對等網(wǎng)絡中服務可用性問題研究.pdf

1、P2P網(wǎng)絡在文件共享、內容分發(fā)、分布式存儲、分布式計算等眾多應用領域顯示出了獨特的魅力，是近年來學術界研究的熱點。然而，由P2P網(wǎng)絡中節(jié)點行為自主性引起的服務公平性缺失與信任缺失問題對P2P網(wǎng)絡服務的可用性造成了消極影響，嚴重制約了P2P技術的進一步發(fā)展。P2P網(wǎng)絡服務公平性問題的重要表現(xiàn)是理性用戶的搭便車現(xiàn)象，理性用戶只索取不付出的自私行為導致了P2P網(wǎng)絡服務資源的匱乏與服務質量的降低；P2P網(wǎng)絡節(jié)點間信任的缺失則導致了諸如服務欺詐、

2、路由攻擊等問題，嚴重影響了P2P網(wǎng)絡服務的可靠性與安全性。本文圍繞節(jié)點自主行為造成P2P網(wǎng)絡服務可用性降低的問題，對節(jié)點間信任的建立與節(jié)點行為的激勵展開了深入研究與探討，主要工作包括以下幾個方面：
　　 (1)本文提出了P2P網(wǎng)絡的節(jié)點信息管理方案DNIM，方案通過提供節(jié)點信息的存儲與查詢服務，幫助節(jié)點了解彼此的行為特征以及建立節(jié)點間的信任關系。區(qū)別于已有方案，DNIM方案具有以下特點：首先，方案以底層結構化P2P網(wǎng)絡為支撐，節(jié)

3、點信息由網(wǎng)絡中所有節(jié)點共同管理，充分適應P2P網(wǎng)絡無中心化的結構特點；其次，方案通過節(jié)點信息存儲的安全映射機制、節(jié)點信息的冗余存儲機制以及節(jié)點信息表決策略，保證節(jié)點信息在概率意義上的存儲安全性；再次，方案通過節(jié)點信息的轉移與備份，降低了P2P網(wǎng)絡動態(tài)性對節(jié)點信息管理的影響。
　　 (2)針對節(jié)點自私行為引起的結構化P2P網(wǎng)絡中文件可用性降低問題，本文提出了基于節(jié)點信譽的文件可用性保護方案GFARep。GFARep方案通過引入匿名

4、監(jiān)測查詢的概念，保證方案能有效地捕捉節(jié)點在文件發(fā)布與查詢過程中影響文件可用性的行為；同時，方案通過在節(jié)點信譽計算中融合節(jié)點的當前行為、歷史行為以及行為變化趨勢，保證節(jié)點信譽在反映節(jié)點行為特征方面的準確性與公平性。在節(jié)點信譽基礎上，方案的文件訪問控制機制為節(jié)點的正常行為提供了必要的激勵。實驗結果表明GFARep方案能夠以較低的開銷準確地監(jiān)測節(jié)點的自私行為，有效抑制節(jié)點自私行為對文件可用性的影響。
　　 (3)針對P2P網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸

5、應用中節(jié)點服務的激勵問題，本文提出了一種市場模型，并對數(shù)據(jù)傳輸服務的提供者與消費者在市場模型中的行為目的進行分析。分析表明，服務提供者能夠在保證其自身利益的同時促進數(shù)據(jù)傳輸應用的整體服務性能優(yōu)化。在分析的基礎之上，本文提出了基于虛擬貨幣支付機制的節(jié)點服務激勵方案VCOPDT。VCOPDT方案通過市場概念和虛擬貨幣支付概念激勵節(jié)點積極提供數(shù)據(jù)傳輸服務，以保證數(shù)據(jù)傳輸服務的豐富性；在另一方面，方案通過采用交易審查機制與服務獎勵機制，激勵服務

6、提供者實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸應用對消費者的服務性能優(yōu)化，提高消費者對數(shù)據(jù)傳輸服務的整體滿意度。模擬結果表明，與其它服務方案相比，VCOPDT方案能夠充分激勵數(shù)據(jù)傳輸服務的提供，并能有效促進服務性能的優(yōu)化。
　　 (4)本文針對結構化P2P網(wǎng)絡消息路由機制的保護問題展開初步探討，提出了基于節(jié)點信譽的路由機制保護方案GRRep。GRRep方案通過結合兩種屬于不同層次的信譽機制——本地信譽機制與全局信譽機制，分別對節(jié)點在路由機制中的短期與長期行

7、為進行評估，并幫助節(jié)點避免與不可信節(jié)點發(fā)生路由交互。在本地信譽機制中，節(jié)點能夠根據(jù)其本地路由經驗保護其路由表與鄰居集合的路由安全性；全局信譽機制以本地信譽機制為基礎，通過節(jié)點路由評價的融合與節(jié)點信任的傳遞，客觀地衡量節(jié)點在消息路由中的長期表現(xiàn)，并通過節(jié)點全局信譽的公開化，幫助節(jié)點能夠在全局角度上建立彼此的路由信任關系。在節(jié)點信譽的基礎上，GRRep方案通過限制節(jié)點連接的方式為節(jié)點的正常路由行為提供激勵并降低節(jié)點自主行為對路由機制的影響。