结构化P2P系统中覆盖图拓扑匹配的研究

摘要

近年来，对Peer-to-Peer(P2P)数据存储及共享系统的研究已经成为互联网领域研究的焦点之一。与其他网络模型相比，P2P网络具有分散化、可扩展性、健壮性好、高性能等显著特点，使得P2P技术及其实际应用备受关注。 P2P系统按照系统中节点和资源关系可以分为非结构化和结构化。在非结构化P2P中搜寻数据时是以泛洪的方式将消息散布在网络上，使得系统的可扩展性无法提升。结构化P2P覆盖网路由协议利用DHT，将数据和节点映射成一个键值，利用键值来完成数据的放置与维护，有效地减少了资源定位中的消耗，加快了定位速度，致使结构化P2P系统成为当前的研究热点。 结构化P2P系统利用DHT构建其覆盖网络，没有过多地考虑底层物理拓扑结构。覆盖网络上的寻径是建立在逻辑概念之上的，由覆盖网络中的每一逻辑跳组成，根据各节点保存的路由信息，选择一条逻辑跳数最少的路径作为最优路径。但是，覆盖网络中逻辑最近的两个节点，往往在物理层并不最近，从而一条逻辑最近的路径也不可能是物理最近的路径。寻径在逻辑层与物理层上的性能差异，大大降低了资源定位的效率。由此可见，上层的逻辑覆盖网络与底层物理拓扑图的不匹配已成为结构化P2P系统的基本问题。 针对上述问题，论文提出了一个基于发布/订阅者模式的优化拓扑匹配算法：节点加入时，利用界标作为系统的全局信息定位邻近区域，找到区域内后再施以TTL-k探测技术，进一步找出最近邻居；拓扑维护时，算法引入了发布/订阅者模式，使节点调整时不再作周期性的泛洪探测，而是依赖于邻居节点的消息触发，大大减少了的网络开销。仿真实验表明基于发布/订阅者模式的优化拓扑匹配算法在降低拉伸系数、适应动态性、减少网络开销等性能方面均有一定程度的提高，对解决结构化P2P系统中拓扑不匹配问题提供了一种较为可行的方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1研究背景

1.2研究内容与目标

1.3论文章节安排

第二章P2P技术

2.1 P2P技术概述

2.2 P2P技术的特点[8]

2.3 P2P技术研究现状

2.3.1 P2P网络中拓扑结构

2.3.2集中式P2P

2.3.3非结构化P2P

2.3.4结构化P2P

2.3.5半结构式P2P

2.3.6四种结构的性能比较

第三章结构化P2P系统

3.1分布式散列表(DHT)

3.2 Chord系统[5]

3.2.1 Chord原理

3.2.2 Chord查找方式

3.2.3新节点的加入

3.2.4节点失效处理

3.3 CAN系统[4]

3.3.1 CAN的组成

3.3.2 CAN的路由机制

3.3.3新节点的加入

3.3.4节点离开、恢复和维护

3.4结构化P2P系统中存在的拓扑匹配问题

第四章拓扑匹配分析及相关技术

4.1 P2P覆盖网络建模

4.1.1确定节点间权值

4.1.2建立覆盖网络模型

4.1.3模型求解分析

4.1.4建模结论

4.2相关技术

4.2.1产生邻近信息

4.2.2构建拓扑匹配的覆盖网络

4.3发布/订阅者(Publisher/Subscribe)模式

4.3.1发布/订阅者模式的结构

4.3.2发布/订阅者模式的优点

4.3.3发布/订阅者模式的缺点

4.4已有研究思路

第五章优化的拓扑匹配算法

5.1确定邻近信息技术

5.2界标区域与节点区的映射

5.3节点的信息维护

5.4构建优化拓扑匹配的算法

5.4.1节点加入阶段

5.4.2动态调整维护阶段

5.4.3优化拓扑匹配算法的优点

第六章拓扑匹配算法模拟实验

6.1 Internet拓扑模型

6.1.1随机型

6.1.2幂率型

6.1.3层次型

6.1.4 GT-ITM建模过程

6.2仿真实验和算法性能分析

6.2.1仿真实验设计

6.3.2性能比较与分析

第七章总结与展望

7.1论文主要工作

7.2进一步工作展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文