基于P2P的下一代互联网命名系统的数据可靠性研究

摘要

随着互联网的发展，IPv6协议越来越多地渗入到各种应用中。对于IPv6，由于其可分配的地址空间从IPv4的32位急剧膨胀到128位，同时由于移动网络设备与服务的快速发展，使得许多传统的网络协议将无法满足未来互联网应用的需要，在这些协议中，DNS协议就是其中最重要的协议之一。在本文中，首先对于现存的命名系统(DNS)的特点与所面临的问题进行了详细分析，然后对于不同的系统扩展模式进行了分析，并且指出横向的扩展模式更能够适应互联网上服务需求的快速增长，针对这种策略文章提出了构建分布式DNS系统的理念与策略，并且将这种分布式策略集中在基于P2P的网络结构上。 然后，文章对于P2P网络从混合结构，无结构再到有结构的演进和未来发展趋势进行了介绍，分析了基于P2P网络结构的多种协议，算法和具体应用。特别地对于研究所涉及到的分布式DNS数据可靠性与完整性这一领域，对有结构P2P系统中的PAST，CFS等分布式文件系统与数据存储系统的数据完整性与可靠性算法，容错与复制缓存策略和具体实现进行了详细的分析与对比，对于它们之间的优劣势进行了总结。 接下来，文章结合IPv6上DNS系统的特点，重点分析了在P2P环境中为了保证DNS数据项完整性，数据项快速更新以及容错性等关键问题，及其相关的概要设计与相应的策略。同时，在基于Pastry的P2P模型的基础之上，文章描述了对于前面所论述的关键问题的详细设计，构建了符合DNS应用的数据可靠性模型与相关策略，并与他人合作实现了该模型的原型系统，该系统提供了基于P2P网络的分布式DNS数据项存储与查询特性，通过将DNS数据项查询与更新操作分摊到多个Peer节点，降低了单个DNS服务提供主机的负载，避免了由于单点DNS服务器崩溃所造成的全局DNS服务不可用，满足DNS应用所需要的数据完整性和及时的数据更新要求。同时，为了测试该原型系统的性能，在研究中还对该原型系统进行了详细地测试与评估，数据评估与分析在文章的实验分析部分进行了详细地描述。 最后，文章对于当前的工作进展进行了总结，提出了目前存在的一些问题，如：安全可靠性等，以及值得继续深入探讨研究的要点，并且对于未来的工作方向进行了规划与展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究进展

1.3主要研究内容

1.4本文组织结构

第2章 域名系统原理

2.1 DNS系统的历史与基本结构

2.2 DNS系统的工作原理

2.2.2数据结构与协议约定

2.2.3 DNS协议解析流程

2.2.4传统DNS系统数据可靠性分析

2.2.5基于IPv6的域名系统介绍

2.3下一代互联网DNS系统所面临的问题与挑战

2.4本章小结

第3章P2P网络发展概述

3.1第一代混合型P2P网络

3.2第二代无结构P2P系统

3.3有结构P2P网络存储机制研究

3.3.1 CFS分布式存储系统

3.3.2 PAST分布式存储系统

3.4本章小结

第4章 基于P2P的下一代互联网域名系统

4.1系统目标

4.2系统角色定义与协议描述

4.3系统结构描述

4.4研究和试验环境

4.5本章小结

第5章P2P DNS系统数据可靠性研究与设计

5.1研究目标

5.1.1数据健壮性研究

5.1.2数据访问效率研究

5.2 P2P DNS数据结构定义

5.2基于P2P网络的DNS系统的算法设计

5.2.1 P2PDNS网络中的基本定位算法

5.2.2新DNS数据项进入网络

5.2.3 DNS数据项查找机制

5.2.4 DNS数据项缓存机制

5.2.5新P2P DNS节点进入机制

5.2.6 P2P DNS节点正常退出机制

5.2.7 PSP DNS节点非正常退出机制

5.2.8 DNS数据项增补

5.2.9 DNS数据项更新

5.2.10本章小结

第6章P2P DNS系统实现与测试

6.1 DNS数据项可靠性算法实现

6.2模拟测试系统介绍

6.3模拟测试指令介绍

6.4 DNS可靠性模块测试分析

6.4.1节点添加指令测试

6.4.2 DNS数据项添加测试

6.4.3 DNS数据项获取测试

6.4.4节点删除与维护测试

6.4.5 DNS数据项更新测试

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢