无结构P2P网络中基于社会学特性的资源共享优化研究

摘要

随着互联网的广泛普及和带宽的快速增加，基于P2P（Peer-to-Peer，P2P）的资源共享占据了网络绝大部分流量，已经成为互联网资源分发的主要模式之一。然而，P2P资源共享仍然存在很多需要研究的问题，主要表现为：1）网络中存在恶意节点的欺诈行为造成的资源搜索不可靠；2）存在访问热点，大量用户请求导致热点迅速过载以至于无法为用户提供服务；3）副本一致性维护不能兼顾更新传输效率和覆盖范围。
　　 本文以无结构P2P网络为研究对象，深入研究了社会网络和无结构P2P网络的共性和区别。上述三个问题都是以无结构P2P网络的社会学特性为思路，构成了本文的一个中心，三个基本点。
　　 本文创新和研究成果体现如下：
　　 1）提出了基于社会学特征的P2P网络资源发现方法（TSN）。为解决无结构P2P网络中因恶意节点的欺诈行为造成的搜索不可靠问题，本文提出把无结构P2P网络当作社会网络，利用社会网络的小世界特性和信任关系发现资源；根据之前交易的历史行为，提出转发信任度、路由信任度和交易信任度的概念，用来评价节点提供可靠服务的能力。在节点选择朋友进行消息转发时，优先选择综合信任度高且相关度高的朋友节点转发查询消息。仿真实验结果表明，TSN方法在资源搜索阶段有效地屏蔽了恶意节点，保证了请求节点获得服务资源的可靠性，提高了搜索效率。
　　 2）提出了基于动态社区的自适应文件复制方法（ARDC）。针对目前无结构P2P网络中已有的访问热点消除策略没有考虑利用历史搜索信息，从而忽视了节点之间普遍存在的联系，不能把副本放在需求量较大的区域中，副本的放置存在极大的盲目性。为此本文通过引入节点的社会学特性，借鉴人类社会社区概念之上的虚拟自组织社区方法把副本放置到更合适的位置。当节点没有过载时，利用位置信息和文件流行度，自适应的将副本前摄复制到静态社区，从而减少了热点的发生；当节点过载时，频繁请求的节点自组织构建动态社区，从而减少副本数量、提高副本发现的效率。经仿真实验比较，ARDC方法在副本命中率、平均路径长度以及文件复制开销等指标上有较大改进，即利用较低的复制开销达到较高的副本查询效率。
　　 3）提出了基于P2P网络社区的自适应副本一致性维护策略（CMC）。针对目前的一致性维护算法单纯研究更新前转的方式，没有利用网络拓扑的特性在应用层构建基于社区的动态副本维护网，不能在减少冗余的更新消息和全部副本都得到一致性维护之间得到权衡。本文提出引用社会学特性中的幂率特性和小世界特性构建副本一致性维护网，利用度较高的节点作为传播更新消息的重要节点，构建副本一致性维护网。当源节点进行更新消息传播时，按照之前建立的副本维护网拓扑结构选择前转的节点和前转路径，同时，当副本节点错过更新消息时，利用自适应轮询机制获取一致性更新消息。仿真实验结果表明，CMC方法既能有效减少冗余的更新消息又能兼顾更新覆盖范围。

目录

文摘

英文文摘

图表目录

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究工作介绍

1.3 论文内容与结构

第二章 无结构P2P网络资源共享优化综述

2.1 P2P网络的概念和分类

2.1.1 P2P网络概念和特性

2.1.2 P2P网络分类

2.2 无结构P2P网络的社会学特性

2.2.1 社会网络概念和特性

2.2.2 P2P网络与社会网络的关系

2.3 无结构P2P网络资源发现

2.3.1 低效且不可信的资源定位问题

2.3.2 资源定位研究

2.4 基于复制的访问热点消除

2.4.1 访问热点问题

2.4.2 复制技术研究

2.5 无结构P2P网络副本一致性维护

2.5.1 一致性标准

2.5.2 一致性更新传播研究

2.6 本章小结

第三章 基于社会学特征的P2P网络资源发现方法

3.1 引言

3.2 节点结构和查询处理

3.3 节点信任度模型

3.4 节点相关度模型

3.5 资源发现方法

3.5.1 适应性消息转发策略

3.5.2 算法描述和分析

3.5.3 路由算法示例

3.6 仿真实验

3.6.1 仿真平台简介

3.6.2 实验配置

3.6.3 实验结果及分析

3.7 本章小结

第四章 基于动态社区的自适应文件复制方法

4.1 引言

4.2 社区的形成

4.3 节点能力和利用率

4.4 文件流行度

4.4.1 节点数据结构

4.4.2 文件流行度的预测

4.5 前摄复制方法

4.6 节点过载时自适应复制算法

4.6.1 相关定义

4.6.2 复制算法描述

4.7 仿真实验

4.7.1 实验配置

4.7.2 实验结果及分析

4.8 本章小节

第五章 基于P2P网络社区的自适应副本一致性维护策略

5.1 引言

5.2 基于社区的副本一致性维护网

5.2.1 节点类型

5.2.2 节点退出社区副本维护网络

5.2.3 节点加入社区副本维护网络

5.3 更新消息传播

5.4 仿真实验

5.4.1 实验配置

5.4.2 实验结果及分析

5.5 本章小节

第六章 结束语

6.1 论文总结

6.2 进一步的研究工作

参考文献

致 谢

攻读博士学位期间发表的论文