Hoje em dia, distribuições de grandes volumes de dados por redes TCP/IP corporativas trazem problemas como a alta utilização da rede e de servidores, longos períodos para conclusão e maior sensibilidade a falhas na infraestrutura de rede. Estes problemas podem ser reduzidos com utilização de redes par-a-par (P2P). O objetivo desta dissertação é analisar o desempenho do protocolo BitTorrent padrão em redes corporativas e também realizar a análise após uma modificação no comportamento padrão do protocolo BitTorrent. Nesta modificação, o rastreador identifica o endereço IP do par que está solicitando a lista de endereços IP do enxame e envia somente aqueles pertencentes à mesma rede local e ao semeador original, com o objetivo de reduzir o tráfego em redes de longa distância. Em cenários corporativos típicos, as simulações mostraram que a alteração é capaz de reduzir o consumo médio de banda e o tempo médio dos downloads, quando comparados ao BitTorrent padrão, além de conferir maior robustez à distribuição em casos de falhas em enlaces de longa distância. As simulações mostraram também que em ambientes mais complexos, com muitos clientes, e onde a restrição de banda em enlaces de longa distância provoca congestionamento e descartes, o desempenho do protocolo BitTorrent padrão pode ser semelhante a uma distribuição em arquitetura cliente-servidor. Neste último caso, a modificação proposta mostrou resultados consistentes de melhoria do desempenho da distribuição. / Nowadays, distributions of large volumes of data over enterprise TCP/IP networks bring problems such as high network and server utilizations, long periods for completion, and greater sensitivity to flaws in network infrastructure. These problems can be reduced with the use of Peer-to-Peer networks (P2P). The aim of this work is to analyze the performance of the standard BitTorrent protocol in corporate networks and also perform the analysis after a change in the default behavior of the BitTorrent protocol. In this modification, the tracker identifies the peer IP address requesting the list of IP addresses of the swarm and sends only those belonging to the same LAN and to the original seeder, with the aim of reducing traffic on WAN links. In typical enterprise scenarios, the simulations showed that the change is able to reduce the average bandwidth consumption and the average time of downloads compared with standard BitTorrent, and give greater robustness to the distribution in case of failure of WAN links. The simulations also showed that in more complex network environments, with many clients, and where the bandwidth restriction on long distance links causes congestion and packet drops, the performance of standard BitTorrent protocol can be similar than a distribution in client-server architecture. In the latter case, the proposed change showed consistent results in improving distribution performance.

Hoje em dia, distribuições de grandes volumes de dados por redes TCP/IP corporativas trazem problemas como a alta utilização da rede e de servidores, longos períodos para conclusão e maior sensibilidade a falhas na infraestrutura de rede. Estes problemas podem ser reduzidos com utilização de redes par-a-par (P2P). O objetivo desta dissertação é analisar o desempenho do protocolo BitTorrent padrão em redes corporativas e também realizar a análise após uma modificação no comportamento padrão do protocolo BitTorrent. Nesta modificação, o rastreador identifica o endereço IP do par que está solicitando a lista de endereços IP do enxame e envia somente aqueles pertencentes à mesma rede local e ao semeador original, com o objetivo de reduzir o tráfego em redes de longa distância. Em cenários corporativos típicos, as simulações mostraram que a alteração é capaz de reduzir o consumo médio de banda e o tempo médio dos downloads, quando comparados ao BitTorrent padrão, além de conferir maior robustez à distribuição em casos de falhas em enlaces de longa distância. As simulações mostraram também que em ambientes mais complexos, com muitos clientes, e onde a restrição de banda em enlaces de longa distância provoca congestionamento e descartes, o desempenho do protocolo BitTorrent padrão pode ser semelhante a uma distribuição em arquitetura cliente-servidor. Neste último caso, a modificação proposta mostrou resultados consistentes de melhoria do desempenho da distribuição. / Nowadays, distributions of large volumes of data over enterprise TCP/IP networks bring problems such as high network and server utilizations, long periods for completion, and greater sensitivity to flaws in network infrastructure. These problems can be reduced with the use of Peer-to-Peer networks (P2P). The aim of this work is to analyze the performance of the standard BitTorrent protocol in corporate networks and also perform the analysis after a change in the default behavior of the BitTorrent protocol. In this modification, the tracker identifies the peer IP address requesting the list of IP addresses of the swarm and sends only those belonging to the same LAN and to the original seeder, with the aim of reducing traffic on WAN links. In typical enterprise scenarios, the simulations showed that the change is able to reduce the average bandwidth consumption and the average time of downloads compared with standard BitTorrent, and give greater robustness to the distribution in case of failure of WAN links. The simulations also showed that in more complex network environments, with many clients, and where the bandwidth restriction on long distance links causes congestion and packet drops, the performance of standard BitTorrent protocol can be similar than a distribution in client-server architecture. In the latter case, the proposed change showed consistent results in improving distribution performance.

Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-06-18T14:20:29Z No. of bitstreams: 1 Dissertação- Jhonathan Araújo Oliveira.pdf: 17407325 bytes, checksum: 9ed1cb282822c8dd666684f5cc5e0219 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-19T21:10:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação- Jhonathan Araújo Oliveira.pdf: 17407325 bytes, checksum: 9ed1cb282822c8dd666684f5cc5e0219 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-19T21:12:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação- Jhonathan Araújo Oliveira.pdf: 17407325 bytes, checksum: 9ed1cb282822c8dd666684f5cc5e0219 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-19T21:12:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação- Jhonathan Araújo Oliveira.pdf: 17407325 bytes, checksum: 9ed1cb282822c8dd666684f5cc5e0219 (MD5) Previous issue date: 2013-09-24 / Scalability and high demand for resources are the main challenges that content providers face in multimedia applications based on networks. For instance, YouTube is one of the most popular delivery systems video on demand, the users send 100 hours of video every minute to its servers and more than four billion hours of video are watched every month. The CDN-P2P systems is widely recognized as a scalable alternative for multimedia content delivery in the Internet. In these systems, the peers from a peerto- peer network (P2P) share their resources thus reducing the demands on the network infrastructure for content delivery (CDN). Moreover, the CDN server to guarantee the availability of content when the peers contributions are limited by the churn, or when the content is is unprecedented to the peers of the P2P network. However, CDN-P2P systems alone do not guarantee the effectiveness of the services, since the peers output that are the only holders of a particular contents can generate congestion around the CDN server and degrade the quality of users experience. This dissertation investigates the contribution of stable peers for availability content on the on the P2P slice form a CDN-P2P system designed to distribute videos similar to those distributed by YouTube. In this way, the data were collected from the real YouTube Web site, exploring the potential of the users that have been access the playlists to characterize the stability of the peers in the system. The assumption about the effectiveness of playlists viewers int the availability content, due to the increased of the stay connnected of these users in the system and the possible popularity of contents shared by them. It was found that when a large number of the peers players pairs of the playlists spend long sessions connected, the improvement of the availability of content was in 60%. Additionally, in scenarios of low participation of players in playlists, its was the improvement outperformed in 20%. Furthermore, we evaluated how the build policies of the mesh impact the distribution system when the peers are grouped and identified as ordinaries and stable. These policies structure the portion of the P2P system through the criterias that are employed on arrival, maintenance and management of the connections of the peers, thus reducing the demands on the CDN server. / A escalabilidade e a alta demanda por recursos são os principais desafios que os provedores de conteúdo enfrentam na viabilização de aplicações multimídia baseadas em redes. No YouTube, por exemplo, um dos mais populares sistemas de distribuição de vídeo sob demanda, são enviadas 100 horas de vídeo a cada minuto aos seus servidores e mais de quatro bilhões de horas de vídeo são assistidas a cada mês. Sistemas CDN-P2P têm sido apontados como uma alternativa escalável para distribuição de conteúdo multimídia na Internet. Nesses sistemas, os pares da rede par-a-par (P2P) compartilham seus recursos, diminuindo as demandas sobre a infraestrutura da rede de distribuição de conteúdo (CDN). Por outro lado, os servidores da CDN garantem a disponibilidade de conteúdo quando as contribuições dos pares são limitadas pelo churn, ou quando o conteúdo for inédito aos pares da rede P2P. Contudo, sistemas CDN-P2P, por si só, não garantem a efetividade dos serviços, visto que a saída de pares que são os únicos detentores de um determinado conteúdo pode gerar congestionamento ao redor do servidor da CDN e degradar a qualidade de experiência dos usuários. Nesta dissertação investiga-se a contribuição de pares estáveis para disponibilidade de conteúdo na parte P2P de um sistema CDN-P2P concebido para distribuir vídeos similares aos distribuídos pelo YouTube. Para isso, dados reais foram coletados do site YouTube, explorando-se o potencial de usuários que acessam playlists para caracterizar a estabilidade dos pares no sistema. A suposição acerca da efetividade dos tocadores de playlists na disponibilidade de conteúdo deve-se Ao maior tempo de permanência desses usuários no sistema e á possível popularidade dos conteúdos por eles compartilhados. Verificou-se que quando um número grande de pares tocadores de playlists passam longas sessões conectados, a melhoria na disponibilidade de conteúdo foi de 60%. Adicionalmente em cenários de baixa participação dos tocadores de playlists a melhoria superou 20%. Em seguida, avaliou-se de que forma políticas de formação da malha impactam o sistema de distribuição estudado quando os pares são agrupados e identificados como estáveis e comuns. Estas políticas estruturam a porçãoP2P do sistema através de critérios que são empregados na chegada, na manutenção e gerência das conexões dos pares, diminuindo assim as exigências sobre o servidor da CDN.

Made available in DSpace on 2015-04-11T14:03:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO JOAO DA MATA.pdf: 5833486 bytes, checksum: fd81987d9b1e9ac8f9bb648058db273b (MD5) Previous issue date: 2012-03-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Scalability and high demand for resources are the main challenges that content providers face to deploy Video-on-Demand applications. The most popular site for sharing videos, YouTube, has over 4 billion videos viewed a day and 60 hours of video are uploaded every minute. Hybrid systems (CDN-P2P) have been proposed as a scalable and cost effective solution for VoD distribution. In these systems, peers share their resources decreasing demand on the content distribution network infrastructure (CDN). On the other hand, the CDN s servers guarantee the availability of content when peers contributions are limited by churn. However, in these systems, the content distributed must be managed so that the CDN servers workload is minimized. An issue to be investigated is the impact of churn, i.e the effect of cycle of peers join and leave, on management policies. Carried studies showed that the performance of policies improves as the storage capacity of peers increases. However, this increasement does not impact proportionately the performance of policies. Later on, we proposed, implemented and evaluated four object management policies derived from data in YouTube video collections. These policies use information left by users or generated by the video distribution system to measure the value of objects. We found that the proposed policies were able to improve the availability of content in more than 70%, compared to the LFU policy, and more than 50% compared to GDSP policy. / A escalabilidade e a alta demanda por recursos s ao os principais desafios que os provedores de conte´udo enfrentam na viabiliza¸c ao de aplica¸c oes de v´ıdeos sob demanda (VoD). O site mais popular de compartilhamento de v´ıdeos, o YouTube, tem mais de 4 bilh oes de visualiza¸c oes por dia e 60 horas de v´ıdeo s ao armazenadas a cada minuto em seus servidores. Sistemas h´ıbridos (CDN-P2P) t em sido apresentado como uma solu¸c ao escal´avel para distribui¸c ao de VoD. Nesses sistemas, pares compartilham seus recursos diminuindo a demanda sobre a infraestrutura da rede de distribui¸c ao de conte´udo (CDN). Por outro lado, os servidores da CDN garantem a disponibilidade de conte´udo quando as contribui¸c oes dos pares s ao limitadas pelo churn, ou quando o conte´udo for in´edito aos pares da rede par a par (P2P). No entanto, o conte´udo distribu´ıdo nesses sistemas precisa ser gerenciado, de forma que a carga de trabalho submetida aos servidores da CDN seja minimizada. Uma quest ao a ser investigada nesse sistema ´e o impacto do churn, isto ´e, o efeito criado pelo ciclo de entrada e sa´ıda dos pares sobre os mecanismos de ger encia do conte´udo distribu´ıdo pelo sistema. Nesta disserta¸c ao avalia-se o impacto do churn no desempenho de pol´ıticas de gerenciamento de objetos em sistemas CDN-P2P; verificou-se que o impacto no desempenho das pol´ıticas diminui com o aumento da capacidade de armazenamento dos pares, no entanto, esse aumento n ao impacta proporcionalmente a performance das pol´ıticas. Em seguida, s ao propostas, implementadas e avaliadas quatro pol´ıticas de gerenciamento de objetos derivadas a partir de dados reais obtidos de cole¸c oes de v´ıdeos do YouTube. Essas pol´ıticas exploram informa¸c oes deixadas pelos usu´arios ou geradas pelo sistema de distribui¸c ao dos v´ıdeos para mensurar o valor de um objeto. A suposi¸c ao acerca da efetividade dessas informa¸c oes na valora¸c ao dos objetos ´e devido `a influ encia do sistema de recomenda¸c ao do YouTube no acesso a seu conte´udo, pois esse sistema utiliza-se dessas informa¸c oes para indicar v´ıdeos aos usu´arios. As pol´ıticas propostas foram capazes de melhorar a disponibilidade do conte´udo em mais de 70%, comparada `a disponibilidade proporcionada pela pol´ıtica LFU e mais de 50%, comparada `a pol´ıtica GDSP.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-02T14:56:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) moises.rodrigues-phd.thesis-final-v3.pdf: 4286662 bytes, checksum: 9e67a238c996afd5b50b91cf3c59c86a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-02T14:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) moises.rodrigues-phd.thesis-final-v3.pdf: 4286662 bytes, checksum: 9e67a238c996afd5b50b91cf3c59c86a (MD5) Previous issue date: 2016-10-03 / During the last decades, the world web went from a way to connect a handful of nodes to the means with which people cooperate in search of knowledge, social interaction, and entertainment. Furthermore, our homes and workstations are not the only places where we are connected, the mobile broadband market is present and changing the way we interact with the web. According to Cisco, global network traffic will be three times higher in 2018 than it was in 2013. Real-time entertainment has been and will remain an important part of this growth. However, the internet was not designed to handle such demand and, therefore, there is a need for new technologies to overcome those challenges. Content Delivery Networks (CDN) prove to be an alternative to overcome those challenges. The basic concept is to distribute replica servers scattered geographically, keeping content close to end users. Following CDN’s popularity an increasing number of CDNs, most of them extremely localized, began to be deployed. Furthermore, Cloud Computing emerged, making software and hardware accessible as resources through well-defined interfaces. Using Cloud services, such as distributed IaaS, one could deploy complex CDNs. Despite being the best technology to scale content distribution, there are some scenarios where CDNs may perform poorly, such as flash crowd events. Therefore, we need to study content delivery techniques to efficiently accompany the ever increasing need for content contemplating new possibilities, such as growing the number of smaller localized CDNs and Cloud Computing. Examining given issues this work presents strategies towards improvements in Content Delivery Networks (CDN). We do so by proposing and evaluating algorithms, models and a prototype demonstrating possible uses of such new technologies to improve CDN’s resource management. We present P2PCDNSim, a comprehensive CDN simulator designed to assist researchers in the process of planning and evaluating new strategies. Furthermore, we propose a new dynamic Replica Placement Algorithm (RPA), based on the count of data flows through network nodes, that maintains similar Quality of Experience (QoE) while decreasing cross traffic during flash crowd events. Also, we propose a solution to improve the mobile backhaul’s replica placement flexibility based on SDN. Our experimental results show that the delay introduced by the developed module is less than 5ms for 99% of the packets, which is negligible in today’s LTE networks, and the slight negative impact on streaming rate selection is easily outweighed by the increased flexibility / Durante a última década, a rede mundial de computadores evoluiu de um meio de conexão para um pequeno grupo de nós para o meio de pelo qual pessoas obtém conhecimento, interação social e entretenimento. Além disso, nossas casas e estações de trabalho não são nossos únicos pontos de acesso à rede. De acordo com a Cisco, o tráfego global da rede em 2018 será três vezes maior do que era em 2013. Entretenimento em tempo real tem sido e continuará sendo uma parte importante nesse crescimento. No entanto, a rede não foi projetada para lidar com essa demanda, portanto, existe a necessidade de novas tecnologias para superar tais desafios. Content Delivery Networks (CDN) se mostram como uma boa alternativa para superar esses desafios. Seu conceito básico é distribuir servidores de réplica geograficamente, mantendo assim o conteúdo próximo aos usuários. Seguindo sua popularidade, um número crescente de CDNs, em sua maioria locais, começaram a ser implementadas. Além disso, computação em nuvem surgiu, tornando software e hardware recursos acessíveis através de interfaces bem definidas. Os serviços na nuvem, tais como Infrastructure as a Service (IaaS) distribuídos, tornam possível a implementação de CDNs complexas. Apesar de ser a melhor tecnologia para entrega de conteúdo em termos de escalabilidade, existem cenários que ainda desafiam as CDNs, como eventos de flash crowd. Portanto, precisamos estudar estratégias de entrega de conteúdo para acompanhar de maneira eficiente o constante crescimento na necessidade por conteúdo, aproveitando também as novas possibilidade como, o crescimento de CDNs localizadas e popularização da computação em nuvem. Examinando os problemas levantados, essa tese apresenta estratégias no sentido de melhorar Content Delivery Networks (CDN). Fazemos isso propondo e avaliando algoritmos, modelos e um protótipo demonstrando possíveis usos de tais tecnologias para melhorar o gerenciamento de recursos das CDNs. Apresentamos o P2PCDNSim, um simulador de CDNs planejado para auxiliar pesquisadores no processo de planejamento e avaliação de novas estratégias. Além disso, propomos uma nova estratégia de posicionamento de réplicas dinâmica, baseada na contagem de fluxos de dados passando pelos nós, que mantém uma Quality of Experience (QoE) similar enquanto diminui tráfego entre Autonomous System (AS). Ademais, propomos uma solução baseada em Software Defined Networks (SDN) que aumenta a flexibilidade de posicionamento de servidores réplica dentro do backhaul móvel. Nossos resultados experimentais mostram que o atraso introduzido pelo nosso módulo é menor que 5ms em 99% dos pacotes transmitidos, atraso mínimo nas redes Long-Term Evolution (LTE) atuais.