基于網(wǎng)絡編碼的P2P文件分發(fā)的研究.pdf

1、文件分發(fā)是一類將文件發(fā)送到大量的終端用戶的應用的總稱，包括了文件共享、流媒體在線觀看等一系列最為常見用的互聯(lián)網(wǎng)應用。隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，用戶的規(guī)模越來越大，對文件發(fā)布的性能要求也越來越高。P2P技術(shù)利用了普通用戶的計算資源和上傳帶寬資源，可以提高文件分發(fā)的性能。網(wǎng)絡編碼(Network Coding)是近幾年通信科學一個新興的研究領域。使用網(wǎng)絡編碼后，通信的中間節(jié)點不再是直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，而是將收到的一些包編碼成一個新的包后進行轉(zhuǎn)發(fā)，目的節(jié)點

2、進行解碼得到原始數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡編碼和P2P技術(shù)結(jié)合，可以顯著提高文件分發(fā)的分發(fā)速度、魯棒性、可擴展性等多方面的性能。
　　 本文的主要研究內(nèi)容和貢獻有：
　　 1)本文提出了稀疏線性編碼算法，并由Cooper的關(guān)于稀疏矩陣的研究成果推導出關(guān)于稀疏線性編碼的編碼成功率的定理。使用稀疏線性編碼，可以降低網(wǎng)絡編碼的編碼復雜度，與原有的完全編碼相比較，編碼復雜度由O(n)下降到了O(log n)，其中n是原始數(shù)據(jù)信息的數(shù)量。在對較大

3、的文件進行分發(fā)時，稀疏編碼可以在保持高編碼成功率的情況下，達到比完全編碼算法高得多的編碼速度。實驗中，以主流配置(Intel Pentium D3.2GHz，1GB RAM)的個人計算機對128MB文件進行編碼，在分塊大小為256KB時，平均編碼速度達到了7MB/s，可以不拖累網(wǎng)絡傳輸。
　　 2)網(wǎng)絡編碼可以通過優(yōu)化數(shù)據(jù)塊調(diào)度的方式提高P2P文件系統(tǒng)的性能。我們將稀疏線性編碼引入了P2P文件分發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)了一個使用稀疏線性編碼

4、的系統(tǒng)(SNC)?；谙嗤蚣埽瑫r也實現(xiàn)了一個不使用編碼的P2P文件分發(fā)系統(tǒng)(LRF)，其中使用了局部稀缺優(yōu)先算法進行數(shù)據(jù)塊調(diào)度。我們在局域網(wǎng)平臺上進行了文件分發(fā)的對比實驗。實驗結(jié)果表明，在平均下載時間，總發(fā)布時間，整體吞吐量幾個方面，SNC比LRF性能更好。平均來說，使用稀疏編碼減少了約10-15％的下載時間。
　　 3)我們提出了預先檢測機制，以避免無效(線性相關(guān))的數(shù)據(jù)塊被發(fā)送?；谕瑯涌蚣埽覀儗崿F(xiàn)了一個使用預先檢測機

5、制和稀疏線性編碼的P2P文件分發(fā)系統(tǒng)(SmartCode)，以及用于對照的無編碼系統(tǒng)(LRF)和未使用預先檢測的編碼系統(tǒng)(Ecode)。SmartCode是第一個使用稀疏編碼的廣域網(wǎng)文件分發(fā)系統(tǒng)。在PlanetLab上，我們進行了三種系統(tǒng)的廣域網(wǎng)實驗。實驗結(jié)果表明，在平均下載時間和魯棒性方面，SmartCode的表現(xiàn)優(yōu)于其余兩個系統(tǒng)。相比于Ecode系統(tǒng)和LRF系統(tǒng)，SmartCode分別減少了平均7％和11％的下載時間。在魯棒性方面，