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1、国防科学技术大学 硕士学位论文 基于层叠网的源驱动文件分发系统设计与实现 姓名：谭周 申请学位级别：硕士 专业：计算机技术 指导教师：彭伟 2011-04 国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文 第 i 页 摘 要 随着计算机技术的普及和发展，从 MB、GB 到 TB，文件的量级越来越大。 在政府机构和大型企业等较大规模的集团性组织中，存在可指定接收方的、可靠 的大规模文件分发需求。 P2P 是解决大规模文件下载问题的一种成熟方案， 但目前 的 P2P 系统是由文件接收者驱动的，文件源不指定文件的接收者，不能实现文件 的定向分发。更重要的是，在 P2P 系统中，由于 Peer 间的连接没有考
2、虑因特网自 治系统（AS）拓扑结构和 ISP（Internet Service Provider，互联网服务提供商）之 间的商业关系，产生了较大的域间流量开销，导致 P2P 模式遭到 ISP 的联合抵制， 限制了 P2P 技术的发展应用。 本文针对安全可控的大规模文件分发问题，设计并实现了一种基于层叠网的 源驱动文件分发系统（SDFDSource-Driving File Distribution System）。 第一，针对 P2P 域间流量开销过大的问题，提出了应用层组播和 P2P 相结合 的系统结构，将 P2P 文件分发流量限制在域内，对承载节点部署策略和 P2P 文件 交互策略等关键算
3、法进行了研究， 在发挥 P2P 文件高效分发优势的同时减少了 P2P 文件分发过程中的域间流量。 第二，针对源端可指定文件接收者的需求，本系统将文件分发过程的发起者 从文件接收者移至数据源。源端可以指定文件的接收方，文件接收方由主动搜寻 资源变为被动接收。客户端接到源端的文件下载命令后自动下载，并通过用户和 内容的分级管理增强了安全性。 第三， 针对文件可靠分发的需求， 通过在 P2P 网络中部署层叠网服务节点 （简 称层叠节点），将文件内容在层叠节点上进行缓存，保证了源节点下线后文件仍 可离线传输，支持文件的中断续传，解决了种子文件失效的问题。 第四，针对应用层组播相关研究对 AS 域结构关
4、注较少的问题，提出了一种满 足“valley-free”和“prefer-customer”规则的应用层组播树生成算法。 本文设计了系统通信协议，详细介绍了身份认证、源端上传文件、种子文件 分发和文件分发的工作流程。对系统管理服务器、层叠节点和客户端的软件模块 和维护的数据结构进行了详细设计，在 Linux 平台上实现了系统并进行了测试。 测试结果表明，该系统可以为大规模文件分发提供会晤控制、定向分发服务 和缓存服务，明显减少了域间流量。当文件分发者离线时，可以实现离线分发， 支持中断续传。同时，由于高性能层叠节点的加入，提供了比普通 P2P 系统更快 的文件分发速度。 本文设计并实现的 SD
5、FD 系统可以在不对底层网络结构进行较大改动的前提 下，为源端提供高效、安全、可靠的文件分发服务，可在企业和政府等大型集团 国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文 第 ii 页 性组织的内部文件分发网络中广泛应用。 关键词：层叠网，P2P，源驱动，应用层组播，文件分发 国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文 第 iii 页 ABSTRACT With the development of computer technology, the file magnitude becomes more and more large, which increases from MB to TB. Th
6、ere is ever high requirement for reliable file distribution to designate receivers, especially for government institutions and large organizations like corporations. P2P is a mature solution to solve problems of downloading large files. However, the current P2P system is driven by the file receiver,
7、 and file source cannot specify files receiver. Therefore, the P2P cannot achieve directional file distribution. Moreover, in the P2P system, due to the AS topology and ISP business relationships are not considered by the connection between Peers, resulting in a greater inter-domain traffic overhead
8、, which makes P2P model resisted by the ISP. Thus the development and application of P2P technology was limited. Aiming at the security problem of large-scale file distribution, the paper design and realize a source-driving file distribution system (SDFD) based on overlay network. First, aiming at t
9、he problem that P2P has spent excessive inter-domain traffic, by studying the strategy of overlay deployment and P2P file exchange, we propose system architecture combine P2P and the application layer multicast to confine P2P file distribution domain and thus reduce the inter-domain traffic. Second,
10、 to meet the needs that receivers can be designated by source, SDFD system transfer the sponsor from receivers to data source, which can designate receivers. Receivers change their role from positive searching to objective receiving. Once receiver received order, client will automatically download t
11、he file. Furthermore, we can rate the user and content to strengthen the security. Third, aiming at the demand for reliable file distribution, by disposing the overlay-nodes in P2P networks, we supply the cache service for file distribution. Even if data source are offline, client can get data from
12、overlay-nodes, thus solve the problem of torrent file invalidation. Fourth, there are a large number of studies on the application layer multicast, but few focus on the structure of AS domains. We propose an application layer multicast tree generation algorithm for “valley-free and prefer-customer r
13、ules. In this paper, we design a system communication protocol. We also introduce the workflow of authenticate, file upload, torrent file distribute and file distribute. Furthermore, we design the software module of management server, overlay-node and client. We test the SDFD system on linux platfor
14、m. The results show that SDFD system can supply oriented file distribute, controllable meeting and cache service. It apparently reduces inter-domain traffic. While the data source is offline, client can get data from overlay-nodes, thus ensure that the file offline transmission and solve the problem
15、 of 国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文 第 iv 页 torrent file invalidation. Furthermore, with the addition of overlay-nodes, Our design runs faster than normal P2P system. KeyWords: Overlay Network, Peer-to-Peer, Source-Driving, Application Layer Multicast, File Distribution 国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文 第 IV 页 表 目 录 表 1.1 三种组播方式的比较.3 表 2.1 P2P 系统体系结构优缺点对比及代表软件.16 表 5.1 原型系统试验环境配置表.46 表 5.2 文件分发测试表.49 国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文 第 V 页
