基于P2P的ONS系统架构及安全性研究

摘要

物联网的对象名解析服务(ONS)是一个分布式系统，它可以提供以下基本的查找服务：现实世界的每一个对象有唯一一个标识符，即电子产品代码(EPC)，通过EPC和ONS解析服务可以返回一个提供有关此对象详细信息的互联网地址列表(URI)。此时对象名解析服务是产品代码和产品详细信息的转换者，没有ONS解析服务就无法实现物联网的灵活性和全球的可扩展性，更没有任何发展前景。
　　 随着物联网技术的不断发展，对物品详细信息进行查询的规模将会越来越大，而基于传统域名解析系统DNS的ONS系统(简称DNS-ONS系统)由于采用树形结构导致该系统存在根服务器负载过重，安全性低，查询延迟较大，查询效率较低等一系列问题。
　　 由于DNS-ONS系统随着物联网规模的增大上述问题会越发严重，因此本文在ONS架构中引入P2P技术，研究基于P2P的ONS系统。P2P技术又称对等互联网技术，在P2P网络环境下，每个节点既是服务器又是客户机，能很好的解决服务器的负载均衡、单点故障以及安全性等问题。采用P2P技术建立的网络，节点的加入和退出相对自由受限较少，整个网络的建立也采用自组织的方式，当网络中有一些节点失效时，它可以自动调整网络结构，保持网络的连通性。同时随着网络中节点数目、带宽大小、负载是否平衡等的变化，P2P网络可以自动调节以达至最优。所以基于P2P架构的网络天生具有安全性高、耐攻击、高容错的优点，研究基于P2P的ONS系统具有一定的现实意义。
　　 P2P技术主要有结构化与非结构化两种技术。在非结构化系统中，信息的搜索具有一定的盲目性，为了提高搜索的效率，所以本文基于结构化P2P技术进行研究。目前，分布式哈希表(DHT)技术是结构化P2P网络中采用的主要技术。分布式哈希表是由许多节点共同组成的一个大型散列表，每一个节点通常分配一个地址空间，通过节点标识符来区别。当一个资源想加入到DHT网络时，该资源对象就对自己的IP地址和KEY值进行哈希运算得到一个资源标识符，再将这些资源标识符映射到DHT网络的节点中。当要查找一个资源时，先通过哈运算得到资源的标识符，再定位到存储该资源的节点。DHT技术主要的算法包括Chord、CAN、Pastry、Tapestry等。
　　 本文使用由麻省理工大学提出的Chord算法，把结构化P2P技术的优势应用在ONS系统上，研究一种基于P2P的分布式对象名解析服务系统(简称P2P-ONS系统)，最后对该系统的安全性进行必要的分析，指出下一步工作的重点。基于P2P-ONS系统架构的实现，比基于传统的域名解析系统(DNS-ONS)在整体多边安全性，系统性能以及可扩展性方面都有很大的提高。这对加快物联网的发展具有重要的意义。