Đang tải... (xem toàn văn)
Luận án đã trình bày các kiến thức nền tảng về mạng ngang hàng nói chung như khái niệm, đặc điểm, phân loại, các lĩnh vực ứng dụng giúp người đọc khái quát lại được các vấn đề có liên quan đến nội dung nghiên cứu trong luận án. Luận án cũng trình bày chi tiết về mạng ngang hàng có cấu trúc, bảng băm phân tán và giao thức mạng ngang hàng có cấu trúc Chord
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC Chuyên ngành: Mạng máy tính truyền liệu Mã số: 9480102.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Hoài Sơn PGS.TS Hồ Sỹ Đàm Hà Nội - 2019 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu luận án Phạm vi nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận án Cấu trúc luận án 10 Chương KIẾN THỨC NỀN TẢNG 13 1.1 Mạng ngang hàng 13 1.2 Ứng dụng mạng ngang hàng 15 1.2.1 Phân phối nội dung dựa mạng ngang hàng 15 1.2.2 Truyền thông dựa mạng ngang hàng 16 1.2.3 Xử lý tính tốn phân tán dựa mạng ngang hàng 16 1.2.4 Cộng tác dựa mạng ngang hàng 17 1.2.5 Hạ tầng công nghiệp/nền tảng dựa mạng ngang hàng 17 1.2.6 Các hệ thống sở liệu tìm kiếm dựa mạng ngang hàng 18 1.2.7 Các ứng dụng khác 18 1.3 Phân loại mạng ngang hàng 18 1.3.1 Phân loại theo mức độ phân tán 19 1.3.2 Phân loại theo cấu trúc mạng ngang hàng 22 1.4 Mạng ngang hàng có cấu trúc 24 1.4.1 Bảng băm phân tán 25 1.4.2 Mạng ngang hàng Chord 28 1.4.3 Một số giao thức mạng ngang hàng có cấu trúc khác 36 i 1.5 Kết luận 37 Chương CÂN BẰNG TẢI TRONG MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC 38 2.1 Đặt vấn đề 38 2.2 Các nghiên cứu liên quan 41 2.2.1 Cân tải theo ngưỡng 41 2.2.2 Cân tải dựa server ảo 43 2.2.4 So sánh thuật toán cân tải 45 2.3 Cải tiến thuật toán cân tải theo ngưỡng 46 2.3.1 Một số khái niệm 46 2.3.2 Thuật toán ThresholdPlus 48 2.4 Đánh giá thuật toán 56 2.4.1 Phương pháp đánh giá 56 2.4.2 Các kết mô 57 2.5 Kết luận 63 Chương ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC 65 3.1 Đặt vấn đề 66 3.2 Các nghiên cứu liên quan 68 3.3 Điều khiển tắc nghẽn thay đổi bảng định tuyến 73 3.4 Đánh giá thuật toán 82 3.4.1 Phương pháp đánh giá 82 3.4.2 Các kết mô 83 3.5 Kết luận 94 Chương SAO LƯU DỮ LIỆU TRONG MẠNG MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC 95 4.1 Đặt vấn đề 95 ii 4.2 Các nghiên cứu liên quan 97 4.3 Sao lưu liệu dựa phân cụm mạng P2P 102 4.3.1 Tổng quan 102 4.3.2 Quản lý thông tin cụm 103 4.3.3 Sao lưu truy vấn liệu 106 4.3.4 Khôi phục tệp tin 108 4.3.5 Xây dựng cụm 111 4.3.6 Đảm bảo tính cục cân tải 116 4.4 Đánh giá thuật toán 118 4.4.1 Phương pháp đánh giá 118 4.4.2 Các kết mô 120 4.5 Kết luận 132 KẾT LUẬN 134 Các kết đạt 134 Những hạn chế hướng nghiên cứu 136 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO 138 iii Danh sách hình vẽ Hình 1.1 Phân loại mạng ngang hàng 19 Hình 1.2 Phân loại mạng ngang hàng theo mức độ phân tán 20 Hình 1.3 Ánh xạ liệu vào mạng DHT 26 Hình 1.4 Mạng phủ DHT với nút mạng 27 Hình 1.5 Vòng Chord với độ dài khơng gian khóa bit 30 Hình 1.6 Tìm kiếm đơn giản Chord 31 Hình 1.7 Bảng finger nút n8 32 Hình 1.8 Giả mã phương pháp tìm kiếm nâng cao 33 Hình 1.9 Q trình tìm kiếm khóa k54 nút n8 33 Hình 2.1 Chuyển tải nút láng giềng 41 Hình 2.2 Khả tải làm việc nút 48 Hình 2.3 Các nút nhẹ tải thơng báo thơng tin cho thư mục 50 Hình 2.4 Nút n1 thực cân tải, nút láng giềng n5 nhận tải hộ nút n1 cách dịch chuyển định danh phía n1 51 Hình 2.5 Nút n1 thực cân tải, nút n1 chia tải cho nút láng giềng n2 cách dịch chuyển định danh n1 phía n5 52 Hình 2.6 Di chuyển định danh để thực cân tải 53 Hình 2.7 Giả mã thuật tốn ThresholdPlus 54 Hình 2.8 Thời gian sống trung bình nút thay đổi, câu truy vấn thực với phân bố Zipf Uniform 59 Hình 2.9 Số câu truy vấn đặt vào nút thay đổi, truy vấn phân bố dạng Zipf Uniform 60 Hình 2.10 Truy vấn đặt vào nút dạng phân bố Zipf 61 Hình 2.11 Chi phí thuật tốn cân tải 62 Hình 3.1 Giả mã thuật tốn xử lý tắc nghẽn nút n 76 Hình 3.2 Giả mã thuật tốn xử lý hết tắc nghẽn nút n 79 iv Hình 3.3 Truy vấn thơng thường mạng Chord (m=6) 80 Hình 3.4 Tỷ lệ truy vấn thành cơng thay đổi thời gian sống trung bình nút 84 Hình 3.5 Tỷ lệ thành công với số truy vấn đặt vào nút thay đổi 86 Hình 3.6 Tỷ lệ thành cơng truy vấn thay đổi ngưỡng mềm 87 Hình 3.7 Ảnh hưởng tham số Zipf đến tỷ lệ thành công truy vấn 88 Hình 3.8 Ảnh hưởng số truy vấn đặt vào nút đến số bước chuyển tiếp truy vấn 90 Hình 3.9 Ảnh hưởng thời gian sống trung bình đến số bước chuyển tiếp truy vấn 91 Hình 3.10 Ảnh hưởng truy vấn đặt vào nút đến số thông báo tắc nghẽn 92 Hình 3.11 Ảnh hưởng số lượng truy vấn đặt vào nút đến số thông báo hết tắc nghẽn 93 Hình 4.1 Phạm vi khơng gian khóa cụm 103 Hình 4.2 Thơng báo cập nhật cụm có khơng gian khóa [𝐾𝑓𝑑, 𝐾𝑙𝑑] 104 Hình 4.3 Ví dụ lưu tệp liệu 106 Hình 4.4 Giả mã lưu liệu nút s 107 Hình 4.5 Giả mã thuật tốn khơi phục liệu nút quản lý khóa 109 Hình 4.6 Thủ tục truy vấn lưu tệp tin 110 Hình 4.7 Đoạn giả mã thủ tục tách cụm thành cụm B C 114 Hình 4.8 Giả mã thủ tục nhập cụm hàng xóm A vào cụm B thành cụm C 115 Hình 4.9 Giả mã thủ tục tham gia mạng nút 117 Hình 4.10 Ví dụ mơ hình Transit stub 119 v Hình 4.11 Tỷ lệ truy vấn thành công với liệu phân phối vào nút so với khả lưu trữ nút 123 Hình 4.12 Tỷ lệ truy vấn thành cơng với thời gian sống trung bình nút thay đổi 125 Hình 4.13 Tỷ lệ truy vấn thành công với số lượng nút ra/vào mạng thay đổi 126 Hình 4.14 Tỷ lệ truy vấn thành cơng với số lượng vị trí thử khác nút tham gia mạng 127 Hình 4.15 Chi phí trì với thời gian sống trung bình nút khác 128 Hình 4.16 Chi phí trì với số nút ra/vào khác 129 Hình 4.17 Ảnh hưởng tham số lưu đối đến tỷ lệ truy vấn thành cơng thời gian sống trung bình nút thay đổi 130 Hình 4.18 Ảnh hưởng tham số truy vấn đến chi phí trì thời gian sống nút thay đổi 131 Hình 4.19 Ảnh hưởng tham số lưu đến tỷ lệ thành công truy vấn số lượng tệp tin phân phối vào nút thay đổi so với khả nút 132 vi Danh sách bảng Bảng 1.1 Phân loại hệ thống mạng ngang hàng 24 Bảng 2.1 So sánh thuật toán cân tải 46 Bảng 3.1 So sánh thuật toán điều khiển tắc nghẽn 73 Bảng 3.2 Bảng định tuyến ban đầu nút ni 77 Bảng 3.3 Bảng tìm đường nút ni sau thay đổi 78 Bảng 4.1 Bảng so sánh thuật toán lưu liệu 101 vii Thuật ngữ từ viết tắt Từ viết tắt ACK BPCC CAN Từ gốc Acknowledge receipt of a packet Back-Pressure Congestion Control Content Addressable Network CCLBR CPU CSCC DHT HTTP Congestion Control-Based Load Balanced Routing Central Processing Unit Credit System Congestion Control Distributed Hash Table Hypertext Transfer Protocol ID IM IP IPTV JXTA P2P QoS REC RTT SHA TCP TTL VoIP VoD XML Identification Instant Messaging Internet Protocol Internet Protocol Television Juxtapose Peer to peer Quality of Service Replicated Easure Code Round-Trip Time Secure Hash Algorithm Transmission Control Protocol Time-to-live Voice over Internet Protocol Video on demand Extensible MarkupLanguage viii Giải nghĩa Giao thức mạng ngang hàng có cấu trúc Bộ xử lý trung tâm Bảng băm phân tán Giao thức truyền siêu văn Định danh Thông điệp tức Giao thức Internet Truyền hình Internet Ngang hàng Chất lượng dịch vụ Mã xóa Giải thuật băm an tồn Thời gian sống Video theo u cầu Ngơn ngữ đánh dấu mở rộng ... nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc - Phân tích, đánh giá nghiên cứu lưu liệu mạng ngang hàng có cấu trúc đề xuất thuật toán lưu liệu mạng ngang hàng có cấu trúc Phương pháp nghiên cứu Luận án sử... CÔNG NGHỆ NGUYỄN ĐÌNH NGHĨA NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC Chuyên ngành: Mạng máy tính truyền liệu Mã số: 9480102.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG... có sở đó, luận án đề xuất số thuật toán nâng cao hiệu hoạt động mạng ngang hàng có cấu trúc Mục tiêu thuật toán đề luận án tăng tỷ lệ thành công câu truy vấn nâng cao tính sẵn sàng liệu qua nâng