一種增強(qiáng)Internet核心網(wǎng)流量穩(wěn)定性的BT流量?jī)?yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)Internet核心網(wǎng)流量穩(wěn)定性的BT流量?jī)?yōu)化方法，屬于計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 大量研究表明Internet流量具有長(zhǎng)相關(guān)性和突發(fā)性。Internet核心網(wǎng)流量表現(xiàn)出 更強(qiáng)的晝夜模式，并具有更典型的周期平穩(wěn)特性(周期為24小時(shí)，包括若干個(gè)流量平穩(wěn)期）。 原因主要來(lái)自兩個(gè)方面:首先，核心網(wǎng)的流量是對(duì)來(lái)自邊緣網(wǎng)（即接入網(wǎng)）的流量的匯聚，隨 著網(wǎng)絡(luò)流量的增加，統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用的結(jié)果使核心網(wǎng)流量的突發(fā)性減小、平穩(wěn)性增強(qiáng);其 次，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)以web流量為主，而web用戶每天具有相對(duì)穩(wěn)定的晝夜作息和使用模式 。目 前，針對(duì)核心網(wǎng)流量的周期平穩(wěn)特性的網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化思路是:給定周期內(nèi)的每個(gè)流量平穩(wěn) 期的峰值流量，研究如何分配網(wǎng)絡(luò)資源和業(yè)務(wù)路由，使盡量多的網(wǎng)絡(luò)資源空閑，然后利用網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備的睡眠技術(shù)降低網(wǎng)絡(luò)的能耗。如果流量平穩(wěn)期內(nèi)的流量平均值只有峰值的1/2,那么 該流量平穩(wěn)期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)資源的平均利用率將只有50 %。顯然，在每個(gè)流量平穩(wěn)期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)流量 越穩(wěn)定，流量的可預(yù)測(cè)性將越強(qiáng)，其峰值流量與平均流量的差異越小，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能耗優(yōu)化后 的資源利用率越高，能耗優(yōu)化的效果就越好。
[0003] 然而，由于近年來(lái)P2P(Peer to Peer，對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)既可作為服務(wù) 器，設(shè)定共享資源供網(wǎng)絡(luò)中其他計(jì)算機(jī)所使用，又可以作為工作站去使用其他計(jì)算機(jī)的共 享資源)應(yīng)用的廣泛使用，P2P流量已成為Internet流量的重要組成部分。研究表明，P2P流 量在2009年就已經(jīng)超過(guò)了互聯(lián)網(wǎng)總流量的40%，其中BT(Bit Torrent)流量已成為P2P流量 的最大組成部分，占到了所有P2P流量的30-80%。由于P2P的用戶數(shù)量、資源可用性都是動(dòng) 態(tài)變化的，不斷有用戶到達(dá)和離開，用戶擁有的資源的狀態(tài)也不斷變化，結(jié)果對(duì)核心網(wǎng)流量 造成了不利影響，使網(wǎng)絡(luò)流量動(dòng)態(tài)性增強(qiáng)，可預(yù)測(cè)性降低。流量的動(dòng)態(tài)性增強(qiáng)，將導(dǎo)致每個(gè) 流量平穩(wěn)期內(nèi)的峰值流量與平均流量的差異增大，網(wǎng)絡(luò)資源的利用率降低，使網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu) 化的效果變差。此外，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和流量工程都需要網(wǎng)絡(luò)的流量相對(duì)穩(wěn)定，不可預(yù)測(cè)的流量將 使網(wǎng)絡(luò)性能嚴(yán)重退化，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難以實(shí)施，流量工程失效。因此，亟需對(duì)P2P流量(特別是BT 流量)進(jìn)行控制和優(yōu)化，以減小其對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量穩(wěn)定性的不良影響。
[0004] BT協(xié)議作為一種高效的文件共享協(xié)議，主要思想是將文件分割成許多小片段，BT 用戶（即Peer)之間彼此上傳分享已經(jīng)下載的文件片段，從而減輕文件下載服務(wù)器的負(fù)載， 通常BT用戶群（簡(jiǎn)稱用戶群）中的BT用戶數(shù)量越多，BT用戶下載的速率越快。BT用戶群示意 圖如圖1所示，BT用戶（如PiP 2^sP11)位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，通過(guò)相應(yīng)的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（如A，B，C， D，E)接入核心網(wǎng)。在用戶群中，BT用戶依附于核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，如BT用戶P1J2依附于節(jié)點(diǎn)A，一個(gè) 核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)下面通常有多個(gè)BT用戶，如節(jié)點(diǎn)C下面有3個(gè)BT用戶P 5、P6和P7。當(dāng)BT用戶因下載 某個(gè)文件而加入到用戶群時(shí)，首先通告追蹤服務(wù)器(Tracker)，獲取下載和共享該文件的其 他BT用戶的列表，并隨機(jī)地選擇一定數(shù)量的BT用戶作為鄰居建立連接，然后，周期性的從鄰 居BT用戶列表中選擇傳輸速率最大的一定數(shù)量的BT用戶進(jìn)行疏通(其余的鄰居BT用戶則被 阻塞），以允許被疏通的BT用戶從它這兒下載感興趣的文件片段，BT用戶之間彼此分享各自 擁有的文件片段，直至用戶群的所有BT用戶完成文件的下載。但是，BT協(xié)議的設(shè)計(jì)并沒(méi)有考 慮網(wǎng)絡(luò)的流量狀態(tài)，其作為P2P應(yīng)用所具有的先天特性可導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量的平穩(wěn)性變差、穩(wěn)定 性減弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種增強(qiáng)Internet核心網(wǎng)流量穩(wěn)定性的BT流量?jī)?yōu)化方法， 該優(yōu)化方法能夠增強(qiáng)核心網(wǎng)流量穩(wěn)定性，即減小每個(gè)流量平穩(wěn)期內(nèi)峰值流量與平均流量的 差異，且不損害BT應(yīng)用的性能。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方法是，一種增強(qiáng)Internet核心網(wǎng)流量穩(wěn) 定性的BT流量?jī)?yōu)化方法，包括的步驟是：
[0007] A、BT用戶P從追蹤服務(wù)器獲取用戶群的候選BT用戶列表；
[0008] B、BT用戶p從候選BT用戶列表中選擇給定數(shù)量的候選BT用戶建立鄰居連接，得到 鄰居BT用戶；
[0009] C、BT用戶P周期性地從鄰居BT用戶中選擇出給定數(shù)量的鄰居BT用戶進(jìn)行疏通，形 成被疏通BT用戶，而對(duì)未被選擇的鄰居BT用戶進(jìn)行阻塞，被疏通的BT用戶從BT用戶p下載感 興趣的文件片段，若BT用戶p被鄰居BT用戶疏通，則BT用戶p還同時(shí)從鄰居BT用戶處下載感 興趣文件片段；
[0010] 其特征在于：
[0011]所述的步驟B即BT用戶P從候選BT用戶列表中選擇給定數(shù)量的BT用戶建立鄰居連 接得到鄰居BT用戶列表的具體操作是：
[0012] Bl、計(jì)算候選BT用戶列表中候選BT用戶Pu的流量松弛量ru，
[0014]其中，u為候選BT用戶列表中的候選BT用戶pu的序號(hào)，i為候選BT用戶p所依附的節(jié) 點(diǎn)在核心網(wǎng)中的序號(hào)，j為BT用戶Pu所依附的節(jié)點(diǎn)在核心網(wǎng)中的序號(hào)，Clj和Hllj分別為從互聯(lián) 網(wǎng)服務(wù)提供商（即ISP)處獲取的節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j當(dāng)前流量和當(dāng)前流量平穩(wěn)期的峰值流量，R j 為節(jié)點(diǎn)j的流量松弛量，Rj=mi j-ci j，n j為依附于節(jié)點(diǎn)j的BT用戶的數(shù)量；
[0015] B2、將候選列表中的候選BT用戶pu分為3類，與BT用戶p依附于相同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 歸為第1類BT用戶pu，流量松弛量為正的候選BT用戶pu歸為第2類BT用戶pu，流量松弛量小于 或等于〇的候選BT用戶pu歸為第3類BT候選用戶pu。
[0016] B3、找出第2類候選BT用戶pu中流量松弛量ru的最大值，令該最大值等于rm，然后將 第1類候選BT用戶pu的流量松弛量ru改為rm;
[0017]計(jì)算第3類候選BT用戶pu依附的節(jié)點(diǎn)j的流量松弛量心的最小值，令該最小值等于 Rmin，然后更新第3類候選BT用戶pu的流量松弛量ru其中，ε為任意小 的正實(shí)數(shù)；
[0018] Β4、將第1類候選BT用戶pu和第2類候選BT用戶Pu合并為優(yōu)選BT用戶pu，第3類候選 BT用戶pu作為次選BT用戶pu。
[0019] B5、如鄰居BT用戶的給定數(shù)量小于優(yōu)選BT用戶Pu的數(shù)量，則將未被選出的優(yōu)選BT 用戶Pu的流量松弛量ru的歸一化值作為其選擇概率，從優(yōu)選BT用戶pu中使用輪盤賭選擇法 選擇出給定數(shù)量的優(yōu)選BT用戶pu，作為優(yōu)選鄰居BT用戶建立鄰居關(guān)系；
[0020] 如鄰居BT用戶的給定數(shù)量等于優(yōu)選BT用戶Pu的數(shù)量，則選擇出全部?jī)?yōu)選BT用戶pu， 作為優(yōu)選鄰居BT用戶建立鄰居關(guān)系；
[0021] 如鄰居BT用戶的給定數(shù)量大于優(yōu)選BT用戶Pu的數(shù)量，則選擇出全部?jī)?yōu)選BT用戶Pu 作為優(yōu)選鄰居BT用戶，建立鄰居關(guān)系;并將未被選出的次選BT用戶pu的流量松弛量ru的歸一 化值作為其選擇概率，從次選BT用戶p u中使用輪盤賭選擇法選擇出不足數(shù)量的次選BT用戶 Pu作為次選鄰居BT用戶，建立鄰居關(guān)系；所述的不足數(shù)量為鄰居BT用戶的給定數(shù)量與優(yōu)選 BT用戶pu的數(shù)量之差；
[0022]所述的步驟C中BT用戶p周期性地從鄰居BT用戶中選擇出給定數(shù)量的鄰居BT用戶 進(jìn)行疏通，形成被疏通BT用戶的具體操作如下：
[0023] C1、獲取鄰居BT用戶pu的數(shù)據(jù)傳輸速率tu，如果BT用戶p是只提供其他鄰居BT用戶 下載的種