一、 緒論
1.2 電子看板的特性及優勢
圖 1-1
電子看板的概念圖
1. 影音性：多媒體數位看板，是利用數位顯示器為媒介，藉由高品 質的影片、動畫、圖像與文字[5]，與位於不同特定地點 與特定時間的目標客戶溝通的看板平台。
2. 多元性：業者只要透過中央系統設定播放節目表，各地電子看板 就會依據排程，主動播放影片或訊息。系統管理員可以透 過 LAN 或 WLAN 無遠弗界地快速更新所有連接上系統的數 位電子看板[6]。
3. 地理性：電子看板可以佈置在靠近消費點的地方，所提供的廣告 可以完全貼近群眾的需求，將最即時的商品資訊直接傳遞 給目標客戶群，藉由動態的多媒體表現方式吸引客戶的目 光，觸發客戶的購買慾望，進而刺激衝動性的即時購買效 果。
4. 即時性：傳統的看板在施作完成後，其表達之內容是無法變更的，
如需更改表達內容便要重新施作看板，耗時又耗工。相較 於傳統看板的無法更改性，電子看板提供了多樣性、變化 性等特色，在電子看板施作完成後，如需更改表達內容 [7]，只需人員以簡單的動作重新設定即可，並不用繁雜 的工程施作。
5. 分眾性：與一般電視節目的大眾廣播不同，數位看板適用於針對 各個利基市場的小眾傳播。能針對特定對象達到因地制宜 (Site-Specific)、即時(Real-time)、互動(Interactive) 及 Last Mile Impact 的傳播行銷工具。
5. 存在性：無處不在的電子看板，提供各式各樣的訊息和廣告，讓 人們可以隨時接收氣象，新聞等等的內容，使得在乘車、
候診時不會無聊，同時利用此等待效果，無意識地被強迫 收看著，達到潛在意識提醒消費者的效果。
市場相當看好數位化的應用平台普及，數位電子看板未來的需求將加 子廣告。所以 broadcast 和 multicast 的傳送方法不僅 會把大量的電子廣告內容散布在網路上，形造某種型式
考慮以上的需求，若以傳統批次傳送的方法來傳送多媒體電子廣告，
將會因為資料量過大，進而造成過長的傳送時間，所以不適合用在多 媒體電子廣告的傳送上；若是使用 peer-to-peer 的方法，任意放置 在網路上，將有安全上的風險，同時站在廣告播放的角度來看，如果 transmission in networks)，以求擴充網路頻寬，縮減傳輸時 間。
本論文所建構的方法實作於一個商用系統的子系統中，以實際的環境 來驗證可行性；並且利用國立交通大學的網路與系統實驗室所開發的 NCTUns 來模擬不同情況時的傳輸情況，以期驗證本論文所提出方法 之可使用於不同建構參數和資料量。
１.4 論文架構
本論文接下來之章節編排組織如下：
第二章. 將說明從其他文獻中獲得之相關知識及理論。
第三章. 將闡述本論文提出的架構，及如何將多媒體電子廣告資料透 過本論文所提出的多種子和多重路徑 peer-to-peer-like 架構來完成資料的傳送。
第四章. 將展示本論文如何在叢集內傳送多媒體電子廣告資料，並且 利用 NCTUns 模擬程式來模擬不同情況，以驗證本論文提出 的方法之適用性和可行性。
第五章. 總結與未來研究方向。
第２章 背景知識
2.1 網路圖形定義
描述一個電腦網路的構成以 N = (V, E, b, p, q) 來表示之，而 G = (V, E) 是由節點(Vertex)集合及邊界(Edge)集合所構成具方向性的 簡單圖形，而對圖形上的節點 u 及 v 而言，均存在一已給予的正整 數的加權值，如b(．)、 p(．)及 q(．)[31]。
例如對一具方向性的邊界(edge)線 e = (u,v) 而言：
1. b(u,v) > 0 : 為節點 u 及 v 中間邊界(edge)的路徑頻寬 (bandwidth)
2. p(u,v) ≧ 0 : 為節點 u 及 v 中間邊界(edge)的傳遞延遲 (propagation delay)，
3. q(u) ≧ 0 : 為節點 u 的暫存延遲(queuing delay)。
(b, p)
u v w x
(b, p) (b, p) (b, p) q
q
q q
(b, p)
圖 2-1 電腦網路的簡單圖形
2.2 網路傳送的相關因素
在網路系統，能影響傳送的相關因素列舉如下：
1. 路徑的可用傳送頻寬(Available bandwidth) 2. 路徑的傳播延遲(Link Propagation Delay)
3. 中間節點儲存及處理資料所需的存貯時間(Queuing Delay)
如果要在最短時間的時間內完成傳送，則應將以上各點均列入考慮，
方能找出一條最佳傳送路徑。在1990 年Chen 和Chin，提出了最快路 徑問題（The quickest path problem），闡述在傳輸網路中，在指 定的兩端點間傳送已知大小的資料(message)，如何以多項式時間演 算法來計算出一條最快路徑，使該項資料在指定的兩端點間能夠以最 短的時間完成傳送[8]。所以如何縮短資料傳送時間，在網路系統中 是相當重要的課題，因此便有許多以“最快路徑＂為題的相關研究文 章被提出。
而在其他的“最快路徑＂相關研究中，有些研究是使用了路徑演算法 來尋找多條最快路徑[9]，組合成多重路徑[10]，並將欲傳送的資料 加以切割，再經由不同的路徑傳送到目的節點，如此便擴大了路徑的 可用傳送頻寬，將傳送時間加以縮減[11]。在Guoliang Xue 所提出 的Optimal Multi-Path End-to-End Data Transmission in Networks 一文中[12]，即是以多重路徑為題，對網路上傳送已知大小的資料 時，提出多項式時間演算法，以計算出一組傳送時間最短的多重路徑。
2.3 相關的研究
4. 將傳送資料量(amount of data)加入考慮的最快路徑( quickest path ) - 最快路徑演算法不僅考慮到了傳遞延遲[17]，也將
2.3.1 單一路徑法
假設我們希望將一大小(size)為σ 之資料(message)以最快的方 式，由起始節點 u 傳送到目的節點 x，以單一路徑而言，將有如下之 傳輸延遲限制：
令π=(ν1, ν2, …, νt) 為一條起始節點ν1 至目的節點νt 的 路徑，則路徑π的延遲時間為：
D(π) = Σp(Vj-1, Vj) + q(vj), 1<j≦k; ………(1)
其中π之最大可用頻寬為：
B(π) = min b(Vj-1, Vj), 1<j≦k ………(2)
故當我們將一大小為σ> 0 之資料，經由路徑π來傳送，其可用頻寬 為 b 時，其限制為 b ≦ B(π)，而其傳送時間 T 為：
T(π, b, σ) = D(π) + ceil(σ/ b ) - 1 ………(3)
由 上 式 可 知 ， 資 料 在 單 一 路 徑 傳 送 問 題 (single-path routing problem) ，傳送時間實際上不僅與該路徑之路徑延遲 D(π)有關，
而且必須考慮路徑容量 B(π)，如此才能找出最短之傳送延遲。
2.3.2 多重路徑法
欲使傳送時間最短，則可使用多條路徑，即將網路中所有閒置之路徑 找出，加寬頻寬來傳送資料，以期達到最短的傳送延遲，如此之方式 則為多重路徑傳送問題 (multi-path routing problem) ，此一傳送 方式之概念如下：
欲將一大小為σ(σ>0)的資料從起始節點 u 傳送到目的節點 x。對 單一路徑(Single-path routing)而言是尋找一條 u 到 x 的路徑 π，使 T(π,b,σ)為最小。對多重路徑路由(The Multi-path routing problem) 而言，是將資料σ分解為為：
σ= Σσi, , 1≦i≦k; ……… (4) 同時也將每一邊界(Edge)的頻寬分解成一非負的整數，也就是對每一 邊界(u,v)存在頻寬如下：
b(u,v) = Σbi(u,v), bi(u,v) ≧0, 1≦i≦k; ……… (5) 而且對 k 條 u-v 路徑π1, π2, …, πk ,
bi (πi) = min bi (u, v), 1<j≦k; ……… (6) 此處bi (πi)為Edge分解的最小頻寬。
在本論文的討論中，頻寬 b(．)和欲傳送的資料σ，甚至為執行多路 徑傳送而分割的頻寬 bi(．) 和其分配的流量σi 其大小均為正整數。
2.4 簡單的範例
以圖２－１為例，所展示的為一 N=(V,E,b,p,q) 所構成的網路模型，
節點集合為 V={u,v,w,x} 等四個節點，每個節點上均伴隨有一數值 q，表示流過該節點時的存貯延遲（queuing delay ）時間，同時假 設圖形上的每一個節點的緩衝器均可容納所有越過的資料量；而每兩 個 節 點 間 為 具 有 方 向 性 的 傳 輸 線 （ 邊 界 線 ） 集 合 E={(u,v),(u,w),(v,w),(v,x),(w,x)}等五個邊界線，每條邊界線上 亦均伴隨有一（b，p）的資料對，其意義為該條邊界線的（頻寬，傳 遞延遲）。如下圖所示：
(6, 2)
u v w x
(10, 2) (10, 2) (10, 2) 1
1
0 1
(4, 2)
圖 2-2 電腦網路的簡單範例
1. 以節點 x 而言，其上的數值“１＂即是存貯延遲(queuing delay) 時間，表示為 q(x)=1，即資料流入該節點完成儲存及相關處理 需時 1 個時間單位(Time Unit)。
2. 而 x 節點及 w 節點間邊界線上的資料對(10,1)，即表 x、w 間的 路徑頻寬（容量）為 10，也就是該路徑每一單位時間可傳送 10 個 資料單位(Data Unit)，而且傳遞延遲(propagation delay)為 1 個 資料單位(Data Unit)。
2.4.1 單路徑傳送
例如，從節點 u 傳送 100 個單位資料到節點 x，而流經路徑為π1，
設路徑π1={u, v, x}，則所需的傳送時間為 22 個時間單位。其傳送 時間可以由下法得到：
1. 先找出對整條組合後路徑的頻寬即 B(π1)，本例中 B(π1) = 6，
故有 6 個資料單位在時間單位為 0 時開始被送出，另 6 個資料單 位則在時間單位１時被送出，其餘原理同上，而資料完整到達目 的節點所需的時間為 22 個時間單位。以本方法傳送觀之，即可代 入公式（３），即
T(π1,b1,σ)= D(π1) + ceil(σ / b1 ) - 1 來計算時間：
D(π1) = ( 2 + 1 ) + ( 2 + 1 ) = 6
T(π1, 6, 100) = D(π1) + ceil( 100 / 6 ) – 1 = 6 + 17 -1 = 22 (時間單位)
(6, 2)
u v w x
(10, 2) (10, 2) (10, 2) 1
1
0 1
(4, 2)
圖 2-3 單路徑傳送的π1
2. 故若以另一條路徑π2 = {u, v, w, x} 來傳送 100 個資料單位，
則可以算出所需的傳送時間 T(π2, 10, 100) = 18，即需要 18 個時間單位來完成傳送
D(π2) = ( 2 + 1 ) + ( 2 + 1 ) + ( 2 + 1 ) = 9 T(π2, 10, 100) = D(π2) + ceil( 100 / 10 ) – 1 = 9 + 10 -1 = 18 (時間單位)
(6, 2)
u v w x
(10, 2) (10, 2) (10, 2) 1
1
0 1
(4, 2)
圖 2-4 單路徑傳送的π2
3. 故若以另一條路徑π3 = {u, w, x} 來傳送 100 個資料單位，則 可以算出所需的傳送時間 T(π3, 4, 100) = 30，即需要 30 個時 間單位來完成傳送
D(π3) = ( 2 + 1 ) + ( 2 + 1 ) = 6
T(π3, 4, 100) = D(π3) + ceil( 100 / 4) – 1 = 6 + 25 -1 = 30 (時間單位)
(8, 2)
u v w x
(10, 2) (10, 2) (10, 2) 1
1
0 1
(4, 2)
圖 2-5 單路徑傳送的π3
此亦是在網路中以π2 為最快路徑，以 18 個時間單位來傳送 100 個 資料單位。此即為最快路徑問題（quickest path problem），最早 被提出研討是在 Chen 和 Chin 的文章中[8]。
2.4.2 多重路徑傳送
3‧ 32 個資料單位走路徑π3，π3={u, v, x}，D(π3) = 6，取 b(π 3) = 4，所以 T(π3, 4, 32) = D(π３) + ceil( 32 / 4 ) - 1
= 6 + 8 – 1 = 13
(8, 2)
u v w x
(10, 2) (10, 2) (10, 2) 1
1
0 1
(4, 2)
圖 2-8 多重路徑中的π3
2.4.3 單一路徑法和多重路徑法的比較
2.5 點對點應用(Peer to Peer Application)
點對點應用主要概念是在現有實體網路上做邏輯佈設，並非重新建構 新實體網路，用戶端不管選用哪種邏輯架構，最終資料傳輸與訊息傳 送，還是藉由實體網路的IP 傳輸。兩個用戶端之間各種傳輸，不管 是直接傳輸或透過其他用戶端的間接傳輸，基本上都是用戶端兩兩互 相溝通傳遞。然而這些邏輯架構的優劣比較就在於佈設上是否穩固、
是否有效率以及所提供服務的多寡[32]。
2.5.1 主從式傳輸（Client and Server）架構
主從架構是最早透過網路傳輸的方式[20]。由用戶端( Client )和伺 服器( Server )組成。雙方必須以兩方皆認同的通訊埠( Port )和通 訊協定( Protocol )來溝通。常見應用首推檔案傳輸協定( FTP )。
client server
加入主從式傳輸架構用戶端只需要知道伺服器網路位置、通訊埠與通 訊協定即可。用戶端搜尋資料時，直接向伺服器發出詢問即可。
此一架構的優點如下：
1. 通訊協定簡單。
2. 一般擁有較穩定的傳輸速度。
3. 容易確保下載檔案的完整性及統一性。
4. 伺服器可有效控管檔案的讀取權限。
此一架構的缺點如下：
1.有固定的伺服器，容易成為攻擊的目標，一旦伺服器被攻破或者故 障，則資訊的來源隨即停止。
2.分享服務只能由伺服器端提供，用戶端要分享資源時，必須經由伺 服器同意，然後上傳到伺服器。造成檔案分享的限制。
3. 用戶端必須知道伺服器等相關資訊。
4. 伺服器的負載重，除了提供搜尋還要負責傳輸資料。
2.5.2 第一代點對點傳輸架構
簡單地說，就是具有索引伺服器(Index Server)輔助檔案分享架構。
主要是由索引伺服器和一般的點(Peer)組成，點即為用戶端。索引伺 服器顧名思義，就是伺服器上擁有大型集中式索引，其中記錄相連點 有哪些資源可供分享[21]。
加入架構的方法很簡單，如同主從式架構，點只需知道索引伺服器網
加入架構的方法很簡單，如同主從式架構，點只需知道索引伺服器網