博弈论框架下PP实时流的合作模型研究.doc

博弈论框架下P2P实时流的合作模型研究 heoretic framework. The proportional fairness optimal strategy was proved under Nash equilibrium and Pareto optimality. And then the corresponding node behavior strategy was analyzed considering their cheating behaviors. F nally, the analytical resu1ts show that the model can effectively st mulate node cooperation and prevent ch四ting.Key words: Peer-to-Peer (P2P) network; game theory; incentive mechanism; Nash equilibrium; Pareto optimality 编码，将其分成大小相同的数据块。每个回合中相邻的节点O 引言互相交换各自的缓存信息(Buffer Map, BM)，并根据缓存信近年来，随着对等网络研究的不断发展以及人们对流媒体息，发送请求消息。节点根据请求消息作出回应，即发送其所传输业务需求的日益增长，对等(Peer-to-Peer，凹P)网络实时请求的数据块。每个回合的持续时间以t表示，如图1所示。流应用得到了广泛关注。对等网络中节点既是接收数据的客段3对\户机，又是提供数据的服务器，这就需要节点互相协作。由于对等网络中节点具有自主性，而在传统的P2P系统缺乏有效的~l 卜←+根据互相交换的BM激励合作机制，因此节点往往表现出非合作的自私行为，导致I I 信J怠，请求数据，并发~ I 送对方请求的数据了;搭便车;和;公共悲剧;的问题。文献[1 ]指出，在Gnutella中70%的用户从来不共享任何文件，50%的文件查询响应来自1%的共享用户。有些节点为了自身获取更多的利益，甚至实施欺骗，这会进一步加剧非合作行为的蔓延。目前激励合作机阁1P2P实时流的基本传输模型制的研究主要集中在文件共享、自P网络拓扑构建等方面，难1.2 节点非合作的特性及其表现以满足实时流媒体传输中对延迟和带宽的要求。同时存在着凹P网络中节点具有自主性，能够自主决定合作或不合需要第二方支持，较少考虑欺骗行为等问题怪叫。针对这些作的策略，因此潜在地存在非合作的特性。如果节点是一个问题，本文结合博弈论的思想提出一种激励合作模型，根据理性的网络参与者，它会以自身利益为中心。在没有激励机Nash均衡理论和Pareto最优11分析对应的比例公平策略优制的P2P实时流传输模型中，其自私行为具体表现为:一方化，并考虑节点的欺骗行为，理论分析该模型中节点的行为策面在数据传输时，不惜牺牲其他节点利益，选择不合作的策略。略，换取自身最大利益;另-方面在互相交换私有消息(如BM等)时，不惜以欺骗手段发布虚假信息来谋求额外利益。1 P2P实时流环境中节点非合作的特性节点的非合作特性及其表现会导致;搭便车;和;公共悲剧;的问题，因此有必要设计一种激励合作模型，剌激节点互1. 1 P2P实时流传输模型相协作，同时抑制节点的欺骗行为。在P2P实时流视频传输结构中，源服务器对视频流进行收稿日期;2010-10 -22;修四日期:2011-01-16基金项目:国家自然科学基金资助项目(61∞4∞剧。0 作者简介:程普(1981-) ，男，河南息县人，助教，博士研究生，主要研究方向:凹P、无线传感网;楚艳梓(1971-) ，女，河南叶县人，副教授，硕士，主要研究方向:计算机网络通信;杜莹(1981斗，女，河南息县人，讲师，硕士，主要研究方向:自然语言理解、软件工程。 11ω 计算机应用第31卷下面根据式(3)分析元限重复博弈下的Nash均衡。2 博弈论框架下建立激励合作模型定理1激励模型中至少存在着一个对应效用剖面大于根据博弈论的观点，参与者(Player)就是网络中的节点，(0，0)的Nash均衡策略。策略(Strategey )就是节点采取的行为方式，而效用函数证明根据式(2)，对参与节点儿选择S;= 0时，效用最(U山tyFunction)是节点采取该行为后所得到的回报值。博小为0;选择sι时，效用最小为-C;。因此参与者i的选择弈论下建立激励合作模型，其核心思想就是在构建激励模型策略为5= 0，同理，参与者j会做出相闰的选择。根据极大极i的基础上，寻求一组策略，使整个网络能够达到一种Nash均小策略和保留效用的定义，可得激励模型中极大极小策略剖衡状态，而且保证Pareto最优。并通过优化最终选择一个对面为(0，0)，对