一种新型的双层P2P体系结构研究

摘要

对等计算（Peer-to-Peer Computing，P2P）是在互联网上实施网络计算的一种新的计算模型。P2P打破了传统的Cliellt/Server（C/S）模式，网络中的每个节点是逻辑对等的，拥有对等的功能与责任，每个节点既充当服务器，为其它节点提供资源，同时也享用其它节点提供的资源；节点之间通过直接交互共享资源，无需依赖集中式服务器的支持；任何节点可以随时自由地加入或离开，形成一个真正动态的网络环境。与传统的C/S模型相比，P2P在可扩展性、自组织性、隐私性、动态性、鲁棒性、以及去中心化消去服务器瓶颈、系统资源利用率等多方面有明显的优势。因此，P2P蕴涵着巨大的商业和技术潜在价值。
　　 对等网络应用的一个重要问题就是如何构建高效的、能支持语义查询的P2P系统。为解决这个问题，本文设计了一种基于相似度聚类的双层P2P系统CTL-P2P。CTL-P2P是结构化拓扑和非结构化拓扑的结合；其中通过兴趣和行为相似度节点聚类形成若干个簇；簇内是非结构化拓扑，每个簇内选择了一个性能较好的节点作为本地服务器，称之为超级节点，超级节点组成了高层结构化拓扑；从理论分析和仿真结果表明，与传统的可支持复杂查询的非结构化P2P网络相比，CTL-P2P具有更高的查全率、较低的带宽负载、更好可扩展性、以及更稳定的网络通信量。主要取得以下研究成果：
　　 （1）提出一种新型的基于相似度聚类的双层P2P系统结构。该结构首次将节点异质性和面向语义级的兴趣相似度和行为相似度的节点聚类同时应用到P2P结构化拓扑和非结构化拓扑的融合中去，并结合二者优点。
　　 （2）重点对双层结构中的下层非结构化节点聚类问题的研究。针对聚类在P2P网络结构方面的应用，提出了基于潜在语义索引理论的P2P网络节点模糊聚类方法。利用TFIDF加权技术对网络节点资源特征的进行描述，提取节点特征向量；综合考虑面向语义的兴趣和面向用户行为的节点聚类算法；构造模糊相似矩阵，求截矩阵完成节点聚类。
　　 （3）在（1）提出的双层P2P系统结构的基础上，重点对簇定位算法、节点加入算法、节点动态更新聚类算法、簇分离策略以及查询转发算法展开了研究。
　　 （4）设计并完成一个仿真实验，通过该仿真实验数据对我们提出的双层系统结构在查询准确率、带宽负载、可扩展性、稳定性方面带来的有效性予以佐证。仿真结果表明，这种新型的基于相似度聚类的双层P2P系统结构具有较高的查全率、较低的带宽负载，较为良好的可扩展性和稳定性。
　　 总之，本文详细论述了实现基于相似度聚类的双层P2P系统结构的关键技术和测试结果。本文的工作是建立在对相关理论和已有技术的详尽分析以及大量的实验测试结果之上的。实验结果表明，我们提出的基于对等计算的信息检索技术不但能够支持语义丰富的信息检索与共享，而且能高效地利用系统资源并有效地满足用户需求。