近年来以文件共享为主要应用的对等网技术在互联网上日益流行。文件共享对等网通过协作查询和分布式共享文件,能够在大量用户中实现大型文件的快速传播分发,已经成为网络技术的研究热点。文件传输性能是文件共享对等网的设计与研究所关注的主要问题之一。如何在节点间高效快速地分发文件,以何种方式进行对等网系统性能的总体评价,如何将在有线环境下有良好文件传输性能的对等网应用推广到无线环境下并使其保持良好性能,这些都是文件传输性能研究中的重要课题。对此,本文围绕文件共享对等网中文件传输性能这一主题,研究内容包括:系统级的文件传输性能研究,针对快速文件分发的算法设计,以及具有良好文件传输性能的移动环境下的系统设计。本文的研究成果概括如下。(1)全面研究了文件传输性能中的一个基本问题,即大型文件从单一源节点到大量节点的快速分发问题。研究了如何通过完全利用节点的上行带宽来降低分发用时;并提出了接收者调度算法用于文件快速分发。在文件共享对等网中,文件传输性能研究的一个基本问题是,如何最小化将一个大型文件从单一源节点分发到大量用户的用时,即文件分发用时的最小化。之前研究者提出的各种算法往往停留在相互间的比较,而没有显示出距离最优方案还有多少差距。本文首先提出了一个紧的分发用时的下界,该下界在两种情形下是可达的。该下界可以作为评价文件分发算法性能的参照基准,弥补了之前研究的空白。随后提出了一种上行带宽约束模型,研究了在该模型下如何通过有效利用节点的上行带宽来降低文件分发用时;并且对于完全利用节点的上行带宽,发现了一个充要条件和一个充分条件。上述研究奠定了最小化文件分发用时的理论基础,并为算法设计提供了理论指导。基于上述充分条件,我们设计了一种接收者调度算法RS,专用于文件的快速分发。仿真结果显示在多种典型场景中使用RS算法时,分发用时都十分接近于分发用时的下界,高于下界不超过4%。本文提出的分发用时下界、利用节点带宽的相关定理、和接收者调度算法,比较全面地回答了最小化文件分发用时这一文件传输性能中的基本问题。(2)研究了节点行为对于文件共享对等网的吞吐量影响。在评价文件共享对等网的系统级性能时,考察节点行为对系统吞吐量的影响是一个重要方面。系统吞吐量可以用单位时间内对等网中所有节点下载的文件数据量来度量。本文通过建模和仿真,全面考察了节点行为,包括它们的在线时间和下载文件的贪婪程度等,对系统吞吐量的影响。本文改进了一个现有的文件共享对等网模型并且按照节点行为特点对节点分类,并专注于两类主要对等网系统:中心式对等网和结构化对等网。发现了当一个对等网系统中的合作节点都贪婪的下载文件时,系统吞吐量的增长余地很小,而随着系统中贪婪下载文件的搭便车者(free-rider)的比例的提高,合作节点的吞吐量严重下降。搭便车者是从其它节点下载文件但不向其它节点共享文件的一类节点;合作节点是向其它节点共享文件的节点。而当所有合作节点不贪婪且有长平均在线时间,系统吞吐量的增长空间很大,并且当对等网中贪婪搭便车者的比例高时,合作节点的吞吐量下降很少。同时还发现,如果一个对等网系统能够容纳高比例的贪婪搭便车者而系统吞吐量没有显著降低,则该系统一定含有一些非贪婪的合作节点,正是它们向系统贡献了大量的可用服务能力。上述发现不但解释了节点行为对于系统吞吐量的典型影响,同时还解释了各种影响所产生的相应原因,弥补了此前相关研究中的空缺,有助于研究者们对于文件传输性能的深入理解。(3)研究了文件传输过程的服务速率,提出了服务速率服从特定分布的定理。当研究文件共享对等网的文件传输性能时,两个基本问题是:1)如何描述一个节点获得的下载一个文件的服务速率,2)如何描述系统中传输一个文件的总服务速率。这两个问题同时属于对等网系统建模中的核心问题,但此前的相关研究不够深入而缺乏数学支持。对此本文通过概率论来考察节点的上行带宽在并发上行传输中的分布。对于一个接收者从准服务器节点获得的传输一个文件的服务速率,提出了一个充分条件,使它渐近等于一个统一值,该统一值与该接收者下载哪个文件以及选择从哪个准服务器节点来下载都是无关的。对于系统中用于传输一个文件的总服务速率,给出了一个充分条件使得它渐近地服从齐夫分布。上述的渐近相等都是在均方的意义下。上述研究成果为文件共享对等网中的文件传输过程的建模提供了数学基础,弥补了过往相关建模研究中缺乏数学支撑的不足。(4)提出了一种针对通用移动通信系统(UMTS)网络的文件共享对等网的系统设计,用于在无线环境中的文件快速分发。在使用高速分组接入(HSPA)技术升级的通用移动通信系统中,通过对等网应用在移动用户间共享大型文件成为可能。移动用户由于受到不稳定的信号强度和有限电池容量的制约,在文件共享应用中迫切需要尽快地接收到文件。但很少有研究涉及在移动用户中减少文件分发的用时。本文提出了一种面向UMTS网络的文件共享对等网设计,称为AFAM,它针对文件传输过程进行了优化从而降低了文件分发用时。AFAM采用了一种节点并发上传的自适应重排机制,该机制在确保节点的上传带宽被有效利用的同时,将节点的并发上传数控制在低水平。AFAM还采用了上传最稀有优先的策略用于接收者选择和分片选择,该策略可以在分片传播中实现真正的最稀有优先的原则。仿真结果显示,与其它现有文件共享对等网设计相比较,AFAM能够适应移动环境特点,在减少分发用时方面最为优越。上述成果为移动环境中的文件快速分发提供了创新性的设计和解决方案,能够促进文件共享对等网应用从有线扩展到无线环境。