P2P业务流量特性及其对Web业务的影响2

作者：刘雅宁 王…  来源：通信世界网  发布时间:2008-1-2 11:29:04

 

    1.2P2P文件共享业务和P2P流媒体业务比较分析

    P2P文件共享业务通常并发启用多个TCP连接同时从多个P2P节点进行双向数据传输。目前P2P文件共享业务数据主要包括大的数据文件、影音文件等，P2P用户并不在意业务的实时性、时效性以及最低可接受带宽，通常几小时、几天甚至几周长时间地任其传输。

    在基于P2P结构的视频组播系统中，只有少数节点从服务器直接获取数据，更多的节点一方面从其它节点处获得数据，一方面也向其它节点提供数据。整个系统的体系结构为树状结构或者网状结构。这种以对等方式构建的视频组播系统充分利用了系统中节点的能力、节点之间的可用带宽，在接受服务的同时向其他节点提供服务，从而使系统的可扩展性大为提高。基于结构的P2P流媒体系统，其视频服务器和应用层组播节点有策略地放置于Internet网络中，例如组播树流媒体系统[2]。这种集中式的算法非常有效，但对于功能强大的根节点的具有强依赖性，树结构中节点的离开或崩溃，将严重影响后代节点[3]。数据驱动的P2P流媒体系统[3-4]一般采用Gossip机制进行节点管理和频道发现等。一般采用TCP协议作为P2P流媒体传输。Coolstreaming[3]和PPlive[4]是基于数据块(Chunk)的P2P流媒体系统中的典型范例，均采用TCP协议作为P2P流媒体传输。P2P流媒体用户与各个节点建立多个TCP连接，优先获取当前需要播放的视频文件Chunk，以保证视频回放的连续性和实时性。很多研究[5-7]通过修改和完善BitTorrent协议来使其支持流媒体传输，修改了BitTorrent协议中的Rarest-first下载策略，采用优先下载最近要回放的Piece；或修改Tit-for-tat的邻居选择策略，采用邻居的随机选择机制，在数据传输过程中才启用Tit-for-tat策略来防止搭便车行为。

    P2P文件共享系统和P2P流媒体系统在数据传输过程中呈现出许多不同的特性：

    P2P文件共享业务具有强大的网络资源侵略性，尽其所能的占用网络带宽资源。P2P流媒体系统更关注于速率的平滑性，需要一个最小带宽保证。

    P2P文件共享业务对实时性、时效性以及最小带宽要求不敏感，可以将文件持续传输几小时、几天甚至几周。而P2P流媒体业务则是在用户有观看需求时才进行业务传输，视频回放对每一个Chunk有时限要求，数据传输具有实时性要求。

    如果将下载一个文件或收看一个频道作为一个任务，P2P文件共享业务一般会同时执行多个任务，且多个任务并发传输时间长。P2P流媒体用户一般仅收看一个频道，即执行一个任务。

    相对于P2P文件共享业务，P2P流媒体用户在线耐心度低，具有更高的用户扰动率[8]。

    P2P文件共享业务和P2P流媒体业务存在很大的差异。终端系统在动态特性以及有限的带宽资源，均影响了系统的健壮性和有效传输。针对P2P流媒体业务特性，深入研究P2P流媒体业务行为模式，提出保证P2P流媒体业务QoS的传输机制以及P2P流媒体系统架构，从而保证业务的实时性、最小带宽以及业务质量，提供高性能高QoS的流媒体业务。

    2  P2P流量对Web业务流量的影响分析

    2.1P2P流量对Internet的影响

    相对于传统的Internet网络，P2P业务是通过在各个节点之间建立多个TCP连接来实现分布式的数据传输，提高了吞吐量和网络利用率，优化了业务流量性能，实现了流量的分布化。从原来C/S架构造成的负载繁重的服务器中解脱出来，通过访问与其之间网络性能更好的节点来实现相应业务，消除了因服务器性能问题而产生的服务瓶颈。

    由于电信运营商是根据传统的C/S架构制定建网原则：骨干网络采用高带宽，接入网络采用低带宽，如图1所示。而P2P技术的传输特性及其带宽侵略性根本性地改变了网络中的流量大小及流量分布，导致接入网络或部分骨干网络产生了严重拥塞，甚至于崩溃，因此原有的网络架构已不再适应现有Internet流量结构。

    相对于传统的Internet应用，P2P业务为了提高数据获取速率，通常并发启用多个TCP连接同时从多个P2P节点进行双向数据传输。当P2P应用和传统基于单TCP应用(大部分基于C/S、B/S架构的应用)竞争时，P2P应用将占据绝对优势。因为在互联网的尽力而为机制下，各个流获得的吞吐量近似与发送速率成正比，因此一个应用建立的TCP连接愈多，这个应用占用的网络资源也愈多，从而使得基于单TCP应用的性能将严重恶化。

    相对于ISP和非P2P用户，P2P流量消耗了巨大的网络带宽，使网络拥塞，增加了运营成本，网络基础设施不堪重负。P2P流量影响了传统Internet业务的性能。从而对于使用传统Internet业务的非P2P用户，其所能享用的服务性能严重下降，甚至于服务不可用，导致用户投诉和退网，使得ISP维护成本增大甚至于流失大量客户。P2P流量增加了网络运营成本，引起了非P2P用户的不满，且仍未给ISP带来新的利润，其已成为ISP最头疼的难题之一。

    2.2P2P流和Web流的集成模型

    各大电信运营商为了缓和P2P流量对网络的影响，从网络的角度出发，通过P2P业务识别和控制手段来实现对P2P流量的封杀和限速。采用的主要P2P控制手段是通过各种方式如随机丢包或拆TCP连接等，采用不同的策略如总速率限制或上行控制等，在网络测量点对P2P流量限速。只有深入理解P2P技术具有带宽侵略性的根本原因，了解P2P流量对传统Internet流量的影响以及基于TCP机制的P2P流和传统Internet流之间的业务比例关系，才能更有效地增强P2P流量的友好性和可控性，使其更好地融合到传统的Internet网络中来。

    根据P2P技术的特性，本文提出一种P2P流量和Web业务流量的混合传输性能模型，量化分析P2P流对Web流的影响。量化的结果将为网络运营商进行P2P流量控制、优化网络瓶颈点P2P连接数提供依据，为P2P应用软件调整其与各节点之间的连接数提供参考，以优化和控制P2P流量并使其更好地融合到Internet网络和传统的Internet应用中，最终使电信运营商、内容提供商以及Internet用户利益最大化，实现三方共赢的局面。