rlncBT_随机线性网络编码的P2P内容分发系统.pdf

1 引言 P2P 内容分发是 P2P 技术的重要应用。BitTorrent （简称 BT） [1] 系统是目前常用的一个典型 P2P 内容分发系统，由于 BT 的高效性和高稳定性，它被人们广泛使用和研究。但是在某些 情况下， BT 下载成功率较低并且下载速度较慢[2] 。 香农在1956年指出：通信网络端对端的最大信息流，是由 网络有向图的最小割决定的。在传统网络的信息传输过程中， 中间节点除存储转发外，一般不做其他形式的数据处理。2000 年，网络编码（Network Coding， NC）的思想在文献[3]中首次被 提出，并且引起了广泛的注意和研究。其基本思想是基于网络 流图模型，为提高网络信息流，在源节点和中间节点处对数据 先进行某种网络编码，然后发送，在目的节点处要对接收到的 编码数据进行网络解码，然后得到所需数据。网络编码代表了 一种协同工作的理念，这使得它的应用不再局限于最初的改进 多播和增加网络容量，它已与其他技术相结合应用于网络管 理、 纠错、 信息安全、 对等网络通信、 路由和交换等数十个领域。 当前，具有代表性的一些网络编码有分布式网络编码[4] 、 随机网 络编码[5-6] 和线性网络编码[7] 等等。 本文基于网络编码理论，并借鉴BitTorrent 的协议和算法， 研究并设计了基于随机线性网络编码的 P2P 内容分发系统 rlncBT （random linear network coding BitTorrent） 。仿真实验和 理论分析表明，该系统相较于原始的 BitTorrent，具有更好的健 壮型、 对网络带宽资源、 服务器资源的利用率更高、 平均下载时 间短、 下载成功率高、 对种子节点和服务器的依赖性不强。 2 BitTorrent 分析 2.1 BitTorrent 原理分析 BitTorrent 的下载性能出众主要是由 BitTorrent 协议所规 定的两大类机制保证的。Piece 选择机制和阻塞算法的相互配 合，保证了整个BT 通信群的高性能和高稳定性。 BT的Piece 选择机制