Publicado em: 04/12/2009

Defesa de Dissertação de Mestrado em Tolerância a Falhas/Redes de Computadores, dia 04/12, de Sandra Watanabe

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE INFORMÁTICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM COMPUTAÇÃO

DEFESA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Aluna: Sandra Satyko Guimarães Watanabe
Orientadora: Profa. Dra. Ingrid Eleonora Schreiber Jansch-Pôrto

Título: Abordagem de Teoria dos Jogos Evolucionários para Modelagem de Aplicações de Live Streaming em Redes Peer-to-Peer
Área de pesquisa: Tolerância a Falhas / Redes de Computadores

Data: 04/12/2009
Hora: 10h
Local: Anfiteatro Azul, Prédio 43412

Banca Examinadora:
Prof. Dr. Antônio Marinho Pilla Barcellos (UFRGS)
Prof. Dr. Roberto da Silva (UFRGS)
Profa. Dra. Taisy Silva Weber (UFRGS)

Resumo:

Existe um interesse crescente do mercado por aplicações de multimídia em streaming via rede. Particularmente, as aplicações de live streaming que utilizam a tecnologia de redes P2P para a disseminação de conteúdo têm sido alvo de grande atenção. Aplicações como PPLive e PPStream provam que as aplicações de live streaming em redes P2P são uma realidade com relação à tecnologia atual.

Os sistemas de live streaming fornecem um serviço de multicast no nível de aplicação para transmissões ao vivo na Internet. Essas aplicações de live streaming, quando executadas em redes P2P, têm potencial para serem altamente robustas, escaláveis e adaptativas devido à redundância e não dependência de recursos particulares dentre os nodos participantes.

Porém, para fazer uso de todas as vantagens disponíveis, a aplicação deve contornar alguns desafios: i) manter a qualidade de playback mesmo com a inerente dinamicidade das redes P2P; ii) impedir que nodos incorretos escondam ações maliciosas atrás do anonimato que existe em P2P; iii) manter a taxa de upload dos nodos participantes da aplicação em um nível aceitável. A taxa de upload dos nodos é muito importante porque a aplicação de live streaming em P2P é uma aplicação cooperativa.

Desta forma, espera-se que todo novo usuário ajude a aplicação retransmitindo pacotes para outros usuários, mantendo, desta forma, a capacidade global de upload do sistema. Infelizmente, manter a cooperação em live streaming não é uma tarefa trivial, visto que cada nodo enfrenta o dilema social do interesse próprio (individualmente é melhor explorar a cooperação dos outros usuários sem reciprocidade) versus a cooperação para com o grupo.

A principal contribuição deste trabalho consiste na apresentação de um modelo matemático baseado em Teoria dos Jogos Evolucionários, cujo objetivo é ajudar a compreender as aplicações de live streaming em redes P2P e os fatores que influenciam o seu correto funcionamento. Como contribuição secundária, este trabalho fornece uma análise estatística do comportamento do download e upload observado nestas aplicações. A análise estatística mostra que existe um decaimento da variância de download e upload nas aplicações de live streaming, e que tal decaimento segue uma lei de potência. Os resultados evolucionários do modelo indicam que, se a satisfação dos usuários com a taxa de download for suave, e se a redução da satisfação devido ao custo de upload for insignificante, então existe um ambiente propício para que a cooperação entre os nodos cresça. De forma inversa, se a satisfação dos usuários com a taxa de download for abrupta, e a redução da satisfação devido ao custo de upload for significativa, então existe um ambiente propício para proliferação de nodos oportunistas.

A realização e descrição desta pesquisa é composta de quatro etapas

principais: i) a delimitação do cenário de live streaming e a definição do jogo para modelagem; ii) a definição do conjunto de estratégias e da função de utilidade; iii) a criação do modelo; iv) a análise do modelo e a apresentação dos resultados de simulação. A análise do modelo abrange três fases: i) análise estatística e comparação das características de download e upload dos dois simuladores utilizados; ii) validação do simulador de Teoria dos Jogos Evolucionários; e iii) análise dos resultados evolucionários gerados pelo simulador de Teoria dos Jogos Evolucionários.

Palavras-chave: Redes peer-to-peer, Live streaming, Teoria dos Jogos Evolucionários, Tolerância a Falhas