[發(fā)明專利]基于效用優(yōu)化的P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬公平分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610081371.6
• 申請(qǐng)日: 2016-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105721573B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李世勇;孫微
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04L12/917
• 代理公司: 秦皇島一誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

1.一種基于效用優(yōu)化的P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬公平分配方法，主要包括P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)、文件請(qǐng)求者s以及文件提供者p，其特征在于：P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)中，在文件請(qǐng)求者s的下載鏈路帶寬容量和文件提供者p的上傳鏈路帶寬容量一定的約束下，P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問(wèn)題PP就是實(shí)現(xiàn)文件共享網(wǎng)絡(luò)效用的最大化，而P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配近似問(wèn)題AP就是實(shí)現(xiàn)文件共享網(wǎng)絡(luò)效用的近似最大化；對(duì)文件請(qǐng)求者s的下載鏈路和文件提供者p的上傳鏈路進(jìn)行定價(jià)，根據(jù)鏈路上的流量情況動(dòng)態(tài)調(diào)整鏈路價(jià)格，而文件提供者p在為文件請(qǐng)求者s提供文件下載服務(wù)時(shí)，根據(jù)文件請(qǐng)求者s當(dāng)前的下載速率和鏈路收取的價(jià)格，動(dòng)態(tài)調(diào)整文件提供者p的上傳鏈路帶寬在文件請(qǐng)求者之間的公平分配，最終實(shí)現(xiàn)所有文件提供者帶寬的最優(yōu)分配；所述帶寬公平分配方法的步驟如下：

步驟1，P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)中，在t時(shí)刻，文件提供者p為每一個(gè)文件請(qǐng)求者s初始化下載速率x_ps(t)，文件請(qǐng)求者s的下載鏈路初始化收取的價(jià)格λ_s(t)，文件提供者p的上傳鏈路初始化收取的價(jià)格μ_p(t)；

步驟2，如果此時(shí)x_ps(t)已經(jīng)是P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問(wèn)題PP的最優(yōu)點(diǎn)，那么得到文件請(qǐng)求者s的最優(yōu)帶寬分配，則算法停止；否則向下進(jìn)入步驟3；

步驟3，文件請(qǐng)求者s根據(jù)為其提供文件下載服務(wù)的所有提供者P(s)分配的帶寬計(jì)算得到調(diào)節(jié)因子ξ_ps(t)，ξ_ps(t)是使P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配近似問(wèn)題AP逼近P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問(wèn)題PP的調(diào)節(jié)因子；調(diào)節(jié)因子ξ_ps(t)的計(jì)算式如下：

式中，p是文件提供者；s是文件請(qǐng)求者；P(s)是為s提供文件下載服務(wù)的所有文件提供者集合；x_ps(t)是文件提供者p為文件請(qǐng)求者s分配的下載速率；

步驟4，文件提供者p根據(jù)文件請(qǐng)求者s在t時(shí)刻獲得的下載速率x_ps(t)、文件請(qǐng)求者s的下載鏈路收取的價(jià)格λ_s(t)、文件提供者p的上傳鏈路收取的價(jià)格μ_p(t)，調(diào)整t+1時(shí)刻為文件請(qǐng)求者s分配的下載速率x_ps(t+1)；

式中，x_ps(t)是t時(shí)刻文件提供者p為文件請(qǐng)求者s分配的下載速率；λ_s(t)是文件請(qǐng)求者s的下載鏈路收取的價(jià)格；μ_p(t)是文件提供者p的上傳鏈路收取的價(jià)格；w_s是文件請(qǐng)求者s愿意支付的費(fèi)用；ξ_ps(t)是使P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配近似問(wèn)題AP逼近P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問(wèn)題PP的調(diào)節(jié)因子；ε是效用優(yōu)化目標(biāo)的耦合系數(shù)；k是算法迭代步長(zhǎng)，且k>0；參數(shù)α>0是公平性指標(biāo)，當(dāng)α＝1時(shí)，實(shí)現(xiàn)用戶之間資源分配的比例公平性，當(dāng)α＝2時(shí)，實(shí)現(xiàn)用戶之間資源分配的調(diào)和平均公平性，當(dāng)α→∞，則實(shí)現(xiàn)用戶之間資源分配的最大最小公平性；

意味著，若x_ps(t)>0，則x_ps(t+1)＝x_ps(t)+kx_ps(t)(w_s(ε(ξ_ps(t))^α+(1-ε))(x_ps(t))^-α-λ_s(t)-μ_p(t))；若x_ps(t)＝0，則

x_ps(t+1)＝max{0,x_ps(t)+kx_ps(t)(w_s(ε(ξ_ps(t))^α+(1-ε))(x_ps(t))^-α-λ_s(t)-μ_p(t))}；

步驟5，文件請(qǐng)求者s的下載鏈路更新t+1時(shí)刻收取的價(jià)格λ_s(t+1)；文件提供者p的上傳鏈路更新t+1時(shí)刻收取的價(jià)格μ_p(t+1)；

式中，p是文件提供者；s是文件請(qǐng)求者；P(s)是為s提供文件下載服務(wù)的所有文件提供者集合；x_ps(t)是t時(shí)刻文件提供者p為文件請(qǐng)求者s分配的下載速率；λ_s(t)是文件請(qǐng)求者s的下載鏈路在t時(shí)刻收取的價(jià)格；y_s(t)是文件請(qǐng)求者s在t時(shí)刻獲得的總下載速率；是文件請(qǐng)求者s的下載鏈路帶寬；γ是算法迭代步長(zhǎng)，且γ>0；

意味著，

若λ_s(t)>0，則

若λ_s(t)＝0，則

式中，p是文件提供者；s是文件請(qǐng)求者；S(p)是接受文件提供者p提供文件下載服務(wù)的文件請(qǐng)求者集合；μ_p(t)是t時(shí)刻文件提供者p的上傳鏈路收取的價(jià)格；x_ps(t)是t時(shí)刻文件提供者p為文件請(qǐng)求者s分配的下載速率；z_p(t)是文件提供者p的上傳鏈路為文件請(qǐng)求者分配的總上傳速率；是文件提供者p的上傳鏈路帶寬；γ是算法迭代步長(zhǎng)，且γ>0；

意味著，

若μ_p(t)>0，則

若μ_p(t)＝0，則

步驟6，若此時(shí)t+1時(shí)刻的下載速率x_ps(t+1)不是P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配近似問(wèn)題AP的最優(yōu)點(diǎn)，則進(jìn)入步驟4重新計(jì)算；若此時(shí)t+1時(shí)刻的下載速率x_ps(t+1)是P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配近似問(wèn)題AP的最優(yōu)點(diǎn)，則進(jìn)入步驟2，迭代直至得到P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問(wèn)題PP的最優(yōu)點(diǎn)；

步驟7，當(dāng)有新的文件提供者或文件請(qǐng)求者加入或者原有的文件提供者或文件請(qǐng)求者退出，則步驟1到步驟6重新進(jìn)行以達(dá)到新P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問(wèn)題PP的最優(yōu)點(diǎn)，即新P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)中文件提供者為文件請(qǐng)求者分配的最優(yōu)帶寬。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于效用優(yōu)化的P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬公平分配方法，其特征在于：算法由兩層迭代組成，在步驟4和5構(gòu)成的內(nèi)循環(huán)中，算法迭代到達(dá)的最優(yōu)點(diǎn)就是P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配近似問(wèn)題AP的最優(yōu)點(diǎn)；而在步驟2至6構(gòu)成的外循環(huán)中，P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配近似問(wèn)題AP的最優(yōu)點(diǎn)不斷逼近P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問(wèn)題PP的全局最優(yōu)點(diǎn)，即P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)中文件提供者為文件請(qǐng)求者分配的最優(yōu)帶寬。