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1、计算机学报投稿BitTorrent激励机制对性能的影响分析与改进*本课题得到国家自然科学基金（60803148）、国家自然科学基金（60973124）、教育部高校博士点科研基金（20102302110036）、中央高校基本科研业务费专项资金资助（HIT.NSRIF.2010.047）资助。李治军，1977年生，男，博士，副教授，主要研究领域为对等网络，传感器网络，普适计算，手机感知，操作系统。联系方式:13204506850，e-mail:lizhijun_os@hit.edu.cn，中国计算机学会会员李治军,姜守旭,李晓义（哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
2、哈尔滨150001）摘要激励机制tit-for-tat和optimisticunchoking是使BitTorrent系统得以良好工作的一项核心机制.对于这一机制,文[7]的分析结果表明“节点公平度和文件下载时间之间存在trade-offs”,也即节点选择的激励策略会影响其文件下载时间,因此就有必要定量揭示激励机制对BitTorrent文件下载效率的影响.另一方面,博弈是分析BitTorrent时常用的方法,即节点会以自身利益的最大化为目标来对其激励策略的选择进行博弈.相比抽象的公平性(是目前BitTorrent博弈分析中最常使用的效用函数)而言,使文件下载时
3、间最小化才是BitTorrent节点最想达到的优化目标,因此以文件下载时间为效用的博弈更符合实际,也更全面(本文的分析结果表明本文提出的博弈蕴含了以往的以公平性为效用的博弈).为了形式的建立和分析本文提出的博弈,本文首先用马尔可夫模型定量的分析了BitTorrent激励机制对系统产生的效果;然后在此基础上用fuild模型分析了激励机制下的文件传输结构,并用概率手段揭示了在这一传输结构下最小化文件下载时间的条件;接下来在综合上述分析结果的基础上得出达到系统纳什平衡时各类节点采用的激励策略;最后本文将理论研究结果实现为一个简称为AIPS的BitTorrent自适应
4、激励协议.模拟实验结果表明本文提出的AIPS较现有的BitTorrent激励协议能明显的提高文件共享系统性能.关键词BitTorrent，激励机制，马尔可夫分析，fluid分析，纳什平衡，自适应激励中图法分类号：TP393.0TheAnalysisandImprovementoftheIncentiveMechanisminBitTorrentLiZhijun,JiangShouxu,LiXiaoyi（SchoolofComputerScienceandTechnologyinHarbinInstituteofTechnology,Harbin,150001）
5、AbstractIncentivemechanisms,i.e.tit-for-tatandoptimisticunchoking,arekernelmechanismsforthefavorableoperationoftheBitTorrentsystems.Forsuchmechanisms,theanalysesin[7]27计算机学报投稿showthatthereisatrade-offsbetweenthenodes’fairnessandthefiledownloadtime,thatis,theincentivestrategieschoose
6、dbythenodeswillinfluencethefiledownloadtime.Therefore,itisabsolutelynecessarytodepictquantitativelytherelationshipbetweenthefiledownloadefficiencyandtheincentivemechanismsforBitTorrent.Ontheotherhand,theanalysesbasedonthegametheoryarefamiliarinBittorrentandthenodesinBittorrentwillad
7、apttheirincentivemechanismtomaximizetheirutilities.However,incontrasttotheabstractfairnesswhichistheutilitycommonlyusedinnowadaysgamesinBitTorrent,thefiledownloadtimeismorepreferableutilityfortheusersinBitTorrent.Therefore,thegamewiththe“filedownloadtime”asitsutilityprovidedinthispa
8、perismoreactualandm
