一种增强Internet核心网流量稳定性的BT流量优化方法技术

本发明专利技术公开了一种增强网络流量稳定性的P2P流量优化方法，该方法包括对BT协议的两个关键算法的改进：(1)BT邻居用户选择算法，引入流量松弛量的概念刻画网络的流量状态，根据邻居BT用户的流量松弛量的相对大小按概率选择邻居BT用户；(2)阻塞/疏通算法，同时考虑peer的流量松弛量和传输速率，进行双指标选择，使BT协议根据网络的当前状态主动调整自身的流量模式。利用本发明专利技术可显著增强网络流量矩阵的稳定性且不牺牲BT协议的性能甚至增加性能。

A BT traffic optimization method to enhance traffic stability of Internet core network

The invention discloses a P2P traffic optimization method for enhancing the stability of network traffic. The method includes two improvements to two key algorithms of BT protocol: (1) BT neighbor user selection algorithm, which introduces the concept of traffic relaxation to characterize the network traffic state, and selects the network traffic according to the relative magnitude of the traffic relaxation of neighbor BT users according to probability. Neighbor BT users; (2) Blocking/dredging algorithm, taking into account the peer's traffic relaxation and transmission rate, carries out double index selection, so that the BT protocol actively adjusts its traffic mode according to the current state of the network. The invention can significantly enhance the stability of network traffic matrix without sacrificing the performance of BT protocol or even increasing the performance.

【技术实现步骤摘要】
一种增强Internet核心网流量稳定性的BT流量优化方法
本专利技术涉及一种增强Internet核心网流量稳定性的BT流量优化方法，属于计算机网络通信

技术介绍
大量研究表明Internet流量具有长相关性和突发性。Internet核心网流量表现出更强的昼夜模式，并具有更典型的周期平稳特性(周期为24小时，包括若干个流量平稳期)。原因主要来自两个方面：首先，核心网的流量是对来自边缘网(即接入网)的流量的汇聚，随着网络流量的增加，统计时分多路复用的结果使核心网流量的突发性减小、平稳性增强；其次，传统互联网以web流量为主，而web用户每天具有相对稳定的昼夜作息和使用模式。目前，针对核心网流量的周期平稳特性的网络能耗优化思路是：给定周期内的每个流量平稳期的峰值流量，研究如何分配网络资源和业务路由，使尽量多的网络资源空闲，然后利用网络设备的睡眠技术降低网络的能耗。如果流量平稳期内的流量平均值只有峰值的1/2，那么该流量平稳期内网络资源的平均利用率将只有50％。显然，在每个流量平稳期内，网络流量越稳定，流量的可预测性将越强，其峰值流量与平均流量的差异越小，网络进行能耗优化后的资源利用率越高，能耗优化的效果就越好。然而，由于近年来P2P(PeertoPeer,对等网络，该网络中的计算机既可作为服务器，设定共享资源供网络中其他计算机所使用，又可以作为工作站去使用其他计算机的共享资源)应用的广泛使用，P2P流量已成为Internet流量的重要组成部分。研究表明，P2P流量在2009年就已经超过了互联网总流量的40％，其中BT(BitTorrent)流量已成为P2P流量的最大组成部分，占到了所有P2P流量的30–80％。由于P2P的用户数量、资源可用性都是动态变化的，不断有用户到达和离开，用户拥有的资源的状态也不断变化，结果对核心网流量造成了不利影响，使网络流量动态性增强，可预测性降低。流量的动态性增强，将导致每个流量平稳期内的峰值流量与平均流量的差异增大，网络资源的利用率降低，使网络能耗优化的效果变差。此外，网络规划和流量工程都需要网络的流量相对稳定，不可预测的流量将使网络性能严重退化，网络规划难以实施，流量工程失效。因此，亟需对P2P流量(特别是BT流量)进行控制和优化，以减小其对网络流量稳定性的不良影响。BT协议作为一种高效的文件共享协议，主要思想是将文件分割成许多小片段，BT用户(即Peer)之间彼此上传分享已经下载的文件片段，从而减轻文件下载服务器的负载，通常BT用户群(简称用户群)中的BT用户数量越多，BT用户下载的速率越快。BT用户群示意图如图1所示，BT用户(如P1,P2,…,P11)位于网络的边缘，通过相应的核心网节点(如A,B,C,D,E)接入核心网。在用户群中，BT用户依附于核心网节点，如BT用户P1、P2依附于节点A，一个核心网节点下面通常有多个BT用户，如节点C下面有3个BT用户P5、P6和P7。当BT用户因下载某个文件而加入到用户群时，首先通告追踪服务器(Tracker)，获取下载和共享该文件的其他BT用户的列表，并随机地选择一定数量的BT用户作为邻居建立连接，然后，周期性的从邻居BT用户列表中选择传输速率最大的一定数量的BT用户进行疏通(其余的邻居BT用户则被阻塞)，以允许被疏通的BT用户从它这儿下载感兴趣的文件片段，BT用户之间彼此分享各自拥有的文件片段，直至用户群的所有BT用户完成文件的下载。但是，BT协议的设计并没有考虑网络的流量状态，其作为P2P应用所具有的先天特性可导致网络流量的平稳性变差、稳定性减弱。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种增强Internet核心网流量稳定性的BT流量优化方法，该优化方法能够增强核心网流量稳定性，即减小每个流量平稳期内峰值流量与平均流量的差异，且不损害BT应用的性能。本专利技术解决其技术问题，所采用的技术方法是，一种增强Internet核心网流量稳定性的BT流量优化方法，包括的步骤是：A、BT用户p从追踪服务器获取用户群的候选BT用户列表；B、BT用户p从候选BT用户列表中选择给定数量的候选BT用户建立邻居连接，得到邻居BT用户；C、BT用户p周期性地从邻居BT用户中选择出给定数量的邻居BT用户进行疏通，形成被疏通BT用户，而对未被选择的邻居BT用户进行阻塞，被疏通的BT用户从BT用户p下载感兴趣的文件片段，若BT用户p被邻居BT用户疏通，则BT用户p还同时从邻居BT用户处下载感兴趣文件片段；其特征在于：所述的步骤B即BT用户p从候选BT用户列表中选择给定数量的BT用户建立邻居连接得到邻居BT用户列表的具体操作是：B1、计算候选BT用户列表中候选BT用户pu的流量松弛量ru，其中，u为候选BT用户列表中的候选BT用户pu的序号，i为候选BT用户p所依附的节点在核心网中的序号，j为BT用户pu所依附的节点在核心网中的序号，cij和mij分别为从互联网服务提供商(即ISP)处获取的节点i到节点j当前流量和当前流量平稳期的峰值流量，Rj为节点j的流量松弛量，Rj＝mij-cij，nj为依附于节点j的BT用户的数量；B2、将候选列表中的候选BT用户pu分为3类，与BT用户p依附于相同的网络节点的归为第1类BT用户pu，流量松弛量为正的候选BT用户pu归为第2类BT用户pu，流量松弛量小于或等于0的候选BT用户pu归为第3类BT候选用户pu。B3、找出第2类候选BT用户pu中流量松弛量ru的最大值，令该最大值等于rm，然后将第1类候选BT用户pu的流量松弛量ru改为rm；计算第3类候选BT用户pu依附的节点j的流量松弛量Rj的最小值，令该最小值等于Rmin，然后更新第3类候选BT用户pu的流量松弛量ru,其中，ε为任意小的正实数；B4、将第1类候选BT用户pu和第2类候选BT用户pu合并为优选BT用户pu，第3类候选BT用户pu作为次选BT用户pu。B5、如邻居BT用户的给定数量小于优选BT用户pu的数量，则将未被选出的优选BT用户pu的流量松弛量ru的归一化值作为其选择概率，从优选BT用户pu中使用轮盘赌选择法选择出给定数量的优选BT用户pu，作为优选邻居BT用户建立邻居关系；如邻居BT用户的给定数量等于优选BT用户pu的数量，则选择出全部优选BT用户pu，作为优选邻居BT用户建立邻居关系；如邻居BT用户的给定数量大于优选BT用户pu的数量，则选择出全部优选BT用户pu作为优选邻居BT用户，建立邻居关系；并将未被选出的次选BT用户pu的流量松弛量ru的归一化值作为其选择概率，从次选BT用户pu中使用轮盘赌选择法选择出不足数量的次选BT用户pu作为次选邻居BT用户，建立邻居关系；所述的不足数量为邻居BT用户的给定数量与优选BT用户pu的数量之差；所述的步骤C中BT用户p周期性地从邻居BT用户中选择出给定数量的邻居BT用户进行疏通，形成被疏通BT用户的具体操作如下：C1、获取邻居BT用户pu的数据传输速率tu，如果BT用户p是只提供其他邻居BT用户下载的种子用户，则数据传输速率tu指邻居BT用户pu从BT用户p处的下载速率；否则，数据传输速率tu指邻居BT用户pu对BT用户p的上传速率；如果邻居BT用户pu的数据传输速率tu都为0，则都更新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强Internet核心网流量稳定性的BT流量优化方法，包括的步骤是：A、BT用户p从追踪服务器获取用户群的候选BT用户列表；B、BT用户p从候选BT用户列表中选择给定数量的候选BT用户建立邻居连接，得到邻居BT用户；C、BT用户p周期性地从邻居BT用户中选择出不大于给定数量的邻居BT用户进行疏通，形成被疏通BT用户，而对未被选择的邻居BT用户进行阻塞，被疏通的BT用户从BT用户p下载感兴趣的文件片段，若BT用户p被邻居BT用户疏通，则BT用户p还同时从邻居BT用户处下载感兴趣文件片段；其特征在于：所述的步骤B即BT用户p从候选BT用户列表中选择出给定数量的BT用户建立邻居连接得到邻居BT用户列表的具体操作是：B1、计算候选BT用户列表中候选BT用户pu的流量松弛量ru，

【技术特征摘要】
1.一种增强Internet核心网流量稳定性的BT流量优化方法，包括的步骤是：A、BT用户p从追踪服务器获取用户群的候选BT用户列表；B、BT用户p从候选BT用户列表中选择给定数量的候选BT用户建立邻居连接，得到邻居BT用户；C、BT用户p周期性地从邻居BT用户中选择出不大于给定数量的邻居BT用户进行疏通，形成被疏通BT用户，而对未被选择的邻居BT用户进行阻塞，被疏通的BT用户从BT用户p下载感兴趣的文件片段，若BT用户p被邻居BT用户疏通，则BT用户p还同时从邻居BT用户处下载感兴趣文件片段；其特征在于：所述的步骤B即BT用户p从候选BT用户列表中选择出给定数量的BT用户建立邻居连接得到邻居BT用户列表的具体操作是：B1、计算候选BT用户列表中候选BT用户pu的流量松弛量ru，其中，u为候选BT用户列表中的候选BT用户pu的序号，i为BT用户p所依附的节点在核心网中的序号，j为候选BT用户pu所依附的节点在核心网中的序号，cij和mij分别为从互联网服务提供商(即ISP)处获取的节点i到节点j当前流量和当前流量平稳期的峰值流量，Rj为节点j的流量松弛量，Rj＝mij-cij，nj为依附于节点j的BT用户的数量；B2、将候选列表中的候选BT用户pu分为3类，与BT用户p依附于相同的网络节点的归为第1类BT用户pu，流量松弛量为正的候选BT用户pu归为第2类BT用户pu，流量松弛量小于或等于0的候选BT用户pu归为第3类BT候选用户pu；B3、找出第2类候选BT用户pu中流量松弛量ru的最大值，令该最大值等于rm，然后将第1类候选BT用户pu的流量松弛量ru改为rm；计算第3类候选BT用户pu依附的节点j的流量松弛量Rj的最小值，令该最小值等于Rmin，然后更新第3类候选BT用户pu的流量松弛量ru,其中，ε为任意小的正实数；B4、将第1类候选BT用户pu和第2类候选BT用户pu合并为优选BT用户pu，第3类候选BT用户pu作为次选BT用户pu；B5、如邻居BT用户的给定数量小于优选BT用户pu的数量，则将优选BT用户pu的流量松弛量ru的归一化值作为其选择概率，从优选BT用户pu中使用轮盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍元胜，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51