P2P網絡內容分發(fā)關鍵技術研究.pdf

1、P2P（Peer-to-Peer）內容分發(fā)技術已發(fā)展成為當今互聯網上最具影響力的技術之一。相較于傳統的C/S架構及CDN架構的內容分發(fā)技術，P2P技術具有性能優(yōu)越、擴展性強、易于部署等優(yōu)勢。其中，BitTorrent已成為應用最為廣泛的P2P系統，基于P2P技術的文件共享與實時流媒體服務均已成為互聯網流量占用最大的應用類型之一。
　　然而，由于P2P網絡中節(jié)點上傳帶寬有限且各不相同，不同類型的應用或終端用戶對帶寬、延遲、業(yè)務持續(xù)時

2、長等有不同的要求，如何為終端用戶提供較高的服務質量仍面臨著諸多挑戰(zhàn)和難題。基于上述原因，本文圍繞如何分析和優(yōu)化P2P網絡中一點到多點的內容分發(fā)效率這一問題，針對BitTorrent系統以及文件共享與流媒體直播應用中所涉及的重疊網絡拓撲構建、帶寬分配、數據調度等關鍵技術展開了研究，主要工作和研究成果體現在以下三個方面:
　　首先，以節(jié)點的上傳帶寬信息為基礎，推導出片段擴散模型及上傳帶寬利用率模型，并提出了改進的拓撲構建機制和激勵機制

3、。推導出的模型有助于更深刻理解BitTorrent系統中TFT周期、最大并行上傳數、片段大小等重要參數的作用;提出的基于上傳帶寬的拓撲構建機制UC-track算法有利于提高BitTorrent網絡的拓撲特性和傳輸效率;提出的包含帶寬限制策略與帶寬分配策略的激勵機制PU算法不僅提高了BitTorrent系統的公平性，同時也大幅度減小了源服務器的負載。
　　其次，將BitTorrent系統泛化為一般的P2P系統。針對文件共享應用，以最

4、終完成時間為系統性能優(yōu)化目標，在節(jié)點帶寬異質的情況下，研究了如何合理利用輔助節(jié)點的空閑帶寬及數據資源以提高系統性能，為任意給定的目標節(jié)點集合提供最優(yōu)的下載服務。針對文件共享的區(qū)分服務問題，在節(jié)點帶寬完全異質的情況下，對P2P網絡中的文件傳輸機制建立了擴展的均等服務模型和區(qū)分服務模型，得出了最終完成時間的最優(yōu)值，并且提出了達到此最優(yōu)值的優(yōu)化算法。另外，從分析和仿真兩方面對比了基于流的傳輸模型與基于塊的傳輸模型應用于P2P文件傳輸中的主要區(qū)

5、別，得出了擴展模型的適用條件。利用得出的擴展模型，可實現在P2P網絡中對任意劃分的節(jié)點集合進行任意等級的文件共享區(qū)分服務。
　　最后，針對實時性要求更高的流媒體直播應用，以播放延遲與播放概率為系統性能優(yōu)化目標，在節(jié)點帶寬同質的Mesh形拓撲條件下，將傳輸方案分為片段優(yōu)先方案、節(jié)點優(yōu)先方案與Epidemic方案三類，建立了基于Pull方式的流媒體傳輸方案分析框架，提出了片段選擇策略、節(jié)點選擇策略、請求選擇策略精確的模型;通過改進的分