一种基于价格机制的p2p文件共享网络中流量控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种对等网络P2P中文件共享网络的 流量控制方法。
【背景技术】
[0002] 近些年，P2P网络应用获得了飞速发展，一方面丰富了互联网的内容，另一方面其 流量的爆发式增长以及对带宽不加限制的占用，给互联网基础设施带来了巨大冲击。据统 计，P2P应用业务共占所有宽带数据吞吐量的80%以上，而这其中又以P2P内容共享系统占 用网络带宽情况更为严重，常见的P2P内容共享系统包括文件下载系统Bittorrent、 eDonkey、Gnute 11a、搜索和检索Bearshare、内容分发、网络存储和对等广播Peercasting 等。
[0003] 这些P2P内容共享系统迅猛普及和发展，它们无限制地消耗着网络带宽，占用着网 络资源，已经成为网络资源的最大消耗者，很大程度上超过了 Web、E-mail、FTP等的数据流 量而成为网络的主要负担，甚至会引起网络拥塞，从而降低和影响其它业务的性能。因此， 必须对P2P网络流量进行有效的控制管理，从而实现P2P网络流量的可控和可管，改善P2P流 量带来的网络拥塞问题。
[0004] 目前，在P2P流量控制方面主要还是采用基于"堵"的传统控制方式，包括限速、区 分服务、阻塞等策略，虽然一定程度上能够保障企业网内的一些关键的应用业务，节省了一 定的网络资源，但这些策略降低了P2P应用的服务质量，使得用户满意度下降，影响了一些 合理的P2P应用。为了解决上述问题，需要对流量控制技术提出新的流量控制策略，将P2P通 信流量尽量控制在内网内，从而降低运营商骨干网络的压力，在保障网络用户的满意度的 同时，提尚网络性能。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供一种流量分配合理、方法简单有效的基于价格机制的P2P文 件共享网络中流量控制方法。
[0006] 为实现上述目的，采用了以下技术方案:本发明方法主要包括对等网络P2P、资源 请求者s以及资源提供者p。
[0007] 在对等网络P2P中，对每个用户的接入链路进行定价，根据链路上的流量情况动态 调整链路价格，而资源提供者P在为资源请求者s提供文件下载服务时，根据资源请求者s提 供的价格和接入链路收取的价格，动态调整流量在各个资源请求者之间的合理分配，最终 实现网络的最优分配与控制；
[0008] 所述控制方法的步骤如下：
[0009] 步骤1，在对等网络P2P的文件共享系统中，资源提供者p的上传链路初始化收取的 价格yP(t)，资源请求者s的下载链路初始化收取的价格1(〇，资源提供者P为每一个资源请 求者S初始化下载速率x sp(t);
[0010] 步骤2,资源请求者s根据其获得的总流量ys(t)得到其支付的价格As(t)，并通过网 络通告给其文件提供者；
[0011] 步骤3,资源提供者p根据资源请求者s支付的价格As(t)、资源请求者s的下载链路 初始化收取的价格v s(t)以及资源提供者p的上传链路初始化收取的价格4(〇,调整其为资 源请求者s分配的速率xsp(t+l);
[0012] 步骤4,资源提供者p的上传链路更新其新的收取价格yP(t+l);同时，资源请求者s 的下载链路更新其新的收取价格Vs(t+1);
[0013] 步骤5,资源提供者p和资源请求者s根据上述步骤迭代直至达到最优点，即各个资 源请求者s的最优流量分配策略；
[0014] 步骤6,如果有新的资源提供者或资源请求者加入或者原有的资源提供者或资源 请求者退出，那么上述迭代过程重新进行以达到新的最优点。
[0015] 在步骤2中，资源请求者s根据其获得的总流量ys(t)得到其支付的价格As(t)，
[0017] 式中，p是资源提供者;s是资源请求者;P是资源提供者集合;S是资源请求者集合； ys(t)是资源请求者s获得的总流量;ξ是一个大于零的正数，目的是确保当总流量78(〇过小 时，价格k (t)不至于过大;Xsp(t)是资源提供者ρ为每一个资源请求者s初始化的下载速率； ws是资源请求者s愿意支付的费用;P(S)是为资源请求者s提供文件下载服务的资源提供者 集合;参数α>〇是公平性指标，如若α = 1，则实现用户之间资源分配的比例公平性，若α = 2， 则实现用户之间资源分配的调和平均公平性，若则实现用户之间资源分配的最大最 小公平性。
[0018] 在步骤3中，资源提供者P调整资源请求者s分配速率xsp(t+l)的算法如下：
[0021]式中，Xsp(t)是资源提供者p为每一个资源请求者s初始化的下载速率;Θ是低通滤 波因子，且〇〈θ〈1，能够有效消除最优点不唯一而引起的算法波动问题；七^)是对当前速率 xsp(t)的估值；七,(〃1)是对资源提供者ρ为资源请求者s分配的速率Xsp(t+1)的估值;κ是 算法迭代步长，且K>0;As(t)是资源请求者s根据其获得的总流量ys(t)得到其支付的价格； vs(t)是资源请求者s的下载链路初始化收取的价格;μΡ(〇是资源提供者p的上传链路初始 化收取的价格；
[0025]在步骤4中，资源提供者ρ的上传链路利用下述算法更新其新的收取的价格yp(t+ D
[0027]式中，p是资源提供者;s是资源请求者;P是资源提供者集合;S是资源请求者集合； yp(t)是资源提供者P的上传链路初始化收取的价格;Xsp(t)是资源提供者P为每一个资源请 求者s初始化的下载速率;S(p)是接受资源提供者p提供文件下载服务的资源请求者集合； C；：是资源提供者p的上传链路带宽;Zp(t)是资源提供者p的上传链路为资源请求者初始化 的总上传速率;τ是算法迭代步长，且τ>0;
[0031]资源请求者s的下载链路利用下述算法更新其新的收取的价格Vs(t+1)
[0033]式中，p是资源提供者;s是资源请求者;P是资源提供者集合;S是资源请求者集合； Xsp(t)是资源提供者P为每一个资源请求者S初始化的下载速率;Vs(t)是资源请求者S的下 载链路初始化收取的价格;y s(t)是资源请求者s获得的总流量;P(S)是为资源请求者s提供 文件下载服务的资源提供者集合；Cf是资源请求者S的下载链路带宽；
[0037]在步骤5和6中，算法迭代到达的最优点就是流量控制优化模型的全局最优点，即 对等网络中资源提供者P为每个资源请求者s分配的最优流量。
[0038]与现有技术相比，本发明具有如下优点：将流量分配与控制问题归纳为网络效用 最优化问题，通过将网络中资源提供者的上传带宽在资源请求者之间的合理分配，在保障 网络服务请求者的满意度的同时，实现网络用户之间流量的合理分配与最优控制，最终降 低运营商骨干网络的压力，保证网络的健康运行，改善P2P网络性能。
【附图说明】
[0039]图1是本发明方法的6个用户网络拓扑结构图。
[0040]图2是图1中资源请求者Sl获得的最优流量图。
[0041]图3是图1中资源请求者S2获得的最优流量图。
[0042]图4是图1中资源请求者S3获得的最优流量图。
[0043]图5是图1中资源请求者S4获得的最优流量图。
[0044]图6是图1中各资源请求者的效用值及网络聚合效用值。
[0045]图7是图1中各资源请求者的抖动情况示意图。
[0046] 图8是图1中网络波动情形下资源请求者SI获得的最优流量图。
[0047] 图9是图1中网络波动情形下资源请求者S2获得的最优流量图。
[0048] 图10是图1中网络波动情形下资源请求者S3获得的最优流量图。
[0049] 图11是图1中网络波动情形下资源请求者S4获得的最优流量图。
[0050]