An analysis of decentralized peer-to-peer file sharing performance : An overview of how different parameters affect the average download time in a BitTorrent-like network

• Main Authors: Söderberg, Eric, Råhlén, Jakob
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) 2021
• Subjects: Computer Sciences; Datavetenskap (datalogi)
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-302430

During the COVID-19 pandemic, online teaching has become more prevalent than ever before. As teaching resources such as video lectures are to be distributed from a single teacher to a large number of students, who may choose to download the files at any time of the day, questions arise as to how to do so efficiently. Traditionally, this may be done by uploading the file to a centralised server. This concerns not only economical aspects, such as renting the services of a centralised system, but also the consequences of depending on a third party providing such a service. A popular alternative is the decentralised peer-to-peer file sharing protocol known as BitTorrent. In this protocol, the peers download from each other as well as from the original downloader. In this protocol, the file is split into a number of pieces. Parameters such as the size of these pieces, the up- and download speeds of peers, as well as the file size, all affect the time it takes to download the files. To answer how these parameters affect the download time of torrents, a controlled environment was created with the capability to automatically run and control a large number of torrent clients. On this platform, 96 isolated practical experiments were run, each representing a unique combination of parameters. The result of these runs, as measured by average download time for the peers in each run, were compiled and presented as graphs. The results showed that the size of each piece in the file drastically affects the average download time, with larger pieces generally tending toward a significant increase in download times. Increasing the download speed resulted in a sublinear decline of download times, in large due to the upload speed being set to half the download speed, which turned out to be the actual limiting factor. Increasing the file size also did not linearly increase download times, and resulted in less drastic worsening of download times for larger piece sizes. The authors believe this to be in large due to larger file sizes resulting in the peers having more time to spread the pieces among each other, whereas smaller file sizes had to increasingly rely on the original downloader.  === Under COVID-19-pandemin har distansutbildning blivit alltmer förekommande än någonsin tidigare. När läroresurser såsom videoföreläsningar ska distribueras från en lärare till en stor mängd studenter, som kan välja att ladda ner filerna när som helst på dygnet, uppstår frågor kring hur man kan göra detta effektivt. Traditionellt sett görs ofta detta genom att ladda upp filen till en centraliserad server. Dessa avser inte bara ekonomiska aspekter, såsom att hyra tjänster från ett centraliserad system, utan även konsekvenserna av att förlita sig på en tredje part för att tillhandahålla tjänsten. Ett populärt alternativ är det decentraliserade peer-to-peer fildelningsprotokollet BitTorrent. I detta protokoll laddar klienterna ner både från varandra och från den ursprungliga nedladdaren. Protokollet delar upp varje fil i ett antal delar. Parametrar såsom storleken av dessa delar, up- och nedladdningshastighet av klienter, och filstorlek, påverkar alla tiden det tar att ladda ner filerna. För att besvara hur dessa parametrar påverkar nedladdningstiden av torrents skapades en kontrollerad miljö med möjligheten att köra och kontrollera ett stort antal torrentklienter. På denna plattformen kördes sedan 96 isolerade praktiska experiment, varje med en unik kombination av parametrar. Resultaten av körningarna, mätt i genomsnittlig nedladdningstid för alla klienter i varje körning, sammanställdes och presenterades i form av grafer. Resultaten visade att storleken av varje del i filerna drastiskt påverkade den genomsnittliga nedladdningstiden; större delar ledde generellt sett till en markant ökning av nedladdningstid. Då nedladdningshastigheten ökade observerades en sublinjär ökning av nedladdningstider, som en följd av att den begränsande faktorn snarare blev uppladdningshastigheten, som var konfigurerad till halva nedladdningshastigheten. Att öka filstorleken orsakade inte en linjär ökning i nedladdningstider, och resulterade i en mindre drastisk förvärring av nedladdningstider för större delar i filer. Författarna tror detta till stor del beror på att den större filstorleken resulterar i att klienterna har mer tid på sig att sprida delarna sinsemellan, medans de mindre filstorlekarna behövde förlita sig alltmer på den ursprungliga nedladdaren.