【摘要】：在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配時(shí),應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)并不一致。應(yīng)用的優(yōu)化目標(biāo)往往是最佳的用戶體驗(yàn),而網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)往往是負(fù)載均衡、節(jié)能等。這些目標(biāo)之間常常是相互矛盾的。此外,應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)擁有不同的決策變量。網(wǎng)絡(luò)可以通過調(diào)整業(yè)務(wù)的路徑、帶寬等決策變量來達(dá)到其優(yōu)化目標(biāo)。而應(yīng)用也有自身的決策變量,例如分布式Web應(yīng)用可以控制每個(gè)請求被哪個(gè)服務(wù)器來響應(yīng)。很明顯,網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用所做的決策是相互影響的。但各自在決策時(shí)都采取理性的、非惡意的態(tài)度,都努力追求雙贏。此時(shí)的資源分配模型是基于博弈論的框架。已有研究表明,如果沒有合適的協(xié)調(diào)機(jī)制,應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的決策各自交替進(jìn)行,則一般情況下二者是不會收斂的,網(wǎng)絡(luò)性能會持續(xù)振蕩,而且即使收斂,收斂后的解也不一定是全局意義上的最佳解。本文基于以上現(xiàn)狀,以“應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)合作的資源分配”作為核心理念,尋求基于博弈論的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)合作方案,目的是為了解決應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)沖突、折中雙方利益。本文第二章首先研究了上層應(yīng)用是Overlay的場景下,應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的跨層博弈問題。應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)博弈,結(jié)果振蕩不收斂、性能差。為了減少博弈的振蕩,本文提出了一種協(xié)作的資源分配方案NFOR。較之非合作重復(fù)博弈,NFOR振蕩小、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的性能都得到提升。NFOR中振蕩雖減小但仍然存在,使得整個(gè)系統(tǒng)的消耗仍然存在。且在現(xiàn)實(shí)中,網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的地位一般是不對等的,網(wǎng)絡(luò)掌握著更多的信息,擁有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)流量的決策權(quán)。所以本文第三章將應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)之間的跨層博弈建模為Stackelberg博弈,設(shè)計(jì)SGA算法求解Stackelberg均衡解,提出了基于Stackelberg博弈的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)資源分配沖突解決方案,仿真結(jié)果不振蕩,且Stackelberg方案達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)利益和應(yīng)用利益的折中。基于Stackelberg博弈的方案主要是站在網(wǎng)絡(luò)的角度進(jìn)行資源分配,網(wǎng)絡(luò)如果在Stackelberg博弈中愿意適當(dāng)犧牲自身的利益,則可以得到更有利于應(yīng)用的方案。基于這些考慮作者創(chuàng)造性地提出了網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用合作的友好博弈模型Friendly Stackelberg(FS),提出了對應(yīng)用的友好機(jī)制,并設(shè)計(jì)FSA算法,探究了不同的友好系數(shù)下FS的折中效果。第三章的結(jié)論是Stackelberg博弈可以解決多種應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)之間目標(biāo)的沖突,還可以利用Friendly Stackelberg達(dá)到不同的折中效果。除了上述研究的場景外,現(xiàn)實(shí)中,應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的資源分配還有一些典型的、具有現(xiàn)實(shí)意義、值得研究的場景。所以第四章對以下場景的Stackelberg博弈的適用性問題進(jìn)行了研究。(1)多個(gè)Overlay共同運(yùn)行于ISP之上時(shí),多個(gè)Overlay和ISP之間多個(gè)追隨者的Stackelberg博弈。(2)內(nèi)容服務(wù)提供商的服務(wù)器選擇和ISP的Stackelberg博弈。(3)非完全信息場景下,網(wǎng)絡(luò)未知應(yīng)用業(yè)務(wù)信息時(shí)的Stackelberg博弈。第五章基于Floodlight和Mininet搭建SDN實(shí)驗(yàn)平臺驗(yàn)證理論仿真部分的結(jié)論。本章包括實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)平臺的部署細(xì)節(jié)、模塊的編寫、平臺可靠性測試。最后測試并驗(yàn)證了理論部分的結(jié)論,基于Stackelberg博弈的方案和Friendly Stackelberg方案在SDN實(shí)驗(yàn)平臺下達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的利益折中。
【圖文】：

而且并不僅僅是從延時(shí)總和的角度優(yōu)于 N Flow 的一樣好。Overlay)斷對因特網(wǎng)提出新的需求，例如云服務(wù)、多播。為了更好地滿足這些要求，覆蓋網(wǎng)絡(luò)[25]iffServ 和 IP 組播并沒有得到廣泛接受，因而 Overlay 則不需要。本思想是在現(xiàn)有的因特網(wǎng)上構(gòu)建一個(gè)完全位是由 ISP 提供的，而是由一種新型的服務(wù)商和內(nèi)容提供商。覆蓋網(wǎng)絡(luò)存在于因特網(wǎng)基供的服務(wù)來向其用戶提供更加優(yōu)化的服務(wù)布在因特網(wǎng)上的一組提供服務(wù)的主機(jī)的集合層的基礎(chǔ)設(shè)施，且可面向應(yīng)用(application-o服務(wù)，如圖 2-1 所示。

網(wǎng)絡(luò)的沖突一個(gè)例子來說明應(yīng)用利益和網(wǎng)絡(luò)利益的沖突。負(fù)載均衡目標(biāo)，應(yīng)用追求延時(shí)目標(biāo)。(a)，(b)分別表示 ISP，Overlay 的拓?fù)洹?a)中拓?fù)溆?邏輯鏈路。(b)中拓?fù)溆?5 個(gè)點(diǎn)，5 條雙向邊，邊上數(shù)有一個(gè)業(yè)務(wù)是1′5′，大小為 10 個(gè)單位。這個(gè)業(yè)務(wù)，為了讓最大鏈路利用率最小，會讓該業(yè)務(wù)的最大鏈路利用率是 12.5%，應(yīng)用延時(shí)利用排隊(duì)延時(shí)1 1 110 0 42880 10 80 10 80 10( ) . 時(shí)探測到網(wǎng)絡(luò)中 1-2 和 2-5 沒有業(yè)務(wù)，即是沒有排隊(duì)ay 中將自身的業(yè)務(wù)1′5′調(diào)整經(jīng)過邏輯節(jié)點(diǎn)2′，即網(wǎng)絡(luò)來說，，業(yè)務(wù)就變成了 1-2 有 10 個(gè)單位，2-5 有 1利用率是 16.7%，應(yīng)用延時(shí)是 0.311。Overlay 的調(diào)整使使得網(wǎng)絡(luò)的性能降低了。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.0

【參考文獻(xiàn)】

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1 王康;單洪;朱磊明;;覆蓋網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀分析[J];計(jì)算機(jī)與信息技術(shù);2006年09期

本文編號：2583981