Peers_assistedCDN体系的研讨与改善

第一章引言  

 

        1.1研究背景和研究意义随着互联网的普及，网络带宽的不断提高以及个人计算机性能的迅速提升，网络应用越来越丰富。人们不再仅仅满足于网页浏览、文件下载等表现形式，在线影视、在线音乐、IPTV、实时视频会议、远程教育等基于互联网的通信服务领域都在蓬勃发展，互动性、实时化的变化越来越明显，并成为一个潮流和趋势。与此同时，我国网民不断增加，据2009年7月16日中国互联网络信息中心(CNNIC)的数据显示，截至2009年6月30日，中国网民规模又创新高，达到3.38亿，较2008年底增长I3.4%。我国网民规模、宽带网民数、国家顶级域名注册量三项指标仍然稳居世界第一。因此，尽管服务器性能、网络带宽、视频编码及传输技术等已取得飞速发展，但由于用户数量也在不断增加，导致传统的C/S模式，服务器不堪重负，无法满足大规模的网络应用需求，并很容易导致局部网络发生拥塞，从而也无法保证客户端的服务质量。如何缓解网络拥塞，提高用户获取信息的速度，成为困扰企业和服务商的一大难题。

 

        近年来研究界和工业界提出了多种解决方案，比较重要的有内容分发网络(ContentDeliveryNetwork,CDN)[x'2'3'4]和IP层的组播技术[5],P2P技术[6]等。由于现有的Internet缺乏对IP层多播技术的支持，以及IP层组播在可靠性、安全性等方面存在着一定的缺陷，这些因素阻碍了IP组播技术在产业界有效地实现。而CDN则需要高性能的中心服务器，需要在网络边缘布置代理服务器，这些硬件耗资巨大，使得大多数的流媒体服务商望而却步。而另一方面，对等网络(peer-to-peer,P2P)[i}'IZ]却以很强的势头兴起。由于网络带宽的迅速提高和宽带用户的迅速增长，个人计算机的性能在迅速提高的同时其价格却在不断下降，计算资源和网络带宽这两方面条件的改进，使得很多网络终端也具备了一定的服务能力。在传统的C/S应用模式下这些终端只能处于客户机地位，导致了可用资源的闲置。这些空闲资源的潜力是巨大的，就我国来说，假设PC机数目为3亿台，每台PC机只需要提供IOMB的空闲存储空间，用于存储的总存储空间就能够达到3000TB。而如果能够把网络上数量巨大的个人计算机作为一个整体联系起来，就可以提供任何集中式服务器无法比拟的计算资源。基于这样的思想，对等网络应用迅速兴起。

 

        P2P模式的核心思想是通过参与系统节点之间的直接交互以实现信息资源和服务的共享。该模式突破了传统的客户/服务器模式，每一个参与节点兼有服务器和客户端两种身份，在利用其它节点上的资源的同时也为其他节点提供服务。具有可扩展性，能够解决传统客户/服务器结构中服务器过载和资源瓶颈的问题。但是P2P不易管理，对等点可以随意加入或退出，会造成网络带宽和信息存在的不稳定等。而且随着各种P2P应用的发展，P2P流量占用了大量的带宽，据统计，P2P流量占了整个网络流量的40%-85%。在很大程度上造成了运营商投资的增加、用户数的增长与业务收入不成比例，从而产生矛盾。P2P流量占了很大带宽，不仅仅是由于P2P被广泛应用，还因为P2P应用不了解底层网络，以至于P2P流量在ISP内部不必要的穿越许多链路或者导致不必要的跨ISP流量，消耗了ISP的大部分网络带宽资源。为了缓和P2P应用与运营商之间的矛盾，美国耶鲁大学提出的ProviderPortalforApplications(P4P)}g}，其口的是加强ISP与P2P应用的通信，降低骨干网传输压力和运营成本，并提高P2P应用性能。研究者提出的结合CDN与P2P两种技术的优点的peersassistedCDN系统(}l一方面借助P2P技术减少CDN系统所需得代理服务器的数量，增加CDN的可扩展性，另一方面借助CDN的可管理性把P2P流量限制在一定范围内。

 

        peers-assistedCDN系统在自治域内，根据一定的算法，在用户中选择性能好，存储量高的节点作为超级节点服务其他用户，即用户可以从超级节点处下载所需的网页、流媒体等内容，这个算法被称为超级节点选择算法。但是该算法在选择超级节点时，只考虑了节点本身的特点，而没有考虑底层网络情况，这样也一ilJ一能导致不必要的ISP内部流量和跨ISP流量。因此本论文针对上述情况，对peers-assistedCDN系统进行改进，提出建立一种新型的动态网络结构pop-assistedCDN，本网络结构由自治系统、源服务器及代理服务器组成。它是在peers-assistedCDN系统的基础上，引入了P4P技术，利用P4P技术提供的接口获取底层网络信息，选择帮助CDN节点分发内容的节点(本文中称其为伪CDN节点)，为其他节点提供服务，以提高系统性能。