Sử dụng mô hình thế giới nhỏ trong truyền hình mạng ngang hàng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ Việt Dũng SỬ DỤNG MƠ HÌNH THẾ GIỚI NHỎ TRONG TRUYỀN HÌNH MẠNG NGANG HÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ Việt Dũng SỬ DỤNG MƠ HÌNH THẾ GIỚI NHỎ TRONG TRUYỀN HÌNH MẠNG NGANG HÀNG Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: 60.48.15 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Đại Thọ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Sử dụng mơ hình giới nhỏ truyền hình mạng ngang hàng “là thực dƣới hƣớng dẫn TS Nguyễn Đại Thọ, giảng viên, trƣờng đại học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội Mọi trích dẫn tài liệu tham khảo mà sử dụng luận văn có ghi rõ nguồn gốc Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn kính trọng sâu sắc thầy giáo TS Nguyễn Đại Thọ môn mạng truyền thơng máy tính nhiệt tình động viên, định hƣớng, bảo tơi q trình định hình, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy công tác Khoa công nghệ thông tin trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình giúp đỡ truyền đạt kiến thức cho suốt bậc học đại học cao học để tơi có đủ kiến thức hoàn thành luận văn Xin cảm ơn bạn học lớp chia sẻ với kinh nghiệm học tập quý báu Cảm ơn đồng nghiệp quan quan tâm tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn ngƣời thân gia đình, giúp đỡ tơi lúc khó khăn, vất vả để hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp động viên tạo điều kiện thuận lợi đóng góp ý kiến q báu để giúp tơi hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 31 tháng 10 năm 2012 Vũ Việt Dũng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm mạng ngang hàng 1.2 Phân loại mạng ngang hàng 1.2.1 Hệ thống ngang hàng lai ghép 1.2.2 Mạng ngang hàng túy (Pure Peer-to-peer System) 1.2.2.1 Khái niệm lớp mạng phủ 1.2.2.2 Mạng ngang hàng túy cấu trúc 1.2.2.3 Mạng ngang hàng có cấu trúc 1.3 Phƣơng pháp truyền thông mạng ngang hàng 10 1.3.1 Đẩy (Push) 11 1.3.2 Kéo (Pull) 11 1.3.3 Kéo đẩy xen kẽ 11 1.3.4 Phƣơng pháp truyền thông lan tỏa (gossip protocol) 13 1.4 Giới thiệu trình giả lập iGridMedia 14 1.4.1 Giới thiệu chung iGridMedia 14 1.4.2 Mơ hình hoạt động 15 1.4.3 Kiến trúc chung trình mơ 16 1.4.3.1 Cách thức hoạt động 16 1.4.3.2 Kiến trúc lớp mạng phủ 17 Chƣơng TRUYỀN HÌNH NGANG HÀNG TRÊN MẠNG THẾ GIỚI NHỎ 19 2.1 Ứng dụng chia sẻ video, truyền hình mạng ngang hàng 19 2.2 Các loại mơ hình lớp mạng phủ - Overlay Network 22 2.2.1 Khái niệm lớp mạng phủ 22 2.2.2 Mạng ngẫu nhiên - Random graphs 23 2.2.2.1 Định Nghĩa 23 2.2.2.2 Tính chất 24 2.2.3 Mạng bao đóng – Scale free 25 2.2.3.1 Định nghĩa: 25 2.2.3.2 Tính chất 27 2.2.3.3 Xây dựng đồ thị bao đóng 27 2.2.4 Mạng giới nhỏ 29 2.2.4.1 Mô tả mạng giới nhỏ 29 2.2.4.2 Tính chất mạng giới nhỏ 31 2.3 Ứng dụng mạng giới nhỏ 33 2.3.1 Đánh giá lớp mạng phủ 33 2.3.2 Truyền liệu mạng giới nhỏ 34 Chƣơng GIẢI PHÁP XÂY DỰNG MẠNG THẾ GIỚI NHỎ 37 3.1 Xây dựng mơ hình lý thuyết 37 3.2 Giải thuật xây dựng mơ hình giới nhỏ dựa vào xây dựng nhóm 38 3.3 Giải thuật xây dựng mạng giới nhỏ dựa độ trễ liên kết nút mạng 43 3.4 Đề xuất giải thuật cải tiến 47 3.4.1 Giải thuật GoCast: 47 3.4.2 Đề xuất 49 Chƣơng MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 51 4.1 Phƣơng thức mô 51 4.2 Kết 54 4.2.1 Đánh giá số lƣợng gói tin điều khiển mạng 54 4.2.2 Đánh giá tốc độ truyền nhận thông tin 55 4.2.3 Đánh giá thời gian trễ nguồn nút mạng .56 4.2.4 Đánh giá khoảng cách trung bình mạng 56 Chƣơng KẾT LUẬN & PHƢƠNG HƢỚNG MỞ RỘNG 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Mạng ngang hàng lai ghép Hình Mạng ngang hàng túy Hình Cơ chế bảng băm phân tán (DHT) 10 Hình Ứng dụng truyền liệu đa phƣơng tiện iGridMedia 15 Hình Cách thức hoạt động trình mơ iGridMedia 16 Hình Xây dựng lớp mạng phủ iGridMedia 17 Hình Phân loại ứng dụng chia sẻ video mạng ngang hàng .19 Hình Mơ hình lớp mạng phủ 22 Hình Vị trí lớp mạng phủ 23 Hình 10 Đồ thị ngẫu nhiên 24 Hình 11 Đồ thị bao đóng 26 Hình 12 Phân biệt đồ thị bao đóng đồ thị ngẫu nhiên 26 Hình 13 Xây dựng đồ thị bao đóng 28 Hình 14 Mạng thơng thƣờng, mạng giới nhỏ, mạng ngẫu nhiên 30 Hình 15 Xây dựng đồ thị giới nhỏ theo Kleinberg lƣới hai chiều .31 Hình 16 Tính phân cụm đồ thị giới nhỏ 31 Hình 17 Mơ hình truyền tin nội nút nhóm 35 Hình 18 Truyền tin nhóm 36 Hình 19 Tƣơng quan liên kết gần, liên kết xa 44 Hình 20 Ví dụ độ trễ truyền tin 46 Hình 21 Chƣơng trình mơ 53 Hình 22 Đánh giá số lƣợng gói tin điều khiển mạng/giây 54 Hình 23 Đánh giá tốc độ truyền nhận thông tin 55 Hình 24 Độ trễ trung bình truyền liệu nút so với nguồn 56 Hình 25 Đánh giá khoảng cách trung bình nút mạng 57 MỞ ĐẦU Ngày nay, máy tính mạng Internet trở thành phần thiếu sống Cùng với phát triển Internet băng thông rộng thiết bị đa phƣơng tiện cá nhân, nhu cầu chia sẻ thông tin ngƣời dùng cuối không dừng lại việc gửi nhận dòng văn bản, file liệu có sẵn với kích thƣớc nhỏ mơ hình mạng truyền thống máy phục vụ/máy khách (Client/Server) ngày bộc lộ điểm yếu Chi phí trì hoạt động máy phục vụ ngày tốn theo độ phức tạp mở rộng mạng Khơng có vậy, hoạt động mạng bị phụ thuộc chặt chẽ vào trạng thái máy phục vụ: máy phục vụ gặp cố tồn hệ thống bị ảnh hƣởng Chính mà mơ hình mạng ngang hàng (Peer to Peer hay P2P) ngày thu hút quan tâm đông đảo ngƣời dùng, nhà nghiên cứu mạng công ty thƣơng mại lớn Với ba đặc điểm bật tận dụng đƣợc tài nguyên máy tham gia, giải đƣợc vấn đề điểm chết trung tâm mơ hình máy phục vụ/máy khách, chi phí xây dựng vận hành thấp; mạng ngang hàng mở đƣờng cho nhiều nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực Mƣời năm qua đánh dấu bƣớc phát triển lớn dịch vụ mạng ngang hàng Từ hệ thống chia sẻ file đơn giản mạng cục Napster (1999) BittorenteDonkey, Bittorent… thƣờng cung cấp file liệu có kích thƣớc hàng trăm MB tới hàng ngàn ngƣời dùng; tới hệ thống tìm kiếm nội dung, hội thảo qua mạng (video conference, VoIP), đặc biệt việc phân bổ liệu truyền thơng đa phƣơng tiện từ máy tính nguồn tới lƣợng lớn ngƣời dùng Một vấn đề quan trọng để nâng cao chất lƣợng dịch vụ mạng ngang hàng tốc độ hiệu suất truyền tin mạng Có nhiều nghiên cứu vấn đề này, nhiên phạm vi luận văn tập trung vào tầng mạng phủ (overlay network) Để đảm bảo tốc độ truyền tin, nhƣ chất lƣợng dịch vụ tầng mạng phủ cần đáp ứng yêu cầu sau: a Có cấu trúc: tiền đề cho việc phát triển, xây dựng thuật tốn tìm kiếm tài ngun mạng b Đáng tin tƣởng: Đảm bảo mạng hoạt động có nút tham gia rời khỏi mạng c Có khả mở rộng: Cho phép nhiều nút mạng tham gia mạng đồng thời Có nhiều đề xuất để giải yêu cầu trên, mạng phủ theo mơ hình giới nhỏ [2],[3],[4],[5] giải pháp đƣợc nhiều ngƣời quan tâm Các nghiên cứu mạng giới nhỏ đƣa tiêu chí đánh giá hàng xóm gần hàng xóm xa Theo đánh giá [2],[3], hàng xóm gần hàng xóm có độ trễ truyền tin thấp Cách đánh giá mạng giới nhỏ đƣợc xây dựng có nhóm nút mạng có tốc độ truyền tin cao liên kết trực tiếp với nhau, giúp tăng hiệu suất truyền tin chung nút mạng Tuy nhiên vấn đề đặt với phƣơng pháp lƣợng thơng tin cần thiết để xây dựng trì mạng lớn, điều ảnh hƣởng đến tính hiệu khả mở rộng mạng Trong [6] có đề xuất giải thuật xây dựng mạng ngang hàng, giải thuật Gocast Gocast có nhiều điểm tƣơng đồng với cách xây dựng mạng [2],[3] giải thuật Gocast khắc phục đƣợc số điểm yếu cho việc xây dựng mạng giới nhỏ, nhƣ làm giảm lƣợng thông tin trì mạng, khống chế tốt cân bậc tất đỉnh đồ thị Ngoài Gocast giải thuật đƣợc cài đặt sử dụng thực tế Để khắc phục vấn đề thông lƣợng yêu cầu trì mạng giới nhỏ, luận văn nghiên cứu giải thuật kết hợp Gocast giới nhỏ, để tận dụng tính cân bậc nút mạng Gocast điểm mạnh mơ hình giới nhỏ Giải pháp đƣợc thử nhiệm môi trƣờng mô iGridMedia với tham số thời gian trễ gần giống Internet Kết cho thấy, giải pháp đem lại hiệu với việc làm giảm thời gian trễ chi phí truyền thơng cho gói tin điều khiển mạng Theo đó, hiệu độ trễ trung bình mạng đƣợc cải thiện Quá trình nghiên cứu thực kết nghiên cứu đƣợc trình bày đầy đủ chƣơng luận văn với nội dung cụ thể sau: Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan mạng ngang hàng, với khái niệm nhất, cách thức phân loại ứng dụng mạng ngang hàng, phƣơng pháp truyền tin mạng ngang hàng Chƣơng đồng thời giới thiệu iGridMedia trình giả lập đƣợc chọn để đánh giá chất lƣợng mạng giới nhỏ Chƣơng 2: Giới thiệu tổng quan dịch vụ truyền hình ngang hàng, yêu cầu với truyền hình ngang hàng Giới thiệu chi tiết lớp mạng phủ sâu vào mạng giới nhỏ Chƣơng 3: Các giải thuật xây dựng mạng giới nhỏ Trình bầy giải thuật cải tiến, kết hợp mạng giới nhỏ với giải thuật Gocast nhằm khắc phục điểm yếu yêu cầu lƣợng thông tin lớn để trì mạng giới nhỏ theo phƣơng thức truyền thống Chƣơng 4: Trình bày cách thức thực mô sử dụng kết mô thu đƣợc để so sánh đánh giá tính hiệu giải thuật kết hợp so với giải thuật gốc Chƣơng 5: Kết luận phƣơng hƣớng nghiên cứu tƣơng lai Tồn thơng tin mạng đƣợc phân bổ cho nút tham gia, nên mạng thực khơng có nút điều khiển trung tâm Ngồi ra, tính chất mạng ngẫu nhiên, số cạnh đủ lớn mạng liên thơng nên thực chất toàn nút mạng đƣợc kết nối đến Nhƣợc điểm: Tuy có ƣu điểm trên, nhƣng mạng giới nhỏ xây dựng theo tiêu chí có hạn chế định Để chọn hàng xóm gần, cần thực đo đạc đến danh sách nút mạng, chi phí cho bƣớc đo đạc cao ảnh hƣởng đến tổng thể số lƣợng gói tin dùng cho việc trì mạng Việc kết nạp hàng xóm hồn tồn dựa thơng tin phía nút tiến hành xây dựng hàng xóm, kết xây dựng hàng xóm nút làm ảnh hƣởng đến danh sách hàng xóm nút Ta xét ví dụ sau: Hình 20 Ví dụ độ trễ truyền tin Giả sử nút mạng A nút mạng có hiệu cao Có tốc độ truyền tin đến hàng xóm thấp nhƣ hình (nét đứt mơ tả liên kết có độ trễ cao, nét liên mơ tả liên kết có độ trễ thấp) 46 Dễ thấy, nêu theo thuật toán trên, nút B, C, D, E, F tất chọn A làm hàng xóm gần, nhiên lƣợt chọn hàng xóm nút A loại bỏ bớt số liên kết giữ lại liên kết tốt nhât cho chẳng hạn loại bỏ D, E, F, giữ lại B, C Quá trình lựa chọn hàng xóm thực định kỳ liên tục, dẫn đến vịng lặp vơ tận nút D, E, F thực việc kết nạp A thành hàng xóm gần Do trƣờng hợp việc xây dựng hàng xóm gần khơng hiệu vừa làm tăng số lƣợng thơng điệp tạo xóa kết nối vừa khơng hồn thiện đƣợc cấu trúc mạng Do tính phức tạp khơng đồng nút tham gia vào mạng, nên xác suất để xuất nút có hiệu cao nhƣ A cao cần thêm chế để khắc phục vấn đề 3.4 Đề xuất giải thuật cải tiến 3.4.1 Giải thuật GoCast: Gocast phƣơng thức giao tiếp nhóm [6], hƣớng tới việc xây dựng kết nối có độ trễ thấp, đồng thời đảm bảo bậc nút mạng nhƣ Gocast đƣợc xây dựng cách trì kết nối gần kết nối ngẫu nhiên mạng Việc xây dựng kết nối dựa vào dịch vụ gọi dịch vụ lấy mẫu nút chọn nút tồn mạng Mỗi nút mạng lựa chọn D hàng xóm bao gồm Crand hàng xóm ngẫu nhiên Cnear hàng xóm gần (D, Crand, Cnear tham số đầu vào mạng) Sử dụng phƣơng thức TCP để trì danh sách hàng xóm thực truyền tin hàng xóm với nhau, sử dụng UDP cho việc truyền tin tới nút lại Sau khoảng thời gian định kỳ, tất nút mạng thực cập nhật danh sách hàng xóm Đầu tiên danh sách hàng xóm ngẫu nhiên, sau đến danh sách hàng xóm gần theo bƣớc dƣới đây: Duy trì danh sách hàng xóm ngẫu nhiên: Mỗi nút mạng p, thực so sánh số hàng xóm ngẫu nhiên với Crand Nếu giá trị Crand, khơng cần thực thêm thao tác Nếu số lƣợng hàng xóm ngẫu nhiên nhỏ Crand, thực chọn ngẫu nhiên nút mạng chƣa hàng xóm để thêm vào danh sách 47 hàng xóm Và cuối số lƣợng nút vƣợt Crand nút p lựa chọn hành động sau để điều chỉnh danh sách hàng xóm:  Nếu số hàng xóm ngẫu nhiên vƣợt q Crand + 2, nút p chọn ngẫu nhiên hai hàng xóm q r, yêu cầu q r thay kết nối với p thành kết nối với Thao tác cho phép giảm số hàng xóm p trì số lƣợng hàng xóm ngẫu nhiên nút khác hệ thống  Nếu số hàng xóm ngẫu nhiên Crand +1, p đơn giản chọn ngẫu nhiên nút mạng q để bỏ khỏi danh sách hàng xóm Duy trì danh sách hàng xóm gần: Gocast trì danh sách hàng xóm gần thơng qua ba phƣơng thức: thay hàng xóm gần hàng xóm tốt hơn, thêm hàng xóm gần, bỏ hàng xóm gần số lƣợng hàng xóm gần vƣợt Cnear +  Cứ sau khoảng thời gian định kỳ, nút mạng p thực đo đạc độ trễ nút mạng ngẫu nhiên r, độ trễ ƣớc tính nút p đến r nhỏ độ trễ p đến hàng xóm gần q đó, p đánh giá việc thay q r bốn điều kiện sau đúng: i) số lƣợng hàng xóm gần q Cnear -1; ii) số lƣợng hàng xóm gần r khơng vƣợt q Cnear + 5; iii) số lƣợng hàng xóm r lớn Cnear r phải có hàng xóm có độ trễ truyền tin với r lớn độ trễ truyền tin với p cuối iv) để đảm bảo nhận đƣợc lợi ích từ việc thay đổi hàng xóm, độ trễ p với r cần dƣới ngƣỡng nửa độ trễ p với q  Để thêm hàng xóm p chọn ngẫu nhiên nút mạng r thực thêm vào danh sách hàng xóm điều kiện ii) điều kiện iii) đƣợc thỏa mãn  Nếu p có số hàng xóm lớn Cnear + 2, xóa kết nối với hàng xóm mà có số lƣợng hàng xóm vƣợt ngƣỡng Cnear -1 Đánh giá: Giải thuật Gocast xây dựng đƣợc lớp mạng phủ với hiệu truyền tin cao giảm độ trễ truyền tin đồng thời trì bậc nút mạng D – D + 48 Việc xác định hàng xóm gần giải thuật Gocast hồn tồn tự nhiên, danh sách hàng xóm gần dần đần đƣợc cập nhật đƣợc làm tốt thơng qua phƣơng thức thay hàng xóm gần hàng xóm gần Cách thức tiếp cận tốt so với cách đánh giá xếp danh sách hàng gần đƣợc để cử giải thuật xây dựng giới nhỏ truyền thống làm giảm đƣợc chi phí đánh giá độ trễ đến lƣợng lớn nút mạng Cơ chế đánh giá bậc nút mạng trƣớc thực kết nạp nút mạng vào danh sách hàng xóm nút khắc phục đƣợc vịng lặp tuần hồn vô hạn không hiệu việc kết nạp hàng xóm đƣợc đề xuất giải thuật giới nhỏ phần 3.3 Thực tế cho thấy giải thuật GoCast đƣợc cài đặt triển khai cho dịch vụ giao tiếp nhóm đƣợc ứng dụng thực tế 3.4.2 Đề xuất Giải thuật đƣợc đƣa phần 3.3 giải thuật xây dựng mạng giới nhỏ hồn chỉnh, nhiên có hạn chế yêu cầu khối lƣợng liệu lớn để xây dựng mạng nguy phát sinh vịng lặp khơng giới hạn cho việc kết nạp hàng xóm Ý tƣởng chung đƣợc đề xuất để giải vấn đề kết hợp phƣơng pháp xây dựng mạng giới nhỏ lý thuyết với giải thuật Gocast nêu nhằm tận dụng điểm mạnh hai giải thuật đồng thời khắc phục điểm yếu có giải thuật xây dựng mạng giới nhỏ cũ Với cách tiếp cận giải thuật cải tiến đƣợc xây dựng nhƣ sau Thứ giữ nguyên tham số nhƣ điều kiện xây dựng danh sách hàng xóm gần hàng xóm xa nhƣ mạng giới nhỏ Thứ hai thực thay đổi chế lựa chọn hàng xóm gần theo cách xây dựng tối ƣu phần giải thuật Gocast để giảm số lƣợng gói tin điều khiển mạng Thứ ba thêm điều kiện số lƣợng hàng xóm nút mạng kết nạp nút vào danh sách hàng xóm để dảm bảo cân bậc đỉnh sau kết nạp Phƣơng thức giao tiếp TCP với hàng xóm UDP với nút lại Gocast đƣợc giữ lại để làm tăng hiệu suất truyền tin Chi tiết giải thuật: 49 Các nút thực thao tác xây dựng hàng xóm định kỳ Phƣơng thức xây dựng hàng xóm gần, hàng xóm xa đƣợc tiến hành nhƣ sau: Xây dựng hàng xóm xa: So sánh số lƣợng hàng xóm xa nút p với Cfar, số lƣợng hàng xóm xa Cfar khơng cần thực thêm thao tác gì, số lƣợng hàng xóm xa nhỏ Cfar thực việc chọn thêm hàng xóm, ngƣợc lại tiến hành loại bỏ hàng xóm  Thêm hàng xóm xa: chọn ngẫu nhiên nút mạng r, độ trễ liên kết r đến nút thỏa mãn điều kiện hàng xóm xa thực thêm r vào danh sách hàng xóm p  Xóa hàng xóm, chọn ngẫu nhiên nút mạng r hàng xóm xa p tiến hành xóa liên kết r, p Xây dựng hàng xóm gần: Tiến hành xây dựng trì danh sách hàng xóm gần tƣơng tự nhƣ chế Gocast Sử dụng ba phƣơng thức, thay thế, thêm bớt hàng xóm Tuy nhiên để đảm bảo kết xây dựng hàng xóm gần danh sách hàng xóm tối ƣu, lần tham gia vào mạng, nút thực đo đạc độ trễ đến tất hàng xóm biết để xây dựng danh sách hàng xóm cho Chi tiết giải thuật: If (isFirstTimeJointNetwork) { N  n.danhSachHangXom; //lấy danh sách hàng xóm  C N; //lấy danh sách hàng xóm tiềm For each node v in C{ D[v]  distance(n,v);//lấy khoảng cách n v } Sort(D);//sắp xếp Near_lbr_list  C[0,Cnear] //lấy Cnear hàng xóm isFirstTimeJointNetwork = false; } 50 Else{ If (num_of_nbr = Cnear) { replace_node_method; } else If (num_of_nbr < Cnear -1) { add_node_method; } else If (num_of_nbr > Cnear +2) { delete_node_method; } } Ở phần ta thực đo đạc đánh giá hiệu giải thuật kết hợp so với giải thuật gốc để so sánh kết đạt đƣợc Chƣơng MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 4.1 Phƣơng thức mô Tiến hành cài đặt giải thuật giới nhỏ, giải thuật kết hợp IgridMedia Và thực mô điều kiện có kênh truyền (chia sẻ file nhất) tham số độ trễ mạng đƣợc xây dựng ngẫu nhiên theo độ trễ kết nối Internet Để thực mô ta thực theo bƣớc sau: Bƣớc 1: Thiết lập tham số mô Các tham số liên quan đến q trình mơ phỏng: File: MeridianMatrix-UT – Chứa thông tin độ trễ nút mạng, đơn vị tính theo mili giây File: conf.xml Chứa thơng tin cho việc thực mô Nội dung thông tin phục vụ cho mô 300000 1250 51 500 4000 20 20 10000 1000 500 5000 .05 0.5 1024 300000 10000 10000 20 20 15 50 40 40000 42 52 0.99 250 1000 0.98 600000 5000000, 1000000, 384000, 128000 10000000, 3000000, 1500000, 768000 0, 0.15, 0.39, 0.46 50000 2000000 10 100000 50 500 Bƣớc 2: Thực chƣơng trình mơ ghi nhận kết Hình 21 Chương trình mơ 53 4.2 Kết 4.2.1 Đánh giá số lƣợng gói tin điều khiển mạng Tham số:  Số nút mạng: 200 nút  Thời gian đo: 300000msec  Số lƣợng hàng xóm nút: 15 Kết quả: Hình 22 Đánh giá số lượng gói tin điều khiển mạng/giây Nhận xét: Do số lƣợng hàng xóm nút hai lần mô nhƣ nên thời điểm bắt đầu xây dựng danh sách hàng xóm, số lƣợng gói tin điều khiển mạng hai giải thuật xấp xỉ nhƣ Sau khởi tạo đƣợc danh sách hàng xóm, giải thuật kết hợp gocast giới nhỏ có chế đảm bảo cân bậc nút mạng, nên việc kết nạp hàng xóm nút đƣợc thực tốt hơn, danh sách hàng xóm nút có thay 54 đổi hơn, số lƣợng gói tin dành cho việc trì cập nhật danh sách hàng xóm ổn định so với giải thuật giới nhỏ túy Sau khởi tạo đƣợc danh sách hàng xóm, số lƣợng thông điệp dành cho điều khiển mạng hai giải thuật tƣơng đối ổn định, nhiên giải thuật kết hợp Gocast giới nhỏ, số lƣợng gói tin nhỏ Số lƣợng gói tin điều khiển mạng trung bình giải thuật kết hợp: 40.11 (gói/giây), số lƣợng gói tin trung bình giải thuật giới nhỏ túy: 49.04 (gói/giây) Nhƣ giải thuật kết hợp số lƣợng gói tin điều khiển mạng giảm 81.79% so với giải thuật giới nhỏ 4.2.2 Đánh giá tốc độ truyền nhận thông tin Tham số đầu vào:  Số nút mạng: 200  Thời gian: 10000 msec Kết quả: Hình 23 Đánh giá tốc độ truyền nhận thơng tin Nhận xét: Dễ thấy hai giải thuật, giải thuật giới nhỏ túy giải thuật kết hợp Gocast giới nhỏ, phù hợp với giao thức kéo đẩy Igridmedia, kết nhận đƣợc cho thấy, giao thức kéo đẩy hoạt động tốt lớp phủ mạng đƣợc xây dựng từ hai giải thuật 55 4.2.3 Đánh giá thời gian trễ nguồn nút mạng Tham số đầu vào:  Số nút mạng: 200  Thời gian giả lập : 300000 msec Kết quả: Hình 24 Độ trễ trung bình truyền liệu nút so với nguồn Độ trễ trung bình:  Giải thuật kết hợp Gocast giới nhỏ ~ 7322 msec  Giải thuật giới nhỏ ~ 10035msec Nhận xét: Giải thuật kết hợp thu đƣợc độ trễ trung bình nhỏ so với giải thuật giới nhỏ, nữa, độ trễ khơng có xu hƣớng tăng kéo dài thời gian mơ Điều nói lên rằng, việc đƣa thêm tiêu chí để lựa chọn hàng xóm, đảm bảo danh sách hàng xóm ổn định làm giảm độ trễ trung bình mạng 4.2.4 Đánh giá khoảng cách trung bình mạng Tham số đầu vào:  Số nút mạng: 200  Thời gian giả lập : 100000 msec Kết quả: 56 Hình 25 Đánh giá khoảng cách trung bình nút mạng Nhận xét: Số bƣớc truyền tin trung bình (avg hop) hai giải thuật xấp xỉ nhƣ nhau, điều có nghĩa giải thuật kết hợp giữ nguyên đƣợc đặc tính quan trọng mạng giới nhỏ tức khoảng cách trung bình nút nhỏ 57 Chƣơng KẾT LUẬN & PHƢƠNG HƢỚNG MỞ RỘNG Khóa luận tổng hợp lại tồn q trình thực nghiên cứu chúng tơi sử dụng mạng giới nhỏ cho truyền hình trực tuyến mạng ngang hàng Việc xây dựng lớp mạng phủ theo mạng giới nhỏ, giúp mạng thừa hƣởng hai đặc tính quan trọng khoảng cách trung bình nút nhỏ, tính phân nhóm cục làm tăng hiệu suất truyền tin Các nghiên cứu xây dựng mạng giới nhỏ theo tiêu chí đánh giá hàng xóm theo độ trễ truyền tin xây dựng đƣợc mạng tận dụng liên kết có hiệu suất truyền tin cao, tạo nhóm truyền tin với hiệu suất lớn Tuy nhiên vấn đề gặp phí để xây dựng mạng trì cịn cao, tính ổn định mạng cịn thấp Phƣơng pháp cải tiến đề xuất sử dụng kết hợp mô hình lý thuyết mạng giới nhỏ, giải thuật Gocast đƣợc triển khai thực tế Do có nhiều điểm tƣơng đồng với giải thuật giới nhỏ, Gocast giúp khắc phục phần điểm yếu chi phí xây dựng trì mạng, loại bỏ vịng lặp xây dựng hàng xóm vơ tận giải thuật cũ Để phân tích sâu mặt định lƣợng sử dụng trình mơ mã nguồn mở iGridMedia để thực thao tác đánh giá Kết mô thu đƣợc chứng tỏ đề xuất thu đƣợc kết định so với giải thuật gốc Giải thuật đề xuất giữ đƣợc đặc tính mạng giới nhỏ gốc giảm đƣợc số lƣợng gói tin điều kiển để trì mạng đồng thời giảm độ trễ trung bình truyền tin tất nút mạng Các kết nghiên cứu kết dừng mức lý thuyết mô Hy vọng tƣơng lai, chúng tơi có thêm thời gian hội để hoàn thiện sửa đổi mình, hồn thiện ý tƣởng mà chúng tơi chƣa kịp thực nhƣ đề xuất thuật phƣơng thức hiệu cho việc truyền quảng bá thông tin mạng giới nhỏ, xây dựng mạng phù hợp với truyền hình đa kênh truyền Chúng tơi hi vọng đƣa đƣợc phƣơng pháp đánh giá sai khác liệu chia sẻ nút tăng tốc độ xây dựng lớp mạng phủ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Thị Thu Hải (2009) “Phân bổ luồng truyền thông đa phương tiện ngang hàng theo phương thức kéo đẩy” Luận văn cao học Tiếng Anh [2] Shashidhar Merugu, Sridhar Srinivasan, and Ellen Zegura (2005)“Adding structure to unstructured peer-to-peer networks: the use of small-world graphs” Journal of Parallel and Distributed Computing, Vol 65 Issue [3] Nguyễn Quang Đức (2012) “Adding Structure to the iGridMedia peer to peer Video Streaming System”, Bachelor Thesis, Hà Nội [4] Mei Li, Wang-Chien Lee, Anand Sivasubramaniam (2005)“Semantic Small World: An Overlay Network for Peer-to-Peer Search”.Proceedings of the 12th IEEE International Conference on Network Protocols [5] Ralf Steinmetz, Klaus Wehrle (2005) “Peer-to-Peer Systems and Applications”, Springer [6] Jo˜ao Leit˜ao, Nuno A Carvalho, Jos´e Pereira, Rui Oliveira, Lu´ıs Rodrigues () “On Adding Structure to Unstructured Overlay Networks” [7] Ken Y K Hui, John C S Lui, David K.Y Y au (2005) “Small-World Overlay P2P Networks: Construction and Handling Dynamic Flash Crowd” The Chinese University of Hong Kong & Purdue University [8] Bakhshi, R., Cloth, L., Fokkink, W., & Haverkort, B (2009) Mean-field analysis for the evaluation of gossip protocols Quantitative Evaluation of Systems, 2009 QEST’09 Sixth International Conference on the (pp 247–256) IEEE [9] Birman, K (2007) The Promise , and Limitations , of Gossip Protocols ACM SIGOPS Operating Systems Review, 41(5), 8-13 N Magharei and R Rejaie PRIME (2007) "Peer-to-PeerReceiver-driven MEshbased Streaming", in Proceedings of IEEE INFOCOM, 2007 [10] 59 [11] Reka Albert, Albert-Laszlo Barabasi (2002) “Statistical mechanics of complex networks” Department of Physics, University of Notre Dame, Notre Dame, Indiana 46556 [12] http://en.wikipedia.org 60 ... khác mạng 1.2 Phân loại mạng ngang hàng Theo mức độ tập trung mạng ngang hàng, phân loại mạng ngang hàng nhƣ sau 1.2.1 Hệ thống ngang hàng lai ghép Hình Mạng ngang hàng lai ghép Đây mạng ngang hàng. .. giá chất lƣợng mạng giới nhỏ Chƣơng 2: Giới thiệu tổng quan dịch vụ truyền hình ngang hàng, yêu cầu với truyền hình ngang hàng Giới thiệu chi tiết lớp mạng phủ sâu vào mạng giới nhỏ Chƣơng 3:... Kiến trúc lớp mạng phủ 17 Chƣơng TRUYỀN HÌNH NGANG HÀNG TRÊN MẠNG THẾ GIỚI NHỎ 19 2.1 Ứng dụng chia sẻ video, truyền hình mạng ngang hàng 19 2.2 Các loại mơ hình lớp mạng phủ - Overlay