基于Bit Torrent的核心算法分析与改进

论文摘要

对等网络（Peer-to-Peer network,简称P2P网络）是分布式系统和计算机网络相结合的产物,它打破了传统的客户端／服务器（C/S）模式,让所有网络成员享有“自由、平等、互联”的功能,不再有客户、服务器之分,任何两个网络节点之间都能共享文件、传递消息。2002年,家喻户晓的BitTorrent网络出现,其简称“BT”已成为“自由下载、文件共享”的代名词。BitTorrent作为现在最为流行的P2P协议主要归功于它的两个核心算法：片段选择算法和节点选择算法。BitTorrent协议中的片段选择算法采用的是分片副本数量局部最少优先策略,大量研究工作证明这种策略不能使分片数量均匀度接近于最优,本文采用改进的SmartSeed算法对这种策略进行改进,经过实验证明分片数量均匀度、下载速度、平均下载时间比传统的策略和改进前的SmartSeed策略有了较大的改进。BitTorrent协议中采用的节点选择算法分为Tracker节点选择算法和上传节点选择算法。Tracker算法作为节点下载的主要环节,对节点下载效率起到至关重要的作用。Tracker节点选择算法近似于一种随机选择策略,算法存在不确定性、随机性比较强,可能需要很长的搜寻时间才能找到合适的服务提供者。针对这个问题,本文采用改进的节点选择算法,帮助节点在最短的时间内找到合适的节点。实验证明改进后算法下载速度有了明显提高,并且在最后阶段模式下载速度也没有明显的降低。自从流媒体技术产生以来学术界就一直在寻找一个合适的网络传输载体,P2P技术的发展正好适应了流媒体传输的要求。本文对BitTorrent核心算法进行改进,让它作为视频点播（VOD）传输的载体。文中引进滑动窗口机制对文件分片请求策略进行改进,使视频资源可以快速有序播放。最后通过实验验证基于BitTorrent的视频点播资源传输效果较好,播放流畅,满足人们对视频点播的要求。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源及本人工作
• 1.3 本文组织
• 第二章 P2P基本概念
• 2.1 P2P网络的定义
• 2.2 P2P网络结构
• 2.2.1 集中目录式P2P网络
• 2.2.2 完全分布式非结构化P2P网络
• 2.2.3 完全分布式结构化P2P网络
• 2.2.4 混合式P2P网络
• 2.3 P2P网络的优点和特点
• 2.3.1 P2P网络的优点
• 2.3.2 P2P网络的特点
• 2.4 P2P网络的各种应用
• 2.5 本章总结
• 第三章 BitTorrent系统概述
• 3.1 BitTorrent网络概述
• 3.1.1 BitTorrent网络的基本组成
• 3.1.2 BitTorrent网络客户端下载流程
• 3.1.3 相关术语
• 3.2 BitTorrent协议分析
• 3.2.1 Bencoding
• 3.2.2 Torrent文件格式
• 3.2.3 Peer和Tracker服务器之间的通信协议
• 3.2.4 节点之间的通信协议
• 3.3 BitTorrent特点分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 片段选择算法的分析与改进
• 4.1 片段选择算法
• 4.1.1 传统的片段选择算法概述
• 4.1.2 传统的片段选择算法的不足
• 4.1.3 改进的片段选择策略
• 4.2 改进的SmartSeed片段选择算法
• 4.2.1 改进的SmartSeed片段选择算法基本思想
• 4.2.2 原实现中相关类及函数的改进
• 4.3 模拟实验及结果分析
• 4.3.1 模拟环境
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 节点选择算法的分析与改进
• 5.1 节点选择算法
• 5.1.1 节点选择算法概述
• 5.1.2 Tracker算法的不足
• 5.2 改进的Tracker算法思想
• 5.3 改进的Tracker算法实现
• 5.3.1 节点与Tracker服务器之间通信协议的扩展
• 5.3.2 原实现中相关类及函数的改进
• 5.3.3 Tracker服务器的实物图
• 5.4 模拟实验及结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 针对VOD传输的算法改进与实现
• 6.1 流媒体系统概述
• 6.1.1 流媒体内容发布网络技术
• 6.1.2 基于P2P的流媒体系统
• 6.1.3 基于P2P的视频点播技术
• 6.2 针对VOD传输的核心算法改进
• 6.2.1 算法选择性的保留
• 6.2.2 滑动窗口机制
• 6.2.3 滑动窗口机制的数据组织
• 6.3 改进算法的实现与实验评估
• 6.3.1 VOD实现硬件平台
• 6.3.2 VOD拓扑结构及交互流程
• 6.3.3 视频点播传输子系统实物图
• 6.3.4 实验评估
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的学术论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 攻读硕士学位期间获得的专利申请
• 缩略词
• 图表清单
• 参考文献