基于喷泉码的P2P文件共享系统研究

论文摘要

P2P技术由于其非中心化、易扩展、稳定性高、负载均衡等优点,越来越多地被应用于文件共享、即时通信、分布式计算、协同工作等各个领域,并促使这些领域出现了新的发展和应用。文件共享一直是网络技术发展的重要推动力,也是P2P技术最典型的应用。但是,常见的文件共享系统存在诸如对种子结点的依赖性太强、网络带宽利用率不高等问题,这些问题很难通过P2P技术自身解决。数字喷泉码技术作为通信领域的一项实用技术,已经得到了普遍的关注和研究。其无码率(rateless)的特点使其在卫星通信、多媒体广播、无线通信等领域有着很好的应用前景。如何提高数字喷泉码的编码译码性能并将数字喷泉码技术应用于P2P文件共享系统以解决其现存问题是本文的研究重点。本文的主要工作内容如下：1.深入研究了BitTorrent协议及其工作原理,分析了开源客户端Enhanced CTorrent的源代码,指出BitTorrent系统中存在的缺陷与不足,并详细分析其原因；2.深入研究了了数字喷泉码技术,探讨了LT码的各种度分布函数及译码算法,对LT码的编码译码进行了大量的仿真实验,选出了最适合于P2P文件共享系统的编码译码方案；3.在深入研究数字喷泉码技术及Enhanced CTorrent客户端的基础上,设计并实现了一种基于数字喷泉码的改进型P2P文件共享系统,解决了现有系统中对种子结点过分依赖等问题,改善了现有系统下载性能；4.测试了改进P2P文件共享系统性能,分析了其下载性能提高的原因,实验表明：加入数字喷泉码的改进P2P文件共享系统下载效率较高,系统健壮性有一定程度的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 网络环境发展
• 1.3 P2P研究现状
• 1.4 论文主要研究内容
• 1.5 论文组织结构
• 第二章 P2P文件共享系统
• 2.1 P2P技术与C/S技术比较
• 2.2 BitTorrent系统原理
• 2.2.1 BitTorrent术语
• 2.2.2 与中央服务器通信协议
• 2.2.3 结点间通信协议
• 2.2.4 文件块选择策略
• 2.2.5 结点选择策略
• 2.3 P2P技术应用
• 2.4 P2P技术问题
• 2.5 本章小结
• 第三章 数字喷泉码
• 3.1 数字喷泉码提出与发展现状
• 3.1.1 数字喷泉码概念
• 3.1.2 数字喷泉码现状
• 3.1.3 数字喷泉码的优点
• 3.2 LT码
• 3.2.1 LT码编码流程
• 3.2.2 LT码译码流程
• 3.3 Raptor码
• 3.4 数字喷泉码的应用领域
• 3.4.1 深空通信
• 3.4.2 多媒体广播多播
• 3.4.3 并行下载
• 3.5 数字喷泉码存在的问题
• 3.6 本章小结
• 第四章 LT码性能测试与分析
• 4.1 度分布函数的研究
• 4.1.1 理想solution分布
• 4.1.2 鲁棒solution分布
• 4.1.3 次优度分布
• 4.1.4 仿真与性能比较
• 4.2 度分布函数中参数的研究
• 4.3 随机数研究
• 4.3.1 随机数生成算法
• 4.3.2 性能仿真
• 4.4 译码算法研究
• 4.4.1 高斯消元算法
• 4.4.2 置信传播算法
• 4.4.3 BP-ML算法
• 4.4.4 性能分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 改进系统的设计与实现
• 5.1 Enhanced CTorrent系统分析
• 5.2 改进P2P文件共享系统整体设计
• 5.2.1 原P2P文件共享系统弊端
• 5.2.2 改进系统总体设计思想
• 5.2.3 改进系统总体实现方案
• 5.3 编码器的设计与实现
• 5.3.1 编码器技术选择
• 5.3.2 编码器流程
• 5.3.3 编码器实现方案
• 5.4 译码器的设计与实现
• 5.4.1 译码器技术选择
• 5.4.2 译码器流程
• 5.4.3 与Enhanced Ctorrent系统集成方案
• 5.5 改进系统的测试
• 5.5.1 编码器测试
• 5.5.2 系统测试与分析
• 5.5.3 结论与改进
• 5.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间完成的论文和参与的科研工作