- Với những đặc điểm phù hợp, mạng ngang hàng, đặc biệt là mạng ngang hàng có cấu trúc ngày càng được sử dụng phổ biến cho các ứng dụng nêu trên. - Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm, mạng ngang hàng có cấu trúc cũng bộc lộ những hạn chế nhất định, làm tiêu tốn băng thông và khả năng của mạng cũng như ứng dụng. - Vì thế, vấn đề tối ưu mạng ngang hàng có cấu trúc, khắc phục những nhược điểm còn tồn tại trở lên cần thiết.. - Khóa luận sẽ trình bày một giải pháp tối ưu mạng ngang hàng cấu trúc Chord - một giao thức của mạng ngang hàng có cấu trúc - dựa trên thời gian trễ. - Tiêu chí dùng để tối ưu chính là thời gian trễ giữa các nút tham gia. - Mạng ngang hàng. - Phân loại mạng ngang hàng. - Hệ thống ngang hàng lai (Hybrid Peer-to-peer System). - Mạng ngang hàng thuần túy (Pure Peer-to-peer System). - Kiến trúc siêu ngang hàng (Super-peer Architecture). - Mạng ngang hàng có cấu trúc (Structured). - Dữ liệu. - Mô hình mạng ngang hàng. - Mạng ngang hàng lai thế hệ thứ nhất (Napster). - Mạng ngang hàng thuần túy (Gnutella 0.4, FreeNet). - Kiến trúc siêu ngang hàng(Gnutella 0.6, JXTA). - Mạng ngang hàng có cấu trúc Chord dạng vòng tròn.. - So với các mô hình mạng khác, mạng ngang hàng có nhiều ưu điểm như khả năng mở rộng, không tồn tại điểm chết, khả năng của hệ thống tỉ lệ với số lượng máy tham gia. - Nhiều ứng dụng lớn đã và đang được xây dựng trên mạng ngang hàng như FreeNet, Napster, Gnutella, BitTorrent, eMule..... - Mạng ngang hàng có cấu trúc sử dụng giải thuật DHT (Distributed Hash Table – bảng băm phân tán) tạo nên một mạng phủ (overlay) trên mạng liên kết vật lý. - Chord là một giao thức của mạng ngang hàng có cấu trúc với không gian địa chỉ một chiều dạng vòng. - Mạng ngang hàng cấu trúc Chord ngày càng thể hiện nhiều ưu điểm như khả năng mở rộng, cân bằng tải, định tuyến. - Trong mạng ngang hàng có cấu trúc nói chung và Chord nói riêng, quan hệ hàng xóm của các nút được thiết lập mà không xem xét đến topo (topology) tầng dưới. - Điều này làm cho độ trễ truyền thông báo giữa các nút và chi phí truyền thông trong mạng P2P. - Như vậy, quá trình xây dựng liên kết trong bảng định tuyến cũng không xem xét đến quan hệ giữa các nút ở tầng dưới. - Vẫn dựa trên cấu trúc và định tuyến của Chord truyền thống, trong đề xuất mà khóa luận đưa ra, thứ nhất, các nút tham gia vào mạng sẽ lựa chọn vị trí theo tiêu chí mà tại đó, nút được chọn có thời gian trễ tới các nút liền trước và liền sau là nhỏ nhất. - thứ hai, bảng định tuyến của nút sẽ được thay đổi bằng cách lựa chọn lại các nút đích của các liên kết từ một tập nút nào đó cũng theo tiêu chí thời gian trễ nhỏ nhất, nhằm tiết kiệm chi phí đường đi của các thông báo. - Để đánh giá hiệu quả của giải pháp đề xuất, khóa luận xây dựng một chương trình mô phỏng giả lập mạng Internet và đo thời gian trễ truyền thông báo giữa các nút trong mạng Chord. - Chương 1: Giới thiệu tổng quan về ngạng ngang hàng, ưu nhược điểm và sự phân loại mạng ngang hàng. - Các ứng dụng trên mạng ngang hàng xuất hiện ngày càng nhiều, thu hút đông đảo người dùng máy tính. - Và hơn hết, chúng ta sẽ làm quen với cấu trúc Chord, một trong những giao thức phổ biến nhất trong mạng ngang hàng có cấu trúc.. - Mạng ngang hàng Định nghĩa. - Mạng ngang hàng thường được sử dụng để kết nối các máy thông qua một lượng kết nối dạng ad hoc. - Mạng ngang hàng có nhiều ứng dụng. - Các nút trong mạng ngang hàng sẽ liên lạc với nhau, lấy dữ liệu từ nút khác về, đồng thời chia sẻ dữ liệu đó cho những nút có nhu cầu. - Ưu điểm của mạng ngang hàng thể hiện ở việc áp dụng vào từng ứng dụng cụ thể mà cấu trúc mạng khách chủ không có được. - Nói cách khác, ưu điểm của mạng ngang hàng chính là khắc phục những nhược điểm của mô hình mạng cũ.. - Tính chất phân tán của mạng ngang hàng cũng giúp cho mạng hoạt động tốt khi một số máy gặp sự cố. - Nhược điểm Mặc dù có rất nhiều ưu điểm, nhưng mạng ngang hàng cũng bộc lộ khá nhiều nhược điểm. - Các nút đột ngột rời khỏi mạng sẽ làm sai bảng định tuyến trong một thời gian nhất định, làm cho việc truy vấn thiếu chính xác. - Phân loại mạng ngang hàng Hai tiêu chí cơ bản để phân loại mạng ngang hàng:. - Cấu trúc Overlay của mạng ngang hàng lai có thể được mô tả như một mạng hình sao.. - Mỗi client lưu trữ files định chia sẻ với các nút khác trong mạng. - Tuy nhiên vấn đề tìm kiếm trong mạng ngang hàng thuần túy lại sử dụng cơ chế Flooding, yêu cầu tìm kiếm được gửi cho tất cả các nút mạng là láng giềng với nó, điều này làm tăng đáng kể lưu lượng trong mạng. - Đây là một yếu điểm của các mạng ngang hàng thuần túy. - Các phần mềm tiêu biểu cho mạng ngang hàng dạng này là Gnutella 0.4, FreeNet. - Các nút có khả năng khác nhau (CPU power, bandwidth, storage) đều có thể phải chịu tải (load) như nhau. - Để khắc phục nhược điểm của mạng ngang hàng thuần túy, một mô hình mang ngang hàng mới được phát triển với tên gọi là mạng siêu ngang hàng. - Đây được gọi là mạng ngang hàng thế hệ 2. - Phần mềm tiêu biểu cho mạng ngang hàng kiểu này là Gnutella 0.6 và JXTA (Juxtapose). - Khắc phục được nhược điểm về sự khác nhau về CPU power, bandwidth… ở mạng ngang hàng thuần túy, các Super-peer sẽ chịu tải chính, các nút khác chịu tải nhẹ. - Mạng ngang hàng có cấu trúc (Structured) Hệ thống mạng ngang hàng không cấu trúc thể hiện nhược điểm: không có gì đảm bảo tìm kiếm sẽ thành công. - Mạng ngang hàng có cấu trúc khắc phục nhược điểm của mạng không cấu trúc bằng cách sử dụng hệ thống DHT (Distributed Hash Table - Bảng Băm Phân Tán). - Hai trong số những đặc điểm của Chord không thể không kể tới đó là khả năng tìm kiếm dữ liệu nhanh và cân bằng tải giữa các nút.. - Một đặc điểm của mạng DHT dễ nhận thấy ở Chord là sự phân phát khóa tương đối đồng đều vào các nút trong mạng. - Các nút liên kết với nhau dựa vào Succcessor và Predecessor của nó. - Thay vì phải tìm kiếm tuyến tính, bảng định tuyến cho phép một nút định tuyến tới các nút ở xa. - Tham gia và ổn định mạng Trong 1 mạng động , thường xuyên có sự thay đổi với các nút tham gia và rời khỏi bất kì lúc nào. - Các nút Successor và Predecessor sẽ cần phải cập nhật thông tin về nút mới tham gia vào mạng. - Tối ưu hóa trên Chord Cấu trúc Chord ngày càng được áp dụng cho nhiều ứng dụng ngang hàng. - Sự khác biệt về topo (Topology mismatch) Vấn đề khác biệt về topo nảy sinh ngày từ khi mạng ngang hàng có cấu trúc với bẳng băm phân tán được đưa ra. - DHT xây dựng một mạng phủ bên trên mạng kết nối vật lý giữa các nút và sử dụng topo này trong việc xác định quan hệ, liên lạc, truyền dữ liệu. - Mạng phủ định vị lại các nút trong một topology mới với địa chỉ là các giá trị băm. - Trong các ứng dụng ngang hàng Chord, các truy vấn ngắn thường có tần suất lớn hơn các truy vấn dài do quá trình tìm kiếm ưu tiên các nút hàng xóm trước. - Một điểm cải tiến rất lớn lớn trong cấu trúc Chord (DHT nói chung) so với các thế hệ mạng ngang hàng trước chính là việc bổ xung thêm bảng định tuyến. - Lựa chọn láng giềng gần (Proximity Neighbor Selection[5]) Nghiên cứu này tập trung cải thiện thuộc tính gần gũi trong mạng ngang hàng có cấu trúc nói chung. - Thông qua quá trình tìm kiếm các định danh miền tương ứng sử dụng thủ tục RPC trong Chord, các nút có thể nhận được danh sách hàng xóm của chúng một cách nhanh chóng theo cách thức phân tán hoàn toàn. - Trước tiên chúng ta sẽ xem xét cách xây dựng không gian liên kết hai chiều của các nút. - Từ đó có thể đánh giá được mức độ gần gũi của các nút. - Thuật toán Vivaldi sẽ ánh xạ một nút vào một tọa độ hai chiều (x, y) dựa vào công thức với nhiều tham số, trong đó có thời gian quay vòng (round-trip delay time - RTT) là thời gian đo đc tương tự như quá trình ping hay DNS và tọa độ của các nút trước đó. - Kết quả của thuật toán là một mặt phằng tọa độ với các nút được ánh xạ vào một điểm trên đó.. - Như vậy dễ dàng tìm ra các nút láng giềng gần. - Vấn đề sai khác topo mạng (topology mismatch) như đã được giới thiệu là một trong những vấn đề đáng kể nhất trong tối ưu mạng ngang hàng có cấu trúc. - Bản thu thập các điểm mốc là một bản phỏng đoán vị trí của các nút. - Bước cuối cùng là xây dựng vòng Quasi-Chord thông qua các giá trị Cantor của các nút.. - Mô hình thích hợp với số lượng nút và các nút trong mạng cố định. - Cường độ vào ra cao của các nút trong mạng cao gây khó khăn việc ánh xạ địa chỉ. - Chương hai cho chúng ta thấy được tổng quan những vấn đề, nhược điểm còn tồn tại trong mô hình mạng ngang hàng Chord và xem xét một số nghiên cứu nhằm tối ưu mạng Chord. - đánh giá mối quan hệ giữa các nút bằng quan hệ trên không gian hai chiều đó. - Do đó, khoảng cách dựa vào thời gian trễ giữa các nút được xem là thước đo khả thi nhất đánh giá sự gần gũi giữa chúng.. - Thời gian trễ từ nút đang xét tới các nút trong tập lựa chọn nhỏ nhất là tiêu chí lựa chọn. - Việc lựa chọn vị trí sẽ làm cho các nút gần nhau theo thời gian trễ đo được đứng cạnh nhau trên vòng Chord. - Xây dựng bảng định tuyến. - Điều kiện để lọc bớt các nút trong tập này là định danh nút phải nằm trong khoảng (k+2i-2, k+2i). - Thực hiện đo thời gian trễ từ nút đang xét tới tập các nút vừa nêu, một danh sách độ trễ được trả về. - Các quan hệ gần nhau trên vòng định danh mang tính cục bộ, các nút có thể bị chia thành các cụm nhỏ trên đó. - Thực thi chính là phần mô tả hoạt động của mạng ngang hàng Chord. - Kiến trúc mạng mô phỏng Để có thể thực hiện được quá trình mô phỏng, trước tiên chúng ta cần có một mô hình mạng tầng liên kết vật lý với thời gian trễ giữa các nút trên mạng. - Trong mỗi vùng thời gian trễ cũng chỉ tính trên các đường nối trực tiếp từ switch trung tâm đến các nút. - Điều này cũng chỉ đóng góp phần nào cho quá trình bất ổn định thời gian trễ tức thời giữa các nút.. - Dữ liệu này chỉ cung cấp xem có tối đa bao nhiêu nút tham gia mạng, các nút thuộc miền nào. - Đây là dữ liệu để mô phỏng được sự vào ra, không ổn định của các nút. - Tại mỗi mốc thời gian mô phỏng, dữ liệu cung cấp thông tin về các nút tham gia hay rời đi cũng như thời gian trễ nội vùng của nó.. - Cập nhật bảng định tuyến của tất cả các nút trong mạng. - Hàm thực hiện sau khi có một loạt quá trình vào ra của các nút làm cho bảng định tuyến trở lên lỗi thời.. - Hai quá trình tối ưu nằm lần lượt trong các phương thức birth() khi một nút tham gia mạng và fixFingerTables() khi xây dựng lại bảng định tuyến cho các nút. - Quá trình ngẫu nhiên sẽ phân bố đều các nút vào các miền.. - Cập nhật lại bảng định tuyến (fingerTable) cho tất cả các nút. - Phương thức cho phép một nút tham gia vào mạng ngang hàng. - Cập nhật bảng định tuyến của tất cả các nút