基于對等網(wǎng)絡的有效路由研究.pdf

1、目前，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的模式正在發(fā)生從傳統(tǒng)的客戶機/服務器(client/server)模式到對等計算(peer-to-peer，亦簡稱P2P)模式的轉變。P2P的核心思想是所有參與系統(tǒng)的節(jié)點(指互聯(lián)網(wǎng)上的計算機)處于完全對等的地位，沒有客戶機和服務器之分，也可以說每個節(jié)點既是客戶機，也是服務器；既向別人提供服務，也享受來自別人的服務。實際上，對等計算的概念在很早以前就己提出，但一直沒有受到廣泛的重視，主要是因為沒有實際運行的系統(tǒng)作為背景。產

2、業(yè)界和研究界都普遍認為在大多數(shù)情況下還是客戶機/服務器模式更為合理。然而，隨著PC技術和互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的發(fā)展，個人電腦的計算能力越來越強，接入帶寬也逐漸增大，如何更好地利用所有節(jié)點(尤其是原先處于服務器地位的節(jié)點)的能力搭建更好的分布式系統(tǒng)自然而然地成為人們關注的問題。 事實上，P2P已逐漸成為一種將來社會不可避免的計算模式，即：人人貢獻出自己的資源、人人享受他人提供的資源?；蛟S這種模式將遇到網(wǎng)格模式(即所有資源和服

3、務由某大型提供商提供，用戶付費以獲得資源并保證服務質量)的競爭，但是由于對等計算具有良好的可擴展性，可以對資源進行充分利用等優(yōu)點，必然會長期存在下去，會得到更廣泛的應用空間。 因此，國際上各國研究小組對P2P系統(tǒng)及如何增強P2P系統(tǒng)的各種性能開展了深入研究，并且產生很多成果。如：1999年推出并迅速得到普及的Napster，它采用了集中式的目錄服務器機制，目錄服務器中存放對等節(jié)點的地址信息和所保存的數(shù)據(jù)的信息。而非結構的P2P網(wǎng)

4、絡模型Gnutlla則采用完全分布式的策略來實現(xiàn)數(shù)據(jù)放置和資源定位。2001年提出了以Chord、CAN、Pastry和Tapestry等為代表的結構化覆蓋網(wǎng)(structured overlay network)及分布式哈希表(Distributed Hash Table，DHT)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的應用范圍包括存儲系統(tǒng)、DNS系統(tǒng)、在線游戲、網(wǎng)頁緩存、新聞組等等。 然而，P2P的發(fā)展中也有許多關鍵技術有待解決和改善，如拓撲一致性

5、與資源定位、互操作性、安全加密、QoS問題等，其中用戶如何在大量分散的節(jié)點中找到需要的資源和服務即資源的查找與定位機制是關鍵技術的關鍵，也是研究的一個熱點。Napster采用了集中式的目錄服務器機制，目錄服務器中存放對等節(jié)點的地址信息和所保存的數(shù)據(jù)的信息。但隨著用戶數(shù)的增加，服務器仍將是系統(tǒng)中的瓶頸和單一的故障點。非結構的P2P網(wǎng)絡模型Gnutlla采用完全分布式的策略來實現(xiàn)數(shù)據(jù)放置和資源定位。但采用類似OSPF的路由協(xié)議的泛洪機制，這

6、種協(xié)議的一方面造成的網(wǎng)絡通信負擔較大，另一方面，網(wǎng)絡的可擴展性也較差。同樣DHT也面臨許多問題，Sylvia Ratnasamy等人在總結現(xiàn)有的DHT路由算法的基礎之上提出了結構化對等網(wǎng)絡面臨著十五個主要問題。其中指出提高DHT路由效率是基于DHT的P2P研究的重點，而P2P路由性能直接影響：P2P應用的推廣。由上可以看出，在P2P的算法中，路由和數(shù)據(jù)定位方面也都存在明顯的不足和缺陷。因此本文從資源的定位和查找入手分別對非結構化的P2P

7、網(wǎng)絡和結構化的P2P網(wǎng)絡進行深入研究，提出改進方案，通過仿真驗證改進前后的路由查找效果。本文的主要工作和創(chuàng)新點如下： 1、將拓撲信息引入非結構化P2P網(wǎng)絡中，并利用非結構化P2P網(wǎng)絡的自身特點對網(wǎng)絡進行域的劃分和超級節(jié)點的選擇，從而提高查詢的效率和成功率，減輕網(wǎng)絡的負擔。在研究過程中，我們注意到，非結構P2P網(wǎng)絡具有“冪規(guī)律”和“小世界”特征，因此網(wǎng)絡有很高的聚合性，而現(xiàn)有的非結構P2P網(wǎng)絡利用泛洪機制進行數(shù)據(jù)查詢具有盲目性和隨

8、機性。因此，利用聚合性對網(wǎng)絡進行區(qū)域劃分并按區(qū)域進行數(shù)據(jù)的查詢是一個新的嘗試。 2、提出了基于Chord系統(tǒng)的雙向資源放置和查詢方法。在Chord算法中，數(shù)據(jù)只是存儲于后繼節(jié)點中，因此查詢的過程也只能按順時針方向進行。即使數(shù)據(jù)的哈希值邏輯上離查詢節(jié)點很近，只是因為在逆時針方向上，所以查詢可能要完成整個環(huán)的查詢后才能查詢到數(shù)據(jù)，而將數(shù)據(jù)和資源進行雙向存儲和查詢將能有效的減少查詢的跳數(shù)和延遲。 3、構建P2P網(wǎng)絡仿真系統(tǒng)，對