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基于层叠网的源驱动文件分发系统设计与实现

作　者: 谭周
导　师: 彭伟
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机技术
关键词: 层叠网 P2P 源驱动应用层组播文件分发
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 9次
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内容摘要

随着计算机技术的普及和发展,从MB、GB到TB,文件的量级越来越大。在政府机构和大型企业等较大规模的集团性组织中,存在可指定接收方的、可靠的大规模文件分发需求。P2P是解决大规模文件下载问题的一种成熟方案,但目前的P2P系统是由文件接收者驱动的,文件源不指定文件的接收者,不能实现文件的定向分发。更重要的是,在P2P系统中,由于Peer间的连接没有考虑因特网自治系统(AS)拓扑结构和ISP(Internet Service Provider,互联网服务提供商)之间的商业关系,产生了较大的域间流量开销,导致P2P模式遭到ISP的联合抵制,限制了P2P技术的发展应用。本文针对安全可控的大规模文件分发问题,设计并实现了一种基于层叠网的源驱动文件分发系统(SDFD——Source-Driving File Distribution System)。第一,针对P2P域间流量开销过大的问题,提出了应用层组播和P2P相结合的系统结构,将P2P文件分发流量限制在域内,对承载节点部署策略和P2P文件交互策略等关键算法进行了研究,在发挥P2P文件高效分发优势的同时减少了P2P文件分发过程中的域间流量。第二,针对源端可指定文件接收者的需求,本系统将文件分发过程的发起者从文件接收者移至数据源。源端可以指定文件的接收方,文件接收方由主动搜寻资源变为被动接收。客户端接到源端的文件下载命令后自动下载,并通过用户和内容的分级管理增强了安全性。第三,针对文件可靠分发的需求,通过在P2P网络中部署层叠网服务节点(简称层叠节点),将文件内容在层叠节点上进行缓存,保证了源节点下线后文件仍可离线传输,支持文件的中断续传,解决了种子文件失效的问题。第四,针对应用层组播相关研究对AS域结构关注较少的问题,提出了一种满足“valley-free”和“prefer-customer”规则的应用层组播树生成算法。本文设计了系统通信协议,详细介绍了身份认证、源端上传文件、种子文件分发和文件分发的工作流程。对系统管理服务器、层叠节点和客户端的软件模块和维护的数据结构进行了详细设计,在Linux平台上实现了系统并进行了测试。测试结果表明,该系统可以为大规模文件分发提供会晤控制、定向分发服务和缓存服务,明显减少了域间流量。当文件分发者离线时,可以实现离线分发,支持中断续传。同时,由于高性能层叠节点的加入,提供了比普通P2P系统更快的文件分发速度。本文设计并实现的SDFD系统可以在不对底层网络结构进行较大改动的前提下,为源端提供高效、安全、可靠的文件分发服务,可在企业和政府等大型集团性组织的内部文件分发网络中广泛应用。

全文目录

摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
第一章绪论  14-24
  1.1 课题研究背景与意义  14-15
  1.2 相关技术  15-22
    1.2.1 IP 组播  15-16
    1.2.2 应用层组播  16-17
    1.2.3 层叠网络  17
    1.2.4 CDN 网络  17-18
    1.2.5 P2P 网络  18-22
  1.3 论文研究内容  22
  1.4 论文组织结构  22-24
第二章 SDFD 系统总体设计  24-41
  2.1 系统应用场景  24-26
    2.1.1 用户管理场景  24-25
    2.1.2 文件数据管理场景  25
    2.1.3 节点管理场景  25
    2.1.4 文件分发场景  25-26
  2.2 系统设计目标与原则  26-27
    2.2.1 系统设计目标  26
    2.2.2 系统设计原则  26-27
  2.3 系统体系结构  27-30
  2.4 系统功能模块  30-36
    2.4.1 管理服务器软件模块  30-32
    2.4.2 承载节点端软件模块  32-34
    2.4.3 客户端软件模块  34-36
  2.5 主要数据结构  36-41
    2.5.1 管理服务器主要数据结构  36-37
    2.5.2 客户端主要数据结构  37-39
    2.5.3 承载节点主要数据结构  39-41
第三章 SDFD 系统关键技术研究  41-48
  3.1 承载节点部署策略  41
  3.2 承载节点选择策略  41-45
    3.2.1 AS 域结构分析  41-43
    3.2.2 承载节点选择算法  43-45
  3.3 P2P 文件交互策略  45-48
    3.3.1 乐观阻塞算法分析  45-46
    3.3.2 FFF 算法  46-48
第四章 SDFD 系统协议设计及工作流程  48-59
  4.1 消息格式定义  48-53
    4.1.1 数据传输消息  48
    4.1.2 握手消息  48-53
  4.2 主要工作流程  53-59
    4.2.1 身份认证  53-54
    4.2.2 数据源上传文件流程  54-56
    4.2.3 种子文件在线分发流程  56-57
    4.2.4 种子文件离线分发流程  57
    4.2.5 文件分发流程  57-59
第五章原型系统性能测试与分析  59-64
  5.1 系统测试环境  59-60
  5.2 系统功能测试  60-62
    5.2.1 服务器端运行界面  60
    5.2.2 客户端认证界面  60
    5.2.3 客户端文件分发界面  60-61
    5.2.4 客户端文件管理界面  61-62
  5.3 系统性能测试  62-64
    5.3.1 测试层叠节点对文件分发效率的影响  62
    5.3.2 测试文件的离线分发和中断续传  62-64
第六章结束语  64-66
致谢  66-68
参考文献  68-71
作者在学期间取得的学术成果  71

基于层叠网的源驱动文件分发系统设计与实现

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