大規(guī)模對(duì)等資源共享關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、對(duì)等(P2P)計(jì)算模型是一種相對(duì)于客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模型的新興分布式計(jì)算模型，能夠有效利用網(wǎng)絡(luò)邊界資源，具有自組織、大規(guī)模、可擴(kuò)展、高效和低成本等技術(shù)優(yōu)勢(shì)?；趯?duì)等架構(gòu)，可以構(gòu)建健壯的、大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其中最重要的是大規(guī)模對(duì)等資源共享，其所產(chǎn)生的流量是互聯(lián)網(wǎng)流量的主要成分，因此，研究大規(guī)模對(duì)等資源共享具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 大規(guī)模對(duì)等資源共享的關(guān)鍵技術(shù)包括資源的搜索和內(nèi)容的分發(fā)。由于P2P模式中資源分布在

2、不同的結(jié)點(diǎn)，且無(wú)全局的狀態(tài)信息和集中的中央控制結(jié)點(diǎn)，這些特點(diǎn)給大規(guī)模資源共享帶來(lái)了挑戰(zhàn)。雖然現(xiàn)有的研究成果已經(jīng)解決了其中部分問(wèn)題，但是隨著實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行，新的難題不斷出現(xiàn)，高效的稀有數(shù)據(jù)項(xiàng)查詢和高效的內(nèi)容分發(fā)就是亟待解決的難題。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，本文從資源搜索和內(nèi)容分發(fā)兩個(gè)方面展開(kāi)研究，提出新型的復(fù)制策略來(lái)提高稀有數(shù)據(jù)項(xiàng)的搜索性能；通過(guò)數(shù)學(xué)建模、體系結(jié)構(gòu)和流量?jī)?yōu)化等方面來(lái)解決對(duì)等內(nèi)容分發(fā)中的問(wèn)題。主要貢獻(xiàn)包括：
　　

3、 1.提出一種新的數(shù)據(jù)項(xiàng)復(fù)制與搜索策略DRS。首先，根據(jù)無(wú)結(jié)構(gòu)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)度的冪律分布特征，通過(guò)數(shù)學(xué)分析表明冪律隨機(jī)圖中的帶偏隨機(jī)游走能夠快速命中網(wǎng)絡(luò)中的高度結(jié)點(diǎn)，并采用模擬的方式驗(yàn)證了這種特征；然后，基于上述特征設(shè)計(jì)了基于帶偏隨機(jī)游走的復(fù)制與搜索策略DRS，將數(shù)據(jù)項(xiàng)定向復(fù)制到網(wǎng)絡(luò)中小部分高度結(jié)點(diǎn)，資源搜索采用相同的方式進(jìn)行。分析和模擬結(jié)果表明，所提出的資源搜索算法能夠以低消息開(kāi)銷和低延遲獲得高的搜索成功率。DRS特別適用于對(duì)稀有數(shù)據(jù)

4、項(xiàng)的管理與搜索，能夠提高對(duì)等資源共享系統(tǒng)的性能。
　　 2.提出一種基于隨機(jī)微分方程的通用P2P文件分發(fā)模型。根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)分類結(jié)點(diǎn)，分別對(duì)各類結(jié)點(diǎn)進(jìn)行量化分析，基于隨機(jī)微分方程建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。所建模型抽象鄰居選擇策略和結(jié)點(diǎn)到達(dá)率，能夠支持各種鄰居選擇算法和不同的結(jié)點(diǎn)到達(dá)率，并基于該模型分析了現(xiàn)有的鄰居選擇策略和結(jié)點(diǎn)到達(dá)率。通過(guò)與實(shí)際系統(tǒng)的跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，所提出的模型能夠準(zhǔn)確描述現(xiàn)有的P2P協(xié)作式文件共享系統(tǒng)，是一種通用、實(shí)

5、用的模型，有助于評(píng)估現(xiàn)有的方案，設(shè)計(jì)優(yōu)化的系統(tǒng)。
　　 3.提出了基于Gnutella網(wǎng)絡(luò)的無(wú)Tracker對(duì)等協(xié)作式文件共享系統(tǒng)GnutellaBT。P2P文件共享是重要的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一，其中BitTorrent是最有效的P2P協(xié)作式文件分發(fā)協(xié)議，同時(shí)也是此類系統(tǒng)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。然而，現(xiàn)有的BitTorrent協(xié)議采用網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)布Torrent文件，且需要專用的Tracker結(jié)點(diǎn)提供鄰居分配服務(wù)，這種架構(gòu)存在多種不足，阻礙了B

6、itTorrent協(xié)議的應(yīng)用。GnutellaBT利用Gnutella網(wǎng)絡(luò)的搜索功能實(shí)現(xiàn)Torrent文件的查詢，使得P2P文件共享系統(tǒng)可以脫離WWW而運(yùn)行；通過(guò)在特定Torrent網(wǎng)絡(luò)上的隨機(jī)游走來(lái)實(shí)現(xiàn)鄰居分配功能。設(shè)計(jì)了一種兩層架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)表明，GnutellaBT能夠在脫離WWW和Tracker結(jié)點(diǎn)的條件下有效運(yùn)行。
　　 4.提出了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)感知的BitTorrent流量?jī)?yōu)化方案STr

7、acker。STracker由不同ISP中的Tracker代理構(gòu)成，這些Tracker代理之間以P2P方式連接，完成結(jié)點(diǎn)維護(hù)和ISP感知的鄰居分配。分析和模擬結(jié)果表明，STracker能夠在不增加內(nèi)容下載時(shí)間的條件下，大量降低跨ISP流量。STracker能夠有效降低ISP的運(yùn)營(yíng)成本，提高互聯(lián)網(wǎng)的效率。STracker的提出能夠有效解決BitTorrent協(xié)議中存在的不足。
　　 本文的研究成果解決了大規(guī)模對(duì)等資源共享中資源搜索