集成PYRAMID激勵機制的P2P節(jié)點管理體系架構研究——構建安全、自組織、低成本和高參與度的P2P系統(tǒng).pdf

1、在P2P系統(tǒng)的實際運行中，用戶的不合作行為一直是威脅P2P應用系統(tǒng)十分顯著的問題，并且成為近幾年P2P計算研究的熱點之一。在基于節(jié)點合作所構建起來的P2P應用系統(tǒng)中，用戶認為無私的合作和貢獻將會額外消耗自身節(jié)點所有的資源(計算能力、存儲空間和網絡帶寬等)并降低自身節(jié)點的性能，從而自然地擁有對于“無償合作”的不合作行為。雖然這種現(xiàn)象不能簡單的歸結為“惡意行為”，但是這種行為的結果卻會對P2P系統(tǒng)整體運轉產生不利影響，甚至最終導致網絡群體的

2、崩潰瓦解。因此激勵網絡群體用戶的合作并同時限制不合作行為是保護P2P應用系統(tǒng)的重要課題之一。 本文以新穎、有效的Pyramid激勵機制為中心，以保障P2P網絡安全、穩(wěn)定、高效運行為主要內容，借鑒了現(xiàn)實社會經驗，從人類意識和技術相結合的角度提出了一個集成了激勵機制的節(jié)點管理體系架構，為構造安全、自組織、低成本和高參與度的P2P應用系統(tǒng)提供了必要的基礎。 本文研究的主要價值在于：為當前P2P應用系統(tǒng)提供了一個集成激勵機制的節(jié)

3、點管理體系架構，這個體系架構能夠有效提高系統(tǒng)用戶參與程度，限制用戶的不合作行為FR(Free-Riding)以及WW(Whitewashing)、合謀(Collusion)、變節(jié)者(Traitor)等用戶惡意行為，為P2P應用系統(tǒng)提供更加穩(wěn)定、高效的網絡運行環(huán)境。本課題價值還在于： ·體系架構設計基于擴展的Gnutella協(xié)議之上，便于在現(xiàn)有的系統(tǒng)上進行快速擴展應用； ·采用了基于交易的量化的信譽方案，既可以解決傳統(tǒng)的基

4、于名譽的信任方案所難以處理的非對稱興趣問題和合謀問題；同時采用了接近現(xiàn)實世界貨幣體系的量化方案，以便于今后商業(yè)化P2P應用系統(tǒng)部署的平穩(wěn)過渡； ·體系架構將節(jié)點根據拓撲信息劃分成不同區(qū)域的候補群體CC(CandidateCommunity)，并在實際運行中在CC的基礎上形成不同興趣的IBC(Interest-BasedCommunity)群體。并通過優(yōu)化的搜索策略來降低網絡關鍵鏈路上的通信流量，從而更大程度上避免網絡關鍵鏈路堵塞

5、、改善通訊質量、降低網絡通訊的整體成本。本文中一系列群體管理方案為進一步有效管理P2P網絡中的節(jié)點提供了基礎： ·體系架構中對于IBC、CC和基于交易的信用系統(tǒng)(Trade-BasedCreditScheme)的聯(lián)合設計具有抵御WW、合謀、變節(jié)者的能力。 在本文課題開展過程中，作者對于一些關鍵問題和技術采用了與已有方案不同的設計和實現(xiàn)。主要創(chuàng)新之處總結如下： ·不同于已有的大量的純技術方案，本文作者借鑒現(xiàn)實經驗，

6、提供了一種將個人意識和認知與技術相結合的激勵方案，以試圖解決純粹技術方案所無法完全解決的問題； ·在處理節(jié)點分組時考慮了具體的物理拓撲信息，使用IP地址所包含的信息來指導P2P網絡節(jié)點的分組，較有效地解決了覆蓋網絡與底層物理拓撲網絡的不匹配問題； ·在群體的設計中，通過設置IBC的形成條件，為IBC形成了一個類似“隔離空間”的功能。新加入節(jié)點必須為網絡中其他節(jié)點提供一定程度的服務后才能享受更好的服務，這種功能有效的限制了

7、惡意用戶通過WW方式濫用網絡共享資源，很大程度上保障了網絡的良好運行； ·基于緩存的捷徑技術(Cache-BasedShortcut，CBS)將小容量的成功搜索信息緩存在查詢沿途的節(jié)點上，而不像傳統(tǒng)方案中將結果僅緩存于查詢節(jié)點上或將所有資源信息緩存于鄰居節(jié)點上的方法，為P2P應用系統(tǒng)提供了另一種高效的輕量級緩存搜索優(yōu)化方案； ·體系架構中的IBC群體支持群體層次的表決機制，可以對于關乎群體成員的設置進行表決和通告，使得自