基于组合双向拍卖和信任的网格资源分配与定价算法研究及应用

摘要

网格的本质是在动态、多机构的虚拟组织内实现协同的资源共享和问题求解。由于网格资源具有异构性、动态性等特点，传统的资源管理方式在网格中并不适用。而网格经济模型以市场机制对用户和资源提供者调节，有利于用户公平合理地使用资源，还可激励更多资源提供者加入网格，在网格资源分配中具有广阔前景。信任问题对于网格资源分配也非常重要，关系到资源交易中的安全性和服务质量。
　　 本文的主要研究内容是网格资源分配与定价算法。本文以网格经济中的组合双向拍卖模型和网格信任模型为基础，对基于各类资源单价的单回合组合双向拍卖算法、基于供求价格弹性理论的多回合组合双向拍卖算法、定价机制与信任机制相结合的算法以及组合双向拍卖算法的具体应用场景进行了深入研究。
　　 本文的主要研究成果和创新点包括以下几方面：
　　 （1）提出了基于各类资源单价的组合双向拍卖算法，改进了传统组合双向拍卖中以资源包的平均价格进行定价的不足。仿真表明，在定价误差、激励机制、价格竞争力衡量以及负效用等方面，基于单价的算法都优于基于平均价格的算法。
　　 （2）提出了基于供求价格弹性理论的多回合组合双向拍卖算法，将网格经济中的商品市场机制和拍卖机制进行了有效结合。根据各回合内的市场状态（供给过度或需求过度），利用各类资源的供给/需求价格弹性系数，分别计算并发布低于或高于资源真实价值的市场指导价格，引导拍卖参与者在此基础上竞价。仿真表明，该算法有效均衡了市场供求，提高了系统交易率，各回合内市场平均交易价格的变化规律与经济学中的价值规律吻合较好。
　　 （3）提出了一种等效竞价算法，研究了组合双向拍卖与信任相结合进行网格资源分配与定价的机制。设计了基于信任度的竞价调整系数，将不同信任度的各节点的竞价都调整为基准信任度下的等效竞价，并基于该等效竞价，进一步以组合双向拍卖算法进行网格资源分配。仿真表明，该算法交易率较高，能防止恶意节点参与交易，所得效用可激励各买家提高、各卖家降低其等效单价。
　　 （4）提出了一种加权平均算法，研究了另一类将组合双向拍卖与信任相结合进行网格资源分配与定价的机制。首先以信任度阈值的加权平均来鉴别恶意节点，然后设计了买家和卖家单价的归一化算法，以归一化竞价与信任度的加权平均来衡量正常节点的综合竞争力评分值。仿真表明，该算法交易率较高，可在交易之前剔除恶意节点，所得效用可激励正常节点提高其综合竞争力评分值。
　　 （5）研究了大文件传输中GridFTP协议的流量特性，搭建GridFTP测试平台，分别对所监测的流量进行定性分析和定量分析。在平台上部署随机传输文件的程序，从数据包长度和吞吐量分布两方面对流量进行了定性研究；采用小波系数方差法，分别对广域网和局域网内GridFTP流量的自相似性进行了定量研究，结果表明，自相似参数值和平均吞吐量都随GridFTP并行数据流的增多而增大。
　　 （6）提出了基于组合双向拍卖的大文件传输LFT-CoDA模型和算法，将资源分配与定价算法应用到实际的网格场景。设计了大文件传输中“多传输请求一多条并行路径”的体系结构，研究了LFT-CoDA场景的资源分配与定价算法，设计了整个场景的实现流程，搭建了LFT-CoDA测试平台，在平台上部署由Java语言编写的相关组件，实现了场景的运行和演示，并从激励机制角度对运行结果进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 网格的基本原理

1.2.1 网格的概念、发展阶段以及相关研究领域

1.2.2 网格体系结构

1.3 网格资源分配

1.3.1 网格资源分配算法概述

1.3.2 基于经济模型的网格资源分配

1.4 网格经济中的定价模型

1.4.1 基于双向拍卖定价模型的网格资源分配

1.4.2 基于组合拍卖定价模型的网格资源分配

1.5 网格信任模型

1.5.1 基于信任域的网格信任模型

1.5.2 基于模糊逻辑的网格信任模型

1.6 本文主要研究工作

1.6.1 研究内容

1.6.2 论文结构

第二章 基于资源包内各类资源单价的组合双向拍卖算法

2.1 网格资源分配与定价中传统的组合双向拍卖算法

2.2 基于各类资源单价的组合双向拍卖模型设计

2.3 基于各类资源单价的组合双向拍卖算法流程

2.4 算法仿真与分析

2.4.1 以组合资源包的总效用评价算法性能

2.4.2 以各类资源的单位效用评价算法性能

2.5 本章小结

第三章 基于供求价格弹性理论的多回合组合双向拍卖算法

3.1 对多回合交易中资源需求量和资源供给量的单位的设计

3.2 多回合组合双向拍卖中基于供求弹性的价格调整模型设计

3.2.1 网格市场中基于供求变化的动态定价模型

3.2.2 多回合组合双向拍卖中的价格调整模型设计

3.2.3 网格资源交易中的市场供给量和市场需求量模型设计

3.2.4 基于供求弹性的市场指导价求解算法

3.3 多回合组合双向拍卖的算法流程

3.4 算法仿真与分析

3.4.1 对市场供求量建模算法的仿真

3.4.2 对基于供求价格弹性理论的多回合组合双向拍卖算法的仿真

3.5 本章小结

第四章 基于组合双向拍卖和信任的网格资源分配与定价算法

4.1 基于信任机制的网格经济模型

4.2 基于等效竞价的网格资源分配与定价算法

4.2.1 基于信任度的竞价调整系数设计

4.2.2 基于等效竞价的恶意节点鉴别

4.2.3 网格资源分配与定价算法流程

4.2.4 算法仿真与分析

4.3 基于加权平均的网格资源分配与定价算法

4.3.1 多属性拍卖模型

4.3.2 以归-化竞价与信任度的加权平均衡量节点综合竞争力的算法

4.3.3 以信任度阈值的加权平均鉴别恶意节点的算法

4.3.4 网格资源分配与定价算法流程

4.3.5 算法仿真与分析

4.3.6 等效竞价算法和加权平均算法的性能比较

4.4 本章小结

第五章 基于组合双向拍卖的大文件传输应用场景

5.1 大文件传输LFT模型

5.2 大文件传输中GridFTP流量特性的研究

5.2.1 GridFTP协议概述

5.2.2 GridFTP测试平台

5.2.3 GridFTP流量的定性分析

5.2.4 广域网中GridFTP流量的自相似性研究

5.2.5 局域网中GridFrP流量的自相似性研究

5.3 基于组合双向拍卖的大文件传输场景设计与平台实现

5.3.1 LFT-CoDA场景的模型和资源分配与定价算法设计

5.3.2 LFT-CoDA场景的实现流程

5.3.3 LFT-CoDA场景的测试平台

5.3.4 LFT-CoDA在测试平台上的运行演示

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文研究成果和创新点总结

6.2 未来工作展望

参考文献

附录缩略语

致 谢

攻读博士学位期间发表的学术论文