System designs for bulk and user-generated content delivery in the internet

Abstract

This thesis proposes and evaluates new system designs to support two emerging Internet workloads: (a) bulk content, such as downloads of large media and scientific libraries, and (b) user-generated content (UGC), such as photos and videos that users share online, typically on online social networks (OSNs). Bulk content accounts for a large and growing fraction of today's Internet traffic. Due to the high cost of bandwidth, delivering bulk content in the Internet is expensive. To reduce the cost of bulk transfers, I proposed traffic shaping and scheduling designs that exploit the delay-tolerant nature of bulk transfers to allow ISPs to deliver bulk content opportunistically. I evaluated my proposals through software prototypes and simulations driven by real-world traces from commercial and academic ISPs and found that they result in considerable reductions in transit costs or increased link utilization. The amount of user-generated content (UGC) that people share online has been rapidly growing in the past few years. Most users share UGC using online social networking websites (OSNs), which can impose arbitrary terms of use, privacy policies, and limitations on the content shared on their websites. To solve this problem, I evaluated the feasibility of a system that allows users to share UGC directly from the home, thus enabling them to regain control of the content that they share online. Using data from popular OSN websites and a testbed deployed in 10 households, I showed that current trends bode well for the delivery of personal UGC from users' homes. I also designed and deployed Stratus, a prototype system that uses home gateways to share UGC directly from the home.

Schwerpunkt dieser Doktorarbeit ist der Entwurf und die Auswertung neuer Systeme zur Unterstützung von zwei entstehenden Internet-Workloads: (a) Bulk-Content, wie zum Beispiel die Übertragung von großen Mediendateien und wissenschaftlichen Datenbanken, und (b) nutzergenerierten Inhalten, wie zum Beispiel Fotos und Videos, die Benutzer üblicherweise in sozialen Netzwerken veröffentlichen. Bulk-Content macht einen großen und weiter zunehmenden Anteil im heutigen Internetverkehr aus. Wegen der hohen Bandbreitenkosten ist die Übertragung von Bulk-Content im Internet jedoch teuer. Um diese Kosten zu senken habe ich neue Scheduling- und Traffic-Shaping-Lösungen entwickelt, die die Verzögerungsresistenz des Bulk-Verkehrs ausnutzen und es ISPs ermöglichen, Bulk-Content opportunistisch zu übermitteln. Durch Software-Prototypen und Simulationen mit Daten aus dem gewerblichen und akademischen Internet habe ich meine Lösungen ausgewertet und herausgefunden, dass sich die Übertragungskosten dadurch erheblich senken lassen und die Ausnutzung der Netze verbessern lässt. Der Anteil an nutzergenerierten Inhalten (user-generated content, UGC), die im Internet veröffentlicht wird, hat in den letzen Jahren ebenfalls schnell zugenommen. Meistens wird UGC in sozialen Netzwerken (online social networks, OSN) veröffentlicht. Dadurch sind Benutzer den willkürlichen Nutzungsbedingungen, Datenschutzrichtlinien, und Einschränkungen des OSN-Providers unterworfen. Um dieses Problem zu lösen, habe ich die Machbarkeit eines Systems ausgewertet, anhand dessen Benutzer UGC direkt von zu Hause veröffentlichen und die Kontrolle über ihren UGC zurückgewinnen können. Meine Auswertung durch Daten aus zwei populären OSN-Websites und einem Feldversuch in 10 Haushalten deutet darauf hin, dass angesichts der Fortschritte in der Bandbreite der Zugangsnetze die Veröffentlichung von persönlichem UGC von zu Hause in der nahen Zukunft möglich sein könnte.Schließlich habe ich Stratus entworfen und entwickelt, ein System, das auf Home-Gateways basiert und mit dem Benutzer UGC direkt von zu Hause veröffentlichen können.