基于蚁群P2P网络副本一致性维护策略

摘要

随着科技的不断进步，计算机网络正得到飞速的发展，传统的客户端/服务器模式已经无法适应网络高增长的需求。服务器面临大量的负载压力，经常出现拥堵、崩溃等问题。如何减轻服务器的负载压力，减少网络消耗就成了迫切需要解决的问题。而P2P作为一种新兴网络，由于具有良好的可扩展性和负载压力小等特点，正受到越来越多研究者的关注。
　　文件存储是P2P网络的一个主要应用，也是对等网络技术发展的重要动力，基于P2P的文件存储应用已经成为互联网中的热门应用，对互联网的流量和使用产生了巨大影响。文件副本作为一种提高P2P网络中资源可用性和用户访问效率的有效手段，成为P2P文件存储不可或缺的重要组成部分，而如何对已有的副本进行一致性维护就成了迫切需要解决的问题。
　　本文针对目前P2P的副本一致性维护策略中存在更新慢，冗余多，断路修补困难等问题，在总结以往研究的基础上，提出了一种新的基于蚁群算法的副本一致性维护策略。利用自然生态学中的蚁群算法，引入信息素的概念，根据一致性维护的需要重新定义蚂蚁的行为和状态。对副本一致性维护的过程进行建模，定义更新蚂蚁的结构，提出发送、更新等算法，并给出信息素更新的公式。利用蚂蚁进行一致性维护并沿途释放信息素，加快副本更新的速度，减少更新过程中产生的冗余消息，并且充分利用蚂蚁在寻路中的优势，修补断开的更新路径。针对蚂蚁在实际漫游过程中遇到的结点抖动情况，本文对路径进行分类，对每种路径情况都给出了详尽的分析。通过对更新消息量、更新时间和更新成功率三个关键数据进行模拟实验，结果表明，本文所提出的策略在保证较高更新成功率的前提下依然能有效减少更新代价，降低结点抖动对一致性维护带来的不利影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 P2P网络技术

1．1．1 P2P网络的定义

1．1．2 P2P网络的特征

1．1．3 P2P网络拓扑划分

1．1．4 P2P网络的实际应用

1．2 研究课题的提出

1．3 论文的主要工作

1．4 论文的组织结构

2 P2P副本及一致性维护研究

2．1 P2P副本研究的意义

2．2 P2P副本管理

2．2．1 副本管理技术的研究现状

2．2．2 副本管理存在的问题

2．3 P2P副本更新

2．3．1 一致性维护的标准

2．3．2 副本一致性维护的现状

2．3．3 一致性维护存在的问题

3 基于蚁群的副本一致性维护策略

3．1 蚁群算法原理

3．2 基于蚁群的相关定义

3．3 一致性维护中蚂蚁的行为和状态

3．4 一致性维护建模

3．4．1 蚂蚁的结构定义

3．4．2 蚂蚁的创建

3．4．3 信息素的计算

3．5 副本一致性维护过程

3．6 结点抖动情况下蚂蚁的一致性维护

3．6．1 节点和新副本加入的处理

3．6．2 节点离开的处理

3．7 算法开销分析

4 仿真实验与分析

4．1 实验目的与比较对象选择

4．2 仿真环境及参数配置

4．2．1 模拟器

4．2．2 实验参数

4．3 实验结果及分析

4．3．1 静态实验

4．3．2 动态实验

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢