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BitTorrent系统中一种近似全局最少优先的文件块选择策略王利娥 黄 昆 张大方



  摘要:提出了一种近似全局最优的文件块选择策略——种子覆盖网。在BitTorrent系统中,所有种子自组成一个应用层覆盖网,每个种子保存已上传文件块信息;种子响应请求时通过种子覆盖网查找下载者感兴趣且上传数目最少的文件块上传。模拟实验表明,与纯局部最少优先策略和SmartSeed策略相比较,在采用种子覆盖网策略的BT系统中,节点平均下载时间缩短了25%~35%,并且下载第一块和最后一块的平均等待时间缩短了40%~60%。
  关键词:对等网络; 文件块选择; 近似全局最少优先; 局部最少优先
  中图分类号:TP393文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)05-1419-03
  
  BitTorrent[1]系统是一种非常流行的P2P(peer-to-peer)内容分发系统,它已成为Internet上最重要的应用之一。BitTorrent流量已占整个Internet流量的35%,超过其他对等网络及其应用流量的总和[2]。与传统的P2P内容分发系统(如Gnutella、KaZaa和eMule等)不同,BitTorrent系统将兴趣相同的节点组建成一个对等网络,文件被分割成大小相同的文件块(chunk/block),每个节点可以并行下载多个文件块,节点之间以协作的方式快速和高效地分发文件块。
  文件块选择策略是BitTorrent系统性能的关键。文件块选择策略是节点的请求服务策略,即如何请求文件块和节点。BitTorrent系统采用局部最少优先算法[3]作为文件块选择策略,即每个节点选择本身所缺少的且邻居节点上数量最少的文件块优先下载。局部最少优先算法的目的是保证每个文件块均匀地分布在BitTorrent系统中,避免最后一块问题(last block problem),即快完成节点在最后阶段花费过长的时间下载最后几个文件块。但BitTorrent系统在节点选择策略方面仍面临一些挑战:文献[4]指出,由于LRF策略仅仅基于局部信息,该策略仅在低带宽并且邻居度数多时平均上传带宽利用率高于随机策略;在低带宽并且邻居度数少时,LRF策略的平均上传利用率反而低于随机策略;在高带宽时,随机策略与LRF策略的平均上传利用率基本持平。针对上述问题,本文从全局最优的角度考虑,提出构建一种近似全局最少优先上传的文件块选择策略——种子覆盖网的全新方案,由种子根据近似全局信息决定上传文件块,以确保文件块的均匀分发,有效提高带宽上传利用率。
  
  1相关工作
  
  BitTorrent系统是目前实际部署最成功的大规模P2P内容分发系统之一,已受到越来越多的研究者关注。文献[4~8]通过实际仿真实验数据统计分析和基于模拟器的模拟实验,指出BitTorrent分发文件的高效性、良好的可扩充性、对于污染的鲁棒性等优良性能;同时也存在不能有效缓解第一块和最后一块长时间等待问题、不能有效防止不公平性、抗自私节点攻击能力弱等缺点。文献[4]提出了以牺牲资源利用率来消除节点之间的上传/下载文件块的不公平性的成双成对(pairwise block-level)TFT的折中算法;同时还提出SmartSeed策略来节约种子节点的带宽资源和减少BitTorrent中重复文件块数量。文献[8]提出一种新的Tit-For-Tat节点选择策略,将下载速度和服务有效性折中以延长系统生命期。文献[9]分析了Bit-Torrent性能的局限性,并提出采用基于图的多洪流模型(mul-titorrent model)来研究BitTorrent中洪流之间的协作。 ......
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