【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,日趨龐大的互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數(shù)量和日益多樣化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸問(wèn)題愈發(fā)凸顯,從而催生出內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN,Content Delivery Networks)技術(shù),并且 CDN 運(yùn)營(yíng)商的數(shù)量與日俱增,競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。在服務(wù)海量用戶(hù)和分發(fā)海量網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容資源的同時(shí),有效保障內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(QoS, Quality of Service)是CDN運(yùn)營(yíng)商保持競(jìng)爭(zhēng)力的必要條件。CDN的QoS保障可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容分發(fā)服務(wù)使用者和提供者兩種不同角色分為兩個(gè)方面:一是以終端用戶(hù)服務(wù)體驗(yàn)為目標(biāo),按照內(nèi)容提供商的服務(wù)限制合理分發(fā)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容資源,提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用效率,從而提升內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量;二是以CDN運(yùn)營(yíng)商為目標(biāo),通過(guò)提高IP定位的準(zhǔn)確性、降低服務(wù)器選擇的開(kāi)銷(xiāo)以及優(yōu)化內(nèi)容副本存儲(chǔ)機(jī)制等方式,實(shí)現(xiàn)控制成本的前提下提高服務(wù)質(zhì)量的目的。本文以?xún)?nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)QoS保障為研究方向,針對(duì)如何合理選擇內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器和如何高效放置內(nèi)容副本兩個(gè)內(nèi)容分發(fā)過(guò)程中需要解決的問(wèn)題,在分析影響內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)QoS的主要因素的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)針對(duì)IP定位數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)距離測(cè)量方法、服務(wù)器選擇算法以及內(nèi)容副本的存儲(chǔ)機(jī)制的優(yōu)化方法。本文主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新包括:1、基于網(wǎng)絡(luò)測(cè)量數(shù)據(jù)和已有IP定位數(shù)據(jù)庫(kù),研究了內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中終端用戶(hù)IP定位數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化問(wèn)題。終端用戶(hù)的地理位置既是影響內(nèi)容分發(fā)過(guò)程中服務(wù)器選擇和內(nèi)容副本放置的重要因素,也是實(shí)現(xiàn)基于地域的內(nèi)容分發(fā)的關(guān)鍵條件。本文在量化分析已有IP定位數(shù)據(jù)庫(kù)可信度的基礎(chǔ)上,針對(duì)其可信度不高的問(wèn)題,提出一種終端用戶(hù)IP定位數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化方法GeoCop(Geolocation Cop)。本方法結(jié)合網(wǎng)絡(luò)測(cè)量數(shù)據(jù)和已有IP定位數(shù)據(jù)庫(kù)中的定位信息,建立地理度和同步頻數(shù)兩種新的網(wǎng)絡(luò)局部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征度量,并通過(guò)在特征度量數(shù)據(jù)分析中運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,克服IP定位過(guò)程中面臨的網(wǎng)絡(luò)延遲不準(zhǔn)確和路由路徑錯(cuò)位的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)對(duì)IP定位數(shù)據(jù)庫(kù)中錯(cuò)誤定位的糾正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,GeoCop方法在不增加測(cè)量開(kāi)銷(xiāo)的基礎(chǔ)上,提高了終端用戶(hù)IP定位的準(zhǔn)確性和魯棒性,從而優(yōu)化了終端用戶(hù)IP定位數(shù)據(jù)庫(kù)的可信度。2、基于網(wǎng)絡(luò)距離等級(jí)向量模型,研究了內(nèi)容分發(fā)過(guò)程中內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器和終端用戶(hù)之間網(wǎng)絡(luò)距離近似預(yù)測(cè)的問(wèn)題。本文針對(duì)已有的網(wǎng)絡(luò)距離預(yù)測(cè)方法中存在的單點(diǎn)失效、可擴(kuò)展性不高和開(kāi)銷(xiāo)較大等問(wèn)題,提出一種高效可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)距離近似預(yù)測(cè)方法 NDPE (Network Distance Proximity Estimation ),以終端用戶(hù)與內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)距離相似度作為CDN應(yīng)用中兩者之間網(wǎng)絡(luò)距離的表現(xiàn)形式,解決了輔助探測(cè)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)距離預(yù)測(cè)有效性成正比的局限性。本方法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)延遲數(shù)據(jù)建立內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器和終端用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)距離等級(jí)向量模型,實(shí)現(xiàn)兩種節(jié)點(diǎn)基于網(wǎng)絡(luò)距離的分簇,并建立相同簇內(nèi)兩種節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)距離相似度計(jì)算模型。此模型不僅避免了已有相似度算法中存在的忽略向量長(zhǎng)度和維度的問(wèn)題,還創(chuàng)新性的給出了基于路由路徑的網(wǎng)絡(luò)距離矯正因子,在不降低預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)距離預(yù)測(cè)的可擴(kuò)展性,并降低了部署開(kāi)銷(xiāo)和測(cè)量開(kāi)銷(xiāo)。3、基于全局優(yōu)化算法,研究了內(nèi)容分發(fā)過(guò)程中服務(wù)器選擇的全局性能優(yōu)化問(wèn)題。由于終端用戶(hù)和內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器的數(shù)量急劇增加,CDN運(yùn)營(yíng)商需要更有效的內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器選擇方法。本文提出一種同時(shí)考慮用戶(hù)體驗(yàn),負(fù)載均衡,流量控制和測(cè)量開(kāi)銷(xiāo)的服務(wù)器選擇全局優(yōu)化方法OMSS (Optimizaiton Method for Server Selection )。本方法通過(guò)選取終端用戶(hù)的最近k個(gè)內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器以減少備選服務(wù)器的數(shù)量,并引入網(wǎng)絡(luò)傳輸流量懲罰系數(shù)來(lái)減少骨干網(wǎng)流量和ISP域間傳輸流量,在有效保障用戶(hù)體驗(yàn)的同時(shí),減少了服務(wù)器選擇過(guò)程的測(cè)量開(kāi)銷(xiāo),并降低了內(nèi)容分發(fā)過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷(xiāo)。4、基于混合CDN-P2P架構(gòu),研究了內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容資源副本優(yōu)化放置的問(wèn)題。CDN和P2P網(wǎng)絡(luò)在部署成本和擴(kuò)展性等方面的互補(bǔ)可以在內(nèi)容副本放置方面減弱邊緣服務(wù)器數(shù)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸代價(jià)和邊緣服務(wù)器命中率兩個(gè)性能指標(biāo)的影響,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)容分發(fā)過(guò)程的優(yōu)化。本文提出一種基于混合CDN-P2P架構(gòu)的內(nèi)容副本放置方法,在內(nèi)容副本放置過(guò)程中不僅結(jié)合內(nèi)容資源大小、內(nèi)容資源請(qǐng)求頻數(shù)和網(wǎng)絡(luò)距離三種常用因素,還創(chuàng)新性的引入內(nèi)容資源請(qǐng)求的時(shí)間權(quán)重和區(qū)域P2P用戶(hù)群的興趣度影響因子,有效減少了內(nèi)容分發(fā)過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)傳輸代價(jià),同時(shí)提高了邊緣服務(wù)器的命中率。
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【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP393.09

【參考文獻(xiàn)】

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1 ;CNNIC發(fā)布第37次《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》[J];國(guó)家圖書(shū)館學(xué)刊;2016年02期

2 王意潔;李小勇;;網(wǎng)絡(luò)距離預(yù)測(cè)技術(shù)研究[J];軟件學(xué)報(bào);2009年06期

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1 郭大芳;CDN-P2P環(huán)境下的內(nèi)容副本放置方法研究[D];電子科技大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2300524