A lot of research papers discussed the Distributed Hash Table (DHT) based p2p systems to promise that idle resources may be efficiently harvested. However, p2p systems are composed of components with extremely heterogeneous availabilities and to handle churn, the system will generate the heavy information maintenance traffic to keep the efficiency of the DHT. Moreover, the previous researches concentrate on the efficient lookup of the p2p system and they fails to keep high data availability effectively.
This dissertation presents the behavior-aware p2p protocol for high data availability. By using this protocol, the p2p system can reduce the overhead by exploiting the heterogeneous behavior of participant nodes efficiently. Unlike the DHT based p2p which use the static nodeID which is obtained by wellbalanced hashing function, the behavior-aware p2p ignores this static nodeID and uses the dynamic nodeID. This dynamic nodeID is composed of the Load Balanced ID which balance the loads of the reliable and powerful nodes and the Load Free ID which reduce the responsibility of normal and weak nodes and eliminate the compulsory maintenance overhead when the churn of them occurs. The assignment of nodeID performs without any central management server. The new nodeID is assigned according to the current network state and the node which processes the join message. After assigning the new nodeID, this nodeID of a node changes on the fly according to its behavior on the p2p system. Finally, every node gets its proper nodeID with its characteristics and each nodes takes the different responsibility in accordance with its nodeID to support p2p system effectively. The reliable and powerful nodes mainly guarantee the data availability and the correctness of lookup. The normal and weak nodes assist them and the churn of them can not harm the data availability and the efficiency of the lookup.
I examine the efficiency of behavior-aware p2p via a event driven simulation. The results show that the behavior-aware p2p keep high data availability with less information maintenance traffic than the DHT based p2p and the routing process is also efficient.
오늘날 많은 연구 논문들에서 Distributed Hash table(DHT) 기반의 피어-투-피어 시스템에 대한 연구들이 진행되어왔다. 이들 논문들은 수많은 클라이언트로 이루어진 시스템에서 잉여 자원을 효율적으로 모으고 사용할수 있도록 하는 프로토콜에 대해서 주로 연구해왔다. 하지만 피어-투-피어 시스템은 아주 다양한 특성을 가지는 여러 노드들로 이루어져 있고, 이에 따른 각 노드들의 빈번한 참여/탈퇴에 따라 다른 참여 노드들이 영향을 받게 되고, 이러한 영향에 따른 DHT 프로토콜의 성능을 유지 하기 위한 정보 관리 트래픽이 매우 심각하게 발생하게 된다. 더욱이, 기존의 연구들은 주로 피어투피어 시스템에서의 효율적인 데이터 룩업에 집중한 반면, 데이터의 유효성을 효율적으로 보장하는것에 대해서는 소홀하였다.
본 학위 논문은 높은 데이터 유효성을 보장하기 위한 행동-인지 피어-투-피어 프로토콜을 제안한다. 이 프로토콜을 사용함으로써, 피어-투-피어 시스템은 참여 노드들의 다양한 행동을 인지하고 효율적으로 노드들을 사용함으로써 정보 관리 트래픽을 줄일수 있다. 기존의 DHT 기반의 피어-투-피어 프로토콜에서는 변화하지 않는 노드아이디를 사용한다. 이 아이디는 각 노드들을 식별할수 있는 유일한 값, 예를 들면 아이피주소나 맥주소와 같은 값들을 해쉬함수를 사용함으로써 얻을 수 있다. 이러한 변화하지 않는 유니크 아이디는 프로토콜을 단순하게 작성할수 있는 장점은 있지만, 각 노드들의 특성에 따라 적절한 위치에서 적당한 역할을 하도록 하기 힘들게 된다. 행동인지 피어-투-피어 프로토콜에서는 이러한 변화하지 않는 노드 아이디 대신 변화가 가능한 다이나믹 노드아이디를 사용한다. 이 다이나믹 노드아이디는 Load Balanced ID(LBID)와 Load Free ID(LFID)로 구성된다. LBID는 보다 안정적이고 성능이 좋은 노드들의 역할을 서로 균등하게 할당 받을수 있도록 하고 LFID는 일반적이고 성능이 약한 노드들의 역할을 줄이고 이들 노드들이 빈번하게 시스템에 참여/탈퇴를 할때 불필요한 정보 관리 트래픽을 줄일수 있도록 한다. 이 다이나믹 노드아이디는 임의의 중앙 관리자 없이 각 노드들의 정보만을 가지고 할당 된다. 새로운 아이디는 조인 메세지를 처리하는 노드의 노드아이디와 현재 네트워크 상태에 따라서 적절한 아이디가 할당된다. 새로운 아이디가 할당될때는 그 노드의 특성과는 관계없이 아이디가 할당 되지만, 노드가 피어-투-피어 시스템에 참여하고 있는동안 노드의 동작에 따라서 노드아이디는 변하게 되고, 마침내 적절한 위치와 역할을 하기 위한 노드아이디를 가지게 된다. 보다 안정적이고 성능이 좋은 노드들은 주로 데이터의 유효성을 보장하고 데이터의 룩업의 정확성을 보장하게 된다. 일반적이고 성능이 약한 노드들은 성능이 좋은 노드들을 도와주는 역할을 하고 담당하는 데이터의 영역을 제한함으로써, 이 노드들이 참여 탈퇴를 빈번하게 하더라도 데이터의 유효성과 데이터의 룩업의 효율성에 영향을 거의 주지 않도록 한다.
새로운 행동-인지 피어-투-피어 프로토콜의 성능을 확인하기 위해서 이벤트 드리븐 방식의 시뮬레이터를 제작하였다. 이에 따라, 행동-인지 피어-투-피어 프로토콜은 기존의 DHT 기반의 피어-투-피어 프로토콜에 비해서 높은 데이터 유효성을 적은 정보 관리 트래픽을 가지고 보장한다는것을 알수 있었다. 또한 데이터 룩업도 기존의 DHT 기반의 피어-투-피어와 같이 효율적임을 알수 있었다. 이러한 행동-인지 피어-투-피어 프로토콜은 기존의 DHT 기반의 피어-투-피어 프로토콜을 실제 어플리케이션에 적용할때 가장 걸림돌이 되었던 노드들의 빈번한 참여/탈퇴에 따른 정보 관리 트래픽을 효과적으로 줄일수 있고, 서버와 클라이언트가 동시에 사용되는 환경에서 임의의 관리자의 노력없이 각 노드들의 특성에 따라 자동적으로 알맞은 역할을 함으로써 효율적인 피어-투-피어 시스템을 구성하도록 한다.
