P2P Group Management Systems: A Conceptual Analysis

Peer-to-Peer (P2P) networks are becoming eminent platforms for both distributed computing and interpersonal communication. Their role in contemporary multimedia content delivery and communication systems is strong, as witnessed by many popular applications and services. Groups in P2P systems can originate from the relations between humans, or they can be defined with purely technical criteria such as proximity. In this article, we present a conceptual analysis of P2P group management systems. We illustrate how groups are formed using different P2P system architectures, and analyze the advantages and disadvantages of using each P2P system architecture for implementing P2P group management. The evaluation criteria in the analysis are performance, robustness, fairness, suitability for battery-powered devices, scalability, and security. The outcome of the analysis facilitates the selection of an appropriate P2P system architecture for implementing P2P group management in both further research and prototype development

Connectivity and Session Management for Networked Mobile Applications

Mobile applications utilising wireless networks are growing in popularity as increasingly capable terminals and advanced networking technologies emerge. In order to provide a seamless user experience, applications must be able to rely on an intelligent mobile middleware that hides the complexity of underlying technologies and allows developers to solve application-specific problems instead. A middleware should take care of generic networking functionality such as distribution of context information, management of user communities, signalling for sessions, interaction with content-licensing services, and management of the terminal’s networking resources. This thesis focuses on two major components of a prototype peer-to-peer networking middleware: a solution for connectivity management and another for session management. First, the connectivity management solution is discussed. The solution formalises cross-layer resource optimisation and employs upgradeable state machines to make connectivity selections based on versatile context data an

Efficient middleware and resource management in mobile peer-to-peer systems

Abstract Mobile peer-to-peer (P2P) networks have emerged as a substrate for distributed wireless Internet applications. With P2P systems, it is possible to share resources such as data storage space, media files, network bandwidth, or computing power among the devices, which participate in the network, without large and expensive centralised server machines. However, the special characteristics of the mobile environment such as the low computational power, changing network conditions, and limited battery life pose several challenges for the fluent operation of mobile devices in P2P networks; this is also in part affected by the complexity of distributed P2P systems. Software development for mobile devices and the design of mobile networking systems are challenging due to the limited device resources and heterogeneous software platforms. Moreover, the energy consumption of a mobile device, and the network-wide routing efficiency that affects for example the resource lookup performance, depend on multiple variable parameters. P2P application development can be facilitated, however, by using middleware, which hides the complexity of networking from the application programmers. The research contributions of this thesis can be classified into three categories: (1) Novel functionalities of mobile middleware are proposed. One of these is a cross-layer connectivity management framework, which aims to select the best combination of network technology entities in a specific usage situation; the selection is made by logic contained in a replaceable state machine. Another new functionality is a system, which installs a missing application for the user, when the user receives a session request from another user. A signalling system based on the cellular USSD protocol is also presented; the system facilitates the establishment of a P2P connection with a mobile device, whose IP-based network connection is off. Moreover, the suitability of the P2PSIP protocol for implementing wireless distributed services is analysed. (2) P2P-related measurement studies are presented. In them, the message routing efficiency of a P2PP protocol implementation and the network traffic load caused by the messaging are observed, and the energy consumption incurred by the same implementation in a mobile device is measured. In addition, a server-based testbed system used in these measurements is described. (3) Experience-backed guidelines for mobile middleware development are presented. These include practical instructions for software development on a restricted mobile platform, and guidelines and observations related to cross-platform software development.Tiivistelmä Mobiilit vertaisverkot (P2P) ovat uusi alusta hajautetuille langattomille Internet-sovelluksille. P2P-järjestelmien avulla on mahdollista jakaa resursseja kuten tiedon tallennustilaa, mediatiedostoja, verkon kaistanleveyttä tai laskentatehoa laitteiden kesken, jotka osallistuvat verkkoon, ilman suuria ja kalliita keskitettyjä palvelinkoneita. Mobiiliympäristön erityispiirteet kuten vähäinen laskentateho, vaihtelevat verkko-olosuhteet ja rajallinen akkukesto asettavat kuitenkin useita haasteita sujuvalle mobiililaitteiden vertaisverkkokäytölle; tähän vaikuttaa osaltaan myös hajautettujen P2P-järjestelmien monimutkaisuus. Mobiililaitteiden ohjelmistokehitys ja mobiiliverkkojärjestelmien suunnittelu on haastavaa rajallisten laiteresurssien ja epäyhtenäisten ohjelmistoalustojen vuoksi. Lisäksi mobiililaitteen energiankulutus ja koko P2P-verkon reititystehokkuus, joka vaikuttaa esimerkiksi resurssien hakutehokkuuteen, riippuvat useista muuttuvista parametreista. P2P-sovelluskehitystä voidaan kuitenkin helpottaa käyttämällä välikerrosohjelmistoja, jotka kätkevät verkon käytön monimutkaisuuden sovellusohjelmoijilta. Tämän väitöskirjan tutkimuksellinen uutuusarvo voidaan jakaa kolmeen osa-alueeseen: (1) Uusia toiminnallisuuksia mobiileihin välikerrosohjelmistoihin esitellään. Eräs näistä on verkkokerrosten välinen yhteydenhallintajärjestelmä, jossa pyritään valitsemaan tietyssä käyttötilanteessa paras verkkotekniikoiden yhdistelmä; valinnan tekee vaihdettavien tilakoneiden sisältämä logiikka. Toinen uusi toiminnallisuus on järjestelmä, joka asentaa puuttuvan sovelluksen käyttäjälle, kun käyttäjä saa toiselta käyttäjältä pyynnön ryhtyä yhteysjaksoon tämän kanssa. Myös soluverkkojen USSD-protokollaan perustuva signalointijärjestelmä esitellään; järjestelmän avulla helpotetaan P2P-yhteydenmuodostusta sellaisen mobiililaitteen kanssa, jonka IP-pohjainen verkkoyhteys on poissa päältä. Lisäksi P2PSIP-protokollan soveltuvuutta langattomien hajautettujen palvelujen toteuttamiseen analysoidaan. (2) Esitellään P2P-mittaustutkimuksia. Näissä havainnoidaan P2PP-protokollatoteutuksen viestien reititystehokkuutta ja viestien aiheuttamaa verkkoliikennekuormaa sekä mitataan saman toteutuksen aiheuttamaa energiankulutusta mobiililaitteessa. Lisäksi kuvaillaan mittauksissa hyödynnetty palvelinpohjainen testausjärjestelmä. (3) Esitetään kokemuksiin perustuvia neuvoja mobiilien välikerrosohjelmistojen kehitystyötä varten. Nämä sisältävät käytännöllisiä ohjeita rajoitetulla mobiilialustalla tapahtuvaan ohjelmistokehitykseen sekä neuvoja ja havaintoja liittyen yhtäaikaiseen useiden kohdealustojen ohjelmistokehitykseen