抗扰动的移动对等覆盖网研究

摘要

随着移动网络的迅速发展和移动设备的快速普及,对等网络技术在移动网络中的需求越来越强烈。移动对等覆盖网能够屏蔽网络路由协议和物理网络设备标识、编址之间的差异,提供相对稳定的拓扑结构和路由、负载均衡、资源查询等服务。移动对等覆盖网的结构直接决定了移动P2P系统的可扩展性、鲁棒性、安全性和抗扰动性。因此,对于移动对等覆盖网的研究具有十分重要的意义和应用价值。虽然已有一些移动对等覆盖网被提出,但其性能和抗扰动性较差,难以得到实际应用。本文在现有研究的基础上,针对移动对等覆盖网研究中存在的一些问题,对移动对等覆盖网的构建、评估、优化等关键技术进行了深入的研究。
　　本文通过分析多种经典对等覆盖网的基本原理和拓扑结构,深入剖析了传统对等覆盖网不能完全适应移动网络的原因,对移动对等覆盖网的概念进行了明确的阐述,并对现有的移动对等覆盖网进行了详细的比较和分析,为实现移动对等覆盖网的方法验证和性能评价,对多种网络模拟器进行了比较和选择。
　　在上述研究基础上,本文首先提出一种抗扰动的移动对等覆盖网,根据节点加入网络的先后顺序构造多个不同k值的k-派系社区结构,并通过外联节点来链接不同的k-派系,针对节点的加入及k-派系的形成、节点退出、节点失效等情况设计相应的算法。同时,通过网络拓扑控制过程和外联过程来不断调整覆盖网拓扑结构,实现对移动物理网络拓扑变化的自适应,并结合数据冗余和失效节点主动检测来提高移动对等覆盖网的抗扰动能力。
　　其次,为实现拓扑控制信息的有效传播和保持节点资源列表的副本一致性,本文对移动对等覆盖网中的数据分发机制进行了研究,根据移动网络节点资源受限和网络链接不稳定的特点选择合适的数据分发方法,并基于移动对等覆盖网的拓扑结构进行改进。通过采取对不同状态节点动态调节分发概率的策略,增加不稳定节点的分发概率,保证数据能够在较短时间内分发到所有目标节点,提高系统在扰动情况下的数据分发效率,有效降低网络负载。
　　再次,本文对移动对等覆盖网在扰动情况下的性能评价体系进行构建,并遵循这一评价体系,在指数扰动模型和KAD扰动模型下对多种覆盖网进行性能评估。本文进一步对基于频度度量的扰动评估模型进行研究,通过加入影响网络扰动的间接因素使扰动评估模型能够更加真实的反映实际的网络扰动情况。结合模拟器的实验结果和多项式曲线拟合方法,本文提出一个适合任何移动对等覆盖网使用的估算扰动评估公式参数权值的方法。
　　最后,本文基于改进的遗传算法对移动对等覆盖网络参数进行自动模拟优化,以提高移动对等覆盖网络的性能。为了克服经典遗传算法的全局优化效率差和易发生“早熟”现象的缺点,通过计算个体之间的相似度来减少不必要的交叉操作,并提高相似度低的个体之间进行交叉操作的概率。利用自动模拟优化算法来实现对模拟器的配置文件修改、源代码修改和编译、运行等过程的全自动运行,从而提高优化的效率和可靠性。
　　本文的研究工作围绕移动对等覆盖网的关键技术展开,其中涉及到的网络构建、数据分发、性能评估以及性能优化为今后的研究工作奠定了良好的理论基础和实验数据基础。

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第1章 绪 论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 论文组织结构

第2章 移动对等覆盖网相关技术

2.1 经典对等覆盖网

2.2 移动对等覆盖网的概念

2.3 移动对等覆盖网分析与比较

2.4 移动对等网络模拟器的选择

2.5 本章小结

第3章 基于k-派系的移动对等覆盖网及其数据分发机制

3.1 派系和k-派系的概念

3.2 基于k-派系社区结构的覆盖网模型

3.3 移动对等覆盖网KCCO的理论分析

3.4 扰动情况下覆盖网模拟实验结果与分析

3.5 移动对等覆盖网中的数据分发机制

3.6 扰动情况下的数据分发模拟实验结果与分析

3.7 本章小结

第4章 扰动情况下移动对等覆盖网性能评估

4.1 对等网络评估模型相关工作

4.2 移动对等覆盖网在扰动情况下的性能评价

4.3 性能评估模拟实验

4.4 扰动评估模型的参数权值估算

4.5 本章小结

第5章 扰动情况下覆盖网性能优化

5.1 最优化方法

5.2 遗传算法改进及应用相关工作

5.3 针对交叉算子改进的遗传算法

5.4 KCCO网络参数自动模拟优化

5.5 自动模拟优化结果分析

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

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