基于可信域的MP2P网络中信任度评估及数据分发方法研究

摘要

随着智能手机、便携式计算机、移动互联网设备等移动终端设备的迅速普及，用于提供网络接入服务的高速无线宽带网络相关技术迅速发展并广泛部署，为移动对等网络（Mobile Peer-to-Peer，MP2P）的应用提供了物理环境支持。而MP2P网络自身去中心化、拓扑结构动态调整、移动节点资源受限等特点给MP2P网络的发展带来了一系列的挑战。首先，MP2P网络是一种动态的、分布式和自组织的覆盖网络，如何构建性能良好的覆盖网络拓扑结构，在网络节点之间建立长期稳定的关系，提高网络的可扩展性和容错性，是目前MP2P网络研究不可回避的难点。其次，MP2P网络的去中心化管理造成节点之间的信任关系不可靠，难以维持一个长久的信任关系，且MP2P网络中节点资源有限的特点使得节点为了节省自身资源不响应正常的资源请求，甚至提供大量不可靠的服务。因此，在MP2P网络中建立相应的信任管理机制，对具有恶意行为的节点进行惩罚，激励节点以良性、友好的行为参与网络交互，这是研究MP2P网络的又一项核心挑战。在网络节点之间实现协同合作和资源共享是建立MP2P网络的目标，而MP2P网络中节点高度移动性、资源和链路的有限性、节点之间缺少可靠的信任使得网络中的节点难以及时响应资源请求，影响节点之间的协同合作和网络资源的共享。为了促进节点间资源共享的高效性，使得MP2P的网络性能维持在一个较高的水平，设计合理的数据分发方法也是促进MP2P网络良性发展需要解决的问题。本文以MP2P覆盖网络中的节点信任度评估和高效的数据分发方法为研究目标，利用模糊理论、聚类分析、传染病模型等相关理论，构建一个基于可信域的分层的覆盖网络，在此基础上提出信任度评估的不同方法和数据分发的新方法，为MP2P网络的稳定持续运行提供了技术支撑。本文的主要研究内容如下：
　　首先，为了构建性能良好、网络拓扑相对稳定的MP2P覆盖网络，提出一种层次化的基于可信域的覆盖网络 HONTD（Hierarchical Overlay Network Based on Trust Domain）。根据节点的能力和任务划分不同的层，层间划分为不同的管理域，节点基于兴趣匹配选择加入相应的域，域内划分为不同的域组，域组内基于信任度选择超级节点。实验结果表明，HONTD具有较好的可靠性和相对稳定的拓扑结构，基于此架构进行的节点交互能够有效地解决MP2P网络拓扑结构频繁变化带来的节点下载成功率降低、网络平均时延增加等问题，适合网络规模大、网络拓扑高动态性的MP2P网络。
　　其次，为了解决MP2P网络中无中心化节点导致的节点之间关系不可靠的问题，针对网络初期节点之间交易量较少的情况，提出模糊评判的方法进行信任度评估。使用层次分析法确定影响信任度评估结果的关键因素的权重，选择加权平均模糊合成算子来处理评价结果。实验结果表明，相比于目前已有的信任机制，该方法在提高MP2P网络中节点之间的包发送成功率方面表现出较好的效果，降低了端到端平均时延及网络负载率，提高了网络的整体性能。
　　再次，为了有效地惩罚节点在网络中的恶意行为，引导节点采取积极友好的态度进行交易，提出基于行为检测的方法进行节点的信任度评估。该方法首先对节点的历史行为进行采集，通过对采集到的信息分析结果，获取节点历史行为特征，对节点的行为一致性、惯性度及交易满意度等行为特征进行评价，与节点的直接信任、推荐信任的融合，分别针对相互交易的节点是否在同一域组的情况进行节点的信任度评估。实验结果表明，该方法能有效地遏制节点的恶意行为、引导节点积极参与网络交互，促进节点之间建立长期可靠的信任关系。
　　最后，为了实现节点之间高效的资源共享，提高MP2P网络的性能，提出基于可信域的传染病模型的数据分发方法，该方法将传染病模型与单向反馈路径方法相结合，通过在同一域组内确定数据分发的目标建立资源共享组，有效地控制传染病模型中随机选择目标节点的数量，减少洪泛式发送信息导致的网络中信息冗余数量及信道占用率；单向反馈路径方法的使用提高了目标节点数较少情况下的数据分发效率。实验结果表明，该方法的运用使得MP2P网络资源响应准确率和资源传输成功率得到很大的提高，且能有效地降低由于节点数目增加而带来的网络流量及网络时延的增加，使得MP2P网络的资源利用率能够得到较大的提升，更能满足用户对于MP2P网络中资源应用的需求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 MP2P网络研究现状及特点

1.3 MP2P网络相关技术研究现状

1.4 研究现状总结与分析

1.5 研究目标与研究意义

1.6 本文研究内容与组织结构

第2章 基于可信域的分层的MP2P覆盖网络

2.1 引言

2.2 MP2P覆盖网络模型

2.3 可信域管理

2.4结构一致性解决策略

2.5 HONTD架构验证实验

2.6本章小结

第3章 基于模糊评判的节点信任度评估方法

3.1 引言

3.2 模糊逻辑相关理论

3.3 前提假设

3.4 信任度评估因子

3.5 基于模糊评判的节点信任度评估模型

3.6 仿真实验与结果分析

3.7 本章小结

第4章 基于行为检测的节点信任度评估方法

4.1 引言

4.2 基于行为的信任度评估框架

4.3节点行为特征获取

4.4 BDTrust信任评估模型

4.5 仿真实验与结果分析

4.6 本章小结

第5章 基于传染病模型及可信域的数据分发方法

5.1 引言

5.2 概率多播协议

5.3 确定目标节点

5.4基于传染病模型及信任域的数据分发方法

5.5 仿真实验与结果分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

个人简历