大规模应用层覆盖网络节点部署理论研究

应用层覆盖网通过在Internet上部署服务节点，并通过应用层协议将其连接成一个虚拟网络为网络应用提供服务，有效解决了网络新应用多样性需求与Internet"尽力而为"服务局限性之间的矛盾，一直是工业界和学术界研究的热点。服务节点部署是应用层覆盖网研究的一个核心问题，传统部署理论在建模求解与实证分析等方面有较大的局限性，需提出新的部署理论。本课题拟从三个方面深入研究服务节点部署问题：1）如何为节点部署提供完整的网络性能信息？2）如何建立有效模型与算法来分析复杂影响因素及其之间的关系以获得更优的部署结果？3）如何有效地验证部署方案的效果？该项目的创新之处在于：采用创新的测量方法，高效获得完整的网络信息；考虑了诸多传统模型中未考虑或考虑不全的因素；建立了新的部署模型与算法，突破传统方法中只能从有限的备选节点中进行选择的局限。该项目的研究成果具有较高的理论研究价值和广泛的商业应用前景。

应用层覆盖网络的节点部署对于应用层覆盖网络的性能具有重要影响，如内容分发网络（Content Delivery Network, CDN）的边缘服务节点。传统服务节点部署方案的性能受限于事先给的定候选节点，而且难以在互联网上进行实证分析。为了克服传统服务节点部署方案的局限性，本项目主要从网络信息的获取、节点部署的建模分析、以及部署方案的实证分析三个方面进行了研究。具体地，在网络性能获取方面，课题组构建了覆盖全国的性能测量网络，并基于该测量网络发现了当时公开发表文献中中国最完整的自治域（Autonomous System， AS）级别的网络拓扑图，代表性论文获得2012年“IEEE 11th International Conference of Ubiquitous Computing and Communications”最佳论文奖，还联合江苏省未来网络创新研究院搭建了网络监测平台——小蜜蜂，该系统在百度搜索“网站性能监测”词条搜索结果中排名第一；在大规模应用层覆盖网络节点部署模型方面，课题组提出了一套以用户为中心，以用户端性能数据驱动的方式指导网络服务资源部署的系统框架NetClust，使服务资源的部署不再受限于事先给定的候选集，部署策略更能满足实际应用需要，当为中国大陆地区部署服务节点时，能够在保证用户体验的前提下将部署成本降低27%，相关成果发在国际一流学术期刊IEEE Transactions on Multimedia上；在实验平台构建方面，课题组首先结合大数据思想设计了应用层覆盖网络新型体系架构DDN，相关成果发表在国际一流学术期刊IEEE Network Magazine上，并实现了应用层覆盖网络节点部署决策支持系统——Siteware，发现给定网站基础设施的部署策略，指导大规模应用层覆盖网络节点的按需部署。项目的研究成果不仅具有较高的研究价值，还具有广泛的商业前景，可以融入到未来网络体系结构中、优化现有商业系统的服务性能、解决国家重大需求如政府僵尸网站监测等。