基于CPN模型的BitTorrent协议激励机制研究#贾垒，刘靖，叶新铭，马燕林**510152025303540（内蒙古大学计算机学院，呼和浩特010021）摘要：激励机制是BitTorrent协议的重要组成部分，它鼓励用户上传以获得更快的下载速度，并提高系统整体性能。原有BitTorrent激励机制存在大量的搭便车节点，极大影响了激励效果，故本文提出了一种新的激励策略并给出了具体的实施算法。对应用这种新激励机制的BitTorrent协议进行详细的CPN形式化建模分析，在验证模型正确性的基础上，执行基于模型模拟的性能分析实验，结果表明本文所提的激励机制能够严格限制搭便车节点行为，达到了更好的激励效果。关键词：计算机网络；BitTorrent；激励策略；着色Petri网中图分类号：TP319CPNModelbasedIncentiveMechanismStudyforBitTorrentProtocolJIALei,LIUJing,YEXinming,MAYanlin(CollegeofComputerScience,InnerMongoliaUniversity,Hohhot010021)Abstract:IncentivemechanismplaysasignificantpartinBitTorrentprotocol.Itencouragespeerstouploadmoreresourceinordertoobtainbetterdownloadrate,andimprovesthewholesystemsharingperformance.However,theoriginalincentivemechanismintheBitTorrentprotocolallowssuchkindsoffree-ridingnodes,whichbringbadincentiveeffects.Inthispaper,anovelincentivemechanismisproposedwithdetailedalgorithmforitspracticalapplication.Inordertomakemoreaccurateandsoundanalysisforthisnovelincentivemechanism,wefirstlyconstructitscoloredPetrinetsbasedformalmodel,thenvalidatetheaccuracyofthismodel,andatlast,wecarryouttheperformanceanalysisfortheBitTorrentprotocolwithnewproposedincentivemechanismusingmodelsimulationbasedonthevalidatedmodel.Accordingtotheperformanceanalysisresults,wefoundthatournovelincentivemechanismcanprovidemorestrictrestrictiontofree-ridingnodebehaviorsandarchivebetterincentiveeffects.Keywords:computernetworks;BitTorrent;Incentivemechanism;ColoredPetrinets0引言BitTorrent（下文简记为BT）是一种主流的P2P（Peer-to-Peer）应用协议，BT系统的稳定性以及健壮性受参与节点间合作情况的限制。然而大多数参与节点是自私的，总是希望自己的利益最大化，并不去考虑其他参与者的利益，在这种情况下，参与者通常倾向于索取资源但是不做出贡献，即“搭便车”。为了限制这种行为，需要采用激励机制。Cohen等[1]采取tit-for-tat（以牙还牙）和OptimisticUnchoking（乐观疏通）的节点传输策略，通过这样的激励机制提供BT良好的鲁棒性。Bharambe[2]等提出了一种基于“块”的TFT策略改进了BT的公平性。Locher等[3]论证了一种极端的搭便车情况，即节点不上传任何资源，也能完成整个文件的下载。Jun等[4]将激励问题与博弈论的“囚徒困境”理论[5]相结合提出了一种新的K-TFT策略，他们舍弃了原有的乐观疏通策略。Huang等[6]对自私节点---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---基金项目：高校博士学科点专项科研基金（20101501110003）；内蒙古自然科学基金重点项目（20080404Zd20）作者简介：贾垒，(1987-)，男，硕士，主要研究方向：网络协议验证。通信联系人：叶新铭，(1943-)，男，教授，博导，主要研究方向：计算机网络、形式化方法。xmy@imu.edu.cn-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---的行为进行了分析，提出了一种新的种子阻塞算法，这种算法基于请求节点的活跃度，种子节点疏通活跃值最高的五个节点，并为它们上传资源。Paul等[7]调研了大规模下载群中的BT激励，他们提出了“信誉”的概念，在节点之间要互相传递信誉，并据此决定是否传送45505560657075资源。Rafit等[8]将带宽相近的节点划分成为一组，组内节点尽最大努力来满足相互的数据下载需求，组间节点只在绝对必要的情况下才执行乐观疏通策略进行数据传输。综上，在对BT激励协议的相关研究中，大多数的研究者都采用以下两种研究方法：一是使用数学方法对BT协议进...