基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化與信任模型研究.pdf

1、近年來，P2P網(wǎng)絡(luò)因具有自組織和分布式的特性，以及能夠充分利用Internet中的大量計(jì)算能力和共享資源而得到快速發(fā)展?；诖亟Y(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)針對(duì)不同節(jié)點(diǎn)的行為特點(diǎn)和計(jì)算能力等因素，為性能強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)分配更多的管理和路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，與經(jīng)典結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)相比具有更加均衡的負(fù)載。路由優(yōu)化和信任模型是基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)性能提高和健康發(fā)展的基礎(chǔ)。由于P2P網(wǎng)絡(luò)自身的特性以及應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性，提高路由效率、設(shè)計(jì)合理的信任模型保證網(wǎng)絡(luò)交易安全性從而

2、實(shí)現(xiàn)安全路由成為P2P網(wǎng)絡(luò)中需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，直接影響到P2P網(wǎng)絡(luò)的整體效率和安全性。本文以提高節(jié)點(diǎn)路由效率、平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、提高交易安全性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化和信任問題進(jìn)行了詳細(xì)分析和深入研究。本文所做的主要工作如下。
　　(1)研究了基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)組織結(jié)構(gòu)問題，提出基于多環(huán)結(jié)構(gòu)的P2P路由算法。針對(duì)經(jīng)典結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)路由算法中借助鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求效率低、網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)大等問題，

3、提出了基于多環(huán)結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)路由算法。該算法將節(jié)點(diǎn)組織成多環(huán)簇結(jié)構(gòu)并由簇核節(jié)點(diǎn)管理，簇核節(jié)點(diǎn)采用單環(huán)聯(lián)結(jié)。采用常數(shù)級(jí)別的路由表存儲(chǔ)空間，使用緩存和簇核節(jié)點(diǎn)進(jìn)行快速簇內(nèi)路由，通過超級(jí)節(jié)點(diǎn)調(diào)度實(shí)現(xiàn)高效簇間路由。仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提出的算法具有較低的網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)量和路由跳數(shù)，以及較短的查詢等待時(shí)間，具有良好的性能。
　　(2)研究了基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)中簇結(jié)構(gòu)劃分算法以及簇核節(jié)點(diǎn)選舉策略的制定等問題，提出基于節(jié)點(diǎn)通信歷史信息相似度聚類的P

4、2P路由算法。針對(duì)節(jié)點(diǎn)簇間路由效率低于簇內(nèi)路由效率，以及簇核節(jié)點(diǎn)由于缺乏穩(wěn)定性而失效，從而導(dǎo)致發(fā)起選舉時(shí)路由效率快速下降的問題，提出基于節(jié)點(diǎn)通信歷史信息相似度聚類的P2P路由算法。根據(jù)節(jié)點(diǎn)通信的成功率、通信次數(shù)以及在網(wǎng)活躍時(shí)長(zhǎng)定義節(jié)點(diǎn)訪問向量，并據(jù)此反映節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力和服務(wù)穩(wěn)定性，使用聚類算法匯聚成簇。簇內(nèi)具有最高計(jì)算能力和服務(wù)穩(wěn)定性的節(jié)點(diǎn)被選舉為簇核節(jié)點(diǎn)，簇核節(jié)點(diǎn)可以高效并穩(wěn)定的提供常數(shù)級(jí)別的簇內(nèi)路由，簇核節(jié)點(diǎn)之間以全連結(jié)的方式提供快

5、速的簇間路由轉(zhuǎn)發(fā)。仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法具有高效的路由性能和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　(3)研究了基于簇結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)負(fù)載平衡的問題，提出基于節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)路由表的樹形結(jié)構(gòu)P2P路由算法。針對(duì)簇核節(jié)點(diǎn)間負(fù)載不平衡、高性能普通節(jié)點(diǎn)能力無法被充分利用而浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)剩余計(jì)算能力的問題，提出了基于節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)路由表的樹形結(jié)構(gòu)P2P路由算法。該算法根據(jù)節(jié)點(diǎn)通信歷史和計(jì)算能力、帶寬等信息描述節(jié)點(diǎn)特征，采用ISODATA算法將節(jié)點(diǎn)劃分成簇，并根據(jù)簇間相似性

6、組織成樹結(jié)構(gòu)。根據(jù)節(jié)點(diǎn)的性能分配路由表大小，高性能節(jié)點(diǎn)在具有更大空間的路由表同時(shí)還可以分擔(dān)簇核節(jié)點(diǎn)的路由壓力。設(shè)計(jì)父節(jié)點(diǎn)選擇策略，該策略考慮了簇核節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力以及剩余帶寬能力，有助于整個(gè)樹形結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，降低簇核節(jié)點(diǎn)間的負(fù)載差異度。仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法可以有效平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，具有高效的路由性能。
　　(4)研究了P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信任度計(jì)算的問題，提出基于歷史聚集簇的P2P網(wǎng)絡(luò)信任模型。針對(duì)P2P網(wǎng)絡(luò)中惡意節(jié)點(diǎn)發(fā)布虛假資源、提供虛假評(píng)

7、價(jià)從而導(dǎo)致正常交易成功率下降等問題，提出基于歷史聚集簇的P2P網(wǎng)絡(luò)信任模型。該模型根據(jù)節(jié)點(diǎn)通信歷史和興趣等特征將網(wǎng)絡(luò)劃分為簇，根據(jù)通信歷史計(jì)算節(jié)點(diǎn)相關(guān)性，并對(duì)節(jié)點(diǎn)全局信任度進(jìn)行相關(guān)性加權(quán)。根據(jù)節(jié)點(diǎn)歷史評(píng)價(jià)行為的差異度進(jìn)行信任度反饋，獎(jiǎng)勵(lì)合理評(píng)價(jià)的正常節(jié)點(diǎn)、懲罰虛假評(píng)價(jià)的惡意節(jié)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明該信任模型在識(shí)別惡意節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)交易成功率等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的全局信任模型，具有更強(qiáng)的抵抗惡意攻擊的能力。
　　本文研究了基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化