端到端測(cè)量輔助的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中繼選擇方法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)終端以及網(wǎng)絡(luò)接入方式，均發(fā)生了巨大的改變，從根本上改變了互聯(lián)網(wǎng)端到端的網(wǎng)絡(luò)特性。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)利用應(yīng)用層的控制協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，從而構(gòu)建了在物理網(wǎng)絡(luò)之上的虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也稱為對(duì)等覆蓋網(wǎng)絡(luò)。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)為大規(guī)模的數(shù)據(jù)共享、內(nèi)容分發(fā)以及流媒體傳輸?shù)确?wù)提供了一種全新的網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制。基于特定應(yīng)用的特殊場(chǎng)景下的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中具有節(jié)點(diǎn)性能有限、網(wǎng)絡(luò)流量特征難以獲取、應(yīng)用服務(wù)時(shí)延要求高等特點(diǎn)，因此在提供相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)服

2、務(wù)時(shí)，僅僅依賴于通用對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)不足以支持資源節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)與最優(yōu)路徑的選擇。如果能夠及時(shí)獲取對(duì)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置信息與鏈路的時(shí)延性能，發(fā)現(xiàn)并選擇性能較好的節(jié)點(diǎn)協(xié)助流量傳輸，可提供一種可行的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)鏈路、提升網(wǎng)絡(luò)性能的方法。
　　本文提出利用端到端網(wǎng)絡(luò)測(cè)量輔助的方法，在網(wǎng)絡(luò)資源受限的條件下，有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與性能的測(cè)量評(píng)估，并結(jié)合對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃與結(jié)構(gòu)控制，從而在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中尋找合適的中繼路徑，在降低網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開(kāi)銷的同時(shí)，提高網(wǎng)

3、絡(luò)鏈路的傳輸性能。本文的研究?jī)?nèi)容和主要貢獻(xiàn)主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1.研究了基于應(yīng)用服務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用層時(shí)延測(cè)量方法與性能評(píng)估。通過(guò)基于網(wǎng)頁(yè)腳本的應(yīng)用層時(shí)延測(cè)量平臺(tái)，利用Java applet，F(xiàn)lash AS以及JSP對(duì)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用層時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)層時(shí)延的相關(guān)性與特異性進(jìn)行了全面的對(duì)比與分析，并對(duì)3種應(yīng)用層測(cè)量方法的準(zhǔn)確度、測(cè)量開(kāi)銷以及測(cè)量耗時(shí)進(jìn)行了評(píng)估與分析。結(jié)果顯示出應(yīng)用層時(shí)延在節(jié)點(diǎn)負(fù)載較低的情況下與網(wǎng)絡(luò)層時(shí)延接近，

4、并能夠正確反映的網(wǎng)絡(luò)鏈路的動(dòng)態(tài)時(shí)延特性；Flash AS是測(cè)量開(kāi)銷最大，但測(cè)量結(jié)果最準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方法，而其他2種測(cè)量方法的結(jié)果與性能則較為相似。
　　2.研究了對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中基于隨機(jī)近似方法的中繼節(jié)點(diǎn)選擇問(wèn)題。本文提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延測(cè)量與隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)框架相結(jié)合的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)隨機(jī)路由算法。該算法應(yīng)用隨機(jī)近似理論，通過(guò)綜合權(quán)衡本地路徑時(shí)延以及非本地網(wǎng)絡(luò)路徑的期望時(shí)延，從而選擇端到端期望時(shí)延最短的中繼節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的中繼路徑作為傳輸路徑，以克

5、服源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常建立缺省傳輸路徑的問(wèn)題。為了更好的獲取并計(jì)算非本地路徑的期望時(shí)延，路由算法通過(guò)歷史時(shí)延測(cè)量數(shù)據(jù)擬合鏈路的時(shí)延分布，以提高路由決策的性能和準(zhǔn)確度。基于真實(shí)數(shù)據(jù)集的仿真實(shí)驗(yàn)證明了該方法在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的準(zhǔn)確性與可行性。
　　3.研究了大規(guī)模對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中位置敏感的中繼發(fā)現(xiàn)與選擇方法。在權(quán)衡時(shí)效性、復(fù)雜度以及準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，選擇基于網(wǎng)絡(luò)位置的間接測(cè)量方法，對(duì)候選中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初篩，然后利用直接探測(cè)的方法從篩選后的候選

6、中繼節(jié)點(diǎn)集中選擇最優(yōu)的中繼節(jié)點(diǎn)。利用間接測(cè)量與直接測(cè)量相結(jié)合的方法，在降低網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算開(kāi)銷的同時(shí)，通過(guò)雙階的中繼節(jié)點(diǎn)高效發(fā)現(xiàn)與精確選擇方法，能夠在節(jié)點(diǎn)對(duì)間獲得性能較好的中繼節(jié)點(diǎn)。通過(guò)與其他中繼選擇方法的對(duì)比，基于網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系統(tǒng)與分布式哈希表的中繼發(fā)現(xiàn)與選擇方法在準(zhǔn)確度與開(kāi)銷上均能夠取得較好的收益，并且能夠應(yīng)用在基于分布式哈希表的大規(guī)模對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。
　　本文較為詳盡的分析了端到端網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)，結(jié)合對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的中繼路由實(shí)際