Bài viết đề xuất giải thuật bầu chọn siêu nút SNS (Super Node Selection) có tính tới các yếu tố trễ, độ ổn định và chi phí để duy trì độ ổn định mạng. Qua phân tích và kết quả mô phỏng giải thuật bầu chọn siêu nút SNS khi triển khai trên mạng ngang hàng Chord phân cấp mở rộng (Chord_SL) cải thiện hiệu năng so với các nghiên cứu trước đây.
Vũ Thị Thúy Hà, Vũ Văn San, Nguyễn Hồng Đức LỰA CHỌN SIÊU NÚT TỐI ƯU CHO MẠNG P2P QUY MÔ LỚN Vũ Thị Thúy Hà* , Vũ Văn San*, Nguyễn Hồng Đức* *Học Viện Cơng Nghệ Bưu Viễn thơng Tóm tắt: Với phát triển nhanh chóng mạng ngang hàng P2P, số ứng dụng P2PSIP lên xu hướng lĩnh vực truyền thông đa phương tiện qua mạng internet P2PSIP có khả khắc phục nhược điểm hệ thống SIP thông thường Trong hệ thống P2PSIP cần số nút hoạt động proxies gateways gọi siêu nút (SN) mạng có kích thước lớn chi phí việc lựa chọn SN tăng nhanh với độ phức tạp tin trao đổi ( N ) Bài báo đề xuất giải thuật bầu chọn siêu nút SNS (Super Node Selection) có tính tới yếu tố trễ, độ ổn định chi phí để trì độ ổn định mạng Qua phân tích kết mơ giải thuật bầu chọn siêu nút SNS triển khai mạng ngang hàng Chord phân cấp mở rộng (Chord_SL) cải thiện hiệu so với nghiên cứu trước Từ khóa: Mạng ngang hàng, siêu nút, nút thơng thường, bảng băm phân tán, giao thức khởi tạo phiên, siêu-siêu nút, mạng Chord phân cấp mở rộng, lựa chọn siêu nút I ĐẶT VẤN ĐỀ Khoảng vài năm trở lại đây, giới chứng kiến bùng nổ Internet băng thơng rộng, với phát triển mạnh mẽ ứng dụng ngang hàng Với nhiều ưu điểm hứa hẹn tính hiệu quả, linh hoạt khả mở rộng cao Đặc biệt mạng ngang hàng P2P dựa bảng băm phân tán DHT thu hút nhiều quan tâm từ cộng đồng nghiên cứu Tuy nhiên, mạng ngang hàng dựa DHT truyền thống cung cấp cấu trúc chiều khơng sử dụng đặc tính phân nhóm vốn có số ứng dụng (ví dụ: dịch vụ truyền hình hội nghị, thoại hội nghị qua mạng P2P, P2PSIP…) Mơ hình truyền thống khơng thể giải vấn đề liên quan tới tỷ lệ nhập rời mạng cao tính khơng đồng nút mạng P2P Để cải thiện hiệu định tuyến thích ứng với mạng khơng ổn định tính khơng đồng nút, việc phát triển mơ hình phân cấp P2P cần thiết Nghiên cứu [1] đề xuất mơ hình Chord_SL phân cấp mở rộng, việc cấu trúc xây dựng mạng phân cấp dựa vị trí nút tham gia giải vấn đề không đồng hiệu mạng chồng phủ mạng tảng Cấu trúc mạng chia làm hai lớp: Lớp liên miền (superlayer) quản lý K cụm nội miền lớp nội miền (local layer) có n nút n N / K Mơ hình phân cấp Chord_SL cải thiện so với nghiên cứu phân cấp nghiên cứu trước Tuy nhiên nghiên cứu [1] chưa đưa giải thuật lựa chọn SN mà SN gán cố định Vì hiệu mạng giảm SN bị lỗi SN rời mạng Do nút tham gia vào mạng ngang hàng khơng đồng để để xây dựng mạng phân cấp ổn định hiệu quả, giải thuật bầu chọn nút có lực làm siêu nút có ảnh hưởng lớn tới hiệu hệ thống Qua nghiên cứu khảo sát nhiều nghiên cứu đưa giải thuật bầu chọn siêu nút mạng ngang hàng phân cấp [2-10] Việc bầu chọn siêu nút dựa vào khoảng cách để giảm trễ nghiên cứu [2], [6], [7] đề xuất Những nghiên cứu tập trung giảm trễ truyền thông nút cách khám phá lân cận mạng khám phá lực nút để xây dựng mạng phân cấp siêu nút hiệu SG-1 giao thức lựa chọn siêu nút tiếng xem xét lực nút, thiếu chế định phù hợp làm cho giải thuật hội tụ chậm tiêu tốn mào đầu điều khiển trình lựa chọn siêu nút [10] Nghiên cứu [3], [5] đề xuất kỹ thuật học máy tự động để cải thiện giải thuật SG1 Tuy nhiên việc lựa chọn siêu nút phải dung hòa giảm trễ truyền thơng, hiệu tìm kiếm lựa chọn siêu nút có lực đủ mạnh dựa vào số đặc tính ví dụ như: Thời gian sống nút, khả xử lý, băng thông Phần nội dung tiếp báo đề xuất giải thuật bầu chọn siêu nút gọi SNS (Super Node Selection) có tính tới yếu tố tối ưu như: trễ, độ ổn định mạng phân cấp chi phí để trì độ ổn định mạng Qua phân tích kết mô giải thuật SNS triển khai mạng ngang hàng phân cấp cải thiện hiệu so với nghiên cứu trước [4], [10] II ĐỀ XUẤT GIẢI THUẬT SNS A Xây dựng hàm mục tiêu Trong mạng phân cấp, nút vòng nội miền sau chu k chạy thuật toán để đánh giá khả nút Một nút với hiệu vượt trội chọn để trở thành SN, nút với hiệu thấp hoạt động nút thông thường ON Các tham số đánh giá khả nút bao gồm: Băng thông, khả xử lý, thời gian trực tuyến Trong Tác giả liên hệ: Vũ Thị Thúy Hà , email: havt@ptit.edu.vn Đến tòa soạn:08//2017,chỉnh sửa:08/2017,chấp nhận đăng: 09/2017 Số 01 (CS.01) 2017 TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 40 LỰA CHỌN SIÊU NÚT TỐI ƯU CHO MẠNG P2P QUY MÔ LỚN nghiên cứu đề xuất hàm giá đa biến để đánh giá lực nút : n u ( x1 , x2 , ,xn ) n fi ( xi ) i 1 (1) Trong đó: x1 , x2 , , xn tương ứng băng thông, khả xử lý, thời gian trực truyến,… xi) hàm chi phí tương ứng với biến x1 , x2 , , xn Trong phương trình nêu tất tham số có ảnh hưởng tới hiệu hoạt động nút mức độ khác Bằng cách kết hợp tất yếu tố nêu trên, hàm mục tiêu G giải thuật đề xuất xác định sau: fi G 3 Hình Hiệu c c nú Chord_SL t on(p) P( p ) B( p ) ( 2) t on(SN) P( SN ) B( SN ) Trong đó: ton( p ) , P( p ) , B( p ) thời gian hoạt động trung bình nút, khả xử lý CPU MIPS Million Instruction Per Second), băng thông nút p ; t on(SN ) , P(SN ) , B(SN ) giá trị yêu cầu tối thiểu tham số nút SN, giá trị tham số chọn t y theo mục tiêu dịch vụ triển khai 1.0MIPS 512Kbps tương ứng Số 01 (CS.01) 2017 : 30 phút, i n Kết xếp ma trận, nút đưa bình chọn liệt kê hàng ma trận, nút nhận bình chọn liệt kê cột Vì vậy, tổng cột tổng số phiếu bình chọn tất nút nhận Ví dụ hình nút B nhận nhiều bình chọn chọn SN nhóm G A 0 0 A B C D E F S H nh Ma Mơ hình hóa phiên trực tuyến mạng ngang hàng đồ thị có hướng G={V, E}, V tập đỉnh đại diện cho nút E tập cạnh đại diện cho liên kết lớp chồng phủ Quá trình lựa chọn SN thể hình Giả sử có nút lớp nội miền tham số hiệu tất nút liệt kê hình t on(SN ) , P(SN ) , B(SN ) n i Năng lực tất nút tính tốn theo hàm mục tiêu G Nếu tính tốn kết nút j lớn so với i Gij = 1, ngược lại, Gij = 0, kết tính tốn hai nút j i Gij = Gji = B Thuật toán bầu chọn SNS Thuật toán bầu chọn SN cập nhật c ng với trình chạy ổn định stabilization ) giải thuật Chord lớp nội miền Mỗi nút quảng bá tham số hiệu tới nút hàng xóm nội miền Từng nút đưa bình chọn nút tốt theo kết tính tốn từ thơng tin nhận Mỗi nút chịu trách nhiệm cho tính tốn bầu chọn Nút bình chọn nhiều lựa chọn SN Khi SN lựa chọn, cần quảng bá thơng tin bao gồm địa IP định danh … đến tất nút có liên quan c ng lớp nội miền Các tham số gia hu n ng gi n hu h B 1 1 1 C D E F 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 n u chọn SN n i n.create() predecessor = nil; successor = n; j in a h ing c n aining n n j in(n’) predecessor = nil; u chọn e n’ TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 41 Vũ Thị Thúy Hà, Vũ Văn San, Nguyễn Hồng Đức success = n’ fin _success (n); VOTE(n,k){ a = n; i = k; j = k; while (i < N){ a = a.successor; t=j+1; G1 = n.t_on * n.P * n.B; G2 = a.t_on * a.P * a.B; if(G1==G2){ G[j][t]=1; G[t][j]=1;} else{ if(G1>G2){G[j][t]=1;G[t][j]=0;} else{G[j][t]=0;G[t][j]=1;} } i++; j++; } } FIND_SN(n){ for i=1 to m G[i][i]=1; k=1; t=n; while (kSmax){ Smax = S[i]; while(j