đồ án : ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC DHT TRONG MẠNG NGANG HÀNG

đồ án :ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC DHT TRONG MẠNG NGANG HÀNG

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 *** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC DHT TRONG MẠNG NGANG HÀNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Tùng Hà Nội, 11-2008 N G U Y Ễ N T H Ế T Ù N G Đ Á N H G I Á H I Ệ U N Ă N G M Ộ T S Ố G I A O T H Ứ C D H T T R O N G M Ạ N G N G A N G H À N G D 0 4 V T 1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc KHOA VIỄN THÔNG 1 *** *** ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên: Nguyễn Thế Tùng Lớp: D04VT1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 *** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC DHT TRONG MẠNG NGANG HÀNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Tùng Lớp: D04VT1 Giáo viên hướng dẫn: TS. Lê Nhật Thăng Hà Nội, 11-2008 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc KHOA VIỄN THÔNG 1 *** *** ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên: Nguyễn Thế Tùng Lớp: D04VT1 Khoá: 2004 – 2008 Ngành học: Điện Tử - Viễn Thông Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC DHT TRONG MẠNG NGANG HÀNG Nội dung đồ án: Đồ án nghiên cứu cơ chế hoạt động của một số giao thức DHT trong mạng ngang hàng có cấu trúc. Từ đó sử dụng phần mềm mô phỏng P2PSim để phân tích, đánh giá hiệu năng hoạt động của các DHT. Nội dung của đồ án được chia thành bốn phần chính như sau:  Lý thuyết chung về mạng ngang hàng  Lý thuyết về Bảng băm phân tán DHT  Phương pháp nghiên cứu mạng ngang hàng  Đánh giá hiệu năng một số DHT Ngày giao đồ án:……/ /2008 Ngày nộp đồ án: ……/11/2008 Ngày …. tháng 11 năm 2008 Giáo viên hướng dẫn TS. Lê Nhật Thăng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. Điểm: (bằng chữ ……………… ) Ngày …. tháng 11 năm 2008 Giáo viên hướng dẫn TS. Lê Nhật Thăng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. Điểm: (bằng chữ ……………… ) Ngày …. tháng 11 năm 2008 Giáo viên phản biện Mục lục Đồ án tốt nghiệp Mục lục Mục lục 1 Mục lục Đồ án tốt nghiệp 1 Danh mục hình vẽ 2 Danh mục hình vẽ Đồ án tốt nghiệp 2 Thuật ngữ viết tắt 4 Thuật ngữ viết tắt Đồ án tốt nghiệp 4 Lời nói đầu 5 Lời nói đầu Đồ án tốt nghiệp 5 Chương 1: Lý thuyết chung về mạng ngang hàng 6 Chương 1: Lý thuyết chung về mạng ngang hàng Đồ án tốt nghiệp 8 Chương 2: Lý thuyết về Bảng băm phân tán DHT 24 Chương 2: Lý thuyết chung về bảng băm phân tán DHT Đồ án tốt nghiệp 24 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu mạng ngang hàng 44 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu mạng ngang hàng Đồ án tốt nghiệp 44 Chương 4: Đánh giá hiệu năng một số DHT 56 Chương 4: Đánh giá hiệu năng một số DHT Đồ án tốt nghiệp 56 Kết luận 75 Kết luận Đồ án tốt nghiệp 75 Tài liệu tham khảo 76 Tài liệu tham khảo Đồ án tốt nghiệp 76 Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 1 Danh mục hình vẽ Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ Hình 1-1: Hệ thống mạng 6 Hình 1-2: Hệ thống mạng chủ - khách 7 Hình 1-3: Mạng ngang hàng 8 Hình 1-4: Mạng ngang hàng hoàn toàn 11 Hình 1-5: Mạng lai ghép 12 Hình 1-6: Mạng lai ghép với chỉ số hoá tập trung 13 Hình 1-7: Mạng lai ghép với chỉ số hoá phân tán 13 Hình 1-8: Cơ chế danh mục tập trung 14 Hình 1-9: Cơ chế yêu cầu liên tục 15 Hình 1-10: Cơ chế bảng băm phân tán 15 Hình 1-11: Mạng Edonkey 20 Hình 1-12: Mạng Gnutella 21 Hình 1-13: Mạng Napster 22 Hình 1-14: Tìm kiếm trên mạng Napster 23 Hình 2-1: Chức năng chính của DHT 25 Hình 2-2: Không gian ID của mạng Chord (N=64) 27 Hình 2-3: Các item lưu trên mạng Chord 27 Hình 2-4: Quá trình node tham gia vào mạng Chord 33 Hình 2-5: Quá trình node rời khỏi mạng Chord 34 Hình 2-6: Không gian ID của mạng Kademlia (N=16) 35 Hình 2-7: Các k-bucket của một node 35 Hình 2-8: Bảng định tuyến của node 110 37 Hình 2-9: Quá trình node tham gia vào mạng Kelips 39 Hình 2-10: Bảng định tuyến của một node trong mạng Tapestry 40 Hình 2-11: Các mức liên kết của node 4227 41 Hình 2-12: Đường đi của một message từ node 5230 tới node 42AD 41 Hình 2-13: Các bản sao được định tuyến tới root (node 4377) 42 Hình 2-14: Các node truy vấn đến node lưu item gần nhất 42 Hình 3-1: Minh họa NS-2 47 Hình 3-2: Minh họa PeerSim 48 Hình 3-3: Minh họa PlanetSim 49 Hình 3-4: Minh họa OMNet++ 51 Hình 3-5: Minh họa OverSim 52 Hình 3-6: Minh họa GPS 53 Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 2 Danh mục hình vẽ Đồ án tốt nghiệp Hình 3-7: Minh họa P2PSim 55 Hình 4-1: Minh họa mô hình thực tế 57 Hình 4-2: Hoạt động của P2PSim 58 Hình 4-3: Lưu đồ xác định ngưỡng churn rate 62 Hình 4-4: Ngưỡng churn rate Chord hoạt động tốt 62 Hình 4-5: Ngưỡng churn rate Kademlia hoạt động tốt 63 Hình 4-6: Ngưỡng churn rate Kelips hoạt động tốt 63 Hình 4-7: Ngưỡng churn rate Tapestry hoạt động tốt 64 Hình 4-8: Hiệu năng Chord với churn rate rất cao 65 Hình 4-9: Hiệu năng Kademlia với churn rate rất cao 65 Hình 4-10: Hiệu năng Kelips với churn rate rất cao 66 Hình 4-11: Hiệu năng Tapestry với churn rate rất cao 66 Hình 4-12: So sánh các DHT với churn rate 60s 67 Hình 4-13: So sánh các DHT với churn rate 300s 67 Hình 4-14: Ảnh hưởng của base đối với Chord 68 Hình 4-15: Ảnh hưởng của pnstimer đối với Chord 68 Hình 4-16: Ảnh hưởng của alpha đối với Kademlia 69 Hình 4-17: Ảnh hưởng của stabilize_timer đối với Kademlia 69 Hình 4-18: Ảnh hưởng của round_interval đối với Kelips 70 Hình 4-19: Ảnh hưởng của n_contacts đối với Kelips 70 Hình 4-20: Ảnh hưởng của stabtimer đối với Tapestry 71 Hình 4-21: Ảnh hưởng của base đối với Tapestry 71 Hình 4-22: Tính khả mở của Chord 72 Hình 4-23: Tính khả mở của Kademlia 72 Hình 4-24: Tính khả mở của Kelips 73 Hình 4-25: Tính khả mở của Tapestry 73 Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 3 Thuật ngữ viết tắt Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CLI Command Line Interface Giao diện dòng lệnh DHT Distributed Hash Table Bảng băm phân tán FAQ Frequently Asked Questions Các câu hỏi thường gặp FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file GUI Graphical User Interface Giao diện đồ họa ICQ I seek you Chương trình máy tính nhắn tin tức thời trên Internet ID Identifier Số nhận dạng IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức IP phiên bản 6 JXTA Juxtapose Giao thức mạng ngang hàng mã nguồn mở của Sun Microsystems MAC Media-Access Control Điều khiển Truy nhập - Vật lý MIT Massachusetts Institute of Technology Học viện kĩ thuật Masachuset Mĩ OSPF Open Shortest Path First Đường đi ngắn nhất mở đầu tiên P2P Peer-to-Peer Mạng ngang hàng PDA Personal Digital Assistant Máy trợ lý cá nhân kỹ thuật số PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm nối điểm PVC Performance versus Cost Hiệu năng đối với chi phí RIP Routing Information Protocol Giao thức định tuyến thông tin RTT Round Trip Time Thời gian đi hết một vòng SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán băm an toàn SETI Search for Extraterrestrial Intelligence Dự án tìm kiếm nền văn minh ngoài trái đất TCL Tool Command Language Bộ công cụ lập trình dòng lệnh TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn UDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ liệu người dùng VoD Video on Demand Video theo yêu cầu Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 4 Lời nói đầu Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Khoảng mười năm trở lại đây, thế giới đã chứng kiến sự bùng nổ của Internet băng thông rộng, cùng với nó là sự phát triển mạnh mẽ của các ứng dụng peer-to- peer. Với nhiều ưu điểm hứa hẹn như tính hiệu quả, linh hoạt và khả năng mở rộng cao, các mạng peer-to-peer đã và đang thu hút được nhiều sự quan tâm từ cộng đồng nghiên cứu. Mạng peer-to-peer đã phát triển qua nhiều thế hệ, thế hệ hiện nay là mạng có cấu trúc dựa trên khả năng lưu trữ và tìm kiếm dữ liệu hiệu quả theo cơ chế Bảng băm phân tán (DHT). Các DHT được thiết kế để hoạt động trong môi trường tương đối ổn định với các peer là máy tính. Tuy nhiên vài năm gần đây, các thiết bị nối mạng ngày càng phong phú và đa dạng, từ điện thoại, PDA, … cho đến tivi. Các thiết bị này kết nối và rời khỏi mạng trong thời gian ngắn khiến cho độ ổn định của mạng rất thấp dẫn đến hiệu năng của các DHT giảm sút rõ rệt. Phân tích, đánh giá hiệu năng của các DHT trong môi trường mới là vấn đề đang rất được quan tâm hiện nay. Nội dung của đồ án bao gồm bốn phần chính như sau: Chương 1: Lý thuyết chung về mạng ngang hàng Chương 2: Lý thuyết về Bảng băm phân tán DHT Chương 3: Phương pháp nghiên cứu mạng ngang hàng Chương 4: Đánh giá hiệu năng một số DHT Em xin gửi lời cám ơn đến các thầy giáo cô giáo đã dạy dỗ em tận tình trong suốt quá trình học tập tại Học Viện. Xin chân thành cám ơn TS. Nguyễn Chấn Hùng và ThS. Ngô Hoàng Giang đã cung cấp những thông tin tài liệu qúy báu giúp đỡ em trong thời gian vừa qua. Đặc biệt em vô cùng biết ơn thầy giáo TS. Lê Nhật Thăng đã dành nhiều thời gian tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, tháng 11 năm 2008 Sinh viên Nguyễn Thế Tùng Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 5 [...]... và cách thức trao đổi, thu nhận tài nguyên của các máy tính trong mạng ngang hàng người ta chia mạng ngang hàng ra làm hai loại kiến trúc chính: a, Mạng P2P thuần nhất Hình 1- 4: Mạng ngang hàng hoàn toàn Trong hệ thống này, tất cả các máy đều được nối với nhau, đây là mô hình thể hiện chính xác nhất bản chất của mạng ngang hàng Trong mạng ngang hàng hoàn Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 11 Chương 1: Lý thuyết... chuyển một cách ngẫu nhiên đến một số máy trong mạng Số lượng máy trong mạng càng lớn thì khả năng tìm thấy Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 16 Chương 1: Lý thuyết chung về mạng ngang hàng Đồ án tốt nghiệp thông tin càng nhỏ Một nhược điểm khác của hệ thống này là do không có định hướng, một yêu cầu tìm kiếm thường được chuyển cho một số lượng lớn máy trong mạng làm tiêu tốn một lượng lớn băng thông của mạng, ... trúc mạng ngang hàng bao gồm tất cả các nút mạng đại diện cho các máy tham gia và các liên kết giữa các nút mạng này Một liên kết tồn tại giữa hai nút mạng khi một nút mạng biết vị trí của nút mạng kia Dựa vào cấu trúc liên kết giữa các nút mạng ta có thể phân loại mạng ngang hàng thành 2 loại: có cấu trúc hay không cấu trúc Một mạng ngang hàng không cấu trúc khi các liên kết giữa các nút mạng trong mạng. .. thiệu về hoạt động của một số mạng ngang hàng phổ biến trên Internet Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 23 Chương 2: Lý thuyết chung về bảng băm phân tán DHT Đồ án tốt nghiệp Chương 2: Lý thuyết về Bảng băm phân tán DHT 2.1 Khái niệm DHT Một Hash Table (bảng băm) là một cấu trúc dữ liệu ánh xạ giữa key (khóa) và value (giá trị) Tức là tương ứng với một key, hash table sẽ trả về một value Để thực hiện việc ánh... được truyền qua Server trung tâm Có hai kiểu mạng lai ghép: mạng lai ghép với chỉ số hoá tập trung và mạng lai ghép chỉ số hoá phân tán Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 12 Chương 1: Lý thuyết chung về mạng ngang hàng Đồ án tốt nghiệp Hình 1- 6: Mạng lai ghép với chỉ số hoá tập trung Trong mạng lai ghép chỉ số hoá tập trung có một máy chủ trung tâm bảo trì các chỉ số của dữ liệu hoặc tài nguyên hiện tại đang... sử dụng trong mạng ngang hàng hoàn toàn Mô hình định tuyến thêm vào cấu trúc thông tin về những tài nguyên được lưu Nguyễn Thế Tùng – Đ04VT1 15 Chương 1: Lý thuyết chung về mạng ngang hàng Đồ án tốt nghiệp trữ sử dụng bảng băm phân tán Giao thức này cung cấp một ánh xạ giữa số nhận dạng của tài nguyên (ID) và vị trí lưu trữ Trong cấu trúc của bảng định tuyến một truy vấn có thể được định tuyến hiệu quả... mở, hiệu quả và có khả năng chịu lỗi DHT là một hash table được cài đặt như một hệ thống phân tán Cũng như một hash table, DHT cung cấp ánh xạ từ key đến value Nhưng không giống như hash table thông thường, các value trong một DHT được lưu trên các node khác nhau trong mạng chứ không phải lưu trong một cấu trúc dữ liệu cục bộ Thông qua một key, value tương ứng được lưu tại một node phù hợp trên mạng. .. Hình 1-1 4: Tìm kiếm trên mạng Napster 1.7 Kết luận chương 1 Chương 1 trình bày một số khái niệm tổng quan về mạng ngang hàng Ta phân loại các hệ thống mạng ngang hàng dựa trên cơ sở về mức độ phân quyền, về cơ chế tìm kiếm dữ liệu và về cấu trúc mạng Ta cũng trình bày một vài ứng dụng và một số vấn đề chủ yếu đối với mạng ngang hàng hiện nay Từ đó phân tích các ưu điểm, nhược điểm so với mạng Client-Server...Chương 1: Lý thuyết chung về mạng ngang hàng Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Lý thuyết chung về mạng ngang hàng 1.1 Phân loại các hệ thống mạng máy tính Ban đầu khi mạng máy tính mới ra đời, tốc độ máy còn thấp, số lượng máy tham gia trong mạng chưa cao, nhu cầu trao đổi thông tin mới chỉ dừng lại ở những tập tin có kích thước bé nên việc quản lý mạng còn rất đơn giản, cấu trúc của mạng chỉ gồm một vài... mạng, dẫn đến hiệu quả tìm kiếm chung của mạng thấp Hầu hết các mạng ngang hàng không cấu trúc phổ biến như Napster, Gnutella, Fasttrack và eDonkey2000 Mạng ngang hàng có cấu trúc khắc phục nhược điểm của mạng không cấu trúc bằng cách sử dụng hệ thống DHT (Bảng Băm Phân Tán: Distributed Hash Table) Hệ thống này định nghĩa liên kết giữa các nút mạng trong mạng phủ theo một thuật toán cụ thể, đồng thời xác . liên tục 15 Hình 1- 10: Cơ chế bảng băm phân tán 15 Hình 1- 11: Mạng Edonkey 20 Hình 1- 12: Mạng Gnutella 21 Hình 1- 13: Mạng Napster 22 Hình 1- 14: Tìm kiếm trên mạng Napster 23 Hình 2 -1: Chức năng. Đ04VT1 1 Danh mục hình vẽ Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ Hình 1- 1: Hệ thống mạng 6 Hình 1- 2: Hệ thống mạng chủ - khách 7 Hình 1- 3: Mạng ngang hàng 8 Hình 1- 4: Mạng ngang hàng hoàn toàn 11 Hình. toàn 11 Hình 1- 5: Mạng lai ghép 12 Hình 1- 6: Mạng lai ghép với chỉ số hoá tập trung 13 Hình 1- 7: Mạng lai ghép với chỉ số hoá phân tán 13 Hình 1- 8: Cơ chế danh mục tập trung 14 Hình 1- 9: Cơ chế