下載程序18載入該下載任務列表，並依據該下載任務列表的內容所指之檔案開始下載。該自動下載程序18可以是安裝於該頻寬管理器10內部的軟體，例如本實施例以MLDonkey作為該自動下載程序18負責將該下載任務列表載入後開始下載該自動下載程序內所列的點對點傳輸任務，該頻寬管理器10將點對點傳輸任務對應之一標的檔案下載並儲存於該儲存裝置20，其中，該儲存裝置20之種類不限定，如其可以為一USB隨身碟、一磁碟陣列或一儲存空間等。
    D.用戶端取回完成下載的點對點傳輸任務之檔案：使用者端30由該頻寬管理器10取回完成的點對點傳輸任務之檔案至本地端(該使用者端30)，完成整個下載程序。
    實務上執行時，該下載接管手段16可以為安裝於該頻寬管理器10的程式產品，該頻寬管理器10載入並執行後進行前述的步驟，本實施例之該下載接管手段16為以python語法撰寫的程式，其包含search()、add()以及sleep()等三個函式，該search()函式主要進行前述步驟A，該add()函式主要進行步驟B，該sleep()主要進行步驟B之休眠程序。請參考第三圖，其揭示本實施例之函式search()、add()及sleep()三個函式之細部流程，search()函式依據檢查週期讀取該儲存記錄15(store.log)並分析該儲存記錄15是否有新的點對點傳輸任務，如果找到新的該點對點傳輸任務則加入該下載任務列表。進一步地，為了讓本實施例支援多種不同協定檔案之自動代理下載能力，該下載接管手段16可以設有複數種檔案形式暨協定判斷方法，第三圖及揭露兩種不同的檔案形式暨協定判斷手段，分別用來判斷使用者端30指定下載的點對點傳輸任務係屬於哪BitTorrent或HTTP/FTP之檔案形式或協定，並於確定判斷後將屬於BitTorrent或HTTP/FTP的點對點傳輸任務加入該下載任務列表。
    本實施例之add()函式則依據指定下載的該點對點傳輸任務之檔案形式或協定的不同，以適當的方式驅使該自動下載程序18載入該下載任務列表中需要下載的點對點傳輸任務。以本實施例為例，該search()或add()判斷該點對點傳輸任務之檔案形式或協定，可利用該點對點傳輸任務之協定的檔名或編碼形式等，判斷是否屬於點對點傳輸之檔案形式。下列試舉出不同的檔案形式或協定的判斷方法。
    【範例一】點對點傳輸任務為BitTorrent檔案形式，請配合參考第三圖：
    該頻寬管理器10要知道使用者端30是否下載.torrent檔，最簡單的方式是檢查store.log每筆記錄的URI的部分是否以「.torrent」做結尾，譬如使用者端30下載test.torrent時，其URL可能是「http://xx.xx.xx.xx/test.torrent」。如此一來，該自動下載程序18在檢查的過程中，便可知道使用者取得了.torrent檔要進行BT下載。但是，並非所有的BitTorrent協定的檔案都以torrent檔的各大網站論壇，並非都是直接提供原始URL給使用者端30下載。這些網頁伺服器普遍都是使用動態網頁，使用者端30不會知道真實的下載URL，而store.log所記載的URL也將不會是以「.torrent」做結尾，這樣將會造成辨別上的困難。為了解決這個問題，針對使用動態網頁的下載URL進行分析之後，發現這些動態網頁存在的特徵表現。由於.torrent檔是專門由BitTorrent檔案傳輸軟體所處理的，因此在Header的Content Type值將會是「application/x-bittorrent」，告知使用者其處理的方式為BitTorrent檔案傳輸軟體。透過檢查store.log紀錄的Content Type，也能知道該動態網頁是否為下載.torrent檔的URL。
    請配合參考第四圖，因為並非所有提供.torrent檔下載的動態網頁，其於該儲存記錄15內的標頭(Header)的內容種類(Content Type)值都是「application/x-bittorrent」。有部分的動態網頁，標頭的內容種類是「application/octet-stream」。為了辨別出這部分的URL，使該下載接管手段16增加判斷因為下載.torrent檔的動作記錄於該儲存記錄15為「GET」時則判定使用者端30下載.torrent形式的檔案，而將該筆為點對點傳輸任務，亦即，當該儲存記錄15內所記錄的動態網頁標頭的內容種類為「application/octet-stream」且動作方式同時為「GET」時，即判定使用者端30下載.torrent的紀錄。其中，前述的「GET」為HTTP的動作方式，其於使用者端30在瀏覽網際網路過程執行下載動作時，記錄於該儲存記錄15的動作指令。做為輔助判斷。
    【範例二】點對點傳輸任務為HTTP/FTP檔案形式：
    請配合參考第五圖，HTTP/FTP下載接管機制，是自動下載程序18檢查該儲存記錄15內記錄的動作方式，如果其值為「GET」，就可辨別出使用者端30下載了某個檔案。為了避免使用者端30僅是瀏覽一般的網頁時為了下載與顯示網頁上的圖片，該代理伺服器14也會執行「GET」指令以下載所需的圖片，所以本實施例判斷該儲存記錄15之內容時多加一個判斷「GET」動作指令出現時檔案大小是否會超過一設定大小，當執行「GET」指令下載的檔案超過該設定大小(例如200MB)時，該自動下載程序才判定該動作為一個點對點傳輸任務。如此以檔案大小作為參與判斷是否下載的目的，係用來避免下載不必要的檔案。該儲存記錄15內可記錄之一內容長度(Content Length)的值代表該筆檔案的大小，所以當發現動作方式為「GET」後，該下載接管手段16接著檢查檔案大小是否大於200MB，當該筆檔案大小超過200MB則加入該下載任務列表，使該自動下載程序18負責接管下載。實務上執行時，將HTTP/FTP類型的該下載任務列表輸入至該自動下載程序18(本實施例使用MLDonkey)，本實施例首先係透過telnet對該自動下載程序18(MLDonkey)連線，利用「http<URL>n」語法對MLDonkey下達指令。
    進一步地，為了判端該使用者端30於該頻寬管理器10及該儲存裝置20所預先設定的儲存空間大小是否仍然足夠執行新的下載任務，如第三圖所示，可於add()函式加入判斷使用者端30的預先設定儲存空間是否足夠，在空間不足的狀況下，可先依序刪除未被讀取最久的檔案至空間足夠後，才開始執行檔案下載工作。
    請參考第六圖，研究指出，理論上當使用者端30人數超過一人之後，執行代理下載服務可以開始節省總體耗電量，當該使用者端30人數超過6人，對每個使用者端30而言，其可節省約95%的耗電量，可謂非常地有效率。
    如前述說明可知，本發明開發出一套幫助使用者進行P2P檔案分享的機制。使用者可以將自己要下載的任務交由安裝有接管機制的頻寬管理器，頻寬管理器接管下載任務之後，使用者即可關閉自己的個人電腦，如此一來便可以省去使用者閒置電腦時所浪費的電力，等到下載結束後，使用者便可從頻寬管理器那裡將下載好的檔案資料傳回個人電腦完成檔案分享的任務，大幅解決既有技術每個使用者必須獨自開啟電腦等待下載而造成的電力浪費的技術問題。
    10．．．頻寬管理器
    12．．．網路位址轉譯伺服器
    14．．．代理伺服器
    15．．．儲存記錄
    16．．．下載接管手段
    18．．．自動下載程序
    20．．．儲存裝置
    30．．．使用者端
    40．．．網際網路
    第一圖為本發明較佳實施例之系統示意圖。
    第二圖為本發明較佳實施例之系統方塊暨動作流程示意圖。
    第三圖為本發明之一下載接管手段的流程示意圖。
    第四圖為本發明之第一檔案形式暨協定判斷方法之流程範例。
    第五圖為本發明之第二檔案形式暨協定判斷方法之流程範例。
    第六圖為本發明較佳實施例之省電效能理論驗證圖。
    10．．．頻寬管理器
    12．．．網路位址轉譯伺服器
    14．．．代理伺服器
    15．．．儲存記錄
    16．．．下載接管手段
    18．．．自動下載程序
    20．．．儲存裝置
    30．．．使用者端
    40．．．網際網路
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統，其包含一頻寬管理器及與該頻寬管理器連接之一儲存裝置，該頻寬管理器與一網際網路訊號連接並與複數個使用者端網路連接，各使用者端透過該頻寬管理器與該網際網路連接，其中：各使用者端於該網際網路選定下載檔案而指定執行特定之一點對點傳輸任務，該頻寬管理器記錄點對點傳輸任務於一儲存記錄內；該頻寬管理器於一檢查週期分析該儲存記錄並將新增之該點對點傳輸任務加入一下載任務列表：及該頻寬管理器包含一自動下載程序自動將該下載任務列表所列的點對點傳輸任務載入後並由該網際網路進行下載至該儲存裝置。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統，該頻寬管理器執行一休眠程序，使該下載任務列表之該點對點傳輸任務載入該自動下載程序內後，暫時停止分析該儲存記錄。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項所述的具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統，該頻寬管理器包含一網路位址轉譯伺服器及一代理伺服器，該網路位址轉譯伺服器將使用者端向網際網路上一網頁伺服器要求存取資料的請求導引予該代理伺服器，由該代理伺服器向該網頁伺服器取得資料，並將相關紀錄記載在該頻寬管理器之該儲存記錄中。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述的具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統，該代理伺服器係由Squid Cache建立的代理伺服器。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述的具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統，該自動下載程序為載入該頻寬管理器的MLDonkey軟體。
    [6] 如申請專利範圍第4項所述的具有自動檔案下載接管功能的頻寬管理系統，該頻寬管理器檢查該儲存記錄是否存在該點對點傳輸任務係依據該儲存記錄是否包含特定檔名或檔案之內容種類，或判斷該儲存記錄是否包含使用者端所執行的特定動作指令或檔案大小是否符合設定大小。
    [7] 一種用於頻寬管理器之自動檔案下載接管方法，其步驟包含：分析判斷使用者端是否提出點對點任務需求：分析判斷一儲存記錄內是否包含一個以上的點對點傳輸任務，其中，該儲存記錄為一使用者端通過一頻寬管理器瀏覽網際網路並指定下載之檔案；將點對點傳輸任務加入任務選單：將包含於該儲存記錄內的該點對點傳輸任務加入一下載任務列表；執行下載：一自動下載程序將該下載任務列表載入後並開始下載至完成下載。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述的用於頻寬管理器之自動檔案下載接管方法，分析判斷使用者端是否提出點對點任務需求係檢查該儲存記錄是否包含特定檔名或檔案之內容種類，或判斷該儲存記錄是否包含使用者端所執行的特定動作指令或檔案大小是否符合設定大小。
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