结构化P2P网络Chord算法改进方案研究

摘要

伴随着网络技术的高速发展，网络已经成为我们生活中重要的一部分，同时也给网络带来了前所未有的压力，超出了网络的最初设计--客户机/服务器(C/S，client/server)形式，由于客户的急剧增长，中心服务器将不能再满足庞大客户端的需求，一旦中心服务器不堪重负，将导致整个网络不可用。此外，考虑到接入的客户端设备和计算机的种类和数量较大，但并没有完全被网络利用起来，导致了大量资源浪费，如果能将这些计算能力、磁盘容量和网络带宽利用起来，将大大减缓当前网络面临的大部分问题。因此，P2P(Peer To Peer)网络应运而生，该网络由共享资源(包括存储空间、文件、CPU计算能力和带宽等)的节点相互连接，自组织成网络，并能够自适应网络中节点的退出、加入和失效引起的节点数量变化以及网络故障，可以确保网络的连通性和其总体性能。
　　 P2P网络已经发展10多年了，P2P网络已经历了4种不同网络拓扑模型：集中目录式、非结构化全分布式、结构化全分布式、半分布式。它们都有各自的优缺点，P2P技术目前仍处于未成熟阶段并呈现相互借鉴的形式。本文在项目《基于SIP的视频会议系统的研究与实现》基础上，为了提升系统整体性能，将针对系统中的DHT模块进行研究及改进。在学习研究了大量参考资料后，确定了本文将对Chord路由算法进行改进，而目前针对路由算法的改进主要是针对路由表和网络拓扑结构两个方面进行的。本文提出的TChord(Tree Chord)算法就是对拓扑结构进行的改进，根据小世界理论采用聚类方式对所有的节点进行分类聚类，形成各个有共同相似性的聚类团，然后从聚类团中按照性能准则选择主节点，也就是超级节点。这种聚类方式还可以针对超级节点依次类推，逐步形成基于Chord的树形环结构网络。然后将TChord算法应用到P2P SIP系统中，也大大提升了呼叫时延从而提高了系统性能。
　　 文章最后选用P2PSim来对TChord算法进行大量仿真测试，仿真结果数据也体现出了TChord算法对比Chord算法虽然牺牲了一定的带宽和吞吐量，但还是带来了查找时延、查找跳数、伸展度等方面的提升，减小了时延，加大了查找效率，也克服了原来Chord无法解决的问题--覆盖网和物理网无法匹配的问题。