BT模拟器的设计与实现及其在PPCDN协议优化中的应用

论文摘要

针对流媒体等应用的不断出现和流行,目前面临的突出问题是:如何满足新应用对网络资源的高要求和高消耗。为此,我们迫切需要一个高性能的内容分发系统,并且高效利用其网络资源,于是PPCDN诞生了。PPCDN是一个IPv6流媒体分发应用支撑系统,是一种基于P2P技术的内容分发系统,是北京市科委的基于IPv6的下一代互联网关键技术研发及产业化推进的一个课题项目。由于P2P的开放性和动态性等特点,P2P协议的研究和优化工作具有较大的困难。本文作为PPCDN的一个子课题,承担了系统协议的优化工作。本文研究了P2P的基本理论和已有的P2P模拟器,在此基础上提出了一个通用P2P模拟器框架,并设计了一个BT模拟器的具体方案,同时给出了其程序框架和实现细节。运用BT模拟器,本文对PPCDN系统协议进行了优化。模拟器采用了模块化和离散事件驱动的思想:整个系统分为事件调度模块、网络拓扑模块、协议处理模块和输入输出模块,并且通过事件调度模块紧密联系起来。事件调度模块是整个系统的核心,它完成了各种事件的高效排序和调度,并驱动整个系统的运行;网络拓扑模块使用了GT-ITM网络拓扑,采用了流模型,并考虑了底层带宽和时延因素;协议处理模块完成了对BT协议的模拟,包括overlay网络的生成和协议交互的消息描述;输入输出模块用于指定协议参数和输出结果信息。在模拟器的支持下,本文对PPCDN系统协议进行了优化。首先,本文通过马尔科夫过程证明了激励和惩罚的重要性,并在贡献度的基础上对Unchoke算法进行改进;然后,本文运用流模型分析了BT的稳定状态和种子压力,并对ESP服务策略进行优化。为了验证本文的研究工作,本人进行了大量的实验,并运用模拟器产生的实验数据对协议优化工作进行了验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 本文的研究背景
• 1.2 P2P 仿真的现状
• 1.3 BT 仿真的需求
• 1.4 本文的工作
• 1.5 本文的结构
• 第二章 P2P 和BT 协议介绍
• 2.1 P2P 介绍
• 2.1.1 P2P 的概念
• 2.1.2 P2P 的特点
• 2.1.3 P2P 的分类
• 2.1.4 P2P 的应用
• 2.2 BT 协议介绍
• 2.2.1 BT 协议的概念
• 2.2.2 BT 系统的组成
• 2.2.3 BT 的会话过程
• 2.2.4 Peer 协议交互
• 2.2.5 BT 协议的主要算法
• 第三章 BT 模拟器的设计与实现
• 3.1 BT 模拟器概述
• 3.2 BT 模拟器的整体设计
• 3.2.1 P2P 模型的抽象
• 3.2.2 BT 模拟器的整体设计
• 3.3 离散事件驱动的程序框架
• 3.3.1 离散事件模型研究
• 3.3.2 离散事件驱动框架概述
• 3.3.3 离散事件驱动框架设计
• 3.3.4 离散事件驱动框架实现
• 3.3.5 离散事件驱动框架使用
• 3.4 网络拓扑模块
• 3.4.1 Internet 网络拓扑概述
• 3.4.2 Internet 网络拓扑模型
• 3.4.3 网络拓扑模块功能概述
• 3.4.4 网络拓扑模块设计与实现
• 3.5 协议处理模块
• 3.5.1 协议处理模块概述
• 3.5.2 协议模拟的消息表示
• 3.5.3 BTProtocol
• 3.5.4 BTTorrent 和BTDocument
• 3.5.5 BTEvent
• 3.5.6 BTMessage
• 3.5.7 BTTracker
• 3.5.8 BTPeer
• 3.5.9 协议处理模块小结
• 3.6 输入输出模块
• 第四章 BT 模拟器在PPCDN 协议优化中的应用
• 4.1 PPCDN 系统介绍
• 4.1.1 PPCDN 系统的概念及特点
• 4.1.2 PPCDN 系统的结构框架
• 4.1.3 PPCDN 系统的功能介绍
• 4.1.4 PPCDN 系统的优化方向
• 4.2 系统的激励和UNCHOKE算法的改进
• 4.2.1 惩罚和激励的重要性
• 4.2.2 贡献度和Unchoke 算法的改进
• 4.2.3 试验仿真与结论
• 4.3 ESP 服务策略的优化
• 4.3.1 BT 流模型分析
• 4.3.2 BT 种子研究
• 4.3.3 试验仿真
• 4.3.4 结论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果