对等网络文件共享系统中的信誉机制研究

摘要

互联网的迅速发展给传统的网络应用模式带来了新的挑战，促成了对等网络P2P系统的产生，使得互联网系统的计算模式从客户端／服务器模式向对等模式转变。目前，P2P技术已广泛应用于很多领域，其中文件共享系统可以说始终是P2P技术发展的动力之源。但是，因为动态性和异构性的特点，P2P文件共享系统仍然存在着诸如共享文件的可靠性、节点间的信任等亟待解决的问题。 P2P网络的信誉机制通过对系统中的用户或资源进行定性或定量的评价来预测该用户或资源未来的行为，从而起到鼓励良性行为、抑制恶意行为、辅助用户决策的重要作用。因此，对P2P文件共享系统中的信誉机制展开研究，设计和实现具有抵抗各种攻击行为能力的信誉系统，对提高P2P网络的可用性，其有十分重要的现产意义。 本文在深入研究和总结相关锁域已有成果的基础上，分别针对P2P网络文件共事系统的对象信誉层、节点信誉层、拓扑结构层三部分内容展开研究，设计实现了一个完整的P2P网络上的信誉系统。本文的主要研究工作如下： 首先，分析了P2P用户的一般操作流程和节点动作对文件对象扩散的影响，建立了基于文件对象的污染传播模型，描述了系统中的文件传播过程和节点状态转换，揭示了文件共享系统中对象信誉机制对抑制污染的重要作用。 在此模型的基础上，针对基子节点信誉机制的不足，建立了基于对象信誉的P2P文件共享防污染系统。利用查询消息来触发节点传播和收集投票，通过计算节点间投票向量的夹角余弦来衡量节点投票的相似性，以此赋予投票权重，运用自适应的信誉阈值来判断文件的可信性。 为了实现节点间信任关系的传播和信任信息的有效利用，针对现有的基于最大流算法经典方案的局限，提出了基于基尔霍夫定律的信任传播方案。该方案基于电阻网络理论构建电阻信任网络图，更加精确的刻酒了信任传播现象，更为自然的反映了信任关系的实质，同时还对算法时间复杂度进行了优化。 最后，从宏观上考虑P2P网络的拓扑结构与信誉机制的相互影响，受到自然免疫原理的启发，采用人工免疫系统方法，研究了P2P网络中基于信誉的邻居选择方法和拓扑构造方案，优化了网络中的节点连接，在覆盖层网络层次上抑制了污染文件的传播。 通过仿真实验和实际系统验证，该信誉系统以较低开销有效抑制了污染文件在潮络中的传播，并且能够惩罚搭便车行为，应对各种攻击情形。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1对等网络的产生与发展

1.1.2对等网络的概念与分类

1.1.3对等网络的主要特点

1.1.4对等网络的应用领域

1.2研究问题的提出

1.2.1对等计算的研究现状

1.2.2 P2P文件共享系统的动态性

1.2.3 P2P文件共享系统的异构性

1.2.4 P2P文件共享系统中的安全问题

1.3论文研究内容

1.4论文组织结构

1.5本章小结

第二章对等网络信誉机制相关研究

2.1引言

2.2信誉的定义与分类

2.2.1信誉的定义

2.2.2信誉的分类

2.3信誉机制的构成与分类

2.3.1信誉机制的构成

2.3.2信誉机制的分类

2.4 P2P环境下的信誉机制设计

2.4.1几种信誉机制模型

2.4.2针对信誉机制的攻击

2.5本章小结

第三章基于文件对象的污染传播模型

3.1引言

3.2现有的污染传播模型

3.2.1基于流体学的污染传播模型

3.2.2基于流行病学的污染传播模型

3.3基于文件对象的污染传播模型

3.3.1文件污染的定义

3.3.2 P2P用户的操作流程

3.3.3文件传播的马尔可夫过程

3.3.4文件传播的节点状态转换

3.3.5加入信誉机制后的节点状态转换

3.4本章小结

第四章 对等网络文件共享防污染机制

4.1引言

4.2相关的信誉系统研究

4.3系统评分机制设计

4.4文件共享系统防污染信誉系统

4.4.1投票的收集过程

4.4.2相似度计算过程

4.4.3数据稀疏性问题

4.4.4判断文件可信性

4.5仿真实验分析

4.5.1仿真实验环境设置

4.5.2实验结果分析

4.6系统性能与改进

4.6.1收敛速度

4.6.2系统开销

4.6.3性能改进

4.7本章小结

第五章基于电阻网络的信任传播算法

5.1引言

5.2信任关系的特征

5.3 P2P网络现有的信任评估模型

5.3.1集中式信任评估模型

5.3.2基于局部推荐的分布式模型

5.3.3基于全局推荐的分布式模型

5.4基于电阻网络的信任评估模型

5.4.1直接信任值的计算

5.4.2推荐信任值的计算

5.4.3推荐可信度的计算

5.4.4综合信任值的计算

5.5基于电阻网络的信任传播算法

5.5.1基于最大流的传播算法

5.5.2基于电阻网络的传播方案

5.5.3电阻网络图的构建

5.5.4网络信任值的传播

5.5.5算法的线性优化

5.5.6计算时间复杂度分析

5.5.7算法收敛性分析

5.6模拟实验分析

5.6.1模拟实验环境

5.6.2实验结果分析

5.7本章小结

第六章 基于人工免疫原理的P2P网络拓扑构建

6.1引言

6.2 P2P网络的拓扑结构

6.2.1 P2P网络的四种拓扑结构

6.2.2四类拓扑结构的比较与分析

6.3 P2P网络的拓扑构建

6.3.1基于节点处理能力的拓扑构建

6.3.2基于物理位置的拓扑构建

6.3.3基于兴趣的拓扑构建

6.3.4基于信任关系的拓扑构建

6.4 P2P网络的邻居选择算法

6.4.1邻居选择的更新过程

6.4.2邻居选择的算法描述

6.5 P2P网络的自适应拓扑构建

6.5.1节点加入网络的过程

6.5.2节点的邻居更新过程

6.5.3节点离开网络的过程

6.6仿真实验分析

6.6.1拓扑结构变化

6.6.2攻击情形分析

6.7本章小结

第七章结束语

7.1本文工作总结

7.2贡献与创新点

7.3未来工作展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文

攻读博士学位期间参加的科研项目

攻读博士学位期间参加的学术活动

攻读博士学位期间取得的其他成果

致谢