[發明專利]基于效用優化的P2P文件共享網絡帶寬公平分配方法

有效

• 申請號: 201610081371.6
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105721573B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 李世勇;孫微
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/917
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

一種基于效用優化的P2P文件共享網絡帶寬公平分配算法，文件提供者為其每個文件請求者初始化下載速率，文件請求者的下載鏈路和文件提供者的上傳鏈路各自初始化收取的價格；文件請求者根據為其提供文件下載服務的所有提供者分配的帶寬計算得到調節因子；文件提供者根據文件請求者在當前時刻獲得的下載速率、下載鏈路收取的價格、文件提供者的上傳鏈路收取的價格，調整下一時刻其為文件請求者分配的下載速率；文件請求者的下載鏈路更新其下一時刻收取的價格，文件提供者的上傳鏈路更新其下一時刻收取的價格；通過迭代得到近似優化問題的最優點不斷逼近原優化問題的最優點。本發明具有帶寬分配公平合理、算法準確有效、簡單方便等優點。

技術領域

本發明涉及計算機網絡技術領域，尤其涉及一種基于效用優化的P2P文件共享網絡帶寬公平分配方法。

背景技術

近幾年來，P2P文件共享應用成為P2P技術最廣泛和最成功的應用之一，占據了Internet網絡的大部分流量。在傳統的基于C/S模式的文件共享系統中，用戶需要將分享的文件先上傳到中心服務器，其它需要獲取文件的用戶與中心服務器建立聯系以下載該文件。這種簡單的方式使得互聯網用戶之間實現了文件共享，但文件資源的集中存儲及頻繁的上傳下載浪費了大量的服務器資源(帶寬資源、計算資源及存儲資源)，而且隱藏著單點失效的可能性，中心服務器一出現問題，整個文件共享系統將不可使用。而在基于P2P技術的文件共享網絡中，用戶無需將文件上傳至中心服務器，文件存儲在位于不同地理位置的不同用戶電腦中，而該用戶可直接與其它用戶進行分享，從提供文件共享的該用戶電腦中直接獲得所需文件資源下載，這樣不僅節約了服務器的帶寬資源，而且提高了文件共享系統的可靠性、魯棒性、可擴展性。

P2P文件共享系統中，用戶間通常都會建立多個并發連接同時下載或上傳相同文件的不同分片。這種方式提高了文件共享系統的文件傳輸效率，也在一定程度上提高了網絡帶寬的利用率，但同時也對傳統的擁塞控制機制和公平資源分配帶來了挑戰。傳統的擁塞控制的目標只在于讓每個TCP連接友好，認為如果N個會話同時共享瓶頸鏈路，那么每個會話應該分得鏈路傳輸能力的1/N。而在P2P文件共享系統中，某些自私用戶(客戶端)為了加快文件下載速度，通過建立多個TCP連接從而增加連接數來搶占大量的帶寬資源，造成了網絡帶寬資源在用戶之間分配的嚴重不公平性，也導致其它傳統互聯網應用的性能和服務質量下降，同時也極大地增加了底層傳輸網絡的負擔。

因此，需要解決文件共享系統和傳統互聯網應用以及網絡運營商之間的矛盾，保證在不損害雙方利益的前提下盡量達到雙贏，實現網絡帶寬資源在用戶之間的公平合理分配，這也是保證網絡快速健康發展的重要基礎。本發明則從效用優化的角度分析了P2P文件共享網絡資源的最優分配，保障請求文件下載服務的用戶獲得一定滿意度的同時，確保帶寬資源在用戶之間公平有效分配，從而保證為用戶提供所需同時具有一定質量保證的文件下載服務。

發明內容

本發明目的在于提供一種以最優化用戶滿意度為目標、帶寬分配公平合理、方法簡單有效的P2P文件共享網絡帶寬分配方法。

為實現上述目的，采用了以下技術方案：

本發明方法主要包括P2P文件共享網絡、文件請求者s以及文件提供者p。

在P2P文件共享網絡中，對每個用戶的接入鏈路進行定價，根據鏈路上的流量情況動態調整鏈路價格，而文件提供者p在為文件請求者s提供文件下載服務時，根據文件請求者s當前的下載速率和接入鏈路收取的價格，動態調整文件提供者p的上傳帶寬在文件請求者之間的公平分配，最終實現所有文件提供者帶寬的最優分配；

所述帶寬公平分配方法的步驟如下：

步驟1，P2P文件共享網絡中，在t時刻，文件提供者p為每一個文件請求者s初始化下載速率x_ps(t)，文件請求者s的下載鏈路初始化收取的價格λ_s(t)，文件提供者p的上傳鏈路初始化收取的價格μ_p(t)；