基于位置感知和興趣集中的Aroma-CDN模型及關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、目前的互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)銜接的NAP點(diǎn)處互通嚴(yán)重不暢，大量的C/S架構(gòu)的服務(wù)使得互聯(lián)網(wǎng)的流量和負(fù)載分布又極不均衡，因此，CDN是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。然而，當(dāng)要進(jìn)行大規(guī)模的內(nèi)容分發(fā)時(shí)，如果使用專用的CDN架構(gòu)，就需要擴(kuò)建大量的CDN設(shè)備，投資巨大，維護(hù)成本高。特別地，對(duì)于教育、科研機(jī)構(gòu)、社會(huì)團(tuán)體等非贏利網(wǎng)站往往難以負(fù)擔(dān)部署和管理專用CDN系統(tǒng)的龐大開(kāi)銷。因此，這些網(wǎng)站很容易超載。這些網(wǎng)站需要的是擴(kuò)展性好、負(fù)擔(dān)得起的內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)

2、基礎(chǔ)設(shè)施?；赑2P的CDN可以很好地滿足以上這些要求。
　　 為了最大可能利用低層的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，又不需要基礎(chǔ)設(shè)施提供商的支持，在這種情況下，需要參與的節(jié)點(diǎn)能發(fā)現(xiàn)自己所處網(wǎng)絡(luò)中的位置區(qū)域(locality)，這里的位置區(qū)域不是只物理上的位置關(guān)系，而是指拓?fù)潢P(guān)系上，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸時(shí)延(RTT)比較小。P2P CDN系統(tǒng)需要解決客戶要獲取的內(nèi)容是否在離開(kāi)自己不遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中有緩存以及如何獲得這些緩存，以便用戶節(jié)點(diǎn)可以得到系統(tǒng)所提

3、供的“一跳”就近投遞服務(wù)。P2P CDN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是提供一種機(jī)制，能夠支持位置感知，實(shí)現(xiàn)對(duì)相同的內(nèi)容對(duì)象感興趣的一組用戶之間的內(nèi)容共享。同一個(gè)位置區(qū)域的帶寬資源被認(rèn)為相對(duì)富余，可以支持內(nèi)容對(duì)象的高速傳輸。興趣集中，是指在同一位置區(qū)域內(nèi)對(duì)相同內(nèi)容對(duì)象感興趣的一組用戶構(gòu)成一內(nèi)容共享用戶群，區(qū)域之間的內(nèi)容復(fù)制盡可能受限，相同情況下內(nèi)容復(fù)制盡可能發(fā)生在區(qū)域內(nèi)部。
　　 本文分析了基于P2P CDN的關(guān)鍵技術(shù)及已有的基于位置感知和興

4、趣集中的探索案例，設(shè)計(jì)了一個(gè)新型的基于位置和興趣感知的涵蓋結(jié)構(gòu)型覆蓋網(wǎng)和非結(jié)構(gòu)型覆蓋網(wǎng)的多層次混雜模型，稱為Aroma-CDN/Earoma-CDN。并在此基礎(chǔ)上，完成了以下三方面的工作：
　　 1.關(guān)于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延探測(cè)和位置區(qū)域判定問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)時(shí)延探測(cè)和位置區(qū)域判定是基于位置感知的P2P-CDN能夠有效實(shí)施的基礎(chǔ)，不同于其他的區(qū)域感知只進(jìn)行簡(jiǎn)單的TTL探測(cè)的傳統(tǒng)方法，提出了一種帶有可預(yù)測(cè)刷新周期的大方差適應(yīng)探測(cè)機(jī)制(LVAP/PRC

5、)，能在一個(gè)簡(jiǎn)單的框架下，同時(shí)兼顧中國(guó)不同運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)實(shí)際，可以支持ICMP、socket連接等多種探測(cè)手段，能夠適應(yīng)大方查的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)延變化，對(duì)探測(cè)的周期進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而可以減少探測(cè)流量，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)與分布式分級(jí)機(jī)制進(jìn)行比較，取得不錯(cuò)的位置感知效果。
　　 2.提出了一種將結(jié)構(gòu)型的Coral-CDN和非結(jié)構(gòu)型的自適應(yīng)周期的gossip相結(jié)合的P2P CDN方案Aroma-CDN，將大量的重負(fù)荷流量盡可能限制在區(qū)域范圍之內(nèi)，減少

6、跨ISP之間的重復(fù)復(fù)制流量，通過(guò)多層級(jí)位置感知提高了內(nèi)容對(duì)象的查找速度，在帶寬資源相對(duì)富余的區(qū)域內(nèi)部，借助logistic生長(zhǎng)曲線方程來(lái)實(shí)現(xiàn)gossip周期的自適應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)之間的內(nèi)容索引信息的快速同步。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了靜態(tài)環(huán)境下該機(jī)制在收斂速度、命中率、背景流量、查找時(shí)間及傳輸距離等方面的有效性。
　　 3.關(guān)于P2P-CDN網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和高動(dòng)態(tài)性問(wèn)題。針對(duì)P2P網(wǎng)絡(luò)中的大量用戶的動(dòng)態(tài)加入和離開(kāi)問(wèn)題，在Ar