LUẬN VĂN :PHÂN BỔ NỘI DUNG NGANG HÀNG DỰA TRÊN CẤU TRÚC MESH TRONG CÁC MẠNG TỰ HỢP DI ĐỘNG

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đa số các mạng ngang hàng được xây dựng cho mạng Internet với số lượng hàng triệu nút mạng, trong khi đó mạng tự động di hợp chỉ là tập hợp từ mười đến vài trăm nút. Các giao thức mạng ngang hàng thường hoạt động trên tầng ứng dụng , sử dụng đơn phát để phân bổ dữ liệu, và không quan tâm đến tính di động của các nút. Bên cạnh đó, các mạng tự hợp di động sử dụng các phiên truyền đa phát không tin cậy thông qua kênh truyền dùng chung, trong đó các nút...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN :PHÂN BỔ NỘI DUNG NGANG HÀNG DỰA TRÊN CẤU TRÚC MESH TRONG CÁC MẠNG TỰ HỢP DI ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Trung Duy PHÂN BỔ NỘI DUNG NGANG HÀNG DỰA TRÊN CẤU TRÚC MESH TRONG CÁC MẠNG TỰ HỢP DI ĐỘNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Mạng và Truyền thông máy tính HÀ NỘI - 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Trung Duy PHÂN BỔ NỘI DUNG NGANG HÀNG DỰA TRÊN CẤU TRÚC MESH TRONG CÁC MẠNG TỰ HỢP DI ĐỘNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Mạng và Truyền thông máy tính Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Đại Thọ HÀ NỘI - 2010
TÓM TẮT Đa số các mạng ngang hàng được xây dựng cho mạng Internet với số lượng hàng triệu nút mạng, trong khi đó mạng tự động di hợp chỉ là tập hợp từ mười đến vài trăm nút. Các giao thức mạng ngang hàng thường hoạt động trên tầng ứng dụng , sử dụng đơn phát để phân bổ dữ liệu, và không quan tâm đ ến tính di động của các nút. Bên cạnh đó, các mạng tự hợp di động sử dụng các phiên truyền đa phát không tin cậy thông qua kênh truyền dùng chung, trong đó các nút di chuyển một cách tự do. Trong khóa luận n ày , chúng tôi đề xuất ý tưởng cải tiến giao thức P2MAN [1] nhằm giải quyết vấn đề phân bổ nội dung ngang hàng trong các m ạng tự hợp di động.Kết quả ban đầu cho thấy giao thức phân bổ nội dung sau khi được cải tiến hoạt động hiệu quả và ổn định h ơn trong môi trường di động khi số lượng các nút có dữ liệu trong mạng tăng lên.
LỜI CÁM ƠN Trước tiên, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới người hướng dẫn, thầy giáo, TS. Nguyễn Đại Thọ, Bộ môn Mạng và Truyền thông máy tính – người đ ã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Tiếp theo tôi xin chân thành cám ơn trường Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội đ ã cho tôi một môi trư ờng thật tốt để học tập và rèn luyện bản thân trong suốt bốn năm học tập tại trường. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đ ình và bạn b è tôi, những người đã luôn ủng hộ và khuyến khích tôi rất nhiều trong quá trình học tập. Họ là nguồn động viên vô tận của tôi trong cuộc sống. Hà Nội, tháng 5 năm 2010 Nguyễn Trung Duy
MỤC LỤC Chương 1 Mở đầu ........................................................................................... 1 1.1 Lý do kết hợp công nghệ mạng ngang hàng và mạng tự hợp di độ ng ................ 1 1.2 Mục đích của đ ề tài .......................................................................................... 1 1.3 Nguồ n gốc ý tưởng ........................................................................................... 2 1.4 Bố cục khóa luận .............................................................................................. 2 Chương 2 Công nghệ mạng ngang hàng........................................................... 4 2.1 Giới thiệu chung ............................................................................................... 4 2.2 Nguyên tắc tổ chức ........................................................................................... 5 2.2.1 Lớp xếp chồng cơ bản................................................................................ 5 2.2.2 Lớp phần mềm trung gian ................................ ................................ .......... 6 2.2.3 Lớp ứng d ụng ................................ ................................ ............................ 6 2.3 So sánh mô hình mạng ngang hàng và mô hình máy khách – máy chủ .............. 6 2.4 Các ứng dụ ng mạng ngang hàng ...................................................................... 7 2.4.1 Thông tin ................................................................................................... 7 2.4.2 File ............................................................................................................ 8 2.4.3 Băng thông ................................ .............................................................. 10 2.4.4 Không gian lưu giữ .................................................................................. 10 2.4.5 Chu trình xử lý ............................................................................................ 11 Chương 3 Các m ạng tự hợp di động............................................................... 12 3.1 Giới thiệu chung ............................................................................................. 12 3.2 Khái niệm mạng tự hợp di độ ng ..................................................................... 12 3.3 Đặc điểm của mạng tự hợp di độ ng ................................................................ 13 3.4 Định tuyến trong mạng tự hợp di độ ng ........................................................... 14 3.4.1 Phát tràn ................................................................................................. 14 3.4.2 Kỹ thu ật phát tràn hiệu qu ả ...................................................................... 15 3.4.3 Định tuyến đơn phát ................................................................................ 15 3.4.4 Định tuyến đa phát ................................................................................... 18 Chương 4:Giao thức phân bổ nộ i dung ngang hàng trong các m ạng tự hợp di động P2MAN………………………………………………………………………..23 4.1 Giới thiệu chung ............................................................................................. 23 4.2 Giao thức đa phát PUMA ............................................................................... 24
4.3 Cơ chế hoạt động của P2MAN ....................................................................... 24 4.3.1 Tìm kiếm dữ liệu ................................ ..................................................... 25 4.3.2 Phân b ổ dữ liệu ........................................................................................ 26 4.3.3 Cơ chế sửa lỗ i ................................ ................................ .......................... 27 Chương 5 Đề xuất ý tưởng và kết quả thu được ............................................. 29 5.1 Đặt vấn đ ề ...................................................................................................... 29 5.2 Giải thu ật cải tiến ........................................................................................... 29 5.2.1 Tìm kiếm ................................................................................................. 30 5.2.2 Phân b ổ dữ liệu ........................................................................................ 30 5.2.3 Cơ chế sửa lỗ i ................................ ................................ .......................... 31 5.2.4 Ví dụ minh họa ....................................................................................... 31 5 .3 Kết quả thu được ........................................................................................... 36
CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRO NG KHOÁ LUẬN Hình 2.1 Mô hình mạng ngang hàng với các nút mạng là các loại thiết bị khác nhau ……………………………………………………………………………………… … 5 Hình 2.2 Kiến trúc Gnutella ………………………………………………………….. 9 Hình 3.1 Ví dụ về mạng tự hợp di động gồm các thiết bị như PDA, điện thoại di động, máy tính xách tay ……………………………………………………………………. 13 Hình 3.2 Một số giao thức định tuyến đơn phát trong m ạng tự hợp di động ……… 15 Hình 3.3 Giao thức AODV. Quá trình dò tìm đường đi từ nút nguồn đến nút đích ....…………………………………………………………………………………….. 17 Hình 3.4 Giao thúc MAODV ……………………………………………………….. 19 Hình 3.5 Giao thức ODMRP ……………………………………………………....... 21 Hình 4.1 Mô phỏng P2MAN với các loại nút …………………………………….. ... 25 Hình 4.2 Tìm kiếm nội dung ……………………………………………………...... .26 Hình 4.3 Nh ận gói dữ liệu ………………………………………………………....... 27 Hình 4.4 Cơ ch ế sửa lỗi …………………………………………………………....... 28 Hình 5.1 Mô tả các thành viên trong nhóm đa phát PC …………………………..… 31 Hình 5.2 Quá trình tìm kiếm ……………………………………………………..…. 32 Hình 5.3 Trạng thái các nút tại th ời điểm đầu tiên nhận được gói phản hồi……...…. 33 Hình 5.4 - a N nhận gói phản hồi từ G……………………………………………... .. 33 Hình 5.4 - b N nh ận gói phản hồi từ C …………………………………………….....34 Hình 5.4 - c N nhận gói phản hồi từ E ……………………………………………….34 Hình 5.5 Các tham số mô phỏng …………………………………………………... ..35 Hình 5.6 Thời gian nhận X Số lượng nút gửi ……………………..……….…………36 Hình 5.7 Thời gian tải X Số lượng nút truy vấn ……………………..……………….37 Hình 5.8 Thời gian tải X Tốc độ di chuyển của nút mạng ……………………. …….38
BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT AODV Ad-hoc On-demand Distance Vector DMS Customarily Document Management Systems DSDV Destination -Sequenced Distance-Vector MANET Mobile Ad Hoc Network NS-2 Network Simulator Version 2 P2MAN Peer to Peer Mobile Ad Hoc Network PC Public Chanel TCP Transmission Control Protocol UDP User Datagram Protocol
Chương 1 Mở đầu Chương này giới thiệu về công nghệ mạng ngang hàng trong môi trư ờng di động, lý do triển khai mạng ngang hàng trong môi trường di động và mô tả khái quát về cải tiến trong khóa luận. 1.1 Lý do kết hợp công nghệ mạng ngang hàng và mạng tự hợp di động Đặc điểm nổi bật của các hệ thống ngang hàng là khả năng tự tổ chức, khả năng tìm kiếm và phân bổ tài nguyên. Cùng với sự gia tăng của các kết nối di động – bao gồm truy cập Internet trong các mạng di động đã khiến các ứng dụng ngang hàng ngày càng trở n ên phổ biến với người dùng di động. Thông thư ờng chúng ta có thể chia các mạng di động làm hai lo ại : các mạng tế bào và các m ạng tự hợp di động. Trong m ạng tế b ào mỗi nút ngang hàng di động kết nối đến mạng Internet cố định thông qua một liên kết không dây đ ơn. Do đó chúng ta luôn biết rằng kể cả khi nút di chuyển thì quãng đường vật lý tới nút vẫn không thay đổi. Các nút ngang hàng kết nối vào mạng Internet thông qua liên kết tế bào không dây sẽ giảm hiệu suất do giới hạn băng thông. Trong hệ thống tế bào không dây, thay đ ổi trong giao thức ngang hàng để đáp ứng được tính di chuyển của các nút mạng sẽ không cần thiết . Tuy nhiên trong các mạng tự hợp di động , nếu chỉ triển khai đơn thuần công nghệ mạng ngang hàng trên một mạng tự hợp di động chúng ta sẽ không thể giải quyết được vấn đề di động của các nút mạng. Do đó yêu cầu đặt ra là cần tìm ra các giải pháp để thực thi công nghệ ngang hàng trong m ạng tự hợp di động một cách hiệu quả. 1.2 Mục đích của đề tài Khóa lu ận xây dựng một giao thức phân bổ nội dung ngang hàng trong mạng tự động di hợp. Cũng như hầu hết các giao thức ngang h àng khác, giao thức phân bổ nội dung này ho ạt động trên tầng ứng dụng. Nó sử dụng giao thức đa phát PUMA [1] làm giao thức đa phát ở tầng mạng. Do hoạt động trong môi trường mạng tự hợp di động nên việc nút di chuyển và phá vỡ các liên kết luôn xảy ra. Nhằm đảm bảo tính tin cậy cho quá trình phân bổ nội dung , giao thức phân bổ nội dung thực thi cơ chế sửa lỗi ở 1
tầng ứng dụng. Quá trình sửa lỗi sẽ được khởi động mỗi khi nút phát hiện quá trình tải dữ liệu gặp lỗi. Đồng thời giao thức cho phép nút truy vấn có khả năng cùng lúc nhận các gói dữ liệu từ nhiều nút gửi khác nhau. Điều này sẽ nâng cao hiệu quả quá trình tải dữ liệu. Sử dụng giao thức đa phát PUMA, là giao thức đa phát đơn giản và có hiệu quả. Giao th ức phân bổ nội dung này đã kết hợp được những ưu điểm của công nghệ ngang hàng vào mạng tự hợp di động. Giao thức phân bổ nội dung ngang hàng và giao thức đa phát PUMA xây dựng và ho ạt động trong môi trường mô phỏng NS-2 [2]. 1.3 Nguồn gốc ý tưởng Chương trình được phát triển dựa trên giao thức P2MAN đã được đề xuất trong bài báo “A Multicast Approach for Peer-to - peer Content Distribution in Mobile Ad Hoc NetWork” [3] của hai tác giả Sidney Santos Doria và Marco Aurélio Sphon. Tuy nhiên giao thức trong bài báo [1] có những điểm hạn chế sau : o Trong một phiên truyền dữ liệu , nút nhận chỉ nhận dữ liệu từ mộ t nút gửi duy nhất . o Trong khi nếu nhận từ đồng thời nhiều nút sẽ hiệu quả hơn . Từ những nhận xét đó chúng tôi đ ã đ ề xuất ý tưởng cho phép một nút có thể đồng thời nhận dữ liệu từ một tập các nút có dữ liệu. Qua quá trình triển khai ý tưởng và các kết qu ả thu đư ợc chúng tôi thấy chương trình mô phỏng hoạt động hiệu quả với các tiêu chí đánh giá th ời gian tải dữ liệu trong bài báo [2] qua các trường hợp : số lượng nút truy vấn tăng dần , tốc độ di chuyển của nút tăng dần. Mục đích trước mắt của chúng tôi khi thực hiện đề tài là xây d ựng được một chương trình mô phỏng cho “giao thức phân bổ nội dung ngang hàng trong các mạng tự hợp di động”. Xa hơn nữa, chúng tôi muốn xây dựng một ứng dụng hoạt động hiệu quả trong môi trường thực. 1.4 Bố cục khóa luậ n Ngo ài phần mở đầu và kết luận, khóa luận còn có các ph ần nh ư sau : o Chương 2 : Công ngh ệ mạng ngang hàng. Chương này giới thiệu về mạng ngang h àng, đồng thời nếu ra một vài so sánh giữa mô h ình mạng ngang hàng và mô hình máy khách – máy chủ truyền thống. 2
o Chương 3 : Các m ạng tự hợp di động. Chương này giới thiệu về mạng tự hợp di động cũng như các đặc điểm của chúng. o Chương 4 : Giao thức phân bổ nội dung ngang h àng trong các mạng tự hợp di động P2MAN. Chương này trình bày về giao thức phân bổ nội dung ngang h àn g được đề xuất trong bài báo “A Multicast Approach for Peer-to- peer Content Distribution in Mobile Ad Hoc NetWork” [3]. o Chương 5 : Đề xuất ý tưởng và kết quả mô phỏng Chương này đề xuất ý tưởng cải tiến giao thức phân bổ nội dung ngang hàng trong các mạng tự hợp di động P2MAN và trình bày các kết quả đạt được. 3
Chương 2 Công nghệ mạng ngang hàng Chương này giới thiệu về công nghệ mạng ngang hàng cũng như những ưu điểm của mô hình mạng ngang hàng so với mô hình truyền thống nh ư máy khách – m áy chủ. 2.1 Giới thiệu chung Hiện nay, hầu hết mọi dịch vụ mà Internet cung cấp đều dựa trên mô hình máy khách – máy chủ. Theo mô h ình này trong mạng sẽ có một số máy thông qua một giao thức nhất định, chẳng hạn FTP, Telnet, …. Ở đây máy chủ đóng vai trò là trọng tài, khi cần thông tin, mỗi máy khách sẽ gửi yêu cầu lên máy chủ, máy chủ sẽ xử lý và trả lời. Tuy nhiên khi mà mạng Internet phát triển với tốc độ chóng mặt như ngày nay thì mô hình máy khách – máy chủ đã bộc lộ những như ợc điểm quan trọng, ví dụ khi số lượng máy khách tăng đến ngưỡng nào đó thì nhu cầu về tải và băng thông tăng đ ến mức máy chủ không còn đủ khả năng đáp ứng nữa. Để giải quyết vấn đề trên nhiều mô h ình m ạng máy tính khác đã được nêu ra. Trong số đó mạng ngang hàng là mô hình được chú ý nhiều nhất và có tầm ứng dụng thực tiễn cao nhất. Theo thống kê của nhiều nhà cung cấp dịch vụ mạng thì hiện nay các ứng dụng mạng ngang hàng chiếm khoảng 50% (thậm chí là 75%) băng thông mạng Internet [4]. Có rất nhiều định nghĩa được đưa ra cho m ạng ngan g hàng nhưng chưa có một định nghĩa n ào được công nhận rộng rãi. Tuy nhiên đ ể nhận biết một mạng ngang hàng, chúng ta có thể dựa vào một số đặc điểm chung trong hầu hết các mạng ngang hàng : o Một máy tính trong mạng ngang h àng được gọi là một nút mạng. Nút mạng có thể đóng vai trò của cả client và server. Các nút mạng có khả năng trao đổi tài nguyên một cách nhanh chóng, các tài nguyên bao gồm file, dung lượng ổ cứng, khả năng xử lý và các tri thức. o Trong các h ệ thống mạng ngang hàng có thể có hoặc không những máy chủ chuyên d ụng. các máy chủ trong mạng hệ thống mạng ngang hàng chỉ có nhiệm vụ hỗ trợ các nút mạng phát hiện ra nhau. Các mạng ngang hàng không có máy chủ chuyên dụng được gọi là mạng ngang hàng thuần túy. o Các nút mạng có thể tùy ý tham gia và rời khỏi mạng. 4
o Một điểm đáng chú ý là các nút trong m ạng ngang h àng không nh ất thiết phả là một máy tính, nó có thể là các thiết bị di động như điện thoai di dộng, PDA, … Hình 2.1 – Mô hình mạ ng ngang hàng với các nút mạng là các loại thiết bị khác nhau 2.2 Nguyên tắc tổ chức Các h ệ thống ngang hàng d ựa trên sự phi tập trung và kh ả năng tự tổ chức của các hệ thống phân tá. Kiến trúc ngang hàng là cách thức tổ chức một ứng dụng phân tán thành tập các module phần mêm riêng, mỗi module sẽ chạy trên một máy tính khác nhau. Các module phần mềm khác nhau sẽ giao tiếp với module khác để xử lý yêu cầu hoản chỉnh của chương trình phân tán.Một ứng dụng ngang hàng gồm ba thành phần chính : lớp xếp chồng cơ bản, lớp phần mềm trung gian và lớp ứng dụng. 2.2.1 Lớp xếp chồng cơ bản Lớp xếp chồng cơ bản đảm bảo tất cả các nút tham gia hệ thống ngang hàng biết đến nhau và cung cấp cơ ch ế cho tất cả các nút giao tiếp với nhau. Đây là lớp cần thiết đối với tất cả các hệ thống ngang hàng. Lớp xếp chồng cơ bản có các chức năng sau : o Chức năng phát hiện : trước khi giao tiếp với nhau mỗi nút mạng cần phát hiện ra một tập tối thiểu các nút khác. o Tạo lớp xếp chồng : cung cấp cơ ch ế cho các nút kết nối vào mạng chung sử dụng bởi mỗi nút khi muốn giao tiếp với nút khác. 5
o Đa phát mức ứng dụng : cơ ch ế cho phép một nút gửi thông báo đến tất cả các nút khác thuộc một nhóm nào đó. 2.2.2 Lớp phần mềm trung gian Lớp phần mềm trung gian bao gồm các thành phần phần mềm có thể được sử dụng lại bởi nhiều ứng dụng khác nhau. Lớp này chủ yếu được gọi thực hiện bởi các thành phần phần mềm khác và được sử dụng như cơ sở hạ tầng hỗ trợ xây dựng các ứng dụng khác.Bên cạnh đó, lớp còn có nhiệm vụ tạo chỉ mục phân tán cho thông tin trong hệ thống, cung cấp phương tiện gửi phát – đ ăng nhận, và các d ịch vụ an ninh. Trong ứng dụng, lớp xếp chồng trung gian là không cần thiết cho tất cả các ứng dụng nhưng được phát triển để sử dụng lại bởi nhiều hơn một ứng dụng. 2.2.3 Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng bao gồm các thành phần phần mềm được thiế kế để sử dụng chủ yếu b ới con người. Lớp này được phát triển sao cho khai thác được bản chất phân tán của cơ sở hạ tầng. 2.3 So sánh mô hình mạ ng ngang hàng và mô hình máy khách – máy chủ Hiện nay, mô hình mạng ngang hàng và mô hình truyền thống client – server đang cùng tồn tại song song , mỗi mô h ình đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Dưới đây chung tôi xin nêu ra một vài so sánh giữa hai mô h ình trên. Thứ nhất, một mạng ngang hàng cho phép hai hay nhiều nút mạng chia sẻ các tài nguyên với nhau. Các tài nguyên đó có thể là ổ đĩa, đĩa CD-ROM, và kể cả máy in, và chúng nằm phân tán ở các nút mạng. Tất cả các tài nguyên này đều có thể đ ược truy cập từ mọi nút trong mạng. Bên cạnh đó trong một mạng máy khách – máy chủ tất cả thông tin được lưu trữ tập trung ở một máy chủ trung tâm có tốc độ và năng lực xử lý vượt trội. Dữ liệu trên máy chủ này có th ể đ ược cung cấp cho hàng trăm , hàng ngàn … máy khách tùy theo năng lực xử lý của máy chủ trong mạng. Khi một máy khách muốn yêu cầu thông tin nào đó, máy sẽ gửi yêu cầu tới máy chủ và chờ được xử lý. Cả hai mô hình mạng ngang h àng và mô hình máy khách – m áy chủ đều có những ưu điểm và điểm hạn chế riêng. 6
Điểm mạnh của mô h ình mạng ngang hàng ở chỗ chi phí xây dựng mạng khá rẻ do tận dựng được tài nguyên trên của các nút mạng. Tuy n hiên các mô hình mạng ngang hàng cũng ẩn ch ứa trong chúng nhiều hạn chế. o Các nút mạng dễ bị tấn công o Số lư ợng nút th ành viên trong một mạng ngang hàng là rất lớn do đó rất khó để có một chuẩn chung bắt buộc cho mọi thành viên trong mạng ngang hàng. o Các nút có th ể tự do rời khỏi mạng, do đó mạng ngang h àng không thể luôn đảm bảo lúc nào tài nguyên cũng sẵn sàng. o Do không có sự điều phối chung nên trong một số nhiệm vụ sẽ xuất hiện sự mất cân bằng tải trong mạng. Điểm mạnh của mô h ình máy khách – máy chủ ở chỗ nó cho phép mở rộng mô tùy theo sự phát triển của tổ chức, thông qua một máy chủ tập trung chúng ta có thể dễ dàng quản lý h àng trăm máy khách. Hơn nữa, trong mô hình máy khách – máy chủ vấn đề an ninh đ ược nghiên cứu kỹ lư ỡng và phát triển. Do vậy, mô h ình này bảo đảm an ninh hơn mô hình phân tán trong mạng ngang hàng. Tuy vậy, mô h ình khách – chủ cũng có những điểm hạn chế như sau: o Dữ liệu trong mạng khách – chủ đều nằm tập trung ở một máy chủ duy nhất, do vậy nguy cơ sụp đổ toàn trong toàn mạng là rất cao. o Hơn nữa máy chủ phải đồng thời xử lý yêu cầu từ nhiều máy khách trong mạng nên trong một số trường hợp máy chủ sẽ không thể đáp ứng được các yêu cầu từ máy khách. 2.4 Các ứng dụng mạng ngang hàng Mô hình m ạng ngang h àng cung cấp một cách thức mới cho việc quản lý các tài nguyên trên nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Trong mục này chúng tôi điểm qua những cơ ch ế quản lý tài nguyên thuộc các loại khác nhau, ví dụ : thông tin, file, băng thông, thiết bị lưu trữ … 2.4.1 Thông tin Trong đ ời sống hàng ngày nói chung và trong các m ạng máy tính nói riêng thì nhu cầu chia sẻ và trao đổi thông tin luôn chiếm vị trí vô cùng quan trong. Mạng ngang hàng cung cấp các cơ chế đáp ứng các nhu cầu này của ngư ời sử dụng. 7
2.4.1.1 Biểu diễn thông tin Biểu diễn thông tin hay presence information chiếm vai trò rất quan trọng đối với các ứng dụng ngang hàng. Quá trình biểu diễn thông tin là yếu tố quyết định trong các mạng tự tổ chức nh ưng mạng ngang hàng khi mà nút ph ải cung cấp thông tin về các nút mạng và các tài nguyên hiện có trong mạng. Biểu diễn thông tin cho phép nút mạng khởi tạo kết nối tới các nút mạng khác và truy vấn các tài nguyên. Một ví dụ điển h ình về ứng dụng biểu diễn thông tin là các h ệ thống tin nhắn tức thời. 2.4.1.2 Quả n lý tài liệu DMS hay Customarity Document Management Systems là h ệ đ ược tổ chức tập trung, giới hạn dung lượng chia sẻ, quyền quản lý và sử dụng dữ liệu. Tuy nhiên, ch ỉ có thể truy cập tới dữ liệu được đặt trong thư mục chia sẻ của DMS. Điều n ày dẫn tới yêu cầu cần phải có một chỉ mục tập trung cho các tài liệu liên quan. Tuy nhiên thực tế cho thấy trong các công ty dữ liệu được tạo và lưu giữ mà không có b ất kỳ thông tin nào khác. Trong trường hợp n ày mạng ngang hàng là một lựa chọn cần thiết. 2.4.2 File Chia sẻ file là m ột trong các ứng dụng ngang hàng quan trọng nhất. Theo nghiên cứu thì 75% tải trọng mạng Internet được sử dụng để trao đổi file, đặc biệt là các file nhạc [4]. Đặc trưng chia sẻ file trong các mạng ngang hàng ở chỗ một nút mạng đóng vai trò của máy khách khi nó nhận dữ liệu từ nút mạng khác, đồng thời nút lại đóng vai trò là máy chủ khi nó có dữ liệu chia sẻ cùng các nút m ạng khác. Vấn đề trọng tâm trong các m ạng ngang hàng nói chung, đối với ứng dụng chia sè file nói riêng chính là định địa chỉ các tài nguyên. Trong khuôn khổ các hệ thống chia sẻ file, có ba mẫu đã được phát triển : mẫu truy vấn phát tràn, m ẫu thư mục tập trung và mẫu tài liệu định tuyến. Những ví dự điển hình cho các mẫu trên là : Gnutella, Napster, Freenet. 2.4.2.1 Gnutella Trong m ạng Gnutella, mỗi nút m ạng đóng vai trò là một nút mạng đơn thu ần, một ruoter hoặc có thể là nút trung gian, sử dụng giao thức TCP để chuyển các gói tin giao vận và giao thức HTTP để gửi file. Các truy vấn tìm kiếm truyền đi trong mạng dựa theo mẫu truy vấn phát tràn, nghĩa là một nút sẽ gửi gói truy vấn tới tất cả hàng xóm của nó và cứ thế thông điệp được truyền đi trong toàn m ạng. Khi nhận đ ược truy vấn nếu nút mạng không có khả 8
năng đáp ứng nó sẽ chuyển tiếp thông điệp cho các hàng xóm cho đ ến khi giá trị TTL = 0 ho ặc thô ng điệp đến được file cần truy vấn. Hình 2.2 – Kiến trúc Gnutella 2.4.2.2 Napster Napster là m ạng ngang hàng lai ghép, bao gồm một máy chủ trung tâm đảm nhiệm chức năng tìm kiếm, tất cả sử dụng giao thức TCP làm giao thức tầng ứng dụng. Máy chủ tìm kiếm trong hệ thống Napster lưu giữ danh sách bao gồm các điểm nút đang them gia vào mạng và danh sách các file đang được chia sẻ. Một nút hiện thời đang nhập vào mạng Napster, các file được chia sẻ bởi file sẽ được đăng ký với máy chủ Napster. Khi một truy vấn tìm kiếm được phát tán, máy chủ Napster gửi danh sách các nút mạng có file đang đ ược truy vấn. 2.4.2.3 Freenet Mạng Freenet sử dụng mẫu tài liệu định tuyến để tìm kiếm và lưu trữ file. Trong mạng Freenet các file dữ liệu không được lưu ở ổ cứng của các nút mạng cung cấp chúng mà được lưu ở vị trí khác trong mạng. Nguyên nhân là Freenet được phát triển với mục đích xây dựng một mạng lưu trữ và truy cập thông tin ẩn danh. Để thực hiên điều này file và các nút trong m ạng Freenet đư ợc gán một định danh duy n hất. Khi môt file được tạo , nó được gửi tới nút có định danh gần với định danh của file nhất và file sẽ đ ược lưu trữ ở đấy. Các nút tham gia truyền file sẽ lưu lại định danh của file và thông báo tới các nút hàng xóm và thông tin này sẽ được lưu giữ trong bảng định tuyến của nút h àng xóm. 9
2.4.3 Băng thông Do yêu cầu về khả năng truyền dẫn của mạng Internet ngày càng cao, đ ặc biệt là nhu cầu với các dữ liệu đa phương tiện tăng ngày càng nhanh thì yêu cầu sử dụng băng thông hiệu quả càng trở nên quan trọng. Với h ướng tiếp cận mạng ngang hàng vấn đề cân bằng tải sẽ đ ược giải quyết một cách tối ưu nhất. 2.4.3.1 Tăng cường cân bằng tải Khác với kiến trúc máy khách – máy ch ủ các mạng ngang h àng lai ghép đạt được cân bằng tải tốt hơn. Với mô hình máy khách – máy chủ thì các thông tin truy vấn và truyền tải dữ liệu đều được thực hiện giữa máy chủ và máy khách, điều này dẫn tới tình trạng mất cân bằng tải khi có nhiều truy vấn được gửi tới máy chủ. Trong mô hình mạng ngang h àng lai ghép, chỉ có yêu cầu truy vấn đ ược thực hiện giữa máy tính tham gia với máy chủ, còn quá trình truyền file đư ợc thực hiện giữa hai nút mạng với nhau. 2.4.3.2 Chia sẻ băng thông Sử dụng mô h ình mạng ngang hàng làm tăng khả năng tải và truyền các file nhờ vào cơ chế tận dụng đường truyền tới các nút mạng. Một file dữ liệu lớn sẽ được chia thành các mảnh độc lập, các mảnh sau đó được gửi đồng thời tới các nút mạng khác nhau cho đ ến khi nút yêu cầu nhận đư ợc chúng. Tại nút đích, các mảnh dữ liệu sẽ được ghép lại th ành file dữ liệu ban đầu. 2.4.4 Không gian lưu giữ Ngày nay các giải pháp như DAS , NAS hay SAN đang được các công ty và tổ chức lựa chọn để lưu trữ dữ liệu. Các giải pháp này đang tồn tại một số nhược điểm như : o Kém hiệu quả trong việc sử dụng hệ thống lưu trữ sẵn có. o Tăng tải trong mạng trong tổ chức. o Phải tăng cường việc sao lưu dữ liệu. Tuy nhiên, băng thông ngày càng được cải thiện , tính kết nối liên thông ngày một dễ dàng đã cho phép thay đổi cách thức quản lý vấn đề lưu trữ dữ liệu. 10
2.4.5 Chu trình xử lý Có thể nhận thấy rằng trong các ứng dụng đòi hỏi đến sức mạnh tính toán chúng ta thường tìm cách xây d ựng các máy tính có cấu h ình m ạnh chứ chưa tập trung vào việc tận dụng khả năng tính toán của các máy tính được nối mạng. Ngày nay do các yêu cầu tính toán phức tạp với lượng dữ liệu lớn tăng cao dẫn tới nhiều nghiên cứu đã cố gắng tận dụng sức mạnh của mạng ngang hàng để xử lý. Bằng cách ứng dụng công nghệ mạng ngang hàng đ ể kết hợp sức mạnh tính toán của nhiều nút trong mạng một cách đồng thời chúng ta có thể giải quyết các bài toán mà trư ớc kia cần đến các siêu máy tính. 11
Chương 3 Các mạ ng tự hợp di động Chương này giới thiệu về mạng di động, cũng như các thách thức gặp phải khi triển khai công nghệ ngang hàng trong môi trường di động. Đồng thời, trong chương này chúng tôi cũng xin giới thiệu một vài giải pháp cơ bản cho việc triển khai công nghệ ngang hàng trong các mạng tự hợp di động. 3.1 Giới thiệu chung Khi nhắc tới cụm từ “kết nối di động” nghĩa là chúng ta nói đến những hệ thống có chứa ít nhất một nút thành viên kết nối vào hệ thống thông qua đường truyền không dây. Thông thường các mạng di động được chia làm hai nhóm nhỏ : Mạng tế bào không dây và m ạng tự hợp di động. Trong các m ạng tế bào không dây, nút mạng kết nối tới mạng Internet thông qua một liên kết đơn không dây. Như vậy, dù cho các nút di chuyển th ì liên kết vật lý tới nút vẫn không thay đổi. Do giới hạn băng thông của liên kết không dây nên nút di động sẽ có hiệu suất thấp. Mạng tự hợp di động là hệ thống không dây đa chặng, có khả năng tự tổ chức và không dựa trên một kiến trúc cố định nào. Mỗi nút trong mạng tự hợp di động đồng thời đóng vai trò là nguồn dữ liệu, vừa đóng vai trò là một router trong tầng mạng. 3.2 Khái niệm mạng tự hợp di động Theo định nghĩa của Tổ chức Internet Engineerin g Task Force [5] mạng tự hợp di động – MANETs là một vùng tự trị của các router và cũng chính là các nút mạng, được kết nối với nhau bằng liên kết không dây. Trong mạng tự hợp di động các nút mạng có thể di chuyển một cách tự do dẫn đến hình trạng của mạn g thay đổi liên tục mà không thể dự đoán trước . 12