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P2P组通讯的网络拓扑研究

曹佳  
【摘要】: 互联网正承载着越来越多的多媒体传输任务,同一个多媒体数据大多在一个有着共同兴趣的群体里传输,在传输过程中这些数据往往需要占用大量的网络资源。IP组播是传统的组通讯实现方案,它能够避免在链路上传输重复报文,节省网络带宽,实现高效的组通讯传输。但是由于市场和运营方面等方面的原因,至今互联网仍然没有普及支持IP组播的路由器。基于P2P的组通讯实现方案以其灵活的组网方式和低成本的组网代价吸引了来自于业界和学术界不同领域的研究人员。 P2P组通讯是一个复杂的过程,涉及到网络组建、维护和信息发布、获取等诸多因素。这些因素彼此相互关联,网络的构建方式支配着信息的传输路径,而信息的发布策略又可以影响网络的构建方案,只有一个合适的网络拓扑才能够让信息发布得更快更好,从而尽可能地为用户提供高质量的传输服务。本文重点研究针对多媒体传输的P2P组通讯的网络拓扑,论文的创新性工作主要体现在以下几个方面: 1.针对P2P组通讯的特点,定义了根跳距和根距离两个拓扑特征指标参数来衡量测试拓扑图和底层网络的吻合程度。给出一个拓扑? (n, k),发现任意一个主机只要随机选择Θ(log n)个不同的其它主机进行测试,就能保证在? (n, k)中从该源主机到所有其它主机都是可达的;并且只要随机选择?? 2.997×n0.5312??个不同的其它主机,就能保证从发送源到任意主机的路径长度最多是相应底层网络直径的2倍(即根跳距为2)。这表明不必进行完全测试就可以抽象出测试拓扑图在根跳距方面的特性。模拟试验显示,当满足上述条件时再增大k值已不会使P2P组通讯的传输路径的迂回程度有显著的改善。另外还发现随机选择更少的其它主机就可以保证根跳距为3或4。 2.在基于树的P2P组通讯的传输路径方面,抽象了一个新的生成树问题——DCMD问题,该问题同时考虑了线路延迟、主机的发送/转发延迟和每个主机的工作负载有限三种情况,可以更加全面地刻画出构建在应用层的P2P组通讯;证明了这个问题属于NP-hard;提出了基于最大度和基于最长路径两类启发式算法作为解决该问题的途径。最后通过模拟试验评估了这两类启发式算法的可行性。 3.在基于扩散机制的P2P组通讯领域中,提出了一种适合Gossip发布机制的网络动态分布式聚合方法。首先分析了评价Gossip发布机制性能的扩展速度、流畅性和健壮性三个指标以及网络拓扑对各个指标的影响,然后指出均衡网络的聚合特性和连通性的必要性。所提出的这种分布式聚合方法是基于簇估计的方法,可以在保证聚集度大的集群内部的高连通性的同时又保证集群之间连通,从而使得系统能够获得一个较为理想的


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