基于冪率和小世界特性的P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與分析.pdf

1、對等(Peer—to—Peer，以下簡稱P2P)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的一個熱點，目的是充分利用互聯(lián)網(wǎng)中所蘊(yùn)含的潛在資源。P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)是一種采用對等策略計算模式的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點可以同時充當(dāng)客戶機(jī)/服務(wù)器模式下的客戶端和服務(wù)器。P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)以其低成本、高可擴(kuò)展性、容錯性、自治性和自組織性成為信息資源共享的理想平臺。P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究也一直是P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的重要組成部分，直接影響P2P技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

2、 本文選擇P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)的冪率特性和小世界特性作為研究的對象。冪率特性是指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的度數(shù)為K的概率與K之間的關(guān)系可以用一個冪函數(shù)近似地表示：P(k)～k—γ，其中，1＜γ＜∞。第二章設(shè)計了一個基于冪率特性的非結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)REPL，分析了REPL在面對各種惡意攻擊時的快速恢復(fù)能力。另外，我們還對非結(jié)構(gòu)化P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)中自私節(jié)點的“搭便車(free—riding)”行為進(jìn)行了研究。我們利用效用函數(shù)來評價節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)的貢獻(xiàn)，使節(jié)

3、點從網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)地找到其它節(jié)點，并與之建立或斷開連接，從而進(jìn)行重新布線。在仿真中，我們證明了這種重新布線方式使得REPL中節(jié)點的協(xié)作性增加。 在具有冪率特性的非結(jié)構(gòu)化P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)中，偏向連接(Preferential Attachment，PA)機(jī)制被廣泛地用于構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然而，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有一些度數(shù)比較大的“hub”節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)雖然可以容忍隨機(jī)攻擊，對于基于“hub”節(jié)點的攻擊策略卻具有較低的容忍性。另外，基于中介中心

4、性(betweenness centrality)的攻擊策略更易破壞網(wǎng)絡(luò)的連通性。第三章修改偏向連接機(jī)制，設(shè)計了HLD模型和HHD模型。在仿真中，我們分析了這些模型在各種攻擊策略下具有連通魯棒性和負(fù)載容忍性。 由于節(jié)點間的非協(xié)作性，具有冪率特性的非結(jié)構(gòu)化P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點并不想存儲與其它節(jié)點有關(guān)的過多的拓?fù)湫畔?。為達(dá)到節(jié)點間的公平和實用性，我們對單個節(jié)點的鄰居數(shù)量作了限制。另外，由于在非結(jié)構(gòu)化P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)中利用全局信息產(chǎn)生

5、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不實用，第四章利用局部拓?fù)湫畔?gòu)造了基于冪率特性的限制節(jié)點度數(shù)的非結(jié)構(gòu)化P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)LPA，分析得到限制節(jié)點度數(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)查找效率。 小世界特性是指網(wǎng)絡(luò)具有較小的平均路徑長度和較大的集群系數(shù)。第五章設(shè)計了一種基于小世界特性的內(nèi)容集群P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)CCSW。在CCSW中，具有相似內(nèi)容的節(jié)點組織成節(jié)點集群。在節(jié)點集群之上，我們通過建立各種類型的連接形成小世界P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)。在仿真實驗中，我們驗證了在常數(shù)量的連接和較小的平