无结构P2P网络中基于预算的文件搜索机制研究

摘要

P2P网络具有分散化、自主性强、容错性好、信息量大等优势,近年来得到了快速发展,以Gnutella为代表的一批无结构P2P文件共享系统已经成为当前Internet中最重要的应用之一。但在这些共享系统中进行文件搜索时,常常会造成大量网络资源的浪费；同时由于文件的流行度呈现不均衡分布,也使得搜索稀缺文件时失败的可能性较大。为此,论文提出了AntBudget搜索机制。 AntBudget搜索机制建立在Gnutella协议基础上,采用预算代替了传统的TTL,同时在每个结点上创建了信息素索引表,并用蚁群算法的正反馈策略更新表中的信息素值,实现了基于信息的搜索。在消息处理策略和正反馈策略的双重调节下,查询消息主要流向成功可能性较大的路径且冗余度得到降低,消息数目和直接搜索范围相应减少,实际覆盖区域间接增大,从而能够访问到更多的含有目标文件的结点,提高了对目标文件查询的成功率和满意度。AntBudget的查询具有颗粒度的细腻性、总体调控的连续性和较强的灵活性。此外,还具有一定的自学习能力和自恢复能力。 论文采用BRITE生成的AS Model拓扑图模拟P2P覆盖网络,并在模拟环境下对AntBudget搜索机制的性能进行了测试。模拟实验表明,与Gnutella洪泛、Expanding Ring和MSF等搜索机制相比,AntBudget能够在降低网络资源消耗的情况下,提高稀缺文件的搜索成功率,减小文件分布不平衡性对系统造成的损伤。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

第一节课题背景

第二节论文的选题及研究现状

第三节本文研究内容

第四节论文结构

第二章P2P模式及拓扑结构

第一节P2P的概念

第二节P2P模式及其特点

第三节P2P网络拓扑结构

2.3.1集中式拓扑结构

2.3.2分布式无结构化拓扑结构

2.3.3半分布式拓扑结构

2.3.4分布式结构化拓扑结构

第四节P2P网络拓扑结构的比较

第五节P2P网络的行为特征

第三章Gnutella洪泛及其它搜索机制

第一节Gnutella洪泛搜索机制

3.1.1 Gnutella系统特性

3.1.2 Gnutella协议

3.1.3 Gnutella连接建立机制

3.1.4 Gnuetlla洪泛搜索机制

第二节改进的P2P搜索机制

3.2.1盲搜索

3.2.2基于信息的搜索

3.2.3基于分类的搜索

第三节基于蚁群算法的P2P搜索机制

3.3.1蚁群算法及其基本模型

3.3.2基于蚁群算法的P2P搜索机制

第四节本章小结

第四章AntBudget搜索机制

第一节预算

4.1.1预算机制的引入

4.1.2预算机制的特点

4.1.3预算的分配算法

4.1.4预算与TTL值的近似转换

第二节信息素索引表

第三节消息处理策略

第四节蚁群算法的正反馈策略

第五节正反馈策略的更新控制机制

第六节AntBudget搜索过程

4.6.1搜索过程的两个阶段

4.6.2自学习、重启动和间或盲洪泛

第七节AntBudget中的消息类型

第八节本章小结

第五章模拟实验和性能评价

第一节模拟环境和性能指标

5.1.1模拟环境

5.1.2性能指标

5.1.3实验中的消息类型

第二节五种消息处理策略分析

第三节AntBudget盲洪泛与Gnutella洪泛比较

第四节蚁群算法的正反馈效果

5.4.1不同更新上限Lmax的控制效果

5.4.2不同加速率β的调节效果

第五节综合性能比较

第六节信息素索引表的空间代价

第七节本章小结

第六章总结与展望

第一节论文总结

第二节进一步的工作

参考文献

致谢

附录

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果