基于博弈论的P2P网络激励机制研究

论文摘要

由于缺乏有效的激励手段,传统的P2P （Peer-to-Peer）网络普遍存在着搭便车现象以及“公共物品的悲剧”等问题,严重影响了网络的健壮性及可用性。因此,如何构建和设计合理的激励机制成为了当前P2P网络研究中的一个热点问题。在P2P文件共享系统中,基于博弈论的激励机制有效地抑制了搭便车行为,但该机制容易引起whitewashing现象；而在P2P流媒体系统中,当前的激励机制没有综合考虑节点的贡献以及对资源的需求程度,因而出现了系统资源的不公平调度等问题。因此,研究P2P网络中的激励机制,具有重要的学术意义和应用价值。针对上述问题,本文以文件共享系统和流媒体系统为研究对象,以经济学中的博弈理论为指导,对P2P网络中的激励机制进行了分析和研究。一方面,针对P2P文件共享系统中的whitewashing问题,引入完全信息、博弈中的均衡选择博弈模型对P2P网络进行建模,该博弈模型的优势在于它不依赖于统一的行动信号,使其过程可更有效地模拟P2P网络中节点的随机请求；此外,均衡选择博弈具有多个均衡解,其最大最小策略在系统保持均衡的状态下能有效的解决新加入节点的下载请求问题,弥补了传统激励模型的不足。模拟实验表明,所提激励机制可有效促进系统资源的公平分发,同时提高了节点对网络的贡献度,有效地约束了自私节点的行为,保障了节点和系统的效用。另一方面,针对流媒体系统中文件播放实时性、节点传输有序性等特点,本文以不完全信息博弈的相关理论为指导对P2P流媒体系统中的激励问题展开研究。特别地,引入一级密封价格拍卖机制对系统的激励模型进行分析和建模,使系统中的服务节点根据请求节点的贡献度以及所申请资源的紧急程度,响应其资源请求。最后,我们对CoolStreaming系统进行了改进和优化,加入了激励模块。实验结果表明,所提激励模型可有效提升流媒体系统中资源调度的效率,保障了节点的服务质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.3 论文的研究内容
• 第二章 P2P网络中激励机制的相关研究
• 2.1 P2P网络概述
• 2.1.1 P2P网络的特性
• 2.1.2 P2P网络的分类
• 2.1.3 P2P网络的应用
• 2.2 Free-riding现象及其影响
• 2.3 P2P网络中激励机制的相关研究
• 2.3.1 基于效用函数的激励方法
• 2.3.2 基于经济模型的激励方法
• 2.3.3 基于博弈论的激励机制
• 2.4 本章小结
• 第三章 博弈论及基于博弈的激励机制研究
• 3.1 博弈论及纳什均衡
• 3.1.1 博弈模型的结构
• 3.1.2 纳什均衡
• 3.2 博弈论的分类
• 3.2.1 合作博弈与非合作博弈
• 3.2.2 静态博弈与动态博弈
• 3.2.3 完全信息博弈与不完全信息博弈
• 3.3 基于博弈论的激励机制的研究
• 3.3.1 完全信息博弈激励机制
• 3.3.2 不完全信息博弈激励机制
• 3.5 本章小结
• 第四章 P2P文件共享系统中基于均衡选择博弈的激励机制研究
• 4.1 引言
• 4.2 均衡选择博弈模型
• 4.3 衡量节点贡献量
• 4.4 一种基于均衡选择博弈的激励机制
• 4.5 模拟实验及实验结果分析
• 4.5.1 实验环境
• 4.5.2 带宽分配策略
• 4.5.3 激励机制
• 4.5.4 系统QoS保障
• 4.6 本章小结
• 第五章 P2P流媒体中基于一级密封拍卖博弈的激励机制研究
• 5.1 前言
• 5.2 流媒体概述及其激励机制
• 5.2.1 流媒体系统的分类
• 5.2.2 流媒体系统中的激励机制
• 5.3 一级密封价格拍卖模型
• 5.4 一种基于一级密封价格拍卖博弈的流媒体激励机制设计
• 5.4.1 CoolStreamin/DONet网络模型
• 5.4.2 对DONet网络的改进
• 5.4.3 基于DONet的流媒体激励机制的设计
• 5.5 模拟实验及实验结果分析
• 5.5.1 实验环境
• 5.5.2 系统丢包率
• 5.5.3 流媒体质量
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间发表的论文