硕士论文-基于冗余的半分布式P2P网络改进策略

河南大学硕士学位论文基于冗余的半分布式P2P网络改进策略姓名：刘志丹申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：汪国安20090501基于冗余的半分布式P2P网络改进策略作者：刘志丹学位授予单位：河南大学相似文献(10条)1.学位论文郭良敏对等网络中信任感知的自适应拓扑结构研究2008随着计算机技术和通信技术的飞速发展，用户存储了越来越多、具有很高使用价值的内容，整个互联网内容存储的中心，渐渐从网络核心移向靠近终端用户的边缘。内容存储方式的转变趋势，使得互联网上的内容交换模式也相应的发生了巨大的转变，从传统的基于客户机/服务器(Client/Server，简写C/S)的内容交换模式，演变到如今的基于对等网络(Peer-to-PeerNetwork，简写P2P网络)的内容交换模式。一般来说，对等网络是指覆盖在Internet之上的重叠网络(OverlayNetwork)，网络中的每个节点既是服务的提供者，也是服务的使用者。对等网络技术的研究是当前网络界研究的焦点，也是工业界关注的热点。虽然，对等网络已经得到了广泛而成功的应用，但是系统中仍然存在很多需要研究的问题。本文围绕由于节点的理性(自治、自私性)造成的网络动态性、节点异构性等问题，探讨P2P网络拓扑构建方案，提高拓扑的稳定性和有效性。本文首先介绍了对等网络的产生、基本概念、特点及应用领域，并深入分析了造成网络动态性和节点异构性的原因。通过讨论各类P2P网络拓扑结构的优缺点后，特别针对半分布式非结构化P2P网络，分析了该网络拓扑存在的问题，提出了基于超级节点划分的信任感知的拓扑构建的研究思路。其次，本文在综述现有信任评估模型的分类及其存在问题的基础上，借鉴人际关系信任网络的设计思路，提出一种新的信任评估模型。在该模型中，通过矢量空间模型的推荐可信度来防止节点之间的同谋和诋毁；通过“服务满意度因子”和“服务不满意度因子”来对节点行为做奖惩；在计算“服务满意度因子”和“服务不满意度因子”时引入“时间”因素来提高信任模型检测节点行为的敏感性。因此，该模型可以有效识别信任评估中的不诚实回馈信息，并且对节点的行为具有较好的时间敏感性。理论分析和实验表明，可以有效抑制同谋诋毁攻击行为，具有较好的可用性。为了构建半分布式非结构化P2P网络的拓扑结构，本文提出了对等网络中基于区域划分的超级节点选取机制。它针对P2P重叠网络中节点物理位置与逻辑位置的不匹配，使得普通节点与超级节点间信息检索延迟较大而提出的。聚集物理位置相近的节点，降低了网络的信息检索延迟，通过实验我们也验证了该机制对降低信息检索延迟是有一定效果的，并且具有好的可扩展性。最后，在深入分析现有P2P网络拓扑构建方案的基础上，提出以节点间的信任关系作为拓扑构建参数的研究思路，以超级节点选取机制的研究为基础，给出一种基于超级节点划分的信任感知的自适应拓扑结构。为了构建自适应P2P拓扑，本文考虑了如下两方面内容：选择信任值高的节点作为邻居和选择物理位置相近的节点作为邻居。让信任值高的节点充分获得服务和被服务的机会，以提高服务质量和抑制恶意节点，如果有多个信任值高的节点可供选择，那么其中物理位置相近的节点就为首选节点，以减少拓扑不匹配对网络的影响。理论分析和实验表明本文所提出的拓扑能很有效地抵制恶意服务，提高安全性，并可在一定程度上减少网络的通信代价。本文从对等网络应用呈现出的问题(如网络动态性、节点异构性)出发，紧紧围绕节点的自治、自私性问题进行了深入研究，提出了信任感知的自适应拓扑结构，为解决对等网络拓扑构建问题展示了全新的视角和美好的前景。2.学位论文袁泉基于对等网络的流媒体直播系统中低延迟拓扑结构研究2006作为一种新兴技术，对等网络(Peer-to-Peer，即P2P)技术近年来飞速发展，已经越来越多的应用于各种服务中。其中，基于对等网络的流媒体直播服务是时下应用需求发展最为迅速的一项研究，该类系统利用P2P网络所具有的大规模，高动态性，高可用性等特点，有效地克服了传统C/S模型的扩展性不足，成本高等缺点。基于对等网络的流媒体直播系统的低延迟拓扑结构研究主要是对当前P2P流媒体直播系统的拓扑结构进行研究，在分析国内外相关系统的基础上，针对P2P流媒体直播系统的两种主要拓扑结构－树型和网型结构，分别制定相应的具有低延迟特征的拓扑构建协议。针对树型拓扑结构，研制出一种基于邻近原则的用于视频流直播服务的应用层多播协议。协议通过使用每个节点预生成的网络坐标信息，按照邻近原则调度的方法，构建一棵低延迟、低连接压力的层次化单源多播树，同时协议解决了真实网络中的部分服务能力限制问题，如带宽和网络连接的限制，扩大了系统的可扩展性和可用性，适合于大规模用户群的流媒体直播服务。协议中重点阐述了多播树的构建和维护规则，并用试验分析和证明了协议的优越性。针对网型拓扑结构，采用一种邻近优化的Gossip协议使系统中的节点自组织为一个低延迟的数据传输网。同时利用三层成员管理机制，通过三次筛选调度，使得P2P网络中的每个节点从网络中局部最优服务节点处下载媒体数据，从而提高直播服务质量。另外，邻近策略和代理机制的采用，使得本协议可以以较小的代价完成NAT穿越，增强了系统的可用性和可扩展性。试验数据验证了协议算法的正确性和优越性。3.期刊论文边馥苓.谭喜成.BIANFuling.TANXicheng适应于分布式虚拟地理环境服务的对等网络模型研究-武汉大学学报(信息科学版)2007,32(11)阐述了分布式虚拟地理环境系统体系结构的研究现状,对当前分布式虚拟地理环境系统建设所面临的技术难点和挑战进行了深入探讨,在此基础上将对等网络技术引入到分布式虚拟地理环境系统的建设中.对现有的对等网络路由结构的适应性进行了深入的比较和分析,进而设计了一个适应于分布式虚拟地理环境服务的大规模对等网络模型,并对该模型进行了模拟测试和分析,达到了预期的效果.4.学位论文邱彤庆实用化对等网络中关键技术的研究2007传统的Internet是以客户．服务器模式来组织的。这种方式中随着用户及其需求的增多，服务器会负担过重，成为系统瓶颈。近些年来出现的一种新型的对等计算模式，可以有效的解决这一问题。在这种模式下，没有明确的服务器或者客户端，它们之间直接进行通讯以完成任务分配、信息交换或资源贡献。由于没有中心服务器，对等网络可以更广泛利用系统中的资源，具有更好的可扩展性。一个对等网络是建筑在应用层的覆盖网络之上的。覆盖网络中的结点通过逻辑的连接彼此通讯。一个逻辑连接会包含多个物理上的连接。覆盖网络的使用有效地简化了系统的构建和维护，特别是针对拓扑结构的有效控制。然而，这样的逻辑简化使得目前很多针对对等网络的研究走入了纯理论化的误区，而偏离了实用化的要求。首先，研究者们为了缩短查询开销(对应覆盖网络中的跳数)和结点状态维护开销(对应结点度数)，设计了一系列特殊结构的覆盖网络。虽然这些结构在理论上有很好的效果，但是它们通常都忽略了覆盖网络和物理网络的不一致的问题：一条跳数很少的路径，可能消耗时延很长。我们提出了一组结点交换路由优化协议(PROP)来解决P2P系统的失配问题。它包括两个相关的策略：PROP-G(generic)和PROP-O(optimized)。这两种方法都能够自适应的调整覆盖网络的连接情况，从而有效地减少整个系统的逻辑连接平均时延。将它们和其他一些方法联合使用可以进一步提高系统性能。PROP-G，据我们所知，是第一个能够同时在无结构和结构化系统中使用的方式。同时，它还能够保持原有拓扑结构。另一方面，PROP-O在结点具有不同处理能力的异构环境中更为高效。和以往那些希望发现更好拓扑结构的研究不同，我们在接受已有各种结构共存的前提下，试图寻找一些优化的措施。其次，在最初对于对等网络的研究中，往往把所有结点同等看待。但实际上，不同的结点具有不同的能力，包括计算能力、存储能力、可用带宽大小等等。忽略了这些异构信息，必然不能很好反映一个对等网络的特性。我们提出了一个两阶段的方法来发掘系统的异构性。第一阶段，在考虑多种异构因素的基础上，我们动态地调整系统结构。实验表明，查询时延显著地减少。如果有更多的查询指向强势的结点，系统的性能更好。第二阶段，我们提出了一种基于彩票调度的新型的负载均衡算法。结点的异构性可以被自然地量化为彩票调度中的tickets数。这样的负载均衡算法不仅能够平衡负载，而且能够平衡负载的移动。此外，第一阶段的优化可以帮助减少第二阶段负载移动的开销。再次，起初人们认为对等网络没有中心控制，所以容错性会很好。但实际上，覆盖网络也经常面临不可预料的故障。这是由于系统中的结点作为独立的实体来去自由。同时，底层的物理网络也不总是可靠的。会遇到数据包丢失，网络链接错误甚至遭遇恶意攻击。一个实用的对等网络必然要保证保覆盖网络良好的鲁棒性。我们分析了一种严重的故障，即覆盖网络的分割情况，提出了相应的检测和恢复方法。首先，据我们所知，我们的工作是首次同时对于覆盖网络分割进行理论分析和实验评测，解释了half—life并提出了判断分割的条件half—success。其次，我们使用一种迭代的方法来检测潜在的网络分割。这种方法是分布式的、轻量的，比目前类似的方法更为迅速有效。最后，我们提出了一种抢先式的恢复方式。它比目前其他方式恢复更为迅速。总之，我们在拓扑相关性，异构性和容错性三个方面做了一些工作，进一步缩短了对等网络理论基础和实用性之间的距离。5.学位论文熊继平对等网络中路由机制及关键技术研究2006随着计算机技术以及通信技术的不断发展，以及用户自身存储了越来越多的大量丰富的具有很高使用价值的内容，整个互联网内容存储的中心渐渐从网络核心移向靠近终端接入用户的边缘。内容存储方式的转变趋势使得互联网上的内容交换模式也相应发生了巨大的转变，从传统的基于客户机/服务器(Client/Server，简称C/S)的内容交换模式演变到如今的基于对等模式(Peer-to-Peer，简称P2P)的内容交换模式。对P2P技术的研究是当前网络界研究的焦点也是工业界关注的热点应用。一股来说，P2P指覆盖在Internet之上的重叠网(OverlayNetwork)，系统中的每个节点既是内容的提供者也是内容的消费者，同时还负责路由、转发来自其它节点的消息请求。按照系统中节点拓扑结构组织方式的不同，P2P系统可以分为对拓扑结构没有强制要求的非结构化(Un-Structured)P2P网络和对拓扑结构有着较强组织要求的结构化(Structured)P2P网络。本文的研究集中在结构化P2P网络领域。大部分结构化P2P网络都基于分布式哈希表(DistributedHashTables，DHT)技术，比如著名的Chord、CAN、Pastry、Tapestry等。由于DHT技术在扩展性和容错性等方面表现出来的优点，结构化P2P网络在构建大规模的Internet网络应用时得到较为广泛的应用和研究。但是，如同IPv4协议最初提出时未能考虑到地址不够用的这一设计缺陷，P2P技术发展到现在也暴露出最初设计时忽略的一些问题，其中比较重要的问题包括由于物理网络和重叠网络不匹配而带来的长寻路延时、节点负载不均衡以及语义检索时存在的安全性问题，如何有效的解决这些问题是本论文的研究重点。此外，作为下一代网络标准的IPv6协议已经在国内外得到较为广泛的部署，如何将IPv6和P2P这两种新一代网络技术进行有效的融合也是本论文的研究重点。基于以上的研究背景和研究问题，本论文从DHT技术的基本工作原理出发，通过仿真和分析等手段，创新性的做了如下研究：文中第三章分析了DHT系统的寻路延时，也即大部分DHT系统中，key的查找请求都能够在O(logN)的应用层跳数内得到响应，其中N是系统中节点个数。但是这个跳数只是应用层上的逻辑跳数，实际它经历的每一跳可能都跨越了多个自治域，从而造成实际寻路延时过大，寻路效率异常低下。这种寻路低效产生的原因在于这些DHT系统在最初的设计时忽略了参与节点在地理上的邻近性，逻辑上邻近的节点在地理上可能相隔多个