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近年來各種P2P應用不斷出現及演進，P2P應用正逐漸成爲下一代互聯網的殺手級應用。但同時P2P消耗了Internet的大部分帶寬，造成了網絡技術服務商(ISP)接入網絡的擁塞，從而使傳統Internet應用性能受到嚴重影響。從P2P流數量、服務器負載、網絡瓶頸點分佈、往返時間(RTT)的異構特性等方面可以看出，P2P流量消耗了巨大的網絡帶寬，影響了傳統Internet業務的性能，增加了運營成本。利用P2P流量和Web流量的集成模型，可以量化分析P2P流對Web流的影響，使網絡運營商可以在網絡瓶頸點對P2P連接數進行優化和調整，從而有效地控制P2P流量。NS2仿真結果較好地驗證了該模型的有效性。
關鍵詞：P2P;Web業務;P2P文件共享業務，P2P流媒體業務。
Abstract:Alongwiththeappearance and evolvement of P2P applications, they also gradually become the most important applications of next generation Internet. However, P2P traffic consumes most of Internet bandwidth and causes congestions that Internet service providers (ISPs) have difficulty accessing the network; thus, severely affecting the performance of traditional Internet applications. From the aspects of traffic flow, server load, network bottleneck, peer distribution, and Round Trip Time (RTT) heterogeneous distribution, P2P traffics expend a lot of network bandwidth, affect the performance of traditional Internet services, and increase operational costs. With an integrated model of P2P traffic and Internet traditional traffic (Web traffic), the impact of P2P traffic on Web traffic is quantitatively analyzed; also, network operators can optimize and adjust the P2P traffic at the bottleneck peer. The simulation results by NS2 demonstrate that the integrated model is very accurate and efficient.
Keywords:P2P;Webservice; P2P file-sharing; P2P streaming media service
P2P技術和應用是目前Internet的一個研究熱點。P2P應用正逐漸成爲下一代互聯網的殺手級應用，P2P流量已經逐步取代了HTTP流量成爲Internet流量的主體，佔Internet中總流量的60%~70%，佔最後一公里接入網流量的80%[1]。
與傳統的基於客戶端/服務器(C/S)、瀏覽器/服務器(B/S)架構的Internet應用(簡稱傳統Internet業務)相比較，P2P業務挖掘了PC終端的空閒的強大計算能力，採用了應用層的拓撲管理、快速的節點查找服務、多點同時下載和上傳的快速傳輸機制，能夠爲客戶提供更便捷、更快速的服務。其提供的分佈式網絡結構能有效均衡負載，充分利用帶寬，實現信息資源的最大化共享，但同時大大增加了網絡流量，搶佔瓶頸鍊路的大部分帶寬，從而導致網絡技術服務商(ISP)網絡(尤其是接入網)性能下降，發生擁塞。P2P業務給Internet寬帶時代帶來了生機和希望，使ISP看到了新的業務增長點，但同時使得網絡運營商對網絡應用的掌控能力進一步下降。
針對蓬勃發展的P2P業務帶來的一系列問題，需要透徹地瞭解P2P技術的特點，深入理解P2P流量具有網絡資源侵略性的根本所在。從網絡角度看，基於P2P技術的多連接特性，通過量化和分析P2P業務對傳統的Internet業務的影響，ISP能夠在網絡瓶頸點對P2P連接數進行調整和優化，從而有效地實現P2P流量控制；從P2P用戶角度出發，可以根據網絡當前狀況主動實現P2P流量的擁塞控制，從而使得P2P業務與Internet網絡、ISP以及傳統的Internet業務友好相容。
1 P2P業務流量特性分析
1.1P2P業務流量特性
P2P技術採用分佈式對等網絡體系，通過在各個節點之間建立多個TCP連接來實現分佈式的數據傳輸，提高了吞吐量和網絡利用率，優化了業務流量性能，實現了流量的分佈化。本文分別從P2P流數量、服務器負載、網絡瓶頸點分佈、往返時間(RTT)的異構分佈等方面分析了P2P業務流量特性。
(1) 從流量數來看
P2P業務爲了提高數據獲取速率，通常併發啓用多個TCP連接同時從多個P2P節點進行雙向數據傳輸。當P2P應用和傳統基於單TCP應用(大部分基於C/S、B/S架構的應用)競爭時，P2P應用將佔據絕對優勢。因此當P2P應用建立的TCP連接愈多，其佔用的網絡資源也愈多。當網絡瓶頸點發生擁塞時，由於TCP擁塞控制機制使得各TCP流之間能夠較爲公平的共享瓶頸帶寬，但採用多個TCP連接的P2P流量會使採用單個TCP連接的傳統的Internet應用退避更多，從而相對單個TCP連接得到的吞吐量高得多，使其具有非常強大的帶寬資源侵略性。
(2) 從服務器負載來看
在P2P網絡中，各P2P節點之間直接進行數據和服務交換，從而打破了傳統的C/S模式，弱化了服務器的作用，甚至取消服務器。在P2P網絡中，每個節點的地位是對等的，具備客戶端和服務器雙重特性，可以同時作爲服務使用者和服務提供者。使得數據存儲模式由“內容位於中心”模式轉變爲“內容位於邊緣”模式，改變Internet現在的以大網站爲中心的資源集中狀態，重返“非中心化”，使信息數量、成本資源都向互聯網各端點均勻分佈。消除了C/S模式的網絡中因負載繁重的服務器引起的服務瓶頸問題。
(3) 從網絡瓶頸點分佈來看
在傳統的C/S架構中，客戶端和服務器之間僅存在一條路徑，因此具有共同的網絡瓶頸點。對於多連接C/S應用，這些連接將在共有的網絡瓶頸點相互影響，相互干擾，其總吞吐量受到網絡瓶頸點剩餘帶寬的限制。瓶頸路由器會將這些同源同目的的流作爲同質的流聚合爲一條流進行轉發，因此其吞吐量受到嚴重限制。
P2P用戶同時和多個節點進行數據交換和傳輸，每個節點之間存在不同的路徑，因此網絡瓶頸點的單一性轉變爲分佈性，消除了P2P流之間的相互干擾，提高了P2P流的總吞吐量，從而能夠更好地利用網絡資源，提高網絡利用率。
(4) 從RTT的異構分佈來看
TCP機制對於不同RTT流存在不公平性，RTT較小的連接將得到更高的吞吐量。在傳統的C/S架構中，客戶端和服務器之間僅存在一條路徑，即使有多個連接，其傳播時延也是確定的，當網絡擁塞時，流將在網絡瓶頸點排隊，導致RTT增大，從而降低了流的吞吐量。而P2P用戶和節點之間存在多條路徑，每條路徑存在不同的傳播時延。RTT小的流會盡其最大能力傳輸數據，從而提高P2P流的總吞吐量。如果某個網絡瓶頸點發生擁塞，導致RTT增大，P2P用戶可以去選擇從性能更好的節點取得數據。因此P2P機制將具有更大的靈活性和高效性。