应用于移动互联网的Peer-to-Peer关键技术
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2.1 集中式架构
由 NTT DoCoMo 和爱立信的研究人员共同提出了一个用于移动 P2P 通信的业务平台[7,8].该平台结合了集 中式架构和全分布式 P2P 架构,通过网关节点(gateway node)将全分布式 P2P 架构的节点连接到集中式架构中, 系统网络拓扑如图 2 所示.由控制节点(control node)和一般节点(peer node)组成的集中式架构位于系统的核心. 当移动终端通过 WiFi、蓝牙等连接方式组成 Ad-hoc 网络时,以全分布式 P2P 网络拓扑的形式通过网关节点连 接到集中式 P2P 系统中.当移动终端通过 GPRS/HSDPA 等移动网络接入到互联网时,通过移动代理(mobile proxy)连接到集中式 P2P 系统中.
2(School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, China) 3(State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430074,
Ad hoc 网络一直是业界研究的重点,将 P2P 技术应用于 ad hoc 网络之上来提供新的 P2P 应用具有巨大的 吸引力.网络路由算法是 ad hoc 网络的主要研究内容,它可以分为主动(proactive)路由算法和被动(reactive)路由 算法.P2P 和 ad hoc 有很多相似性,也有很多不同点[4].图 1 描述了 ad hoc 网络和移动 P2P 之间的关系:ad hoc 网 络主要解决移动终端之间的互联互通,实现相关的路由协议[5],相当于互联网中的 IP 层;移动 P2P 叠加在 ad hoc
1.2 移动互联网的概念
互联网已成为现代社会最重要的信息基础设施和人们工作、生活的重要组成部分,人们随时随地通过互联 网获取信息.移动互联网是互联网与移动通信网的融合,有研究者将其定义为通过无线接入设备(包括手机、 PDA 等)访问互联网[3].也有研究者认为,移动互联网是移动终端之间的数据交换.从上述定义我们可以看出,移 动互联网的主要载体是移动终端设备.
1.3 P2P技术应用于移动互联网所面临的挑战
与互联网相比,移动互联网具有一些独特的机制和特点,它们将会极大地影响 P2P 技术在移动互联网中的 应用,甚至需要针对移动网络对 P2P 系统进行专门的优化和设计.移动互联网的特点主要包括以下几个方面:
• 业务流量.对于移动通信网络而言,无线资源非常宝贵.传统的各种 P2P 应用需要消耗大量的网络资源, 如何在 P2P 业务和无线资源消耗之间取得一种新的平衡是需要首先解决的问题.另外,移动互联网中的 数据传输采用上、下行非对称的方式,也影响了 P2P 业务的应用.
430074)
Peer-to-Peer Key Technologies in Mobile Internet
LI Wei1,2, XU Zheng-Quan3+, YANG Zhu1
1(Optical Communication & Network State Key Laboratory (Preparing), Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications, Wuhan 430074, China)
China) + Corresponding author: E-mail: xuzq@whu.edu.cn
来自百度文库
Li W, Xu ZQ, Yang Z. Peer-to-Peer key technologies in mobile Internet. Journal of Software, 2009,20(8): 2199−2213. http://www.jos.org.cn/1000-9825/3639.htm
摘 要: 对现有的应用于移动互联网的 P2P 技术方面的研究进行了分析.首先介绍了 P2P 技术和移动互联网的概
念,并提出将 P2P 技术应用在移动互联网所面临的挑战和应用模式.其次,分别针对集中式架构、超级节点体系架构
和 ad hoc 架构对应用于互联网的 P2P 网络体系架构进行了阐述.再其次,针对移动终端的两种接入模式,分别在资源
定位算法和跨层优化两个方面进行了介绍.对各关键技术的特点进行了详细的分析,指出其存在的不足.最后,对未
来的工作进行了展望.
关键词: 移动互联网;peer-to-peer;mobile ad hoc;资源定位
中图法分类号: TP393
文献标识码: A
∗ Supported by the National Basic Research Program of China under Grant No.2006CB303104 (国家重点基础研究发展计划(973)) Received 2008-10-10; Accepted 2009-04-27
Mobile P2P
P2P algorithm research and optimization
对移动终端的两种应用模式分别进行了研究. 本文第 2 节介绍移动 P2P 系统的网络架构,其中包
Ad hoc
Self organized routing protocol research
括集中式架构、半分布式架构和面向 ad hoc 网络的全
• 相对恶劣的信道环境.移动通信网络中的无线链路环境相对于宽带接入网络要恶劣得多,经常可能因 为无线信号的多径衰落和信道拥塞等问题造成数据传输的不稳定,这在一定程度上影响到 P2P 覆盖网 逻辑拓扑的稳定性,并由此会对 P2P 网络中的查询、路由机制等带来一定的影响.
• 有限的处理能力.移动终端设备的 CPU 的处理能力、可用的存储空间、电池使用时间等限制与 PC 相 比存在着巨大的差异.移动终端自身的资源限制使得它不可能像互联网中的 P2P 节点那样长时间扮演 服务器的角色.另外,在移动网络中,用户还必须同时考虑贡献资源或转发数据过程中所消耗的电池 能量.
2200
Journal of Software 软件学报 Vol.20, No.8, August 2009
1概述
1.1 P2P技术介绍
P2P 技术起源于互联网,它的核心思想是网络中的节点之间直接进行数据交换,而不依赖于其他节点.P2P 节点之间在应用层建立虚拟连接,从而使整个系统中的所有节点之间互联组成了一个应用层的逻辑上的虚拟 网络.这一网络构建于底层物理网络之上,依赖于底层物理网络的支持(比如底层 IP 网络的路由),并且其构建独 立于底层物理网络,所以我们把它称作覆盖网(overlay)[1].根据覆盖网的结构,我们可以把 P2P 系统划分为集中 式拓扑(centralized topology)、分布式非结构化拓扑(decentralized unstructured topology)和分布式结构化拓扑 (decentralized structured topology)[2].
Fig.1 Relationship between mobile P2P and ad hoc 图 1 移动 P2P 与 ad hoc 之间的关系
2 基于移动互联网的P2P网络体系结构
根据 P2P 网络拓扑结构划分,应用于移动互联网的 P2P 网络体系结构可以分为集中式架构、半分布式架构 和面向 ad hoc 网络的全分布式架构.
1.4 P2P技术在移动互联网中的应用模式
基于移动终端提供 P2P 业务可以包括以下两种模式:1) 移动终端可以通过移动网络连接到互联网中的 P2P 系统,为移动用户提供 P2P 业务.在该模式下,需要针对移动终端的特点进行相应的优化,而在网络体系架 构、资源定位算法等关键技术方面主要延续互联网中的 P2P 网络拓扑结构和算法.2) 距离较近的移动终端之 间也可以组成自组织网络(ad hoc),在自组织网络上实现 P2P 覆盖网(即移动 P2P),进行资源共享.
李伟 等:应用于移动互联网的 Peer-to-Peer 关键技术
2201
网络基础之上,属于应用层.
研究者已经对移动 P2P 关键技术进行了分析和比较.文献[6]通过屏蔽底层网络技术,研究通用的移动 P2P
技术.而我们则认为,移动终端基于移动网络接入互联 网 P2P 系统和基于移动 ad hoc 网络的 P2P 系统之间在 体系架构、算法等方面存在巨大的差异.因此,本文针
Abstract: This paper analyzes the previous study of applying P2P technology in mobile Internet. It first introduces the P2P technology and the conception of mobile Internet, and presents the challenges and service pattern of P2P technology in mobile Internet. Second, the architectures of P2P technology in mobile Internet are described in terms of centralized architecture, super node architecture and ad hoc architecture, respectively. Further more, the resource location algorisms and cross-layer optimizations are introduced based on two different terminal access patterns. Detailed analyses of different key technologies are presented and the disadvantages are pointed out. At last, this paper outlines future research directions. Key words: mobile Internet; peer-to-peer; mobile ad hoc; resource location
Mac
分布式架构.第 3 节、第 4 节分别针对移动终端的两种
Mac layer protocol optimized for ad hoc
network
应用模式进行分析:第 3 节介绍移动 P2P 系统的资源定 位算法,第 4 节介绍面向移动互联网的 P2P 跨层优化技 术.第 5 节进行总结和回顾,并对未来的研究进行展望.
E-mail: jos@iscas.ac.cn http://www.jos.org.cn
Tel/Fax: +86-10-62562563
应用于移动互联网的Peer-to-Peer关键技术∗
李 伟 1,2, 徐正全 3+, 杨 铸 1
1(武汉邮电科学研究院 光纤通信与网络国家重点实验室(筹),湖北 武汉 2(武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉 430072) 3(武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉 430074)
ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW Journal of Software, Vol.20, No.8, August 2009, pp.2199−2213 doi: 10.3724/SP.J.1001.2009.03639 © by Institute of Software, the Chinese Academy of Sciences. All rights reserved.
• 移动性.在移动环境下,节点的频繁移动性对现有的 P2P 业务产生巨大的挑战,会造成一系列的技术问 题.尤其对移动 ad hoc 网络,会导致拓扑的频繁变化,甚至导致网络不可用.
• 终端操作 系统 不统一.目前,移动终端 的操 作系统很 多,主流操作 系统 包括 Symbian,Linux,Windows Mobile 等.如果要在移动终端上提供 P2P 应用,则必须在不同操作系统上开发多种不同版本的应用程序 或者客户端软件.
由 NTT DoCoMo 和爱立信的研究人员共同提出了一个用于移动 P2P 通信的业务平台[7,8].该平台结合了集 中式架构和全分布式 P2P 架构,通过网关节点(gateway node)将全分布式 P2P 架构的节点连接到集中式架构中, 系统网络拓扑如图 2 所示.由控制节点(control node)和一般节点(peer node)组成的集中式架构位于系统的核心. 当移动终端通过 WiFi、蓝牙等连接方式组成 Ad-hoc 网络时,以全分布式 P2P 网络拓扑的形式通过网关节点连 接到集中式 P2P 系统中.当移动终端通过 GPRS/HSDPA 等移动网络接入到互联网时,通过移动代理(mobile proxy)连接到集中式 P2P 系统中.
2(School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, China) 3(State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430074,
Ad hoc 网络一直是业界研究的重点,将 P2P 技术应用于 ad hoc 网络之上来提供新的 P2P 应用具有巨大的 吸引力.网络路由算法是 ad hoc 网络的主要研究内容,它可以分为主动(proactive)路由算法和被动(reactive)路由 算法.P2P 和 ad hoc 有很多相似性,也有很多不同点[4].图 1 描述了 ad hoc 网络和移动 P2P 之间的关系:ad hoc 网 络主要解决移动终端之间的互联互通,实现相关的路由协议[5],相当于互联网中的 IP 层;移动 P2P 叠加在 ad hoc
1.2 移动互联网的概念
互联网已成为现代社会最重要的信息基础设施和人们工作、生活的重要组成部分,人们随时随地通过互联 网获取信息.移动互联网是互联网与移动通信网的融合,有研究者将其定义为通过无线接入设备(包括手机、 PDA 等)访问互联网[3].也有研究者认为,移动互联网是移动终端之间的数据交换.从上述定义我们可以看出,移 动互联网的主要载体是移动终端设备.
1.3 P2P技术应用于移动互联网所面临的挑战
与互联网相比,移动互联网具有一些独特的机制和特点,它们将会极大地影响 P2P 技术在移动互联网中的 应用,甚至需要针对移动网络对 P2P 系统进行专门的优化和设计.移动互联网的特点主要包括以下几个方面:
• 业务流量.对于移动通信网络而言,无线资源非常宝贵.传统的各种 P2P 应用需要消耗大量的网络资源, 如何在 P2P 业务和无线资源消耗之间取得一种新的平衡是需要首先解决的问题.另外,移动互联网中的 数据传输采用上、下行非对称的方式,也影响了 P2P 业务的应用.
430074)
Peer-to-Peer Key Technologies in Mobile Internet
LI Wei1,2, XU Zheng-Quan3+, YANG Zhu1
1(Optical Communication & Network State Key Laboratory (Preparing), Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications, Wuhan 430074, China)
China) + Corresponding author: E-mail: xuzq@whu.edu.cn
来自百度文库
Li W, Xu ZQ, Yang Z. Peer-to-Peer key technologies in mobile Internet. Journal of Software, 2009,20(8): 2199−2213. http://www.jos.org.cn/1000-9825/3639.htm
摘 要: 对现有的应用于移动互联网的 P2P 技术方面的研究进行了分析.首先介绍了 P2P 技术和移动互联网的概
念,并提出将 P2P 技术应用在移动互联网所面临的挑战和应用模式.其次,分别针对集中式架构、超级节点体系架构
和 ad hoc 架构对应用于互联网的 P2P 网络体系架构进行了阐述.再其次,针对移动终端的两种接入模式,分别在资源
定位算法和跨层优化两个方面进行了介绍.对各关键技术的特点进行了详细的分析,指出其存在的不足.最后,对未
来的工作进行了展望.
关键词: 移动互联网;peer-to-peer;mobile ad hoc;资源定位
中图法分类号: TP393
文献标识码: A
∗ Supported by the National Basic Research Program of China under Grant No.2006CB303104 (国家重点基础研究发展计划(973)) Received 2008-10-10; Accepted 2009-04-27
Mobile P2P
P2P algorithm research and optimization
对移动终端的两种应用模式分别进行了研究. 本文第 2 节介绍移动 P2P 系统的网络架构,其中包
Ad hoc
Self organized routing protocol research
括集中式架构、半分布式架构和面向 ad hoc 网络的全
• 相对恶劣的信道环境.移动通信网络中的无线链路环境相对于宽带接入网络要恶劣得多,经常可能因 为无线信号的多径衰落和信道拥塞等问题造成数据传输的不稳定,这在一定程度上影响到 P2P 覆盖网 逻辑拓扑的稳定性,并由此会对 P2P 网络中的查询、路由机制等带来一定的影响.
• 有限的处理能力.移动终端设备的 CPU 的处理能力、可用的存储空间、电池使用时间等限制与 PC 相 比存在着巨大的差异.移动终端自身的资源限制使得它不可能像互联网中的 P2P 节点那样长时间扮演 服务器的角色.另外,在移动网络中,用户还必须同时考虑贡献资源或转发数据过程中所消耗的电池 能量.
2200
Journal of Software 软件学报 Vol.20, No.8, August 2009
1概述
1.1 P2P技术介绍
P2P 技术起源于互联网,它的核心思想是网络中的节点之间直接进行数据交换,而不依赖于其他节点.P2P 节点之间在应用层建立虚拟连接,从而使整个系统中的所有节点之间互联组成了一个应用层的逻辑上的虚拟 网络.这一网络构建于底层物理网络之上,依赖于底层物理网络的支持(比如底层 IP 网络的路由),并且其构建独 立于底层物理网络,所以我们把它称作覆盖网(overlay)[1].根据覆盖网的结构,我们可以把 P2P 系统划分为集中 式拓扑(centralized topology)、分布式非结构化拓扑(decentralized unstructured topology)和分布式结构化拓扑 (decentralized structured topology)[2].
Fig.1 Relationship between mobile P2P and ad hoc 图 1 移动 P2P 与 ad hoc 之间的关系
2 基于移动互联网的P2P网络体系结构
根据 P2P 网络拓扑结构划分,应用于移动互联网的 P2P 网络体系结构可以分为集中式架构、半分布式架构 和面向 ad hoc 网络的全分布式架构.
1.4 P2P技术在移动互联网中的应用模式
基于移动终端提供 P2P 业务可以包括以下两种模式:1) 移动终端可以通过移动网络连接到互联网中的 P2P 系统,为移动用户提供 P2P 业务.在该模式下,需要针对移动终端的特点进行相应的优化,而在网络体系架 构、资源定位算法等关键技术方面主要延续互联网中的 P2P 网络拓扑结构和算法.2) 距离较近的移动终端之 间也可以组成自组织网络(ad hoc),在自组织网络上实现 P2P 覆盖网(即移动 P2P),进行资源共享.
李伟 等:应用于移动互联网的 Peer-to-Peer 关键技术
2201
网络基础之上,属于应用层.
研究者已经对移动 P2P 关键技术进行了分析和比较.文献[6]通过屏蔽底层网络技术,研究通用的移动 P2P
技术.而我们则认为,移动终端基于移动网络接入互联 网 P2P 系统和基于移动 ad hoc 网络的 P2P 系统之间在 体系架构、算法等方面存在巨大的差异.因此,本文针
Abstract: This paper analyzes the previous study of applying P2P technology in mobile Internet. It first introduces the P2P technology and the conception of mobile Internet, and presents the challenges and service pattern of P2P technology in mobile Internet. Second, the architectures of P2P technology in mobile Internet are described in terms of centralized architecture, super node architecture and ad hoc architecture, respectively. Further more, the resource location algorisms and cross-layer optimizations are introduced based on two different terminal access patterns. Detailed analyses of different key technologies are presented and the disadvantages are pointed out. At last, this paper outlines future research directions. Key words: mobile Internet; peer-to-peer; mobile ad hoc; resource location
Mac
分布式架构.第 3 节、第 4 节分别针对移动终端的两种
Mac layer protocol optimized for ad hoc
network
应用模式进行分析:第 3 节介绍移动 P2P 系统的资源定 位算法,第 4 节介绍面向移动互联网的 P2P 跨层优化技 术.第 5 节进行总结和回顾,并对未来的研究进行展望.
E-mail: jos@iscas.ac.cn http://www.jos.org.cn
Tel/Fax: +86-10-62562563
应用于移动互联网的Peer-to-Peer关键技术∗
李 伟 1,2, 徐正全 3+, 杨 铸 1
1(武汉邮电科学研究院 光纤通信与网络国家重点实验室(筹),湖北 武汉 2(武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉 430072) 3(武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉 430074)
ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW Journal of Software, Vol.20, No.8, August 2009, pp.2199−2213 doi: 10.3724/SP.J.1001.2009.03639 © by Institute of Software, the Chinese Academy of Sciences. All rights reserved.
• 移动性.在移动环境下,节点的频繁移动性对现有的 P2P 业务产生巨大的挑战,会造成一系列的技术问 题.尤其对移动 ad hoc 网络,会导致拓扑的频繁变化,甚至导致网络不可用.
• 终端操作 系统 不统一.目前,移动终端 的操 作系统很 多,主流操作 系统 包括 Symbian,Linux,Windows Mobile 等.如果要在移动终端上提供 P2P 应用,则必须在不同操作系统上开发多种不同版本的应用程序 或者客户端软件.