QUẢN Lý d6cntt epu dai

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU

DANH MỤC HÌNH ẢNH


DANH MỤC BẢNG BIỂU


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm qua, hạ tầng viễn thông đã phát triển nhanh về cả công nghệ và
chất lượng cung cấp dịch vụ. Viễn thông đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài với
nhiều bước ngoặt trong phát triển công nghệ và phát triển mạng lưới. Việt nam cũng như
các nước trên thế giới, hiện nay có rất nhiều nhà khai thác viễn thông khác nhau với sự đa
dạng của công nghệ và cấu hình mạng cũng như các dịch vụ cung cấp. Thành phần cốt lõi
của mạng viễn thông là hệ thống chuyển mạch, các chức năng được thực hiện bởi một hệ
thống chuyển mạch, hay một phân hệ của nó cung cấp cho các dịch vụ cho khách hàng.
Qua nhiều năm, việc thiết kế các hệ thống chuyển mạch ngày càng trở nên phức tạp hơn
để cung cấp các phương tiện bố sung cho phép các mạng có khả năng cung cấp nhiều dịch
vụ hơn nữa tới khách hàng và giúp cho việc vận hành cũng như bảo dưỡng trở nên dễ
dàng hơn.
Hệ thống chuyển mạch đã trở thành một thành phần phức tạp nhất, tập trung cao
nhât hàm lượng công nghệ hiện đại, hàm lượng chất xám và hàm lượng các chức năng xử
lí thông tin.
Chính bởi vậy mà mô hình mạng ngang hàng (Peer – to – Peer hay P2P) ngày càng
thu hút sự quan tâm của đông đảo người dùng, các nhà nghiên cứu mạng và ngay cả của
các công ty thương mại lớn.
Với ba đặc điểm nổi bật là tận dụng được tài nguyên của các máy tham gia, giải
quyết được vấn đề điểm chết trung tâm của mô hình máy chủ , máy khách, và chi phí xây
dựng vận hành thấp, mạng ngang hàng đã mở đường cho rất nhiều người nghiên cứu và
ứng dụng trong mọi lĩnh vực. Mười năm qua đã đánh dấu những bước phát triển lớn của

dịch vụ mạng ngang hàng. Từ những hệ thống chia sẻ file đơn giản trong mạng cục bộ
Napster (1999) hiện nay Bittorente Donkey, Bittorent… thường cung cấp các file dữ liệu
có kích thước hàng năm MB tới hàng ngàn người dùng, tới các hệ thống tìm kiếm nội
dung, hội thảo qua mạng (video conference, VoIP) đặc biệt là việc phân bổ các dữ liệu
truyền thông đa phương tiện từ một máy tính tới một lượng lớn người dùng.
Một trong những vấn đề quan trọng nhất để nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng
ngang hàng là tốc độ và hiệu suất truyền tin trong mạng. Có nhiều nghiên cứu về vấn đề
này, tuy nhiên trong phạm vi luận văn chúng tôi tập trung vào tầng mạng phủ (overlay
network).


Để đảm bảo tốc độ truyền tin, cũng như chất lượng dịch vụ thì tầng mạng phủ cần
đáp ứng các yêu cầu sau:
Có cấu trúc: đây là tiền đề cho việc phát triển, xây dựng các thuật toán tìm kiếm tài
nguyên trong mạng.
Đang tin tưởng: đảm bảo mạng vẫn hoạt động khi có nút tham gia hoặc rời khỏi
mạng.
Đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc lớp mạng phủ trong mạng ngang hàng”
-

Chương 1: Tổng quan mạng ngang hàng
Chương 2: Cải thiện các tuyến truyền tải ngang hàng cho việc phân phối dung
lượng và lớp mạng phủ
Chương 3: Cài đặt và chạy chương trình


CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGANG HÀNG

1.1 Tổng quan
Tầm quan trọng và nét nổi bật:
-

-

-

Một vài ứng dụng quan trọng nổi lên trong thời gian gần đây có sử dụng một kiến
trúc phân cấp với quy mô Internet, kết nối đồng thời hàng triệu người sử dụng để
chia sẻ nội dung, hình thức các nhóm xã hội và truyền thông với địa chỉ liên lạc
của chúng. Những ứng dụng này được phân loại ngang hàng do việc loại bỏ các
máy chủ trung gian giữa các hệ thống đầu cuối mà ứng dụng được chạy trên đó,
và hành vi mạng của chúng được mô tả như một mạng bao phủ vì các giao thức
ngang hàng tạo thành một mạng ảo trên mạng vật lý.
Những ứng dụng P2P đã có tốc độ đi lên nhanh chóng và tác động rộng, trong
tương lai những lớp phủ có khả năng kích hoạt ứng dụng mới quan trọng từ
những xu hướng công nghệ sau đây:
Tiếp tục cải thiện độ trung thực từ những giải trí của người tiêu dùng và mạng
lưới cũng như khả năng kết hợp của những dịch vụ giải trí.

Sự phát triển của mạng lưới dày đặc và cảm biến khắp nơi với dữ liệu thời gian thực
của tất cả các loại hiện tượng.
Sự triển khai rộng rãi của mạng không dây băng rộng (WiMax, 802.11n, LTE).
Sự gia tăng của điện thoại di động thông minh và các thiết bị di động băng rộng.
-

Việc sử dụng các mạng lưới cá nhân, những mạng riêng lẻ và những mạng xe cộ
để kết nối những thiết bị cảm biến thời gian thực và nhúng.
Việc áp dụng rông rãi các công nghệ này sẽ cho phép độ trung thực cao và thu

thập thông tin phổ biến, xuất bản và phân phối nội dung, chia sẻ môi trường, dữ
liệu thời gian thực và thông tin quy mô toàn cầu. Những lợi ích này bao gồm
nhận thức về môi trường cá nhân của một người hay chính xác hơn là nhận thức
trong bối cảnh tương tác với người khác, và tình hình nâng cao nhận thức cho các
ứng dụng khác nhau, từ giải trí, quản lý môi trường, an ninh quốc gia, và phục hồi
thảm họa. Lớp phủ P2P là một thành phần quan trọng của tầm nhìn tương lai, do
khả năng mở rộng cao, linh hoạt với những ứng dụng khác nhau, và sự cản trở
thấp. Sự tính toán của lớp phủ P2P hiện nay để cho phép tầm nhìn tương lai này
là một hướng nghiên cứu quan trọng.
5


1.2 Phân loại mạng ngang hàng
Theo mức độ tập trung của mạng ngang hàng, chúng ta có thể phân loại các mạng
ngang hàng như sau:
Hệ thống mạng ngang hàng lai ghép
Hệ thống mạng ngang hàng thuần túy
1.2.1 Hệ thống mạng ngang hàng lai ghép

Hình 1.1: Hệ thống mạng ngang hàng lai ghép
Đây là mạng ngang hàng thế hệ thứ nhất. Các mạng kiểu này được gọi là mạng
ngang hàng lai ghép vì trong mỗi mạng có một hay một số máy chủ trung tâm dùng để
lưu trữ thông tin của các máy trạm thành viên và trả lời các truy vấn. Tuy nhiên tìa
nguyên phân phối của mạng không nằm trên máy chủ đó mà nằm trên chính các máy trạm
thành viên. Máy chủ trung tâm chỉ có vai trò lưu trữ thông tin về các máy trạm thành viên
và các thông tin tài nguyên được chia sẻ để có thể sẵn sang cung cấp các thông tin liên
quan mỗi khi có một máy trạm gửi yêu cầu tìm kiếm tới. Các mạng ngang hàng lai ghép
này có thể sử dụng các trạm định tuyến để xác định địa chỉ IP của các máy trạm.
Nguyên tắc hoạt động:
-

Mỗi Client lưu trữ file định chia sẻ với các nút khác trong trạm
6


-

Một bảng lưu trữ thông tin kết nối của người dùng đăng kí (IP address,
connection banwidth….).
Một bảng liệt kê danh sách các files mà mỗi người dùng định chia sẻ (tên file,
dung lượng, thời gian tạo file….)
Mọi máy tính tham gia mạng được kết nối với các máy chủ tìm kiếm trung tâm,
các yêu cầu tìm kiếm được gửi tới máy chủ trung tâm phân tích, nếu yêu cầu
được giải quyết, máy chủ sẽ gửi trả lại địa chỉ IP của máy chứa tài nguyên trong
mạng và quá trình truyền file được thực hiện theo đúng cơ chế của mạng ngang
hàng, giữa các host với nhau và không cần quan tâm máy chủ trung tâm.
Ưu điểm:

-

Dễ xây dựng.
Tìm kiếm file nhanh và hiệu quả.
Nhược điểm:

-

Dễ bị tấn công.
Cần phải quản trị (central server).

Các đại diện cho mạng ngang hàng lai ghép được biết đến nhiều nhất là Napster và

Bittorent
Napster là mạng ngang hàng đặc trưng cho hệ thống mạng ngang hàng lai ghép
chúng được dùng cho việc chia sẻ file giữa các người dùng Internet. Mạng này đã được sử
dụng rộng rãi. Tuy nhiên, do các yếu tố về luật pháp, Napster đã nhanh chóng bị mất thị
trường. Napster có một server trung t âm hoạt động như một index server lưu trữ các
thông tin về các file nhạc có sẵn trên các máy trạm tham gia mạng.. Khi một người dụng
tiến hành tìm kiếm một file nhạc, hệ thống yêu cầu server tring tâm tìm kiếm và trả về
một danh sách các máy trạm có các tài nguyên tương ứng. Sau khi nhận được danh sách
này, người dụng tạo một kết nối trực tiếp với các máy trạm đó và tài nguyên về nhưng file
mình muốn. Các khái niệm và kiến trúc của Napster vẫn còn được sử dụng trong các ứng
dụng khác như: Audiogalaxy, WinMX.
Với Napster việc tìm kiếm file bị thất bại khi bảng tìm kiếm máy chủ vì lý do nào đó
mà không thực hiện được. Chỉ có các file truy vấn và việc lưu trữ được phân tán, vì vậy
máy chủ đóng vai trò là một nút cổ chai. Khả năng tính toán và lưu trữ của máy chủ tìm
kiếm phải tương ứng với số nút mạng trong hệ thống, do đó khả năng mở rộng mạng bị
hạn chế rất nhiều.
7


BitTorrent cũng là một mạng ngang hàng lai ghép nổi tiếng khác trong việc chia sẻ
nội dung. BitTorrent cho phép một lượng lớn người dùng download nhanh các file có
dung lượng lớn. Giao thức BitTorrent gồm có một số thực thể như: tracker, peers, và
seeds(hạt giống). Mỗi thực thể có một vai trò khác nhau trong việc phục vụ mục tiêu chia
sẻ tài nguyên của mạng. Tracker hoạt động như một server trung tâm và các máy trạm kết
nối vào tracker này để download file. Tracker theo dõi các máy trạm và hướng dẫn các
máy trạm này kết nối vào các máy trạm khác. Các máy trạm là thành viên tham gia vào
mạng với mục đích download và upload các phần của file. Seeds cũng là thành viên tham
gia vào mạng và là những nút đã download thành công nội dung mình cần và hiện chỉ
tham gia vào vai trò upload. Đối với các file lớn, việc yêu cầu các seed vẫn còn online
cho đến khi tất cả các máy trạm khác hoàn tất download tất cả file là một yêu cầu rất quan

trọng.
Giao thức này có ý định giải quyết các vấn đề về mở rộng – là vấn đề thách thức
nhất cho các mạng chia sẻ nội dung. Giao thức đảm bảo sự công bằng trong mạng ngang
hàng khi chia cắt file có dung lượng lớn thành từng mảnh nhỏ có dung lượng bằng nhau.
Ưu điểm của BitTorrent là cung cấp một kĩ thuật chia sẻ file có dung lượng lớn một cách
hiệu quả và linh động. Một nhược điểm của giao thức BitTorrent là nếu một máy trạm
đang download file lớn mà không còn seed nào đang online thì những mảnh nhỏ đã được
download về không bao giờ còn cơ hội được sử dụng nữa.
1.2.2

Mạng ngang hàng thuần túy (Pure Peer – to – Peer System)

Khác với mạng ngang hàng lai ghép, mạng ngang hàng thuần túy là một mạng
ngang hàng đúng nghĩa, không có máy chủ trung tâm quản lý mạng, không có bộ định
tuyến trung tâm. Các máy trạm tham gia mạng có vai trò vừa là máy chủ vừa là máy
khách và có khả năng định tuyến độc lập.

8


Hình 1.2: Mạng ngang hàng thuần túy
1.3 Những ứng dụng khác
Hệ thống chia sẻ file được sử dụng rộng rãi đầu tiên, Napster, có đặc điểm là một
kiến trúc lai mà trong đó các thư mục được lưu trữ trên máy chủ, những các điểm ngang
hàng trực tiếp chuyển giao các tập tin giữa chúng. Napster đã trở thành người đầu tiên thử
nghiệm trường hợp chia sẻ file của nội dung cấp phép, và sau đó đã buộc phải thay đổi để
bảo vệ nội dung của nó. Một số lượng những hệ thống chia sẻ file ngang hàng được phát
triển để tránh phải đối mặt với những thách thực pháp lý của Napster. Đa số các hệ thống
chia sẻ file thế hệ thứ hai dựa trên cấu trúc lớp phủ. Các hệ thống này không có cơ chế để
bảo vệ các quyến sở hữu nội dung trong khi đó một số trường hợp, các P2P phát triển ứng

dụng thu được doanh thu bằng cách bán các ứng dụng của họ hoặc bằng cách nhúng phần
mềm gián điệp trong các khách hàng. Nghiên cứu gần đậy của các hệ thống chia sẻ file
P2P bao gồm [11-16].

9


Bảng 1.1: Ví dụ một số ứng dụng chia sẻ file
N
h
ữ
n
g
ứ
n
g
d
ụ
n
g

Mô tả

k
h
á
c
h
h
à

n
g

K
a
Z
a

Sở hữu
độc
quyền
lớp phủ
không
cấu trúc
10


A
g
r
o
k
s
t
e
r

với giao
thức đã
được

mã hóa,
số
lượng
peer lớn
tạo
thành
siêu
peer,
kết nối
xáo trộn

L
i
m
e
w
i
r
e

Lớp phủ
không
cấu trúc
với việc
gửi tràn
lụt bản
tin truy
vấn

e

D
o
n
k
e
y

Lớp phủ
cấu trúc
dựa trên
Kademl
ia

e Lớp phủ
M cấu trúc
u dựa trên
11


l
e

B
i
t
T
o
r
r
e

n
t

Kademl
ia
Một lớp
phủ
không
cấu trúc
được sử
dụng để
phân
phối các
tập tin
lớn
bằng
cách sử
dụng
phân
phối lẫn
nhau
của các
phần
giữa
một tập
hợp các
điểm
ngang
hàng
gọi là

một hệ.
Sử dụng
một
máy
chủ để
12


lưu trữ
các
torrent
và máy
chủ
khác
gọi một
theo dõi
để xác
định các
thành
viên của
hệ
.
Một số liên doanh mới như Qtrax, SpiraFrog, và TurnItUp được đề xuất kết hợp
DRM vào các ứng dụng chia sẻ file hoặc các mô hình dựa trên doanh thu quảng cáo trong
đó quảng cáo được phân phối trong suốt thời gian phát lại đa phương tiện.
Những sáng lập của KaZaA sau đó đưa ra khai thác đầu tiên sử dung ứng dụng
thoại trên P2P (VoP2P), Skype. Hiện nay Skype kết nối khoảng 15 triệu người sử dụng
đồng thời và cung cấp nhiều dịch vụ bao gồm cả gọi thoại và video P2P, thoại gọi đến
thiết bị đầu cuối PSTN, sự hiện diện và tin nhắn nhanh. Giống như KaZaA, giao thức
Skype được mã hóa và định nghĩa của giao thức đó chưa được công bố. Một số nghiên

cứu chỉ ra rằng Skype sử dụng mô hình siêu ngang hàng, nó sử dụng hỗ trợ NAT để kết
nối các điểm ngang hàng phía sau NAT. Ngoài ra, nó cũng hoạt động như những chuyển
tiếp đa phương tiện. Nghiên cứu gần đây của Skype bao gồm [17-21, 101].
Ngược lại với những hệ thống chia sẻ file, người dùng điện thoại P2P có động cơ
để duy trì két nối để có thể nhận những cuộc gọi và xem trạng thái hiện tại của những
điểm ngang hàng với họ. Ứng dụng dài có nghĩa là một tỷ lệ churn thấp, khiến cho hoạt
động của lớp phủ ổn định hơn. Nghiên cứu thử nghiệm của Skype cho thấy sự tồn tại nút
cao hơn một cách đáng kể so với những hệ thống chia sẻ file P2P.

13


Sự phân bố của hình ảnh được gọi là P2PTV cũng đã trở thành một ứng dụng quan
trọng của P2P. Các mô hình khác nhau được sử dụng, bao gồm sự phân bố kiểu thác lũ,
multicast lớp ứng dụng, và CDN lai (những mạng phân phối nội dung). Ví dụ những ứng
dụng PPTV bao gồm Babelgum, Joost, PPLive, PPStream, Sopcast, Tvants, TVU Player,
và Zattoo. P2PTV dự kiến sẽ đóng một vai trò quan trọng trong triển khai IPTV tương lai.
Một bản tóm tắt các nghiên cứu liên quan đến P2PTV được thảo luận tiếp theo trong
chương này.
1.3.1 Mạng ngang hàng thuần túy không có cấu trúc
Mạng ngang hàng được xem là thuần túy không có cấu trúc khi các liên kết giữa các
nút mạng trong mạng được thiết lập một cách ngẫu nhiên, không theo một quy luật nào.
Mạng ngang hàng thuần túy không có cấu trúc dễ dàng được xây dựng: một máy mới khi
muốn tham gia mạng có thể lấy luôn các liên kết có sẵn của một máy khác đang ở trong
mạng và sau đó dần dần bổ sung thêm các liên kết mới của riêng mình mà không cần bất
cứ một thủ tục nào khác. Khi một máy muốn tìm một dữ liệu trong mạng ngang hàng
không cấu trúc, yêu cầu tìm kiếm sẽ được truyền trên cả mạng để tìm ra nhiều máy chia
sẻ càng tốt. Nhược điểm có thể thấy ngay của hệ thống này là không có gì đảm bảo việc
tìm kiếm sẽ thành công. Đối với việc tìm kiếm các dữ liệu phổ biến được chia sẻ trên
nhiều máy, tỉ lệ thành công là khá cao, ngược lại nếu dữ liệu chỉ chia sẻ trên một vài máy

thì xác suất tìm thấy là khá nhỏ. Tính chất này là hiển nhiên vì trong mạng ngang hàng
không có cấu trúc, không có bất kì mối tương quan nào giữa các máy tính và dữ liệu mà
mỗi máy tính quản lý trong mạng. Do đó yêu cầu tìm kiếm cần được chuyển một cách
ngẫu nhiên đến một số máy trong mạng.
Một nhược điểm khác của hệ thống này là do không có định hướng, một yêu cầu tìm
kiếm thường được chuyển cho một số lượng lớn máy trong mạng làm tiêu tốn lượng băng
thông của mạng, dẫn đến hiệu quả tìm kiếm chung của mạng là thấp.
Các mạng ngang hàng không có cấu trúc nổi tiếng như là Gnutella, KazaA,
Morpheus. DirrectConnect,…
Việc sử dụng các giao thức lớp phủ để cung cấp những dịch vụ Internet đã có lịch
sử phát triển lâu dài, và được sử dụng để kết nối các máy chủ hơn là những hệ thông đầu
cuối. Ngoài ra, không gian địa chỉ của lớp phủ thường không được tạo ảo hóa, và và được
xử lý thùng chứa không phải là điểm thiết kế chính. Tuy nhiên, các dịch vụ lớp phủ tiếp
14


tục là một phần quan trọng của kiến trúc Internet [1-3], và có sự quan tâm ngày càng tăng
trong việc sử dụng đầu cuối đến đầu cuối cũng như khả năng ảo hóa tài nguyên của lớp
phủ trong sự phát triển kiến trúc Internet. Ví dụ về nỗ lực nghiên cứu theo hướng này bao
gồm SpoVNet [4] và SATO [5].
Loại

Ví dụ

Lần đầu sử dụng

Thư điện tử

SNMP

Những năm đầu thập niên
1970

Tin tức Internet

NNTP

1986

Multicast

Mbone

1992

Lưu trữ web

Giao thức bộ nhớ đệm 1995
IE

Mạng phát nội dung

Akamai

1999

Truyền thông chưa xác FreeNet
định

1999

Multicast lớp ứng dụng

Narada

2000

Định tuyến

RON

2001

Hình 1.3: Những mạng phủ đặc biệt với dịch vụ Internet
Việc phổ biến của những hệ thống chia sẻ file P2P bắt đầu với Napster lai và sau đó
là những hệ thống download P2P khác như Gnutella, FastTrack, KaZaa, và BitTorren
được nghiên cứu để phát triển các giải pháp cho các thiếu sót nhận thức của hệ thống này.
Tính sẵn có tiếp theo của những ứng dụng P2PTV và VoP2P thảo luận trong các mục tiếp
theo là chất xúc tác cho nghiên cứu truyền thông đa phương tiện thời gian thực qua những
mạng phủ P2P.
Nền tảng đáng chủ ý của các nghiên cứu trong việc cải thiện lớp phủ P2P là công
việc đầu trên bảng băm phân phối bởi Devine [6] cũng như Litwin et al. [7,8]. Plaxton,
Rajaraman, và Richa (PPP) [9] trình bày những thuật toán đầu tiên cho vị trí của đối
tượng là định tuyến, bằng cách sử dụng một hệ thống hậu tố chuyển tiếp. RRR là cơ sở để
15


thiết kế có ảnh hưởng tiếp theo như Tapestry và Pastry. Karger, et al. Bảng băm chính
thức phù hợp [10] là cơ sở để thiết kế nhiều DHT.
1.3.2 Định nghĩa và các thuộc tính của hệ thống P2P

Hệ thống P2P được định nghĩa khá nhiều từ các nguồn khác nhau. Dưới đây là hai
định nghĩa bao phủ nội dung từ nhiều nguồn chia sẻ khác nhau, tự tổ chức, phi tập trung,
và liên quan:
“Một hệ thống kiến trúc mạng phân phối được gọi là mạng P2P, nếu các thành phần
tham gia chia sẻ một một phần tài nguyên phần cứng của mình (như nguồn, bộ lưu trữ,
các phần liên kết, máy in). Chia sẻ các nguồn tài nguyên là cần thiết để cung cấp các dịch
vụ và nội dung được cung cấp bởi các nhà mạng (ví dụ như chia sẻ tập tin hay không gian
cho cộng tác của mình). Chúng được chia sẻ bởi các thành phần ngang hàng.”
“ Hệ thống P2P là hệ thống phân phối bao gồm các nút liên kết với nhau có thể tự tổ
chức vào cấu trúc liên kết mạng với mục đính chia sẻ nguồn tài nguyên như nội dung, các
chu kỳ CPU, thành phần lưu trữ và băng thông, có khả năng thích ứng với các liên kết
thất bại và có không gian tại các nút trong khi các kết nối được chấp nhận thực hiện và
duy trì mà không yêu cầu qua trung gian hay sự hỗ trợ của của một máy chủ trung tâm
hoặc các cơ quan “
Chúng ta định nghĩa một mạng bao phủ (overlay network):
“Một lớp ứng dụng ảo hay mạng logic trong các điểm cuối đó là địa chỉ và cung cấp
kết nối, định tuyến, và nhắn tin giữa các điểm cuối. Mạng bao phủ thường được sử dụng
làm nền tảng cho việc triển khai các dịch vụ mạng mới, hoặc cung cấp kiến trúc định
tuyến không có sẵn từ các liên kết vật lý bên dưới. Nhiều hệ thống P2P là mạng bao phủ
được chạy ở các lớp trên của Internet.”

Các thuộc tính riêng biệt sau được tìm thấy trong các hệ thống P2P.
Chia sẻ tài nguyên: Mỗi thành phần ngang hàng đóng góp các tài nguyên hoạt động
cho hệ thống P2P. Một cách lý tưởng, việc chia sẻ nguồn tài nguyên theo một tỷ lệ ngang
hàng của hệ thống P2P.

16


Mạng lưới: Tất cả các nút được kết nối với các nút khác trong hệ thống P2P, và là

nút thành viên của một biểu đồ kết nối. Khi biểu đồ không được kết nối, mạng bao phủ sẽ
được phân chia.
Phi tập trung: các hoạt động của hệ thống P2P được xác định bởi tập hợp các hoạt
động của nút ngang hàng, và không có điểm kiểm soát trung tâm. Tuy nhiên một số hệ
thống an toàn của hệ thống P2P sử dụng đăng nhập máy chủ trung tâm. Để quản lý chung
toàn diện và tạo cước từ các hoạt động lại đòi hỏi tính tập trung.
Đối xứng: Các nút có vai trò bình đẳng trong hoạt động của hệ thống P2P. Trong
nhiều thiết kế được đơn giản bằng sử dụng các nút ngang hàng đặc biệt
Tự chủ: Sự tham gia của các nút ngang hàng được xác định tại khu vực, và không
thuộc quản trị duy nhất với hệ thống P2P.
Tự tổ chức: Tổ chức của hệ thống P2P tăng thời gian sử dụng sự kiến thức và hoạt
động tại khu vực của các phần ngang hàng, và không có các phần ngang hàng trội hơn.
Có khả năng thay đồi: Đây là điều kiện cần có cho các hoạt động đồng thời của hệ
thống P2P với hàng triệu nút. Điều này có nghĩa rằng các nguồn lực được sử dụng tại mỗi
phần ngang hàng như một hàm tăng theo kích thước bao phủ nhưng không tuyến tính. Nó
cũng có nghĩa là thời gian phản hồi cũng không tăng tuyến tính.
Ổn định: Trong lúc hoạt động tối đa, hệ thống P2P vẫn cần tính ổn định, nghĩa là
vẫn cần duy trì sơ đồ kết nối của nó và có khả năng định tuyến xác định trong giới hạn
hop-count.
1.3.3 Mô hình thương mại
Ứng dụng chia sẻ file P2P đã được thương mại hóa bởi các nhà cung cấp dịch vụ
bằng cách bán các phần mềm khách hàng P2P hoặc nhúng phần mềm gián điệp vào các
ứng dụng. Nội dung của các giấy phép (licensing) cho đến nay vẫn chưa thành công. Các
ứng dụng hàng đầu VoP2P, Skype, cung cấp thoại P2P miễn phí, và đã nhận được doanh
thu cho các tiện ích như thư thoại hay gọi peer-to-PSTN. Các mô hình chính của các nhà
khai thác P2PTV là truyền hình cáp và phát sóng TV – kèm theo các quảng cáo.
Cơ chế quảng cáo được sử dụng như trong tìm kiếm web (hiển thị, thanh toán trên
mỗi click, vị trí) và có nhiều khó khăn hơn đối với các ứng dụng P2P kể từ khi việc kiểm
tra không thể dựa vào một điểm tập trung. Hình 1a cho thấy một mô hình đơn giản hóa
17

của hiển thị (impression) và số lượng click trong tìm kiếm web. Kết quả tìm kiếm được
tìm bởi các công cụ tìm kiếm, song song giữa các từ khóa tìm kiếm là kỹ thuật lọc được
sử dụng để các quảng cáo sẽ được hiển thị như kết quả tìm kiềm. Mỗi lần được hiển thị ra,
sẽ có một bộ đếm thực hiện cập nhập dữ liệu. Nếu người sử dụng click vào quảng cáo, các
url nhúng sẽ chuyển đến trang web quảng cáo. Mỗi truy nhập cũng được cập nhập vào cơ
sở dữ liệu và được phân tích. Các nhà quảng cáo cũng có thể sử dụng dịch vụ của bên thứ
ba để quản lý số lượng truy cập vào website với các báo cáo phân tích bởi nhà cung cấp
dịch vụ tìm kiếm.
Trong trường hợp của P2P, các quảng cáo được lựa chọn để hiển thị trên giao diện
người sử dụng ứng dụng P2P bằng cách kết hợp với việc tìm kiếm thông qua giao diện
ứng dụng người sử dụng ( tất nhiên các nhà phát triển ứng dụng P2P có thể bán không
gian quảng cáo banner trên các ứng dụng P2P mà có thể trỏ đến các trang web của nhà
quảng cáo, nhưng sẽ không đáp ứng được mục tiêu cụ thể theo các hoạt động của người
sử dụng hoặc sử dụng ứng dụng ). Hình 1b cho thấy các luồng cơ bản. Một yêu cầu tìm
kiếm được phát qua mạng P2P, sẽ có một hoặc nhiều kết quả tìm kiếm khác nhau được trả
về. Quảng cáo phù hợp với tiêu chí tìm kiếm sẽ được trả về với kết quả tìm kiếm. Có một
số cách để hoàn thành, sử dụng mạng P2P hoặc sử dụng một số chỉ số riêng biệt. Trong
trường hợp của chúng ta, vấn đề khó khăn đó là làm sao xác định được sô lựot xem cũng
như số lượt click vào các ứng dụng ngang hàng (peer Application).
1.3.4 Công nghệ Drivers
Vấn đề giá trị của P2P “…đối với người sử dụng là để trao đổi, vượt qua tính toán,
để lưu trữ và tài nguyên mạng hoặc bất cứ thứ gì có giá trị với người sử dụng chẳng hạn
như truy nhập nguồn lực khác, dịch vụ, nội dung, hoặc tham gia trong một mạng xã hội”.
Những tiện ích nhanh chóng phát triển trên máy tính và khả năng áp dụng rộng rãi làm
cho các ứng dụng P2P nhanh chóng phát triển. Chúng tôi đặt ra các câu hỏi như sau:
Với khả năng hạn chế của công cụ tìm kiếm chỉ ra các trang web, tìm kiếm trên P2P
có thể cạnh tranh hoặc làm làm tốt hơn tìm kiếm web, như vậy thì quy mô ra sao và chi
phí như thế nào?

Hiện nay với một số lượng lớn người online trực tuyến cùng một thời điểm khoảng
10-20 triệu, nếu có thể hỗ trợ mạng P2P tiếp tục phát triển , vậy hạn chế là gì ?

18


Với sự suất hiện của băng thông rộng không dây và sự yêu thích của con người đối
với các thiết bị không dây di động so với máy tính để bàn cố định, làm thế nào để ổn định
và thực hiện các hoạt động của mạng P2P?

Hình 1.4: Click – qua và theo dõi lượt xem trong tìm kiếm web

Hình 1.5: Click – qua và lượt theo dõi trong mạng P2P
HDTV và video độ nét cao liệu có trở thành ứng dụng P2P mới ?
Sẽ triển khai các mạng lưới tương thích tạo ra các ứng dụng P2P mới, vậy kiến trúc
thế nào cho phù hợp với một kết nối mạng toàn cầu

19


1.4 Các vấn đề cơ bản của mạng P2P
1.4.1 Phân loại và nguyên tắc phân loại
Nhiều thiết kế khác nhau cho các mạng P2P đã dẫn đến các đề xuất khác nhau cho
quá trình phân loại mạng P2P. Ví dụ, các hệ thống chia sẻ file đã được chia thành nhiều
thế hệ. Thế hệ đầu tiên là thiết kế bằng cách kết nối các máy chủ server với định tuyến
P2P, và thế hệ thứ hai được cấu trúc phi tập trung. Các hệ thống P2P vô danh như Freenet
và I2P thỉnh thoảng cũng được nói đến như là thế hệ thứ ba. Sự phân loại dựa trên các thế
hệ có một vài nhược điểm. Nó đã bỏ qua nhiều hướng quan trọng và bỏ qua việc giải
thích những thế hệ tiếp theo có thể cung cấp những tính năng gì. Hơn thế nữa, các hệ
thống của tất cả các thế hệ được lại được sử dụng cùng một thời điểm cùng nhau.

Một sự phân biệt phổ biến khác là để chia các lớp phủ (overlays) thành các loại có
cấu trúc và không có cấu trúc. Loại không có cấu trúc (unstructured overlay) được phân
biệt bằng các yêu cầu tìm kiếm được truyền như thế nào, sự phân phối cấp bậc các node
trong tập hợp peer, và bằng sự khác nhau trong cấu tạo đường truyền với các peer hàng
xóm. Các lớp phủ có cấu trúc (structured overlays) thì được phân hóa theo như một số
cách khác nhau như:
Số chặng cực đại cho một yêu cầu định tuyến (đa chặng, một chặng,..)
Thuật toán định tuyến (khoảng cách hình học, không gian địa chỉ khác nhau, ...)
Thứ hạng của node với kích cỡ mạng (hạng không đổi, bậc logarit)
Hình học bao trùm
Loại tìm kiếm (lặp với đệ quy, và nối tiếp với song song)

20


Hình 1.6: Sự phân loại các lớp phủ P2P
Ngoài nhóm có cấu trúc và không có cấu trúc, chúng ta tìm thấy một vài nhóm
khác như các lớp phủ phân cấp, tập hợp các lớp phủ, các lớp phủ cho việc triển khai các
dịch vụ mạng (được gọi là các lớp phủ dịch vụ), các lớp phủ cảm biến, các lớp phủ mà
trong đó định tuyến truy vấn bởi mối quan hệ ngữ nghĩa (gọi là các lớp phủ ngữ nghĩa )
và các lớp phủ cung cấp hỗ trợ cho các node di động trong mạng IP và Ad-hoc.
Hình vẽ 1.6 cũng chỉ ra một cây phân lớp cho nhiều nhóm của các lớp phủ P2P. Sự
phân loại cho các lớp phủ có tính linh hoạt, các mạng dịch vụ và các mạng cảm biến sẽ
được thảo luận trong các phần sau.
1.5

Mô hình hoạt động

Trong trường hợp ứng dụng truyền hình quảng bá trực tiếp qua Internet như trong
hình, khi người chia sẻ muốn chia sẻ video, họ thường sử dụng DSL để truy cập Internet,

do đó băng thông Upload thấp. Để tận dụng đầy đủ băng thông upload, người chia sẻ cần
tải lên luồng video của họ lên máy chủ chuyên dụng và nội dung trực tiếp sẽ được truyển
tải từ máy chủ chuyên dụng đó tới người xem đầu cuối. Như trong hình dưới người xem
đầu cuối sẽ duy trì một kết nối “cứu hộ” tới máy phục vụ chuyên dụng. Khi gói tin chia sẻ
thông tin đến được đúng hạn, ứng dụng phát audio – video sẽ tải nó qua đường “cứu hộ”.

21


Hình 1.7: Ứng dụng truyền dữ liệu đa phương tiện trên iGridMedia
Khi hệ thống hoạt động, máy chủ sẽ cung cấp các gói dữ liệu trực tuyến tới một số
nút trong mạng. Sau đó những nút mạng này sẽ tiếp tục chia sẻ dữ liệu đến những nút
khác trong mạng.Quá trình chia sẻ được lặp lại cho đến khi dữ liệu được truyền tải đến tất
cả các nút.
Giao thức chia sẻ dữ liệu trong hệ thống iGridMedia là kéo đẩy xen kẽ trên một
mạng lưới chồng phủ theo cấu trúc ngẫu nhiên. Việc xây dựng lớp mạng phủ được hỗ trợ
bởi một điểm được gọi là điểm hẹn (RP), thực chất là một máy chủ duy trì kết nối tới các
máy đang “online” trên các kênh khác nhau của mạng ngang hàng. Một địa chỉ liên lạc
nút tham gia đầu tiên RP để có được một danh sách các nút hiện đang tham gia vào lớp
xếp chồng. Sau khi nhận được danh sách các nút bên trong hệ thống, các nút tham gia sẽ
ngẫu nhiên chọn người hàng xóm mới của minh, nó sẽ gửi tin nhắn đến những hàng xóm
để thông báo cho họ biết kết nối mới. Nếu kết nối với một nút được kết thúc hoặc thất bại,
hàng xóm mới sẽ được lấy từ bảng thành viên cung cấp bởi server. Vì vậy một mạng lưới
xếp chồng phi cấu trúc được xây dựng.
1.5.1 Kiến trúc chung của trình mô phỏng
-

Cách thức hoạt động

22

Hình 1.8: Cách thức hoạt động của trình mô phỏng iGridMedia
Trình mô phỏng bao gồm 3 thành phần chính, thành phần tạo topo mạng, thành phần
tạo kế hoạch mô phỏng và engine thực hiện các event mô phỏng. Khi bắt đầu quá trình
mô phỏng, chương trình mô phỏng sẽ xây dựng mạng theo topo được định nghĩa trong
các file input đầu vào. Tiếp đó, trình mô phỏng xây dựng danh sách các sự kiện cho các
nút mạng và cuối cùng thì engine sự kiện sẽ thực hiện các hành động diễn ra theo kịch
bản mô phỏng. Đồng thời trình mô phỏng cũng ghi nhận các tham số mạng đo được.

23


Hình 1.9: Xây dựng lớp mạng phủ trong iGridMedia Với cách xây dựng hàng xóm trên,
lớp mạng phủ trên iGridMedia là lớp mạng phủ ngẫu nhiên.
Cùng với việc xây dựng lớp mạng phủ, iGridMedia thực hiện truyền thông theo các
giao thức kéo đẩy xen kẽ và giao thức kéo. Do phương pháp kéo tối ưu khả năng sử dụng
kênh chia sẻ và giao thức kéo đẩy xen kẽ giảm thông lượng điều khiển, giúp hiệu suất của
mạng được nâng cao.

24


1.6 Kết luận chương 1
Giới thiệu tổng quan về mạng ngang hàng, với các khái niệm cơ bản nhất, cách thức
phân loại và các ứng dụng trên mạng ngang hàng, các phương pháp truyền tin trên mạng
ngang hàng.
Đâu là ý nghĩa của mô hình P2P được coi như một kiến trúc chung nhất của hệ
thống phân phối, và nó sẽ phát triển như thế nào trong thực tế đối với các mô hình client –
server

Các rào cản đối với việc áp dụng các kết quả nghiên cứu để triển khai các hệ thống
là gì? Và làm thế nào để tránh được các rào cản đó?

25