本文關(guān)鍵詞：BitTorrent對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 對等網(wǎng)絡 BitTorrent 文件分布 服務能力 流體數(shù)學模型 激勵機制 搭便車行為 聚類 鄰近性

【摘要】： 因特網(wǎng)(Internet)技術(shù)的發(fā)展日新月異,向全球用戶展現(xiàn)出了一系列具有創(chuàng)造性的分布式應用成果。對等網(wǎng)(Peer-to-Peer,P2P)文件共享系統(tǒng),作為通過協(xié)作定位和分布共享文件的工具,已成為占據(jù)Internet網(wǎng)絡流量最多的新型網(wǎng)絡應用。P2P文件共享系統(tǒng)中的信息定位在過去幾年吸引了很多注意,并出現(xiàn)了大量的研究成果;而目前文件分布已經(jīng)開始成為了近來非�；钴S的研究課題。BitTorrent是當今Internet上非常流行的基于P2P技術(shù)的文件分布工具,它能夠快速、有效地在Internet的網(wǎng)絡結(jié)點上分布大的文件,而不會給源服務器帶來負載。本文針對BitTorrent對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)的服務能力、激勵機制、和覆蓋網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)等P2P文件共享系統(tǒng)的關(guān)鍵問題展開了研究。這些問題的研究有助于提高P2P文件共享系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性、和可擴展性。本文的主要研究內(nèi)容和貢獻如下:(1)BitTorrent對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)服務能力的研究:利用n叉樹的結(jié)構(gòu)模型分析了BitTorrent系統(tǒng)的文件分布性能,進一步研究了BitTorrent系統(tǒng)的文件可獲得性和文件共享效力,并提出了一個優(yōu)化的鄰居結(jié)點選擇策略。 BitTorrent作為當今Internet上最為流行的P2P協(xié)作文件共享分布系統(tǒng),已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注。很多研究證實BitTorrent系統(tǒng)有非常好的性能,然而其服務能力并沒有得到充分地研究。本文利用n叉樹的結(jié)構(gòu)模型分析了BitTorrent系統(tǒng)的文件分布性能,證實BitTorrent系統(tǒng)有非常好的性能支持大規(guī)模的下載結(jié)點同時下載共享文件,并指出文件被分割的塊數(shù)和結(jié)點的并發(fā)上載連接數(shù)對系統(tǒng)文件分布性能的影響。同時通過模型分析研究了BitTorrent系統(tǒng)的文件可獲得性,發(fā)現(xiàn)當文件塊在系統(tǒng)均勻分布時,文件可獲得性最高,并證實最少文件塊選擇策略有利于提高系統(tǒng)的文件可獲得性。進一步研究發(fā)現(xiàn)BitTorrent系統(tǒng)具有非常好的文件共享效力。此外,針對BitTorrent系統(tǒng)鄰居結(jié)點隨機選擇策略的缺點,提出了一個優(yōu)化的鄰居結(jié)點選擇策略:服務器tracker為結(jié)點優(yōu)先選擇與其具有相近文件塊數(shù)的結(jié)點作為其鄰居結(jié)點。模擬實驗驗證了本文的模型分析結(jié)果,并且顯示了優(yōu)化的鄰居結(jié)點選擇策略能充分地利用系統(tǒng)服務資源,有效地提高系統(tǒng)的服務性能。 (2)BitTorrent對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)激勵機制的研究:通過一個具有兩類不同結(jié)點的流體數(shù)學模型研究了BitTorrent系統(tǒng)的激勵機制,提出了嚴格基于結(jié)點貢獻量分配種子帶寬的種子帶寬分配策略。結(jié)點間的協(xié)作是P2P文件共享系統(tǒng)不可缺少的條件,然而沒有一個有效的激勵機制,在個體參與結(jié)點間實現(xiàn)協(xié)作是非常困難的。BitTorrent作為一個協(xié)作的P2P文件分布工具,不可避免地要面對結(jié)點不愿協(xié)作的“搭便車”問題,因此BitTorrent有專門的激勵機制去防止搭便車行為并提高結(jié)點間的協(xié)作,然而其阻止搭便車行為的能力并沒有得到充分地研究。本文構(gòu)建了一個具有兩類不同結(jié)點的流體數(shù)學模型去研究搭便車行為對BitTorrent系統(tǒng)的影響。通過此模型分析,發(fā)現(xiàn)BitTorrent的激勵機制在無種子系統(tǒng)中能成功地阻止搭便車行為;然而,在具有較多種子的系統(tǒng)中,BitTorrent的激勵機制并不能有效地阻止搭便車行為。這是因為BitTorrent沒有為種子提供有效的激勵機制,便車者可以從種子獲得大量的服務資源。因此,本文提出了嚴格基于結(jié)點貢獻量分配種子帶寬的種子帶寬分配策略。模擬實驗證實了本文的分析和發(fā)現(xiàn),并顯示出種子帶寬分配策略不但能阻止BitTorrent系統(tǒng)的搭便車行為,而且能十分有效地提高系統(tǒng)貢獻結(jié)點的性能。 (3)BitTorrent對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)覆蓋網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的研究:提出了基于鄰近結(jié)點聚類的BitTorrent文件共享系統(tǒng)-CBT(Clustered BitTorrent),構(gòu)建了層次化BitTorrent文件共享機制,并采用結(jié)點加入算法和超級結(jié)點選擇算法去構(gòu)建此CBT系統(tǒng)。 在大規(guī)模的BitTorrent系統(tǒng)中,中央服務器tracker要不斷地為大量動態(tài)地加入和離開的結(jié)點更新狀態(tài)信息,這會給tracker服務器帶來很大的負載。此外結(jié)點隨機選擇連接結(jié)點傳輸數(shù)據(jù),使得結(jié)點有可能連接到與其拓撲距離較遠、網(wǎng)絡時延較長的結(jié)點,增加了網(wǎng)絡帶寬的損耗,并降低了文件傳輸?shù)男阅堋榱颂岣連itTorrent對等網(wǎng)系統(tǒng)的共享文件下載性能,本文提出了基于鄰近結(jié)點聚類的BitTorrent文件共享系統(tǒng)(Clustered BitTorrent,簡稱CBT),此系統(tǒng)通過將鄰近的結(jié)點聚合成結(jié)點簇,同一結(jié)點簇中結(jié)點優(yōu)先建立共享連接,從而構(gòu)建了層次化BitTorrent文件共享機制。同時提出了結(jié)點加入算法和超級結(jié)點選擇算法去構(gòu)建CBT系統(tǒng)。通過基于馬爾可夫鏈的流體數(shù)學模型分析了該系統(tǒng)的性能,證明了CBT系統(tǒng)比原BitTorrent系統(tǒng)具有更好的文件共享性能。模擬實驗證實了理論分析結(jié)果,并顯示該系統(tǒng)有效地降低了中央服務器tracker的負載,提高了系統(tǒng)可擴展性和穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：對等網(wǎng)絡 BitTorrent 文件分布 服務能力 流體數(shù)學模型 激勵機制 搭便車行為 聚類 鄰近性
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TP311.52
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• 英文摘要7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 對等網(wǎng)絡概述13-18
• 1.1.1 對等網(wǎng)絡技術(shù)背景13-15
• 1.1.2 對等網(wǎng)絡定義及特點15-16
• 1.1.3 對等網(wǎng)絡的應用領(lǐng)域16-18
• 1.2 對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)概述18-22
• 1.2.1 對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)的發(fā)展18-20
• 1.2.2 對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)的分類20-21
• 1.2.3 對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)關(guān)注的問題與面臨的挑戰(zhàn)21-22
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及貢獻22-24
• 1.4 論文的章節(jié)組織24-25
• 第二章 BitTorrent對等網(wǎng)文件共享系統(tǒng)綜述25-33
• 2.1 背景25-26
• 2.2 BitTorrent系統(tǒng)術(shù)語26-27
• 2.3 BitTorrent系統(tǒng)技術(shù)框架27-29
• 2.4 BitTorrent系統(tǒng)算法描述29-31
• 2.4.1 文件塊選擇策略29-30
• 2.4.2 結(jié)點選擇策略30-31
• 2.5 BitTorrent系統(tǒng)面臨的問題31-33
• 第三章 BitTorrent文件共享系統(tǒng)服務性能的研究33-55
• 3.1 引言33-34
• 3.2 BitTorrent系統(tǒng)文件分布分析34-42
• 3.2.1 瞬時階段文件分布分析36-41
• 3.2.2 穩(wěn)定階段文件分布分析41-42
• 3.3 文件可獲得性和文件塊選擇策略42-46
• 3.3.1 文件可獲得性42-44
• 3.3.2 文件塊選擇策略44-46
• 3.4 文件共享效力和結(jié)點選擇策略46-49
• 3.4.1 文件共享效力46-47
• 3.4.2 結(jié)點選擇策略47-49
• 3.5 模擬實驗49-53
• 3.5.1 BitTorrent系統(tǒng)文件分布能力的評估50-51
• 3.5.2 最少文件塊優(yōu)先策略的性能評估51-52
• 3.5.3 鄰居結(jié)點選擇策略的性能評估52-53
• 3.6 相關(guān)工作53-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第四章 BitTorrent文件共享系統(tǒng)激勵機制的研究55-85
• 4.1 引言55-56
• 4.2 BitTorrent系統(tǒng)激勵機制分析56-60
• 4.3 模型和分析60-70
• 4.3.1 模型61-63
• 4.3.2 穩(wěn)定狀態(tài)的性能分析和討論63-70
• 4.4 種子帶寬分配策略70-78
• 4.4.1 帶寬分配機制70-75
• 4.4.2 納什均衡75-78
• 4.5 模擬實驗78-81
• 4.5.1 模型驗證78-79
• 4.5.2 種子帶寬分配策略的性能評估79-81
• 4.6 相關(guān)工作81-83
• 4.7 本章小結(jié)83-85
• 第五章 基于鄰近結(jié)點聚類的BitTorrent文件共享系統(tǒng)85-113
• 5.1 引言85-86
• 5.2 CBT系統(tǒng)86-90
• 5.2.1 CBT體系結(jié)構(gòu)87-88
• 5.2.2 文件下載過程88
• 5.2.3 系統(tǒng)tracker和超級結(jié)點功能88-89
• 5.2.4 備份結(jié)點功能89-90
• 5.3 分析與模型90-94
• 5.3.1 BitTorrent系統(tǒng)模型92-93
• 5.3.2 CBT系統(tǒng)模型93-94
• 5.4 CBT系統(tǒng)結(jié)點的加入94-99
• 5.4.1 結(jié)點間鄰近性測量95-97
• 5.4.2 結(jié)點加入算法97-99
• 5.5 超級結(jié)點選擇和系統(tǒng)結(jié)點簇維護99-103
• 5.5.1 超級結(jié)點選擇算法99-101
• 5.5.2 結(jié)點簇維護101-103
• 5.6 模擬實驗103-109
• 5.6.1 CBT系統(tǒng)性能評估103-107
• 5.6.2 超級結(jié)點選擇算法的性能評估107-109
• 5.7 相關(guān)問題討論109-110
• 5.8 相關(guān)工作110-111
• 5.9 本章小結(jié)111-113
• 結(jié)論113-115
• 參考文獻115-125
• 致謝125-126
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文126-128
• 攻讀博士學位期間參加的科研項目128

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 丁軍平;蔡皖東;;面向P2P特定信息的傳播動力學模型研究[J];計算機科學;2011年11期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葉素琦;針對BitTorrent類型P2P文件共享系統(tǒng)的應用層流量優(yōu)化[D];華東師范大學;2011年

2 朱偉;基于LT碼的BitTorrent內(nèi)容分發(fā)性能分析[D];西安電子科技大學;2010年

3 潘雍;基于噴泉碼的P2P文件共享系統(tǒng)研究[D];西安電子科技大學;2010年

4 張鑫;BitTorrent文件共享技術(shù)的研究與改進[D];吉林大學;2011年

5 譚春華;互聯(lián)網(wǎng)絡下載協(xié)議的分析和實現(xiàn)[D];北京郵電大學;2010年

6 裴雙迎;基于Bit Torrent的核心算法分析與改進[D];南京郵電大學;2011年

7 柯勇;eMule網(wǎng)絡系統(tǒng)測量與分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

8 龔永杰;支持準點播特性的P2P流媒體分發(fā)系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];西北大學;2008年

9 徐家燕;基于網(wǎng)絡編碼的P2P內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)rlncBT的研究與實現(xiàn)[D];蘇州大學;2008年

10 韓中騰;基于P2SP的數(shù)字音像內(nèi)容網(wǎng)絡分發(fā)系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];西南交通大學;2008年

，

本文編號：1042486