基于Kademlia协议的自适应系统的研究与实现

摘要

P2P技术具有非中心化、可扩展性、高性能、健壮性等特点，已在实际中得到广泛的应用。P2P根据覆盖网(Overlay)是否保持特定的拓扑结构分为结构化和非结构化两种。非结构化网络主要使用泛洪方式查询，这使得系统的健壮性与可扩展性得不到有效保证，结构化网络利用分布式哈希表(Distributed Hash Table，简称DHT)来完成数据的存储、查询与维护，有效地提高了查询效率。Kademlia(简称KAD)协议也是一种DHT实现技术，但其采用了独特的以异或算法(XOR)为距离度量基础，建立了一种全新的DHT拓扑结构，相比于其他算法，提高了路由查询速度。然而，这些实现在建立Overlay时都没考虑下一层的物理网络拓扑结构，覆盖网络和物理网络的不匹配，导致查询时过多的网络时延。本文针对物理网络拓扑和覆盖网络拓扑的匹配进行了分析和研究，主要包含以下工作：
　　 1.详细介绍了目前P2P网络的分类，对其中的全分布结构化系统的几种基本实现进行了深入的研究并对其性能进行了比较分析。
　　 2.对目前应用较广泛的Kademlia进行了深入的研究并评述了其优点及限制。
　　 3.对目前解决物理网络和覆盖网络失配的方法进行了研究和分析，提出了利用邻居节点交换的方法来解决失配问题。
　　 4.在Kademlia的基础上设计了一种自适应的改进系统aKad(adapted Kademlia)，使其能够自适应匹配覆盖网络拓扑和物理网络拓扑。
　　 5.对改进的模型在OMNeT+++INET+OVERSIM平台上进行了模拟和分析实验，本文提出的改进模型，提高了物理网络和覆盖网络的匹配率，降低了整体的网络延迟。

目录

文摘

英文文摘

图目录

表目录

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 背景概述

1.1.2 本文研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究意义

1.4 论文研究的目的和内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究的内容

1.5 本文的结构安排

第2章 P2P介绍及关键技术研究

2.1 P2P的概念

2.2 P2P系统的特征

2.3 P2P网络的分类

2.3.1 中心化拓扑P2P

2.3.2 全分布非结构化P2P

2.3.3 半分布式P2P

2.3.4 全分布结构化P2P

2.4 基于DHT的协议研究

2.4.1 DHT的性质及结构

2.4.2 常见的DHT协议研究

2.5 P2P的搜索算法

2.5.1 泛洪搜索算法

2.5.2 DHT搜索算法

2.6 P2P的应用

2.7 本章小结

第3章 Kademlia协议研究

3.1 Kademlia协议介绍

3.2 Kademlia协议的定义

3.2.1 节点间距离

3.2.2 节点状态

3.2.3 K桶

3.2.4 Kademlia协议操作类型

3.3 Kademlia的优点和不足

3.4 本章小结

第4章 自适应策略设计

4.1 拓扑相关的研究现状

4.2 自适应算法的提出

4.3 自适应策略设计

4.4 理论依据

4.5 本章小结

第5章 基于自适应的aKad实现

5.1 节点的加入和退出

5.2 数据的存放

5.3 K桶的更新机制

5.4 路由的查询机制

5.5 自适应策略的实现

5.6 本章小结

第6章 仿真与结果分析

6.1 仿真平台介绍

6.1.1 OMNeT-H

6.1.2 INET

6.1.3 OVERSIM

6.2 aKad性能测试及结果分析

6.3 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 本文总结

7.2 展望

参考文献

致谢