[发明专利]一种增强Internet核心网流量稳定性的BT流量优化方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及一种增强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领域。

背景技术

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(Peer to Peer,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(Bit Torrent)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。

发明内容